(57)【要約】【課題】大幅にサイズが相違する微小な光デバイスと同じ層に形成される光導波路とスポットサイズコンバータとを一体的に形成する。【解決手段】半導体装置は、スポットサイズコンバータとして機能する光導波部ＯＧＵを有し、この光導波部ＯＧＵは、層間絶縁層ＩＬを厚さ方向に貫通する複数の光導波体ＯＧを含む。【選択図】図４
2019117286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された光導波路と、
前記光導波路を覆うように、前記絶縁層上に形成された第１層間絶縁層と、
前記第１層間絶縁層上に形成された第２層間絶縁層と、
前記第１層間絶縁層をその厚さ方向に貫通し、互いに離間している複数の第１光導波体と、前記第２層間絶縁層をその厚さ方向に貫通し、互いに離間している複数の第２光導波体と、を有し、その一端部が前記光導波路の一端部を覆うように配置され、その他端部が外部からの光を受光するための受光面を含み、かつ、前記光を伝搬可能な光導波部と、
を有する、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体のうち、互いに隣り合う２つの前記第１光導波体の間隔は、前記光導波部を伝搬する前記光における前記第１光導波体から前記第１層間絶縁層への染み出し距離よりも小さく、
前記複数の第２光導波体のうち、互いに隣り合う２つの前記第２光導波体の間隔は、前記光導波部を伝搬する前記光における前記第２光導波体から前記第２層間絶縁層への染み出し距離よりも小さい、半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記光導波路の一端部の先端は、前記光導波部の一端部と前記光導波部の他端部との間に位置している、半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体のそれぞれの立体形状は、柱形状であり、
前記複数の第２光導波体のそれぞれの立体形状は、柱形状である、半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体は、前記光導波部内における前記光の伝搬方向である第１方向に第１ピッチで配置され、かつ、前記第１光導波体の高さ方向および前記第１方向と直交する第２方向にも前記第１ピッチで配置され、
前記複数の第２光導波体も、前記第１方向に前記第１ピッチで配置され、かつ、前記第２方向にも前記第１ピッチで配置されている、半導体装置。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体は、前記光導波部内における前記光の伝搬方向である第１方向に第１ピッチで配置され、かつ、前記第１光導波体の高さ方向および前記第１方向と直交する第２方向には、前記第１ピッチとは異なる第２ピッチで配置され、
前記複数の第２光導波体も、前記第１方向に前記第１ピッチで配置され、かつ、前記第２方向には、前記第１ピッチとは異なる前記第２ピッチで配置されている、半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体のそれぞれの立体形状は、板形状であり、
前記複数の第２光導波体のそれぞれの立体形状は、板形状である、半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体は、前記光導波部内における前記光の伝搬方向である第１方向に沿って並んで配置され、
前記複数の第２光導波体も、前記第１方向に沿って並んで配置されている、半導体装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体は、前記光導波部内における前記光の伝搬方向である第１方向および前記第１光導波体の高さ方向と直交する第２方向に沿って並んで配置され、
前記複数の第２光導波体も、前記第２方向に沿って並んで配置されている、半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記複数の第１光導波体のうち、前記光導波部の他端部から最も遠い位置に配置されている第１光導波体と前記光導波部の他端部との間の距離は、前記複数の第２光導波体のうち、前記光導波部の他端部から最も遠い位置に配置されている第２光導波体と前記光導波部の他端部との間の距離よりも大きい、半導体装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記第２層間絶縁層上に形成された第３層間絶縁層を有し、
前記光導波部は、さらに、前記第３層間絶縁層を厚さ方向に貫通する複数の第３光導波体を含む、半導体装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、さらに、
前記絶縁層上において、前記第１層間絶縁層に覆われるように形成された光変調器と、
前記第１層間絶縁層を貫通し、前記光変調器と接続されているプラグと、
前記第１層間絶縁層上において、前記第２層間絶縁層に覆われるように形成され、前記プラグと接続された第１配線と、
を有する、半導体装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記光は、レーザ光源からの出射光である、半導体装置。
【請求項１４】
（ａ）絶縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層とから構成され、互いに隣接した複数の素子形成領域を有する半導体ウェハを準備する工程、
（ｂ）前記複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、前記半導体層をパターニングすることにより、光導波路を形成する工程、
（ｃ）前記光導波路を覆うように、前記絶縁層上に第１層間絶縁層を形成する工程、
（ｄ）前記複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、前記第１層間絶縁層を厚さ方向に貫通し、互いに離間した複数の第１貫通部を前記第１層間絶縁層に形成する工程、
（ｅ）前記複数の第１貫通部のそれぞれの内部に、前記第１層間絶縁層の屈折率よりも高い屈折率を有する膜を埋め込んで、その内部を光が伝搬可能な第１光導波部を形成する
工程、
を有し、
前記第１光導波部の一端部は、前記光導波路の一端部を覆うように配置され、
前記第１光導波部の他端部は、外部からの前記光を受光するための受光面を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置の製造方法は、さらに、前記（ｅ）工程の後、
（ｆ）前記第１層間絶縁層上に第２層間絶縁層を形成する工程、
（ｇ）前記複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、前記第２層間絶縁層を厚さ方向に貫通し、互いに離間した複数の第２貫通部を前記第２層間絶縁層に形成する工程、
（ｈ）前記複数の第２貫通部のそれぞれの内部に、前記第２層間絶縁層の屈折率よりも高い屈折率を有する膜を埋め込んで、その内部を前記光が伝搬可能な第２光導波部を形成する工程、
を有し、
前記第２光導波部の一端部は、前記光導波路の一端部を覆うように配置され、
前記第２光導波部の他端部は、外部からの前記光を受光するための受光面を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された光導波路と、
前記光導波路を覆うように、前記絶縁層上に形成された層間絶縁層と、
前記層間絶縁層をその厚さ方向に貫通し、互いに離間している複数の光導波体を有し、かつ、その一端部が前記光導波路の一端部を覆うように配置され、かつ、その他端部が外部からの光を受光するための受光面を含み、かつ、前記光を伝搬可能な光導波部と、
を備え、
前記複数の光導波体は、
平面視において前記光導波路と重なる光導波体と、
平面視において前記光導波路と離間する光導波体と、
を含む、半導体装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半導体装置において、
前記光導波路の先端部の平面視形状は、前記先端部に近づくにつれて幅が狭くなるテーパ形状である、半導体装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体装置において、
前記光導波路は、シリコンを含む半導体層からなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、例えば、光導波路を含む半導体装置およびその製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−１３３４４６号公報（特許文献１）には、例えば、光ファイバとの接続損失を低減することが可能なスポットサイズコンバータに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３３４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、光変調器などと同じ層に形成される第１光導波路に、外部の第２光導波路からの出射光を直接入射させる場合、第１光導波路を伝搬する光のスポットサイズと、第２光導波路を伝搬する光のスポットサイズとの相違に起因して光損失が発生しうる。そこで、上記第１光導波路および上記第２光導波路の間で光を低損失で導入するために、第１光導波路と第２光導波路との間に、光のスポットサイズを変換するスポットサイズコンバータを設ける技術がある。ここで、例えば、第１光導波路とスポットサイズコンバータとを一体的に形成することが検討されている。
【０００５】
この点に関し、本発明者の検討によると、例えば、光変調器などと同じ層に形成される第１光導波路とスポットサイズコンバータとを一体的に形成する場合、光変調器などのサイズとスポットサイズコンバータのサイズとの大きな相違に起因する新規な改善の余地が顕在化することが明らかになった。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態における半導体装置は、スポットサイズコンバータとして機能する光導波部を有し、この光導波部は、層間絶縁層を厚さ方向に貫通する複数の光導波体を含む。
【発明の効果】
【０００８】
一実施の形態によれば、スポットサイズコンバータを有する半導体装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】関連技術におけるスポットサイズコンバータを含む半導体チップの模式的な部分構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】実施の形態１におけるスポットサイズコンバータを含む半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線における半導体装置の断面図である。
【図５】実施の形態２における半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１８】変形例１における半導体装置の模式的な構成を示す断面図である。
【図１９】変形例２における半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線における半導体装置の断面図である。
【図２１】変形例２における別態様を模式的に示す断面図である。
【図２２】変形例３における半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。
【図２３】変形例４における半導体装置の模式的な構成を示す断面図である。
【図２４】変形例４における別態様を模式的に示す断面図である。
【図２５】変形例５における半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。
【図２６】変形例５における半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１２】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１３】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１４】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１５】
（実施の形態１）
＜スポットサイズコンバータ＞
近年、光集積回路の小型化を目指して、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を利用したシリコン導波路やフォトニック結晶導波路などの光導波路に関する研究開発が行なわれている。このような光導波路は、発光素子や受光素子などの光デバイスと光学的に接続される。ここで、光導波路と発光素子との接続で問題となるのが、光導波路を伝搬する光のスポットサイズと、半導体レーザに代表される発光素子におけるスポットサイズとの大きな相違である。例えば、互いにスポットサイズの異なる光導波路と発光素子とをそのまま接続すると、接続部分における光損失が大きくなってしまうという問題点が生じる。同様に、光導波路と光ファイバとの接続においても、光導波路を伝搬する光のスポットサイズと、光ファイバを伝搬する光のスポットサイズとが大きく相違することに起因して、光導波路と光ファイバとの接続部分における光損失が問題点として顕在化する。例えば、光導波路を伝搬する光のスポットサイズは、サブミクロンのオーダーとなる一方、光ファイバや発光素子における光のスポットサイズは、数ミクロンのオーダーとなる。したがって、スポットサイズの相対的に小さな光を伝搬する光導波路と、スポットサイズの相対的に大きな光を伝搬する光ファイバやスポットサイズの大きな発光素子とを高い効率で直接接続することは困難である。このことから、スポットサイズの相対的に小さな光を伝搬する光導波路と、スポットサイズの相対的に大きな光を伝搬する光ファイバやスポットサイズの大きな発光素子との間に、光のスポットサイズを変換するスポットサイズコンバータ（スポットサイズ変換器）を挿入することが行なわれる。この点に関し、光変調器などと同じ層に形成される光導波路とスポットサイズコンバータとを一体的に形成することが検討されている。ただし、本発明者の検討によると、例えば、光変調器などと同じ層に形成される第１光導波路とスポットサイズコンバータとを一体的に形成する場合、微小な光変調器などのサイズとスポットサイズコンバータのサイズとの大きな相違に起因する新規な改善の余地が顕在化することが明らかになった。そこで、以下では、まず、関連技術を使用して、本発明者が見出した新規な改善の余地について説明し、その後、この新規な改善の余地に対する工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明することにする。
【００１６】
＜関連技術に存在する改善の余地＞
まず、関連技術に存在する改善の余地について説明する。本明細書でいう「関連技術」は、新規に発明者が見出した課題を有する技術であって、公知である従来技術ではないが、新規な技術的思想の前提技術（未公知技術）を意図して記載された技術である。
【００１７】
図１は、関連技術におけるスポットサイズコンバータを含む半導体チップＣＨＰの模式的な部分構成を示す平面図である。図１に示すように、半導体チップＣＨＰには、例えば、酸化シリコン層からなる埋め込み絶縁層ＢＯＸが形成されており、この埋め込み絶縁層ＢＯＸ上に、ｘ方向に延在する光導波路ＷＧ１が形成されている。この光導波路ＷＧ１は、例えば、シリコンやゲルマニウムなどから構成される。このとき、図１に示すように、光導波路ＷＧ１は、幅（光の伝搬方向に直交し、かつ絶縁層ＢＯＸの主面に沿う方向における光導波路ＷＧ１の長さ、以下同じ）が略同一のライン形状からなる部分Ｐ１と、光導波路ＷＧ１の一端部ＥＰ１に近づくにつれて幅が狭くなるテーパ形状からなる部分Ｐ２とを含んでいる。そして、このテーパ形状からなる部分Ｐ２は、光導波路ＷＧ１の一部を構成するとともに、スポットサイズコンバータの一部を構成することになる。
【００１８】
図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２に示すように、例えば、シリコンからなる基板層１Ｓ上に、酸化シリコン層からなる埋め込み絶縁層ＢＯＸが形成されており、この埋め込み絶縁層ＢＯＸ上に、例えば、シリコンからなる光導波路ＷＧ１が形成されている。そして、図２に示すように、光導波路ＷＧ１の一端部ＥＰ１を含む光導波路ＷＧ１の一部分上から埋め込み絶縁層ＢＯＸ上にわたってコア層ＣＬが形成されている。さらに、コア層ＣＬと、コア層ＣＬから露出する光導波路ＷＧ１とを覆うように絶縁層ＢＯＸ上にわたってクラッド層ＣＬＤが形成されている。このクラッド層ＣＬＤ上には、カバー膜ＣＶＦが形成されている。カバー膜ＣＶＦは、例えば、厚さ１．５μｍ程度の酸化シリコン膜である。
【００１９】
光導波路ＷＧ１は、半導体チップＣＨＰの他の領域に形成されている図示しない光デバイス（受光器や光変調器など）と同じ層に形成されている。すなわち、光導波路ＷＧ１および当該光デバイスは、同じ絶縁膜ＢＯＸ上において、同じ層間絶縁層に覆われている。一方、コア層ＣＬは、例えば、半導体チップＣＨＰ内に配置された半導体レーザや、半導体チップＣＨＰの外部に設けられる光ファイバと光学的に接続可能に構成されている。このとき、光導波路ＷＧ１は、光導波路ＷＧ１の屈折率よりも低い屈折率を有する埋め込み絶縁層ＢＯＸとクラッド層ＣＬＤとにより挟まれているため、光導波路ＷＧ１の内部に光が閉じ込められる。つまり、光導波路ＷＧ１の内部を光が伝搬することになる。一方、コア層ＣＬもコア層ＣＬの屈折率よりも低い屈折率を有する埋め込み絶縁層ＢＯＸとクラッド層ＣＬＤとにより挟まれているため、コア層ＣＬの内部に光が閉じ込められる。つまり、コア層ＣＬの内部を光が伝搬することになる。
【００２０】
ここで、図２に示す光導波路ＷＧ１の一部分とコア層ＣＬと埋め込み絶縁層ＢＯＸとクラッド層ＣＬＤは、スポットサイズコンバータの主要な構成要素となる。例えば、光通信に最もよく使用されている１．５５μｍ帯の波長を有する光を採用する場合、半導体チップＣＨＰに形成された微小な光デバイスと同じ層に形成される光導波路ＷＧ１の断面の高さは、０．２μｍ程度であり、当該断面の幅は、０．４μｍ程度である。半導体レーザや光ファイバと光学的に接続されるコア層ＣＬの断面の高さと幅は、例えば、ともに３μｍ程度である。
【００２１】
このように構成されているスポットサイズコンバータにおいては、光導波路ＷＧ１とコア層ＣＬとを光が伝搬することになる。例えば、コア層ＣＬと対向するように半導体レーザが配置されている場合、半導体レーザから射出したレーザ光は、コア層ＣＬの端面（受光面）に到達する。そして、コア層ＣＬの受光面から光導波路ＷＧ１に向ってコア層ＣＬを伝搬するレーザ光は、コア層ＣＬの内部を伝搬するにつれて、コア層ＣＬと隣接する光導波路ＷＧ１のテーパ部分である部分Ｐ２を介して、コア層ＣＬから光導波路ＷＧ１にレーザ光の分布が移動する。例えば、このレーザ光の分布の移動は、テーパ部分である部分Ｐ２の形状に依存する。
【００２２】
以上のようして、例えば、光導波路ＷＧ１からコア層ＣＬに光が伝搬する場合には、スポットサイズコンバータによって、スポットサイズが徐々に拡大することになる。したがって、光導波路ＷＧ１と光導波路ＷＧ２とをスポットサイズコンバータを介して接続することにより、互いに断面サイズの異なる光導波路ＷＧ１と光導波路ＷＧ２との間の光損失を抑制することができる。
【００２３】
ただし、微小な光デバイスと同じ層に形成される光導波路とスポットサイズコンバータとを一体的に形成する場合、光デバイスのサイズとスポットサイズコンバータのサイズとの大きな相違に起因して、光損失を抑制する良好なスポットサイズコンバータを形成することが困難になる。すなわち、光デバイスと同じ層に形成される光導波路と一体的にスポットサイズコンバータを形成するためには、工夫が必要とされる。以下に、この点について説明する。
【００２４】
まず、コア層ＣＬを窒化シリコン膜から形成する方法として、例えば、厚さが数ミクロンオーダの酸化シリコン膜を形成した後、この酸化シリコン膜にコア層ＣＬに対応する大きなサイズの開口部を形成し、この開口部の内部に窒化シリコン膜を埋め込むことにより、コア層ＣＬを形成する方法が考えられる。ただし、この方法では、数ミクロンオーダの大きなサイズの開口部に内部に窒化シリコン膜を埋め込む必要がある。このとき、ＣＶＤ法に代表される半導体製造技術での膜の堆積方法では、数ミクロンオーダの大きな開口部を埋め込むように窒化シリコン膜を形成することは困難なのである。
【００２５】
以上のことから、サブミクロンオーダのサイズを有する光導波路ＷＧ１と数ミクロンオーダのコア層ＣＬとを含むスポットサイズコンバータを半導体製造技術で形成するためには、工夫が必要とされることがわかる。そこで、本実施の形態１では、サブミクロンオーダのサイズを有する光導波路ＷＧ１と数ミクロンオーダのコア層ＣＬとを含むスポットサイズコンバータとを一体的に半導体製造技術で形成するための工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について、図面を参照しながら説明することにする。
【００２６】
＜半導体装置の構成＞
図３は、本実施の形態１におけるスポットサイズコンバータを含む半導体装置の模式的な構成を示す平面図である。図３において、本実施の形態１における半導体チップＣＨＰは、ｘ方向に並んで配置される領域Ｒ１と領域Ｒ２とを有している。そして、領域Ｒ１には、ｘ方向に延在する光導波路ＷＧ１と、この光導波路ＷＧ１と光学的に接続されたスポットサイズコンバータＳＳＣとが形成されている。光導波路ＷＧ１は、図３では、図示されていない光デバイスと同じ層に形成されている。一方、領域Ｒ２には、発光素子である半導体レーザ（レーザ光源）ＬＤが配置されている。領域Ｒ２は、半導体チップＣＨＰの基板上に形成された凹部であってもよいし、半導体チップＣＨＰの外側の領域であってもよい。すなわち、半導体レーザＬＤは、半導体チップＣＨＰの基板上に形成された凹部内に配置されていてもよいし、平面視において半導体チップＣＨＰの基板に隣接するように配置されていてもよい。
【００２７】
なお、図３では、平面視において半導体チップＣＨＰの基板に隣接するように半導体レーザＬＤが配置されている例が示されている。
【００２８】
半導体レーザＬＤは、レーザ光を発生する発光部ＬＵを有している。ここで、本明細書では、半導体レーザＬＤの発光部ＬＵ自体も、内部で発生したレーザ光が伝搬するため、光導波路ＷＧ２とみなしている。
【００２９】
なお、本実施の形態１では、図３に示すように、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１に光導波路ＷＧ１とスポットサイズコンバータＳＳＣとが配置され、かつ、半導体チップＣＨＰの外部の領域Ｒ２に光導波路ＷＧ２を含む半導体レーザＬＤが配置されている例について説明している。ただし、本実施の形態１における技術的思想は、この構成に限らず、例えば、半導体チップＣＨＰに光導波路ＷＧ１とスポットサイズコンバータＳＳＣとが配置され、かつ、この半導体チップＣＨＰの外部に、スポットサイズコンバータＳＳＣと光学的に接続される光導波路ＷＧ２を含む光ファイバが配置された構成にも適用することができる。さらには、１つの半導体チップＣＨＰに光導波路ＷＧ１とスポットサイズコンバータＳＳＣと光導波路ＷＧ２（半導体レーザＬＤ）とが配置されている構成にも適用することができる。
【００３０】
次に、図３に示すように、光導波路ＷＧ１は、幅が略同一の部分Ｐ１と、光導波路ＷＧ１の一端部ＥＰ１に近づくにつれて幅が狭くなるテーパ形状からなる部分Ｐ２とを有している。そして、光導波路ＷＧ１と光学的に接続されるスポットサイズコンバータＳＳＣは、光導波路ＷＧ１の部分Ｐ２と、複数の光導波体ＯＧとを含んでいる。つまり、光導波路ＷＧ１の部分Ｐ２は、光導波路ＷＧ１の一部分として機能するだけでなく、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素としても機能する。さらに、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素である複数の光導波体ＯＧは、例えば、光導波路ＷＧ１が延在するｘ方向（第１方向）に所定のピッチ（第１ピッチ）で配置され、かつ、ｘ方向と直交し、基板の主面に沿うｙ方向（第２方向）にも所定のピッチ（第１ピッチ）で配置されている。
【００３１】
ただし、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素である複数の光導波体ＯＧは、ｘ方向に配置されているピッチとｙ方向に配置されているピッチとが相違していてもよい。
【００３２】
また、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素である複数の光導波体ＯＧには、平面視において光導波路ＷＧの部分Ｐ２と重なる光導波体ＯＧと、平面視において光導波路ＷＧの部分Ｐ２と重ならない光導波体ＯＧとが含まれている。
【００３３】
光導波体ＯＧの数は、光導波路ＷＧ１および光導波路ＷＧ２の間を光学的に接続できればよく、光導波体ＯＧの幅および高さなどに応じて適宜決定されうる。
【００３４】
なお、光導波路ＷＧ１の部分Ｐ２の一端部（右端部）ＥＰ１は、スポットサイズコンバータＳＳＣ（光導波部）の一端部（左端部）ＥＰ２ａと、スポットサイズコンバータＳＳＣ（光導波部）の他端部（右端部）ＥＰ２ｂとの間に位置している。
【００３５】
続いて、図４は、図３のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４に示すように、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１には、例えば、酸化シリコン膜からなる絶縁層ＢＯＸを有する基板層（シリコン基板）１Ｓが配置されており、絶縁層ＢＯＸ上には、例えば、シリコンやゲルマニウムなどからなる光導波路ＷＧ１が形成されている。そして、光導波路ＷＧ１を覆うように、例えば、酸化シリコン膜からなる保護膜ＰＦが形成されている。さらに、図４に示すように、保護膜ＰＦを介して光導波路ＷＧ１を覆う層間絶縁層ＩＬが形成されており、この層間絶縁層ＩＬには、内部を光が伝搬可能な光導波部ＯＧＵが形成されている。この光導波部ＯＧＵの幅は、光導波路ＷＧ１の幅よりも大きくなっているとともに、光導波部ＯＧＵの高さは、光導波路ＷＧ１の高さよりも大きくなっている。
【００３６】
ここで、光導波部ＯＧＵとは、光導波部ＯＧＵにおいて最も外側に形成されている複数の光導波体ＯＧに外接する４つの仮想平面（図３の破線参照）と、複数の光導波体ＯＧの天面に接する仮想平面と、複数の光導波体ＯＧの底面に接する仮想平面とにより囲まれる領域と意味する。また、光導波部ＯＧＵの幅とは、光導波部ＯＧＵの延在方向に直交し、かつ絶縁層ＢＯＸの主面に沿う方向における光導波部ＯＧＵの長さをいう。
【００３７】
そして、光導波部ＯＧＵの一端部（左端部）ＥＰ２ａは、光導波路ＷＧ１の部分Ｐ１（保護膜ＰＦ）上に配置されている。すなわち、光導波部ＯＧＵは、光導波部ＷＧ１の部分Ｐ２を覆うように配置されている。光導波部ＯＧＵの他端部（右端部）ＥＰ２ｂは、光導波路ＷＧ２からの光を受光可能に構成されている。つまり、光導波部ＯＧＵの他端部（右端部）ＥＰ２ｂは、光導波路ＷＧ２と対向可能に構成されている。言い換えると、光導波部ＯＧＵの他端部（右端部）ＥＰ２ｂは、光導波路ＷＧ２からの光を入射する受光面を構成しているということもできる。このようにして、光導波部ＯＧＵは、光導波路ＷＧ１と光学的に接続されるとともに、光導波路ＷＧ２とも光学的に接続される。光導波部ＯＧＵの受光面は、光導波路ＷＧ２の出射面と対向するように配置されている。光導波部ＯＧＵの受光面のサイズは、光導波路ＷＧ２の出射面のサイズに応じて決定され、例えば、光導波路ＷＧ２の出射面のサイズより大きい。
【００３８】
次に、図４に示すように、光導波部ＯＧＵは、層間絶縁層ＩＬを厚さ方向に貫通する複数の光導波体ＯＧを有している。このとき、複数の光導波体ＯＧには、光導波路ＷＧ１の部分Ｐ２に達する光導波体ＯＧと、絶縁層ＢＯＸに達する光導波体ＯＧとが含まれる。本実施の形態１では、複数の光導波体ＯＧのそれぞれの立体形状は、柱形状から構成されている。そして、複数の光導波体ＯＧの配置間隔は、エバネッセント光の染み出し距離よりも小さくなっている。すなわち、複数の光導波体ＯＧのうち、互いに隣り合う２つの光導波体ＯＧの間隔は、光導波部ＯＧＵを伝搬する光における光導波体ＯＧから層間絶縁層ＩＬへの染み出し距離よりも小さくなっている。当該間隔は、例えば、０．１μｍ程度である。
【００３９】
また、光導波体ＯＧの高さは、光導波路ＷＧ２の出射面のサイズに応じて決定され、例えば、３．０μｍである。光導波体ＯＧの高さ方向に垂直な断面のサイズは、特に限定されない。例えば、光導波体ＯＧの高さ方向に垂直な断面における直径は、０．３μｍ程度である。
【００４０】
一方、図４に示すように、半導体チップＣＨＰの外部の領域Ｒ２には、半導体レーザＬＤが形成されている。具体的に、半導体チップＣＨＰの外部の領域Ｒ２に形成されている半導体レーザＬＤは、レーザ光を閉じ込めて射出する発光部（活性層）ＬＵが、発光部ＬＵよりも屈折率の小さいクラッド層ＣＬＤ２ａとクラッド層ＣＬＤ２ｂとにより挟まれている。このように構成されている半導体レーザＬＤにおいて、発光部ＬＵ自体は、光が伝搬する広義の光導波路ＷＧ２と見なすことができる。
【００４１】
以上のようにして、本実施の形態１における半導体装置（半導体チップＣＨＰ）は、互いに幅および高さの異なる光導波路（シリコン導波路）ＷＧ１と光導波路（例えば、半導体レーザの発光部ＬＵや光ファイバ）ＷＧ２のうち、少なくとも、光導波路ＷＧ１を有し、かつ、光導波路ＷＧ２から光導波路ＷＧ１に光を入射させるように構成されている。
【００４２】
＜半導体装置における光の伝搬＞
本実施の形態１における半導体装置は、上記のように構成されており、以下に、本実施の形態１における半導体装置での光の伝搬について、図３および図４を参照しながら説明する。まず、図３および図４に示すように、半導体チップＣＨＰの外部の領域Ｒ２に配置されている半導体レーザＬＤの発光部ＬＵでレーザ光が共振する。そして、光導波路ＷＧ２として機能する発光部ＬＵから射出されたレーザ光は、このレーザ光の受光面として機能する光導波部ＯＧＵの右端部（他端部ＥＰ２ｂ）から、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１に配置されているスポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵの内部に入射する。このとき、光導波部ＯＧＵは、図４に示すように、例えば、酸化シリコン膜から構成されているクラッド層ＣＬＤや絶縁層ＢＯＸよりも屈折率の高い窒化シリコン膜から構成される複数の光導波体ＯＧを有している。このため、まず、光導波部ＯＧＵの内部に入射するレーザ光は、まず、光導波部ＯＧＵの最も受光面側に配置されている光導波体ＯＧの内部を伝搬する。このとき、最も受光面側に配置されている光導波体ＯＧと、この光導波体ＯＧの隣りに配置されている光導波体ＯＧとの間に屈折率の相対的に小さい層間絶縁層ＩＬが介在するため、レーザ光は、最も右側に配置されている光導波体ＯＧから、この光導波体ＯＧの左隣りに配置されている光導波体ＯＧへ伝搬しないように思われる。ところが、本実施の形態１においては、最も受光面側に配置されている光導波体ＯＧと、この光導波体ＯＧの隣りに配置されている光導波体ＯＧとの間の間隔が、エバネッセント光の染み出し距離よりも小さいので、エバネッセント光によって、最も受光面側に配置されている光導波体ＯＧから、この光導波体ＯＧの左隣りに配置されている光導波体ＯＧへレーザ光が伝搬する。その後は、エバネッセント光による同様のメカニズムによって、複数の光導波体ＯＧが形成されている光導波部ＯＧＵの内部をレーザ光が伝搬する。
【００４３】
ここで、光導波部ＯＧＵの受光面から光導波路ＷＧ１に向って光導波部ＯＧＵの内部を伝搬するレーザ光は、光導波部ＯＧＵの内部を伝搬するにつれて、光導波部ＯＧＵと隣接する光導波路ＷＧ１のテーパ部分である部分Ｐ２を介して、光導波部ＯＧＵから光導波路ＷＧ１にレーザ光の分布が移動する。この結果、例えば、光導波部ＯＧＵから光導波路ＷＧ１にレーザ光が伝搬する場合には、スポットサイズコンバータＳＳＣによって、スポットサイズが徐々に縮小することになる。したがって、本実施の形態１における半導体装置によれば、光導波路ＷＧ１と光導波路ＷＧ２とをスポットサイズコンバータＳＳＣを介して互いに光学的に接続することにより、互いに断面サイズの異なる光導波路ＷＧ１と光導波路ＷＧ２との間における光損失を抑制できる。
【００４４】
その後、スポットサイズコンバータＳＳＣによって、スポットサイズが縮小されたレーザ光は、光導波路ＷＧ１を伝搬する。以上のようにして、本実施の形態１における半導体装置によれば、半導体レーザから射出されたレーザ光を、半導体レーザＬＤの発光部ＬＵ→スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵ→光導波路ＷＧ１の経路で、互いに幅と高さの異なる光導波路ＷＧ１と光導波路ＷＧ２との間で大きな光損失を招くことなく伝搬させることができる。
【００４５】
＜半導体装置の製造方法＞
続いて、本実施の形態１における半導体装置の製造方法について、本実施の形態１における技術的思想の概要を説明する観点から述べる。本実施の形態１における半導体装置の製造方法は、層間絶縁層ＩＬおよび光導波部ＯＧＵを二段階で形成している点を除いて、主として実施の形態２における半導体装置の製造方法と同じである。そのため、本実施の形態１における半導体装置の製造方法については簡単に説明し、半導体装置の製造方法についての詳細については実施の形態２において詳細に説明する。
【００４６】
本実施の形態１における半導体装置の製造方法においては、まず、基材層と、基材層上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された半導体層とから構成される半導体ウェハ（ＳＯＩウェハ）を準備する。次に、半導体層をパターニングして、光導波路（ＷＧ１）を形成する。その後、光導波路（ＷＧ１）を覆うように、絶縁層上に層間絶縁層（ＩＬ）を形成する。続いて、層間絶縁層（ＩＬ）のうち、光導波路（ＷＧ）の一端部（ＥＰ１）を覆う部分から光導波路（ＷＧ）の一端部（ＥＰ１）から離間した部分にわたって、複数の開口部（貫通部）を形成する。そして、複数の開口部（貫通部）のそれぞれの内部に、層間絶縁層（ＩＬ）の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなる膜を埋め込む。本実施の形態では、複数の開口部（貫通部）のそれぞれの内部に、窒化シリコン膜を埋め込む。つまり、層間絶縁層（ＩＬ）のうち、光導波路（ＷＧ）の一端部（ＥＰ１）を覆う部分から絶縁層（ＢＯＸ）上に形成された一部分にわたって、層間絶縁層（ＩＬ）を厚さ方向に貫通し、互いに離間した複数の開口部を形成し、複数の開口部のそれぞれの内部に、層間絶縁層（ＩＬ）の屈折率よりも高い屈折率を有する膜を埋め込む。
【００４７】
このようにして、本実施の形態１によれば、光導波路（ＷＧ１）の幅よりも大きい幅を有し、かつ、光導波路（ＷＧ１）の高さよりも大きい高さを有し、かつ、その一端部（ＥＰ２ａ）が光導波路（ＷＧ１）上に配置され、かつ、その他端部（ＥＰ２ｂ）が、光導波路（ＷＧ１）の一端部（ＥＰ１ａ）から離間した側面を構成し、かつ、光を伝搬可能な光導波部（ＯＧＵ）が形成される。
【００４８】
＜実施の形態１における特徴＞
次に、本実施の形態１における特徴点について説明する。本実施の形態１における特徴点は、微小な光デバイスと同じ層に形成されている光導波路ＷＧ１とスポットサイズコンバータとを一体的に形成する半導体装置を前提として、例えば、図３および図４に示すように、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素である光導波部ＯＧＵが、複数の光導波体ＯＧを含むように構成されている点にある。これにより、本実施の形態１によれば、互いに幅と高さの異なる光導波路の間での大きな光損失を抑制することができる半導体装置を実現するにあたって、例えば、光デバイスと同じ層に形成され、サブミクロンオーダのサイズを有する光導波路と、数ミクロンオーダの光導波部を含むスポットサイズコンバータとを一体的に半導体製造技術で形成することができる。
【００４９】
このとき、本実施の形態１では、酸化シリコン膜に屈折率を高くする元素を添加した膜から光導波部ＯＧＵを構成するのではなく、酸化シリコン膜からなるクラッド層ＣＬＤよりも屈折率の高い膜から光導波部ＯＧＵを構成する技術を採用する。すなわち、本実施の形態１では、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵを半導体製造技術でも頻繁に使用されている窒化シリコン膜から構成することを前提とする。そして、この前提構成を製造する方法として、厚さが数ミクロンオーダの酸化シリコン膜を形成した後、この酸化シリコン膜に光導波部ＯＧＵに対応する大きなサイズの開口部を形成し、この開口部の内部に窒化シリコン膜を埋め込む方法がある。ところが、数ミクロンオーダサイズの大きな開口部を埋め込むように窒化シリコン膜を形成することは困難である。すなわち、本実施の形態１は、半導体製造技術では、数ミクロンオーダサイズの大きな開口部を埋め込むように窒化シリコン膜を形成することは困難であるため、代替案を検討する必要性を認識してなされたものである。
【００５０】
そして、本発明者は、半導体製造技術では、数ミクロンオーダサイズの開口部に窒化シリコン膜を埋め込むことが困難であることに直面した結果、大きなサイズの開口部を形成する替わりに、複数の光導波体ＯＧを形成する思想を想到している。この場合、複数の光導波体ＯＧの間隔を調整することにより、光導波部ＯＧＵを離散的に配置された複数の光導波体ＯＧから構成する場合であっても、光導波部ＯＧＵの内部に光を伝搬させることが可能になる。具体的に、本実施の形態１における技術的思想は、光導波部ＯＧＵの内部に複数の光導波体ＯＧを設けて、光導波部ＯＧＵの内部における光の伝搬をエバネッセント光で実現する思想である。このように、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素となる光導波部ＯＧＵを小さなサイズの複数の光導波体ＯＧから構成する場合には、微小な光デバイスを形成する際に使用される半導体製造技術でも実現可能となる。そして、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素となる光導波部ＯＧＵを小さなサイズの複数の光導波体ＯＧから構成する場合であっても、複数の光導波体ＯＧの間隔をエバネッセント光の染み出し距離よりも小さくすることによって、光導波部ＯＧＵの内部に光を伝搬させることが可能となるのである。以上のようにして、本実施の形態１における技術的思想に基づいて、スポットサイズコンバータＳＳＣの構成要素である光導波部ＯＧＵが、複数の光導波体ＯＧを含むように構成している。これにより、本実施の形態１における特徴点によれば、互いに幅と高さの異なる光導波路の間での大きな光損失を抑制することができる半導体装置を実現するにあたって、例えば、サブミクロンオーダのサイズを有する光導波路と、数ミクロンオーダの光導波部とを含むスポットサイズコンバータと簡単かつ適切に形成することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
＜さらなる改善の余地＞
上述した前記実施の形態１によれば、サブミクロンオーダのサイズを有する光導波路と数ミクロンオーダの光導波部とを含むスポットサイズコンバータと光集積回路とを一体的に半導体製造技術で形成することができる。ただし、前記実施の形態１では、例えば、図４に示すように、光導波部ＯＧＵを構成する複数の光導波体ＯＧのそれぞれは、数ミクロンオーダの厚さを有する層間絶縁層ＩＬを貫通するように形成される。この場合、光導波体ＯＧを形成するために層間絶縁層ＩＬに形成される開口部のアスペクト比（高さ／幅）が高くなる。これは、窒化シリコン膜によって、開口部を埋め込む際の埋め込み特性を改善する余地があることを意味している。すなわち、層間絶縁層ＩＬに形成される開口部のアスペクト比（高さ／幅）が大きくなると、製造条件によっては開口部を窒化シリコン膜で埋め込む際にボイドが発生して、光導波体ＯＧの形成不良を招くおそれが高まる。そこで、本実施の形態２では、前記実施の形態１における基本思想を採用しながらも、光導波体ＯＧを形成するために層間絶縁層ＩＬに形成される開口部のアスペクト比（高さ／幅）を小さくする工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態２における技術的思想について説明することにする。
【００５２】
＜半導体装置の構成＞
図５は、本実施の形態２における半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。図５において、本実施の形態２における半導体チップＣＨＰは、領域Ｒ１と領域Ｒ２とを有している。半導体チップＣＨＰの領域１には、例えば、光デバイスの1つである光変調器ＯＭと、この光変調器ＯＭと同じ層に形成される光導波路ＷＧ１と、この光導波路ＷＧ１と光学的に接続されるスポットサイズコンバータとが形成されている。一方、半導体チップＣＨＰの外部の領域Ｒ２には、発光素子である半導体レーザＬＤが形成されている。
【００５３】
光変調器ＯＭとしては、例えば、シリコンフォトニクスにおける光変調器として公知の構成が採用されうる。光変調器ＯＭは、キャリアプラズマ効果（光導波路の屈折率が、光導波路を構成する半導体中のキャリア（電子正孔対）濃度に依存する現象）を利用して光の位相を変調する。すなわち、ｐｉｎ接合またはｐｎ接合ダイオード構造の光導波路ＷＧ１では、ダイオードに順バイアス（逆バイアス）を印加することで、光導波路ＷＧ１にキャリアを注入し（キャリアを引き抜き）、光導波路ＷＧ１の屈折率を減少（増加）させて光の位相を変調させる。
【００５４】
半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１においては、光変調器ＯＭと光導波路ＷＧ１とを覆うように、例えば、酸化シリコン膜からなる保護膜ＰＦが形成されており、この保護膜ＰＦを介して、光変調器ＯＭおよび光導波路ＷＧ１を覆うように、例えば、酸化シリコン膜からなる層間絶縁層ＩＬ１が形成されている。そして、図５に示すように、この層間絶縁層ＩＬ１には、層間絶縁層ＩＬ１を貫通するプラグＰＬＧ１が形成されており、このプラグＰＬＧ１は、光変調器ＯＭと接続されている。さらに、層間絶縁層ＩＬ１上には、例えば、アルミニウム膜から構成される配線ＷＬ１が形成されており、この配線ＷＬ１は、プラグＰＬＧ１と電気的に接続されている。また、層間絶縁層ＩＬ１には、層間絶縁層ＩＬ１を貫通する複数の光導波体ＯＧ１が形成されており、これらの複数の光導波体ＯＧ１は、スポットサイズコンバータの光導波部ＯＧＵの構成要素となっている。
【００５５】
次に、図５に示すように、配線ＷＬ１を覆うように、層間絶縁層ＩＬ上には、例えば、酸化シリコン膜からなる層間絶縁層ＩＬ２が形成されている。そして、この層間絶縁層ＩＬ２には、層間絶縁層ＩＬ２を貫通するプラグＰＬＧ２が形成されており、このプラグＰＬＧ２は、層間絶縁層ＩＬ２に覆われている配線ＷＬ１と電気的に接続されている。さらに、プラグＰＬＧ２を形成した層間絶縁層ＩＬ２上には、アルミニウム膜からなる配線ＷＬ２が形成されており、プラグＰＬＧ２と配線ＷＬ２とは、互いに電気的に接続されている。また、層間絶縁層ＩＬ２には、層間絶縁層ＩＬ２を貫通する複数の光導波体ＯＧ２が形成されており、これらの複数の光導波体ＯＧ２は、スポットサイズコンバータの光導波部ＯＧＵの構成要素となっている。以上のことから、本実施の形態２において、スポットサイズコンバータの光導波部ＯＧＵは、層間絶縁層ＩＬ１を貫通するように形成された複数の光導波体ＯＧ１と、層間絶縁層ＩＬ２を貫通するように形成された複数の光導波体ＯＧ２とを含むように構成されている。
【００５６】
さらに、図５では図示されていないが、２層目の層間絶縁層ＩＬ２上に、さらなる３層目の層間絶縁層を形成し、スポットサイズコンバータの光導波部ＯＧＵは、複数の光導波体ＯＧ１と、複数の光導波体ＯＧ２とともに、３層目の層間絶縁層を厚さ方向に貫通する複数の光導波体を含むように構成することもできる。
【００５７】
ここで、図５に示すように、光導波体ＯＧ１と光導波体ＯＧ２とは、完全に重なるように配置されているが、これに限らず、例えば、部分的に重なるように、光導波体ＯＧ１、ＯＧ２の高さ方向に垂直な方向において互いにずれて配置されていてもよいし、さらには、まったく重ならないように、光導波体ＯＧ１、ＯＧ２の高さ方向に垂直な方向において互いにずれて配置されていてもよい。
【００５８】
図５において、複数の光導波体ＯＧ１のうち、互いに隣り合う２つの光導波体ＯＧ１の第１間隔は、エバネッセント光の染み出し距離よりも小さく、かつ、複数の光導波体ＯＧ２のうち、互いに隣り合う２つの光導波体ＯＧ２の第２間隔も、エバネッセント光の染み出し距離よりも小さくなっている。当該第１間隔および当該第２間隔は、例えば、０．１μｍ程度である。上記第１間隔および上記第２間隔は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施の形態では、上記第１間隔および上記第２間隔は、互いに同じである。
【００５９】
また、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の合計高さは、光導波路ＷＧ２の出射面のサイズに応じて決定され、例えば、３．０μｍである。光導波体ＯＧ１の高さと、光導波体ＯＧ２の高さとは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施の形態１では、光導波体ＯＧ１の高さと、光導波体ＯＧ２の高さとは、互いに同じである。光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２のそれぞれの高さは、例えば、ともに１．５μｍである。
【００６０】
光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の高さ方向に垂直な断面のサイズは、特に限定されない。光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の高さ方向に垂直な断面のサイズは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施の形態では、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の高さ方向に垂直な断面のサイズは、互いに同じである。例えば、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の高さ方向に垂直な断面における直径は、ともに０．３μｍ程度である。
【００６１】
光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の数は、光導波路ＷＧ１および光導波路ＷＧ２の間を光学的に接続できればよく、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２のそれぞれの幅および高さなどに応じて適宜決定されうる。
【００６２】
また、複数の光導波体ＯＧ１のそれぞれの立体形状は、柱形状であり、複数の光導波体ＯＧ２のそれぞれの立体形状も、柱形状となっている。このとき、複数の光導波体ＯＧ１は、光導波路ＷＧ１が延在する第１方向に所定のピッチで配置され、かつ、第１方向と直交する第２方向にも所定のピッチで配置されている。同様に、複数の光導波体ＯＧ２も、第１方向に所定のピッチで配置され、かつ、第２方向にも所定のピッチで配置されている。
【００６３】
＜半導体装置の製造方法＞
本実施の形態２における半導体装置は、上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図面を参照しながら説明することにする。
【００６４】
まず、図６に示すように、シリコンからなる半導体基板（基板層１Ｓ）と、半導体基板上に形成された酸化シリコン膜からなる絶縁層ＢＯＸと、絶縁層ＢＯＸ上に形成されたシリコンからなる半導体層ＳＬとから構成されるＳＯＩ基板を用意する。このとき、例えば、絶縁層ＢＯＸの厚さは、３．０μｍ程度であり、半導体層ＳＬの厚さは、０．２μｍ〜０．５μｍ程度である。このＳＯＩ基板は、複数の素子形成領域（チップ領域）を有している。
【００６５】
次に、図７に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、半導体層ＳＬをパターニングする。これにより、複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、絶縁層ＢＯＸ上に光導波路ＷＧ１と光変調器ＯＭとを形成する。その後、光変調器ＯＭおよび光導波路ＷＧ１を覆うように、例えば、酸化シリコン膜からなる保護膜ＰＦを形成する。保護膜ＰＦの厚さは、層間絶縁層ＩＬ１に開口部ＯＰ１を形成する際に、光導波路ＷＧ１がオーバーエッチングによりダメージを受けることを抑制できればよい。例えば、保護膜ＰＦの厚さは、５０ｎｍ程度である。
【００６６】
続いて、図８に示すように、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用することにより、厚さが１．５μｍ程度の酸化シリコン膜からなる層間絶縁層ＩＬ１を形成する。その後、例えば、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法：Chemical Mechanical Polishing）を使用することにより、層間絶縁層ＩＬ１の表面を平坦化する。
【００６７】
そして、図９に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、層間絶縁層ＩＬ１に、層間絶縁層ＩＬ１を貫通する複数の開口部（貫通部）ＯＰ１を形成する。具体的に、複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、層間絶縁層ＩＬ１のうち、光導波路ＷＧ１の一端部ＥＰ１を覆う部分から絶縁層ＢＯＸ上に形成された一部分にわたって、層間絶縁層ＩＬ１を厚さ方向に貫通し、互いに離間した複数の開口部ＯＰ１を形成する。
【００６８】
このとき、複数の開口部ＯＰ１のそれぞれは、例えば、直径が０．３μｍ程度で、深さが１．５μｍ程度である。また、複数の開口部ＯＰ１の間隔は、０．１μｍ程度である。なお、複数の開口部ＯＰ１には、光導波路ＷＧ１と平面的に重なる開口部ＯＰ１と、光導波路ＷＧ１と平面的に重ならない開口部ＯＰ１とが含まれる。言い換えれば、複数の開口部ＯＰ１には、光導波路ＷＧ１と平面的に重なる開口部ＯＰ１と、光導波路ＷＧ１と平面的に離間する開口部ＯＰ１とが含まれる。
【００６９】
次に、図１０に示すように、開口部ＯＰ１の内部を含む層間絶縁層ＩＬ１上に窒化シリコン膜ＳＮＦ１を形成する。窒化シリコン膜ＳＮＦ１の厚さは、例えば、層間絶縁層ＩＬ１上の窒化シリコン膜ＳＮＦ１の厚さが０．２μｍ程度となるように、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ法により窒化シリコン膜ＳＮＦ１を形成することによって、開口部ＯＰ１の内部を窒化シリコン膜ＳＮＦ１によって埋め込むことができる。
【００７０】
その後、図１１に示すように、例えば、ＣＭＰ法を使用して、層間絶縁層ＩＬ１上に形成されている不要な窒化シリコン膜ＳＮＦ１を除去する一方、開口部ＯＰ１の内部に埋め込まれた窒化シリコン膜ＳＮＦ１を残存させる。これにより、開口部ＯＰ１の内部に窒化シリコン膜ＳＮＦ１を埋め込んだ構成からなる光導波体ＯＧ１が形成されることになる。
【００７１】
続いて、図１２に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、層間絶縁層ＩＬ１に光変調器ＯＭに達するコンタクトホールを形成する。その後、このコンタクトホールの内部にバリア導体膜（チタン膜および窒化チタン膜の積層膜）およびタングステン膜を埋め込むことにより、層間絶縁層ＩＬ１を貫通するプラグＰＬＧ１を形成する。そして、層間絶縁層ＩＬ１上に、例えば、スパッタリング法を使用することにより、バリア導体膜とアルミニウム膜とを形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、アルミニウム膜およびバリア導体膜をパターニングする。これにより、層間絶縁層ＩＬ１上に、プラグＰＬＧ１と電気的に接続される配線ＷＬ１を形成することができる。
【００７２】
次に、図１３に示すように、配線ＷＬ１を形成した層間絶縁層ＩＬ１上に、例えば、ＣＶＤ法を使用することにより、厚さが１．５μｍ程度の酸化シリコン膜からなる層間絶縁層ＩＬ２を形成する。その後、例えば、ＣＭＰ法を使用することにより、層間絶縁層ＩＬ２の表面を平坦化する。
【００７３】
そして、図１４に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、層間絶縁層ＩＬ２に、層間絶縁層ＩＬ２を貫通する複数の開口部ＯＰ２を形成する。具体的に、複数の素子形成領域のそれぞれにおいて、層間絶縁層ＩＬ２のうち、光導波路ＷＧ１の一端部ＥＰ１を覆う層間絶縁層ＩＬ１上に形成された部分から絶縁層ＢＯＸ上の層間絶縁層ＩＬ１上に形成された一部分にわたって、層間絶縁層ＩＬ２を厚さ方向に貫通し、互いに離間した複数の開口部ＯＰ２を形成する。
【００７４】
このとき、複数の開口部ＯＰ２のそれぞれは、例えば、直径が０．３μｍ程度で、深さが１．５μｍ程度である。また、複数の開口部ＯＰ２のうち、互いに隣り合う２つの開口部ＯＰ２の間隔は、０．１μｍ程度である。
【００７５】
次に、図１５に示すように、開口部ＯＰ２の内部を含む層間絶縁層ＩＬ２上に窒化シリコン膜ＳＮＦ２を形成する。例えば、層間絶縁層ＩＬ１上の窒化シリコン膜ＳＮＦ１の厚さが０．２μｍ程度となるように、例えば、ＬＰ−ＣＶＤ法により窒化シリコン膜ＳＮＦ１を形成することによって、開口部ＯＰ１の内部を窒化シリコン膜ＳＮＦ１によって埋め込むことができる。
【００７６】
その後、図１６に示すように、例えば、ＣＭＰ法を使用して、層間絶縁層ＩＬ２上に形成されている不要な窒化シリコン膜ＳＮＦ２を除去する一方、開口部ＯＰ２の内部に埋め込まれた窒化シリコン膜ＳＮＦ２を残存させる。これにより、開口部ＯＰ２の内部に窒化シリコン膜ＳＮＦ２を埋め込んだ構成からなる光導波体ＯＧ２が形成されることになる。
【００７７】
続いて、図１７に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、層間絶縁層ＩＬ２に配線ＷＬ１に達するコンタクトホールを形成する。その後、このコンタクトホールの内部にバリア導体膜（チタン膜および窒化チタン膜の積層膜）およびアルミニウム膜を埋め込むことにより、層間絶縁層ＩＬ２を貫通するプラグＰＬＧ２を形成する。そして、層間絶縁層ＩＬ２上に、例えば、スパッタリング法を使用することにより、バリア導体膜とアルミニウム膜とを形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、アルミニウム膜およびバリア導体膜をパターニングする。これにより、層間絶縁層ＩＬ２上に、プラグＰＬＧ２と電気的に接続される配線ＷＬ２を形成することができる。
【００７８】
そして、配線ＷＬ２を形成した層間絶縁層ＩＬ２上に、例えば、酸化シリコン膜からなるクラッド層ＣＬＤを形成する。その後の工程は、省略する。以上のようにして、本実施の形態２における半導体装置を製造することができる。なお、このように説明した本実施の形態２における半導体装置の製造方法において、図６〜図１２に示す工程を利用することによって、例えば、図５に示す前記実施の形態１における半導体装置を製造できる。
【００７９】
＜実施の形態２における特徴＞
次に、本実施の形態２における特徴点について説明する。本実施の形態２における特徴点は、例えば、図５に示すように、スポットサイズコンバータの光導波部ＯＧＵが、層間絶縁層ＩＬ１に形成された複数の光導波体ＯＧ１と、層間絶縁層ＩＬ２に形成された複数の光導波体ＯＧ２とを含むように構成されている点にある。
【００８０】
例えば、複数の光導波体ＯＧ１は、図８から図１１に示す製造工程を経ることにより形成することができる。このとき、本実施の形態２における層間絶縁層ＩＬ１の厚さは、例えば、１．５μｍ程度であり、前記実施の形態１における層間絶縁層ＩＬの厚さ（約３．０μｍ）よりも薄くなっている。このことは、例えば、層間絶縁層ＩＬ１に形成される本実施の形態２における開口部ＯＰ１のアスペクト比が、層間絶縁層ＩＬに形成される前記実施の形態１における開口部のアスペクト比よりも小さくなることを意味する。したがって、本実施の形態２によれば、開口部ＯＰ１に窒化シリコン膜ＳＮＦ１を埋め込む際の埋め込み特性を向上することができる。すなわち、本実施の形態２における半導体装置の製造方法を採用することによって、層間絶縁層ＩＬ１を貫通するように形成された開口部ＯＰ１の内部に、確実に窒化シリコン膜ＳＮＦ１を埋め込むことができ、これによって、光導波体ＯＧ１の製造容易性を向上することができる。
【００８１】
同様に、複数の光導波体ＯＧ２は、図１２から図１６に示す製造工程を経ることにより形成することができる。このとき、本実施の形態２における層間絶縁層ＩＬ２の厚さは、例えば、１．５μｍ程度であり、前記実施の形態１における層間絶縁層ＩＬの厚さ（約３．０μｍ）よりも薄くなっている。このことは、例えば、層間絶縁層ＩＬ２に形成される本実施の形態２における開口部ＯＰ２のアスペクト比が、層間絶縁層ＩＬに形成される前記実施の形態１における開口部のアスペクト比よりも小さくなることを意味する。したがって、本実施の形態２によれば、開口部ＯＰ２に窒化シリコン膜ＳＮＦ２を埋め込む際の埋め込み特性を向上することができる。すなわち、本実施の形態２における半導体装置の製造方法を採用することによって、層間絶縁層ＩＬ２を貫通するように形成された開口部ＯＰ２の内部に、確実に窒化シリコン膜ＳＮＦ２を埋め込むことができ、これによって、光導波体ＯＧ２の製造容易性を向上することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態２における基本思想は、前記実施の形態１における層間絶縁層ＩＬよりも厚さの薄い１．５μｍ程度の層間絶縁層ＩＬ１と層間絶縁層ＩＬ２との積層構造を採用して、実質的に、３．０μｍ程度の厚い層間絶縁層を複数の工程に分けて形成する思想である。そして、本実施の形態２では、この基本思想を採用して、厚さの薄い層間絶縁層ＩＬ１を貫通する光導波体ＯＧ１と、厚さの薄い層間絶縁層ＩＬ２を貫通する光導波体ＯＧ２とを別工程で形成するものである。これにより、本実施の形態２によれば、光導波体ＯＧ１の形成に使用される開口部ＯＰ１のアスペクト比を小さくすることができるとともに、光導波体ＯＧ２の形成に使用される開口部ＯＰ２のアスペクト比を小さくすることができる。この結果、本実施の形態２によれば、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の製造容易性を向上することができる。
【００８３】
特に、本実施の形態２における基本思想は、厚さの厚い層間絶縁層を複数の工程に分けて形成し、複数に分けて形成された複数の層間絶縁層のそれぞれを貫通する光導波体を形成する思想であるが、この基本思想は、光デバイス（例えば、光変調器）と接続される配線構造をうまく利用して実現されている思想である。例えば、図５に示すように、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１には、光変調器ＯＭと接続される配線構造が形成されている。具体的に、配線構造は、層間絶縁層ＩＬ１上に形成された配線ＷＬ１と、層間絶縁層ＩＬ２上に形成された配線ＷＬ２とを有する。この配線構造を形成する工程には、例えば、層間絶縁層ＩＬ１を形成する工程と、層間絶縁層ＩＬ２を形成する工程とが含まれており、これらの工程を利用して、本実施の形態２における基本思想が実現される。つまり、配線構造を形成するための層間絶縁層ＩＬ１を形成した後、この層間絶縁層ＩＬ１に光導波体ＯＧ１を形成するとともに、層間絶縁層ＩＬ２を形成した後、この層間絶縁層ＩＬ２に光導波体ＯＧ２を形成する。この結果、本実施の形態２によれば、光デバイスと接続される配線構造を形成する際に層間絶縁層ＩＬ１と層間絶縁層ＩＬ２との積層構造が形成されることをうまく利用して、厚さの薄い層間絶縁層ＩＬ１を貫通する光導波体ＯＧ１と、厚さの薄い層間絶縁層ＩＬ２を貫通する光導波体ＯＧ２とをそれぞれ別工程で形成することができる。これにより、本実施の形態２によれば、光デバイスと接続される配線構造の製造工程を利用して、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２を形成することができるので、製造コストの上昇を最小限に抑制しながら、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の製造容易性を向上することができる。
【００８４】
＜変形例１＞
続いて、実施の形態２の変形例１について説明する。図１８は、本変形例１における半導体装置（半導体チップＣＨＰ）の模式的な構成を示す断面図である。図１８において、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１には、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵが形成されている。本変形例１における光導波部ＯＧＵは、層間絶縁層ＩＬ１を貫通するように形成された複数の光導波体ＯＧ１と、層間絶縁層ＩＬ２を貫通するように形成された複数の光導波体ＯＧ２とを有している。このとき、本変形例１では、複数の光導波体ＯＧ２の個数は、複数の光導波体ＯＧ１の個数よりも少なくなっている。特に、本変形例１では、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ１と光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離は、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ２と光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離よりも大きくなっている。
【００８５】
このように構成されている光導波部ＯＧＵによれば、スポットサイズの大きなレーザ光を射出する半導体レーザＬＤからスポットサイズの小さなレーザ光を伝搬する光導波路ＷＧ１へ向かって、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵにおけるレーザ光の集光効率を向上することができる。つまり、本変形例１によれば、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵの製造容易性を向上しながら、さらに、スポットサイズコンバータＳＳＣの性能向上も図ることができる。
【００８６】
＜変形例２＞
次に、実施の形態２の変形例２について説明する。図１９は、本変形例２における半導体装置（半導体チップＣＨＰ）の模式的な構成を示す平面図である。図１９において、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１には、スポットサイズコンバータＳＳＣが形成されている。図１９に示すように、本変形例２におけるスポットサイズコンバータＳＳＣは、複数の光導波体ＯＧ２を有している。このとき、複数の光導波体ＯＧ２のそれぞれの立体形状は、ｘ方向に延在する板形状をしており、かつ、板形状をした複数の光導波体ＯＧ２のｙ方向における間隔は、エバネッセント光の染み出し距離よりも小さくなっている。
【００８７】
このように構成されている複数の光導波体ＯＧ２を有するスポットサイズコンバータＳＳＣによれば、ｙ方向には、エバネッセント光の染み出しによって、互いに隣り合う光導波体ＯＧ２の内部を光が伝搬する。一方、複数の光導波体ＯＧ２の立体形状がｘ方向に延在する板形状をしていることから、ｘ方向には、光導波体ＯＧ２が連続的に形成されていることになる。この結果、本変形例２におけるスポットサイズコンバータＳＳＣによれば、スポットサイズコンバータＳＳＣにおけるｘ方向の光の伝搬効率を向上できる。
【００８８】
図２０は、図１９のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２０に示すように、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵは、層間絶縁層ＩＬ１を貫通する光導波体ＯＧ１と、層間絶縁層ＩＬ２を貫通する光導波体ＯＧ２とを有する。このとき、図２０に示すように、光導波体ＯＧ１と光導波体ＯＧ２のいずれも、ｘ方向に延在する板形状をしており、ｘ方向の幅が大きくなる。このことは、本変形例２における板形状の光導波部ＯＧ１を形成する際に層間絶縁層ＩＬ１に形成される開口部のアスペクト比を小さくすることができることを意味するとともに、板形状の光導波部ＯＧ２を形成する際に層間絶縁層ＩＬ２に形成される開口部のアスペクト比を小さくすることができることを意味する。したがって、本変形例２によれば、光導波体ＯＧ１および光導波体ＯＧ２の製造容易性を向上することができる。
【００８９】
さらに、図２１は、本変形例２における別態様を模式的に示す断面図である。図２１において、本変形例２における別態様では、下層（層間絶縁層ＩＬ１）に位置する光導波体ＯＧ１のｘ方向の幅が、上層（層間絶縁層ＩＬ２）に位置する光導波体ＯＧ２のｘ方向の幅よりも大きくなっている。これにより、前記変形例１と同様に、スポットサイズの大きなレーザ光を射出する半導体レーザＬＤからスポットサイズの小さなレーザ光を伝搬する光導波路ＷＧ１へ向かって、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵにおけるレーザ光の集光効率を向上することができる。すなわち、光導波体ＯＧ１と光導波体ＯＧ２とを有するスポットサイズコンバータＳＳＣにおいて、図２１のｘ方向に伝搬するレーザ光の集光効率を向上することができる。
【００９０】
＜変形例３＞
続いて、実施の形態２の変形例３について説明する。図２２は、本変形例３における半導体装置（半導体チップＣＨＰ）の模式的な構成を示す平面図である。図２２において、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１には、スポットサイズコンバータＳＳＣが形成されている。図２２に示すように、本変形例３におけるスポットサイズコンバータＳＳＣは、複数の光導波体ＯＧ２を有している。このとき、複数の光導波体ＯＧ２のそれぞれの立体形状は、ｙ方向に延在する板形状をしており、かつ、板形状をした複数の光導波体ＯＧ２のｘ方向における間隔は、エバネッセント光の染み出し距離よりも小さくなっている。
【００９１】
このように構成されている複数の光導波体ＯＧ２を有するスポットサイズコンバータＳＳＣによれば、ｘ方向には、エバネッセント光の染み出しによって、互いに隣り合う光導波体ＯＧ２の内部を光が伝搬する。一方、複数の光導波体ＯＧ２の立体形状がｙ方向に延在する板形状をしていることから、ｙ方向には、光導波体ＯＧ２が連続的に形成されていることになる。この結果、本変形例３におけるスポットサイズコンバータＳＳＣによれば、スポットサイズコンバータＳＳＣにおけるｙ方向の光の伝搬効率を向上できる。
【００９２】
＜変形例４＞
次に、実施の形態２の変形例４について説明する。図２３は、本変形例４における半導体装置（半導体チップＣＨＰ）の模式的な構成を示す断面図である。図２３に示すように、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵは、層間絶縁層ＩＬ１ａを貫通する光導波体ＯＧ１ａと、層間絶縁層ＩＬ１ｂを貫通する光導波体ＯＧ１ｂと、層間絶縁層ＩＬ２ａを貫通する光導波体ＯＧ２ａと、層間絶縁層ＩＬ２ｂを貫通する光導波体ＯＧ２ｂとを有する。このように本変形例４では、例えば、図４に示す３．０μｍ程度の厚さを有する層間絶縁層ＩＬに相当する構造を、厚さの薄い層間絶縁層ＩＬ１ａと層間絶縁層ＩＬ１ｂと層間絶縁層ＩＬ２ａと層間絶縁層ＩＬ２ｂとの積層構造から構成している。これにより、本変形例４によれば、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵを構成する光導波体ＯＧ１ａと光導波体ＯＧ１ｂと光導波体ＯＧ２ａと光導波体ＯＧ２ｂのそれぞれを形成するための開口部のアスペクト比をさらに小さくすることができる。この結果、本変形例４によれば、窒化シリコン膜による開口部の埋め込み特性を良好にすることができることから、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵを構成する光導波体ＯＧ１ａと光導波体ＯＧ１ｂと光導波体ＯＧ２ａと光導波体ＯＧ２ｂの製造容易性を向上することができる。
【００９３】
さらに、図２４は、本変形例４における別態様を模式的に示す断面図である。図２４において、本変形例４における別態様では、複数の光導波体ＯＧ１ａの個数は、複数の光導波体ＯＧ１ｂの個数よりも多く、かつ、複数の光導波体ＯＧ１ｂの個数は、複数の光導波体ＯＧ２ａの個数よりも多く、かつ、複数の光導波体ＯＧ２ａの個数は、複数の光導波体ＯＧ２ｂの個数よりも多くなっている。特に、本変形例４における別態様では、図２４に示すように、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ１ａと光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離は、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ１ｂと光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離よりも大きくなっている。そして、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ１ｂと光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離は、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ２ａと光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰｂ２との間の距離よりも大きくなっている。さらに、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ２ａと光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離は、光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂから最も遠い位置に配置されている光導波体ＯＧ２ｂと光導波部ＯＧＵの他端部ＥＰ２ｂとの間の距離よりも大きくなっている。このように構成されている光導波部ＯＧＵによれば、スポットサイズの大きなレーザ光を射出する半導体レーザＬＤからスポットサイズの小さなレーザ光を伝搬する光導波路ＷＧ１へ向かって、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵにおけるレーザ光の集光効率を向上することができる。つまり、本変形例４の別態様によれば、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部ＯＧＵの製造容易性を向上しながら、さらに、スポットサイズコンバータＳＳＣの性能向上も図ることができる。
【００９４】
＜変形例５＞
続いて、実施の形態２の変形例５について説明する。図２５は、本変形例５における半導体装置（半導体チップＣＨＰ）の模式的な構成を示す平面図である。図２５において、半導体チップＣＨＰの領域Ｒ１には、スポットサイズコンバータＳＳＣが形成されている。図２５に示すように、本変形例５におけるスポットサイズコンバータＳＳＣは、複数の光導波体ＯＧ２を有している。このとき、例えば、複数の光導波体ＯＧ２は、光導波部ＯＧＵ内における光の伝搬方向であるｘ方向に所定の第１ピッチで配置され、かつ、ｘ方向と交差し、絶縁層ＢＯＸの主面に沿うｙ方向には、第１ピッチとは異なる所定の第２ピッチで配置されている。同様に、図２５では、図示されないが、複数の光導波体（ＯＧ１）も、ｘ方向に所定の第１ピッチで配置され、かつ、ｙ方向には、第１ピッチとは異なる所定の第２ピッチで配置されている。このようにして、スポットサイズコンバータＳＳＣを構成することもできる。すなわち、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部（ＯＧＵ）を構成する複数の光導波体ＯＧ２や複数の光導波体（ＯＧ１）の配置レイアウトは、間隔がエバネッセント光の染み出し距離よりも小さくなる条件を満たしていれば、自由にレイアウト構成することができる。したがって、例えば、図２６に示すように、スポットサイズコンバータＳＳＣの光導波部（ＯＧＵ）を構成する複数の光導波体ＯＧ２や複数の光導波体（ＯＧ１）を配置することもできる。
【００９５】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９６】
例えば、前記実施の形態では、スポットサイズコンバータの光導波部（ＯＧＵ）を構成する複数の光導波体（ＯＧ、ＯＧ１、ＯＧ２）を窒化シリコンから形成する例について説明した。ただし、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、複数の光導波体（ＯＧ、ＯＧ１，ＯＧ２）は、酸化シリコンよりも屈折率の大きな材料から構成することができ、例えば、酸窒化シリコンやシリコンから構成することもできる。
【００９７】
例えば、複数の光導波体（ＯＧ、ＯＧ１、ＯＧ２）をシリコンから構成する場合を考える。この場合、ＳＯＩ基板の半導体層を僅かに残存させることにより、光導波路（ＷＧ１）に接する開口部内でのシリコンのエピタキシャル成長と、絶縁層（ＢＯＸ）上にわずかに残存する半導体層と接する開口部内でのシリコンのエピタキシャル成長とによって、複数の光導波体（ＯＧ、ＯＧ１、ＯＧ２）のすべてをシリコンから形成することができる。このとき、エピタキシャル成長法を使用するため、光導波路（ＷＧ１）にダメージを与えることなく、複数の光導波体（ＯＧ、ＯＧ１、ＯＧ２）を形成することができる。
【００９８】
また、前記実施の形態では、例えば、図４に示すように、保護膜ＰＦを形成する例について説明したが、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、保護膜ＰＦを設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１Ｓ  半導体基板
ＢＯＸ  絶縁層
ＩＬ  層間絶縁層
ＩＬ１  層間絶縁層
ＩＬ２  層間絶縁層
ＯＧ  光導波体
ＯＧ１  光導波体
ＯＧ２  光導波体
ＯＧＵ  光導波部
ＯＭ  光変調器
ＰＦ  保護膜
ＰＬＧ１  プラグ
ＰＬＧ２  プラグ
ＷＧ１  光導波路
ＷＧ２  光導波路
ＷＬ１  配線
ＷＬ２  配線
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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