(57)【要約】【課題】リッジ構造の側面における段差を軽減することができる光集積素子の製造方法を提供する。【解決手段】活性層１８、クラッド層２４、及びサイドエッチング層２６を含む半導体積層部４を成長させ、エッチングマスクを用いて半導体積層部４にエッチングを施したのち、光導波層３４及びクラッド層４０を含む半導体積層部６を上記エッチングマスクを用いて選択的に成長させる。そして、クラッド層４３及びコンタクト層４４を成長させ、エッチングマスクＭ２を用いてコンタクト層４４、クラッド層４３、２４及び４０に対しエッチングを施すことによりリッジ構造４６を形成する。このとき、まずクラッド層４３に対して選択的にウェットエッチングを行い、次にサイドエッチング層に対して選択的にウェットエッチングを行い、続いてクラッド層２４，４０に対して選択的にウェットエッチングを行う。【選択図】図１０
2013149724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並ぶ第１及び第２の領域を含む主面を有する半導体基板の前記第１及び第２の領域上に、第１の光導波層、前記第１の光導波層上に位置する第１のクラッド層、及び前記第１のクラッド層とは組成が異なり前記第１のクラッド層上に位置するサイドエッチング層を含む第１の半導体積層部を成長させる第１の成長工程と、
前記第１の半導体積層部のうち前記第１の領域上に成長した部分を覆う第１のエッチングマスクを前記第１の半導体積層部上に形成し、前記第１のエッチングマスクを用いて前記第１の半導体積層部のうち前記第２の領域上に成長した部分にエッチングを施すことにより前記第１の光導波層を露出させる第１のエッチング工程と、
前記第１の光導波層に結合される第２の光導波層、及び前記第２の光導波層上に位置する第２のクラッド層を含む第２の半導体積層部を、前記第１のエッチングマスクを用いて前記第２の領域上に選択的に成長させたのち、前記第１のエッチングマスクを除去する第２の成長工程と、
前記第１及び第２の半導体積層部上に第３のクラッド層及びコンタクト層を成長させる第３の成長工程と、
前記所定方向を長手方向とする第２のエッチングマスクを前記コンタクト層上に形成し、前記第２のエッチングマスクを用いて前記コンタクト層、前記第３のクラッド層、前記サイドエッチング層、並びに前記第１及び第２のクラッド層に対しエッチングを施すことにより逆メサ状のリッジ構造を形成する第２のエッチング工程と
を備え、
前記第１のエッチング工程は、前記サイドエッチング層に対するエッチング速度が前記第１のクラッド層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いてウェットエッチングを行うことにより前記第１のエッチングマスクと前記第１のクラッド層との間に庇を形成する庇形成工程を含んでおり、
前記第２のエッチング工程は、
前記第３のクラッド層に対するエッチング速度が前記サイドエッチング層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いて前記第３のクラッド層に対してウェットエッチングを行う第１のウェットエッチング工程と、
前記サイドエッチング層に対するエッチング速度が前記第１、第２及び第３のクラッド層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いて前記サイドエッチング層に対してウェットエッチングを行う第２のウェットエッチング工程と、
前記第１及び第２のクラッド層に対するエッチング速度が前記サイドエッチング層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いて前記第１及び第２のクラッド層に対してウェットエッチングを行う第３のウェットエッチング工程と
を含むことを特徴とする、光集積素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２のエッチング工程は、前記第１のウェットエッチング工程の前に、前記コンタクト層に対してドライエッチングを行うドライエッチング工程を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の光集積素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記第１、第２及び第３のクラッド層がＩｎＰから成り、前記サイドエッチング層がＩｎＧａＡｓＰから成り、
前記第１のエッチング工程の前記庇形成工程、及び前記第２のエッチング工程の前記第２のウェットエッチング工程において硫酸過水系エッチャントを用い、
前記第２のエッチング工程の前記第１及び第３のウェットエッチング工程において臭化水素を含むエッチャントを用いる
ことを特徴とする、請求項１及び２に記載の光集積素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第３のウェットエッチング工程において形成される前記第１、第２及び第３のクラッド層の側面がＩｎＰ結晶の（１１１）面を含むことを特徴とする、請求項３に記載の光集積素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２の成長工程において成長する前記第２の半導体積層部が、前記サイドエッチング層と同じ組成を有する半導体層を前記第２のクラッド層上に更に含んでおり、
前記第１のウェットエッチング工程において、前記第３のクラッド層に対するウェットエッチングを前記サイドエッチング層及び前記半導体層で停止する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光集積素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光集積素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、バットジョイント構造を備える光集積素子の製造方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ活性層およびｐ型ＩｎＰクラッド層が積層した構造の第１の導波路を形成し、これに隣接して、ＩｎＧａＡｓＰコア層およびｐ型ＩｎＰクラッド層が積層した第２の導波路を形成する。そして、特許文献１には、第１の導波路のＩｎＧａＡｓＰ活性層及びｐ型ＩｎＰクラッド層に対してウェットエッチングを行うことによりエッチングマスクの下側に凹部を形成し、これにより第２の導波路の成長時にＩｎＧａＡｓＰコア層およびｐ型ＩｎＰクラッド層の盛り上がりを抑えることが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２に記載された方法では、まず第１の下側光ガイド層、活性層および第１の上側光ガイド層を含む第１の光導波路層と、第１の上側クラッド層とをＩｎＰ基板上に順次成長させる。そして、第１の上側クラッド層上に形成したエッチングマスクを用いて第１の上側クラッド層、第１の上側光ガイド層および活性層をドライエッチングにより除去し、その後、前記エッチングマスクを用いてウェットエッチングを行うことにより第１の光導波路層をサイドエッチングする。そして、上記工程によって露出したＩｎＰ基板上に、第２の光導波路層および第２の上側クラッド層を順次成長させることにより、第１の光導波路層と第２の光導波路層とのバットジョイント接続を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５５７６４号公報
【特許文献２】特許第４０５８２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１４〜図１６は、バットジョイント構造を備える光集積素子の製造方法の一例を示す図である。このような光集積素子を製造する際には、図１４（ａ）に示されるように、まず第１の半導体積層部を構成するためのＩｎＰ下部クラッド層１１２、光導波層１１４、ＩｎＰ上部クラッド層１１６、及びサイドエッチング層１１７を半導体基板１０２上に成長させる。ここで、サイドエッチング層１１７は、ＩｎＰ上部クラッド層１１６に対しエッチング選択性を有する層であり、例えばＩｎＧａＡｓＰから成る。次に、図１４（ｂ）に示されるように、第１の半導体積層部１１０となるべき部分を覆うマスク１１８を形成し、このマスク１１８を用いて第１の半導体積層部１１０を除く他の部分をエッチングにより除去する。このとき、まずサイドエッチング層１１７を選択的にウェットエッチングすることによりマスク１１８とＩｎＰ上部クラッド層１１６との間に庇を形成し、その後、ＩｎＰ上部クラッド層１１６、光導波層１１４、及びＩｎＰ下部クラッド層１１２をエッチングする。
【０００６】
そして、図１４（ｃ）に示されるように、第２の半導体積層部１２０を構成するためのＩｎＰ下部クラッド層１２２、光導波層１２４、及びＩｎＰ上部クラッド層１２６を、上記マスク１１８を用いて半導体基板１０２上に選択的に再成長させる。このとき、マスク１１８とＩｎＰ上部クラッド層１１６との間に形成された庇によってＩｎＰ上部クラッド層１２６の異常成長が抑えられ、ＩｎＰ上部クラッド層１２６の表面が略平坦となる。
【０００７】
続いて、マスク１１８を除去したのち、図１５（ａ）に示されるように、サイドエッチング層１１７上及びＩｎＰ上部クラッド層１２６上にわたってＩｎＰクラッド層１３０及びコンタクト層１３２を成長させる。その後、図１５（ｂ）に示されるように、コンタクト層１３２上にストライプ状のマスク１３４を形成し、このマスク１３４を用いてコンタクト層１３２、ＩｎＰクラッド層１３０、ＩｎＰ上部クラッド層１１６及び１２６をエッチングすることにより、図１６（ａ）に示されるリッジ構造１４０を形成する。
【０００８】
しかしながら、このような製造方法では、リッジ構造１４０を形成する際に次の問題が生じる。ここで、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のVI−VI線に沿った断面（リッジ構造１４０の長手方向に垂直な断面）を示す図である。リッジ構造１４０を形成する際、コンタクト層１３２、ＩｎＰクラッド層１３０、ＩｎＰ上部クラッド層１１６（１２６）に対しウェットエッチングを行うことにより、リッジ構造１４０の側面を特定の結晶面（例えばＩｎＰ結晶の（１１１）面）によって形成し、リッジ構造１４０を逆メサ状とする場合がある。このような場合、ＩｎＰ上部クラッド層１１６とＩｎＰクラッド層１３０との間にサイドエッチング層１１７が存在すると、図１６（ｂ）に示されるように、サイドエッチング層１１７とＩｎＰ上部クラッド層１１６及びＩｎＰクラッド層１３０とのエッチング速度差に起因して段差が生じてしまう（図１６（ｂ）の部分Ｂ）。リッジ構造１４０の側面におけるこのような段差は、素子抵抗の増加や光導波モードの乱れを引き起こすおそれがあり、また、リッジ構造１４０の側面に対する絶縁性の保護膜（パッシベーション膜）の形成を妨げる一因となる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、リッジ構造の側面における段差を軽減することができる光集積素子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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明による光集積素子の製造方法は、所定方向に並ぶ第１及び第２の領域を含む主面を有する半導体基板の第１及び第２の領域上に、第１の光導波層、第１の光導波層上に位置する第１のクラッド層、及び第１のクラッド層とは組成が異なり第１のクラッド層上に位置するサイドエッチング層を含む第１の半導体積層部を成長させる第１の成長工程と、第１の半導体積層部のうち第１の領域上に成長した部分を覆う第１のエッチングマスクを第１の半導体積層部上に形成し、第１のエッチングマスクを用いて第１の半導体積層部のうち第２の領域上に成長した部分にエッチングを施すことにより第１の光導波層を露出させる第１のエッチング工程と、第１の光導波層に結合される第２の光導波層、及び第２の光導波層上に位置する第２のクラッド層を含む第２の半導体積層部を、第１のエッチングマスクを用いて第２の領域上に選択的に成長させたのち、第１のエッチングマスクを除去する第２の成長工程と、第１及び第２の半導体積層部上に第３のクラッド層及びコンタクト層を成長させる第３の成長工程と、所定方向を長手方向とする第２のエッチングマスクをコンタクト層上に形成し、第２のエッチングマスクを用いてコンタクト層、第３のクラッド層、サイドエッチング層、並びに第１及び第２のクラッド層に対しエッチングを施すことにより逆メサ状のリッジ構造を形成する第２のエッチング工程とを備え、第１のエッチング工程は、サイドエッチング層に対するエッチング速度が第１のクラッド層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いてウェットエッチングを行うことにより第１のエッチングマスクと第１のクラッド層との間に庇を形成する庇形成工程を含んでおり、第２のエッチング工程は、第３のクラッド層に対するエッチング速度がサイドエッチング層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いて第３のクラッド層に対してウェットエッチングを行う第１のウェットエッチング工程と、サイドエッチング層に対するエッチング速度が第１、第２及び第３のクラッド層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いてサイドエッチング層に対してウェットエッチングを行う第２のウェットエッチング工程と、第１及び第２のクラッド層に対するエッチング速度がサイドエッチング層に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いて第１及び第２のクラッド層に対してウェットエッチングを行う第３のウェットエッチング工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上述した製造方法では、第１の成長工程、第１のエッチング工程、第２の成長工程（いわゆるバットジョイント）、及び第３の成長工程によって、第１の半導体積層部、第２の半導体積層部、第３のクラッド層およびコンタクト層を成長させたのち、第２のエッチング工程によって逆メサ状のリッジ構造を形成している。そして、第１の成長工程では第１の半導体積層部の一つの層としてサイドエッチング層を成長し、第１のエッチング工程の際にこのサイドエッチング層を利用して庇を形成している。したがって、リッジ構造を従来の製造方法により形成すると、前述したようにリッジ構造の側面に段差が生じ（図    （ｂ）を参照）、素子抵抗の増加、光導波モードの乱れ、絶縁性の保護膜の形成の妨げ等が生じてしまう。
【００１２】
そこで、上述した製造方法では、リッジ構造を形成する第２のエッチング工程において、まず第３のクラッド層に対して選択的なウェットエッチングを行うことにより第３のクラッド層の側面を形成し、次に、サイドエッチング層に対して選択的なウェットエッチングを行うことによりサイドエッチング層の側面を形成し、その後、第１及び第２のクラッド層に対して選択的なウェットエッチングを行うことにより第１及び第２のクラッド層の側面を形成している。この方法によれば、サイドエッチング層に対して選択的なウェットエッチングを行う際にサイドエッチング層の横幅（リッジ構造の長手方向と直交する方向の幅）を狭めることができるので、リッジ構造側面の段差を軽減することができる。したがって、上述した製造方法によれば、素子抵抗の増加や光導波モードの乱れを抑えることができ、且つ絶縁性の保護膜をリッジ構造側面に好適に形成することができる。
【００１３】
また、光集積素子の製造方法は、第２のエッチング工程が、第１のウェットエッチング工程の前に、コンタクト層に対してドライエッチングを行うドライエッチング工程を更に含むことを特徴としてもよい。これにより、コンタクト層の側面を半導体基板の主面に対して略垂直に形成するとともに、コンタクト層の横幅を精度良く制御することができる。そして、これにより第１のウェットエッチング工程の際に第３のクラッド層のコンタクト層と接する部分の横幅が定まるので、第３のクラッド層の横幅を精度良く制御することができる。
【００１４】
また、光集積素子の製造方法は、半導体基板がＩｎＰ基板であり、第１、第２及び第３のクラッド層がＩｎＰから成り、サイドエッチング層がＩｎＧａＡｓＰから成り、第１のエッチング工程の庇形成工程、及び第２のエッチング工程の第２のウェットエッチング工程において硫酸過水系エッチャントを用い、第２のエッチング工程の第１及び第３のウェットエッチング工程において臭化水素を含むエッチャントを用いることを特徴としてもよい。これらの半導体材料とエッチャントとの組み合わせによって、上述した光集積素子の製造方法による作用効果を好適に得ることができる。
【００１５】
また、光集積素子の製造方法は、第１及び第３のウェットエッチング工程において形成される第１、第２及び第３のクラッド層の側面がＩｎＰ結晶の（１１１）面を含むことを特徴としてもよい。この場合、第１、第２及び第３のクラッド層の側面は、半導体基板の主面に対して逆メサ状となるので、上述した光集積素子の製造方法による効果を好適に得ることができる。
【００１６】
また、光集積素子の製造方法は、第２の成長工程において成長する第２の半導体積層部が、サイドエッチング層と同じ組成を有する半導体層を第２のクラッド層上に更に含んでおり、第１のウェットエッチング工程において、第３のクラッド層に対するウェットエッチングをサイドエッチング層及び半導体層で停止してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による光集積素子の製造方法によれば、リッジ構造の側面における段差の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る光集積素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の成長工程を示す図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の成長工程を示す図である。
【図４】図４は、第１のエッチング工程を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１のエッチング工程を示す図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２の成長工程を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、第３の成長工程を示す図である。図７（ｂ）は、第２のエッチング工程を示す図である。
【図８】図８は、第２のエッチング工程を示す図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２のエッチング工程を詳細に示す図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２のエッチング工程を詳細に示す図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、基板生産物に対する後工程を説明するための図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、基板生産物に対する後工程を説明するための図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、基板生産物に対する後工程を説明するための図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、バットジョイント構造を備える光集積素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、バットジョイント構造を備える光集積素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、バットジョイント構造を備える光集積素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、バットジョイント構造を備える光集積素子の従来の製造方法により生じる問題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明による光集積素子の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
なお、以下に説明する製造方法において、各半導体層は例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ；Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）によって好適に成長される。また、ｎ型ドーパントとしては例えばＳｎやＳｉが適しており、ｐ型ドーパントとしては例えばＺｎが適している。また、括弧内に示される各半導体層の厚さの数値は例示であって、各半導体層の厚さは必要に応じて増減されることができる。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光集積素子の製造方法を示すフローチャートである。また、図２〜図１３は、図１に示された各工程の様子を示す斜視図若しくは断面図である。
【００２２】
＜第１の成長工程＞
この製造方法では、まず、図２（ａ）に示されるように、主面１０ａを有するウエハ状のｎ型ＩｎＰ基板１０を準備する。ｎ型ＩｎＰ基板１０は、本実施形態における半導体基板であり、その主面１０ａには、光集積素子における光導波方向である所定方向（図中の矢印Ｄ１）に並ぶ第１の領域１０ｂ及び第２の領域１０ｃが含まれる。なお、主面１０ａは、ＩｎＰ結晶の（００１）面を主に含む。また、所定方向Ｄ１は、ＩｎＰ結晶の＜１１０＞方向に沿っていることが好ましい。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示されるように、このｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａ上の全面（第１の領域１０ｂ及び第２の領域１０ｃ）に、バッファ層１２（厚さ５００ｎｍ）、回折格子層１４（厚さ８０ｎｍ）、及びキャップ層（厚さ１０ｎｍ、不図示）をこの順で成長させる（図１の工程Ｓ１１）。バッファ層１２及びキャップ層は、例えばｎ型ＩｎＰ基板１０と同一の半導体材料（ｎ型ＩｎＰ）から成る。回折格子層１４は、バッファ層１２及びキャップ層よりも屈折率が高い材料、例えばｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る。回折格子層１４の組成のバンドギャップ波長は例えば１３３０ｎｍである。なお、ｎ型ＩｎＰ基板１０、バッファ層１２、回折格子層１４、及びキャップ層のキャリア濃度は例えば５×１０１７ｃｍ−３である。
【００２４】
続いて、干渉露光法を用いてフォトリソグラフィを行うことにより回折格子層１４上にエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクを用いて回折格子層１４にエッチング（好適にはドライエッチング）を施す。これにより、図３（ａ）に示されるように、回折格子層１４に回折格子を形成する（図１の工程Ｓ１２）。
【００２５】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、ｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａ上の全面に、スペーサ層１６（回折格子層１４の上面からの厚さ１００ｎｍ）、活性層１８、クラッド層２０（厚さ６０ｎｍ）、第１のエッチング停止層２２（厚さ１０ｎｍ）、第１のクラッド層２４（厚さ４６０ｎｍ）、サイドエッチング層２６（厚さ２０ｎｍ）、及びキャップ層２８（厚さ２０ｎｍ）をこの順で成長させる（図１の工程Ｓ１３）。スペーサ層１６は、例えばｎ型ＩｎＰ基板１０と同一の半導体材料（ｎ型ＩｎＰ）から成る。クラッド層２０及び２４は、例えばｎ型ＩｎＰ基板１０と同じ半導体材料で導電性が反対のもの（ｐ型ＩｎＰ）から成る。第１のエッチング停止層２２は、クラッド層２０及び２４とは組成が異なり、クラッド層２０とクラッド層２４との間に位置する。より具体的には、第１のエッチング停止層２２は、クラッド層２０及び２４に対してエッチング選択性を有する材料、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る。第１のエッチング停止層２２のバンドギャップ波長は例えば１１００ｎｍである。
【００２６】
サイドエッチング層２６は、クラッド層２４に対してエッチング選択性を有する材料、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る。サイドエッチング層２６のバンドギャップ波長は例えば１１５０ｎｍである。キャップ層２８は、例えばｐ型ＩｎＰから成る。なお、スペーサ層１６、クラッド層２０、第１のエッチング停止層２２、クラッド層２４、サイドエッチング層２６、及びキャップ層２８のキャリア濃度は例えば５×１０１７ｃｍ−３である。
【００２７】
活性層１８は、本実施形態における第１の光導波層である。活性層１８は、例えばバリア層及び井戸層が交互に積層されて成る多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。バリア層は例えばＩｎＧａＡｓＰから成り、バンドギャップ波長は例えば１２００ｎｍである。井戸層は例えばＩｎＧａＡｓＰから成り、その組成は、例えば１５５０ｎｍの光を発生するように調整される。バリア層及び井戸層の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ及び５ｎｍである。井戸層は、例えば１％の圧縮歪みを有しても良い。井戸層の数は例えば７層である。
【００２８】
なお、活性層１８より屈折率が小さい組成の光閉じ込め層を、活性層１８の上下に更に設けても良い。この光閉じ込め層は例えばＩｎＧａＡｓＰによって構成され、その組成のバンドギャップ波長は例えば１１５０ｎｍである。光閉じ込め層の厚さは、例えば上下それぞれ５０ｎｍである。
【００２９】
以上の工程により、図３（ｂ）に示される第１の半導体積層部４が、ｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａ上に形成される。第１の半導体積層部４は、回折格子層１４、スペーサ層１６、活性層１８、クラッド層２０、第１のエッチング停止層２２、クラッド層２４、サイドエッチング層２６、及びキャップ層２８を含む。第１の半導体積層部４のうち第１の領域１０ｂ上に形成された部分は、分布帰還型の半導体レーザ素子として機能する。
【００３０】
＜第１のエッチング工程＞
続いて、図４に示されるように、第１の半導体積層部４のうち第１の領域１０ｂ上に成長した部分を覆う第１のエッチングマスクＭ１を第１の半導体積層部４上に形成する（図１の工程Ｓ１４）。この第１のエッチングマスクＭ１は、例えばＳｉＯ２から成る。一実施例では、化学気相成長法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）によりＳｉＯ２を第１の半導体積層部４上に堆積させたのち、通常のフォトリソグラフィ技術を用いてこのＳｉＯ２層上にレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いてＳｉＯ２層をエッチングすることによって第１のエッチングマスクＭ１が好適に作製される。
【００３１】
続いて、図５（ａ）に示されるように、第１のエッチングマスクＭ１を用いて第１の半導体積層部４のうち第２の領域１０ｃ上に成長した部分にウェットエッチングを施すことにより、活性層１８を露出させる（図１の工程Ｓ１５）。例えば本実施形態では、第１の半導体積層部４を構成する各半導体層毎にエッチャントを変更しながら、バッファ層１２が露出するまでエッチングを行う。特に、サイドエッチング層２６及び第１のエッチング停止層２２をエッチングする際には、これらの層に対するエッチング速度がキャップ層２８、クラッド層２４及び２０に対するエッチング速度よりも速いエッチャントを用いてウェットエッチングを行う。
【００３２】
一実施例では、キャップ層２８に対しては塩酸及び酢酸を含むエッチャントを使用し、主にＩｎＰから成るクラッド層２４、クラッド層２０、及びスペーサ層１６に対しては臭化水素を含むエッチャントを使用する。そして、主にＩｎＧａＡｓＰから成るサイドエッチング層２６及び第１のエッチング停止層２２に対しては、硫酸過水系エッチャントを使用する。これにより、これらの層に対するエッチング速度をキャップ層２８、クラッド層２４及び２０に対するエッチング速度よりも速くすることができる。なお、主にＩｎＧａＡｓＰから成る活性層１８及び回折格子層１４に対しては、塩酸過水系エッチャントを使用するとよい。
【００３３】
ここで、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示されるＩ−Ｉ線に沿った断面を示す側断面図である。本実施形態では、第１の半導体積層部４のエッチング端面は主にＩｎＰ系半導体の（１１１）面から構成されており、順メサ構造を有する。また、サイドエッチング層２６をエッチングする際、そのエッチング速度がキャップ層２８及びクラッド層２４に対するエッチング速度よりも速いので、サイドエッチング層２６の端面がキャップ層２８及びクラッド層２４の端面よりも深くエッチングされ、図５（ｂ）の部分Ａ１に示されるように第１のエッチングマスクＭ１とクラッド層２４との間に庇が形成されることとなる（庇形成工程）。同様に、第１のエッチング停止層２２をエッチングする際、そのエッチング速度がクラッド層２４及び２０に対するエッチング速度よりも速いので、第１のエッチング停止層２２の端面がクラッド層２４及び２０の端面よりも深くエッチングされ、図５（ｂ）の部分Ａ２に示されるようにクラッド層２４とクラッド層２０との間に庇が形成されることとなる。
【００３４】
＜第２の成長工程＞
続いて、図６（ａ）に示されるように、ｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａの第２の領域１０ｃ上に、バッファ層３２（厚さ５０ｎｍ）、光導波層３４、クラッド層３６（厚さ６０ｎｍ）、第２のエッチング停止層３８（厚さ１０ｎｍ）、第２のクラッド層４０（厚さは、クラッド層２４の上面と面一になるように調整される）、半導体層４１、及びキャップ層４２を、第１のエッチングマスクＭ１を用いて選択的に成長させる（バットジョイント、図１の工程Ｓ１６）。バッファ層３２は、例えばｎ型ＩｎＰ基板１０と同一の半導体材料（ｎ型ＩｎＰ）から成る。クラッド層３６及び４０は、例えばｎ型ＩｎＰ基板１０と同じ半導体材料で導電性が反対のもの（ｐ型ＩｎＰ）から成る。第２のエッチング停止層３８は、クラッド層４０とは組成が異なり、クラッド層３６とクラッド層４０との間に位置する。より具体的には、第２のエッチング停止層３８は、クラッド層４０に対してエッチング選択性を有する材料、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る。第２のエッチング停止層３８のバンドギャップ波長は例えば１１００ｎｍである。
【００３５】
半導体層４１は、第１の半導体積層部４のサイドエッチング層２６と同様の材料、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る。半導体層４１のバンドギャップ波長は例えば１１５０ｎｍである。キャップ層４２は、例えばｐ型ＩｎＰから成る。なお、バッファ層３２、クラッド層３６、第２のエッチング停止層３８、クラッド層４０、半導体層４１、及びキャップ層４２のキャリア濃度は、例えば５×１０１７ｃｍ−３である。
【００３６】
光導波層３４は、本実施形態における第２の光導波層である。光導波層３４は、例えばバリア層及び井戸層が交互に積層されて成る多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。バリア層は例えばＩｎＧａＡｓＰから成り、バンドギャップ波長は例えば１４００ｎｍである。井戸層は例えばＩｎＧａＡｓＰから成り、バンドギャップ波長は例えば１５００ｎｍである。バリア層及び井戸層の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ及び６ｎｍである。井戸層は、例えば１％の圧縮歪みを有しても良い。
【００３７】
ここで、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されるII−II線に沿った断面を示す側断面図である。前述した第１のエッチング工程によって、クラッド層２４と第１のエッチングマスクＭ１との間には、庇が形成されている（図中の部分Ａ１）。この庇は、第２の成長工程においてクラッド層４０が成長するときに、第１の半導体積層部４との境界付近におけるクラッド層４０の這い上がりを効果的に抑制する。また、前述した第１のエッチング工程によって、クラッド層２０とクラッド層２４との間には、別の庇が形成されている（図中の部分Ａ２）。この庇は、第２の成長工程において第２の光導波層３４が成長するときに、第１の半導体積層部４との境界付近における第２の光導波層３４の這い上がりを効果的に抑制する。
【００３８】
以上の工程により、図６に示される第２の半導体積層部６が、ｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａ上に形成される。第２の半導体積層部６は、バッファ層３２、光導波層３４、クラッド層３６、第２のエッチング停止層３８、クラッド層４０、半導体層４１、及びキャップ層４２を含む。この第２の半導体積層部６は、例えば電界吸収型（ＥＡ；Electric Absorption）光変調素子として機能する。この後、第１のエッチングマスクＭ１を例えばフッ酸を用いて除去する。
【００３９】
＜第３の成長工程＞
続いて、図７（ａ）に示されるように、第１の半導体積層部４上から第２の半導体積層部６上にわたる主面１０ａ上の全面に、第３のクラッド層４３（厚さ１２００ｎｍ）及びコンタクト層４４（厚さ１００ｎｍ）をこの順で成長させる（図１の工程Ｓ１７）。クラッド層４３は、例えばクラッド層２４及び４０と同じ半導体材料（ｐ型ＩｎＰ）から成る。また、コンタクト層４４は、クラッド層４３とは組成が異なり、この工程の後に形成される金属製のアノード電極とオーミック接合を成す為の半導体材料から成る。コンタクト層４４は、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓから成る。なお、クラッド層４３のキャリア濃度は例えば１×１０１８ｃｍ−３であり、コンタクト層４４のキャリア濃度は例えば１．５×１０１９ｃｍ−３である。
【００４０】
＜第２のエッチング工程＞
続いて、図７（ｂ）に示されるように、所定方向Ｄ１を長手方向とするストライプ状の第２のエッチングマスクＭ２を第１の半導体積層部４上及び第２の半導体積層部６上（本実施形態ではコンタクト層４４上）に形成する（図１の工程Ｓ１８）。この第２のエッチングマスクＭ２は、例えばＳｉＯ２から成る。一実施例では、ＣＶＤによりＳｉＯ２をコンタクト層４４上に堆積させたのち、通常のフォトリソグラフィ技術を用いてこのＳｉＯ２層上にレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いてＳｉＯ２層をエッチングすることによって第２のエッチングマスクＭ２が好適に作製される。そして、図８に示されるように、この第２のエッチングマスクＭ２を用いてコンタクト層４４、クラッド層４３、サイドエッチング層２６、半導体層４１、クラッド層２４及び４０に対しエッチングを施すことにより、リッジ構造４６を形成する（図１の工程Ｓ１９）。
【００４１】
なお、第２のエッチングマスクＭ２の両側方には、第２のエッチングマスクＭ２の側縁に沿った側縁を有する別のエッチングマスク（不図示）が、第２のエッチングマスクＭ２との間に間隔をあけて更に設けられる。したがって、リッジ構造４６の両側面は、リッジ構造４６の長手方向（所定方向Ｄ１）に沿って第１及び第２の半導体積層部４，６に形成された溝５０の一方の側壁を構成することとなる。但し、図８では、リッジ構造４６を明瞭に図示する為に、この溝５０の他方の側壁の図示を省略している。
【００４２】
ここで、図９及び図１０は、図８に示された第２のエッチング工程を詳細に示す図である。なお、図９及び図１０は、図８に示されるIII−III線に沿った断面（第１の半導体積層部４の断面）、及び図８に示されるIV−IV線に沿った断面（第２の半導体積層部６の断面）を併せて示している。
【００４３】
この第２のエッチング工程では、図９（ａ）に示されるように、先ずコンタクト層４４及びクラッド層４３に対してドライエッチングを行う。このドライエッチングの為のエッチングガスとしては、例えばＣＨ４／Ｈ２系ガスが好適である。このドライエッチングは、コンタクト層４４と、第１の半導体積層部４のサイドエッチング層２６との間で停止される。このドライエッチングにより、コンタクト層４４の側面４４ａ，４４ｂが主面１０ａに対してほぼ垂直に形成される。
【００４４】
次に、図９（ｂ）に示されるように、クラッド層４３に対して選択的にウェットエッチングを行う（第１のウェットエッチング工程）。このウェットエッチングの為のエッチャントとしては、クラッド層４３に対するエッチング速度が、サイドエッチング層２６、半導体層４１及びコンタクト層４４に対するエッチング速度よりも速いエッチャントが好適であり、一実施例では臭化水素を含むエッチャントを用いることができる。このウェットエッチングは、サイドエッチング層２６及び半導体層４１が露出した時点で停止される。このウェットエッチングにより、クラッド層４３の側面４３ａ，４３ｂが形成される。図に示されるように、側面４３ａ，４３ｂは、主面１０ａに対して逆メサ状となっており、例えばＩｎＰ結晶の（１１１）面を主に含んでいる。なお、コンタクト層４４のエッチング速度はクラッド層４３のエッチング速度よりも遅いため、コンタクト層４４の幅は殆ど変化しない。
【００４５】
次に、図１０（ａ）に示されるように、サイドエッチング層２６及び半導体層４１に対して選択的にウェットエッチングを行う（第２のウェットエッチング工程）。このウェットエッチングの為のエッチャントとしては、サイドエッチング層２６及び半導体層４１に対するエッチング速度がクラッド層４３、２４及び４０に対するエッチング速度よりも速いエッチャントが好適であり、一実施例では硫酸過水系エッチャントを用いることができる。このウェットエッチングにより、サイドエッチング層２６の側面２６ａ，２６ｂ、及び半導体層４１の側面４１ａ，４１ｂが形成される。この工程において、サイドエッチング層２６及び半導体層４１の横幅は、クラッド層４３の下端部の横幅に近づけられる。図に示されるように、サイドエッチング層２６及び半導体層４１の横幅は、クラッド層４３の下端部の横幅と略等しいことが好ましい。なお、クラッド層４３のエッチング速度はサイドエッチング層２６及び半導体層４１のエッチング速度よりも遅いため、クラッド層４３の横幅および側面形状は殆ど変化しない。
【００４６】
次に、図１０（ｂ）に示されるように、クラッド層２４及び４０に対して選択的にウェットエッチングを行う（第３のウェットエッチング工程）。このウェットエッチングの為のエッチャントとしては、クラッド層２４及び４０に対するエッチング速度が、コンタクト層４４、半導体層４１、サイドエッチング層２６、第１のエッチング停止層２２、及び第２のエッチング停止層３８に対するエッチング速度よりも速いエッチャントが好適であり、一実施例では臭化水素を含むエッチャントを用いることができる。このウェットエッチングは、第１及び第２のエッチング停止層２２，３８が露出した時点で停止される。このウェットエッチングにより、クラッド層２４の側面２４ａ，２４ｂおよびクラッド層４０の側面４０ａ，４０ｂが形成される。クラッド層２４の側面２４ａ，２４ｂおよびクラッド層４０の側面４０ａ，４０ｂは、主面１０ａに対して逆メサ状となっており、例えばＩｎＰ結晶の（１１１）面を主に含んでいる。なお、サイドエッチング層２６及び半導体層４１のエッチング速度はクラッド層２４，４０のエッチング速度よりも遅いため、サイドエッチング層２６及び半導体層４１の幅は殆ど変化しない。また、クラッド層４３の側面４３ａ、４３ｂは既に特定の結晶面（ＩｎＰ結晶の（１１１）面）に沿って形成されているので、側面４３ａ、４３ｂの幅や形状の変化は僅かである。
【００４７】
＜後工程＞
以上の工程により、第１及び第２の半導体積層部４，６にリッジ構造４６が形成されたウェハ状の基板生産物が作製される。図１１〜図１３は、この基板生産物に対する後工程（図１の工程Ｓ２０）を説明するための図である。図１１〜図１３（ａ）は、図８に示されたIII−III断面に相当する断面（第１の半導体積層部４の断面）を示しているが、第２の半導体積層部６についてもこれらと同様の工程を行う。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示されたＶ−Ｖ線に沿った断面を示している。
【００４８】
後工程では、まず、図１１（ａ）に示されるように、第１及び第２の半導体積層部４，６を保護するための保護膜（パッシベーション膜）６２を第１及び第２の半導体積層部４，６の表面に形成する。このとき、例えばＣＶＤによってＳｉＯ２から成る保護膜６２を形成するとよい。また、保護膜６２は、少なくともリッジ構造４６の上面および両側面を覆うように形成されるとよい。
【００４９】
続いて、図１１（ｂ）に示されるように、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂６４をスピンコートにより第１及び第２の半導体積層部４，６の表面に塗布する。そして、熱処理を行うことによりＢＣＢ樹脂６４を硬化させる。この工程により、リッジ構造４６の両側面に形成された溝５０をＢＣＢ樹脂６４が埋め込んで、基板生産物の表面が平坦化される。
【００５０】
続いて、図１２（ａ）に示されるように、フォトリソグラフィ技術を用いてＢＣＢ樹脂６４を露光・現像し、露光されたリッジ構造４６上のＢＣＢ樹脂６４を除去する。この工程によって、リッジ構造４６上の保護膜６２が露出する。
【００５１】
続いて、図１２（ｂ）に示されるように、ＢＣＢ樹脂６４をマスクとして使用しつつ、リッジ構造４６上の保護膜６２をエッチングにより除去する。このとき、保護膜６２に対して例えばＣＦ系ガスを用いたドライエッチングを行うとよい。この工程によって、リッジ構造４６の上面（コンタクト層４４）が露出する。
【００５２】
続いて、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されるように、リッジ構造４６上にオーミック電極６６を形成し、更に、オーミック電極６６上からＢＣＢ樹脂６４上に延びる金属配線６８を形成する。そして、図１３（ｂ）に示されるように、第１の半導体積層部４上のオーミック電極６６及び金属配線６８と、第２の半導体積層部６上のオーミック電極６６及び金属配線６８とを相互に分離する為に、オーミック電極６６及び金属配線６８の一部をエッチングにより除去する。更に、コンタクト層４４の一部をエッチングにより除去することによって、第１の半導体積層部４上のコンタクト層４４と、第２の半導体積層部６上のコンタクト層４４とを相互に分離する。
【００５３】
以上の工程ののち、ウェハ状の基板生産物をチップ状に分割することによって、光集積素子が完成する。
【００５４】
以上に説明した本実施形態による製造方法では、第１の成長工程Ｓ１１〜Ｓ１３、第１のエッチング工程Ｓ１４〜Ｓ１５、第２の成長工程Ｓ１６、及び第３の成長工程Ｓ１７によって、第１の半導体積層部４、第２の半導体積層部６、第３のクラッド層４３およびコンタクト層４４を成長させたのち、第２のエッチング工程Ｓ１８〜Ｓ１９によって逆メサ状のリッジ構造４６を形成している。そして、第１の成長工程Ｓ１３では第１の半導体積層部４の一つの層としてサイドエッチング層２６を成長し、第１のエッチング工程Ｓ１５の際にこのサイドエッチング層２６を利用して庇を形成している（図５（ｂ）の部分Ａ１）。したがって、リッジ構造を従来の製造方法により形成すると、前述したようにリッジ構造の側面に段差が生じ（図１６（ｂ）を参照）、素子抵抗の増加、光導波モードの乱れ、絶縁性の保護膜の形成の妨げ等が生じてしまう。
【００５５】
そこで、本実施形態による製造方法では、リッジ構造４６を形成する第２のエッチング工程Ｓ１９において、まず第３のクラッド層４３に対して選択的なウェットエッチングを行うことにより第３のクラッド層４３の側面４３ａ，４３ｂを形成し（図９（ｂ）を参照）、次に、サイドエッチング層２６に対して選択的なウェットエッチングを行うことによりサイドエッチング層２６の側面２６ａ，２６ｂを形成し（図１０（ａ）を参照）、その後、クラッド層２４，４０に対して選択的なウェットエッチングを行うことによりクラッド層２４，４０の側面２４ａ，２４ｂ，４０ａ，４０ｂを形成している（図１０（ｂ）を参照）。この方法によれば、サイドエッチング層２６に対して選択的なウェットエッチングを行う際にサイドエッチング層２６の横幅（リッジ構造４６の長手方向Ｄ１と直交する方向の幅）を狭めることができるので、リッジ構造４６の側面の段差を軽減することができる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、素子抵抗の増加や光導波モードの乱れを抑えることができ、且つ保護膜６２をリッジ構造４６の側面に好適に形成することができる。
【００５６】
また、本実施形態による光集積素子の製造方法では、第２のエッチング工程Ｓ１９が、コンタクト層４４に対してドライエッチングを行う工程（図９（ａ）を参照）を更に含んでいる。これにより、コンタクト層４４の側面４４ａ，４４ｂをｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａに対して略垂直に形成するとともに、コンタクト層４４の横幅を精度良く制御することができる。そして、これにより第１のウェットエッチング工程（図９（ｂ）を参照）の際に第３のクラッド層４３のコンタクト層４４と接する部分の横幅が定まるので、第３のクラッド層４３の横幅を精度良く制御することができる。
【００５７】
また、本実施形態による光集積素子の製造方法では、第１及び第３のウェットエッチング工程（図９（ｂ）及び図１０（ｂ）を参照）において形成されるクラッド層２４，４０，４３の側面がＩｎＰ結晶の（１１１）面を含んでいる。この場合、クラッド層２４の側面２４ａ及び２４ｂ、クラッド層４０の側面４０ａ及び４０ｂ、並びにクラッド層４３の側面４３ａ及び４３ｂは、ｎ型ＩｎＰ基板１０の主面１０ａに対して逆メサ状となるので、本実施形態による上述した効果を好適に得ることができる。
【００５８】
また、本実施形態による光集積素子の製造方法では、第２の成長工程Ｓ１６において成長する第２の半導体積層部６が、サイドエッチング層２６と同じ組成を有する半導体層４１をクラッド層４０上に更に含んでいる。そして、第１のウェットエッチング工程（図９（ｂ）を参照）において、クラッド層４３に対するウェットエッチングをサイドエッチング層２６及び半導体層４１で停止している。これにより、第２の半導体積層部６においてもクラッド層４３に対するエッチング深さを精度良く制御することができ、またクラッド層４３の側面４３ａ，４３ｂを好適に形成することができる。
【００５９】
また、本実施形態による製造方法では、第１の成長工程Ｓ１３において成長される第１の半導体積層部４が、第１のエッチング停止層２２を含んでいる。第１のエッチング停止層２２は、クラッド層２０及びクラッド層２４とは組成が異なり、クラッド層２０とクラッド層２４との間に位置する。そして、第１のエッチング工程Ｓ１５の際に、第１のエッチング停止層２２に対するウェットエッチングの速度を、その上下の層（クラッド層２０，２４）に対する速度よりも速くすることにより、クラッド層２０とクラッド層２４との間に庇を形成する（図５（ｂ）のＡ２部分を参照）。この庇は、第２の成長工程Ｓ１６において第２の光導波層３４が成長するときに、第１の半導体積層部４との境界付近における第２の光導波層３４の這い上がりを抑制する（図６（ｂ）のＡ２部分を参照）。
【００６０】
従来の製造方法では、第１の半導体積層部との境界付近において第２の光導波層が這い上がることにより、次のような問題が生じていた。すなわち、図１７に示されるように、リッジ構造１４０を形成する際、這い上がった光導波層１２４と上部クラッド層１１６及び１２６とではエッチングレートが異なるため、この這い上がり部分が、リッジ構造１４０の両側面に隣接する領域（図中のＤ部分）において盛り上がってしまう。このような盛り上がりは、光導波モードの乱れを引き起こし、例えば半導体レーザの発振特性等に影響を及ぼすおそれがある。
【００６１】
本実施形態では、クラッド層２０とクラッド層２４との間に形成される庇によって、第１の半導体積層部４との境界付近における第２の光導波層３４の這い上がりが効果的に抑制される。これにより、第２のエッチング工程Ｓ１９においてリッジ構造４６を形成する際に、図８に示されるようにリッジ構造４６の両側面に隣接する領域（具体的には、溝５０の底面）の盛り上がりを抑えて、該領域を平坦に近づけることができる。したがって、本実施形態による光集積素子の製造方法によれば、光導波モードの乱れを抑え、半導体レーザの発振特性等への影響を低減することができる。
【００６２】
以上、本発明に係る光集積素子の製造方法の好適な実施形態について、分布帰還型の半導体レーザ素子およびＥＡ光変調素子が集積された構造を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
４…第１の半導体積層部、６…第２の半導体積層部、１０…基板、１０ａ…主面、１０ｂ…第１の領域、１０ｃ…第２の領域、１２…バッファ層、１４…回折格子層、１６…スペーサ層、１８…活性層（第１の光導波層）、２０，３６…クラッド層、２２…第１のエッチング停止層、２４…第１のクラッド層、２６…サイドエッチング層、２８…キャップ層、３２…バッファ層、３４…第２の光導波層、３８…第２のエッチング停止層、４０…第２のクラッド層、４１…半導体層、４２…キャップ層、４３…第３のクラッド層、４４…コンタクト層、４６…リッジ構造、５０…溝、６２…保護膜、６４…樹脂、６６…オーミック電極、６８…金属配線、Ｍ１…第１のエッチングマスク、Ｍ２…第２のエッチングマスク。
【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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