(57)【要約】【課題】偽マスクの形成をさせると共にクラッド層がコンタクト層から露出することを回避可能にする、マッハツェンダー変調器を作製する方法を提供する。【解決手段】マッハツェンダー変調器１１では、第１のウイング部４７ａが第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁５１ａと、第２のウイング部４７ｂが［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁５１ｂを有し、コンタクト層４７が［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁５１ｃを有する。故に、偽マスクの形成により導波路部１３ａの構造が乱されることがない。また、第１のウイング部４７ａは第１のトレンチ２３の外縁２３ａに到達し、第２のウイング部４７ｂは第２のトレンチ２５の外縁２５ａに到達する。故に、コンタクト層４７は、両ウイング部を形成可能な幅の半導体層から形成可能であるので、クラッド層４５がコンタクト層４７から露出されない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マッハツェンダー変調器を作製する方法であって、
第１のクラッド層のための第１のIII−Ｖ化合物半導体膜、第２のクラッド層のための第２のIII−Ｖ化合物半導体膜、及びコア層のための第３のIII−Ｖ化合物半導体膜を含む半導体積層上に、コンタクト層のための第４のIII−Ｖ化合物半導体膜を成長する工程と、
前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１１０］方向に延在する第１及び第２のエッジと前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第３のエッジとからなるパターンを有するマスクを前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の上に形成する工程と、
前記マスクを用いて前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜のウエットエッチングを行って、前記［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁と前記［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有するIII−Ｖ化合物半導体層を形成する工程と、
前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層上に、絶縁膜を成長する工程と、
前記絶縁膜をエッチングして、前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層上に導波路マスクを形成する工程と、
前記導波路マスクを用いて前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層をエッチングして、前記マッハツェンダー変調器のための導波路メサと該導波路メサを規定する第１及び第２のトレンチとを含む半導体構造物を形成する工程と、
を備え、
前記導波路メサは、前記［１１０］方向の直線軸に沿って延在する導波路部を含み、
前記導波路マスクは、前記第１及び第２のトレンチを規定するための第１及び第２の開口を有し、
前記第１及び第２の開口は、それぞれ、前記導波路メサの前記導波路部を規定する第１及び第２の開口部を有し、
前記第１及び第２の開口部は前記直線軸の方向に延在し、
前記半導体順メサ縁の長さは、前記第１のトレンチの第１の幅ＷＴ１、前記第２のトレンチの第２の幅ＷＴ２、及び前記導波路部の導波路幅ＷＧの合計値より大きく、
前記導波路部の長さは前記第１及び第２の開口部の長さ以下である、マッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項２】
前記第１及び第２の開口部は前記半導体順メサ縁を横切るように延在する、請求項１に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項３】
前記導波路部の上面に電極を形成する工程を更に備え、
前記導波路部は、前記第１のクラッド層、前記コア層、前記第２のクラッド層及び前記コンタクト層を含み、
前記第１のクラッド層、前記コア層、前記第２のクラッド層及び前記コンタクト層は基板の上にこの順に配列され、
前記コンタクト層は前記［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有し、
前記コンタクト層は前記第２のクラッド層の表面が露出しないように前記第２のクラッド層の表面を覆う、請求項１又は請求項２に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項４】
前記導波路マスクを用いたエッチングの後であって、前記電極を形成する前に、前記半導体構造物の上に樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜をエッチングしてコンタクト窓を形成することによって、前記コンタクト層の表面を露出させる工程と、
を備え、
前記電極は前記コンタクト窓を介して前記コンタクト層の前記表面に接触を成す、請求項３に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項５】
前記半導体順メサ縁の長さは、前記第１の幅、前記第２の幅及び前記導波路幅の合計値と２マイクロメートルとの和（ＷＴ１＋ＷＴ２＋ＷＧ＋２）以上である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項６】
前記絶縁膜はシリコン系無機絶縁膜を含み、
前記絶縁膜のエッチングはフッ化炭素系ガスを用いるドライエッチングである、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項７】
前記導波路部の前記導波路幅は２マイクロメートル以下である、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項８】
前記コンタクト層はＩｎＧａＡｓ層を含み、
前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の前記ウエットエッチングはリン酸系エッチャントを用いる、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項９】
前記半導体構造物は第１及び第２のテラスを含み、
前記第１及び第２のテラスの各々は、前記第１のIII−Ｖ化合物半導体膜、前記第２のIII−Ｖ化合物半導体膜及び前記第３のIII−Ｖ化合物半導体膜を含み、
前記第１及び第２のテラスは、前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層のエッチングにより形成され、
前記第１のトレンチは、前記導波路メサと前記第１のテラスとによって規定され、
前記第２のトレンチは、前記導波路メサと前記第２のテラスとによって規定され、
前記III−Ｖ化合物半導体層のエッチングにより、前記第１のテラス上には、前記第１の半導体逆メサ縁を有する第１のウイング部が形成され、
前記第１のウイング部は前記第１のトレンチの外縁に到達し、
前記第２のテラス上には、前記III−Ｖ化合物半導体層のエッチングにより、前記第２の半導体逆メサ縁を有する第２のウイング部が形成され、
前記第２のウイング部は前記第２のトレンチの外縁に到達し、
前記第１のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁を有し、
前記第２のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁を有する、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項１０】
前記第１のウイング部の幅は１μｍ以上５μｍ以下であり、
前記第２のウイング部の幅は１μｍ以上５μｍ以下である、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載されたマッハツェンダー変調器を作製する方法。
【請求項１１】
マッハツェンダー変調器であって、
第１のアーム導波路のための第１の導波路メサと、
第２のアーム導波路のための第２の導波路メサと、
前記第１及び第２のアーム導波路に接続された第１の合分波器と、
前記第１及び第２のアーム導波路に接続された第２の合分波器と、
第１、第２及び第３のテラスと、
前記第１のテラスと前記第１の導波路メサとによって規定される第１のトレンチと、
前記第１の導波路メサと前記第２のテラスとによって規定される第２のトレンチと、
前記第２のテラスと前記第２の導波路メサとによって規定される第３のトレンチと、
前記第２の導波路メサと前記第３のテラスとによって規定される第４のトレンチと、
前記第１のテラスの上に設けられた第１のウイング部と、
前記第２のテラスの上に設けられた第２のウイング部と、
前記第１〜第３のテラス、前記第１及び第２の導波路メサ、並びに前記第１及び第２のトレンチの上に設けられると共に、前記第１の導波路メサ上にコンタクト窓を有する樹脂体と、
前記第１及び第２のウイング部、前記第１の導波路メサ、前記樹脂体、及び前記第１及び第２のテラスの上に設けられると共に、前記樹脂体の前記コンタクト窓を介して前記第１の導波路メサに接触を成す電極と、
を備え、
前記第１のアーム導波路の前記第１の導波路メサは、直線軸に沿って延在する導波路部を含み、
前記導波路部は、第１のIII−Ｖ化合物半導体からなる第１のクラッド層、第２のIII−Ｖ化合物半導体からなる第２のクラッド層、第３のIII−Ｖ化合物半導体からなるコア層及び第４のIII−Ｖ化合物半導体からなるコンタクト層を含み、
前記第１及び第２のテラスの各々は、前記第１のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体層、前記第２のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体層及び前記第３のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体層を含み、
前記第１及び第２のウイング部は前記第４のIII−Ｖ化合物半導体からなり、
前記第１のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁を有し、
前記第２のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁を有し、
前記コンタクト層は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有し、
前記第１及び第２のウイング部は、それぞれ、前記［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁を有し、
前記第１のウイング部は前記第１のトレンチの外縁に到達し、
前記第２のウイング部は前記第２のトレンチの外縁に到達する、マッハツェンダー変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッハツェンダー変調器を作製する方法、及びマッハツェンダー変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイメサ導波路が記載されている。このハイメサ導波路は溝により規定され、この溝には樹脂が埋め込まれている。溝はハイメサ導波路と半絶縁性の外側半導体層とによって規定される。
【０００３】
特許文献２には、多モード干渉導波路（ＭＭＩ：Multi  Mode  Interference）素子が記載されている。ＭＭＩ素子は、溝により規定されるハイメサ導波路を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３７２９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−７９３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイメサ構造導波路は、光変調器やＭＭＩカプラ等に使われる。ハイメサ導波路は、その両側に設けられるトレンチによって規定される。ハイメサ導波路を含む光変調器は、活性層に電圧を印加するためにハイメサ導波路の上部にコンタクト層を有するように設計される。特に、光変調器では余分なコンタクト層は、望まれないキャパシタンスを生じさせるので、ハイメサ導波路上に選択的にコンタクト層を設ける。
【０００６】
このメサ構造（つまり、トレンチの外側にコンタクト層がない構造）は例えば以下のように作製される。まず、基板上に下部クラッド層、活性層、上部クラッド層のための複数の半導体膜をエピタキシャル成長する。これらの半導体膜をエッチングして第１のメサ構造を形成した後に、このメサ構造を半絶縁性半導体層で埋め込む。この埋め込みの後に、コンタクト層のための半導体膜を成長すると共にこの半導体膜にウエットエッチングによりパターン形成を行う。トレンチの外側にコンタクト層がない構造を作製するために、パターン形成された半導体膜は、半絶縁性半導体層上には残されることがない。このパターン形成された半導体膜の幅は、ハイメサ導波路の幅より大きく、また２つのトレンチ幅とハイメサ導波路の幅との和より小さい。この後に、ハイメサ導波路のためにマスクを形成すると共に、このマスクを用いたドライエッチングを行って、トレンチ及びハイメサ導波路を形成する。
【０００７】
しかしながら、予測されていない壁が、ドライエッチングの際にトレンチ内に形成されることがある。この壁は、マイクロローディング効果により、ハイメサ導波路を規定するための所望の深さのトレンチを形成できない。
【０００８】
ハイメサ導波路を９０度だけ回転させた向きに、別のハイメサ導波路を形成するときには、この別のハイメサ導波路を横切るように、予測されていない壁が形成されることがある。
【０００９】
発明者の検討によれば、この壁の発生は以下の機構により形成されると推察される。ウエットエッチングによりコンタクト層のためのパターン形成された半導体膜は、結晶の面方位に対するハイメサ導波路向きに依存して、パターン形成された半導体膜のエッジは、プロセスのばらつきに起因して逆メサ形状になることがある。この逆メサの下に、ハイメサ導波路のためのマスク用の絶縁膜が残やすい。逆メサエッジに関連した絶縁体は、導波路メサ形成のためのドライエッチングでは除去されないことがある。この残存物は、ドライエッチングの際に偽マスクとして機能する。
【００１０】
偽マスクの形成を回避するために、コンタクト層のためのパターン形成された半導体膜の幅がハイメサ導波路の幅と全く同じかハイメサ導波路よりも少し狭くなるように、コンタクト層のためのパターン形成された半導体膜を形成するとき、この製造方法では「コンタクトマスクの位置と幅」、「メサマスクの位置と幅」、および、「コンタクトホールのマスクの位置と幅」を、極めて正確に合わることが必要である。「コンタクトマスクの位置と幅」または「メサマスクの位置と幅」に目合わせずれが発生するとき、電極の金属がクラッド層に接触することになり、電極の金属原子がＩｎＰといった半導体クラッド層を拡散することがある。金属原子が半導体膜中を容易に拡散して変調器のための活性層に到達するとき、著しい特性劣化を引き起こす。これ故に、電極の金属がクラッド層に接触することを避けることが求められる。
【００１１】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、クラッド層がコンタクト層から露出すること及び偽マスクが形成されることの両方を避けることを可能にする、マッハツェンダー変調器を作製する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このマッハツェンダー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】
【００１２】
本発明は、マッハツェンダー変調器を作製する方法に係る。この作製方法は、（ａ）第１のクラッド層のための第１のIII−Ｖ化合物半導体膜、第２のクラッド層のための第２のIII−Ｖ化合物半導体膜、及びコア層のための第３のIII−Ｖ化合物半導体膜を含む半導体積層上に、コンタクト層のための第４のIII−Ｖ化合物半導体膜を成長する工程と、（ｂ）前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１１０］方向に延在する第１及び第２のエッジと前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第３のエッジとからなるパターンを有するマスクを前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜上に形成する工程と、（ｃ）前記マスクを用いて前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜のウエッチエッチングを行って、前記［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁と前記［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有するIII−Ｖ化合物半導体層を形成する工程と、（ｄ）前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層上に、絶縁膜を成長する工程と、（ｅ）前記絶縁膜をエッチングして、前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層上に導波路マスクを形成する工程と、（ｆ）前記導波路マスクを用いて前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層をエッチングして、前記マッハツェンダー変調器のための導波路メサと該導波路メサを規定する第１及び第２のトレンチとを含む半導体構造物を形成する工程とを備える。前記導波路メサは、前記［１１０］方向の直線軸に沿って延在する導波路部を含み、前記導波路マスクは、前記第１及び第２のトレンチを規定するための第１及び第２の開口を有し、前記第１及び第２の開口は、それぞれ、前記導波路メサの前記導波路部を規定する第１及び第２の開口部を有し、前記第１及び第２の開口部は前記直線軸の方向に延在し、前記半導体順メサ縁の長さは、前記第１のトレンチの第１の幅ＷＴ１と前記第２のトレンチの第２の幅ＷＴ２と前記導波路部の導波路幅ＷＧとの合計値より大きく、前記第１及び第２の開口部の長さは前記導波路部の長さ以下である。
【００１３】
本発明に係る作製方法によれば、第１及び第２の半導体逆メサ縁並びに半導体順メサ縁を有するIII−Ｖ化合物半導体層上に絶縁膜を成長した後に、この絶縁膜をエッチングして導波路マスクを形成する。絶縁膜の成長の際に、半導体順メサ縁上に絶縁物が堆積されると共に、第１及び第２の半導体逆メサ縁の下側にも絶縁物が堆積される。
【００１４】
この作製方法と異なる作製方法において、第１及び第２の半導体逆メサ縁や半導体順メサ縁が導波路マスクの開口部に現れる場合に、半導体順メサ縁には絶縁物が残らないけれども、絶縁膜のエッチングにより除去されずに第１及び第２の半導体逆メサ縁には絶縁物が残る。導波路マスクを用いてIII−Ｖ化合物半導体層及び半導体積層をエッチングする際に、半導体逆メサ縁付近の絶縁物は、望まれない偽マスクとして機能する。
【００１５】
しかしながら、この作製方法では、半導体順メサ縁の長さがトレンチ幅ＷＴ１とトレンチ幅ＷＴ２と導波路部の導波路幅ＷＧとの合計値より大きくすると共に第１及び第２の開口部の長さは前記導波路部の長さ以下であるので、第１及び第２の半導体逆メサ縁は、導波路マスクの開口部に現れないようにすることが可能である。これ故に、半導体逆メサ縁に起因した偽マスクは形成されない。また、半導体順メサ縁が導波路マスクの開口部に現れるけれども、半導体順メサ縁には偽マスクは形成されない。
【００１６】
本発明に係る作製方法では、前記第１及び第２の開口部は前記半導体順メサ縁を横切るように延在することができる。本発明に係る作製方法によれば、第１及び第２の開口部が半導体順メサ縁を横切る導波路マスクを用いるとき、導波路メサを横切るように偽マスクが形成されない。
【００１７】
本発明に係る作製方法は、前記導波路部の上面に電極を形成する工程を更に備えることができる。前記導波路部は、前記第１のクラッド層、前記コア層、前記第２のクラッド層及び前記コンタクト層を含み、前記第１のクラッド層、前記コア層、前記第２のクラッド層及び前記コンタクト層は、基板上にこの順に配列され、前記コンタクト層は前記［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有し、前記コンタクト層は前記第２のクラッド層の表面が露出しないように前記第２のクラッド層の表面を覆うことが好ましい。
【００１８】
本発明に係る作製方法によれば、第４のIII−Ｖ化合物半導体膜のウエッチエッチングのためのマスクのアライメントズレが生じるときがある。しかしながら、半導体順メサ縁の長さがトレンチ幅ＷＴ１、トレンチ幅ＷＴ２、及び導波路幅ＷＧとの合計値より大きいので、第２のクラッド層の表面が露出しないように、コンタクト層が第２のクラッド層の表面を覆うことができる。
【００１９】
本発明に係る作製方法は、前記導波路マスクを用いたエッチングの後であって、前記電極を形成する前に、前記半導体構造物上に樹脂膜を形成する工程と、前記樹脂膜をエッチングしてコンタクト窓を形成することによって、前記コンタクト層の表面を露出させる工程とを備える。前記電極は前記コンタクト窓を介して前記コンタクト層の前記表面に接触を成すことが好ましい。
【００２０】
本発明に係る作製方法によれば、電極はコンタクト窓を介してコンタクト層の前記表面に接触を成し、コンタクト層の下に設けられた半導体に到達することがない。
【００２１】
本発明に係る作製方法では、前記半導体順メサ縁の長さは、前記第１の幅、前記第２の幅及び前記導波路幅の合計値と２マイクロメートルとの和（ＷＴ１＋ＷＴ２＋ＷＧ＋２）マイクロメートル以上であることが好ましい。本発明に係る作製方法によれば、第１及び第２のトレンチが半導体順メサ縁を横切るように形成可能である。
【００２２】
本発明に係る作製方法では、前記絶縁膜はシリコン系無機絶縁膜を含み、前記絶縁膜のエッチングはフッ化炭素系ガスを用いるドライエッチングであることができる。本発明に係る作製方法によれば、フッ化炭素系ガスを用いるドライエッチングによりシリコン系無機絶縁膜を加工するので、半導体順メサ縁には絶縁物を残さないエッチングが可能である。
【００２３】
本発明に係る作製方法では、前記導波路部の前記導波路幅は２マイクロメートル以下であることが好ましい。本発明に係る作製方法によれば、導波路幅は２マイクロメートル以下であるとき、シングルモードの伝送が可能になる。
【００２４】
本発明に係る作製方法では、前記コンタクト層はＩｎＧａＡｓ層を含み、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の前記ウエッチエッチングはリン酸系エッチャントを用いることができる。
【００２５】
本発明に係る作製方法によれば、一実施形態において、ＩｎＧａＡｓコンタクト層にリン酸系エッチャントのウエッチエッチングを行って、［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁と［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有するIII−Ｖ化合物半導体層を形成できる。
【００２６】
本発明に係る作製方法では、前記半導体構造物は第１及び第２のテラスを含み、前記第１及び第２のテラスの各々は、前記第１のIII−Ｖ化合物半導体膜、前記第２のIII−Ｖ化合物半導体膜及び前記第３のIII−Ｖ化合物半導体膜を含み、前記第１及び第２のテラスは、前記III−Ｖ化合物半導体層及び前記半導体積層のエッチングにより形成され、前記第１のトレンチは、前記導波路メサと前記第１のテラスとによって規定され、前記第２のトレンチは、前記導波路メサと前記第２のテラスとによって規定され、前記III−Ｖ化合物半導体層のエッチングにより、前記第１のテラス上には、前記第１の半導体逆メサ縁を有する第１のウイング部が形成され、前記第１のウイング部は前記第１のトレンチの外縁に到達し、前記第２のテラス上には、前記III−Ｖ化合物半導体層のエッチングにより、前記第２の半導体逆メサ縁を有する第２のウイング部が形成され、前記第２のウイング部は前記第２のトレンチの外縁に到達し、前記第１のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁を有し、前記第２のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁を有する。
【００２７】
本発明に係る作製方法によれば、テラス及び導波路メサがトレンチを規定しており、ウイング部がテラス上に設けられる。これ故に、導波路マスクを用いてIII−Ｖ化合物半導体層及び半導体積層をエッチングして導波路メサを形成する際に、逆メサ縁における偽マスクに起因してトレンチ内に壁が形成されることを避けることができる。これ故に、本作製方法によれば、トレンチ内の壁によるマイクロローディング効果が、適切なトレンチ形成を妨げることを避けることができる。
【００２８】
本発明に係る作製方法では、前記第１のウイング部の幅は１マイクロメートル以上５マイクロメートル以下であり、前記第２のウイング部の幅は１マイクロメートル以上５マイクロメートル以下であることができる。
【００２９】
本発明に係る作製方法によれば、テラス上のウイング部の幅が１マイクロメートル以上５マイクロメートル以下であるので、導波路メサへの逆バイアス印加による高速変調を妨げない。
【００３０】
本発明に係る作製方法では、前記半導体順メサ縁の長さは、前記第１の幅、前記第２の幅及び前記導波路幅の合計値と１０マイクロメートルとの和（ＷＴ１＋ＷＴ２＋ＷＧ＋１０）以下であることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る作製方法によれば、合計値と１０マイクロメートルとの和が（ＷＴ１＋ＷＴ２＋ＷＧ＋１０）以下であるので、テラス上のウイング部の幅が導波路メサへの逆バイアス印加による高速変調を妨げない。
【００３２】
本発明に係るマッハツェンダー変調器は、（ａ）第１のアーム導波路のための第１の導波路メサと、（ｂ）第２のアーム導波路のための第２の導波路メサと、（ｃ）前記第１及び第２のアーム導波路に接続された第１の合分波器と、（ｄ）前記第１及び第２のアーム導波路に接続された第２の合分波器と、（ｅ）第１、第２及び第３のテラスと、（ｆ）前記第１のテラスと前記第１の導波路メサとによって規定される第１のトレンチと、（ｇ）前記第１の導波路メサと前記第２のテラスとによって規定される第２のトレンチと、（ｈ）前記第２のテラスと前記第２の導波路メサとによって規定される第３のトレンチと、（ｉ）前記第２の導波路メサと前記第３のテラスとによって規定される第４のトレンチと、（ｊ）前記第１のテラス上に設けられた第１のウイング部と、（ｋ）前記第２のテラス上に設けられた第２のウイング部と、（ｍ）前記第１〜第３のテラス、前記第１及び第２の導波路メサ、並びに前記第１及び第２のトレンチ上に設けられると共に、前記第１の導波路メサ上にコンタクト窓を有する樹脂体と、（ｎ）前記第１及び第２のウイング部、前記第１の導波路メサ、前記樹脂体、及び前記第１及び第２のテラス上に設けられると共に、前記樹脂体の前記コンタクト窓を介して前記第１の導波路メサに接触を成す電極とを備える。前記第１のアーム導波路の前記第１の導波路メサは、直線軸に沿って延在する導波路部を含み、前記導波路部は、第１のIII−Ｖ化合物半導体からなる第１のクラッド層、第２のIII−Ｖ化合物半導体からなる第２のクラッド層、第３のIII−Ｖ化合物半導体からなるコア層及び第４のIII−Ｖ化合物半導体からなるコンタクト層を含み、前記第１及び第２のテラスの各々は、前記第１のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体層、前記第２のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体層及び前記第３のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体層を含み、前記第１及び第２のウイング部は前記第４のIII−Ｖ化合物半導体からなり、前記第１のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁を有し、前記第２のウイング部は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁を有し、前記コンタクト層は、前記第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有する。前記第１及び第２のウイング部は、それぞれ、前記［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁を有する。前記第１のウイング部は前記第１のトレンチの外縁に到達し、前記第２のウイング部は前記第２のトレンチの外縁に到達する。
【００３３】
このマッハツェンダー変調器では、第１のウイング部が第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁を有し、第２のウイング部が第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁を有し、コンタクト層が第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有する。これ故に、偽マスクの形成により導波路部の構造が乱されることがない。
【００３４】
また、第１のウイング部は第１のトレンチの外縁に到達し、第２のウイング部は第２のトレンチの外縁に到達する。これ故に、コンタクト層は、両ウイング部を形成可能な幅の第４のIII−Ｖ化合物半導体から形成可能な構造であるので、クラッド層がコンタクト層から露出されない。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、マッハツェンダー変調器を作製する方法を提供され、このマッハツェンダー変調器を作製する方法によれば、クラッド層がコンタクト層から露出すること及び偽マスクが形成されることを避けることを可能にする。また、本発明によれば、このマッハツェンダー変調器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本実施の形態に係るマッハツェンダー変調器を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図３】図３は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図４】図４は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図５】図５は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図６】図６は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図７】図７は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図８】図８は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図９】図９は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図１０】図１０は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図１１】図１１は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図１２】図１２は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図１３】図１３は、トレンチ内に壁が形成される製造方法を概略的に示す図面である。
【図１４】図１４は、導波路メサ上に選択的にコンタクト層を残す作製方法を概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のマッハツェンダー変調器を作製する方法、及びマッハツェンダー変調器に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００３８】
図１は、本実施の形態に係るマッハツェンダー変調器を概略的に示す図面である。図１の（ａ）部を参照すると、マッハツェンダー変調器１１が示される。マッハツェンダー変調器１１は、第１の導波路メサ１３と、第２の導波路メサ１５と、第１の合分波器１７と、第２の合分波器１９と、テラス２１と、第１のトレンチ２３と、第２のトレンチ２５と、第３のトレンチ２７と、第４のトレンチ２９とを備える。第１の導波路メサ１３は、第１のアーム導波路１４のために設けられる。第２の導波路メサ１５は第２のアーム導波路１６のために設けられる。第１の合分波器１７は、第１及び第２のアーム導波路１４、１６に接続される。第２の合分波器１９は、第１及び第２のアーム導波路１４、１６に接続される。第１の合分波器１７は、マッハツェンダー変調器１１の一端面１２ａに到達する第１及び第２のＩ／Ｏ導波路１８ａ、１８ｂに接続される。第２の合分波器１９は、マッハツェンダー変調器１１の他端面１２ｂに到達する第３のＩ／Ｏ導波路１８ｃに接続され、またマッハツェンダー変調器１１の端面から離れた位置で終端する屈曲導波路１８ｄに接続される。テラス２１は、第１〜第４のテラス２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを含む。第１のトレンチ２３は、第１のテラス２１ａと第１の導波路メサ１３とによって規定される。第２のトレンチ２５は、第１の導波路メサ１３と第２のテラス２１ｂとによって規定される。第３のトレンチ２７は、第２のテラス２１ｂと第２の導波路メサ１５とによって規定される。第４のトレンチ２９は、第２の導波路メサ２５と第３のテラス２１ｃとによって規定される。
【００３９】
図１の（ｂ）部は、図１の（ａ）部における破線ＢＯＸで示されたマッハツェンダー変調器１１の導波路部分を示す。図１の（ｂ）に示されるように、第１のアーム導波路１４の第１の導波路メサ１３は、直線軸Ａｘに沿って延在する導波路部１３ａと、直線軸Ａｘから外れるように屈曲する導波路部１３ｂとを含む。
【００４０】
図１の（ｃ）部は、図１の（ａ）部及び（ｂ）部におけるI−I線にそった断面を示す。図１の（ｃ）部を参照すると、導波路部１３ａは、第１のIII−Ｖ化合物半導体からなる第１のクラッド層４１、第２のIII−Ｖ化合物半導体からなる第２のクラッド層４３、第３のIII−Ｖ化合物半導体からなるコア層４５及び第４のIII−Ｖ化合物半導体からなるコンタクト層４７を含む。テラス２１ａ〜２１ｄの各々は、第１のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体膜４１ａ、第２のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体膜４３ａ及び第３のIII−Ｖ化合物半導体からなる半導体膜４５ａを含む。本実施例では、テラス２１ａ〜２１ｄの各々は、導波路部１３ａと同様の半導体層の積層を含む。第１のテラス２１ａ上には第１のウイング部４７ａが設けられ、第１のウイング部４７ａはコンタクト層４７と同じ第４のIII−Ｖ化合物半導体からなる。第２のテラス２１ｂ上には第２のウイング部４７ｂが設けられ、第２のウイング部４７ｂはコンタクト層４７と同じ第４のIII−Ｖ化合物半導体からなる。
【００４１】
図１の（ｂ）部を参照すると、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向及び第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向を示す結晶座標系ＣＲが示される。第１のウイング部４７ａは、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する第１の半導体逆メサ縁４９ａと、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁５１ａを有する。第１のウイング部４７ａは第１のトレンチ２３の外縁２３ａに到達する。第２のウイング部４７ｂは、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する第２の半導体逆メサ縁４９ｂと、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁５１ｂを有する。第２のウイング部４７ｂは第２のトレンチ２５の外縁に到達する。コンタクト層４７は、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁５１ｃを有する。コンタクト層４７は、トレンチ２３の内縁２３ｂに到達する。
【００４２】
図１の（ｃ）部を参照すると、マッハツェンダー変調器１１は樹脂体５７並びに電極５９ａ及び電極５９ｂを更に備え、樹脂体５７は、第１〜第３のテラス２１ａ〜２１ｃ、並びに第１及び第２のトレンチ２３、２５上に設けられる。また、樹脂体５７は、第１の導波路メサ上１３にコンタクト窓５７ａを有する。電極５９ａは、第１及び第２のウイング部４７ａ、４７ｂ、第１の導波路メサ１３、樹脂体５７、並びに第１及び第２のテラス２１ａ、２１ｂ上に設けられる。電極５９ａは、樹脂体５７のコンタクト窓５７ａを介して第１の導波路メサ１３のコンタクト層４７に接触を成す。図１の（ｂ）部を参照すると、電極５９ａは導波路部１３ａの中心から両側に等しい幅で設けられる。
【００４３】
第１及び第２のウイング部４７ａ、４７ｂ、第１の導波路メサ１３、樹脂体５７、並びに第１及び第２のテラス２１ａ、２１ｂは基板６１の主面６１ａ上に設けられ、基板６１の裏面６１ｂ上には別の電極５９ｂが接触を成す。基板６１は例えばIII−V化合物半導体からなることができ、III−V化合物半導体は例えばＩｎＰ等であることができる。必要な場合には、樹脂体５７上には、樹脂体５７を保護する保護膜６３を設けることができる。保護膜６３も、第１の導波路メサ上１３にコンタクト窓６３ａを有する。テラス２１ａ、２１ｂ上のウイング部４７ａ、４７ｂの幅が１マイクロメートル以上５マイクロメートル以下であるので、導波路メサへの逆バイアス印加による高速変調を妨げない。電極５９ａは、図１の（ｂ）部に示されるように、コンタクト窓６３ａを覆う部分から更に軸Ａｘの方向に延長された延長部を含み、この延長部から引き出された引出電極がパッド電極に至る。
【００４４】
このマッハツェンダー変調器１１では、第１のウイング部４７ａが第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する第１の半導体順メサ縁５１ａを有し、第２のウイング部４７ｂが第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第２の半導体順メサ縁５１ｂを有し、コンタクト層４７が第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁５１ｃを有する。これ故に、偽マスクの形成により導波路部１３ａの構造が乱されることがない。
【００４５】
また、第１のウイング部４７ａは第１のトレンチ２３の外縁２３ａに到達し、第２のウイング部４７ｂは第２のトレンチ２５の外縁２５ａに到達する。これ故に、コンタクト層４７は、両ウイング部を形成可能な幅の第４のIII−Ｖ化合物半導体から形成される構造を有するので、クラッド層４５がコンタクト層４７から露出されない。
【００４６】
次いで、マッハツェンダー変調器を作製する方法を説明する。図２〜図１２は、マッハツェンダー変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図２の（ａ）部に示されるように、半導体基板７１を準備して成長炉に配置した後に、工程Ｓ１０１において、半導体基板７１上に半導体積層７２を成長炉で成長して、エピタキシャル基板Ｅ１を形成する。半導体積層７２は、半導体基板７１の主面７１ａ上に順にエピタキシャルに成長された複数の半導体膜を含み、第１のクラッド層のための第１のIII−Ｖ化合物半導体膜７３、コア層のための第３のIII−Ｖ化合物半導体膜７４及び第２のクラッド層のための第２のIII−Ｖ化合物半導体膜７５を含むことができる。
【００４７】
図２の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０２において、半導体積層７２上に、コンタクト層のための第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６を成長炉で成長して、エピタキシャル基板Ｅを形成する。
エピタキシャル基板Ｅの一例（有機金属気相成長法）。
半導体基板７１：ｎ型ＩｎＰ。
第３のIII−Ｖ化合物半導体膜７４：ＧａＩｎＡｓＰ、３８０ｎｍ、バンドギャップ波長１．３８μｍ。
第１のIII−Ｖ化合物半導体膜７３：ｎ型ＩｎＰ、厚さ１５００ｎｍ。
第２のIII−Ｖ化合物半導体膜７５：ｐ型ＩｎＰ、厚さ１６００ｎｍ。
第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６：ｐ型ＩｎＧａＡｓ、厚さ５００ｎｍ。
【００４８】
図３の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１０３において、エピタキシャル基板Ｅ上に第１の絶縁膜７７を成長すると共に、この絶縁膜７７上にレジストマスク７８を形成する。このレジストマスク７８は、第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６の［１１０］方向に延在する第１及び第２のエッジ７８ａ、７８ｂと第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第３のエッジとからなるパターンを有する。絶縁膜７７は、例えばＳｉＮ等のシリコン系無機絶縁物等からなることができる。
【００４９】
図３の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０４において、レジストマスク７８を用いて第１の絶縁膜７７をエッチングして、絶縁体マスク７９を形成する。この絶縁体マスク７９は、第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６の［１１０］方向に延在する第１及び第２のエッジ７９ａ、７９ｂと第４のIII−Ｖ化合物半導体膜の［１−１０］方向に延在する第３のエッジとからなるパターンを有する。これによって、絶縁体マスク７９を第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６上に形成できる。
【００５０】
図４の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０５において、絶縁膜マスク７９を用いて第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６をエッチングしてIII−Ｖ化合物半導体層８０を形成する。一実施形態において、第４のIII−Ｖ化合物半導体膜７６がＩｎＧａＡｓ層であるとき、この半導体層にリン酸系エッチャントのウエットエッチングを行って［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁と［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有するIII−Ｖ化合物半導体層を形成できる。
【００５１】
図４の（ａ）部は図５に示されたII−II線に沿った断面を示し、図４の（ｂ）部は図５に示されたIII−III線に沿った断面を示す。図４の（ａ）部及び（ｂ）部においては、断面の違いを座標系ＣＲで示す。このエッチングにより、基板生産物ＳＰが形成される。このエッチングの後に、絶縁膜マスク７９を除去する。図４の（ａ）部を参照すると、III−Ｖ化合物半導体層８０は、［１１０］方向に延在する第１及び第２の半導体逆メサ縁８０ａ、８０ｂを有する。図４の（ｂ）部を参照すると、III−Ｖ化合物半導体層８０は、［１−１０］方向に延在する第１及び第２の半導体順メサ縁８０ｃ、８０ｄを有する。
【００５２】
図５は、半導体積層７２上に設けられたIII−Ｖ化合物半導体層８０を示す図面である。図５には、後の工程で形成されるトレンチ溝ＴＣＨ１、ＴＣＨ２及び導波路メサＭＥＳＡが破線で描かれている。図５には、トレンチ溝ＴＣＨ１、ＴＣＨ２の一部の一部は直線軸Ａｘの方向に延在し、導波路メサＭＥＳＡの一部は直線軸Ａｘの方向に延在する導波路部ＬＷＧを有する。導波路部ＬＷＧの導波路幅ＷＧは２マイクロメートル以下であることができる。導波路幅ＷＧが２マイクロメートル以下であるとき、シングルモードの伝送が可能になる。単一モード導波路の形成のためには、導波路幅ＷＧは１．２μｍ〜１．８μｍ程度であることが好ましい。
【００５３】
図５に示されるように、III−Ｖ化合物半導体層８０の長さＬ８０は導波路部ＬＷＧより短い。また、半導体順メサ縁８０ｃ、８０ｄの各々における幅Ｗ８０は、第１の幅ＷＴ１、第２の幅ＷＴ２及び導波路幅ＷＧの合計値より大きい。また、トレンチ溝ＴＣＨ１、ＴＣＨ２及び導波路メサＭＥＳＡは半導体順メサ縁８０ｃ、８０ｄのためのマスクパターン縁を横切るように延在する。半導体順メサ縁８０ｃ、８０ｄの各々における幅Ｗ８０は、第１の幅ＷＴ１、第２の幅ＷＴ２及び導波路幅ＷＧの合計値と２マイクロメートルとの和（ＷＴ１＋ＷＴ２＋ＷＧ＋２）以上であることがよい。
【００５４】
図６の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０６では、III−Ｖ化合物半導体層８０及び半導体積層７２上に、絶縁膜８１を成長する。絶縁膜８１は、例えばＳｉＮ等のシリコン系無機絶縁物等からなることができる。絶縁膜８１の堆積では、図６の（ａ）部に示されるように、III−Ｖ化合物半導体層８０の逆メサエッジ８０ａ、８０ｂの下側にも絶縁物が堆積される。また、絶縁膜８１は、図６の（ａ）部に示されるように、III−Ｖ化合物半導体層８０の順メサエッジ８０ｃ、８０ｄの上面に絶縁膜が成長される。
【００５５】
図７の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０７では、絶縁膜８１上に、導波路メサ及びトレンチを規定するパターンを有するレジストマスク８２を形成する。レジストマスク８２は、直線軸Ａｘの方向に延在する一対の開口８２ａ、８２ｂを有し、本実施例では、該一対の開口８２ａ、８２ｂは［１１０］方向に延在する。
【００５６】
次いで、図８の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０８では、絶縁膜８１をエッチングして、III−Ｖ化合物半導体層８０及び半導体積層７２上に導波路マスク８３を形成する。絶縁膜８１のエッチングは、例えばＣＦ４ガスを用いるドライエッチングであることができる。ＣＦ４等のフッ化炭素系ガスをエッチングガスとして用いるドライエッチングによりシリコン系無機絶縁膜を加工するので、半導体順メサ縁には絶縁物を残さないエッチングが可能である。導波路マスク８３は、第１及び第２のトレンチ（図５のトレンチＴＣＨ１、ＴＣＨ２）をそれぞれ規定するための第１及び第２の開口８３ａ、８３ｂを有する。第１及び第２の開口８３ａ、８３ｂは、図５の導波路メサＭＥＳＡの導波路部ＬＷＧを規定するように延在する。第１及び第２の開口８３ａ、８３ｂは、それぞれ、直線軸Ａｘの方向に延在する第１及び第２の開口部を有し、本実施例では、第１及び第２の開口部は［１１０］方向に延在する。図５に示されるように、導波路部ＬＷＧの長さは第１及び第２の開口部の長さＬ８０以下である。半導体順メサ縁８０ｃ、８０ｄの幅Ｗ８０は第１のトレンチＴＣＨ１の第１の幅ＷＴ１と第２のトレンチＴＣＨ２の第２の幅ＷＴ２と導波路部ＬＷＧの導波路幅ＷＧとの合計値より大きい。これ故に、半導体逆メサ縁８０ａ、８０ｂは、第１及び第２のトレンチが形成さされる半導体積層７２上に位置しない。
【００５７】
図９の（ａ）部及び図１０の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１０９では、導波路マスク８３を用いてIII−Ｖ化合物半導体層８０及び半導体積層７２をエッチングして、マッハツェンダー変調器のための半導体構造物７２ｅを形成する。半導体構造物７２ｅは、マッハツェンダー変調器のための導波路メサ８５と該導波路メサ８５を規定する第１及び第２のトレンチ８６ａ、８６ｂとを含む。半導体構造物７２ｅは、複数の半導体層７３ｅ、７４ｅ、７５ｅを含む。
【００５８】
図９の（ｂ）部及び図１０の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０９では、導波路マスク８３を用いたエッチングの後に、半導体構造物７２ｅ上に絶縁膜８７及び樹脂膜８８を形成する。樹脂膜８８は、スピンコートした後にベークを行うことにより形成される。絶縁膜８７は例えばＳｉＮ等のシリコン系無機絶縁物等からなることができる。樹脂膜８８としては、例えばＢＣＢ樹脂等を用いることができる。樹脂膜８８はトレンチ８６ａ、８６ｂに充填され、また半導体構造物７２ｅ及び導波路メサ８５を覆う。
【００５９】
図１１の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１１０では、樹脂膜８８をエッチングして、エッチングされた樹脂体８９を形成する。樹脂体８９は、エッチングにより形成されたコンタクト窓８９ａを有する。コンタクト窓８９ａを形成することによって、コンタクト層８０ｅの表面８０ｆを露出させる。
【００６０】
図１１の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１１１では、樹脂体８９の表面に保護膜９０を形成する。保護膜９０は、コンタクト窓８９ａの位置に合わせた開口９０ａを有する。保護膜９０としては、ＳｉＯＮやＳｉＯ２といったシリコン系無機絶縁体を用いることができる。
【００６１】
図１２の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１１２では、導波路部ＬＷＧの上面に電極９１を形成すると共に、基板７１上に別の電極９２を形成する。電極９１はコンタクト窓８９ａを介してコンタクト層９３ｄの表面に接触を成す。電極９２は基板７１の裏面７１ｂの全体に接触を成す。電極９１は樹脂体８９及び保護膜９０上に位置する。導波路部ＬＷＧは、第１のクラッド層９３ａ、コア層９３ｂ、第２のクラッド層９３ｃ及びコンタクト層９３ｄを含む。第１のクラッド層９３ａ、コア層９３ｂ、第２のクラッド層９３ｃ及びコンタクト層９３ｄは、基板７１上にこの順に配列される。コンタクト層９３ｄは第２のクラッド層９３ｃの表面が露出しないように第２のクラッド層９３ｃの表面の全体を覆う。電極９１は、ウイング部の半導体逆メサ縁８０ａ、８０ｂの少なくともいずれか一方の上を通過してテラス上に延在する。このマッハツェンダー変調器では、ウイング部の幅は短いので、ウイング部による寄生キャパシタンスに起因する最高変調速度の低下は小さい。
【００６２】
半導体構造物７２ｅは第１及び第２のテラスＴＲ１、ＴＲ２を含む。第１及び第２のテラスＴＲ１、ＴＲ２の各々は、導波路部ＬＷＧと同じ半導体層の積層を含む。第１のテラスＴＲ１上には、半導体逆メサ縁８０ａを有する第１のウイング部ＷＩＧ１が形成される。半導体逆メサ縁８０ａは、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する。このウイング部ＷＩＧ１は、コンタクト層９３ｄと同じ半導体材料からなる。第１のウイング部ＷＩＧ１は第１のトレンチＴＣＨ１の外縁に到達する。第２のテラスＴＲ２上には、半導体逆メサ縁８０ｂを有する第２のウイング部ＷＩＧ２が形成される。半導体逆メサ縁８０ｂは、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する。このウイング部ＷＩＧ２は、コンタクト層９３ｄと同じ半導体材料からなる。第２のウイング部ＷＩＧ２は第２のトレンチＴＣＨ２の外縁に到達する。コンタクト層９３ｄ、第１及び第２のウイング部ＷＩＧ１、ＷＩＧ２は、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体順メサ縁を有する。
【００６３】
上記の作製方法により得られた導波路構造は、図１に示されたマッハツェンダー変調器に適用可能である。
図１２の（ｂ）部に示されるマッハツェンダー変調器ＭＺ０の導波路構造の一例。
半導体基板７１：ｎ型ＩｎＰ。
下側クラッド層９３ａ：ｎ型ＩｎＰ、厚さ１５００ｎｍ。
コア層９３ｂ：ＧａＩｎＡｓＰ、３８０ｎｍ、バンドギャップ波長１．３８μｍ。
上側クラッド層９３ｃ：ｐ型ＩｎＰ、厚さ１６００ｎｍ。
コンタクト層：ｐ型ＩｎＧａＡｓ、厚さ５００ｎｍ。
上部電極：TiW/Pt/Au/AuZn。
下部電極：AuGe。
【００６４】
図１２の（ｂ）部に示されるように、マッハツェンダー変調器ＭＺ０は、パルス状の電気信号により変調される。この変調において、導波路のｐｎ接合には逆バイアスが印加される。テラス上のコンタクト層（ウイング部）の幅は１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。製造時には、１μｍ程度のマスクアライメント誤差がある。この幅が１μｍよりも小さいとき、偽マスクの形成によりトレンチに壁が形成されてしまうことになる。この幅が５μｍよりも大きいとき、絶縁膜と樹脂体と保護膜上に電極と電極パッドが形成される。この部分で、寄生キャパシタを生成される。高速の光変調器として用いる場合には大きな寄生キャパシタンスは好ましくない。
【００６５】
図１３は、トレンチ内に壁が形成される製造方法を概略的に示す図面である。図１３の（ａ）部は、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する半導体逆メサ縁を、トレンチを形成する半導体積層上に形成するときに形成される壁を示す。トレンチを形成する半導体積層上に、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１−１０］方向に延在する半導体逆メサ縁を形成するとき、偽マスクが形成される。図１３の（ｂ）部に示されるように、半導体逆メサ縁の下側に残る絶縁物からなる偽マスクの影響に起因するマイクロローディング効果により、トレンチの深さが設計値に比べて浅くなる。
【００６６】
図１３の（ｃ）部は、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する半導体逆メサ縁を、トレンチを形成する半導体積層上に形成するときに形成される壁を示す。トレンチを形成する半導体積層上に、第４のIII−Ｖ化合物半導体の［１１０］方向に延在する半導体逆メサ縁を形成するとき、偽マスクが形成される。半導体逆メサ縁の下側に残る絶縁物からなる偽マスクの形成により、壁はトレンチと交差する方向に延在する。
【００６７】
図１４は、導波路メサ上に選択的にコンタクト層を残す作製方法を概略的に示す図面である。コンタクト層の半導体逆メサ縁の作用を避けるために、エッチングにより導波路メサの幅に合わせてIII−Ｖ化合物半導体膜を加工しているので、目合わせズレに起因して、上部クラッド層の一部がコンタクト層によって覆われていない。これ故に、上部クラッド層と電極が直接に接触することになり、電極の金属原子が上部クラッド層を拡散する。
【００６８】
以上説明したように、図１３及び図１４のいずれに示される作製方法でも、所望の直線導波路を作製することはできない。なお、本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、偽マスクの形成をさせると共にクラッド層がコンタクト層から露出することを避けることを可能にする、マッハツェンダー変調器を作製する方法が提供される。また、本発明によれば、このマッハツェンダー変調器が提供される。
【符号の説明】
【００７０】
１１…マッハツェンダー変調器、１３…第１の導波路メサ、１３ａ…導波路部、１４…第１のアーム導波路、１５…第２の導波路メサ、１６…第２のアーム導波路、１７…第１の合分波器、１９…第２の合分波器、２１…テラス、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ…第１〜第４のテラス、２３…第１のトレンチ、２５…第２のトレンチ、２７…第３のトレンチ、２９…第４のトレンチ、４１…第１のクラッド層、４３…第２のクラッド層、４５…コア層、４７…コンタクト層、４７ａ…第１のウイング部、４７ｂ…第２のウイング部、４９ａ、４９ｂ…半導体逆メサ縁、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ…半導体順メサ縁、５７…樹脂体、６１…基板、６３…保護膜、７１…半導体基板、７２…半導体積層、７３…第１のIII−Ｖ化合物半導体膜、７４…第３のIII−Ｖ化合物半導体膜、７５…第２のIII−Ｖ化合物半導体膜、７６…第４のIII−Ｖ化合物半導体膜、Ｅ…エピタキシャル基板、７７…絶縁膜、８０…III−Ｖ化合物半導体層、８０ａ、８０ｂ…半導体逆メサ縁、８０ｃ、８０ｄ…半導体順メサ縁、ＴＣＨ１、ＴＣＨ２…トレンチ溝、ＭＥＳＡ…導波路メサ、Ａｘ…直線軸、ＬＷＧ…導波路部、ＷＧ…導波路幅、８３…導波路マスク、８５…導波路メサ、８７…絶縁膜、８８…樹脂膜、８９…樹脂体、９０…保護膜、９３ａ…第１のクラッド層、９３ｂ…コア層、９３ｃ…第２のクラッド層、９３ｄ…コンタクト層、ＴＲ１、ＴＲ２…第１及び第２のテラス、ＷＩＧ１、ＷＩＧ２…第１及び第２のウイング部。
【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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