(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基板と、
前記基板の前記主面上に形成され、第１方向に延在するメサ状の導波路と、
前記導波路の上面に接する第１電極と、
前記第１電極の上面に接し前記第１方向に延在する第１部分と前記第１方向に交差する第２方向に延在する第２部分を含む第１配線と、
前記第１配線の前記第２部分上から主面に鉛直な方向に延在するビルドアップ部と、
第２配線と、
前記第１配線と前記基板との間に設けられる第１樹脂層と、
前記第１樹脂層と前記第２配線との間に設けられる第２樹脂層と、を備え、
前記第１配線は前記ビルドアップ部の一端に接続され、前記第２配線は前記ビルドアップ部の他端に接続されるとともに、
前記第１配線と前記第２配線とはそれぞれ異なる平面内に設けられ、
前記ビルドアップ部が前記第２樹脂層で覆われる、半導体光変調器。
【請求項２】
前記第１電極は、前記導波路上に離間して複数設けられ、
前記第１配線及び前記ビルドアップ部は、前記複数の第１電極のそれぞれに接続して設けられ、
前記第２配線は、前記ビルドアップ部を互いに接続するように設けられる、請求項１に記載の半導体光変調器。
【請求項３】
前記第１樹脂層上に無機シリコン化合物より成る絶縁膜を更に備え、
前記第１配線は前記絶縁膜上に設けられる、請求項１または請求項２に記載の半導体光変調器。
【請求項４】
前記半導体光変調器は、前記基板上に設けられた下部コンタクト層と、
前記下部コンタクト層に接続する接地電極と、
前記接地電極に接続する電極パッドとを、更に備え、
前記下部コンタクト層は、前記導波路と前記基板との間に位置し、
前記接地電極は、前記導波路の上部を通過して前記下部コンタクト層から前記電極パッドに延在しており、
前記接地電極が前記導波路の上部を通過する箇所において、前記接地電極と前記導波路との間に前記第１樹脂層が設けられる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体光変調器。
【請求項５】
前記半導体光変調器は、前記基板上に設けられた下部コンタクト層と、
前記下部コンタクト層に接続する接地電極と、
前記接地電極に接続する電極パッドとを、更に備え、
前記下部コンタクト層は、前記導波路と前記基板との間に位置し、
前記接地電極は、前記第１樹脂層の上部を通過して前記下部コンタクト層から前記電極パッドに延在しており、
前記接地電極と前記基板との間に前記第１樹脂層が設けられる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体光変調器。
【請求項６】
基板の主面上に第１方向に延在するメサ状の導波路を形成する工程と、
前記主面上及び前記導波路上に第１樹脂層を形成する工程と、
前記第１樹脂層をエッチングして前記導波路の上部に第１上部開口を形成する工程と、
前記第１上部開口内に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上及び前記第１樹脂層上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第１電極上の前記第２絶縁膜に前記第１電極の幅よりも小さい幅を有する第２上部開口を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上及び前記第２上部開口内に、第１部分と第２部分とを有する第１配線を形成する工程と、
前記第１配線上及び前記第１樹脂層上に第２樹脂層を形成する工程と、
前記第２樹脂層をエッチングして前記第１配線の上部に第３上部開口を形成する工程と、
前記第３上部開口内にビルドアップ部を形成し前記第２樹脂層上に第２配線を形成する工程とを備え、
前記第１配線の前記第１部分は、前記第１方向に延在し、前記第２部分は前記第１方向に交差する第２方向に延在し、
前記第３上部開口を形成する工程において、前記第３上部開口の第２幅が前記第１配線の第２部分の幅よりも小さくなるように形成される、半導体光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光変調器および半導体光変調器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体基板上に設けられたマッハツェンダ型光変調器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５３８３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のマッハツェンダ型光変調器は、光導波路上に形成された位相変調電極と、光導波路の側方に配置された幅の広いスロットライン電極とを備える。位相変調電極とスロットライン電極とはエアブリッジ配線を介して接続されている。エアブリッジ配線は、当該配線下に空間を有する形状の配線である。
【０００５】
マッハツェンダ型光変調器において、寄生容量は変調器の特性を劣化させる。寄生容量は、電極や配線と光導波路との間に発生し、その距離が近いほど大きくなるので、寄生容量を抑制するために、電極や配線と光導波路とは極力離して配置される。離して配置された電極と光導波路とを接続するために、長い配線が必要となる。ところが配線を長くすると、下が空間になっているエアブリッジ配線では、配線が自重で変形する場合がある。配線が変形すると応力が生じ、この応力が光導波路に伝達する。このようにエアブリッジ配線では、寄生容量を抑制するために長い配線を用いた場合、光導波路にかかる応力を低減できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、寄生容量が抑制されるとともに、配線から導波路にかかる応力が低減された半導体光変調器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】
本発明に係る半導体光変調器は、主面を有する基板と、前記基板の前記主面上に形成され、第１方向に延在する導波路と、前記導波路の上面に接する第１電極と、前記第１電極に接続し前記第１方向に交差する第２方向に延在する部分を含む第１配線と、前記主面に鉛直な方向に延在するビルドアップ部と、第２配線と、前記第１配線と前記基板との間に設けられる第１樹脂層とを備え、前記第１配線は前記ビルドアップ部の一端に接続され、前記第２配線は前記ビルドアップ部の他端に接続されるとともに、前記第１配線と前記第２配線とはそれぞれ異なる平面内に設けられる。
【０００８】
この半導体光変調器によれば、第１配線は、導波路が延在する第１方向と交差する第２方向に延在する部分を備える。これにより、第１配線に接続するビルドアップ部とビルドアップ部に接続する第２配線とを、導波路から遠ざけることができる。また鉛直方向に延在するビルドアップ部が第１配線と第２配線とを接続する。これにより第２配線を導波路から鉛直方向に遠ざけることができる。これらにより寄生容量が抑制される。また、この半導体光変調器によれば、第１配線と基板との間に第１樹脂層が設けられる。第１樹脂層が第１配線を支えるので、第１配線が自重により変形することがない。したがって第１配線の変形による応力は導波路に伝達しない。さらに基板の主面に対して鉛直方向に延在するビルドアップ部を用いて第２配線が第１配線に接続され、第１配線が第１電極を介して導波路に接続される。第２配線は、熱膨張による変形など自重による変形以外でも応力を生じる場合があるが、ビルドアップ部を介して接続されることにより、導波路に伝達する応力が低減される。
【０００９】
本発明に係る半導体光変調器の製造方法は、基板の主面上に導波路を形成する工程と、前記主面上及び前記導波路上に第１樹脂層を形成する工程と、前記第１樹脂層をエッチングして前記導波路の上部に第１開口を形成する工程と、前記第１開口内に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上及び前記第１樹脂層上に第１配線を形成する工程と、前記第１配線上及び前記第１樹脂層上に第２樹脂層を形成する工程と、前記第２樹脂層をエッチングして前記第１配線の上部に第２開口を形成する工程と、前記第２開口内にビルドアップ部を形成し前記第２樹脂層上に第２配線を形成する工程とを備える。
【００１０】
この製造方法によれば、第１配線と第２配線とを接続するビルドアップ部を、主面に対して鉛直方向に延在するように設けることができる。これにより第２配線を導波路から遠ざけることができるので、寄生容量が抑制される。またこの製造方法によれば、第１樹脂層が第１配線を支え、第２樹脂層がビルドアップ部と第２配線とを支える構造を得ることができる。これにより第１配線、第２配線及びビルドアップ部が自重で変形することがない。したがって変形による応力が発生せず、導波路に伝達する応力が低減される。
【発明の効果】
【００１１】
寄生容量が抑制されるとともに、配線から導波路にかかる応力が低減された半導体光変調器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施の第１の形態に係る、半導体光変調器を概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、第２配線３４ａの一つの枝部から変調導波路２５ａの上部に至る配線の接続構造を、模式的に示す図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ってとられた断面図である。
【図４】図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとられた断面図である。
【図５】図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿ってとられた断面図である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図８】図８は、本実施の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図９】図９は、本実施の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１０】図１０は、本実施の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１１】図１１は、本実施の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１２】図１２は、本実施の第２の形態に係る、半導体光変調器を概略的に示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿ってとられた断面図である。
【図１４】図１４は、本実施の第２の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１５】図１５は、本実施の第２の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１６】図１６は、本実施の第２の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１７】図１７は、本実施の第２の形態に係る半導体光変調器の製造方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る半導体光変調器は、主面を有する基板と、前記基板の前記主面上に形成され、第１方向に延在する導波路と、前記導波路の上面に接する第１電極と、前記第１電極に接続し前記第１方向に交差する第２方向に延在する部分を含む第１配線と、前記主面に鉛直な方向に延在するビルドアップ部と、第２配線と、前記第１配線と前記基板との間に設けられる第１樹脂層とを備え、前記第１配線は前記ビルドアップ部の一端に接続され、前記第２配線は前記ビルドアップ部の他端に接続されるとともに、前記第１配線と前記第２配線とはそれぞれ異なる平面内に設けられる。
【００１４】
この半導体光変調器によれば、第１配線は、導波路が延在する第１方向と交差する第２方向に延在する部分を備える。これにより、ビルドアップ部と第２配線とを導波路から遠ざけることができる。また鉛直方向に延在するビルドアップ部が第１配線と第２配線とを接続する。これにより第２配線を導波路から鉛直方向にも遠ざけることができる。これらにより寄生容量が抑制される。さらにこの半導体光変調器によれば、第１配線と基板との間に第１樹脂層が設けられる。第１樹脂層が第１配線を支えるので、第１配線が自重により変形することがない。したがって第１配線の変形による応力が導波路に伝達することがない。さらに基板の鉛直方向に延在するビルドアップ部を用いて第２配線が第１配線に接続され、第１配線が第１電極を介して導波路に接続される。これにより第２配線から導波路にかかる応力が低減される。
【００１５】
さらに本発明に係る半導体光変調器は、前記第１樹脂層と前記第２配線との間に、第２樹脂層を備え、前記ビルドアップ部が前記第２樹脂層で覆われていてもよい。第２樹脂層が第１樹脂層と第２配線の間に設けられるので、第２配線が第２樹脂層によって支えられる。これにより第２配線の自重による変形が防がれる。またビルドアップ部の周囲が第２樹脂層で覆われているので、ビルドアップ部が第２樹脂層によって支えられる。これによりビルドアップ部の自重による変形が防がれる。配線の変形による応力が生じないので、導波路に伝達する応力が低減される。
【００１６】
さらに本発明に係る半導体光変調器は、前記第１電極が前記導波路上に離間して複数設けられ、前記第１配線及び前記ビルドアップ部が前記複数の第１電極のそれぞれに接続して設けられ、前記第２配線が前記ビルドアップ部を互いに接続するように設けられていてもよい。導波路上に電極が分割して設けられる場合であっても、ビルドアップ部を介して第１配線と第２配線とを離間させる構造をとることができる。
【００１７】
本発明に係る半導体光変調器は、前記第１樹脂層上に無機シリコン化合物より成る絶縁膜を更に備え、前記第１配線は前記絶縁膜上に設けられていてもよい。絶縁膜は樹脂よりも配線との密着性が良好なので、絶縁膜の存在により樹脂が配線を支える効果が増す。したがって第１配線及び第２配線の変形がさらに防がれる。
【００１８】
本発明に係る半導体光変調器は、前記基板上に設けられた下部コンタクト層と、前記下部コンタクト層に接続する接地電極と、前記接地電極に接続する電極パッドとを更に備え、前記下部コンタクト層は前記導波路と前記基板との間に位置し、前記接地電極は前記導波路の上部を通過して前記下部コンタクト層から前記電極パッドに延在しており、前記接地電極が前記導波路の上部を通過する箇所において、前記接地電極と前記導波路との間に前記第１樹脂層が設けられていてもよい。接地電極が導波路の上部を通過するが、接地電極と導波路との間に第１樹脂層が設けられるので、接地電極が自重で変形して導波路に近接することはない。よって半導体光変調器の寄生容量が低く保たれ、接地電極から導波路に応力が及ぶことも回避される。
【００１９】
本発明に係る半導体光変調器は、前記基板上に設けられた下部コンタクト層と、前記下部コンタクト層に接続する接地電極と、前記接地電極に接続する電極パッドとを更に備え、前記下部コンタクト層は前記導波路と前記基板との間に位置し、前記接地電極は前記第１樹脂層の上部を通過して前記下部コンタクト層から前記電極パッドに延在しており、前記接地電極と前記基板との間に前記第１樹脂層が設けられるれていてもよい。接地電極が樹脂層上を通過して電極パッドに至り、導波路の上部は通過しない。接地電極と導波路との間に第１樹脂層が設けられるので、接地電極が自重で変形することはない。接地電極は導波路上部を通過しないので、導波路に近接することはない。よって半導体光変調器の寄生容量が低く保たれ、接地電極から導波路に応力が及ぶことも回避される。
【００２０】
本発明に係る半導体光変調器の製造方法は、基板の主面上に導波路を形成する工程と、前記主面上及び前記導波路上に第１樹脂層を形成する工程と、前記第１樹脂層をエッチングして前記導波路の上部に第１開口を形成する工程と、前記第１開口内に第１電極を形成する工程と、前記第１電極上及び前記第１樹脂層上に第１配線を形成する工程と、前記第１配線上及び前記第１樹脂層上に第２樹脂層を形成する工程と、前記第２樹脂層をエッチングして前記第１配線の上部に第２開口を形成する工程と、前記第２開口内にビルドアップ部を形成しつつ前記第２樹脂層上に第２配線を形成する工程とを備える。
【００２１】
この製造方法によれば、第１配線と第２配線とを接続するビルドアップ部を、基板の主面に対して鉛直方向に延在するように設けることができる。これにより第２配線を導波路から遠ざけることができ、寄生容量が抑制される。またこの製造方法によれば、第１樹脂層が第１配線を支え、第２樹脂層がビルドアップ部と第２配線とを支える構造を得ることができる。これにより第１配線、第２配線及びビルドアップ部が自重で変形することがない。したがって変形による応力が発生せず、導波路に伝達する応力が低減される。
【００２２】
さらに本発明に係る半導体光変調器の製造方法は、前記第２開口を形成する工程において、前記第２開口の底面の幅が前記第１配線の幅よりも小さくなるように形成されてもよい。第２開口の底面の幅を第１配線の幅よりも小さくすることにより、第２開口を形成する工程において、第２樹脂層のエッチングが第１配線の表面で停止する。これにより厚い第２樹脂層を用いても、ビルドアップ部を所望の形状に作製することができる。厚い第２樹脂層を用いることができるので、第２配線が導波路から遠ざけることができ、寄生容量が抑制される。
【００２３】
本実施形態に係る半導体光変調器について説明する。本実施形態では半導体光変調器は例えばマッハツェンダ変調器である。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るマッハツェンダ変調器１の上面図である。マッハツェンダ変調器１は、半導体基板１０上に設けられた光入力導波路２１、二つの光カプラ２２、２３、光出力導波路２４、及び２本の変調導波路２５ａ、２５ｂを備える。光入力導波路２１は光カプラ２２を介して変調導波路２５ａ、２５ｂの一端に光学的に結合される。変調導波路２５ａ、２５ｂの他端は光カプラ２３を介して光出力導波路２４に光学的に結合される。図１には直交座標系Ｓが示されている。直交座標系ＳのＺ軸はマッハツェンダ変調器１の表面に対して垂直な方向である。変調導波路２５ａ、２５ｂは直交座標系ＳのＹ軸の方向に延在する。
【００２５】
マッハツェンダ変調器１は、二つの進行波電極３０ａ、３０ｂ及び一つの接地電極３０ｃを備える。進行波電極３０ａ、３０ｂ及び接地電極３０ｃは、その両端に電極パッド３０ｄを備える。進行波電極３０ａの一方の電極パッド３０ｄには信号源２ａが接続される。進行波電極３０ａの他方の電極パッド３０ｄには抵抗３ａが接続される。進行波電極３０ｂの電極パッド３０ｄにも同様に、信号源２ｂと抵抗３ｂとが接続される。接地電極３０ｃは、抵抗３ａ及び抵抗３ｂを介して進行波電極３０ａ、３０ｂに接続される。さらに接地電極３０ｃはコンデンサ４を介して接地される。進行波電極３０ａ、３０ｂ及び接地電極３０ｃは、変調導波路２５ａ、２５ｂと電気的に結合している。
【００２６】
マッハツェンダ変調器１では、光入力導波路２１に入射したレーザ光が光カプラ２２により二分岐され、変調導波路２５ａ、２５ｂに導かれる。またマッハツェンダ変調器１では、信号源２ａ、２ｂから電極パッド３０ｄに入った高周波の電圧信号が、進行波電極３０ａ、３０ｂと接地電極３０ｃとを介して変調導波路２５ａ、２５ｂに印加される。変調導波路２５ａ、２５ｂ内のレーザ光は、印加された電圧信号によって位相変調を受ける。
位相変調されたレーザ光が光カプラ２３で合波されることにより、変調された信号光が光出力導波路２４から出射される。
【００２７】
進行波電極３０ａは、第１電極３１ａ、第１配線３２ａ、ビルドアップ部３３ａ及び第２配線３４ａを備える。第１電極３１ａは変調導波路２５ａ上に複数設けられる。複数の第１電極３１ａは互いに離間している。第１電極３１ａの数は例えば１８個である。図１には省略して第１電極３１ａが４つだけ描かれている。第１電極３１ａの数は、例えば３〜１００個の範囲から選ばれる。一つの第１電極３１ａにはそれぞれ、第１配線３２ａ、ビルドアップ部３３ａ及び第２配線３４ａが接続される。これにより、配線からの応力は変調導波路２５ａに分散して伝わる。応力が分散するので、応力による変調導波路２５ａの劣化の確率が低減し、変調導波路２５ａの信頼性が向上する。
【００２８】
一つの第１電極３１ａの長さは例えば１５０μｍであり、隣接する第１電極との間隔は例えば５０μｍである。進行波電極３０ｂも同様の第１電極３１ｂ、第１配線３２ｂ、ビルドアップ部３３ｂ及び第２配線３４ｂを備える。
【００２９】
変調導波路２５ａ上にはさらに位相調整電極３５ａが設けられていてもよい。位相調整電極３５ａの長さは例えば７５０μｍである。第１電極３１ａと位相調整電極３５ａとの間隔は例えば１ｍｍである。位相調整電極３５ａは変調導波路２５ａにバイアス電圧を印加して、変調導波路２５ａと変調導波路２５ｂの間の光路長差を調整する。変調導波路２５ｂ上にも同様の位相調整電極３５ｂが設けられていてもよい。
【００３０】
図１に示すように、第２配線３４ａ、３４ｂは、直線部と複数の枝部とを有している。
第２配線３４ａ、３４ｂの直線部は直交座標系ＳのＹ軸方向に延在する。第２配線３４ａ、３４ｂの直線部と変調導波路２５ａ、２５ｂとは、直交座標系ＳのＸ軸方向において、離れた位置に設けられる。第２配線３４ａ、３４ｂの枝部は第２配線３４ａ、３４ｂの直線部から分岐している。第２配線３４ａ、３４ｂの複数の枝部には、ビルドアップ部３３ａ、３３ｂが接続している。さらにビルドアップ部３３ａ、３３ｂには第１配線３２ａ、３２ｂが接続している。さらに第１配線３２ａ、３２ｂには第１電極３１ａ、３１ｂが接続している。第１電極３１ａ、３１ｂは、変調導波路２５ａ、２５ｂの上面と接触する。
これにより、進行波電極３０ａ、３０ｂと変調導波路２５ａ、２５ｂとの電気的な結合が得られる。
【００３１】
図２は、第２配線３４ａの一つの枝部から変調導波路２５ａの上部に至るまでの配線の接続構造を、模式的に示す図である。図２には、図１と共通の直交座標系Ｓが示されている。半導体基板１０の主面１０ａに接するように下部コンタクト層１１が設けられている。変調導波路２５ａは下部コンタクト層１１上に設けられる。変調導波路２５ａは、下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４及び上部コンタクト層１５を備える。
半導体基板１０は例えば半絶縁性のＩｎＰから成る。下部コンタクト層１１及び下部クラッド層１２は、例えばｎ型の導電性を有するＩｎＰから成る。コア層は例えばＡｌＧａＩｎＡｓ層／ＡｌＩｎＡｓ層からなる量子井戸構造を備える。上部クラッド層１４は、例えばｐ型の導電性を有するＩｎＰから成る。上部コンタクト層１５は、例えばｐ型の導電性を有するＩｎＧａＡｓから成る。変調導波路２５ａの幅は例えば１．５μｍである。変調導波路２５ａの幅は１〜２μｍの範囲から選ばれる。変調導波路２５ａの高さは２〜３．５μｍの範囲が好ましく、例えば２．５μｍである。
【００３２】
変調導波路２５ａの上面に接触するように、第１電極３１ａが設けられる。第１電極３１ａの幅は例えば４μｍである。第１電極３１ａの幅は、変調導波路２５ａの幅とほぼ同等の幅に設定される。これにより第１電極３１ａと変調導波路２５ａの間に寄生容量が発生するのを防ぐことができる。第１電極３１ａは例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層の金属からなる。
【００３３】
第１電極３１ａの上面に接するように、第１配線３２ａが設けられる。第１配線３２ａは、半導体基板１０の主面１０ａにほぼ平行な第１平面内に設けられる。この第１平面は、直交座標系ＳのＸＹ面にほぼ平行な面である。第１配線３２ａは、変調導波路２５ａの延在方向（直交座標系ＳのＹ軸方向）に延びる第１部分と、変調導波路２５ａに直交する方向（Ｘ軸方向）に延びる第２部分とを有している。第１配線３２ａの第１部分と第２部分とは、第１平面内において丁字の形状を形成している。第１配線３２ａの第１部分が第１電極３１ａの上面と接触する。第１配線３２ａの第１部分の幅は例えば４μｍであり、長さは例えば１５０μｍである。第１配線３２ａの第１部分の幅は、第１電極３１ａの幅とほぼ同等の幅に設定される。これにより第１配線３２ａの第１部分と変調導波路２５ａの間に寄生容量が発生するのを防ぐことができる。第１配線３２ａの第２部分は、Ｙ軸方向の幅が例えば２０μｍであり、Ｘ軸方向の長さが例えば２０μｍである。第１配線３２ａは例えばＴｉ／Ａｕの２層の金属からなる。
【００３４】
第１配線３２ａの第２部分と半導体基板１０の間には、第１絶縁膜５１、第１樹脂層４１及び第２絶縁膜５２が設けられる。第１絶縁膜５１及び第２絶縁膜５２は例えばＳｉＯ２もしくは窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機シリコン化合物からなる。第１絶縁膜５１及び第２絶縁膜５２の厚さは例えば０．３μｍである。第１樹脂層４１は例えばベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｒｏｂｕｔｅｂｅｎｅ：ＢＣＢ）またはポリイミド等の樹脂からなる。第１樹脂層４１が半導体基板１０と第１配線３２ａとの間に設けられることにより、第１樹脂層４１が第１配線３２ａの第２部分を支える。これにより、第１配線３２ａの第２部分が自重で変形するのを回避することができる。第１配線３２ａの第２部分と第１樹脂層４１との間に、第２絶縁膜５２が設けられる。絶縁膜の方が樹脂よりも配線との密着力が高い。したがって絶縁膜を設けることで、樹脂が配線を支える効果が増し、配線の変形が回避される。これらにより、変形の心配なく第１配線３２ａの第２部分を長くすることができる。第１配線３２ａの第２部分を長くすることで、ビルドアップ部３３ａ及び第２配線３４ａを変調導波路２５ａから遠ざけることができる。これにより寄生容量が抑制される。また、第１配線３２ａの変形が回避されるので変形による応力が発生せず、変調導波路２５ａにかかる応力が低減される。
【００３５】
第１配線３２ａの第２部分の上面に接するように、ビルドアップ部３３ａが設けられる。ビルドアップ部３３ａは半導体基板１０の主面１０ａに対して、鉛直上方（Ｚ軸方向）に延在する。ビルドアップ部３３ａは例えばＹ軸方向の幅が５μｍ、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｚ軸方向の高さが２μｍである。ビルドアップ部３３ａが主面１０ａに対して延長方向に延在するので、第２配線３４ａを変調導波路２５ａから遠ざけることができる。これにより寄生容量が低減される。
【００３６】
ビルドアップ部３３ａのＹ軸方向の幅は、第１配線３２ａの第２部分のＹ軸方向の幅よりも小さくなるように設定される。これにより、ビルドアップ部３３ａと変調導波路２５ａとの間に寄生容量が発生するのを防ぐことができる。ビルドアップ部３３ａは例えばＴｉ／Ａｕの２層の金属からなる。ビルドアップ部３３ａの底面および側面は例えば厚さ０．０５μｍのＴｉの層からなり、Ｔｉの層の内側にＡｕの層が設けられる。ビルドアップ部３３ａの外周は第２樹脂層４２に覆われている。第２樹脂層４２は例えばＢＣＢまたはポリイミド等の樹脂からなる。ビルドアップ部３３ａの周囲が第２樹脂層４２で覆われているので、ビルドアップ部３３ａが第２樹脂層４２により支えられる。これによりビルドアップ部３３ａの自重による変形が防がれる。変形が防がれるので、変調導波路２５ａに係る応力が低減される。
【００３７】
ビルドアップ部３３ａの上面に接するように、第２配線３４ａの枝部が設けられる。第２配線３４ａの枝部と接続して、第２配線３４ａの直線部が設けられる。第２配線３４ａは、半導体基板１０の主面１０ａにほぼ平行な第２平面内に設けられる。この第２平面は、直交座標系ＳのＸＹ面にほぼ平行な面であり、第１平面とは主面１０ａからの距離が異なる。第２配線３４ａの枝部のＹ軸方向の幅は例えば１５μｍであり、Ｘ軸方向の長さは例えば１７μｍである。第２配線３４ａは例えばＴｉ／Ａｕの２層の金属からなる。第２配線３４ａの直線部のＸ軸方向の幅は例えば１０μｍである。
【００３８】
第２配線３４ａと第１樹脂層４１との間には、第３絶縁膜５３及び第２樹脂層４２が設けられる。第３絶縁膜５３は例えばＳｉＯ２もしくは窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機シリコン化合物からなる。第２樹脂層４２は例えばＢＣＢまたはポリイミド等の樹脂からなる。
第２樹脂層４２が第２配線３４ａと第１樹脂層４１との間に設けられることにより、第２樹脂層４２が第２配線３４ａを支える。これにより、第２配線３４ａが自重で変形するのを回避することができる。第２樹脂層４２の表面に第３絶縁膜５３が設けられる。絶縁膜の方が樹脂よりも配線との密着力が高い。したがって絶縁膜を介することで、樹脂が配線を支える効果が増す。これらにより第２配線３４ａを太くしたり長く伸ばしたりしても、配線が自重で変形することがない。すなわち第２配線３４ａの変形による応力が導波路にかからない。第２配線４３ａの直線部を太くして配線の抵抗を下げることは、変調器の特性の向上に寄与する。第２配線３４ａの枝部を長くして第２配線３４ａの直線部を変調導波路２５ａから遠ざけることは、寄生容量の抑制に寄与する。
【００３９】
第１配線３２ａと第２配線３４ａとは、第２樹脂層４２を挟んで、主面１０ａにほぼ平行な異なる二つの平面内に延在する。異なる平面内に設けられた第１配線３２ａと第２配線３４ａとを、主面１０ａに鉛直な方向に延在するように設けられたビルドアップ部３３ａが接続する。第１配線３２ａと第２配線３４ａとが鉛直方向に離間した異なる平面内に設けられるので、第１配線３２ａと第２配線３４ａとは、互いの平面内での位置的な干渉を気にすることなく配置することができる。したがって配線の設計の自由度が増す。
【００４０】
以上、進行波電極３０ａ及び変調導波路２５ａについて説明してきたが、進行波電極３０ｂ及び変調導波路２５ｂも同様の構造を備える。
【００４１】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ってとられた断面図である。図３は第２配線３４ａの枝部を通る断面である。図３には、図１と共通の直交座標系Ｓが示されている。図３に示すように、半導体基板１０上に下部コンタクト層１１が設けられる。下部コンタクト層１１上に変調導波路２５ａ、２５ｂが設けられる。変調導波路２５ａ、２５ｂは、下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４及び上部コンタクト層１５を備える。
変調導波路２５ａと２５ｂとは下部コンタクト層１１を介して接続されている。
【００４２】
半導体基板１０は例えばＦｅがドープされた半絶縁性のＩｎＰからなる。下部コンタクト層１１は例えばＳｉが高濃度にドープされたｎ型ＩｎＰからなり、ドープ濃度は５×１０１８ｃｍ−３である。下部クラッド層１２は例えばＳｉが低濃度にドープされたｎ型ＩｎＰからなり、ドープ濃度は５×１０１７ｃｍ−３である。下部クラッド層１２の厚さは例えば０．２μｍである。コア層１３は例えばノンドープのＡｌＧａＩｎＡｓ層／ＡｌＩｎＡｓ層からなる多重量子井戸構造を備える。コア層１３の厚さは例えば０．３μｍである。上部クラッド層１４は例えばＺｎがドープされたｐ型ＩｎＰからなり、ドープ濃度は５×１０１７ｃｍ−３である。上部クラッド層１４の厚さは例えば１．３μｍである。上部コンタクト層１５は例えばＺｎがドープされたｐ型ＧａＩｎＡｓからなり、ドープ濃度は例えば５×１０１８ｃｍ−３であり、厚さは０．２μｍである。
【００４３】
変調導波路２５ａ、２５ｂ、下部コンタクト層１１及び半導体基板１０の表面には、第１絶縁膜５１が設けられる。第１絶縁膜５１の上面には第１樹脂層４１が設けられ、第１樹脂層４１の上面には第２絶縁膜５２が設けられる。さらに第２絶縁膜５２の上面には第２樹脂層４２が設けられ、第２樹脂層４２の上面には第３絶縁膜５３が設けられる。第１絶縁膜５１、第２絶縁膜５２及び第３絶縁膜５３はＳｉＯ２もしくは窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機シリコン化合物からなる。第１樹脂層４１及び第２樹脂層４２は例えばＢＣＢまたはポリイミド等の樹脂からなる。
【００４４】
変調導波路２５ａ、２５ｂの上部コンタクト層１５と接触して、第１電極３１ａ、３１ｂが設けられる。第１電極３１ａ、３１ｂは第１金属層６１からなる。第１金属層６１は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層の金属からなり、３層合わせた厚さは０．６μｍである。
第１電極３１ａ、３１ｂの端部は、第２絶縁膜５２によって覆われている。
【００４５】
第１電極３１ａ、３１ｂの上面に接するように、第１配線３２ａ、３２ｂの第１部分が設けられる。第２絶縁膜５２の上面に接するように、第１配線３２ａ、３２ｂの第２部分が設けられる。図３は第１配線３２ａ、３２ｂの第２部分を通る断面となっており、図３には第１部分と第２部分との両方が描かれている。第１配線３２ａ、３２ｂは、第３金属層６３と第４金属層６４とが積層した構造を有する。第３金属層６３は例えば厚さ０．０５μｍのＴｉと厚さ０．８μｍのＡｕとからなる。第４金属層６４は例えば厚さ１μｍのＡｕからなる。第１配線３２ａ、３２ｂの上部には第２樹脂層４２が設けられている。第２樹脂層４２は第１配線３２ａ、３１ｂの第２部分上に開口を備える。第２樹脂層４２の開口を介して、第１配線３２ａとビルドアップ部３３ａが接している。同様に第２樹脂層４２の開口を介して、第１配線３２ｂとビルドアップ部３３ｂが接している。
【００４６】
ビルドアップ部３３ａ、３３ｂ及び第２配線３４ａ、３４ｂは、第５金属層６５及び第６金属層６６からなる。第５金属層６５は例えば厚さ０．０５μｍのＴｉと厚さ０．８μｍのＡｕとからなる。第６金属層６６は例えば厚さ３μｍのＡｕからなる。ビルドアップ部３３ａ、３３ｂと第２配線３４ａ、３４ｂとは同一の工程で作製され、同一の材料で構成される。本実施形態においては、第２樹脂層４２に周囲を覆われた部分をビルドアップ部と称し、第２樹脂層４２の上面に設けられる部分を第２配線と称している。
【００４７】
図３において、ビルドアップ部３３ｂの底面の中央から変調導波路２５ｂの中央までの距離を、符号Ｗで示している。距離Ｗは例えば４.５μｍである。ビルドアップ部３３ｂの高さを、符号Ｈで示している。高さＨは例えば２μｍである。図３では、第２配線３４ｂの断面には枝部と直線部の両方が含まれているが、第２配線３４ｂの断面のうち枝部の長さを符号Ｌで示している。長さＬは例えば１７μｍである。距離Ｗ、高さＨ及び長さＬをそれぞれ大きくすることで、第２配線３４ｂとビルドアップ部３３ｂと第１配線３２ｂとを変調導波路２５ｂから遠ざけることができる。これにより寄生容量が抑制される。
【００４８】
第２配線３４ｂは第２樹脂層４２と第３絶縁膜５３とで支えられている。これにより長さＬを大きくしても第２配線３４ｂは変形せず、変形による応力が発生しない。ビルドアップ部３３ｂは第２樹脂層４２で周囲を覆われているので、高さＨを大きくしてもビルドアップ部３３ｂは変形せず、変形による応力が発生しない。第１配線３２ｂの第２部分は第１樹脂層４１と第２絶縁膜５２とで支えられているので、距離Ｗを大きくしても第１配線３２ｂは変形せず、変形による応力が発生しない。これらにより、変調導波路２５ｂにかかる応力を低減することができる。
【００４９】
変調導波路２５ａと変調導波路２５ｂの間には、接地電極３０ｃが設けられている。接地電極３０ｃは下部コンタクト層１１と接触している。接地電極３０ｃは、第２金属層６２、第３金属層６３、第４金属層６４、第５金属層６５及び第６金属層６６から成る。第２金属層６２は例えばＡｕＧｅＮｉ合金／Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕの４層の金属層からなる。第２金属層６２の幅は例えば１６μｍであり、厚さは０．３μｍである。第２金属層６２は下部コンタクト層１１と接触する。第２金属層６２の端部は、第２絶縁膜５２によって覆われている。第２金属層６２の中央部で、第３金属層６３が第２金属層６２に接している。第３金属層６３上に第４金属層６４が積層されている。第４金属層６４の上部には第２樹脂層４２が設けられている。第２樹脂層４２は、第４金属層６４の中央部に開口を備える。第２樹脂層４２に設けられた開口を介して、第４金属層６４と第５金属層６５とが接している。第５金属層６５は、第２樹脂層４２の開口の底面だけでなく第２樹脂層４２の開口の傾斜面と第２樹脂層４２の上面とにも設けられる。第５金属層６５上に第６金属層６６が積層されている。接地電極３０ｃは複数の金属の積層構造を備える。本実施形態では、第２金属層６２から第６金属層６６までの金属の積層数は１０層である。これにより、接地電極３０ｃの抵抗を下げることができる。
【００５０】
本実施形態では、接地電極３０ｃのうち第５金属層６５と第６金属層６６とを、下部コンタクト層１１の上面と第２樹脂層４２の傾斜面と第２樹脂層４２の上面とにわたって設けている。これにより接地電極３０ｃの幅を広くとることができるので、接地電極３０ｃは安定した接地の機能を持つことができる。また接地電極３０ｃが延在する第２樹脂層４２の厚さが厚いので、変調導波路２５ａ、２５ｂと接地電極３０ｃとの距離を保つことができる。これにより接地電極３０ｃと変調導波路２５ａ、２５ｂとの間の寄生容量が抑制される。
【００５１】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとられた断面図である。図４は、第２配線３４ａの枝部と枝部の中間の位置における断面である。図４には、図１と共通の直交座標系Ｓが示されている。変調導波路２５ａと変調導波路２５ｂの間に、接地電極３０ｃが設けられる。変調導波路２５ａ、２５ｂの外側であって第２樹脂層４２の上方に、第２配線３４ａ、３４ｂの直線部が設けられる。図４において、第２配線３４ａ、３４ｂの直線部と下部コンタクト層１１との距離が、符号Ｂで表されている。また、変調導波路２５からの下部コンタクト層１１のはみ出し幅が、符号Ａで示されている。寄生容量を低減するため距離Ｂの値は大きい方がよい。距離Ｂを大きくするために、第２樹脂層４２の厚さは２μｍ以上であることが好ましい。また距離Ｂを大きくするために、はみ出し幅Ａは５μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、はみ出し幅Ａは例えば１μｍである。
【００５２】
図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿ってとられた断面図である。図５は、接地電極３０ｃが下部コンタクト層１１上から電極パッド３０ｄに至るまでの断面である。接地電極３０ｃは、下部コンタクト層１１上、第２樹脂層４２の傾斜面、及び第２樹脂層４２の上部に設けられる。接地電極３０ｃは、第２樹脂層４２に上部において変調導波路２５ｂの上方を横切る。接地電極３０ｃが変調導波路２５ｂの上方を横切る箇所において、接地電極３０ｃと変調導波路２５ｂとの間には第１絶縁膜５１、第１樹脂層４１、第２絶縁膜５２、第２樹脂層４２及び第３絶縁膜５３が設けられる。これらの樹脂層と絶縁膜とにより、接地電極３０ｃと変調導波路２５ｂとの間に大きい距離を保つことができる。また接地電極３０ｃはこれらの樹脂層と絶縁膜とにより支えられている。したがって接地電極３０ｃが自重で変形して変調導波路２５ｂに接近することはない。これにより接地電極３０ｃと変調導波路２５ｂとの間の寄生容量は低く保たれる。
【００５３】
電極パッド３０ｄは、半導体基板１０上の第２絶縁膜５２の上に設けられている。電極パッド３０ｄと半導体基板１０との間の第１樹脂層４１及び第２樹脂層４２は除去されている。これにより電極パッド３０ｄは、第２絶縁膜５２を介して半導体基板１０と良好な密着性を保つことができる。電極パッド３０ｄは、第３金属層６３、第４金属層６４、第５金属層６５及び第６金属層６６を備える。電極パッド３０ｄの端部は、第２樹脂層４２に覆われている。体積の大きい第２樹脂層４２によって端部を押さえられるので、電極パッド３０ｄは第２絶縁膜５２を介して半導体基板１０と良好な密着性を保つことができる。
【００５４】
次に図６〜図１１を用いて、半導体光変調器の製造方法を説明する。図６〜図１１は、本実施形態に係る半導体光変調器を製造するための主要な工程を示す図面である。図６〜図１１には、図１と共通の直交座標系Ｓが示されている。
【００５５】
最初に半導体基板１０を用意し、半導体基板１０の主面１０ａ上に、下部コンタクト層１１、下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４及び上部コンタクト層１５から成る半導体積層を成長する。半導体積層の成長には有機金属気相成長（Ｏｒｇａｎｏ−Ｍｅｒａｌｌｉｃ  Ｖａｐｅｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＯＭＶＰＥ）法を用いる。次に上部コンタクト層１５の表面に窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁膜マスクを形成する。この絶縁膜マスクを用い、塩素等のガスによって半導体積層に対しドライエッチングを行う。ドライエッチングを行う深さは２μｍ〜３．５μｍが好ましく、本実施形態では例えば２．５μｍである。下部コンタクト層１１の途中までエッチングしてエッチングを終了する。これにより図６に示すように、半導体基板１０上に変調導波路２５ａ、２５ｂを備える中間生成物ＭＰ１が得られる。
【００５６】
次に中間生成物ＭＰ１の全面にＳｉＮからなる絶縁膜を堆積し、絶縁膜上にフォトリソグラフィーを用いてレジストマスク４５を形成する。レジストマスク４５は変調導波路２５ａ、２５ｂを覆い、変調導波路２５ａ、２５ｂの外側の領域に開口を有する。レジストマスク４５を用いて絶縁膜をウェットエッチングして、図７（ａ）に示す絶縁膜マスク５５を得る。ウェットエッチングにはバッファードフッ酸（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＢＨＦ）を用いる。ウェットエッチングを用いるので、レジストマスク４５の端部にはサイドエッチングが発生する。図７（ａ）では、サイドエッチング量を符号Ｓで示している。サイドエッチングにより、絶縁膜マスク５５の端は、レジストマスク４５の端よりもサイドエッチング量Ｓだけ変調導波路２５ａ、２５ｂに近くなる。ウェットエッチング時間の調整により、絶縁膜のサイドエッチング量Ｓを調整することができる。
【００５７】
次に絶縁膜マスク５５を用いて下部コンタクト層１１をドライエッチングする。これにより、図７（ｂ）に示すような、素子分離メサ１１ｂが得られる。素子分離メサ１１ｂの両側では、半導体基板１０が露出している。サイドエッチング量Ｓの調整により、所定のはみ出し幅Ａを得ることができる。変調導波路２５ａ、２５ｂと素子分離メサ１１ｂとを備えた半導体基板１０を、本実施形態では基板生成物ＷＰ１と呼ぶ。
【００５８】
次に、図８（ａ）に示すように、基板生成物ＷＰ１の表面を覆うように第１絶縁膜５１及び第１樹脂層４１を形成する。第１絶縁膜５１は酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の無機シリコン化合物からなり、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）法で堆積される。第１樹脂層４１はＢＣＢまたはポリイミド等の樹脂からなり、スピン塗布法により形成される。スピン塗布の回転数を調整して、変調導波路２５ａ、２５ｂの上部における第１樹脂層４１の厚さを調整する。本実施形態では、変調導波路２５ａ、２５ｂの上部における第１樹脂層４１の厚さは１μｍである。変調導波路２５ａ、２５ｂの上部における第１樹脂層４１の厚さは１．５μｍ以下であるのが好ましい。第１樹脂層４１が１．５μｍよりも厚いと、後続の工程において変調導波路２５ａ、２５ｂ上の第１樹脂層４１に開口を設けるときに、開口の深さにばらつきが生じるためである。
【００５９】
次に変調導波路２５ａ、２５ｂの上部の第１樹脂層４１及び第１絶縁膜５１をドライエッチングして、第１上部開口７１を形成する。第１樹脂層４１の厚さが薄いので、第１樹脂層４１の表面は変調導波路２５ａ、２５ｂの上面とほぼ等しい高さに位置する。これにより第１樹脂層４１のドライエッチングにおいて、エッチング深さのばらつきが小さくなる。続いて下部コンタクト層１１上の第１樹脂層４１及び第１絶縁膜５１をドライエッチングして、第１下部開口８１を形成する。これらにより、図８（ｂ）に示すような第１上部開口７１及び第１下部開口８１が得られる。第１上部開口７１の幅は４μｍ以上が好ましく、本実施形態では例えば２０μｍである。第１下部開口８１の幅は５μｍ以上が好ましく、本実施形態では例えば２４μｍである。
【００６０】
次に図９（ａ）に示すように、第１上部開口７１内に第１金属層６１を、第１下部開口８１内に第２金属層６２を、それぞれ形成する。第１金属層６１は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層の金属からなる。第２金属層６２は例えばＡｕＧｅＮｉ合金／Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕの金属の積層体からなる。第１金属層６１及び第２金属層６２は、蒸着とリフトオフとにより形成される。第１金属層６１は上部コンタクト層１５と接触する。この第１金属層６１が第１電極３１ａ、３１ｂを構成する。第１電極３１ａ、３１ｂの幅は例えば４μｍである。第１電極３１ａ、３１ｂの幅は、第１上部開口７１の幅よりも狭く、かつ変調導波路２５ａ、２５ｂの幅とほぼ等しくなるように設けられる。第２金属層６２の幅は例えば１６μｍである。第２金属層６２は下部コンタクト層１１と接触する。
【００６１】
次に、第１樹脂層４１、第１金属層６１及び第２金属層６２を覆うように、第２絶縁膜５２を形成する。第２絶縁膜５２は酸化シリコン（ＳｉＯ２）もしくは窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機シリコン化合物からなる。第２絶縁膜５２は、スパッタ法もしくはＣＶＤ法で堆積される。
【００６２】
続いて第１金属層６１（第１電極３１ａ、３１ｂ）上の第２絶縁膜５２の一部をドライエッチングして、図９（ｂ）に示す第２上部開口７２を形成する。第２上部開口７２の幅は例えば２μｍである。第２上部開口７２の幅は第１金属層６１の幅よりも小さく設定される。これにより第１金属層６１の端部が１μｍだけ第２絶縁膜５２で覆われた構造を得ることができる。続いて、第２金属層６２上の第２絶縁膜５２の一部をドライエッチングして、図９（ｂ）に示す第２下部開口８２を形成する。第２下部開口８２の幅は例えば１４μｍである。これにより第２金属層６２の端部が１μｍだけ第２絶縁膜５２に覆われた構造を得ることができる。金属層の端部が絶縁膜で覆われた構造は、金属層と下地との密着性の向上に有効である。
【００６３】
次に、第２絶縁膜５２、第１金属層６１及び第２金属層６２を覆うように、第３金属層６３を形成する。第３金属層６３の形成にはスパッタ法を用いる。第３金属層６３は例えばＴｉ／Ａｕの２層の金属層からなり、厚さは０．８５μｍである。続いて第３金属層６３上にレジストマスクを形成する。レジストマスクは、第４金属層６４を形成する部分に開口を有する。レジストマスクを用いてＡｕメッキを行うことにより、Ａｕから成る第４金属層６４が形成される。第４金属層６４の厚さは例えば１μｍである。次に第４金属層６４から露出する第３金属層６３をイオンミリングにより除去する。イオンミリングにはアルゴンイオンを用いる。第４金属層６４をマスクとして機能するので、第４金属層６４の下にある第３金属層６３は保持される。これにより図１０（ａ）に示されるように、第３金属層６３及び第４金属層６４から成る第１配線３２ａ、３２ｂが得られる。同様の方法で、第２金属層６２上に第３金属層６３及び第４金属層６４が形成される。
【００６４】
次に、第２絶縁膜５２、第１配線３２ａ、３２ｂ及び第４金属層６４を覆うように第２樹脂層４２を形成する。第２樹脂層４２はＢＣＢ樹脂からなり、スピン塗布と熱硬化により形成される。このときスピン塗布の回転数を調整して第２樹脂層４２の厚さが、第２絶縁膜４２上において２μｍ以上になるようにする。続いて第２樹脂層４２の表面にスパッタ法もしくはＣＶＤ法で第３絶縁膜５３を形成する。第３絶縁膜５３はＳｉＯ２もしくは窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機シリコン化合物からなる。これにより図１０（ｂ）に示されるように、上面がほぼ平坦な基板生成物ＷＰ２が得られる。
【００６５】
次に、第３絶縁膜５３と第２樹脂層４２とをドライエッチングして、第３上部開口７３を形成する。図１１（ａ）に示すように、第３上部開口７３は、第１配線３２ａ、３２ｂ上であって、変調導波路２５ａ、２５ｂと接している端部とは反対側の端部に設けられる。また、第３上部開口７３の幅は、第１配線３２ａ、３２ｂの幅よりも小さくなるように設けられる。本実施形態では、第１配線３２ａ、３２ｂの第２部分の幅が例えば２０μｍであり、第３上部開口７３の底面における幅は例えば５μｍである。第３上部開口７３の幅を第１配線３２ａ、３２ｂの第２部分の幅よりも小さくすることで、第２樹脂層４２のドライエッチングは第１配線３２ａ、３２ｂの上面で停止する。したがって、第２樹脂層４２を厚くしてエッチングすべき量が多くなっても、開口深さがばらつく心配がない。これにより第２樹脂層４２の厚さを、厚く設定することができる。厚い第２樹脂層４２は、寄生容量の低減に寄与する。なお後工程で、第３上部開口７３の内側にビルドアップ部３３ａ、３３ｂが形成される。第３上部開口７３の幅は、ビルドアップ部３３ａ、３３ｂの幅と等しくなる。
【００６６】
さらに第３絶縁膜５３と第２樹脂層４２とをドライエッチングして、第３下部開口８３を形成する。第３下部開口８３は、図１１（ａ）に示すように第４金属層６４上に形成される。第３下部開口８３の幅は例えば１２μｍである。
【００６７】
次に、第３上部開口７３、第３下部開口８３、及び第３絶縁膜５３を覆うように、第５金属層６５を形成する。第５金属層６５の形成にはスパッタ法を用いる。スパッタ法を用いることにより、第３上部開口７３及び第３下部開口８３がほぼ垂直な内壁面を有する場合においても、第５金属層６５を良好に堆積することができる。第５金属層６５は例えばＴｉ／Ａｕの２層の金属からなる。続いて第５金属層６５上にレジストマスクを形成する。レジストマスクは、第６金属層６６を形成する部分に開口を有する。レジストマスクを用いてＡｕメッキを行うことにより、第５金属層６５の一部を覆う形状の第６金属層６６が得られる。第６金属層６６の厚さは例えば３μｍである。イオンミリングにより第６金属層６６から露出した第５金属層６５を除去する。厚い第６金属層６６がマスクとして働くので、第６金属層６６に覆われた第５金属層６５は保持される。
【００６８】
図１１（ｂ）に示すように、第３上部開口７３の内側に設けられた第５金属層６５と第６金属層６６とがビルドアップ部３３ａ、３３ｂを構成する。第３絶縁膜５３上に設けられた第５金属層６５と第６金属層６６とが第２配線３４ａ、３４ｂを構成する。第３下部開口８３に設けられた第２〜第６金属層が接地配線３０ｃを構成する。これにより、第２樹脂層４２に周囲を覆われた部分をビルドアップ部３３ａ、３３ｂが得られ、同時に第２樹脂層４２の上面に設けられた第２配線３４ａ、３４ｂが得られる。このようにビルドアップ部３３ａ、３３ｂ及び第２配線３４ａ、３４ｂは同一の工程で形成される。したがって作製工程が簡略である。また、ビルドアップ部３３ａ、３３ｂ及び第２配線３４ａ、３４ｂの形成において、スパッタ法とＡｕメッキを併用している。これにより、第３上部開口７３及び第３下部開口８３の上部の角部がほぼ垂直な場合でも、ビルドアップ部３３ａ、３３ｂと第２配線３４ａ、３４ｂとが電気的に断線することなく接続される。
【００６９】
本実施形態では、第１樹脂層４１と第２樹脂層４２とは別の工程で形成される。したがって、二つの樹脂層の厚さは独立に設定されることができる。具体的には、第１樹脂層４１の厚さは、第１上部開口７１の形成工程において過剰エッチングが生じないようことに配慮して小さい厚さに設定されることができる。第２樹脂層５２の厚さは、第２配線３４ａ、３４ｂを変調導波路２５ａ、２５ｂから十分離すことができるように、大きい厚さに設定されることができる。これにより、作製の再現性と、寄生容量が低減される設計とを、両立させることができる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る別のマッハツェンダ変調器１ａの上面図である。マッハツェンダ変調器１ａは、マッハツェンダ変調器１と同様に、半導体基板１０上に設けられた光入力導波路２１、二つの光カプラ２２、２３、光出力導波路２４、及び２本の変調導波路２５ａ、２５ｂ、進行波電極３０ａ、３０ｂ、及び電極パッド３０ｄを備える。マッハツェンダ変調器１ａは、マッハツェンダ変調器１の接地電極３０ｃの代わりに、接地電極３０ｅを備える。接地電極３０ｅは、変調導波路２５ａ，２５ｂの外側から電極パッド３０ｄまで延在する。
【００７１】
図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿ってとられた断面図である。図１３は、接地電極３０ｅが下部コンタクト層１１上から第２樹脂層４２の上面に至るまでの断面である。接地電極３０ｅは、第２電極９１と、第３配線９２と、接地ビルドアップ部９３と、第４配線９４とを有する。第２電極９１は変調導波路２５ｂの外側において素子分離メサ１１ｂの上面と接する。マッハツェンダ変調器１ａの下部コンタクト層１１は、変調導波路２５ｂの外側に長く延出している。下部コンタクト層１１が延長した部分に、接地電極３０ｅの第２電極９１が接している。
【００７２】
接地電極３０ｅの第３配線９２は、第２電極９１の上面に接する。第３配線９２は、第１樹脂層４１に設けられた開口の傾斜面を経由して第１樹脂層４１の上面に至り、第１樹脂層４１上を延在する。接地ビルドアップ部９３は、第１樹脂層４１上で第３配線９２の端部と接続する。接地ビルドアップ部９３は第２樹脂層４２に設けられた開口の壁面を、第２樹脂層４２の下面から上面の方向に向かって延在する。第２樹脂層４２上で、接地ビルドアップ部９３が第４配線９４に接続する。
【００７３】
接地電極３０ｅの第４配線９４は、第２樹脂層４２の上面を延在し、電極パッド３０ｄと接続する。図１２及び図１３に示すように、マッハツェンダ変調器１ａの接地電極３０ｅは、変調導波路２５ｂの外側で下部コンタクト層１１と接続し、変調導波路２５ｂの外側において第２樹脂層４２の上面まで引き上げられる。したがって図１２に示すように、マッハツェンダ変調器１ａの接地電極３０ｅは変調導波路２５ｂを横切らない。接地電極３０ｅは、光入力導波路２１、二つの光カプラ２２、２３、光出力導波路２４、及び２本の変調導波路２５ａ、２５ｂといったいずれの導波路の上方をも横切らない。このような構成により、接地電極３０ｅはいずれの導波路からも大きい距離を保って配線されるので、接地電極３０ｅと導波路との間に生じる寄生容量は低く保たれる。また、接地電極３０ｅは導波路とは接続せず、導波路の下に設けられる素子分離メサ１１ｂの下部コンタクト層１１と接続する。このような構成により、接地電極３０ｅが導波路に応力を及ぼすことは回避される。
【００７４】
また、接地電極３０ｅは、第２樹脂層上４２を延在するとき、接地電極３０ｅと基板１０との間に、第１樹脂層４１、第２樹脂層４２、及び絶縁膜が設けられている。接地電極３０ｅはこれらの樹脂層と絶縁膜とにより支えられているので、接地電極３０ｅが自重で変形することはない。接地電極３０ｅが変形して導波路に接近することがないので寄生容量は低く保たれ、また変形による応力を導波路に及ぼすこともない。
【００７５】
第１樹脂層４１上及び第１樹脂層４１の開口の壁面上には、第２絶縁膜５２が設けられる。これにより接地電極３０ｅと樹脂層との密着性が向上する。接地配線３０ｅは第１樹脂層４１及び第２樹脂層４２の開口の壁面上を経由して第２樹脂層４２の上面に至る。二つの開口の壁面上を電極が延在することにより、平面内の短い距離で、配線を下部コンタクト層１１上から第２樹脂層４２の上面まで引き上げることができる。接地配線３０ｅは平面内の配線だけでなく２層の樹脂層の間にも配線されており、三次元的に配線されている。接地ビルドアップ部９３は、樹脂との密着性のよい下地金属となる薄い第５金属層６５と、下地金属上に設けられ接地ビルドアップ部９３の導電性を増す厚い第６金属層６６との２層構造を有する。
【００７６】
次に図１４〜図１７を用いて、マッハツェンダ変調器１ａの製造方法を説明する。図１４〜図１７は、図１３と同じ断面について描かれており、マッハツェンダ変調器１ａを製造するための主要な工程において、接地配線３０ｅが形成される過程を示す。
【００７７】
図１４の（ａ）部は、基板１０上に形成された半導体積層及び下部コンタクト層１１がドライエッチングされてアーム導波路２５ｂと素子分離メサ１１ｂとが形成された工程を示す図である。接地電極３０ｅが形成されるアーム導波路２５ｂの外側は、下部コンタクト層１１が幅広く残される。図１４の（ｂ）部は、基板１０、素子分離メサ１１ｂ及びアーム導波路２５ｂを覆うように、第１絶縁膜５１と第１樹脂層４１とが形成された工程を示す。第１樹脂層４１の上面はほぼ平坦である。
【００７８】
次に、第１樹脂層４１に開口１０１を形成する。図１５の（ａ）部に示すように、開口１０１を２本のアーム導波路２５ａ，２５ｂの外側に形成する。下部コンタクト層１１が開口１０１内に露出する。次に図１５の（ｂ）部に示すように、開口１０１内に、第２金属層６２を形成する。第２金属層６２は下部コンタクト層１１と接触する。第２金属層６２が第２電極となる。次に図１５の（ｃ）部に示すように、第２絶縁膜５２を形成する。第２絶縁膜５２は、第１樹脂層４１の表面及び開口１０１の斜面を覆う。第２絶縁膜５２は、第２金属層６２の上部に開口を有し、開口から第２金属層６２が露出している。
【００７９】
次に、図１６の（ａ）部に示すように、第３配線９２を形成する。第３配線９２を構成する第３金属層６３及び第４金属層６４を、第２絶縁膜５２上に形成する。第３金属層６３がスパッタ法によって形成され、第４金属層６４がレジストマスクを用いたメッキ法によって配線パターンの形状に形成される。レジストマスクを除去した後に、第４金属層６４から露出した第３金属層６３をスパッタ・エッチングして除去することにより、図１６の（ａ）部に示す第３配線９２が得られる。第３配線９２は、開口１０１の斜面上を延在する。さらに第３配線９２は、第２絶縁膜５２の上面を基板１０の主面１０ａに平行な方向に延在する。次に図１６の（ｂ）部に示すように、開口１０１及び第３配線９２を、第２樹脂層４２で埋め込む。第２樹脂層４２の上面がほぼ平坦になるような厚さで埋め込む。第２樹脂層４２の上面に、第３絶縁膜５３を形成する。
【００８０】
次に、第２樹脂層４２に開口１０２を形成する。図１７の（ａ）部に示すように、開口１０２は、第３絶縁膜５３及び第２樹脂層４２をドライエッチングして形成される。開口１０２の幅は、第３配線９２の幅よりも狭い。開口１０２を形成するためのドライエッチングは、第３配線９２を構成する第４金属層６４の表面が露出するまで行う。このとき同時に、アーム導波路２５ａ，２５ｂの近傍でビルドアップ部３３ａ，３３ｂのための第３上部開口７３が形成されてもよい。第３上部開口７３のエッチングも、第１配線３２を構成する第４金属層６４が露出するまで行う。マッハツェンダ変調器１ａでは、このエッチング工程でエッチングされる開口１０２部と第３上部開口７３部の第２樹脂層４２の厚さがほぼ等しいので、開口１０２と第３上部開口７３のエッチングを同じ工程で行うことができる。エッチングは金属層が露出したところで停止するため、エッチング深さの精度は良好である。図１７の（ａ）部に示すように、マッハツェンダ変調器１ａの開口１０２は、開口１０１及び第２金属層６２とは異なる位置に設けられる。開口１０２は、開口１０１よりも、アーム導波路２５ｂから遠ざかっている。
【００８１】
次に、図１７の（ｂ）部に示すように、接地ビルドアップ部９３及び第４配線９４を構成する第５金属層６５及び第６金属層６６を形成する。スパッタ法、メッキ法及びスパッタ・エッチングにより、開口１０２内及び第３絶縁膜５３の表面に、第５金属層６５と第６金属層６６とを形成する。開口１０２内に形成された第５金属層６５と第６金属層６６とが、基板の主面１０ａに対して鉛直方向に延在する接地ビルドアップ部９３となる。第２樹脂層４２上の第３絶縁膜５３上を延在する第５金属層６５と第６金属層６とが、第４配線９４となる。この工程で同時に、アーム導波路に接続するビルドアップ部３３ａ，３３ｂと、第２配線３４ａ，３４ｂとを形成してもよい。
【００８２】
以上説明したように、第１の実施形態の製造方法によれば、基板の主面にほぼ平行な二つの異なる平面内にそれぞれ第１配線と第２配線とが設けられ、第１配線と第２配線とが樹脂層で支えられ、第１配線と第２配線が鉛直方向に延在するビルドアップ部により接続される配線構造を得ることができる。また、第２の実施形態の製造方法によれば、下部コンタクト層から電極パッドに至る間に導波路の上部を通過しない接地電極を作製することができる。またエアブリッジ配線でなく下部を樹脂層に支えられた配線を有する接地電極を作製することができる。接地電極と導波路との間の寄生容量は低く保たれ、また接地電極は自重で変形せず、接地電極が導波路に応力を及ぼすことも回避される。なお本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１…マッハツェンダ変調器、２ａ、２ｂ…信号源、３ａ、３ｂ…抵抗、４…コンデンサ、１０…半導体基板、１０ａ…主面、１１…下部コンタクト層、１１ｂ…素子分離メサ、１２…下部クラッド層、１３…コア層、１４…上部クラッド層、１５…上部コンタクト層、２１…光入力導波路、２２、２３…光カプラ、２４…光出力導波路、２５ａ、２５ｂ…変調導波路、３０ａ、３０ｂ…進行波電極、３０ｃ、３０ｅ…接地電極、３０ｄ…電極パッド、３１ａ、３１ｂ…第１電極、３２ａ、３２ｂ…第１配線、３３ａ、３３ｂ…ビルドアップ部、３４ａ、３４ｂ…第２配線、３５ａ、３５ｂ…位相調整電極、４１…第１樹脂層、４２…第２樹脂層、５１…第１絶縁膜、５２…第２絶縁膜、５３…第３絶縁膜、６１…第１金属層、６２…第２金属層、６３…第３金属層、６４…第４金属層、６５…第５金属層、６６…第６金属層、７１…第１上部開口、７２…第２上部開口、７３…第３上部開口、８１…第１下部開口、８２…第２下部開口、８３…第３下部開口、９１…第２電極、９２…第３配線、９３…接地ビルドアップ部、９４…第４配線、１０１、１０２…開口
【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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