(57)【要約】  この発明に係る半導体装置は、基板と、該基板の上に形成され、同一組成の活性層と第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、該基板の上に形成され、同一組成のコア層と第２リッジ構造を有し、該半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を備える。そして、該第１リッジ構造は該第２リッジ構造に接する第１接触部で幅が最大になり、該第２リッジ構造は該第１リッジ構造に接する第２接触部で幅が最大になることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成され、同一組成の活性層と第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、
前記基板の上に形成され、同一組成のコア層と第２リッジ構造を有し、前記半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を備え、
前記第１リッジ構造は前記第２リッジ構造に接する第１接触部で幅が最大になり、前記第２リッジ構造は前記第１リッジ構造に接する第２接触部で幅が最大になることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１接触部と前記第２接触部の幅は等しいこと特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１接触部と前記第２接触部の幅は前記基板の幅と等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造は、前記第１接触部および前記第２接触部付近において平面視で屈曲する部分にＲが付けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１リッジ構造は、前記第１接触部に接する第１本体部を有し、
前記第２リッジ構造は、前記第２接触部に接する第２本体部を有し、
前記第１接触部は、前記第２リッジ構造側で幅が最大になり、
前記第２接触部は、前記第１リッジ構造側で幅が最大になり、
平面視で、前記第１接触部と前記第１本体部の接続部、前記第１接触部と前記第２接触部の接続部、および前記第２接触部と前記第２本体部の接続部は角がないように滑らかに形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造の導電型は、前記第１接触部と前記第２接触部の端部では第１導電型であり、それ以外の部分では第２導電型であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造の第２導電型の部分の幅は一定であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１導電型はｎ型であり、前記第２導電型はｐ型であり、前記第１導電型の部分のｎ型半導体の密度は１Ｅ＋１８ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１接触部と前記第２接触部の端部にはＳｉ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅがドープされたことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
基板の上に、活性層とコア層が隣接して設けられた多層構造を形成する成膜工程と、  
前記多層構造の上に、前記活性層の直上の第１部分と、前記コア層の直上の第２部分と、前記第１部分と前記第２部分を接続し、前記活性層と前記コア層の境界直上に設けられ、前記第１部分と前記第２部分より幅が大きい境界部分と、を有するマスクを形成するマスク工程と、
前記多層構造のうち、前記マスクから露出した部分を前記活性層又は前記コア層が露出するまでエッチングするエッチング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記成膜工程の直後の前記活性層と前記コア層は第２導電型であり、
前記成膜工程の後、前記マスク工程の前に、平面視で前記活性層と前記コア層の境界を含む境界領域の両端の前記活性層と前記コア層を第１導電型にする導電型変更工程を備え、
前記マスクの前記境界部分は、前記境界領域の両端を覆い、前記エッチング工程では前記マスクから露出した前記活性層と前記コア層をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記導電型変更工程では前記境界領域の両端に第１導電型の不純物を注入することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記導電型変更工程では前記境界領域の両端に第１導電型の不純物を拡散させることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板の上に、第２導電型の第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、第２導電型の第２リッジ構造を有し前記半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を形成する工程と、
前記半導体レーザ部と前記隣接部の境界直上に、第１導電型の不純物をドープしたエピタキシャル成長によって、前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造に接する補強用リッジを形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザ部と光変調器又は光導波路を同一基板に有する半導体装置とその半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークの大容量化に伴う要求から、半導体レーザ部と光変調器又は光導波路とを同一基板に集積した半導体装置の利用が増えている。複数の機能を集積した光素子では機能ごとに異なる結晶構造が必要となる。そのような光素子を形成するためには、絶縁膜マスクを用いた部分エッチングと再成長を繰り返す方法がとられることが多い。【０００３】
特許文献１には、リッジ型導波路とハイメサ型導波路とを同一基板上に有する半導体光集積素子において、導波路の境界で発生する光の反射を低減させる技術が開示されている。特許文献１には、メサストライプの両外側に延在する面の高さを、光変調器部よりも半導体レーザ部が高くなるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２００８−０６６７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１つの基板に半導体レーザ部と、光変調器又は光導波路とを形成することがある。光変調器又は光導波路を説明の便宜上「隣接部」という。半導体レーザ部と隣接部をリッジ型とする場合、当該リッジ型の構造は絶縁膜又はメタルなどの応力の影響を受けやすい。そのため、半導体レーザ部と隣接部をバットジョイントで接合した結合部に応力が集中し半導体装置の初期特性又は長期信頼性を悪化させる問題があった。【０００６】
例えば、半導体レーザ部とＥＡ変調器部分とでは最適な導波路幅が異なることから、両者の結合部の前後でリッジ幅を変化させる必要がある。また、半導体レーザ部とＥＡ変調器部分ではリッジ形成時のエッチング深さ、いわゆるリッジ深さが異なるため、両者の結合部において段差が生じてしまう。このように、結合部で導波路幅が変化したり、結合部に段差が設けられたりする場合には、特に結合部に応力が集中しやすい。【０００７】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、半導体レーザ部と、光変調器又は光導波路との結合部への応力集中を抑制できる半導体装置とその半導体装置の製造方法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】
【０００８】
本願の発明にかかる半導体装置は、基板と、該基板の上に形成され、同一組成の活性層と第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、該基板の上に形成され、同一組成のコア層と第２リッジ構造を有し、該半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を備え、該第１リッジ構造は該第２リッジ構造に接する第１接触部で幅が最大になり、該第２リッジ構造は該第１リッジ構造に接する第２接触部で幅が最大になることを特徴とする。【０００９】
本願の発明にかかる半導体装置の製造方法は、基板の上に、活性層とコア層が隣接して設けられた多層構造を形成する成膜工程と、該多層構造の上に、該活性層の直上の第１部分と、該コア層の直上の第２部分と、該第１部分と該第２部分を接続し、該活性層と該コア層の境界直上に設けられ、該第１部分と該第２部分より幅が大きい境界部分とを、有するマスクを形成するマスク工程と、該多層構造のうち、該マスクから露出した部分を該活性層又は該コア層が露出するまでエッチングするエッチング工程と、を備えることを特徴とする。
本願の発明に係る他の半導体装置の製造方法は、基板の上に、第２導電型の第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、第２導電型の第２リッジ構造を有し該半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を形成する工程と、該半導体レーザ部と該隣接部の境界直上に、第１導電型の不純物をドープしたエピタキシャル成長によって、該第１リッジ構造と該第２リッジ構造に接する補強用リッジを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。【００１０】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、半導体レーザ部と、光変調器又は光導波路との結合部に幅の大きいリッジを形成することで、当該結合部への応力集中を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の斜視図である。
【図２】エピタキシャル成長後の半導体装置の断面図である。
【図３】マスクを示す平面図である。
【図４】エッチング後の半導体装置の断面図である。
【図５】成膜処理後の半導体装置の断面図である。
【図６】マスクを除去した後の半導体装置の断面図である。
【図７】成膜処理後の半導体装置の断面図である。
【図８】マスク工程で形成されたマスクの平面図である。
【図９】マスクの変形例を示す平面図である。
【図１０】第１接触部と第２接触部のコンタクト層を除去した半導体装置の斜視図である。
【図１１】高さの異なる第１リッジ構造と第２リッジ構造の斜視図である。
【図１２】実施の形態２に係る半導体装置の斜視図である。
【図１３】第１接触部と第２接触部の拡大図である。
【図１４】マスク工程で形成するマスクの平面図である。
【図１５】実施の形態３に係る半導体装置の斜視図である。
【図１６】導電型変更工程後の半導体装置の斜視図である。
【図１７】変形例に係る半導体装置の斜視図である。
【図１８】別の変形例に係る半導体装置の斜視図である。
【図１９】さらに別の変形例に係る半導体装置の斜視図である。
【図２０】図１９の半導体装置に電極を付加しパッシブ導波路のコンタクト層を除去した半導体装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る半導体装置と半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１０の斜視図である。半導体装置１０は、半導体レーザ部１２と、ＥＡ（Electro-Absorption）変調器で構成された隣接部１４を集積したリッジ型光集積素子を構成している。隣接部１４は、ＥＡ変調器以外の光変調器又は光導波路とすることができる。
【００１５】
半導体装置１０は例えばｎ型ＩｎＰで形成された基板１６を備えている。基板１６の上には、例えばｎ型ＩｎＰで形成された下クラッド層１８が設けられている。下クラッド層１８の上には、半導体レーザ部１２においては活性層２０が形成され、隣接部１４においてはコア層３０が形成されている。活性層２０とコア層３０はともにＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造となっている。活性層２０とコア層３０はバットジョイントで接続されている。活性層２０は、上側のＩｎＧａＡｓＰ分離閉じ込めヘテロ層（ＳＣＨ層）と下側のＳＣＨ層でＭＱＷ構造を挟み込む構成としてもよい。コア層３０も同様に２層のＳＣＨ層を有してもよい。
【００１６】
活性層２０の上には、例えばｐ型ＩｎＰで形成された第１上クラッド層２２が設けられている。コア層３０の上には、例えばｐ型ＩｎＰで形成された第２上クラッド層３２が設けられている。第１上クラッド層２２と第２上クラッド層３２の上には例えばｐ型ＩｎＧａＡｓでコンタクト層４０が形成されている。
【００１７】
半導体レーザ部１２における活性層２０の組成は一様である。すなわち、活性層２０はｘ−ｙ平面上のどこでも予め定められた組成を有しおり、ｘ−ｙ平面上の場所によって組成が変わることはない。半導体レーザ部１２には、基板１６の上に形成された第１リッジ構造Ｒ１が設けられている。隣接部におけるコア層３０の組成は一様である。すなわち、コア層３０はｘ−ｙ平面上のどこでも予め定められた組成を有しており、ｘ−ｙ平面上の場所によって組成が変わることはない。隣接部１４には、基板１６の上に形成された第２リッジ構造Ｒ２が設けられている。第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２はバットジョイントで接続されている。
【００１８】
第１リッジ構造Ｒ１は、第１本体部Ｒａと第１接触部Ｒｂを備えている。第１接触部Ｒｂは第１本体部Ｒａよりも隣接部１４側に設けられている。第１接触部Ｒｂの幅は第１本体部Ｒａの幅より大きい。幅とはｙ方向の長さである。第１リッジ構造Ｒ１は第２リッジ構造Ｒ２に接する第１接触部Ｒｂで幅が最大になっている。
【００１９】
第２リッジ構造Ｒ２は、第２本体部Ｒｃと第２接触部Ｒｄを備えている。第２接触部Ｒｄは第２本体部Ｒｃよりも半導体レーザ部１２側に設けられている。第２接触部Ｒｄの幅は第２本体部Ｒｃの幅より大きい。第２リッジ構造Ｒ２は第１リッジ構造Ｒ１に接する第２接触部Ｒｄで幅が最大になる。第２接触部Ｒｄと第１接触部Ｒｂが接触している。第２接触部Ｒｄと第１接触部Ｒｂの幅は基板１６の幅と等しい。このように、半導体装置１０のリッジ構造は半導体レーザ部１２と隣接部１４との境界において幅が最大になっている。
【００２０】
半導体装置１０の製造方法を説明する。まず、ｎ型ＩｎＰで形成された基板１６の上に、ｎ型ＩｎＰで下クラッド層１８を形成し、その後、活性層２０、第１上クラッド層２２を順次エピタキシャル成長させる。図２は、エピタキシャル成長後の半導体装置の断面図である。下クラッド層１８はｎ型のＩｎＰであり、活性層２０はＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸構造であり、第１上クラッド層２２はｐ型のＩｎＰである。破線の左側が半導体レーザ部１２となる部分であり、破線の右側が隣接部１４となる部分である。
【００２１】
次いで、マスクを形成する。図３は、マスク２４を示す平面図である。マスク２４は半導体レーザ部１２の第１上クラッド層２２の上にストライプ状に形成する。マスク２４の材料は例えばＳｉＯ２である。マスク２４のパターンは例えばレジストパターンを用いたフォトエッチングを行うことで形成する。
【００２２】
次いで、エッチング処理を行う。図４はエッチング後の半導体装置の断面図である。ＲＩＥなどのドライエッチングでマスク２４に覆われていない部分を、活性層２０の途中までエッチングする。さらに酒石酸などのＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰのエッチング選択性のある薬液を用いてエッチングすることで、活性層２０の残り部分をエッチングする。これにより、下クラッド層１８を露出させる。
【００２３】
次いで、成膜処理を行う。図５は成膜処理後の半導体装置の断面図である。コア層３０と第２上クラッド層３２を順次エピタキシャル成長させる。この成長はバットジョイント成長と呼ばれるものである。これにより隣接部１４の下クラッド層１８の上にコア層３０が形成され、そのコア層３０の上に第２上クラッド層３２が形成される。
【００２４】
次いで、マスク２４を除去する。図６はマスク２４を除去した後の半導体装置の断面図である。マスク２４は例えばフッ酸で除去する。マスク２４を除去すると表面に第１上クラッド層２２と第２上クラッド層３２が露出する。
【００２５】
次いで、成膜処理を行う。図７は成膜処理後の半導体装置の断面図である。この工程ではまず、ｐ型ＩｎＰを材料とするクラッド層を追加成長することで、第１上クラッド層２２と第２上クラッド層３２を厚くする。その後、第１上クラッド層２２と第２上クラッド層３２の上にコンタクト層４０を成長させる。コンタクト層４０の材料は例えばｐ型ＩｎＧａＡｓである。ここまでの各工程は、基板１６の上に、活性層２０とコア層３０が隣接して設けられた多層構造を形成するための工程である。これらの工程をまとめて成膜工程と称する。成膜工程の内容は、結果的に図７に示す構造が完成すればよく、上記のプロセスに限定されない。
【００２６】
次いで、マスク工程に処理を進める。マスク工程では、図１の第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２の平面形状と一致するマスクをコンタクト層４０の上に形成する。図８は、マスク工程で形成されたマスク５０の平面図である。マスク５０は、例えばレジストパターンを用いたフォトエッチングを行うことで形成されたＳｉＯ２膜である。
【００２７】
マスク５０は、多層構造の上に、活性層２０の直上の第１部分５０Ａと、コア層３０の直上の第２部分５０Ｂと、第１部分５０Ａと第２部分５０Ｂを接続し、活性層２０とコア層３０の境界直上に設けられた境界部分５０Ｃを備えている。境界部分５０Ｃの幅は第１部分５０Ａと第２部分５０Ｂの幅より大きい。なお、第２リッジ構造Ｒ２の第２本体部Ｒｃの幅を半導体レーザ部１２から離れるほど大きくする場合には、例えば図９に示す第２部分５０Ｂ´を設けることもできる。
【００２８】
次いで、エッチング工程に処理を進める。エッチング工程では多層構造のうち、マスク５０から露出した部分をエッチングする。例えば、ＲＩＥなどのドライエッチングによりコンタクト層４０と第１上クラッド層２２と第２上クラッド層３２をエッチングする。次いで、フッ酸を用いてマスク５０を除去することで、半導体装置１０の基本結晶構造が完成する。なお、電極は第１本体部Ｒａと第２本体部Ｒｃの上に形成し、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄの上には形成しない。
【００２９】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０は、第１リッジ構造Ｒ１に幅の広い第１接触部Ｒｂを設け、第２リッジ構造Ｒ２に幅の広い第２接触部Ｒｄを設け、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄを接触させるので、第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２の接触面積が大きい。そのため、半導体装置１０の基本結晶構造を形成した後に行われる絶縁膜形成とメタル形成に起因した応力がバットジョイント部に集中することを避けることができる。すなわち、半導体レーザ部１２と、光変調器又は光導波路である隣接部１４との結合部への応力集中を抑制できる。
【００３０】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置と半導体装置の製造方法は、活性層２０とコア層３０の接触する部分におけるリッジ幅を大きくすることで、半導体レーザ部１２と、光変調器又は光導波路との結合部への応力集中を抑制するものである。この特徴を失わない範囲で様々な変形が可能である。例えば、活性層２０とコア層３０の組成を異なるものとしてもよい。すなわち、バットジョイント成長により異種の導波路コアを結合することができる。また、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄの幅は等しいことが好ましいが、これらの幅を基板１６の幅と一致させる必要はない。半導体レーザ部１２と隣接部１４に上述していない層を追加してもよい。例えば半導体レーザ部１２に回折格子層を設けてもよい。
【００３１】
最適な導波路幅を実現するために、第１本体部Ｒａと第２本体部Ｒｃの幅が相違してもよい。そのようなリッジは例えば図９のマスク５０と同じ平面形状を有する。半導体レーザ部１２と隣接部１４の境界を含む部分はパッシブ導波路と呼ばれることがある。このパッシブ導波路にコンタクト層４０を設けないことで半導体レーザ部１２と隣接部１４のアイソレーションを高めることができる。図１０は、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄのコンタクト層４０を除去した半導体装置の斜視図である。第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄのコンタクト層４０を除去することで半導体レーザ部１２と隣接部１４のアイソレーションを高めることができる。図１０には、第１本体部Ｒａの上に形成された電極ＥＬ１と第２本体部Ｒｃの上に形成された電極ＥＬ２も示されている。
【００３２】
第１リッジ構造Ｒ１のリッジ高さと第２リッジ構造Ｒ２のリッジ高さが相違してもよい。図１１は、第１リッジ構造Ｒ１のリッジ高さと第２リッジ構造Ｒ２のリッジ高さが相違した半導体装置の斜視図である。半導体レーザ部１２の全体に活性層２０が形成されているのに対し、コア層３０は隣接部１４の一部だけに形成されている。そのため、第１リッジ構造Ｒ１は第２リッジ構造Ｒ２よりもｚ方向長さが小さい。第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２の高さが相違する場合には、両者の接続部で特に応力が集中しやすいが、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄを設けることにより、半導体レーザ部１２と隣接部１４の境界で段差が生じることを回避できる。このように、半導体レーザ部１２と隣接部１４のリッジ幅が両者の接続部で変化したり、両者の接続部に段差があったりする場合、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄを設けることが特に有効である。
【００３３】
実施の形態１で説明した変形については以下の実施の形態に係る半導体装置と半導体装置の製造方法にも応用できる。なお、以下の実施の形態に係る半導体装置と半導体装置の製造方法は実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００３４】
実施の形態２．
図１２は、実施の形態２に係る半導体装置の斜視図である。第１リッジ構造Ｒ１は、第１接触部Ｒｂと、第１接触部Ｒｂに接する第１本体部Ｒａを有している。第２リッジ構造Ｒ２は、第２接触部Ｒｄと、第２接触部Ｒｄに接する第２本体部Ｒｃを有している。第１接触部Ｒｂは、第２リッジ構造Ｒ２側で幅が最大になっている。すなわち、第１接触部Ｒｂの幅は第１本体部Ｒａ側で最小となり、第２リッジ構造Ｒ２に近づくほど大きくなり、第２リッジ構造Ｒ２側で最大となっている。
【００３５】
第２接触部Ｒｄは第１リッジ構造Ｒ１側で幅が最大になっている。すなわち、第２接触部Ｒｄの幅は第２本体部Ｒｃ側で最小となり、第１リッジ構造Ｒ１に近づくほど大きくなり、第１リッジ構造Ｒ１側で最大となっている。
【００３６】
図１３は、第１接触部と第２接触部の拡大図である。平面視で、第１接触部Ｒｂと第１本体部Ｒａの接続部６０ａ、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄの接続部６０ｂ、および第２接触部Ｒｄと第２本体部Ｒｃの接続部６０ｃは角がないように滑らかに形成されている。言い換えれば、屈曲部分となる接続部６０ａ、接続部６０ｂおよび接続部６０ｃにはＲが付けられており、第１接触部Ｒｂおよび第２接触部Ｒｄ付近には角がない。
【００３７】
図１４は、マスク工程で形成するマスク５０の平面図である。マスク５０の平面形状と図１２のリッジ形状は一致している。境界部分５０Ｄの幅は基板の幅より小さくなっている。マスク５０の屈曲部分にはＲが付けられている。このマスク５０を用いてエッチング工程を行うことで、図１２の半導体装置が完成する。
【００３８】
実施の形態２に係る半導体装置では、実施の形態１で説明した応力集中を抑制する効果に加えて、第１接触部Ｒｂおよび第２接触部Ｒｄ付近に角がないため、リッジの屈曲部分への応力集中を抑制することができる。実施の形態２では、第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２は、平面視における屈曲部分にＲが付けられることが重要である。この特徴を失わない範囲で様々な変形をなし得る。例えば、図１３で説明した部分以外の部分にリッジが屈曲する部分を設けてもよい。
【００３９】
実施の形態３．
図１５は、実施の形態３に係る半導体装置の斜視図である。第１接触部Ｒｂは、中央部Ｒｆと、中央部Ｒｆの左右に設けられた端部Ｒｅ、Ｒｇを備えている。中央部Ｒｆにおける活性層２０と第１上クラッド層２２はｐ型である。これに対し、端部Ｒｅ、Ｒｇにおける活性層２０と第１上クラッド層２２はｎ型である。
【００４０】
第２接触部Ｒｄは、中央部Ｒｉと、中央部Ｒｉの左右に設けられた端部Ｒｈ、Ｒｊを備えている。中央部Ｒｉにおけるコア層３０と第２上クラッド層３２はｐ型である。これに対し、端部Ｒｈ、Ｒｊにおけるコア層３０と第２上クラッド層３２はｎ型である。したがって、第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２の導電型は、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄの端部では第１導電型であり、それ以外の部分では第２導電型である。第１導電型はｎ型であり第２導電型はｐ型である。
【００４１】
端部Ｒｅ、Ｒｇ、Ｒｊ、Ｒｈのｎ型半導体の密度は１Ｅ＋１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。端部Ｒｅ、Ｒｇ、Ｒｊ、Ｒｈのｎ型半導体は例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅである。
【００４２】
実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する。まず、実施の形態１の成膜工程を実施する。成膜工程の直後の活性層とコア層はすべてｐ型である。成膜工程の後、マスク工程の前に導電型変更工程を実施する。導電型変更工程では、平面視で活性層とコア層の境界を含む境界領域の両端の活性層とコア層をｎ型にする。
【００４３】
図１６は、導電型変更工程後の半導体装置の斜視図である。破線で囲まれた領域が境界領域７０である。境界領域７０の両端の部分にｎ型の不純物を注入したり、ｎ型の不純物を拡散させたりする。例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅをイオン注入したり、拡散させたりする。これにより、境界領域７０の端部にｎ型の領域Ｎ１、Ｎ２を形成することができる。図１６のｎ型の領域Ｎ１、Ｎ２は、共振器長手方向全体に形成されているが、少なくとも境界領域７０の端部をｎ型にすればよい。
【００４４】
導電型変更工程の後にマスク工程を行う。マスク工程では例えば図８と同じ形状のマスク５０を形成する。マスク５０の境界部分５０Ｃで、境界領域７０の両端を覆う。次いでエッチング工程を行うことで、図１５に示される半導体装置を完成させることができる。
【００４５】
本発明の実施の形態３に係る半導体装置は、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄの端部Ｒｅ、Ｒｇ、Ｒｊ、Ｒｈが高濃度のｎ型になっているため、キャリアプラズマ効果により屈折率が低下し、バットジョイント部での光分布の広がりを抑制することができる。つまり、バットジョイント部でのｙ方向の光の広がりを抑制できる。第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄにはｐ領域とｎ領域が両方存在することになるが、第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄは半導体レーザ部１２とＥＡ変調器などの隣接部１４の電気的なアイソレーションのために電極を形成しないいわゆるパッシブ領域であるため、悪影響はない。
【００４６】
半導体装置の各部分の導電側を反転させてもよい。第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型であるとしたが、第１導電型をｐ型とし第２導電型をｎ型としてもよい。
【００４７】
図１７は、変形例に係る半導体装置の斜視図である。この半導体装置は、半導体レーザ部１２と隣接部１４の境界を含む部分であるパッシブ導波路にコンタクト層４０を有しない点と、電極ＥＬ１、ＥＬ２を示した点で図１５の半導体装置と異なる。第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄのコンタクト層４０を除去することで、半導体レーザ部１２と隣接部１４のアイソレーションを高めることができる。
図１８は、別の変形例に係る半導体装置の斜視図である。実施の形態３では導電型変更工程で不純物注入又は不純物拡散を採用したが、エピタキシャル成長で第１導電型のリッジを形成してもよい。第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２はｐ型の導電型を有する。第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２の側面に補強用リッジＲ３、Ｒ４が形成されている。補強用リッジＲ３、Ｒ４はｎ型の導電型を有する。補強用リッジＲ３、Ｒ４は第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２とは別の工程であるエピタキシャル成長工程で形成されたものである。
【００４８】
図１８に記載された半導体装置の製造方法を説明する。まず、基板１６の上に、第２導電型の第１リッジ構造Ｒ１と、第２導電型の第２リッジ構造Ｒ２とを形成する。第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２は、基本的には実施の形態１で説明した成膜工程、マスク工程およびエッチング工程で形成される。しかし、本実施形態のエッチング工程では、コンタクト層４０と第１上クラッド層２２と第２上クラッド層３２に加えて、マスクから露出した活性層２０とコア層３０をエッチングする。次いで、第１導電型の不純物をドープしたエピタキシャル成長によって補強用リッジＲ３、Ｒ４を形成する。補強用リッジＲ３、Ｒ４は、半導体レーザ部１２と隣接部１４の境界直上に、第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２に接するように形成する。その結果、半導体レーザ部１２と隣接部１４との結合部に沿って補強用リッジＲ３、Ｒ４が形成される。こうして、図１８の半導体装置が完成する。
【００４９】
図１９は、図１７、１８とは別の変形例に係る半導体装置の斜視図である。この半導体装置は、図１５の端部Ｒｅ、Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｊをｙ方向に延長したものである。ｎ型の端部Ｒｅ、Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｊをｙ方向に長くすることで、第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２のｐ型の部分の幅が一定になるようにした。図１９には、第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２のｐ型の部分の幅が一定であることが開示されている。このように、端部Ｒｅ、Ｒｇ、Ｒｈ、Ｒｊのｙ方向長さを変更することで、バットジョイント部での光分布の広がりを調整できる。図２０は、図１９の半導体装置に電極ＥＬ１、ＥＬ２を付加し、パッシブ導波路のコンタクト層４０を除去した半導体装置の斜視図である。
【００５０】
ところで、図１５、１７、１９、２０の第１接触部Ｒｂと第２接触部Ｒｄの幅は基板１６の幅と一致し、図１８の補強用リッジＲ３、Ｒ４は基板１６の側面にまで伸びている。しかしながら、図１５、１７、１９、２０におけるｎ型のリッジの幅を縮小したり、図１８の補強用リッジＲ３、Ｒ４の幅を縮小したりすることができる。また、例えば図１５に示す第１リッジ構造Ｒ１と第２リッジ構造Ｒ２について、実施の形態２で説明したように平面視で幅が変化する部分にＲを付けてもよい。このように、上記の各実施の形態に係る半導体装置と半導体装置の製造方法の特徴を組み合わせて、本発明の効果を高めることができる。したがって、上述のすべての半導体装置において、例えば、第１本体部Ｒａと第２本体部Ｒｃの幅を相違させたり、半導体レーザ部１２と隣接部１４のリッジ高さを相違させたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  半導体装置、  １２  半導体レーザ部、  １４  隣接部、  １６  基板、  １８下クラッド層、  Ｒ１  第１リッジ構造、  Ｒａ  第１本体部、  Ｒｂ  第１接触部、  Ｒｃ  第２本体部、  Ｒｄ  第２接触部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月24日(2017.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成され、同一組成の活性層と第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、
前記基板の上に形成され、同一組成のコア層と第２リッジ構造を有し、前記半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を備え、
前記第１リッジ構造は前記第２リッジ構造に接する第１接触部で幅が最大になり、前記第２リッジ構造は前記第１リッジ構造に接する第２接触部で幅が最大になり、
前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造の導電型は、前記第１接触部と前記第２接触部の端部では第１導電型であり、それ以外の部分では第２導電型であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造の第２導電型の部分の幅は一定であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１導電型はｎ型であり、前記第２導電型はｐ型であり、前記第１導電型の部分のｎ型半導体の密度は１Ｅ＋１８ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１接触部と前記第２接触部の端部にはＳｉ、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅがドープされたことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
基板の上に、活性層とコア層が隣接して設けられた多層構造を形成する成膜工程と、  
前記多層構造の上に、前記活性層の直上の第１部分と、前記コア層の直上の第２部分と、前記第１部分と前記第２部分を接続し、前記活性層と前記コア層の境界直上に設けられ、前記第１部分と前記第２部分より幅が大きい境界部分と、を有するマスクを形成するマスク工程と、
前記多層構造のうち、前記マスクから露出した部分を前記活性層又は前記コア層が露出するまでエッチングするエッチング工程と、を備え、
前記成膜工程の直後の前記活性層と前記コア層は第２導電型であり、
前記成膜工程の後、前記マスク工程の前に、平面視で前記活性層と前記コア層の境界を含む境界領域の両端の前記活性層と前記コア層を第１導電型にする導電型変更工程を備え、
前記マスクの前記境界部分は、前記境界領域の両端を覆い、前記エッチング工程では前記マスクから露出した前記活性層と前記コア層をエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記導電型変更工程では前記境界領域の両端に第１導電型の不純物を注入することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記導電型変更工程では前記境界領域の両端に第１導電型の不純物を拡散させることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板の上に、第２導電型の第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、第２導電型の第２リッジ構造を有し前記半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を形成する工程と、
前記半導体レーザ部と前記隣接部の境界直上に、第１導電型の不純物をドープしたエピタキシャル成長によって、前記第１リッジ構造と前記第２リッジ構造に接する補強用リッジを形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願の発明にかかる半導体装置は、基板と、該基板の上に形成され、同一組成の活性層と第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、該基板の上に形成され、同一組成のコア層と第２リッジ構造を有し、該半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を備え、該第１リッジ構造は該第２リッジ構造に接する第１接触部で幅が最大になり、該第２リッジ構造は該第１リッジ構造に接する第２接触部で幅が最大になり、該第１リッジ構造と該第２リッジ構造の導電型は、該第１接触部と該第２接触部の端部では第１導電型であり、それ以外の部分では第２導電型であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願の発明にかかる半導体装置の製造方法は、基板の上に、活性層とコア層が隣接して設けられた多層構造を形成する成膜工程と、該多層構造の上に、該活性層の直上の第１部分と、該コア層の直上の第２部分と、該第１部分と該第２部分を接続し、該活性層と該コア層の境界直上に設けられ、該第１部分と該第２部分より幅が大きい境界部分とを、有するマスクを形成するマスク工程と、該多層構造のうち、該マスクから露出した部分を該活性層又は該コア層が露出するまでエッチングするエッチング工程と、を備え、該成膜工程の直後の該活性層と該コア層は第２導電型であり、該成膜工程の後、該マスク工程の前に、平面視で該活性層と該コア層の境界を含む境界領域の両端の該活性層と該コア層を第１導電型にする導電型変更工程を備え、該マスクの該境界部分は、該境界領域の両端を覆い、該エッチング工程では該マスクから露出した該活性層と該コア層をエッチングすることを特徴とする。
本願の発明に係る他の半導体装置の製造方法は、基板の上に、第２導電型の第１リッジ構造を有する半導体レーザ部と、第２導電型の第２リッジ構造を有し該半導体レーザ部に接する光変調器又は光導波路である隣接部と、を形成する工程と、該半導体レーザ部と該隣接部の境界直上に、第１導電型の不純物をドープしたエピタキシャル成長によって、該第１リッジ構造と該第２リッジ構造に接する補強用リッジを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【国際調査報告】
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