(57)【要約】【課題】テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制することが可能な半導体集積素子を提供すること。【解決手段】第一クラッド層Ｃ１と、第一リッジ部１５及び第二リッジ部２５を有する第二クラッド層Ｃ２と、第一コア層１０及び第二コア層２０を有し、第一クラッド層Ｃ１と第二クラッド層Ｃ２との間に設けられたコア領域と、埋め込み層６とを備え、第一リッジ部１５の幅は第二リッジ部２５の幅と異なり、第一コア層１０は第二コア層２０とバットジョイント法により接続されており、第一半導体光素子Ｓ１は第一クラッド層Ｃ１、第一コア層１０、第二クラッド層Ｃ２、第一調整層Ａ１、及び埋め込み層６を含み、第一調整層Ａ１は、埋め込み層６と第一リッジ部１５との間に設けられ、第一リッジ部１５に接して所定の軸方向に延在し、第一調整層Ａ１の屈折率は第一コア層１０の屈折率より低く埋め込み層６の屈折率より高い、半導体集積素子１。【選択図】図２
2011091164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一半導体光素子及び第二半導体光素子を含む半導体集積素子であって、
半導体基板上に設けられた第一クラッド層と、
所定の軸方向に配列された第一及び第二リッジ部を有する第二クラッド層と、
前記所定の軸方向に配列された第一及び第二コア層を有し、前記第一クラッド層と前記第二クラッド層との間に設けられたコア領域と、
前記第一リッジ部を埋め込む埋め込み層と、を備え、
前記第一リッジ部の幅は、前記第二リッジ部の幅と異なり、
前記第一コア層は、前記第二コア層とバットジョイント法により接続されており、
前記第一クラッド層、前記第一コア層、前記第二コア層、及び前記第二クラッド層は、半導体材料からなり、
前記埋め込み層は、絶縁性材料からなり、
前記第一半導体光素子は、前記第一クラッド層と、前記第一コア層と、前記第二クラッド層と、第一調整層と、前記埋め込み層と、を含み、
前記第一調整層は、前記埋め込み層と前記第一リッジ部との間に設けられ、
前記第一調整層は、前記第一リッジ部に接して前記所定の軸方向に延在し、
前記第一調整層の屈折率は、前記第一コア層の屈折率より低く、前記埋め込み層の屈折率より高く、
前記第二半導体光素子は、前記第一クラッド層と、前記第二コア層と、前記第二クラッド層と、を含む、半導体集積素子。
【請求項２】
前記絶縁性材料は、ポリイミドまたはＢＣＢである、請求項１に記載の半導体集積素子。
【請求項３】
前記第二半導体光素子は、前記埋め込み層と第二調整層とを更に含み、
前記埋め込み層は前記第二リッジ部を埋め込み、
前記第二調整層の屈折率は、前記第二コア層の屈折率より低く、前記埋め込み層の屈折率より高く、
前記第二調整層は、前記埋め込み層と前記第二リッジ部との間に設けられ、
前記第二調整層は、前記第二リッジ部に接して前記所定の軸方向に延在している、請求項１または２に記載の半導体集積素子。
【請求項４】
前記第一調整層は、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、及びＡｌＩｎＡｓのうちのいずれかの半導体材料から構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体集積素子。
【請求項５】
前記第一調整層は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、及びａ−Ｓｉのうちのいずれかの材料から構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体集積素子。
【請求項６】
前記第一半導体光素子は、前記第一調整層及び前記埋め込み層に挟まれた第三調整層を更に有し、
前記第三調整層の屈折率は、前記第一調整層の屈折率より低く、前記埋め込み層の屈折率より高い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体集積素子。
【請求項７】
前記第二半導体光素子は、前記第二調整層及び前記埋め込み層に挟まれた第四調整層を更に有し、
前記第四調整層の屈折率は、前記第二調整層の屈折率より低く、前記埋め込み層の屈折率より高い、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体集積素子。
【請求項８】
前記第一半導体光素子及び前記第二半導体光素子の一方が発光素子である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体集積素子。
【請求項９】
前記第一半導体光素子及び前記第二半導体光素子の他方が電界吸収型光変調器である、請求項８に記載の半導体集積素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光記録、光計測等に使用される半導体集積素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザーダイオードなどの光源、光変調器、光増幅器、合分波器などの異種類の半導体光素子をバットジョイント法により接続し、１枚の半導体基板上に集積する半導体集積素子の開発が進んでいる。例えば、特許文献１には、メサ構造のゲイン領域及びリング共振器をバットジョイント法により接続した半導体波長可変レーザーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
異種類の半導体光素子では、光導波路を構成する第二クラッド層、コア層、及び第一クラッド層などの材料の違いに起因して、導波光のビーム形状が異なる。故に、異種類の半導体光素子の光導波路をバットジョイント法により接続すると、接続境界で導波光が乱反射する。従って、導波光の接続損失が生じる。
【０００５】
特許文献１はメサ構造を採用しており、光導波路を構成する第二クラッド層はリッジ構造ではない。特許文献１において、バットジョイント法により接続された一方の半導体光素子のメサ幅は、他方の半導体光素子のメサ幅と同じである。この一方の半導体光素子のメサは、半絶縁性材料とポリイミドに埋め込まれている。対して、この他方の半導体光素子のメサは、ポリイミドに埋め込まれている。故に、この一方の半導体光素子における伝播光のモード形状は、この他方の半導体光素子における伝播光のモード形状と異なる。接続損失を低減するために、特許文献１では、メサ構造のゲイン領域及びリング共振器の間に、テーパー領域を設けている。テーパー領域により、一方の半導体光素子のモード形状を他方の半導体光素子のモード形状に徐々に連続的に近づけている。しかしながら、テーパー領域を付加することによって素子長が増加する。故に、半導体集積素子の小型化、低コスト化が困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制することが可能な半導体集積素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体集積素子は、第一半導体光素子及び第二半導体光素子を含む半導体集積素子であって、半導体基板上に設けられた第一クラッド層と、所定の軸方向に配列された第一及び第二リッジ部を有する第二クラッド層と、所定の軸方向に配列された第一及び第二コア層を有し、第一クラッド層と第二クラッド層との間に設けられたコア領域と、第一リッジ部を埋め込む埋め込み層と、を備え、第一リッジ部の幅は第二リッジ部の幅と異なり、第一コア層は、第二コア層とバットジョイント法により接続されており、第一クラッド層、第一コア層、第二コア層、及び第二クラッド層は、半導体材料からなり、埋め込み層は絶縁性材料からなる。第一半導体光素子は、第一クラッド層と、第一コア層と、第二クラッド層と、第一調整層と、埋め込み層と、を含み、第一調整層は、埋め込み層と第一リッジ部との間に設けられ、第一調整層は、第一リッジ部に接して所定の軸方向に延在し、第一調整層の屈折率は、第一コア層の屈折率より低く、埋め込み層の屈折率より高い。第二半導体光素子は、第一クラッド層と、第二コア層と、第二クラッド層と、を含んでいる。
【０００８】
本発明の半導体光集積素子では、第一半導体光素子では、第二クラッド層、第一コア層、及び第一クラッド層を含む光導波路に光が伝播する。第二半導体光素子では、第二クラッド層、第二コア層、及び第一クラッド層を含む光導波路に光が伝播する。第一コア層の屈折率と埋め込み層の屈折率との間の屈折率を有する第一調整層が、第一リッジ部に接して所定の軸方向に延在している。第一半導体光素子の第一リッジ部の隣に第一調整層を付加することにより、第一クラッド層、コア領域、及び第二クラッド層の積層方向と、所定の軸方向と、に直交する方向（以下、第一方向ともいう）における導波光の閉じ込めが弱まる。その結果、第一半導体光素子の導波光のビーム形状は、第一方向に広がる。一方、所定の軸方向に直交する方向であり、なおかつ、第一クラッド層、コア領域、及び第二クラッド層の積層方向と同じ方向（以下、第二方向ともいう）において、第一半導体光素子の導波光のビーム形状は、第一方向の広がりに連動して、逆に狭まる方向に変化する。故に、第一半導体光素子のビーム形状は、第二半導体光素子のビーム形状に近づく。よって、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と、第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小できるので、第一半導体光素子と第二半導体光素子とのバットジョイント接続界面における導波光の散乱を低減できる。従って、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制できる。
【０００９】
本発明の半導体集積素子において、絶縁性材料は、ポリイミドまたはＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）であることが好ましい。ポリイミドまたはＢＣＢは、高抵抗性を有する。また、ポリイミドまたはＢＣＢは、電流をブロックする機能を有する。故に、ポリイミドまたはＢＣＢは、埋め込み層を構成する材料として好適である。
【００１０】
本発明の半導体集積素子において、第二半導体光素子は、埋め込み層と第二調整層とを更に含み、埋め込み層は第二リッジ部を埋め込み、第二調整層の屈折率は、第二コア層の屈折率より低く、埋め込み層の屈折率より高く、第二調整層は、埋め込み層と第二リッジ部との間に設けられ、第二調整層は、第二リッジ部に接して所定の軸方向に延在していることが好ましい。
【００１１】
この半導体集積素子では、第二調整層が、第二リッジ部に接して所定の軸方向に延在している。この第二調整層は、第二コア層と埋め込み層との間の屈折率を有する。故に、第一調整層のみならず第二調整層を用いることにより、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小できる。従って、ビーム形状の違いを縮小するための設計の自由度が増す。
【００１２】
本発明の半導体集積素子において、第一調整層は、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、及びＡｌＩｎＡｓのうちのいずれかの半導体材料から構成されていることが好ましい。これらの半導体材料は、半導体基板上に形成することが可能である。また、これらの半導体材料は、第一コア層と埋め込み層との間の屈折率を有することができる。従って、これらの半導体材料を用いた第一調整層は、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小する層として、好適である。
【００１３】
本発明の半導体集積素子において、第一調整層は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、及びａ−Ｓｉのうちのいずれかの材料から構成されていることが好ましい。当該材料は、半導体基板上に形成することが可能である。当該材料は、第一コア層の屈折率と、埋め込み層を構成しうる材料の屈折率との間の屈折率を有する。従って、当該材料を用いた第一調整層は、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小する層として、好適である。
【００１４】
本発明の半導体集積素子において、第一半導体光素子は、第一調整層及び埋め込み層に挟まれた第三調整層を更に有し、第三調整層の屈折率は、第一調整層の屈折率より低く、埋め込み層の屈折率より高いことが好ましい。
【００１５】
この半導体集積素子によれば、第三調整層が第一調整層及び埋め込み層に挟まれている。故に、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小するために、第三調整層をも用いることができる。従って、ビーム形状の違いを縮小するための設計の自由度がさらに増す。
【００１６】
本発明の半導体集積素子において、第二半導体光素子は、第二調整層及び埋め込み層に挟まれた第四調整層を更に有し、第四調整層の屈折率は、第二調整層の屈折率より低く、埋め込み層の屈折率より高いことが好ましい。
【００１７】
この半導体集積素子によれば、第四調整層が、第二調整層及び埋め込み層に挟まれている。故に、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小するために、第四調整層をも用いることができる。従って、ビーム形状の違いを縮小するための設計の自由度がさらに増す。
【００１８】
本発明の半導体集積素子において、第一半導体光素子及び第二半導体光素子の一方が、発光素子であることが好ましい。この半導体集積素子によれば、第一調整層が設けられていることにより、第一半導体光素子及び第二半導体光素子の接続境界での導波光の乱反射と、この導波光の乱反射による接続損失を抑制できる。従って、導波光のビーム形状の悪化、及び出射光の出力低下といった、素子特性の劣化を抑制できる。
【００１９】
本発明の半導体集積素子において、第一半導体光素子及び第二半導体光素子の他方が、電界吸収型光変調器であることが好ましい。この半導体集積素子によれば、電界吸収型光変調器と、第一半導体光素子または第二半導体光素子との接続境界での導波光の乱反射と、この導波光の乱反射による接続損失を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制することが可能な半導体集積素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第一実施形態に係る半導体集積素子を概略的に示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のIIＡ−IIＡ線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図１のIIＢ−IIＢ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、導波光のビームの強度分布の一例を示す図面である。
【図５】図５（ａ）〜（ｂ）は、実効屈折率の計算の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、実効屈折率の計算の一例を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｇ）は、第一実施形態に係る半導体集積素子の製造方法の一例を示す模式図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、第一実施形態に係る半導体集積素子の製造方法の一例を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、第一実施形態に係る半導体集積素子の製造方法の一例を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、第一実施形態に係る半導体集積素子の製造方法の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図２の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図３の変形例を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｄ）は、導波光のビームの強度分布の一例を示す図面である。
【図１４】図１４は、図２の変形例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、図３の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付す。全ての図には、ＸＹＺ直交座標系Ｓが示されている。
【００２３】
（第一実施形態）
図１は、半導体集積素子１を概略的に示す断面図である。図２（ａ）は、図１のIIＡ−IIＡ線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図１のIIＢ−IIＢ線に沿った断面図である。図３は、図１のIII−III線に沿った断面図である。
【００２４】
半導体集積素子１は、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２を含む。第一半導体光素子Ｓ１は、例えば分布帰還型(ＤＦＢ)レーザーダイオードなどの発光素子である。第二半導体光素子Ｓ２は、例えば電界吸収型光変調器（ＥＡ）である。第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２は、接続境界Kにおいて、バットジョイント法により接続されている。半導体集積素子１は、半導体基板ＳＢと、第一クラッド層Ｃ１と、第二クラッド層Ｃ２と、コア領域Ｒと、埋め込み層６とを備えている。コア領域Ｒは、所定の軸Ａｘ方向に配列された第一コア層１０及び第二コア層２０を有する。第一コア層１０は、第二コア層２０とバットジョイント法により接続されている。第一コア層１０と第二コア層２０との境界に、接続界面が形成されている。コア領域Ｒは、第一クラッド層Ｃ１と第二クラッド層Ｃ２との間に設けられている。
【００２５】
第一半導体光素子Ｓ１は、半導体基板ＳＢと、第一クラッド層Ｃ１と、第一コア層１０と、第二クラッド層Ｃ２と、第一調整層Ａ１と、埋め込み層６と、を含んでいる。具体的には、第一半導体光素子Ｓ１は、第一クラッド層Ｃ１の第一領域７１と、第一コア層１０と、第二クラッド層Ｃ２の第一領域８１と、第一調整層Ａ１と、埋め込み層６の第一領域９１と、を含む。
【００２６】
第二半導体光素子Ｓ２は、半導体基板ＳＢと、第一クラッド層Ｃ１と、第二コア層２０と、第二クラッド層Ｃ２と、を含んでいる。具体的には、第二半導体光素子Ｓ２は、第一クラッド層Ｃ１の第二領域７２と、第二コア層２０と、第二クラッド層Ｃ２の第二領域８２と、埋め込み層６の第二領域９２と、を含む。本実施形態では、第二半導体光素子Ｓ２には調整層が設けられていない。
【００２７】
半導体基板ＳＢは、所定の軸Ａｘ方向に配列された第一エリア６１及び第二エリア６２を有する主面ａ１を含む。所定の軸Ａｘは、Ｙ軸に平行な方向に向く。半導体基板ＳＢの主面ａ１は、ＸＹ面と平行に延在する。半導体基板ＳＢは、主面ａ１と対向する裏面ａ２を含む。
【００２８】
第一クラッド層Ｃ１は、半導体基板ＳＢ上に設けられている。第一クラッド層Ｃ１は、所定の軸Ａｘ方向に配置され、第一エリア６１上に設けられた第一領域７１及び第二エリア６２上に設けられた第二領域７２を有する。第一クラッド層Ｃ１は、半導体基板ＳＢの主面ａ１に接していても良い。
【００２９】
第二クラッド層Ｃ２は、第一クラッド層Ｃ１上に設けられている。第二クラッド層Ｃ２は、所定の軸Ａｘ方向に配置され、第一エリア６１上に設けられた第一領域８１及び第二エリア６２上に設けられた第二領域８２を有する。第二クラッド層Ｃ２は、所定の軸Ａｘ方向に配列された第一リッジ部１５及び第二リッジ部２５を有する。具体的には、第二クラッド層Ｃ２の第一領域８１が第一リッジ部１５を有し、第二クラッド層Ｃ２の第二領域８２が第二リッジ部２５を有する。第一リッジ部１５は、第一コア層１０の幅Ｗよりも狭い幅ＷＯ1を有する。第一リッジ部１５の幅ＷＯ1は一定である。第一リッジ部１５の幅ＷＯ1は、所定の軸Ａｘ方向に直交する方向と、半導体基板ＳＢと平行な方向（図３ではＸ方向）とにおいて、一定である。図３に示す例では、第一リッジ部１５の幅ＷＯ1は、半導体集積素子１の一端Ｐから接続境界Kに亘って一定である。第二リッジ部２５は、第二コア層２０の幅Ｗよりも狭い幅ＷＯ２を有する。第二リッジ部２５の幅ＷＯ２は一定である。第二リッジ部２５の幅ＷＯ２は、所定の軸Ａｘ方向に直交する方向と、半導体基板ＳＢと平行な方向（図３ではＸ方向）とにおいて、一定である。図３に示す例では、第二リッジ部２５の幅ＷＯ２は、半導体集積素子１の他端Ｑから接続境界Kに亘って一定である。第一リッジ部１５の幅ＷＯ１は第二リッジ部２５の幅ＷＯ２と異なる。本実施形態では、第一リッジ部１５の幅ＷＯ１は、第二リッジ部２５の幅ＷＯ２よりも狭い。なお、第１リッジ部１５の幅ＷＯ１と第２リッジ部２５の幅ＷＯ２は同じ場合もあり、また違っていても良い。第１半導体光素子Ｓ１及び第２半導体光素子Ｓ２の実効屈折率を同一にするために、必要に応じて第１調整層Ａ１、及び第２調整層Ａ２との組み合わせにおいて、リッジ幅ＷＯ1、ＷＯ２の値を適宜調整しても良い。
【００３０】
第二クラッド層Ｃ２の第一領域８１は、第一リッジ部１５に加えて、第一底部Ｂ１を有することができる。第一底部Ｂ１は、所定の軸Ａｘ方向に延在する。第一底部Ｂ１の幅Ｗは、第一リッジ部１５の幅ＷＯ１より大きい。第一リッジ部１５は、所定の軸Ａｘ方向に延在する第一側面１５ａ及び第二側面１５ｂを有する。
【００３１】
第二クラッド層Ｃ２の第二領域８２は、第二リッジ部２５に加えて、第二底部Ｂ２を有することができる。第二底部Ｂ２は、所定の軸Ａｘ方向に延在する。第二底部Ｂ２の幅Ｗは、第二リッジ部２５の幅ＷＯ２より大きい。第二リッジ部２５は、所定の軸Ａｘ方向に延在する第三側面２５ａ及び第四側面２５ｂを有する。
【００３２】
第一コア層１０は、第一クラッド層Ｃ１の第一領域７１と第二クラッド層Ｃ２の第一領域８１との間に設けられている。第一コア層１０は、第一クラッド層Ｃ１の第一領域７１上に接して設けられている。第二クラッド層Ｃ２の第一領域８１は、第一コア層１０上に接して設けられている。第一コア層１０は、第一下部光閉じ込め層１１、活性層１２、第一上部光閉じ込め層１３、及び回折格子層１４を含む。
【００３３】
第二コア層２０は、第一クラッド層Ｃ１の第二領域７２と第二クラッド層Ｃ２の第二領域８２との間に設けられている。第二コア層２０は、第一クラッド層Ｃ１の第二領域７２上に接して設けられている。第二クラッド層Ｃ２の第二領域８２は、第二コア層２０上に接して設けられている。第二コア層２０は、第二下部光閉じ込め層２１、光吸収層２２、及び第二上部光閉じ込め層２３を含む。
【００３４】
埋め込み層６は、所定の軸Ａｘ方向に延在しており、第一エリア６１上に設けられた第一領域９１及び第二エリア６２上に設けられた第二領域９２を有する。埋め込み層６の第一領域９１は、第二領域９２と連続している。埋め込み層６の第一領域９１は、第一リッジ部１５を埋め込んでいる。埋め込み層６の第二領域９２は、第二リッジ部２５を埋め込んでいる。
【００３５】
第一調整層Ａ１は、第一リッジ部１５に接して所定の軸Ａｘ方向に延在している。第一調整層Ａ１は、埋め込み層６と第一リッジ部１５との間に設けられている。第一調整層Ａ１は、所定の軸Ａｘ方向に延在する第一部分３１及び第二部分３２を有する。第一調整層Ａ１の第一部分３１は、第一側面１５ａに接する。第一調整層Ａ１の第二部分３２は、第二側面１５ｂに接する。具体的には、第一調整層Ａ１の第一部分３１は、埋め込み層６の第一領域９１と第一リッジ部１５の第一側面１５ａとの間に設けられている。第一調整層Ａ１の第二部分３２は、埋め込み層６の第一領域９１と第一リッジ部１５の第二側面１５ｂとの間に設けられている。本実施形態では、第一調整層Ａ１は、埋め込み層６と接している。第一調整層Ａ１の第一部分３１は、第二部分３２と分離されている。第一調整層Ａ１の屈折率は、第一コア層１０の屈折率より低く、埋め込み層６の第一領域９１の屈折率より高い。なお、第一コア層１０が活性層１２を含む複数の半導体層を含む場合は、第一コア層１０の屈折率は、その実効屈折率で表される。同様に、第二コア層２０が光吸収層２２を含む複数の半導体層からなるときは、第二コア層２０の屈折率は、その実効屈折率で表される。なお、実効屈折率については、後で詳述する。
【００３６】
第一調整層Ａ１の第一部分３１の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第一調整層Ａ１の第二部分３２の幅（Ｘ軸方向の長さ）と同じである。図２及び図３では、第一調整層Ａ１の第一部分３１及び第二部分３２の幅をＷ１で示す。例えば、第一部分３１または第二部分３２の幅Ｗ１を１００ｎｍ〜５００ｎｍとすることができる。第一調整層Ａ１の高さ（Ｚ軸方向の長さ）Ｈ１を１．５μｍ〜３．０μｍとすることができる。第一調整層Ａ１の長さ（Ｙ軸方向の長さ）Ｌ１を２００μｍ〜１０００μｍとすることができる。第一調整層Ａ１の幅Ｗ１は、バットジョイント接続境界Kに隣接する領域において一定であり、第一調整層Ａ１はテーパー形状ではない。図３に示す例では、第一調整層Ａ１の幅Ｗ１は、半導体集積素子１の一端Ｐから接続境界Kに亘って一定である。また、バットジョイント接続境界Kにおいて、第一調整層Ａ１は、第二リッジ部２５の端部とバットジョイント接続している。故に、本実施形態の半導体集積素子１では、特許文献１のようなテーパー領域が不要であり、特許文献１のようなテーパー領域を有する半導体集積素子よりも素子長を小さくできる。
【００３７】
半導体集積素子１では、第一調整層Ａ１を第一リッジ部１５の両側面に付加することにより、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と、第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小できるので、導波光の散乱を低減できる。従って、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制できる。なお、ビーム形状とは、所定の軸方向に直交する面内におけるビームの強度分布のことをいう。
【００３８】
第一半導体光素子Ｓ１では、第二クラッド層Ｃ２、第一コア層１０、第一クラッド層Ｃ１を含む光導波路に光が伝播する。第二半導体光素子Ｓ２では、第二クラッド層Ｃ２、第二コア層２０、第一クラッド層Ｃ１を含む光導波路に光が伝播する。導波路の光伝播では、導波光のビーム形状は、実効屈折率を用いて決定される。実効屈折率は、マクスウエルの波動方程式に、光導波路を構成する各半導体層の屈折率を代入して算出される。
【００３９】
次に、非特許文献（半導体レーザの基礎、栖原敏明著、共立出版株式会社）の101〜102ページの記載に従って、実効屈折率Nの算出法を説明する。第一半導体光素子Ｓ１または第二半導体光素子Ｓ２を伝搬する導波光の電界Ｅ(ｘ，ｙ，ｚ)は下記式（１）で表される。本実施形態では、ｙ方向が光の伝播方向である。但し、Ｅ(ｘ，ｚ)はｘｚ平面における電界分布、βは伝搬定数である。
【数１】
2011091164.tif 000003
【００４０】
ここでＥ(ｘ，ｚ)は次のマックスウエルの波動方程式（２）を満たす。但し、ｎ(ｘ，ｚ)はｘｚ平面における屈折率分布、ｋ０は真空中における導波光の波数（ｋ０＝（２π）／λであり、λは真空中における導波光の波長）である。
【数２】
2011091164.tif 000004
【００４１】
上記式（２）を与えられた導波路の境界条件の下で解くことによりβが求まる。次に、下記式（３）の関係から、実効屈折率Nを算出することが出来る。
【数３】
2011091164.tif 000005
【００４２】
実効屈折率は、半導体光素子内の各半導体層の屈折率を、その領域に存在する導波光パワーの割合、即ち光閉じ込め係数で加重平均した値と同等になる。導波路内の光モードの分布は、導波路の加重平均的な屈折率である、この実効屈折率によって決定される。
【００４３】
第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２は、それぞれ異なる半導体層から構成されるため、それぞれ異なる実効屈折率を有する。ここで、実効屈折率の調整に必要な屈折率と幅とを有する第一調整層Ａ１を導入することにより、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率を同一にできる。
【００４４】
以下に、バットジョイント接続前で、第一半導体光素子の実効屈折率が、第二半導体光素子の実効屈折率よりも低い場合における、調整層を用いてビーム形状の差を縮小する原理について、図４を用いて説明する。本実施形態では、第一半導体光素子Ｓ１の第一リッジ部１５の幅ＷＯ１よりも、第二半導体光素子Ｓ２の第二リッジ部２５の幅ＷＯ２の方が大きい。
【００４５】
図４（ａ）に、調整層を用いない第一半導体光素子Ｓ０のビームの強度分布Ｇ１を示し、図４（ｂ）に第二半導体光素子Ｓ２のビームの強度分布Ｇ２を示し、図４（ｃ）に第一調整層Ａ１を用いた第一半導体光素子Ｓ１のビームの強度分布Ｇ３を示す。ここで、第一半導体光素子Ｓ０のリッジ幅ＷＯ１よりも第二半導体光素子Ｓ２のリッジ幅ＷＯ２が大きい。即ちＷＯ１＜ＷＯ２なので、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２のビーム形状は、第一半導体光素子Ｓ０のビーム形状に比べて、導波光が所定の軸Ａｘ方向と、半導体層の積層方向と、に直交する方向（以下、第一方向ともいう）により大きく広がって分布する。図４では、第一方向はＸ軸方向である。一方、このビームの広がりに起因して、所定の軸Ａｘ方向に直交する方向であり、半導体層の積層方向と同じ方向（以下、第二方向ともいう）に関しては、逆に第二半導体光素子Ｓ２の導波光のビームの広がりが、第一半導体光素子Ｓ０の導波光のビームの広がりよりも狭い。図４では、第二方向はＺ軸方向である。
【００４６】
そこで、第一半導体光素子Ｓ０のビーム形状を第二半導体光素子Ｓ２のビーム形状に合わせ込むには、例えば図４（ｃ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１において、第一調整層Ａ１を第一リッジ部１５の両側面に付加する。例えば、第一調整層Ａ１が第一リッジ部１５と同様の屈折率を有する半導体材料で形成されている場合、第一方向における第一半導体光素子Ｓ１の導波光の閉じ込めが弱まり、導波光分布は第一方向に広がる。一方、第二方向では、第一方向の広がりに連動して、逆に狭まるように変化する。
【００４７】
結局、図４（ｃ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１内のビームの強度分布Ｇ３は、第二半導体光素子Ｓ２のビームの強度分布Ｇ２に近づく。ここで、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率が同等となるように、調整に必要な幅と屈折率を有する第一調整層Ａ１を挿入すれば、第一半導体光素子Ｓ１において、第一方向では、第二半導体光素子Ｓ２の導波光広がりと同等となるように、導波光分布が広がり、一方第二方向では、第二半導体光素子の導波光広がりと同等となるように、導波光分布が狭まる。故に、第一半導体光素子Ｓ１における導波光のビームの強度分布Ｇ３は、第二半導体光素子Ｓ２のビームの強度分布Ｇ２に略一致させることが出来、第一半導体光素子Ｓ１の導波光のビーム形状を第二半導体光素子Ｓ２の導波光のビーム形状と同等にできる。
【００４８】
次に、図５（ａ）は、図４（ａ）に示す第一半導体光素子の実効屈折率の計算の一例を示す説明図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示す第二半導体光素子の実効屈折率の計算の一例を示す説明図である。図６は、図４（ｃ）に示す第一半導体光素子の実効屈折率の計算の一例を示す説明図である。
【００４９】
なお、図５及び図６に示す通り、実効屈折率の計算において、第二クラッド層Ｃ２の第一底部Ｂ１及び第二クラッド層Ｃ２の第二底部Ｂ２の高さを０として、第一底部Ｂ１及び第二底部Ｂ２が存在しない構造とする。第一半導体光素子及び第二半導体光素子を構成する各半導体層の組成、屈折率ｎ、厚さ、幅等の値は、図５及び図６に示す表の通りである。なお、第一半導体光素子の回折格子層は、組成の異なる半導体領域が周期的に存在するので、組成や屈折率はその平均値を示す。図５及び図６に示す構造では、第二クラッド層Ｃ２の厚さが３μｍと厚いので、コンタクト層には殆ど導波光は分布しない。よって、実効屈折率の計算においては、コンタクト層は無視した。
【００５０】
まず、図５（ａ）の表に示すように、第一調整層Ａ１が無い場合は、第一半導体光素子（本実施形態では、ＤＦＢレーザーダイオード)Ｓ０の実効屈折率が３．２３２であるのに対し、第二半導体光素子（本実施形態では、ＥＡ）Ｓ２の実効屈折率は３．２４０である。第一半導体光素子Ｓ０の実効屈折率は、第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率よりも有意に小さい。そこで、図４（ｃ）や図６に示すように、第一半導体光素子Ｓ１に第一調整層Ａ１を挿入すれば、第一半導体光素子Ｓ１の実効屈折率を第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率と同じ値にまで高めることが出来る。例えば、第一調整層Ａ１をＦｅドープした半絶縁性のＩｎＰ半導体（幅０．２μｍ）とすれば、第一半導体光素子Ｓ１の実効屈折率を３．２４０にすることができる。以上のようにして、第一半導体光素子Ｓ１と第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率を合わせ込むことが出来る。従って、第一調整層Ａ１の導入により、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の導波光のビーム形状の違いを縮小できる。
【００５１】
なお、特許文献１では、バットジョイント法により接続された半導体光素子では、一方の半導体光素子における伝播光のモード形状は、他方の半導体光素子における伝播光のモード形状と異なる。特許文献１では、接続損失を低減するために、テーパー領域を用いて、一方の半導体光素子のモード形状を他方の半導体光素子のモード形状に徐々に連続的に近づけている。対して、本発明では、調整層を導入することにより、予め、第一半導体光素子Ｓ１のビーム形状と、第二半導体光素子Ｓ２のビーム形状とを同一にして、あるいはビーム形状の差を縮小してバットジョイントする。言い換えると、特許文献１では、一方の半導体光素子の実効屈折率は、他方の半導体光素子の実効屈折率と異なるままバットジョイントされる。これに対して、本発明では、調整層を導入することにより、予め、第一半導体光素子Ｓ１の実効屈折率を第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率と同一にして、あるいは第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率の差を縮小してから、バットジョイントする。
【００５２】
以下、半導体集積素子１を構成する各層について説明する。第二クラッド層Ｃ２の底部Ｂ１，Ｂ２の高さ（Ｚ軸方向の長さ）Ｈ３は、例えば８００ｎｍ以下であることが好ましい。底部Ｂ１の高さＨ３が８００ｎｍを超えると、第一コア層１０と第一調整層Ａ１との距離が大きくなり、第一調整層Ａ１を付加しても、実効屈折率が変化しにくくなる。故に、効果的なビーム形状の調整を妨げるおそれがある。また、底部Ｂ１の高さＨ３が８００ｎｍを超えると、第一リッジ部１５が形成されている領域と、その周辺部の領域との屈折率差が過小となるため、第一方向のモード閉じ込めが弱まり、ビーム形状が不安定化しやすい。
【００５３】
第一調整層Ａ１には、ＩｎＰ半導体基板ＳＢ上に成長可能な半導体材料を用いることができる。第一調整層Ａ１は、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、及びＡｌＩｎＡｓのうちのいずれかの半導体材料からなる。これらの半導体材料は、３以上の屈折率を有する。
【００５４】
第一調整層Ａ１に半導体材料を用いる場合、第二クラッド層Ｃ２から調整層への電流リークによる素子特性の劣化を抑制するために、調整層は高抵抗であることが望ましく、高抵抗化のために、キャリアを捕獲できる深い準位を形成する不純物を、第一調整層Ａ１にドープすることが好ましい。例えばＦｅを第一調整層Ａ１にドープすることができる。Ｆｅを第一調整層Ａ１にドープする場合、例えば１０８Ωｃｍを超える高抵抗な第一調整層Ａ１を得ることができる。よって、第二クラッド層Ｃ２から第一調整層Ａ１へ電流がリークすることを抑制できる。
【００５５】
半導体基板ＳＢとして、例えばｎ型ＩｎＰ基板が用いられる。第一クラッド層Ｃ１は、半導体材料からなる。例えば、第一クラッド層Ｃ１には、ｎ型半導体が用いられる。第一クラッド層Ｃ１に用いられる半導体材料として、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓなどが挙げられる。活性層１２へのキャリア注入を効率良く行うために、第一クラッド層Ｃ１は、活性層１２及び第一下部光閉じ込め層１１のバンドギャップより大きなバンドギャップの材料で構成されることが望ましい。
【００５６】
第一コア層１０及び第二コア層２０は、半導体材料からなる。活性層１２を構成する材料は、第一半導体光素子Ｓ１を構成する材料のうち、最大の屈折率を有する。光吸収層２２を構成する材料は、第二半導体光素子Ｓ２を構成する材料のうち、最大の屈折率を有する。活性層１２または光吸収層２２の屈折率は、例えば、３．５前後である。活性層１２及び光吸収層２２には、例えば、量子井戸層とバリア層とが交互に積層された量子井戸構造や、バルク層などを使用できる。活性層１２及び光吸収層２２を構成する材料の具体例としては、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ等が挙げられる。自由キャリアによる光吸収損を抑えるために、活性層１２及び光吸収層２２は、アンドープであることが好ましい。活性層１２及び光吸収層２２にｐ型ドーパントやｎ型ドーパントをドーピングしてもよい。ｐ型ドーパントとしては、例えばＺｎを用いることができる。ｎ型ドーパントとしては、例えばＳやＳｉを用いることができる。
【００５７】
具体例として、活性層１２及び光吸収層２２に、量子井戸層とバリア層とが共にアンドープのＧａＩｎＡｓＰから成る量子井戸構造を用いることができる。活性層１２及び光吸収層２２がＧａＩｎＡｓＰから成る量子井戸構造であることにより、半導体集積素子１を、波長１μｍ以上の長波長帯の信号光を送信できるＥＭＬ（Electro  Absorption  Modulator  Integrated  Laser  Diode）として使用できる。光吸収層２２は、活性層１２よりバンドギャップの高い材料からなることが好ましい。何故なら、光吸収層２２が活性層１２よりバンドギャップの高い材料からなる場合、光吸収層２２は活性層１２で生じたレーザー光に対して透明と成り、従って１レベルの信号光出力時に、光吸収層２２での過剰な光吸収によって、信号光パワーが減衰するのを防げるからである。
【００５８】
光閉じ込め層（第一下部光閉じ込め層１１、第一上部光閉じ込め層１３、第二下部光閉じ込め層２１、及び第二上部光閉じ込め層２３）を構成する材料の具体例としては、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ等が挙げられる。光閉じ込め層は、アンドープとすることができる。光閉じ込め層がアンドープである場合、自由キャリアによる光吸収損を抑えることができる。また、必要に応じて、ドーピングにより、光閉じ込め層にｐ型やｎ型の導電性を付与しても良い。
【００５９】
第一半導体光素子Ｓ１において、第一下部光閉じ込め層１１は、第一クラッド層Ｃ１のバンドギャップと活性層１２のバンドギャップとの間のバンドギャップを有していることが望ましい。第一上部光閉じ込め層１３は、第二クラッド層Ｃ２のバンドギャップと活性層１２のバンドギャップとの間のバンドギャップを有していることが望ましい。当該構成により、第一クラッド層Ｃ１及び第二クラッド層Ｃ２から注入されたキャリアは、第一下部光閉じ込め層１１及び第一上部光閉じ込め層１３で阻止され難い。よって、キャリアが活性層１２へ効率良く注入される。
【００６０】
また上記バンドギャップの大小関係が満たされる場合、第一下部光閉じ込め層１１は、第一クラッド層Ｃ１と活性層１２との間の屈折率を有している。第一上部光閉じ込め層１３は、第二クラッド層Ｃ２と活性層１２との間の屈折率を有している。従って当該構成により、活性層１２への光閉じ込めが強められる。
【００６１】
以上の理由により、第一下部光閉じ込め層１１及び第一上部光閉じ込め層１３の導入により、活性層１２へのキャリア注入を効率良くし、活性層１２への光の閉じ込めを増大することができる。よって、第一半導体光素子Ｓ１がレーザーダイオードのとき、発振特性や温度特性を改善できる。特に、活性層１２が薄膜の量子井戸構造の場合、第一下部光閉じ込め層１１及び第一上部光閉じ込め層１３を導入することにより、活性層１２への光閉じ込めが大幅に強められる。なお光閉じ込め層は必須ではなく、例えば活性層１２がバルク層の場合等、それのみで充分な光閉じ込めが得られる場合は、第一下部光閉じ込め層１１及び第一上部光閉じ込め層１３を省略してもよい。
【００６２】
第二半導体光素子Ｓ２において、第二下部光閉じ込め層２１は、第一クラッド層Ｃ１と光吸収層２２との間の屈折率を有していることが望ましい。第二上部光閉じ込め層２３は、第二クラッド層Ｃ２と光吸収層２２との間の屈折率を有していることが望ましい。当該構成により、導波光は、光吸収層である光吸収層２２に強く閉じ込められる。従って、電界印加時における光吸収層２２での光吸収変化を増大させることが出来、電界吸収型光変調器として良好な動作を実現できる。なお、光吸収層２２がバルク層の場合など、光吸収層２２のみで充分な光閉じ込めが可能な場合には、第二下部光閉じ込め層２１及び第二上部光閉じ込め層２３を省略してもよい。
【００６３】
回折格子層１４には、ｐ型半導体が用いられる。回折格子層１４として、例えば、ＧａＩｎＡｓＰが用いられる。回折格子層１４には、回折格子が形成されている。回折格子は、所定の軸Ａｘに沿った周期的な凹凸パターンからなる。
【００６４】
第二クラッド層Ｃ２は、半導体材料からなる。第二クラッド層Ｃ２には、例えばｐ型半導体が用いられる。第二クラッド層Ｃ２に用いられる半導体材料として、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓなどが挙げられる。活性層１２へのキャリア注入を効率良く行うために、第二クラッド層Ｃ２は、活性層１２及び第一上部光閉じ込め層１３のバンドギャップより大きなバンドギャップの材料で構成されることが望ましい。
【００６５】
図３のように、埋め込み層６の第一領域９１は、第一調整層Ａ１の第一部分３１を介して、第一リッジ部１５の第一側面１５ａを埋め込んでいる。埋め込み層６の第一領域９１は、第一調整層Ａ１の第二部分３２を介して、第一リッジ部１５の第二側面１５ｂを埋め込んでいる。埋め込み層６の第二領域９２は、第二リッジ部２５の第三側面２５ａを埋め込んでいる。埋め込み層６の第二領域９２は、第二リッジ部２５の第四側面２５ｂを埋め込んでいる。
【００６６】
埋め込み層６は、電流ブロック層として機能する。埋め込み層６の第一領域９１は、第二領域９２と同一の材料からなる。埋め込み層６は、例えば誘電体樹脂などの絶縁性材料からなる。絶縁性材料として、ＢＣＢ(ベンゾシクロブテン)やポリイミドが挙げられる。ＢＣＢやポリイミドは、屈折率が１．５前後の低屈折率材料である。ＢＣＢやポリイミドは、高抵抗性を有する。また、ＢＣＢやポリイミドを用いた埋め込み層６は、通常の半導体プロセスにて容易に形成できる。従って、生産性に優れ、また耐久性にも優れる。なお、埋め込み層６は、誘電体樹脂に限定されず、例えば調整層に用いられるものと同じ、不純物ドープで高抵抗化された半導体を用いても良い。埋め込み層６には、第一調整層Ａ１の屈折率より低い屈折率を有する材料を用いれば良い。
【００６７】
コンタクト層１７，２７は、上部電極Ｅ２とオーミックコンタクトしている。コンタクト層１７，２７として、p型ドーパントが高濃度にドープされた、バンドギャップの低いp型半導体材料を用いることができる。具体的には、コンタクト層１７，２７として、ＧａＩｎＡｓＰやＧａＩｎＡｓが用いられる。なお、図１のように、接続境界Kにおいて、コンタクト層２７の一部が除去された部分には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等の絶縁材料ＩＮが設けられている。半導体基板ＳＢ下には下部電極Ｅ１が設けられている。
【００６８】
第一半導体光素子Ｓ１からの出射光パワーを増大させるために、半導体集積素子１の一端Ｐには、高反射膜Ｍ１が設けられている。半導体集積素子１の他端Ｑからの反射戻り光が素子特性に及ぼす悪影響を防ぐために、半導体集積素子１の他端Ｑには、低反射膜Ｍ２が設けられている。
【００６９】
以下に、図７〜図１０を用いて半導体集積素子１の製造方法の一例を説明する。なお、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）〜（ｂ）、図９（ａ）〜（ｂ）、図１０（ａ）〜（ｂ）には、図１のIIＡ−IIＡ線に沿った断面図と同様に、第一半導体光素子Ｓ１をｘｚ平面に平行な断面図で表す。また、図７（ｅ）〜（ｇ）、図８（ｃ）〜（ｄ）、図９（ｃ）〜（ｄ）、図１０（ｃ）〜（ｄ）には、図１のIIＢ−IIＢ線に沿った断面図と同様に、第二半導体光素子Ｓ２をｘｚ平面に平行な断面図で表す。
【００７０】
まず、図７（ａ）に示すように、半導体基板ＳＢの主面ａ１上全面に、第一クラッド層Ｃ１、第一コア層１０を結晶成長する。第一コア層１０としては、第一下部光閉じ込め層１１、活性層１２、第一上部光閉じ込め層１３、及び回折格子層１４を順次成長する。結晶成長には、例えば有機金属気相成長法や分子線エピタキシー法を用いることができる。次に、干渉露光法やＥＢ露光法等を用いて、回折格子層１４上にＤＦＢレーザーの発振波長に対応した周期を有する回折格子を形成する。その後、図７（ｂ）に示すように、半導体基板ＳＢの主面ａ１上全面において、第一コア層１０上に、半導体層Ｃ２ａと、半導体層１７ａとを順次結晶成長する。このようにして、図７（ｂ）に示すような、第１半導体光素子Ｓ１を構成するに必要な半導体層が半導体基板ＳＢの全面に形成される。次に半導体基板ＳＢ上において、第１半導体光素子Ｓ１が形成されるべき領域の半導体層１７ａの表面のみをＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体マスク(図示せず)でカバーし、それ以外の領域、即ち第２半導体光素子Ｓ２が形成されるべき領域について、第一クラッド層Ｃ１より上に積層された第一コア層１０、半導体層Ｃ２ａ、半導体層１７ａを全てエッチングで除去して、第一クラッド層Ｃ１を露出させる。その際、第１半導体光素子Ｓ１が形成されるべき領域は誘電体マスクでカバーされているため、全くエッチングされない。その後エッチングされた領域を埋め込むように、露出した第一クラッド層Ｃ１上に、第二下部光閉じ込め層２１、光吸収層２２、及び第二上部光閉じ込め層２３から成る第二コア層２０、半導体層Ｃ２ａ、及び半導体層１７ａを順次結晶成長することで、図７（ｅ）に示す、第２半導体光素子Ｓ２に対応する半導体層が形成される。その際、第１半導体光素子Ｓ１が形成されるべき領域表面は、上記のように誘電体マスクでカバーされているため、この領域には第二コア層２０、半導体層Ｃ２ａ、及び半導体層１７ａは成長されない。従って、図７（ｂ）の素子構造がそのまま保存される。このようにして、第一半導体光素子Ｓ１を構成する各半導体層と、第二半導体光素子Ｓ２を構成する各半導体層とが、それらの境界面でバットジョイントで集積された構造を得る。
【００７１】
次に、第１半導体光素子Ｓ１の領域をカバーしていた上記誘電体マスクを除去した後、図７（ｃ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１では、新たにマスク１８を半導体層１７ａの一部上に設ける。また、図７（ｆ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２では、マスク２８を半導体層１７ａの一部上に設ける。一例では、マスク２８の幅は、マスク１８の幅よりも大きい。マスク１８，２８には例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体膜を使用できる。マスク１８，２８を用いて、半導体層１７ａ及び半導体層Ｃ２ａをエッチングする。すると、図７（ｄ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１では、コンタクト層１７と、凸型の第一リッジ部１５及び第一底部Ｂ１を有する第二クラッド層Ｃ２とを得る。また、図７（ｇ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２の領域では、コンタクト層２７と、凸型の第二リッジ部２５及び第二底部Ｂ２を有する第二クラッド層Ｃ２とを得る。
【００７２】
次に、図８（ａ）及び（ｃ）に示すように、第一リッジ部１５の第一側面１５ａ及び第二側面１５ｂと、第二リッジ部２５の第三側面２５ａ及び第四側面２５ｂとに、半導体層Ａ１ａを有機金属気相成長法や分子線エピタキシー法などにより成長する。第一リッジ部１５及び第二リッジ部２５を埋め込むように、半導体層Ａ１ａを形成する。必要に応じて、半導体層Ａ１ａの表面が、コンタクト層１７，２７の上面と一致するように、平坦化処理を行う。以上のようにして、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２のための埋め込みリッジ構造が形成される。このようにして、第一半導体光素子Ｓ１と第二半導体光素子Ｓ２がバットジョイントで集積された構造を得る。続いて、図８（ｂ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１において、第一リッジ部１５の幅ＷＯ１よりも大きい幅を有するマスク１９を形成する。マスク１９は、半導体層Ａ１ａにおける第一リッジ部１５側の一部、及びコンタクト層１７上に形成される。また、図８（ｄ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２において、コンタクト層２７上に、コンタクト層２７の幅とほぼ同じ幅を有するマスク２９を設ける。マスク１９，２９には、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体膜を使用できる。
【００７３】
そして、マスク１９，２９を用いて、半導体層Ａ１ａをエッチングして、図９（ａ）及び（ｃ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１では、第一部分３１及び第二部分３２を有する第一調整層Ａ１を形成し、第二半導体光素子Ｓ２では半導体層Ａ１ａを除去する。ここで、エッチング後の第一調整層Ａ１の幅が、バットジョイント接合部における実効屈折率の合わせ込みの調整に必要な幅となるように、予めマスク１９の幅を調整して形成しておく。図９（ｃ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２には、調整層が設けられない。続いて、マスク１９、２９を除去し、図９（ｂ）及び（ｄ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２において、ウエハ全面にＢＣＢやポリイミド等の誘電体樹脂６ａを塗布する。その後、図１０（ａ）及び（ｃ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２において、例えばドライエッチングにより、表面に付着した余分な樹脂層を除去し、コンタクト層１７，２７の表面を露出させ、埋め込み層６を得る。
【００７４】
次に、第二半導体光素子Ｓ２のコンタクト層２７のうち、接続境界K側の一部を除去する。図１を再び参照すると、コンタクト層２７の一部が除去された部分に、絶縁材料ＩＮを形成する。その後、図１０（ｂ）及び（ｄ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２のそれぞれにおいて、コンタクト層１７，２７上に、上部電極Ｅ２を蒸着法やスパッタリング法などにより形成する。その後研磨等により、半導体基板ＳＢを劈開可能な厚さ(例えば１００μｍ以下)まで薄くする。その後、蒸着法やスパッタリング法などにより、図１０（ｂ）及び（ｄ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２のそれぞれにおいて、半導体基板ＳＢの裏面ａ２に、下部電極Ｅ１を設ける。以上の工程により、半導体集積素子１が完成する。
【００７５】
以下に、半導体集積素子１の動作の例を説明する。第一半導体光素子Ｓ１が分布帰還型レーザーダイオードである場合、活性層１２に電流注入により注入された電子と正孔とが活性層１２で再結合して、発光が生じる。注入する電流の増加と共に発光強度が増幅される。閾値電流以上の電流を流すと、回折格子層１４の回折格子の周期で決まる波長にてレーザー発振する。第二半導体光素子Ｓ２が電界吸収型光変調器である場合、光吸収層２２における光吸収は、印加される逆バイアス電圧が高いほど大きくなる。そこで、１レベルの信号光出力時には低電圧を印加すれば、この場合光吸収は小さいため、1レベルに対応した大きな光出力が得られる。また０レベルの信号光出力時には高電圧を印加すれば、この場合光吸収は大となるため、０レベルに対応した小さな光出力が得られる。そこで、伝送信号パターンに対応させて、第二半導体光素子Ｓ２への逆バイアス電圧の大きさを変化させれば、例えば分布帰還型レーザーダイオードである第一半導体光素子Ｓ１から入射されるレーザー光を強度変調できる。
【００７６】
（第二実施形態）
以下、図１１〜１３を用いて、第２実施形態に係る半導体集積素子について説明する。図１１は、図２の変形例を示す断面図である。図１２は、図３の変形例を示す断面図である。図１３（ａ）〜（ｃ）は、導波光のビームの強度分布の一例を示す。第二実施形態に係る半導体集積素子が、第一実施形態に係る半導体集積素子１と異なるのは、調整層のみであるため、調整層以外の説明は省略する。
【００７７】
図１１（ａ）に示すように、第二実施形態に係る第一半導体光素子Ｓ１は、第一実施形態に係る第一半導体光素子Ｓ１と同様に、第一調整層Ａ１を有する。図１１（ｂ）に示すように、第二実施形態に係る第二半導体光素子Ｓ２２は、第一実施形態に係る第二半導体光素子Ｓ２とは異なり、第二調整層Ａ２を有する。
【００７８】
第二調整層Ａ２は、第一調整層Ａ１と同じ材料または異なる材料からなる。第二調整層Ａ２には、第一調整層Ａ１を構成しうる材料を適用することができる。第二調整層Ａ２の屈折率は、第二コア層２０の屈折率より低く、埋め込み層６の第二領域９２の屈折率より高い。第二調整層Ａ２は、埋め込み層６と第二リッジ部２５との間に設けられている。第二調整層Ａ２は、第二リッジ部２５に接して所定の軸Ａｘ方向に延在している。第二調整層Ａ２は、所定の軸Ａｘ方向に延在する第三部分３３及び第四部分３４を有する。第二調整層Ａ２の第三部分３３は、第二リッジ部２５の第三側面２５ａに接する。第二調整層Ａ２の第四部分３４は、第二リッジ部２５の第四側面２５ｂに接する。第二調整層Ａ２の第三部分３３は、埋め込み層６の第二領域９２と第二リッジ部２５の第三側面２５ａとの間に設けられている。第二調整層Ａ２の第四部分３４は、埋め込み層６の第二領域９２と第二リッジ部２５の第四側面２５ｂとの間に設けられている。本実施形態では、第二調整層Ａ２は、埋め込み層６と接している。第二調整層Ａ２の第三部分３３は、第四部分３４と分離されている。
【００７９】
図１２に示すように、バットジョイント接続境界Kにおいて、第一調整層Ａ１の第一部分３１は、第二調整層Ａ２の第三部分３３と接している。接続境界Kにおいて、第一調整層Ａ１の第二部分３２は、第二調整層Ａ２の第四部分３４と接している。第二調整層Ａ２の第三部分３３の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第二調整層Ａ２の第四部分３４の幅（Ｘ軸方向の長さ）と同じである。図１１及び図１２では、第二調整層Ａ２の第三部分３３及び第四部分３４の幅をＷ２で示す。第二調整層Ａ２の幅Ｗ２は、バットジョイント接続境界Kに隣接する領域において一定であり、第二調整層Ａ２はテーパー形状ではない。第二調整層Ａ２の幅Ｗ２は、所定の軸Ａｘ方向に直交する方向であり、半導体基板ＳＢと平行な方向（以下、第一方向ともいう）において、一定である。図１２では、第一方向はＸ方向である。図１２に示す例では、第二調整層Ａ２の幅Ｗ２は、半導体集積素子１の他端Ｑから接続境界Kに亘って一定である。また、バットジョイント接続境界Kにおいて、第一調整層Ａ１は、第二調整層Ａ２と対向してバットジョイント接続している。本実施形態の半導体集積素子１では、特許文献１のようなテーパー領域が不要であり、特許文献１のようなテーパー領域を有する半導体集積素子よりも素子長を小さくできる。
【００８０】
本実施形態では、接続境界Kにおいて、第一調整層Ａ１の第一部分３１と第二調整層Ａ２の第三部分３３とが階段状に連結しており、第一調整層Ａ１の第二部分３２と第二調整層Ａ２の第四部分３４とが階段状に連結している。また、接続境界Kにおいて、第一部分３１の幅Ｗ１は第三部分３３の幅Ｗ２と異なり、第一調整層Ａ１の第二部分３２の幅Ｗ１は第二調整層Ａ２の第四部分３４の幅Ｗ２と異なる。図１１に示される例では、第一部分３１の幅Ｗ１が第三部分３３の幅Ｗ２よりも大きく、第二部分３２の幅Ｗ１が第四部分３４の幅Ｗ２よりも大きい。例えば、第三部分３３または第四部分３４の幅Ｗ２を１００ｎｍ〜５００ｎｍとすることができる。第二調整層Ａ２の高さ（Ｚ軸方向の長さ）Ｈ２を１．５μｍ〜３．０μｍとすることができる。第二調整層Ａ２の長さ（Ｙ軸方向の長さ）Ｌ２を５０μｍ〜３００μｍとすることができる。
【００８１】
第一部分３１及び第二部分３２の幅Ｗ１、並びに第三部分３３及び第四部分３４の幅Ｗ２を調整し、且つ必要に応じて第一リッジ部１５の幅ＷＯ１と第二リッジ部２５の幅ＷＯ２も調整することにより、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の導波光のビーム形状の違いを容易に縮小できる。
【００８２】
例えば、第一調整層Ａ１と第二調整層Ａ２が、同じ屈折率を有する場合における、実効屈折率の合わせ込みを考える。この際、第二半導体光素子の実効屈折率が、第一半導体光素子の実効屈折率より高い場合、例えば、第一調整層Ａ１の幅Ｗ１を、第二調整層Ａ２の幅Ｗ２よりも大きくする。一方、第二半導体光素子の実効屈折率が、第一半導体光素子の実効屈折率より低い場合、例えば、第一調整層Ａ１の幅Ｗ１を、第二調整層Ａ２の幅Ｗ２よりも小さくする。
【００８３】
また、例えば、第一調整層Ａ１の屈折率が第二調整層Ａ２の屈折率より大きい場合における、実効屈折率の合わせ込みを考える。この際、第二半導体光素子の実効屈折率が、第一半導体光素子の実効屈折率より高い場合、例えば、屈折率の大きい第一調整層Ａ１の幅Ｗ１を第二調整層Ａ２の幅Ｗ２以下としても、実効屈折率の合わせ込みは可能である。
【００８４】
図１３（ａ）に、調整層を用いない第一半導体光素子Ｓ０のビームの強度分布Ｇ１を、図１３(ｂ)に、調整層を用いない第二半導体光素子Ｓ２のビームの強度分布Ｇ２を、図１３(ｃ)に、第一調整層Ａ１を用いた第一半導体光素子Ｓ１のビームの強度分布Ｇ４を、図１３(ｄ)に、第二調整層Ａ２を用いた第二半導体光素子Ｓ２２のビームの強度分布Ｇ５を、各々示す。
【００８５】
本実施形態では、第二半導体光素子Ｓ２のリッジ幅ＷＯ２の方が第一半導体光素子Ｓ０のリッジ幅ＷＯ１よりも大きい。即ちＷＯ２＞ＷＯ１なので、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２の導波光が、第一半導体光素子Ｓ０の導波光よりも、所定の軸Ａｘ方向と、半導体層の積層方向と、に直交する方向（以下、第一方向ともいう）。により大きく広がって分布する。図１３では、第一方向はＸ軸方向である。一方、この広がりに起因して、所定の軸Ａｘ方向に直交する方向であり、なおかつ半導体層の積層方向と同じ方向（以下、第二方向ともいう）に関しては、逆に第二半導体光素子Ｓ２の導波光が、第一半導体光素子Ｓ０の導波光よりも、広がりは狭くなる。図１３では、第二方向は、Ｚ軸方向である。この場合、第二半導体光素子Ｓ２の実効屈折率が、第一半導体光素子Ｓ０の実効屈折率よりも大となる。
【００８６】
そこで、第一半導体光素子Ｓ０及び第二半導体光素子Ｓ２のビーム形状を合わせ込むには、例えば、図１３（ｃ）に示すように、第一半導体光素子Ｓ１において、第一調整層Ａ１を第一リッジ部１５の両側面に付加し、且つ、図１３（ｄ）に示すように、第二半導体光素子Ｓ２２において、第一調整層Ａ１と同じ屈折率を有し、且つ第一調整層Ａ１の幅Ｗ１より小さい幅Ｗ２を有する第二調整層Ａ２を第二リッジ部２５の両側面に付加する。そして、例えば、第一調整層Ａ１及び第二調整層Ａ２が、第一リッジ部１５及び第二リッジ部２５と同様の屈折率を有する半導体材料で形成されている場合、第一及び第二半導体光素子のいずれにおいても、調整層の挿入で第一方向における導波光の閉じ込めが弱まる。その結果、導波光分布は第一方向に広がり、一方、第二方向の導波光分布は、第一方向の広がりに連動して、逆に狭まるように変化する。しかしながら、第二調整層Ａ２の幅W２の方が第一調整層Ａ１の幅Ｗ１よりも小さいので、第一半導体光素子Ｓ１の導波光の方が、第二半導体光素子Ｓ２２の導波光よりも、第一方向では大きく広がり、逆に第二方向では大きく狭まる。その結果、第一及び第二半導体光素子における導波光のビーム形状が接近する方向に変化する。ここで第一半導体光素子Ｓ１の実効屈折率が第二半導体光素子Ｓ２２の実効屈折率と同等となるように、実効屈折率の調整に必要な幅と屈折率を有する第一調整層Ａ１及び第二調整層Ａ２を挿入すれば、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２２の導波光分布は、第一方向及び第二方向において、同等な広がりとなる。従って、第一半導体光素子Ｓ１における導波光のビームの強度分布Ｇ４と第二半導体光素子Ｓ２２の導波光のビームの強度分布Ｇ５は、共に図１３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、同じビーム形状として略一致させることが出来る。以上のようにして、第一半導体光素子Ｓ１の導波光のビーム形状を第二半導体光素子Ｓ２２の導波光のビーム形状と同等にすることができる。
【００８７】
即ち、実効屈折率の調整に必要な屈折率と幅とを有する第一調整層Ａ１及び第二調整層Ａ２を、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２２のそれぞれに導入することにより、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２２の実効屈折率を同一にできる。あるいは、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２２の実効屈折率差を縮小できる。故に、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２２の導波光のビーム形状の違いを低減できる。よって、接続境界Kでの導波光の散乱を低減できる。従って、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制できる。
【００８８】
以下に、第二調整層Ａ２の製造方法を説明する。例えば、第一実施形態で説明した、製造方法の図８（ｄ）において、第二実施形態では、第二調整層Ａ２を形成するために、マスク２９の幅を第二リッジ部２５の幅ＷＯ２よりも大きくすればよい。つまり、第二実施形態では、マスク２９を、コンタクト層２７と、半導体層Ａ１ａの第二リッジ部２５側の一部上とを覆うように形成する。そして、マスク１９，２９を用いてエッチングすることにより、第一半導体光素子Ｓ１に第一調整層Ａ１が形成され、第二半導体光素子Ｓ２２に第二調整層Ａ２が形成される。マスク１９，２９の幅を適宜変更することにより、第一調整層Ａ１の幅Ｗ１と、第二調整層Ａ２の幅Ｗ２とを変更することができる。
【００８９】
（第三実施形態）
以下、図１４及び図１５を用いて、第三実施形態に係る半導体集積素子について説明する。図１４は、図２の変形例を示す断面図である。図１５は、図３の変形例を示す断面図である。第三実施形態に係る半導体集積素子が、第一実施形態に係る半導体集積素子と異なるのは、調整層のみであるため、調整層以外の説明は省略する。
【００９０】
図１４（ａ）に示すように、第三実施形態に係る半導体集積素子の第一半導体光素子Ｓ１３は、第一調整層Ａ１に加えて、第三調整層Ａ３を有する。第三調整層Ａ３は、所定の軸Ａｘ方向に延在する第五部分３５及び第六部分３６を有する。第三調整層Ａ３の第五部分３５は、第六部分３６と分離されている。第三調整層Ａ３の第五部分３５は、第一調整層Ａ１の第一部分３１と埋め込み層６の第一領域９１との間に設けられている。本実施形態では、第三調整層Ａ３の第五部分３５は、第一調整層Ａ１の第一部分３１及び埋め込み層６の第一領域９１に接している。第三調整層Ａ３の第六部分３６は、第一調整層Ａ１の第二部分３２と埋め込み層６の第一領域９１との間に設けられている。本実施形態では、第三調整層Ａ３の第六部分３６は、第一調整層Ａ１の第二部分３２及び埋め込み層６の第一領域９１に接している。第三調整層Ａ３の屈折率は、第一調整層Ａ１の屈折率より低く、埋め込み層６の第一領域９１の屈折率より高い。
【００９１】
図１４（ｂ）に示すように、第三実施形態に係る半導体集積素子の第二半導体光素子Ｓ２３は、第二調整層Ａ２及び第四調整層Ａ４を有する。第四調整層Ａ４は、所定の軸Ａｘ方向に延在する第七部分３７及び第八部分３８を有する。第四調整層Ａ４の第七部分３７は、第八部分３８と分離されている。第四調整層Ａ４の第七部分３７は、第二調整層Ａ２の第三部分３３と埋め込み層６の第二領域９２との間に設けられている。本実施形態では、第四調整層Ａ４の第七部分３７は、第二調整層Ａ２の第三部分３３及び埋め込み層６の第二領域９２に接している。第四調整層Ａ４の第八部分３８は、第二調整層Ａ２の第四部分３４と埋め込み層６の第二領域９２との間に設けられている。本実施形態では、第四調整層Ａ４の第八部分３８は、第二調整層Ａ２の第四部分３４及び埋め込み層６の第二領域９２に接している。第四調整層Ａ４の屈折率は、第二調整層Ａ２の屈折率より低く、埋め込み層６の第二領域９２の屈折率より高い。
【００９２】
第三調整層Ａ３の幅Ｗ３及び第四調整層Ａ４の幅Ｗ４は、バットジョイント接続境界Kに隣接する領域において一定であり、第三調整層Ａ３及び第四調整層Ａ４はテーパー形状ではない。第三調整層Ａ３の幅Ｗ３及び第四調整層Ａ４の幅Ｗ４は、一定である。第三調整層Ａ３の幅Ｗ３及び第四調整層Ａ４の幅Ｗ４は、所定の軸Ａｘ方向と直交する方向であり、なおかつ半導体基板ＳＢと平行な方向（以下、第一方向ともいう）において、一定である。図１５では、第一方向はＸ軸方向である。図１５に示す例では、第三調整層Ａ３の幅Ｗ３は半導体集積素子１の一端Ｐから接続境界Kに亘って一定であり、第四調整層Ａ４の幅Ｗ４は半導体集積素子１の他端Ｑから接続境界Kに亘って一定である。バットジョイント接続境界Kにおいて、第一調整層Ａ１は第二調整層Ａ２と対向しバットジョイント接続しており、第三調整層Ａ３は第四調整層Ａ４と対向しバットジョイント接続している。故に、本実施形態の半導体集積素子１では、特許文献１のようなテーパー領域が不要であり、特許文献１のようなテーパー領域を有する半導体集積素子よりも素子長を小さくできる。以上のように、第一調整層Ａ１のみならず、第二調整層Ａ２、第三調整層Ａ３及び第四調整層Ａ４をも用いることにより、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の導波光のビーム形状の違いを縮小できる。従って、ビーム形状の違いを縮小するための設計の自由度が増す。
【００９３】
接続境界Kにおいて、第三調整層Ａ３の第五部分３５は、第四調整層Ａ４の第七部分３７と接している。接続境界Kにおいて、第三調整層Ａ３の第六部分３６は、第四調整層Ａ４の第八部分３８と接している。
【００９４】
一例として、第三調整層Ａ３の第五部分３５の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第三調整層Ａ３の第六部分３６の幅（Ｘ軸方向の長さ）と同じである。図１４（ａ）では、第三調整層Ａ３の第五部分３５及び第六部分３６の幅をＷ３で示す。一例として、第四調整層Ａ４の第七部分３７の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第四調整層Ａ４の第八部分３８の幅（Ｘ軸方向の長さ）と同じである。図１４（ｂ）では、第四調整層Ａ４の第七部分３７及び第八部分３８の幅をＷ４で示す。
【００９５】
図１５に示すように、接続境界Kにおいて、第一部分３１及び第五部分３５の合計幅Ｗ５は、第三部分３３及び第七部分３７の合計幅Ｗ６と異なる。接続境界Kにおいて、第一部分３１及び第五部分３５からなる層と、第三部分３３及び第七部分３７からなる層とは、階段状に連結している。接続境界Kにおいて、第二部分３２及び第六部分３６の合計幅Ｗ５は、第四部分３４及び第八部分３８の合計幅Ｗ６と異なる。接続境界Kにおいて、第二部分３２及び第六部分３６からなる層と、第四部分３４及び第八部分３８からなる層とは、階段状に連結している。
【００９６】
第一部分３１及び第五部分３５の合計幅Ｗ５、第二部分３２及び第六部分３６の合計幅Ｗ５、第三部分３３及び第七部分３７の合計幅Ｗ６、第四部分３４及び第八部分３８の合計幅Ｗ６を調整することにより、第一半導体光素子Ｓ１及び第二半導体光素子Ｓ２の導波光のビーム形状の違いを容易に縮小できる。図１５に示される例では、第一部分３１及び第五部分３５の合計幅Ｗ５が、第三部分３３及び第七部分３７の合計幅Ｗ６よりも小さい。
【００９７】
第一部分３１及び第五部分３５、並びに第二部分３２及び第六部分３６の合計幅Ｗ５は、半導体集積素子１の一端Ｐから接続境界Kに亘って一定である。第三部分３３及び第七部分３７、並びに第四部分３４及び第八部分３８の合計幅Ｗ６は、半導体集積素子１の他端Ｑから接続境界Kに亘って一定である。
【００９８】
実効屈折率の調整に必要な屈折率と幅とを有する第一調整層Ａ１、第二調整層Ａ２、第三調整層Ａ３、及び第四調整層Ａ４を導入し、且つ第一リッジ部１５の幅ＷＯ１と第二リッジ部２５の幅ＷＯ２を必要に応じて調整することにより、第一半導体光素子Ｓ１３及び第二半導体光素子Ｓ２３の実効屈折率を同一にできる。例えば、第一調整層Ａ１の屈折率が第二調整層Ａ２の屈折率と同じであり、第三調整層Ａ３の屈折率が第四調整層Ａ４の屈折率と同じ場合を考える。この際、第一半導体光素子の実効屈折率が第二半導体光素子の実効屈折率より高いとすると、実効屈折率の合わせ込みのために、例えば第一半導体光素子Ｓ１３の第一調整層Ａ１の第一部分３１及び第三調整層Ａ３の第五部分３５の合計幅Ｗ５を、第二半導体光素子Ｓ２３の第二調整層Ａ２の第三部分３３及び第四調整層Ａ４の第七部分３７の合計幅Ｗ６より小さくする。また、第一半導体光素子の実効屈折率が、第二半導体光素子の実効屈折率より低いとすると、実効屈折率の合わせ込みのために、例えば第一半導体光素子Ｓ１３の第一部分３１及び第五部分３５の合計幅Ｗ５を、第二半導体光素子Ｓ２３の第三部分３３及び第七部分３７の合計幅Ｗ６より大きくする。
【００９９】
第三調整層Ａ３は、第四調整層Ａ４と同じ材料からなる、あるいは異なる材料からなる。第三調整層Ａ３及び第四調整層Ａ４には、第一調整層Ａ１や第二調整層Ａ２と同様の材料を適用することができ、ＩｎＰ半導体基板ＳＢ上に成長可能な半導体材料を用いることができる。第三調整層Ａ３及び第四調整層Ａ４は、例えばＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、及びＡｌＩｎＡｓのうちのいずれかの半導体材料からなる。
【０１００】
以下に、第三調整層Ａ３及び第四調整層の製造方法を説明する。例えば、第二実施形態で説明したように、第二調整層Ａ２を形成した後、第一半導体光素子Ｓ１３の第一調整層Ａ１と第二半導体光素子Ｓ２３の第二調整層Ａ２とを埋め込むように、更に半導体層を形成する。そして、第一半導体光素子Ｓ１３において、第一リッジ部１５と第一調整層Ａ１の合計幅よりも大きな幅を有するマスク（以下、第三マスクともいう）を形成し、第二半導体光素子Ｓ２３において、第二リッジ部２５と第二調整層Ａ２の合計幅よりも大きな幅を有するマスク（以下、第四マスクともいう）を形成する。つまり、第三実施形態では、第三マスクを、コンタクト層１７と第一調整層Ａ１上とを覆うように形成し、第四マスクを、コンタクト層２７と第二調整層Ａ２上とを覆うように形成する。続いて、第三マスクおよび第四マスクを用いて、エッチングすることにより、第一半導体光素子Ｓ１３に第三調整層Ａ３を形成し、第二半導体光素子Ｓ２３に第四調整層Ａ４を形成する。第三マスクおよび第四マスクの幅を適宜変更することにより、第三調整層Ａ３の幅Ｗ３と、第四調整層Ａ４の幅Ｗ４とを変更することができる。
【０１０１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。第一実施形態では、第一半導体光素子Ｓ１に第一調整層Ａ１を用い、第二半導体光素子Ｓ２に第二調整層Ａ２を用いない例を示したが、これに限定されず、例えば、第一半導体光素子に第一調整層Ａ１を用いず、第二半導体光素子に第二調整層Ａ２を用いる構成とすることもできる。あるいは第三実施形態では、第一半導体光素子に第一調整層Ａ１及び第三調整層Ａ３を用い、且つ第二半導体光素子に第二調整層Ａ２及び第四調整層Ａ４を用いる構成を示したが、これに限定されず、第一半導体光素子に第一調整層Ａ１及び第三調整層Ａ３を用い、第二半導体光素子に第二調整層Ａ２及び第四調整層Ａ４を用いない構成とすることができる。また、第一半導体光素子に第一調整層Ａ１及び第三調整層Ａ３を用いず、第二半導体光素子に第二調整層Ａ２及び第四調整層Ａ４を用いる構成とすることができる。いずれの場合においても、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制することが可能な半導体集積素子を提供できる。
【０１０２】
また、上記実施形態では、調整層が半導体材料である例を示したが、調整層の材料はこれに限定されない。例えば、調整層（第一調整層Ａ１，第二調整層Ａ２，第三調整層Ａ３，第四調整層Ａ４）は、誘電体材料からなってもよい。誘電体材料として、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、及び酸化ジルコニウムのうちのいずれかの材料を挙げることができる。例えば、酸化チタンとしてＴｉＯ２がある。例えば、酸化タンタルとしてＴａ２Ｏ５がある。例えば、酸化ジルコニウムとしてＺｒＯ２がある。これらの誘電体材料は、２．２前後の屈折率を有する。誘電体材料からなる調整層は、コア領域Ｒを構成する半導体材料の屈折率（３以上）と、埋め込み層６を構成する絶縁性材料の屈折率（１．５前後）との間の屈折率を有する。
【０１０３】
故に、誘電体材料からなる調整層を用いることにより、第一クラッド層、コア領域、及び第二クラッド層の積層方向と、所定の軸方向と、に直交する方向（以下、第一方向ともいう）における導波光の閉じ込めが弱まる。その結果、第一半導体光素子の導波光のビーム形状は、第一方向に広がる。一方、所定の軸方向に直交する方向であり、なおかつ、第一クラッド層、コア領域、及び第二クラッド層の積層方向と同じ方向（以下、第二方向ともいう）において、第一半導体光素子の導波光のビーム形状は、第一方向の広がりに連動して、逆に狭まる方向に変化する。故に、第一半導体光素子のビーム形状は、第二半導体光素子のビーム形状に近づく。よって、第一半導体光素子における導波光のビーム形状と、第二半導体光素子における導波光のビーム形状との違いを縮小できるので、接続界面における導波光の散乱を低減できる。従って、テーパー領域を用いずに、導波光の接続損失を抑制できる。
【０１０４】
また、上記誘電体材料は、ＣＶＤ法やスパッタ法を用いて、例えば２００℃以下の低温で成膜できる。故に、隣接する第一リッジ部１５や第二リッジ部２５へ熱的なダメージを及ぼす危険性は低い。また、半導体材料を調整層に用いる場合は、高抵抗化のためには上記のように不純物をドープする必要があるが、これらの不純物はクラッド中のドーパントと相互拡散しやすいため、これによって調整層の抵抗が再び低下してリーク電流が増加する等、素子特性を悪化させる可能性がある。一方、当該誘電体材料は、本質的に絶縁性を有するので、不純物をドープせずとも高抵抗性を有する。故に、上記のような相互拡散による素子劣化を避けることが出来るので、当該誘電体材料は、調整層の材料として好適である。
【０１０５】
また、調整層（第一調整層Ａ１，第二調整層Ａ２，第三調整層Ａ３，第四調整層Ａ４）は、ａ−Ｓｉから構成されてもよい。成膜速度や成膜温度の好適な制御により、ａ−Ｓｉは、２〜３の屈折率を有することができる。
【０１０６】
上記実施形態では、第一半導体光素子及び第二半導体光素子の埋め込み層６に同じ材料を用いる例を示したが、これに限定されない。必要に応じて、第一半導体光素子の埋め込み層６の第一領域９１は、第二半導体光素子の埋め込み層６の第二領域９２と異なる材料からなってもよい。
【０１０７】
上記実施形態では、第一半導体光素子が分布帰還型レーザーダイオードであり、第二半導体光素子が電界吸収型光変調器である例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、第一半導体光素子がレーザーダイオード（ＬＤ）であり、第二半導体光素子がマッハツェンダー変調器であってもよい。あるいは、第一半導体光素子がＬＤであり、第二半導体光素子が受光素子、ＳＯＡ、及び合分波器といった変調器以外の素子であってもよい。また、第一半導体光素子が波長可変ＬＤであり、第二半導体光素子が光マトリックススイッチであってもよい。さらに、バットジョイントにより接続される半導体光素子の数は２に限らず、３以上としてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１…半導体集積素子、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ１３…第一半導体光素子、Ｓ２，Ｓ２２，Ｓ２３…第二半導体光素子、ＳＢ…半導体基板、Ｃ１…第一クラッド層、Ｃ２…第二クラッド層、６…埋め込み層、１０…第一コア層（コア領域Ｒ）、１１…第一下部光閉じ込め層、１２…活性層、１３…第一上部光閉じ込め層、１４…回折格子層、１５…第一リッジ部、２０…第二コア層（コア領域Ｒ）、２１…第二下部光閉じ込め層、２２…光吸収層、２３…第二上部光閉じ込め層、２５…第二リッジ部、１７,２７…コンタクト層、Ａ１…第一調整層、Ａ２…第二調整層、Ａ３…第三調整層、Ａ４…第四調整層、３１…第一部分、３２…第二部分、３３…第三部分、３４…第四部分、３５…第五部分、３６…第六部分、３７…第七部分、３８…第八部分、Ｅ１…下部電極、Ｅ２…上部電極。
【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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