(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆メサ形状のリッジストライプを有する光導波路と、
前記リッジストライプの側壁に接し、前記側壁の下部においては複数層の絶縁膜から成りかつ前記側壁の上半分程度においては１層の絶縁膜から成る絶縁体と、
前記リッジストライプの上に配置された電極と、
前記電極に接し、前記電極及び前記絶縁体の少なくとも一部を覆うように配置された導電体と、
を備え、
前記複数層の絶縁膜から成る絶縁体は、エッチングストップ層上面に形成され、
前記複数層の絶縁膜は、前記エッチングストップ層上面に形成された複数層の絶縁膜と同一、連続で、最上層の絶縁膜は前記１層の絶縁膜であり、最下層の絶縁膜は前記リッジストライプの側壁において前記１層の絶縁膜より下側で前記側壁に接する絶縁膜である
ことを特徴とする光機能素子。
【請求項２】
前記絶縁体は、前記側壁の上側から下側へ前記側壁からの厚さが階段状に変わり、前記側壁の下側に位置する程、前記側壁からの厚さが厚いことを特徴とする請求項１に記載の光機能素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光機能素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路構造を有する半導体レーザや半導体光強度変調器のような半導体光機能素子には、導波モードの単一性、光導波路内への高い光閉じ込め効果、さらに高速化のための光導波路上の電極に起因する寄生容量低減など多くの特性が求められている。これらの特性を満たすため、ストライプ幅を狭くし、断面がメサ形状のリッジストライプを有する光導波路構造が用いられている。
【０００３】
ＩｎＰ基板上の半導体レーザや光強度変調器で用いられているのは、リッジストライプが主にＩｎＰのクラッド層とＩｎＧａＡｓのコンタクト層で構成されるローメサ型（リッジ型）の導波路である。この光導波路は、活性層の上層までがメサ形状に加工されており、活性層がリッジストライプ部の下部に位置し、活性層の幅がリッジストライプ状の光導波路の幅より十分に広い構造である。この場合のリッジの断面は、リッジストライプ上部のＩｎＧａＡｓコンタクト層の幅よりも底部のＩｎＰの幅が狭い逆メサ形状である。一方、マッハ−ツェンダー光変調器に用いられているハイメサ型の光導波路は、少なくとも活性層の部分までがメサ形状に加工されたリッジストライプを有しており、活性層の幅がリッジの光導波路の幅とほぼ同じである。この場合のリッジの断面は、矩形の垂直メサ形状である。
【０００４】
ここで、このようなリッジストライプを有するデバイスに電圧や電流を供給したり取り出したりするために、リッジストライプに電極配線を行う場合には、リッジストライプの上面の電極とリッジストライプの側壁に設けられた絶縁膜の上に金属を付着させて電極配線を形成する方法がある。
【０００５】
図１に、逆メサ形状のリッジストライプを有するリッジの断面構造のデバイスに導電体１２をウェハに垂直方向から電子ビーム蒸着（垂直蒸着）した場合の光機能素子１０の断面の模式図を示す。また、図２に、導電体１２を垂直蒸着したリッジストライプ状の逆メサリッジ構造デバイスの断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を示す。図１及び図２に示した断面図は、ストライプの長手方向に垂直な断面の図である。１１ａは逆メサ形状のリッジストライプで、その高さは光導波路の場合、少なくとも１μｍを超えるものとなる。リッジストライプ１１ａは、クラッド層１１とコンタクト層１４を備える。１２は導電体、１３は絶縁膜、１５は電極である。また、１２ａは導電体１２の断線部分である。
【０００６】
逆メサ形状のリッジストライプ１１ａは、リッジストライプの上面の幅がリッジストライプの底面の幅より広い。そのため、リッジストライプ１１ａのような形状を用いると、電極の面積を広く形成できるため素子抵抗の低減に有利である。しかし、垂直蒸着を用いて電極配線のための導電体１２の形成を行うと、図１の１２ａや図２の１２ａのように、リッジストライプの１１ａの側面に導電体１２が堆積せずに導電体１２に断線が発生する。また、メサ形状が垂直や垂直に近い順メサ形状の場合で導電体１２が断線なく形成されたとしても、リッジストライプの１１ａの側面の導電体１２は薄くなる。そのため、電極配線の抵抗が増加する場合や、電極配線がデバイスの通電試験時に劣化する場合があり、不具合の原因となることがあった。このように、簡便、低コストの垂直蒸着は、前記のようなメサ形状への導電体１２の形成には不適となっていた。
【０００７】
また、高速動作を必要とする半導体光変調器においては、寄生容量低減のため、ポリイミドやＢＣＢ（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）などの有機層を導電体１２の土台として逆メサ形状のリッジストライプ１１ａ側壁に形成して、導電体１２とリッジストライプ１１ａの底面の距離を離すことで両者間に生じる寄生容量を低減しつつ、導電体１２の断線を防止する方法も考えられる。しかし、有機層は絶縁層や金属層と接着が弱く剥離しやすいため、製造した素子の信頼性が低下する問題があった。また、有機層は柔らかいため、チップ切り出し後に行われるワイヤボンディングに対して十分な強度が確保できないという問題もあった。さらに、有機層の存在が原因でプロセスが制限され、最適な製造工程とはならずに信頼性上の問題が生じる場合があった。有機層を用いる場合のプロセス制限要因としては、例えば、ガラス転移温度等の温度耐性、耐酸素プラズマ性、紫外線耐性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子において、リッジ上面から引き出す配線のための導電体の形成工程に垂直蒸着の適用を可能とすることで製造コストの低減、及び配線部の信頼性向上、寄生容量の低減による高速動作の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、リッジストライプを有する光導波路を形成する光導波路形成工程と、前記リッジストライプの側壁に、前記側壁の下部における前記側壁からの厚さが前記側壁の上部における前記側壁からの厚さよりも厚い絶縁体を形成する絶縁体形成工程と、前記リッジストライプの上面と接する電極を形成する電極形成工程と、前記絶縁体及び前記電極の少なくとも一部を覆うように導電体を形成する導電体形成工程と、を順に有する。
【００１１】
具体的内容の一つとしては、前記絶縁体形成工程において、前記リッジストライプの側壁に、前記側壁の上部から下部へ前記側壁からの厚さが階段状に変わる絶縁体を形成する、工程を有する。
【００１２】
前記絶縁体形成工程において、前記リッジストライプを覆うように第１の絶縁膜を形成した後、前記リッジストライプの上面及び前記側壁の上部の一部を露出させ、前記リッジストライプを覆うように第２の絶縁膜を形成することによって、前記絶縁体を形成する、工程を有してもよい。
【００１３】
前記絶縁体形成工程において、エッチングレートの異なる２以上の絶縁膜をリッジストライプの側壁に形成した後、前記２以上の絶縁膜をエッチングすることによって、前記絶縁体を形成する、工程を有してもよい。
【００１４】
具体的内容の二つとして、前記絶縁体形成工程において、前記リッジストライプの側壁に、前記側壁の上部から下部へ前記側壁からの厚さが連続的に変わるスロープ形状を有する前記絶縁体を形成する、工程を有する。
【００１５】
前記絶縁体形成工程において、前記リッジストライプを覆うように絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜にレジストを塗布し、前記リッジストライプの上面の絶縁膜及び前記上面と繋がる側壁の絶縁膜の一部を露出させた後、前記レジストと前記絶縁膜との界面のサイドエッチングによって、前記スロープ形状を形成する、工程を有する。
【００１６】
前記絶縁体形成工程において、スロープ形状の前記絶縁膜形成後、前記リッジストライプを覆うように少なくとも１層の絶縁膜を形成し、前記スロープ形状を有する前記絶縁体を形成する、工程を有してもよい。
【００１７】
本願発明の光機能素子は、リッジストライプの側壁に接する絶縁体の層厚をリッジストライプの上部で薄くリッジストライプの下部で厚いものとし、リッジストライプの上側から見てリッジストライプの側壁に接する絶縁体表面のすべてが陰とならないようにした。具体的には、一つはリッジストライプの側壁の絶縁体にステップ形状を導入した。こうすることで、逆メサ形状のリッジストライプの段差を２段以上に分割し、各段の段差を低減することで、ウェハに垂直な方向からの蒸着による配線のための導電体の形成を可能とした。他の一つは、リッジストライプの側壁の絶縁体の層厚が上部から下部に連続して変化するスロープ形状を導入することで、ウェハに垂直な方向からの蒸着による配線のための導電体の形成を可能とした。
【００１８】
本願発明の光機能素子は、リッジストライプを有する光導波路と、前記リッジストライプの側壁に接し、前記側壁の下部における前記側壁からの厚さが前記側壁の上部における前記側壁からの厚さよりも厚い絶縁体と、前記リッジストライプの上に配置された電極と、前記電極に接し、前記電極及び前記絶縁体の少なくとも一部を覆うように配置された導電体を有する。
【００１９】
前記絶縁体は、前記側壁の上部から下部へ前記側壁からの厚さが階段状に変わり、前記側壁の下部に位置する程、前記側壁からの厚さが厚い。
【００２０】
前記絶縁体は、前記階段状の段差ごとにエッチングレートの異なる絶縁膜から構成されてもよい。
【００２１】
前記絶縁体は、前記側壁の上部から下部へ前記側壁からの厚さが連続的に変わる少なくとも１つのスロープ形状を有し、前記スロープ形状は、前記側壁の下部に位置する程、前記側壁からの厚さが厚い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、逆メサ形状を有するリッジストライプに垂直蒸着を用いて配線を形成する場合に発生するリッジストライプの側壁での配線の断線を防止することができるため、製造コストの低減、及び配線部の信頼性向上、さらに寄生容量の低減による高速動作を実現できる光機能素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に関連する逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子の一例の模式図を示す。
【図２】本発明に関連する逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子の一例の断面ＳＥＭ写真を示す。
【図３】第１の実施形態に係る光機能素子の一例の模式図を示す。
【図４】第１の実施形態に係る逆メサ形状のリッジストライプを有する半導体レーザの一例の模式図を示す。
【図５】第１の実施形態に係る光機能素子において寄生容量を低減させるための導電体の一例を説明する模式図であり、ストライプ付近の上面パターンを示す。
【図６】第１の実施形態に係る光機能素子において寄生容量を低減させるための導電体の一例を説明する模式図であり、図５でのａ−ａ´断面図を示す。
【図７】第１の実施形態に係る光機能素子において寄生容量を低減させるための導電体の一例を説明する模式図であり、図５でのｂ−ｂ´断面図を示す。
【図８】第２の実施形態に係る光機能素子の製造方法の一例を説明する模式図であり、（ａ）は逆メサ形状のリッジストライプを有する導波路を形成した状態を示し、（ｂ）は逆メサ形状のリッジストライプ構造の導波路を覆う第１の絶縁膜を形成した状態を示し、（ｃ）は第１の絶縁膜の上にレジストを塗布した状態を示し、（ｄ）は逆メサ形状のリッジストライプを覆う第１の絶縁膜上部のレジストを除去した状態を示し、（ｅ）は逆メサ形状のリッジストライプの上部にある第１の絶縁膜を除去した状態を示し、（ｆ）は逆メサ形状のリッジストライプの側壁に位置する一部の第１の絶縁膜をエッチング後退させた状態を示す。
【図９】第２の実施形態に係る光機能素子の製造方法の一例を説明する模式図であり、（ａ）は第２の絶縁膜を形成した状態を示し、（ｂ）はリッジストライプの上面に電極を形成した状態を示し、（ｃ）は導電体を形成した状態を示す。
【図１０】第２の実施形態に係る逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子の製造方法の一例のうち、逆メサ形状のリッジストライプの側壁に位置する一部の第１の絶縁膜をエッチングした状態を説明する断面ＳＥＭ写真を示す。
【図１１】第２の実施形態に係る逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子の製造方法の一例のうち、導電体を形成した状態を説明する断面ＳＥＭ写真を示す。
【図１２】第３の実施形態に係る光機能素子の製造方法の一例を説明する模式図であり、（ａ）は逆メサ形状のリッジストライプを有する光導波路を形成した状態を示し、（ｂ）は逆メサ形状のリッジストライプ構造の導波路を覆う第１及び第２の絶縁膜を形成した状態を示し、（ｃ）は第２の絶縁膜の上にレジストを塗布し、エッチバックにより第２の絶縁膜上部のレジストを除去した状態を示し、（ｄ）はリッジストライプの上面にある第１及び第２の絶縁膜を除去した状態を示し、（ｅ）は、リッジストライプの側壁の第１及び第２の絶縁膜をウェットエッチングにより底面方向に後退させ、ステップ形状を形成した状態を示す。
【図１３】第４の実施形態に係る光機能素子の一例の模式図を示す。
【図１４】第５の実施形態に係る光機能素子の製造方法の一例を説明する模式図であり、（ａ）は逆メサ形状のリッジストライプを有する導波路を形成した状態を示し、（ｂ）は逆メサ形状のリッジストライプ構造の導波路を覆う絶縁膜を形成した状態を示し、（ｃ）は絶縁膜の上にレジストを塗布した状態を示し、（ｄ）は逆メサ形状のリッジストライプを覆う絶縁膜上部のレジストを除去した状態を示し、（ｅ）は逆メサ形状のリッジストライプの上部にある絶縁膜一部を残し除去した状態を示し、（ｆ）は逆メサ形状のリッジストライプの側壁の絶縁膜に接するレジストの一部をエッチングにより後退させた状態を示す。
【図１５】第５の実施形態に係る光機能素子の製造方法の一例を説明する模式図であり、（ａ）はリッジストライプの側壁の絶縁膜にスロープ形状を形成した状態を示し、（ｂ）はリッジストライプの上面に電極を形成した状態を示し、（ｃ）は導電体を形成した状態を示す。
【図１６】第５の実施形態に係る逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子の製造方法の一例のうち、逆メサ形状のリッジストライプの側壁に位置する絶縁膜の一部をエッチングした状態を説明する断面ＳＥＭ写真を示す。
【図１７】第６の実施形態に係る光機能素子の一例の模式図であり、ストライプ付近の上面パターンを示す。
【図１８】第６の実施形態に係る光機能素子の一例の模式図であり、図１７でのａ−ａ´断面図を示す。
【図１９】第６の実施形態に係る光機能素子の一例の模式図であり、図１７でのｂ−ｂ´断面図を示す。
【図２０】第６の実施形態に係る光機能素子の製造方法の一例を説明する模式図であり、（ａ）はリッジストライプの側壁の第１の絶縁膜にスロープ形状を形成した状態を示し、（ｂ）は第２の絶縁膜を形成した状態を示し、（ｃ）はリッジストライプを覆う絶縁膜上部のレジストを除去した状態を示し、（ｄ）は逆メサ形状のリッジストライプの上部の絶縁膜を除去した状態を示し、（ｅ）はリッジストライプの上面に電極を形成した状態を示し、（ｆ−１）及び（ｆ−２）は導電体を形成した状態を示す。
【図２１】第６の実施形態に係る逆メサ形状のリッジストライプを有する光機能素子の製造方法の一例のうち、逆メサ形状のリッジストライプの上部の絶縁膜を除去した状態を説明する断面ＳＥＭ写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２５】
（第１の実施形態）
図３に本実施形態に係る一例として光機能素子２０の断面図を示す。本実施形態に係る光機能素子２０は、リッジストライプ２１ａと、電極２５と、絶縁体２３と、導電体２２と、を備える。リッジストライプ２１ａには、光機能素子２０の機能に応じた任意の半導体層が形成されているが、本実施形態では、ＩｎＰのクラッド層２１とその上部にＩｎＧａＡｓのコンタクト層２４を備えるｐ型半導体のリッジストライプ２１ａを例に説明を行う。
【００２６】
リッジストライプ２１ａは、紙面に対して手前側から奥側の方向（ストライプ方向）に向けてストライプ状の構造を有する。また、リッジストライプ２１ａは、ストライプ方向に垂直な断面において、リッジストライプ２１ａ上部の幅Ｗ２１ａ１がリッジストライプ２１ａ底面の幅Ｗ２１ａ２より広い逆メサ形状を有する。Ｈ２１ａはリッジストライプ２１ａの高さである。リッジストライプ２１ａの高さとは、リッジストライプ２１ａの底面からコンタクト層２４の上面までの距離である。
【００２７】
電極２５は、リッジストライプ２１ａの上面に配されたｐ型のコンタクト層２４の上に配置される。電極２５はコンタクト層２４に接するように配置される。コンタクト層２４の材質は任意である。導電体２２は、電極２５に接し、電極２５及び絶縁体２３の少なくとも一部を覆うように配置される。電極２５は、導電体２２を介して、リッジストライプ２１ａに電流又は電圧を供給する。電極２５及び導電体２２の材質は任意であり、例えば金属である。
【００２８】
絶縁体２３は、リッジストライプ２１ａの短手方向の側面であるリッジストライプ２１ａの側壁に接するように配置される。入隅部２１ｂのなす角は鋭角となるため、リッジストライプ２１ａの上面から底面の方向を見ると、リッジストライプ２１ａの側壁は、リッジストライプ２１ａの上部の陰になる。
【００２９】
このようなリッジストライプ２１ａの側壁に単に絶縁体を付着しても、図１と同様に、側壁の絶縁体の厚さはほぼ同じとなる。そのため側壁に接する絶縁体の表面は、図１と同様に、すべてリッジストライプ２１ａの上部の陰になる。しかし、図３に示すように、リッジストライプ２１ａの側壁に接する絶縁体２３のうち、入隅部２１ｂ付近の側壁に接する絶縁体２３の水平方向の厚を厚くするステップ形状を形成することで、入隅部２１ｂを含めた絶縁体２３に、リッジストライプ２１ａの上部の陰にならないステップ２１ｃを形成することができる。このとき、絶縁体２３の厚さは階段状に変わり、絶縁体２３の側壁の下部の厚さは側壁の上部の厚さよりも厚い。
【００３０】
このステップ形状は、絶縁体２３の表面が、リッジストライプ２１ａを上面側から見てリッジストライプ２１ａの上面の外側に位置するように形成できるために、上面側から見てリッジストライプ２１ａの上面の陰とならない部分を形成できる。このステップ形状により、リッジストライプ２１ａの上面と底面の大きな段差を分割できる。そのため、リッジストライプ２１ａの上面と底面の段差よりも、絶縁体２３のステップ形状が構成する１つひとつの段差を小さくできる。導電体２２は段差の小さいステップ形状の絶縁体２３上に蒸着されるため、従来よりも薄い層厚で段切れのない導電体２２を形成することが可能となる。
【００３１】
また、リッジストライプ２１ａ及び絶縁体２３を合わせたリッジストライプの断面形状は全体としてリッジストライプの上部より底部の幅が広いものとなるので、リッジストライプの構造が安定し、絶縁体２３の上に導電体２２や場合によってはさらに樹脂等が配置されたとしても、リッジストライプの底部に掛かる導電体２２等の応力の分散が図られ、信頼性を向上させることにも寄与する。さらに、応力が集中すると考えられる絶縁体２３まで含めたメサ形状の付け根部と電流の流れる領域に属する半導体のリッジストライプ２１ａの付け根部が離れることも高信頼化には有効となる。
【００３２】
ここで、絶縁体２３は、リッジストライプ２１ａの底面から上面の方向に積層した複数の絶縁膜で構成される。例えば、絶縁体２３は、第１の絶縁膜２３ａと第２の絶縁膜２３ｂとを備える。第１の絶縁膜２３ａのリッジストライプ２１ａの側壁での上端の高さは、リッジストライプ２１ａの高さＨ２１ａよりも低い。ここで、第１の絶縁膜２３ａの上端の高さとは、第１の絶縁膜２３ａのうち、リッジストライプ２１ａの底面から上面方向を高さとした場合に、側壁に接する最も高い部分の高さである。第２の絶縁膜２３ｂは、第１の絶縁膜２３ａを覆いリッジストライプ２１ａの上部に接する。
【００３３】
第１の絶縁膜２３ａと第２の絶縁膜２３ｂの材料は、同じでも異なっても良いが、残留応力が小さい材料が望ましい。第１の絶縁膜２３ａと第２の絶縁膜２３ｂの残留応力が小さければ、リッジストライプ２１ａの底面に加わる力を小さくでき、リッジストライプ２１ａの底面の下側に活性層を有する光機能素子の信頼性の低下を防止できる。また、第１の絶縁膜２３ａと第２の絶縁膜２３ｂの厚さや横方向に伸びる長さがリッジストライプ２１ａのストライプ方向に垂直方向の側面の左右で異なる場合でも、リッジストライプ２１ａの側壁に加わる応力は小さい。そのため、リッジストライプ２１ａに掛かる応力及び応力の不均衡に関係する光機能素子２０の信頼性の低下を防止できる。
【００３４】
第１の絶縁膜２３ａと第２の絶縁膜２３ｂとを異なる材料で構成する場合には、例えば、第１の絶縁膜２３ａを圧縮応力のＳｉＯ２とし、第２の絶縁膜２３ｂを引張応力のＳｉＮｘとし、各層厚を最適化することで、応力を補償することができる。また、第１の絶縁膜２３ａと第２の絶縁膜２３ｂを、同じ材質とする場合には、例えば、残留応力を極力小さくしたＳｉＯＮを用いるとリッジストライプ２１ａへの応力の影響を抑えることができる。
【００３５】
図３では、絶縁体２３は２層の絶縁膜２３ａ及び２３ｂで構成されるが、リッジストライプ２１ａ高さが高い場合や逆メサ形状の切込が深い場合、さらに使用できる導電体２２の厚さが薄く制限される場合には、３層以上の絶縁膜を有する構成としても良い。リッジストライプ２１ａの高さＨ２１ａが高くなった場合や、リッジストライプ２１ａの逆メサ形状のリッジストライプ２１ａの底面の幅Ｗ２１ａ２に対する上面の幅Ｗ２１ａ１の割合が大きくなった場合には、絶縁体２３を構成する絶縁膜の層数を増やし、ステップ形状のステップの数を増加させることは、段差が小さくなるため、導電体２２の段切れ防止に有効である。同様に、導電体２２の厚さに制限がある場合も、絶縁体２３を構成する絶縁膜の層数を増やし、ステップ形状のステップの数を増やすことによって各ステップの段差を小さくすることで、導電体２２の段切れを回避することができる。
【００３６】
光機能素子２０では、リッジストライプ２１ａの底面の下側の構造は任意である。図４に、光機能素子２０がリッジ型（ローメサ型）の半導体レーザ素子６０である場合のリッジストライプ２１ａの周辺及びリッジストライプ２１ａの底面より下層の構造の一例を示す。ここで、２６ａはエッチングストップ層、２６ｂは上部ガイド層、２６ｃは活性層、２６ｄは下部ガイド層、２６ｅは基板である。リッジストライプ２１ａの底面の下に半導体レーザ素子６０の活性層２６ｃが配置される。そして、電極２５から電流を印加することで、リッジストライプ２１ａの下部付近からレーザ光を出射することができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る光機能素子２０は、例えば、電界吸収型光変調器や導波路型フォトダイオードのような素子であってもよい。例えば、電界吸収型光変調器の場合、リッジストライプ２１ａの底面の下に電界吸収型光変調器の活性層が配置される。そして、リッジストライプ２１ａの下部に光を入射し、導電体２２及び電極２５より電圧を印加し、光を電流に変えて消光させることで変調器として動作させることができる。
【００３８】
一方、本実施形態に係る光機能素子２０が上記の電界吸収型光変調器や導波路型フォトダイオードのような素子の場合、高速動作を要求される場合が多い。この場合、寄生容量を低減させるために、絶縁体２３上の導電体２２の領域を小さくすること及び導電体２２の下の絶縁体層２３の層厚が厚いことが必要である。このための導電体２２のパターンの一例を、図５〜図７に示す。図５は、リッジストライプ２１ａの付近を上面側から見た平面図、図６はリッジストライプ２１ａの長手方向に垂直であって導電体２２が引き出されている部分を含む面でのａ−ａ’断面図、図７はリッジストライプ２１ａの長手方向に垂直な面でのｂ−ｂ’断面図である。
【００３９】
ボンディングパッドへつながる配線となる導電体２２の下の絶縁体２３の層厚は可能な限り厚いことが、導電体２２の寄生容量を低減して高速化を図る上で有効である。リッジストライプ２１ａ上面の導電体２２は、寄生容量低減のためリッジストライプ２１ａの上面からのはみ出し（Ｗ２２ｅｘ１及びＷ２２ｅｘ２）を極力抑える必要がある。たとえ、製造ばらつきでリッジストライプ２１ａの上面の導電体２２の幅が少し増えたとしても、本構造の場合、導電体２２が絶縁体２３のステップ形状の所で留まれば、絶縁体２３の厚さが厚いために低い寄生容量が維持され、素子特性が安定するのも本構造のメリットである。
【００４０】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態で説明した光機能素子２０の製造方法について説明する。図８及び図９に、本実施形態に係る光機能素子２０の製造方法の一例を示す。図８及び図９では、図３と同様、リッジストライプ２１ａの底面より上側だけを示す。
【００４１】
本実施形態に係る光機能素子２０の製造方法は、光導波路形成工程と、絶縁体形成工程と、電極形成工程と、導電体形成工程とを順に有する。
【００４２】
まず、光導波路形成工程について説明する。光導波路形成工程では、図８（ａ）に示すリッジストライプ２１ａを形成する。光導波路形成工程で形成するリッジストライプ２１ａは、ハイメサ型でもローメサ型でも良い。ローメサ型では、活性層の上層までがメサ形状に加工されており、活性層がリッジストライプ２１ａの下部に位置し、活性層の幅がリッジストライプ２１ａの底面の幅Ｗ２１ａ２よりも十分に広い。ハイメサ型では、少なくとも活性層の部分までがメサ形状に加工されており、活性層の幅がリッジストライプ状の光導波路であるリッジストライプ２１ａの底面の幅Ｗ２１ａ２の幅とほぼ同じである。ここでは、リッジストライプ２１ａがＩｎＰのクラッド層２１とＩｎＧａＡｓのコンタクト層２４で構成されるローメサ型（リッジ型）の光機能素子２０を形成する場合について説明する。
【００４３】
光導波路形成工程では、まず、エッチングストップ層２６ａの上にｐ型のＩｎＰクラッド層２１が形成され、ＩｎＰクラッド層２１の上面にｐ型のＩｎＧａＡｓコンタクト層２４が形成されているウェハ全面に、コンタクト層２４の上面側からプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を形成する。次に、ＳｉＯ２膜上にレジスト２７のストライプパターンを形成し、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）によりストライプ状のＳｉＯ２膜のパターンを形成する。ＲＩＥには、例えばＣＦ系のガスを用いることができる。次にこのストライプ状のＳｉＯ２膜のパターンをマスクとしてコンタクト層２４及びＩｎＰクラッド層２１の一部を、ＲＩＥによりエッチングする。ＲＩＥには、例えばメタンと水素の混合ガスを用いることができる。ＲＩＥ後のストライプ上部の幅は、例えば、２．０μｍである。
【００４４】
次に、ウェットエッチングを用いて、ＩｎＰクラッド層２１の残りをエッチングして、リッジストライプ２１ａを形成する。ウェットエッチングには、例えば塩酸と燐酸の混合液を用いることができる。光導波路形成工程が終了した状態を示す図が図８（ａ）である。リッジストライプ２１ａの高さＨ２１ａは、例えば、２．２μｍである。
【００４５】
次に、絶縁体形成工程について説明する。絶縁体形成工程では、リッジストライプ２１ａを覆い、リッジストライプ２１ａの上面の少なくとも一部が露出する開口部を設け、リッジストライプ２１ａの上面から見て陰にならないステップ形状を有する絶縁体２３を形成する。絶縁体形成工程は、第１の絶縁膜形成工程と、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程と、第２の絶縁膜形成工程と、第３のエッチング工程とを順に有する。
【００４６】
先ず、絶縁体形成工程のうちの第１の絶縁膜形成工程について説明する。第１の絶縁膜形成工程では、図８（ｂ）に示すように、リッジストライプ２１ａを覆うように第１の絶縁膜２３ａを形成する。第１の絶縁膜２３ａの材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮである。第１の絶縁膜２３ａの形成には、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いる。第１の絶縁膜２３ａの厚さは、例えば０．７μｍである。
【００４７】
続いて、第１のエッチング工程では、第１の絶縁膜２３ａをエッチングして、リッジストライプ２１ａの上面が露出する開口部を設ける。このとき、まず、図８（ｂ）の構造をもつウェハにフォトレジスト２７を塗布する。レジスト２７の塗布により、図８（ｃ）の状態となる。
【００４８】
次に、酸素ガスを用いたＲＩＥによりレジストのエッチバックを行う。これにより、リッジストライプ２１ａ上の第１の絶縁膜２３ａが露出して、図８（ｄ）の状態となる。次に、Ｃ２Ｆ６及びＳＦ６のガスを用いたＲＩＥにより第１の絶縁膜２３ａをエッチングして、コンタクト層２４を露出させると、図８（ｅ）の状態となる。
【００４９】
続いて、第２のエッチング工程では、リッジストライプ２１ａの側壁の第１の絶縁膜２３ａをエッチングして、リッジストライプ２１ａの側壁の上側の一部を露出させる。第２のエッチング工程は、リッジストライプ２１ａの上面から見て陰にならないステップ形状を有する絶縁体２３を形成するために行う。
【００５０】
第２のエッチング工程でのエッチングは、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いたウェットエッチングである。図８（ｆ）の２３ｃは第１の絶縁膜２３ａのエッチング部分である。図８（ｆ）では、リッジストライプ２１ａの上面及び側壁の上部の一部が露出している。リッジストライプ２１ａの側壁に沿って第１の絶縁膜２３ａはエッチングされるので、リッジストライプ２１ａの側壁の第１の絶縁膜２３ａの上端の高さは低くなり、リッジストライプ２１ａの底面方向に後退する。後退量は、第２の絶縁膜２１ｂの厚さに応じて決められる。第２の絶縁膜２１ｂのステップ２１ｃの位置は、第２の絶縁膜２１ｂの厚さによって変動し、厚さが厚いほどステップ２１ｃは上方に位置するため、第１の絶縁膜２３ａの上端の位置は、第２の絶縁膜２１ｂの厚さを考慮し決定される。第２の絶縁膜２１ｂが堆積されて形成される絶縁体２３のステップ形状のステップ２１ｃの位置は、リッジストライプ２１ａの上面と第２の絶縁膜２３ｂの入隅２１ｄとの段差を均等分する量となるのが望ましく、均等の段差のステップ形状が形成されることが望ましい。つまり、絶縁体形成工程の終了後に絶縁体２３が構成するステップ２１ｃが、図９（ａ）のように、第２の絶縁膜２３ｂのリッジストライプ２１ａの側壁に近い表面（入隅２１ｄ）からリッジストライプ２１ａの上面までの高さを均等に分割し、第２の絶縁膜２１ｂのステップの高さＨ２３ｂ１及びＨ２３ｂ２が略等しくなることが望ましい。
【００５１】
本実施例でのリッジストライプ２１ａの高さＨ２１ａが２．２μｍの場合、第１の絶縁膜２３ａの上端の高さは、リッジストライプ２１ａの高さＨ２１ａの半分程度が良好である。エッチング後の断面図である図８（ｆ）の状態を示すＳＥＭ写真を図１０に示す。図８（ｆ）に示したように、第１の絶縁膜２３ａのエッチング部分２３ｃが確認できる。
【００５２】
次に、絶縁体形成工程のうちの第２の絶縁膜形成工程について説明する。第２の絶縁膜形成工程では、リッジストライプ２１ａ及び第１の絶縁膜２３ａを覆うように第２の絶縁膜２３ｂを形成する。まず、図８（ｆ）に示すレジスト２７を除去した後に、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、ウェハ上面の全面に第２の絶縁膜２３ｂを形成する。第２の絶縁膜２３ｂの厚さは、例えば、エッチングストップ層と略平行な平坦部で０．７μｍである。第２の絶縁膜２３ｂの材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ層である。
【００５３】
第２の絶縁膜２３ｂの堆積の際には、既にリッジストライプ２１ａの側壁に接した第１の絶縁膜２３ａが入隅部２１ｂに堆積している。第１の絶縁膜２３ａを覆うように第２の絶縁膜２３ｂを堆積するので、第１の絶縁膜２３ａのステップの形状が第２の絶縁膜２３ｂに転写される。そのため、リッジストライプ２１ａの上面側からみて、リッジストライプ２１ａの上面より外側に位置し、側壁の上部から下部へ側壁からの厚さが階段状に変わるステップ形状を持つ絶縁体２３が形成される。
【００５４】
ここで、第１の絶縁膜２３ａ及び第２の絶縁膜２３ｂの厚さは、リッジストライプ２１ａの高さＨ２１ａ、及び、エッチバックによるコンタクト層２４の上の絶縁膜のエッチングの可否に応じて決定する。
【００５５】
リッジストライプ２１ａと絶縁体２３の全体を合わせたリッジの断面形状は、側面にステップ形状を有し、底面の幅が上面の幅より広い形状となる。そのため、垂直蒸着を用いて導電体２２を積層する場合、ステップ形状を導入しない場合よりも薄い導電体２２の層厚でも、リッジストライプ２１ａの側面を覆う絶縁体２３上で、後述の導電体形成工程での導電体２２の断線を発生させることはない。このことにより、電極２５から絶縁体２３の上を通る導電体２２によって構成される配線を引き出すことができる。
【００５６】
次に、絶縁体形成工程のうちの第３のエッチング工程について説明する。第３のエッチング工程は、第２の絶縁膜２３ｂをエッチングして、リッジストライプ２１ａの上面のうち、少なくとも一部を露出させる工程である。本工程は、第１のエッチング工程と同様に、図８（ｃ）から図８（ｅ）の工程を行うことによって実現できる。まず、絶縁体２３の上面にレジスト２７を塗布する。次に、絶縁体２３の開口部を設ける部分のレジスト２７を除去する。次に、絶縁体２３の開口部を設ける部分の絶縁体２３をエッチングする。ここで、エッチングは、例えば、ＲＩＥにより行う。レジスト２７を除去し第３のエッチング工程の終了とともに、絶縁体形成工程が終了する。この段階での断面図が図９（ａ）である。
【００５７】
絶縁体を３層または４層以上の層の絶縁膜で構成することも可能である。絶縁体２３を３層の絶縁膜で構成する場合について説明すると、絶縁体２３を２層の絶縁膜で構成する場合と同様に、第２の絶縁膜２３ｂの堆積した後に第３の絶縁膜を形成するために、上記第１のエッチング工程、上記第２のエッチング工程、第３の絶縁膜形成工程と、上記第３のエッチング工程とを順に行い、リッジストライプ２１ａの上面のコンタクト層２４を露出させることで、絶縁体形成工程を終了させる。第２のエッチング工程におけるリッジストライプ２１ａの側壁の第１の絶縁膜２３ａ及び第２の絶縁膜２３ｂの後退量及び第１から第３の絶縁膜の各層厚は最適化する必要がある。
【００５８】
次に、電極形成工程について説明する。電極形成工程は、絶縁体２３の開口部にリッジストライプ２１ａの上面のコンタクト層２４と接する電極２５を形成する。リッジストライプ２１ａの上面には、コンタクト層２４が表出している。先ず、絶縁体２３の上面及び絶縁体２３の開口部にレジスト（不図示）を塗布する。次に、フォトプロセスにより電極２５を形成する部分のレジストを除去する。次に、電極２５を蒸着等で形成する。電極２５は、例えば、ＡｕＺｎＮｉの合金により形成する。次に、電極２５の形成で用いたレジスト（不図示）を除去する。電極形成工程が終了した状態の断面図が図９（ｂ）である。
【００５９】
次に導電体形成工程について説明する。導電体形成工程では、絶縁体形成工程で形成した絶縁体２３と、電極形成工程で形成した電極２５の上に導電体２２を、リッジストライプ２１ａの上面及び絶縁体２３の少なくとも一部に垂直方向の電子ビーム蒸着により形成する。導電体２２は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの三層で形成する。導電体形成工程が終了した状態の断面図が図９（ｃ）である。導電体２２と電極２５が同じ材料で構成できる場合については、電極形成工程は省くことができる。
【００６０】
図９（ｃ）の状態に対応する断面ＳＥＭ写真を図１１に示す。図１１では、導電体２２は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの三層で、厚さはＴｉが５０ｎｍ、Ｐｔが８０ｎｍ、Ａｕが１３００ｎｍである。図９（ｃ）及び図１１に示すように、導電体２２は断線による不連続部分が無いので、逆メサ形状のリッジストライプ２１ａの上部の電極２５から、逆メサ形状のリッジストライプ２１ａの側壁に接する絶縁体２３上を通って導電体２２の配線を引き出すことができる。
【００６１】
絶縁膜２３にステップ形状を設けない図１に示す方法では、リッジストライプ２１ａの上面とリッジストライプ２１ａの側壁に接する絶縁膜２３との段差が約１．５μｍあるので、垂直蒸着で段切れの無い配線を形成するためには、導電体２２のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層のうちＡｕの厚さが３μｍ程度必要であった。一方、本実施形態の場合、Ａｕの厚さが１．３μｍであり、半分以下のＡｕの使用量で断線のない配線を引き出すことができる。
【００６２】
図１１の断面ＳＥＭ写真より、リッジストライプ２１ａの側壁の絶縁体２３の上の導電体２２の厚さは、薄い場所でも０．４μｍ程度はあり、信頼性上問題となることはない。このように導電体２２の主構成物であり高価な材料であるＡｕの使用量が半分以下に抑えられることは、製造コストの低減に大きく寄与する。
【００６３】
本実施形態に係る光機能素子２０の製造方法は、断面が逆メサ形状をもつリッジストライプの場合だけではなく、垂直メサや垂直に近い順メサの形状であっても適用することができる。さらに、リッジストライプの側壁の一部の幅がリッジストライプの上面の幅よりも小さい、つまりリッジストライプの側壁の一部に逆メサ形状がありリッジストライプの上面から見て一部が陰となる側壁を有するリッジストライプにも適用できる。また、少なくとも活性層の部分までがメサ形状に加工されたリッジストライプを有するハイメサ形状であっても適用することができることはもちろんである。
【００６４】
また、本実施形態に係る光機能素子の製造方法は、半導体レーザ素子の製造に適用することができる。図４の半導体レーザ６０の製造では、本実施形態に係る光機能素子２０の製造工程の前に行う以下の工程がある。最初に基板２６ｅを準備する。ここでは、一例として、ＩｎＰ基板を用いる。ｎ型ＩｎＰ基板２６ｅの上に、ｎ型のＩｎＧａＡｌＡｓ下部ガイド層２６ｄ、ＩｎＧａＡｌＡｓの井戸層とＩｎＧａＡｌＡｓの障壁層からなる多重量子井戸構造の活性層２６ｃ、ｐ型のＩｎＧａＡｌＡｓ上部ガイド層２６ｂ、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層２６ａを順に形成する。その後の工程は本実施形態に係る光機能素子２０の製造方法と同じである。
【００６５】
（第３の実施形態）
本実施形態は、多層の絶縁膜を連続して堆積して、リッジストライプの側壁にステップ形状を作製する製造方法についてのものである。２層の絶縁膜の場合について以下説明をする。光導波路形成工程、電極形成工程、導電体形成工程については、第２の実施形態と同様である。第２の実施形態と異なる絶縁体形成工程について以下詳細に述べる。
【００６６】
第２の実施形態での図８（ａ）と同様に、図１２（ａ）に示すようなリッジストライプ３１ａを形成後、図１２（ｂ）に示すように２層の絶縁膜３３ａ及び３３ｂを連続して形成する。これらの２層の絶縁膜３３ａ及び３３ｂは、後で説明するように、リッジストライプ３１ａの側壁の絶縁膜３３ａ及び３３ｂを底面方向に後退させるために行うウェットエッチングにおけるエッチングレートが異なるもので構成し、２回目に堆積する後続層である第２の絶縁膜３３ｂのエッチングレートが１回目に堆積する第１の絶縁膜３３ａのそれよりも大きいものである。
【００６７】
その後、図１２（ｃ）のようにレジスト３７を、リッジストライプ３１ａの上面側からウェハの全面に塗布した後にエッチバックすることにより絶縁膜３３ｂの頭出しを行い、さらに、図１２（ｄ）のように、第１の絶縁膜３３ａ及び第２の絶縁膜３３ｂのＲＩＥによりコンタクト層３４の頭出しを行う。引き続いて、図１２（ｅ）のように、リッジストライプ３１ａの側壁の絶縁膜３３ａ及び３３ｂのウェットエッチングを行い側壁の第１の絶縁膜３３ａ及び第２の絶縁膜３３ｂをリッジストライプ３１ａの底面方向に後退させる。
【００６８】
図１２（ｅ）では、リッジストライプ３１ａの上面及び側壁の上部の一部が露出している。ここで、側壁に堆積された第２の絶縁膜３３ｂのエッチングレートが、側壁に堆積された第１の絶縁膜３３ａのそれより速い。そのため、リッジストライプ３１ａの側壁の第２の絶縁膜３３ｂの上端が第１の絶縁膜３３ａの上端よりも低くなり、側壁の絶縁体３３に、側壁の上部から下部へ側壁からの厚さが階段状に変わるステップ形状が形成される。
【００６９】
絶縁体３３は、例えば、プラズマＣＶＤで作製された１層目である第１の絶縁膜３３ａのＳｉＯ２と、２層目である第２の絶縁膜３３ｂのＳｉＮで構成される。リッジストライプ３１ａの側壁の絶縁膜のウェットエッチングには、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いる。プラズマＣＶＤ製作のＳｉＮは、導入ガスのシランとアンモニアの流量比によりフッ酸とフッ化アンモニウムの混合液に対するエッチングレートが異なるので、側壁の絶縁体３３に形成されるステップ形状のステップの位置を調整することができる。
【００７０】
側壁の絶縁体３３を３層以上の絶縁膜で構成することも可能である。３層の絶縁膜の場合は、リッジストライプ３１ａの側壁の絶縁体３３を底面方向に後退させるウェットエッチングのエッチングレートが、１層目、２層目、３層目の順に大きくなることが必要となる。本実施形態に係るステップ形状においても、リッジストライプ３１ａの上面とリッジストライプ３１ａの側壁に接する絶縁体３３の段差が、ステップ形状が有するステップで均等に分割されるようにステップが形成されることが望ましい。さらに、絶縁体３３を構成する絶縁膜の層数を増やすことでステップ段差を小さくでき、ほぼ連続的なスロープ形状も可能となる
【００７１】
さらに、絶縁膜の頭出し（図１２（ｃ））の後に行う絶縁膜のＲＩＥにおいて、あらかじめ後続層ほどエッチングレートの早い絶縁膜を形成しておくことで、絶縁体３３のステップ形状を構成することもできる。具体的には、ＲＩＥのエッチングレートが１層目の第１の絶縁膜３３ａよりも２層目の第２の絶縁膜３３ｂが速い層構成とすることで、コンタクト層３４の頭出しを行った時点（図１２（ｄ））で、側壁の絶縁体３３のステップ形状を形成することも可能である。この場合の絶縁体３３は、例えば１層目の第１の絶縁膜３３ａがＳｉＯ２であり、２層目の第２の絶縁膜３３ｂがＳｉＮであり、Ｃ２Ｆ６ガスを用いたＲＩＥの組み合わせとなる。ステップ形状が有するステップの位置が所望の範囲なら、側壁の絶縁体３３を底面方向に後退させるウェットエッチングは不要となるが、そうでなければ、リッジストライプ３１ａの側壁の絶縁体３３を底面方向に後退させるウェットエッチングと組み合わせてもよい。
【００７２】
多層の絶縁膜を、プラズマＣＶＤで作製したＳｉＯ２膜及びＳｉＮｘ膜の組み合わせで構成する場合、ＳｉＯ２膜の残留応力は圧縮応力であり、ＳｉＮｘ膜のそれは引張応力である。そのため、両膜の層厚を調整し応力を補償することにより絶縁膜層全体として残留応力を低減することができる。前記のような絶縁膜層の組み合わせを適用することにより、リッジストライプへの絶縁体層の応力の影響が低減でき、素子の信頼性の向上に有効である。
【００７３】
（第４の実施形態）
図１３に本実施形態に係る一例として光機能素子４０の断面図を示す。本実施形態に係る光機能素子４０は、リッジストライプ４１ａと、絶縁体４３と、電極４５と、導電体４２と、を備える。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、リッジストライプ４１ａが、ＩｎＰのクラッド層４１とその上部にＩｎＧａＡｓのコンタクト層４４を備えるｐ型半導体のリッジストライプ部を例に説明を行う。本実施形態と第１の実施形態での相違点は、絶縁体４３の形状にある。以下、絶縁体４３について詳細な説明を行う。
【００７４】
絶縁体４３は、リッジストライプ４１ａの入隅部４１ｂに、リッジストライプ４１ａの短手方向の側面であるリッジストライプ４１ａの側壁に接するように配置される。入隅部４１ｂのなす角は鋭角となるため、リッジストライプ４１ａの上面から底面の方向を見ると、リッジストライプ４１ａのクラッド層の側壁に接する絶縁体４３は、リッジストライプ４１ａの上部のコンタクト層４４の側壁の陰になる。
【００７５】
しかし、リッジストライプ４１ａの側壁に接する絶縁体４３に、リッジストライプ４１ａの側壁の上部のコンタクト層４４に接する層厚を薄くし、リッジストライプ４１ａの側壁の上部から下部に向うに従って連続的に厚くなるようなスロープ形状を形成することによって、リッジストライプ４１ａの下部のクラッド層４１の側壁に接する絶縁体４３は上部のコンタクト層４４の側壁の陰にならないようにすることができる。つまり、絶縁体４３を含めたリッジストライプの断面形状は、側面の絶縁体４３の表面では順メサ的形状となる。
【００７６】
垂直蒸着によって導電体４２を堆積させて、リッジストライプ４１ａの上面に形成した電極４５からリッジストライプ４１ａの側壁に接する絶縁体４３の表面を通って配線電極を形成する場合、リッジストライプ４１ａの断面は逆メサの形状であるにもかかわらず、絶縁体４３まで含めたリッジストライプの形状は、リッジストライプの下部の幅が上部のそれより広く幅がスロープ状に変わる順メサ的形状となり、段切れの無い導電体４２の配線を形成できる。
【００７７】
また、絶縁体４３も含めたリッジストライプの断面形状は、リッジストライプの上部より底部の幅が広いものとなりリッジストライプの構造が安定し、第１の実施形態と同様な理由で、信頼性を向上させることにも寄与する。絶縁体４３の材料としては、残留応力が小さい材料が信頼性上有効であることはもちろんである。
【００７８】
光機能素子４０における、リッジストライプ４１ａの底面の下側の構造についても実施形態１と同様に任意である。例えば、リッジストライプ４１ａの底面の下側の構造は、第１の実施形態及び第２の実施形態に記載の半導体レーザ素子６０と同じであってもよい。
【００７９】
（第５の実施形態）
本実施形態では、第４の実施形態で説明した光機能素子４０の製造方法について説明する。図１４に、本実施形態に係る光機能素子４０の製造方法の各段階の一例の模式図を示す。図１４では、リッジストライプ４１ａの底面より上側だけを示す。本実施形態に係る光機能素子４０の製造方法は、第２の実施形態と同じように、光導波路形成工程と、絶縁体形成工程と、電極形成工程と、導電体形成工程とを順に有するが、第２の実施形態と異なる絶縁体形成工程について詳細に説明する。
【００８０】
絶縁体形成工程では、リッジストライプ４１ａの側壁に接する絶縁体４３において、リッジストライプ４１ａの側壁の上部で絶縁体４３の層厚が薄く、側壁の下部に行くに従って厚くなるスロープ形状の絶縁体４３を形成する。絶縁体形成工程は、絶縁膜形成工程と、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程を順に有する。
【００８１】
先ず、絶縁体形成工程のうちの第１の絶縁膜形成工程について説明する。絶縁膜形成工程では、図１４（ｂ）に示すように、図１４（ａ）に示すようなリッジストライプ４１ａを覆うように絶縁体４３を形成する。リッジストライプ４１ａの高さＨ４１ａは、例えば、２．５μｍである。絶縁体４３の材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮである。絶縁体４３の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いる。絶縁体４３の厚さは、例えば、平坦部で１．０μｍである。
【００８２】
次に、第１のエッチング工程について説明を行う。まず、図１４（ｂ）の構造をもつウェハに、リッジストライプ４１ａを覆うようにフォトレジスト４７を塗布する。レジスト４７の塗布により、図１４（ｃ）の状態となる。次に、酸素ガスを用いたＲＩＥによりレジスト４７のエッチバックを行う。これにより、リッジストライプ４１ａ上の絶縁体４３が露出して、図１４（ｄ）の状態となる。
【００８３】
次に、Ｃ２Ｆ６及びＳＦ６のガスを用いたＲＩＥにより絶縁体４３のエッチングを行う。このエッチングでは、次の第２のエッチング工程において、リッジストライプ４１ａの上面の絶縁体４３が完全に除去される層厚を残す深さまでエッチングを行う。これは、第２のエッチング工程におけるリッジストライプ４１ａの側壁の絶縁体４３の上端の大きな後退を抑えるためである。本実施例の場合、リッジストライプ４１ａの上面に残った絶縁体４３の層厚は、例えば、０．１５μｍである。ここで、図１４（ｅ）の状態となる。
【００８４】
次に、酸素のＲＩＥを用いて、リッジストライプ４１ａの側壁の絶縁体４３に接するレジスト４７を下方向に後退させ、図１４（ｆ）のように側壁上部の絶縁膜でレジスト４７に接しない一部を作る。第１のエッチング工程での絶縁体４３のＲＩＥの時点で、絶縁体４３のＲＩＥ速度よりもレジスト４７のＲＩＥ速度が速い場合は、側壁上部の絶縁体４３でレジスト４７に接しない一部はこの時点で形成されるので、本工程は不要である。
【００８５】
続く第２のエッチング工程で絶縁体４３にスロープ形状を形成する。第２のエッチング工程では、エッチングは、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いたウェットエッチングにより行う。これにより、第２のエッチング工程において、リッジストライプ４１ａの側壁の絶縁体４３のリッジストライプ４１ａから離れた方（外側の表面）からリッジストライプ４１ａに向かってエッチングが進むと同時に、絶縁体４３に接するレジスト４７との界面をサイドエッチングが進むようになり、絶縁体４３に、側壁の上部から下部へ絶縁体４３の厚さが連続的に変わるスロープ形状が形成される。
【００８６】
サイドエッチングの速さは、絶縁体４３とレジスト４７との密着性によって変わるので最適化の必要がある。また、第１のエッチング工程で残したコンタクト層４４の上の絶縁体４３についても、エッチングが進み、完全に除去される。エッチング時間は、例えば、本実施形態の場合、２分である。ここにおいて、リッジストライプ４１ａの側壁の上部で絶縁体４３の層厚が薄く、下方向に行くに従って厚くなり、リッジストライプ４１ａの上面から見て陰の無いスロープ形状の絶縁体４３が形成される。この段階における断面を図１５（ａ）に示し、また、ＳＥＭ写真を図１６に示す。図１５（ａ）では、リッジストライプ４１ａの上面及び側壁の上部の一部が露出している。
【００８７】
次に、電極形成を行う。電極形成工程は、第２の実施形態と同様である。電極形成工程が終了した状態の断面図が図１５（ｂ）である。
【００８８】
次に導電体形成を行う。導電体形成工程は第２の実施形態と同様である。絶縁体形成工程で形成した絶縁体４３と、電極形成工程で形成した電極４５の上に導電体４２を垂直方向の電子ビーム蒸着により形成する。導電体４２は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの三層で形成する。導電体形成工程が終了した状態の断面が図１５（ｃ）である。リッジストライプ４１ａの断面は逆メサ形状であるにもかかわらず、それに接する絶縁体４３にスロープ形状が形成されているため、断線のない導電体４２が実現できる。
【００８９】
本実施形態に係る光機能素子４０の製造方法は、断面が逆メサ形状をもつリッジストライプ４１ａの場合だけではなく、垂直メサや垂直に近い順メサの形状で側壁に付着する導電体４２が薄い場合にも適用することができる。また、少なくとも活性層の部分までがメサ形状に加工されたリッジストライプを有するハイメサ型のリッジストライプであっても適用できることはもちろんである。
【００９０】
また、本実施形態に係る光機能素子の製造方法は、例えば、第１及び第２の実施形態と組み合わせて光機能素子の製造に適用することができる。第２の実施形態に適用する場合には、例えば、リッジストライプ２１ａの側壁に接する第１の絶縁膜２３ａにスロープ形状を形成する。また、第２の絶縁膜２３ｂにスロープ形状を導入するには、第３のエッチング工程である絶縁体２３の開口部を設けるための絶縁膜２３ｂのエッチングをドライエッチングとウェットエッチングの組み合わせで行い、ウェットエッチング時にスロープ形状を形成する。
【００９１】
（第６の実施形態）
図１７〜図１９に、本実施形態に係る光機能素子の一例を示す。本実施形態に係る光機能素子５０は、高速動作を要求される、例えば、電界吸収型光変調器や導波路型フォトダイオードのような素子についてのものであり、この場合、寄生容量の低減が不可欠である。このためには、絶縁体５３上の導電体５２の領域を小さくすることはもちろんであるが、導電体５２の下の絶縁体層５３の層厚が厚いことが必要である。これを実現するために、光機能素子５０では、リッジストライプ５１ａの側壁に接する第１の絶縁膜５３ａにスロープ形状を形成した後、その上にさらに第２の絶縁膜５３ｂを形成する。
【００９２】
図１７は、リッジストライプ５１ａの付近を上面側から見た平面図である。図１８及び図１９はリッジストライプ５１ａの長手方向に垂直な方向の断面図であり、図１８の図１７でのａ−ａ´断面はボンディングパッドへつながる導電体５２の配線を含む図で、図１９の図１７でのｂ−ｂ´断面はボンディングパッドへつながる導電体５２の配線を含まない図である。
【００９３】
図１８、図１９の断面図に示すように、第１の絶縁膜５３ａのスロープ形状は第２の絶縁膜５３ｂに転写、維持されるので、垂直蒸着において導電体５２の配線の段切れは防止できる。スロープ形状を形成しない場合は、リッジストライプ５１ａの逆メサ形状が絶縁体５３に残存し、導電体５２に断線が生じやすい。また、リッジストライプ５１ａの側壁に接する絶縁体５３の厚さ、及びリッジストライプ５１ａの底面を含む面上の絶縁体５３の厚さが増加するため、その上に導電体５２を形成した場合の寄生容量を低減できる。絶縁体５３の厚さは、可能な限り厚い方が有効である。
【００９４】
本実施形態に係る光機能素子５０の製造方法は、第２の実施形態と同じように、光導波路形成工程と、絶縁体形成工程と、電極形成工程と、導電体形成工程とを順に有する。本実施形態に係る光機能素子５０の製造方法のうち、第２の実施形態と異なる絶縁体形成工程について説明する。
【００９５】
本実施形態の絶縁体形成工程は、第１の絶縁膜形成工程と、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程に加え、第２の絶縁膜形成工程と、第３のエッチング工程を順に有する。第５の実施形態のようにリッジストライプ５１ａの側壁にスロープ形状の第１の絶縁膜５３ａを形成した後、その上に第２の絶縁膜５３ｂを形成して電極５５の形成、導電体５２の形成を行うものである。
【００９６】
本実施形態では、第５の実施形態の図１５（ａ）のようにリッジストライプ５１ａの側壁にスロープ形状の絶縁膜５３ａを形成する第１のエッチング工程までは第５の実施形態と同じであり、これを図２０（ａ）に示す。この後、第２の絶縁膜５３ｂを第１の絶縁膜５３ａ及びコンタクト層５４の上に形成する。これを図２０（ｂ）に示す。第２の絶縁膜５３ｂの材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮである。第２の絶縁膜５３ｂの形成には、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いる。第２の絶縁膜５３ｂの厚さは、例えば０．６μｍである。
【００９７】
次に、第２のエッチング工程について説明を行う。まず、図２０（ｂ）の構造をもつウェハにレジスト５７を塗布し、酸素ガスを用いたＲＩＥによりレジスト５７のエッチバックを行う。これにより、リッジストライプ５１ａ上の第２の絶縁膜５３ｂが露出して、図２０（ｃ）の状態となる。次に、Ｃ２Ｆ６及びＳＦ６のガスを用いたＲＩＥにより第２の絶縁膜５３ｂのエッチングを行い、コンタクト層５４を露出させ、開口部を設ける。この状態の断面を図２０（ｄ）に示す。
【００９８】
図２０（ｄ）では、リッジストライプ５１ａの上面及び側壁の上部の一部が露出している。また、図２０（ｄ）の状態からレジスト５７を除去した断面のＳＥＭ写真を図２１に示す。続いて、第２の実施形態と同じように、コンタクト層５４上に電極５５を形成する電極形成工程、及び導電体形成工程を行う。電極５５の形成後の断面を図２０（ｅ）に、導電体形成後の断面を、パッドへの配線の引き出しの無い断面とある断面について図２０（ｆ−１）、及び図２０（ｆ−２）にそれぞれ示す。
【００９９】
本実施形態のもう一つの適用形態としては、リッジストライプ５１ａの底面での残留応力を低減するために、第１の絶縁膜５３ａの応力を第２の絶縁膜５３ｂで補償したい場合に適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の光機能素子及びその製造方法は、光通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０、２０、４０、５０：光機能素子
１１：クラッド層
１１ａ：リッジストライプ
１２：導電体
１２ａ：導電体の堆積しない部分
１３：絶縁膜
１４：コンタクト層
１５：電極
２１、３１、４１：ｐ型クラッド層
２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ：リッジストライプ
２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ：入隅部
２１ｃ：ステップ
２１ｄ：絶縁膜の入隅
２２、３２、４２、５２：導電体
２３、３３、４３、５３：絶縁体
２３ａ、３３ａ、５３ａ：第１の絶縁膜
２３ｂ、３３ｂ、５３ｂ：第２の絶縁膜
２３ｃ：側壁にある第１の絶縁膜のエッチング部分
２４、３４、４４、５４：コンタクト層
２５、３５、４５、５５：電極
２６ａ：エッチングストップ層
２６ｂ：上部ガイド層
２６ｃ：活性層
２６ｄ：下部ガイド層
２６ｅ：基板
２７、３７、４７、５７：レジスト
６０：半導体レーザ素子
【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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