(57)【要約】【課題】  半導体光導波路素子及びその製造方法に関し、伝播光のモードマッチングを確保する際の光導波路の断面形状の制御性を高める。【解決手段】  リブ型光導波路のテーパ状接続部とチャネル型光導波路のテーパ状接続部の間にテーパ状接続部の幅広部より幅広の光導波路層からなる緩衝部を設ける。【選択図】図１
2015152615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路と、
スラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路と、
互いに幅広部が対向する前記第１の光導波路のテーパ状接続部と前記第２の光導波路のテーパ状接続部の境界面に設けられ、前記幅広部より幅広の導波路層からなる緩衝部と
を有することを特徴とする半導体光導波路装置。
【請求項２】
スラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路と、
スラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路と、
前記第１の光導波路のテーパ状接続部の幅広部と前記第２の光導波路のテーパ状接続部の幅広部が接続する境界面と
を有し、
前記第１の光導波路のテーパ状接続部のスラブ部の少なくとも幅広部近傍の外縁が、前記第２の光導波路のテーパ状接続部の側面の延長線と一致することを特徴とする半導体光導波路素子。
【請求項３】
前記境界面の法線が、前記第１の光導波路の光軸及び前記第２の光導波路の光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体光導波路素子。
【請求項４】
基板上に下部クラッドとなる絶縁層を介して設けた単結晶半導体層の一部を前記絶縁層に達しないようにエッチングしてスラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路を形成する工程と、
前記第１の光導波路を形成した領域及び前記スラブ部を有するテーパ状接続部の幅広部に接続する前記幅広部より幅広の領域の一部をマスクして前記単結晶半導体層の他部をエッチングしてスラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路を形成するとともに、前記スラブ部を有するテーパ状接続部の幅広部に接続する一部の領域を前記幅広部より幅広の導波路層からなる緩衝部とする工程と
を有することを特徴とする半導体光導波路素子の製造方法。
【請求項５】
基板上に下部クラッドとなる絶縁層を介して設けた単結晶半導体層の一部を前記絶縁層に達しないようにエッチングしてスラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路を形成する工程と、
前記スラブ部を有するテーパ状接続部と接続するテーパ状接続部の側面の延長線をエッチング境界とするように前記第１の光導波路を形成した領域をマスクして前記単結晶半導体層の他部を前記絶縁層に達するまでエッチングしてスラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体光導波路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光導波路素子及びその製造方法に関し、例えば、互いに異なる断面形状を有する光導波路同士を、伝播光のモードマッチングを確保して接続した半導体光導波路素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンで作製した光デバイスの集積化による次世代の光インターコネクトの技術開発が進められている。この技術はシリコンで作製した光導波路、波長分波器、光変調器や受光器などの光デバイスを一つの基板上に一括集積することにより実現される。
【０００３】
その中でも光変調器は電圧を印加することで駆動するデバイスであるため、電極構造を光導波路に設ける必要があり、光変調器の位相シフタの断面構造は導波路コアの側壁に電圧印加用のスラブ層を設けたリブ型の断面構造となる。
【０００４】
これらの光デバイスを集積した場合、分波器などを構成するチャネル型の断面形状の導波路とリブ型導波路とを一つの基板上に作製しなければならず、それら導波路の接合面における損失と光反射が問題となる。その解決策として、テーパ状接続部を設けて断面形状の異なる光導波路を接合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、図１９乃至図２２を参照して、従来の半導体光導波路素子を説明する。図１９は従来の半導体光導波路素子の概略的斜視図であり、シリコン基板３１上にＳｉＯ２層３２を介して単結晶シリコン層を設けたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて形成する。光導波路をスラブ部３５を有するコア層３６を備えたリブ型光導波路とスラブ部を有さないコア層３８を備えたチャネル型光導波路をスラブ部３５を有するテーパ部３７とスラブ部を有さないテーパ部３９で接合したものである。このテーパ部３７及びテーパ部３９により、接続部に向けて幅が広くなっているので、モードマッチングは確保され、接合面における反射の問題は軽減される。
【０００６】
次に、図２０乃至図２２を参照して、従来の半導体光導波路素子の製造工程を説明する。なお、各図における上図は平面図であり、下図は上図におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。まず、図２０（ａ）に示すように、シリコン基板３１上にＳｉＯ２層３２を介して設けた単結晶シリコン層３３上に一対のテーパ部及びコア層を形成するためにレジストパターン３４を設ける。次いで、図２０（ｂ）に示すように、レジストパターン３４をマスクとしてスラブ部３５が残るように単結晶シリコン層３３をエッチングして、一対のコア層３６，３８とテーパ部３７，３９を形成する。
【０００７】
次いで、図２１（ｃ）に示すように、リブ型光導波路を形成する領域を覆う追加レジストパターン４０を設ける。次いで、図２１（ｄ）に示すように、レジストパターン３４及び追加レジストパターン４０をマスクとしてエッチングすることによって、露出しているスラブ部３５を除去してチャネル型光導波路を形成する。
【０００８】
次いで、図２２（ｅ）に示すように、レジストパターン３４及び追加レジストパターン４０を除去することによって、リブ型光導波路とチャネル型光導波路とがテーパ部３７,３９により接合した半導体光導波路素子の基本構造が得られる。以降は必要に応じて、スラブ部３５にコンタクト領域を形成したのち、全面に上部クラッド層を形成し、上部クラッド層にコンタクトホールを設けてコンタクト領域に接続する電極を設ければ良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１８２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の製造方法では、一旦、スラブ部を形成した後に、追加エッチングでスラブ部を取り除くことでチャネル導波路を形成しているので、チャネル型光導波路の形状制御性が難しいという問題があるので、この事情を図２３を参照して説明する。
【００１１】
図２３は、従来の半導体光導波路素子の問題点の説明図である。図２３（ｂ）は図２３（ａ）に示す平面図におけるＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。図２３（ｂ）に示すように、チャネル型光導波路のコア層３８の側面に追加エッチングの痕跡が段差部４１として残る。
【００１２】
したがって、半導体光導波路素子及びその製造方法において、伝播光のモードマッチングを確保する際の光導波路の断面形状の制御性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
開示する一観点からは、スラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路と、スラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路と、互いに幅広部が対向する前記第１の光導波路のテーパ状接続部と前記第２の光導波路のテーパ状接続部の境界面に設けられ、前記幅広部より幅広の導波路層からなる緩衝部とを有することを特徴とする半導体光導波路装置が提供される。
【００１４】
また、開示する別の観点からは、スラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路と、スラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路と、前記第１の光導波路のテーパ状接続部の幅広部と前記第２の光導波路のテーパ状接続部の幅広部が接続する境界面とを有し、前記第１の光導波路のテーパ状接続部のスラブ部の少なくとも幅広部近傍の外縁が、前記第２の光導波路のテーパ状接続部の側面の延長線と一致することを特徴とする半導体光導波路素子が提供される。
【００１５】
また、開示するさらに別の観点からは、基板上に下部クラッドとなる絶縁層を介して設けた単結晶半導体層の一部を前記絶縁層に達しないようにエッチングしてスラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路を形成する工程と、前記第１の光導波路を形成した領域及び前記スラブ部を有するテーパ状接続部の幅広部に接続する前記幅広部より幅広の領域の一部をマスクして前記単結晶半導体層の他部をエッチングしてスラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路を形成するとともに、前記スラブ部を有するテーパ状接続部の幅広部に接続する一部の領域を前記幅広部より幅広の導波路層からなる緩衝部とする工程とを有することを特徴とする半導体光導波路素子の製造方法が提供される。
【００１６】
また、開示するさらにもう一つの観点からは、基板上に下部クラッドとなる絶縁層を介して設けた単結晶半導体層の一部を前記絶縁層に達しないようにエッチングしてスラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路を形成する工程と、前記スラブ部を有するテーパ状接続部と接続するテーパ状接続部の側面の延長線をエッチング境界とするように前記第１の光導波路を形成した領域をマスクして前記単結晶半導体層の他部を前記絶縁層に達するまでエッチングしてスラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路を形成する工程とを有することを特徴とする半導体光導波路素子が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
開示の半導体光導波路素子及びその製造方法によれば、伝播光のモードマッチングを確保する際の光導波路の断面形状の制御性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の半導体光導波路素子の概略的斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の半導体光導波路素子の平面図である。
【図３】光出力のシミュレーション結果である。
【図４】本発明の実施の形態における誤差許容範囲の説明図である。
【図５】誤差許容範囲のシミュレーション結果の説明図である。
【図６】本発明の実施例１の半導体光導波路素子の要部透視斜視図である。
【図７】本発明の実施例１の半導体光導波路素子の製造工程の途中までの説明図である。
【図８】本発明の実施例１の半導体光導波路素子の製造工程の図７以降の途中までの説明図である。
【図９】本発明の実施例１の半導体光導波路素子の製造工程の図８以降の途中までの説明図である。
【図１０】本発明の実施例１の半導体光導波路素子の製造工程の図９以降の説明図である。
【図１１】本発明の実施例２の半導体光導波路素子の要部透視斜視図である。
【図１２】本発明の実施例３の半導体光導波路素子の要部透視斜視図である。
【図１３】本発明の実施例３の半導体光導波路素子の製造工程の途中までの説明図である。
【図１４】本発明の実施例３の半導体光導波路素子の製造工程の図１３以降の途中までの説明図である。
【図１５】本発明の実施例３の半導体光導波路素子の製造工程の図１４以降の途中までの説明図である。
【図１６】本発明の実施例３の半導体光導波路素子の製造工程の図１５以降の説明図である。
【図１７】本発明の実施例４の半導体光導波路素子の平面図である。
【図１８】本発明の実施例５の半導体光導波路素子の平面図である。
【図１９】従来の半導体光導波路素子の概略的斜視図である。
【図２０】従来の半導体光導波路素子の製造工程の途中までの説明図である。
【図２１】従来の半導体光導波路素子の製造工程の図２０以降の途中までの説明図である。
【図２２】従来の半導体光導波路素子の製造工程の図２１以降の説明図である。
【図２３】従来の半導体光導波路素子の問題点の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態の半導体光導波路素子を説明する。図１は、本発明の実施の形態の半導体光導波路素子の概略的斜視図である。基板９上に設けた下部クラッド層１０上に、リブ型の第１の光導波路１とチャネル型の第２の光導波路２とが設けられるとともに、その間の緩衝部３とが設けられている。
【００２０】
リブ型の第１の光導波路１はスラブ部６を有するコア層４とスラブ部６を有するテーパ状接続部５を有している。一方、チャネル型の第２の光導波路２はスラブ部を有さないコア層７とスラブ部を有さないテーパ状接続部８を有しており、一方、このテーパ状接続部５の幅広部とテーパ状接続部８の幅広部を対向させてその境界面にテーパ状接続部５，８より幅広の導波路層からなる緩衝部３を設けている。この時、リブ型の第１の光導波路１とチャネル型の第２の光導波路２をそれぞれ異なった１回のエッチング工程で形成する。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態の半導体光導波路素子の平面図であり、リブ型の第１の光導波路１のコア層４及びチャネル型の第２の光導波路２のコア層７の幅をｗとし、テーパ状接続部５，８の幅広部の幅をＷとする。一方、緩衝部３の長さをｇａｐとし、結合部の長さをＬ＋ｇａｐとし、チャネル型の第２の光導波路２のコア層７から光を入射し、リブ型の第１の光導波路１のコア層４を光出力部とする。
【００２２】
図３は、光出力のシミュレーション結果である。シミュレーションでは、図３（ａ）は、（Ｗ，Ｌ）＝（２μｍ，４０μｍ）とし、図３（ｂ）では（Ｗ，Ｌ）＝（１μｍ，４０μｍ）とし、図３（ｃ）では（Ｗ，Ｌ）＝（２μｍ，８０μｍ）とし、それぞれの場合にｇａｐを０ｎｍ，２００ｎｍ，５００ｎｍに設定した。なお、導波路コア幅ｗを４５０ｎｍとし、チャネル型コア層の高さを２２０ｎｍとし、スラブ部６の厚さを５０ｎｍにしている。また、コア層はシリコン層とし、クラッド層はＳｉＯ２としてシミュレーションした。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、Ｗが小さい条件ではｇａｐの導入による位置ずれが起きると出力強度が落ちる傾向が確認できる。一方、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、Ｗを大きくすると、ｇａｐの値が大きくなっても透過強度はほとんど影響を受けることなく、緩衝部３を設けないｇａｐが０ｎｍの場合と同様の出力強度が得られていることが確認できる。したがって、通常のサイズの光導波路の場合には。ｇａｐは５００ｎｍ以下程度にすれば良いことが分かる。
【００２４】
図４は本発明の実施の形態における誤差許容範囲の説明図であり、リブ型の第１の光導波路１とチャネル型の第２の光導波路２の光軸にずれを加えた場合の出力強度の変化について検討した。ここでは、光軸のレズをｄとする。
【００２５】
図５は、誤差許容範囲のシミュレーション結果の説明図である。ここでは、テーパ状接続部５，８の幅広部の幅Ｗを２μｍ、Ｌを４０μｍ、ｇａｐを２００ｎｍ、導波路コア幅ｗは４５０ｎｍとし、チャネル型コア層の高さを２２０ｎｍとし、スラブ部６の厚さを５０ｎｍにしている。図から明らかなように、光軸のずれ幅ｄが１００ｎｍと大きくずれた場合でも出力強度は影響を受けていないことが確認でき、２００ｎｍ程度までが許容範囲である。このずれ量ｄはリソグラフィーの位置合わせ精度よりもずっと大きな値であることから、本構造はリソグラフィーの位置ずれの影響を受けないことが分かる。
【００２６】
この半導体光導波路素子は、典型的にはＳＯＩ基板を利用して形成するものであり、したがって、基板９はシリコン基板であり、下部クラッド層１０はＢＯＸ層となるＳｉＯ２層であり、光導波路はその上の単結晶半導体層を加工して形成する。
【００２７】
なお、緩衝部３を設けない構造も可能であり、その場合には、第１の光導波路１のテーパ状接続部５の幅広部と第２の光導波路２のテーパ状接続部８の幅広部を直接当接させて境界面とする。そして、第１の光導波路１のテーパ状接続部５のスラブ部６の少なくとも幅広部近傍の外縁を、第２の光導波路２のテーパ状接続部８の側面の延長線と一致するようにエッチングすれば良い。
【００２８】
また、境界面に緩衝部３を設ける場合も設けない場合も、境界面の法線を第１の光導波路１及び第２の光導波路２の光軸に対して傾斜させても良く、境界面における入射モードへの反射を抑制することができる。傾斜角はより大きくすれば一層反射が低減されるが、一方で、光導波路間の損失も増大するので、テーパの長さやテーパの幅にも依存するが、通常のサイズの設計では、３°〜１０°にすることが望ましい。
【００２９】
なお、通常の用途の場合には、第１の光導波路１のスラブ部６にコンタクト部を設けて、電流注入型の光変調器を構成し、第１の光導波路１及び第２の光導波路２を覆うように上部クラッド層を設ける。或いは、第１の光導波路１のスラブ部６に第１導電型層を形成し、コア層４の上部に第２導電型層を形成してｐｉｎ型のフォトダイオードとしても良い。
【００３０】
本発明の実施の形態においては、従来技術と同様に異なる導波路の接続境界におけるモードマッチングを確保できるので光損失を低減できる。また、幅広の導波路層からなる緩衝部を設けて導波路コアを十分に広げて接続させるので、わずかな位置ずれの影響を受けずに効率よく光を伝播させることができる。また、チャネル型の第２の光導波路を１回のエッチングで形成するので、導波路の断面形状の制御性が高まる。
【実施例１】
【００３１】
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の実施例１の半導体光導波路素子を説明する。図６は本発明の実施例１の半導体光導波路素子の要部透視斜視図であり、シリコン基板１１上に下部クラッド層となるＳｉＯ２層１２を介して単結晶シリコン層を設けたＳＯＩ基板を用いて形成する。リブ型光導波路のスラブ部１５を有するテーパ部１７とチャネル型光導波路のスラブ部を有さないテーパ部２０をテーパ部１７，２０より幅広の導波路層からなる緩衝部２１で接合する。
【００３２】
また、スラブ部１５にはコア層１６を挟んだ一方の側にｐ型コンタクト領域２２が設けられ、他方の側にｎ型コンタクト領域２３が設けられて、光変調器を構成している。リブ型光導波路及びチャネル型光導波路を覆うようにＳｉＯ２からなる上部クラッド層２４を設け、この上部クラッド層２４のコンタクトホールを形成してｐ側電極２５及びｎ側電極２６を引き出す。幅広の導波路層からなる緩衝部２１を設けて導波路コアを十分に広げて接続させるので、わずかな位置ずれの影響を受けずに効率よく光を伝播させることができる。
【００３３】
次に、図７乃至図１０を参照して、本発明の実施例１の半導体光導波路素子の製造工程を説明する。なお、各図における上図は平面図であり、下図は上図におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１１上にＳｉＯ２層１２を介して設けた厚さが２２０ｎｍの単結晶シリコン層１３上にリブ型光導波路のテーパ部及びコア層を形成するためのレジストパターン１４を設ける。次いで、図７（ｂ）に示すように、レジストパターン１４をマスクとして厚さが５０ｎｍのスラブ部１５が残るように単結晶シリコン層１３をエッチングして、幅が４５０ｎｍのコア層１６とテーパ部１７を形成する。
【００３４】
次いで、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン１４を除去する。次いで、図８（ｄ）に示すように、リブ型光導波路を覆い、チャネル型光導波路のテーパ部及びコア層を形成するとともにｇａｐが２００ｎｍの緩衝部を形成するためのレジストパターン１８を形成する。
【００３５】
次いで、図９（ｅ）に示すように、レジストパターン１８をマスクとしてＳｉＯ２層１２に達するまでエッチングすることによって、チャネル型光導波路のコア層１９、テーパ部２０と緩衝部２１を形成する。
【００３６】
次いで、図９（ｆ）に示すように、レジストパターン１８を除去したのち、スラブ部１５のコア層１６を挟んだ一方の側にＢをイオン注入してｐ型コンタクト領域２２を形成し、他方の側にＰをイオン注入してｎ型コンタクト領域２３を形成する。
【００３７】
次いで、図１０（ｇ）に示すように、光導波路部上の厚さが１０００ｎｍになるようにＳｉＯ２膜を堆積させて上部クラッド層２４とする。次いで、図１０（ｈ）に示すように、上部クラッド層２４にｐ型コンタクト領域２２及びｎ側コンタクト領域２３に達するコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホールを埋めるように電極材料を設けてｐ側電極２５及びｎ側電極２６とすることで、本発明の実施例１の半導体光導波路素子の基本構造が完成する。
【００３８】
この本発明の実施例１においては、チャネル型光導波路を１回のエッチング工程だけで形成しているので、コア層の断面形状を制御性良く形成することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例２の半導体光導波路素子を説明するが、リブ型光導波路部に設ける光変調器をフォトダイオードに置き換えただけ、基本的製造工程は上記の実施例１と同様であるので構造のみを説明する。図１１は本発明の実施例２の半導体光導波路素子の要部透視斜視図である。ＳＯＩ基板を用いてリブ型光導波路のスラブ部１５を有するテーパ部１７とチャネル型光導波路のスラブ部を有さないテーパ部２０をテーパ部１７，２０より幅広の導波路層からなる緩衝部２１で接合する。
【００４０】
この実施例２においては、スラブ部１５にコア層１６を挟んだ両側にｎ型コンタクト領域２３を設けるとともに、コア層１６の上部にｐ型領域２７を設けてｐｉｎフォトダイオードとする。次いで、リブ型光導波路及びチャネル型光導波路を覆うようにＳｉＯ２からなる上部クラッド層２４を設け、この上部クラッド層２４のコンタクトホールを形成してｐ側電極２８及びｎ側電極２６を引き出す。
【００４１】
この場合も幅広の導波路層からなる緩衝部２１を設けて導波路コアを十分に広げて接続させるので、わずかな位置ずれの影響を受けずに効率よく光を伝播させることができる。また、チャネル型光導波路を１回のエッチング工程だけで形成しているので、コア層の断面形状を制御性良く形成することができる。
【実施例３】
【００４２】
次に、図１２乃至図１６を参照して、本発明の実施例３の半導体光導波路素子を説明する。図１２は本発明の実施例３の半導体光導波路素子の要部透視斜視図であり、実施例１と同様にシリコン基板１１上に下部クラッド層となるＳｉＯ２層１２を介して単結晶シリコン層を設けたＳＯＩ基板を用いて形成する。リブ型光導波路のスラブ部１５を有するテーパ部１７とチャネル型光導波路のスラブ部を有さないテーパ部２０を直接当接させるとともに、スラブ部１５の外縁をテーパ部２０の側面の延長線に一致させた形状とする。
【００４３】
また、実施例１と同様に、スラブ部１５にはコア層１６を挟んだ一方の側にｐ型コンタクト領域２２が設けられ、他方の側にｎ型コンタクト領域２３が設けられて、光変調器を構成している。リブ型光導波路及びチャネル型光導波路を覆うようにＳｉＯ２からなる上部クラッド層２４を設け、この上部クラッド層２４のコンタクトホールを形成してｐ側電極２５及びｎ側電極２６を引き出す。
【００４４】
スラブ部１５を斜めにエッチングすることでチャネル型光導波路とリブ型光導波路をともに１回のエッチングプロセスで作製でき、緩衝部を設けなくても実施例１と同等の特性を得ることができる。
【００４５】
次に、図１３乃至図１６を参照して、本発明の実施例３の半導体光導波路素子の製造工程を説明する。なお、各図における上図は平面図であり、下図は上図におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板１１上にＳｉＯ２層１２を介して設けた厚さが２２０ｎｍの単結晶シリコン層１３上にリブ型光導波路のテーパ部及びコア層を形成するためのレジストパターン１４を設ける。次いで、図１３（ｂ）に示すように、レジストパターン１４をマスクとして厚さが５０ｎｍのスラブ部１５が残るように単結晶シリコン層１３をエッチングして、幅が４５０ｎｍのコア層１６とテーパ部１７を形成する。
【００４６】
次いで、図１４（ｃ）に示すように、レジストパターン１４を除去する。次いで、図１４（ｄ）に示すように、リブ型光導波路を覆うとともに、チャネル型光導波路のテーパ部及びコア層を形成するためのレジストパターン１８を形成する。このレジストパターン１８は、スラブ部１５の端部を露出するパターンとする。
【００４７】
次いで、図１５（ｅ）に示すように、レジストパターン１８をマスクとしてＳｉＯ２層１２に達するまでエッチングすることによって、チャネル型光導波路のコア層１９、テーパ部２０を形成する。この時、スラブ部１５の外縁はテーパ部２０の側面の延長線に一致した形状となる。
【００４８】
次いで、図１５（ｆ）に示すように、レジストパターン１８を除去したのち、スラブ部１５のコア層１６を挟んだ一方の側にＢをイオン注入してｐ型コンタクト領域２２を形成し、他方の側にＰをイオン注入してｎ型コンタクト領域２３を形成する。
【００４９】
次いで、図１６（ｇ）に示すように、光導波路部上の厚さが１０００ｎｍになるようにＳｉＯ２膜を堆積させて上部クラッド層２４とする。次いで、図１６（ｈ）に示すように、上部クラッド層２４にｐ型コンタクト領域２２及びｎ側コンタクト領域２３に達するコンタクトホールを形成する。次いで、このコンタクトホールを埋めるように電極材料を設けてｐ側電極２５及びｎ側電極２６とすることで、本発明の実施例３の半導体光導波路素子の基本構造が完成する。
【００５０】
この本発明の実施例３においては、スラブ部１５を斜めにエッチングすることでチャネル型光導波路を１回のエッチング工程だけで形成しているので、コア層の断面形状を制御性良く形成することができる。
【実施例４】
【００５１】
次に、図１７を参照して、本発明の実施例４の半導体光導波路素子を説明するが、基本的製造工程は上記の実施例１と全く同様であるので、導波路構造のみを説明する。図１７は本発明の実施例４の半導体光導波路素子の平面図であり、緩衝部２１の延在方向に対する法線を光導波路の光軸に対して１０°傾斜させて、テーパ部１７とテーパ部２０を斜めに接続したものである。
【００５２】
このように、チャネル型光導波路のテーパ部２０とリブ型光導波路のテーパ部１７を斜めに接続することで、入射モードへの反射を抑制することができる。ここでは、テーパ部１７，２０の幅Ｗを２μｍとし、長さを４０μｍにしているので、傾斜角を１０°に設定した。
【実施例５】
【００５３】
次に、図１８を参照して、本発明の実施例５の半導体光導波路素子を説明するが、基本的製造工程は上記の実施例３と全く同様であるので、導波路構造のみを説明する。図１８は本発明の実施例５の半導体光導波路素子の平面図であり、緩衝部を設けることなくテーパ部１７とテーパ部２０を斜めに接続し、その境界面の法線を光導波路の光軸に対して１０°傾斜させたものである。
【００５４】
この場合も、チャネル型光導波路のテーパ部２０とリブ型光導波路のテーパ部１７を斜めに接続しているので、入射モードへの反射を抑制することができる。ここでも、テーパ部１７，２０の幅Ｗを２μｍとし、長さを４０μｍにしているので、傾斜角を１０°に設定した。
【００５５】
ここで、実施例１乃至実施例５を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）スラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路と、スラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路と、互いに幅広部が対向する前記第１の光導波路のテーパ状接続部と前記第２の光導波路のテーパ状接続部の境界面に設けられ、前記幅広部より幅広の導波路層からなる緩衝部とを有することを特徴とする半導体光導波路装置。
（付記２）前記緩衝部の光軸に沿った長さが５００ｎｍ以下であることを特徴とする付記１に記載の半導体光導波路素子。
（付記３）スラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路と、スラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路と、前記第１の光導波路のテーパ状接続部の幅広部と前記第２の光導波路のテーパ状接続部の幅広部が接続する境界面とを有し、前記第１の光導波路のテーパ状接続部のスラブ部の少なくとも幅広部近傍の外縁が、前記第２の光導波路のテーパ状接続部の側面の延長線と一致することを特徴とする半導体光導波路素子。
（付記４）前記境界面の法線が、前記第１の光導波路の光軸及び前記第２の光導波路の光軸に対して傾斜していることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の半導体光導波路素子。
（付記５）前記第１の光導波路のコア層に付随するスラブ部の一方の側に第１導電型コンタクト領域を設けるとともに、前記コア層に付随するスラブ部のコア層を挟んだ反対側に前記第１導電型とは反対導電型の第２導電型コンタクト領域を有することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の半導体光導波路素子。
（付記６）前記第１の光導波路のコア層に付随するスラブ部の少なくとも一方の側に第１導電型コンタクト領域を設けるとともに、前記コア層の上部に前記第１導電型とは反対導電型の第２導電型領域を有することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の半導体光導波路素子。
（付記７）基板上に下部クラッドとなる絶縁層を介して設けた単結晶半導体層の一部を前記絶縁層に達しないようにエッチングしてスラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路を形成する工程と、前記第１の光導波路を形成した領域及び前記スラブ部を有するテーパ状接続部の幅広部に接続する前記幅広部より幅広の領域の一部をマスクして前記単結晶半導体層の他部をエッチングしてスラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路を形成するとともに、前記スラブ部を有するテーパ状接続部の幅広部に接続する一部の領域を前記幅広部より幅広の導波路層からなる緩衝部とする工程とを有することを特徴とする半導体光導波路素子の製造方法。
（付記８）基板上に下部クラッドとなる絶縁層を介して設けた単結晶半導体層の一部を前記絶縁層に達しないようにエッチングしてスラブ部を有するコア層とスラブ部を有するテーパ状接続部を備えたリブ型の断面形状の第１の光導波路を形成する工程と、前記スラブ部を有するテーパ状接続部と接続するテーパ状接続部の側面の延長線をエッチング境界とするように前記第１の光導波路を形成した領域をマスクして前記単結晶半導体層の他部を前記絶縁層に達するまでエッチングしてスラブ部を有さないコア層とスラブ部を有さないテーパ状接続部を備えたチャネル型の断面形状の第２の光導波路を形成する工程とを有することを特徴とする半導体光導波路素子の製造方法。
（付記９）前記スラブ部にコンタクト領域を形成する工程を備えていることを特徴とする付記７または付記８に記載の半導体光導波路素子の形成方法。
（付記１０）前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路上に上部クラッド層を堆積する工程を有していることを特徴とする付記７乃至付記９のいずれか１に記載の半導体光導波路素子の製造方法。
【符号の説明】
【００５６】
１  第１の光導波路
２  第２の光導波路
３  緩衝部
４，７  コア層
５，８  テーパ状接続部
６  スラブ部
９  基板
１０  下部クラッド層
１１，３１  シリコン基板
１２，３２  ＳｉＯ２層
１３，３３  単結晶シリコン層
１４，１８，３４  レジストパターン
１５，３５  スラブ部
１６，１９，３６，３８  コア層
１７，２０，３７,３９  テーパ部
２１  緩衝部
２２  ｐ型コンタクト領域
２３  ｎ型コンタクト領域
２４  上部クラッド層
２５  ｐ側電極
２６  ｎ側電極
２７  ｐ型領域
２８  ｐ側電極
４０  追加レジストパターン
４１  段差部
【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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