(57)【要約】【課題】半導体光変調器においてグランド電極の体積を削減し、高価な材料である金等の電極材料の使用量を削減し、製造コストを低減する。【解決手段】半絶縁性ＩｎＰ基板２０１上に形成された、グランドコンタクト層２０２、第１のクラッド層２０３、コア層２０４および第２のクラッド層２０５を含んで構成された半導体光変調器において、第１のクラッド層２０３、コア層２０４、第２のクラッド層２０５で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜２０６と、被覆する絶縁膜２０６を被覆する第１の有機膜２０７と、第２のクラッド層２０５上に形成されたシグナル電極２１０と、グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄い第１のグランド電極２０８と、第１のグランド電極上２０８の一部に形成された、平面視の面積が第１のグランド電極２０８より小さい第２のグランド電極２０９とを備えた。【選択図】図２
2017227801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成された半導体光変調器であって、
前記グランドコンタクト層上に形成され、前記第１のクラッド層、前記コア層および前記第２のクラッド層で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜と、
前記絶縁膜を被覆する第１の有機膜と、
前記第２のクラッド層上に形成されたシグナル電極と、
前記グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄い第１のグランド電極と、
前記第１のグランド電極上の一部に形成された、平面視の面積が前記第１のグランド電極より小さい第２のグランド電極と
を備えたことを特徴とする半導体光変調器。
【請求項２】
前記第２のグランド電極は、前記第１のグランド電極の前記半導体ハイメサ構造に近接する端部上面に接した位置に備えられたことを特徴とする、請求項１に記載の半導体光変調器。
【請求項３】
前記第１のグランド電極、並びに前記第２のグランド電極および前記第１の有機膜を被覆する第２の有機膜をさらに備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体光変調器。
【請求項４】
前記第１のグランド電極は、厚さが２５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
前記第２のグランド電極は、幅が１５μｍ以上６５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体光変調器。
【請求項５】
半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成された半導体光変調器であって、
前記グランドコンタクト層上に形成され、前記第１のクラッド層、前記コア層および前記第２のクラッド層で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜と、
前記絶縁膜を被覆する有機膜と、
前記第２のクラッド層上に形成されたシグナル電極と、
前記グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄いグランド電極と
を備えたことを特徴とする半導体光変調器。
【請求項６】
半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成された半導体光変調器であって、
前記グランドコンタクト層上に形成され、前記第１のクラッド層、前記コア層および前記第２のクラッド層で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜と、
前記第２のクラッド層上に形成されたシグナル電極と、
前記グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄いグランド電極と、
前記絶縁膜および前記グランド電極を被覆する有機膜と
を備えたことを特徴とする半導体光変調器。
【請求項７】
前記グランド電極は、厚さが７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項５または６に記載の半導体光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信システムの大容量化に伴い、コヒーレント信号処理技術を用いた高次多値変復調伝送技術の開発が盛んに行われている。ＩｎＰ材料で構成される半導体光変調器は、既存のＬｉＮｂＯ3で構成されたＬＮ光変調器に比べて、素子サイズを大幅に低減することが可能であり、例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓの偏波多重４値位相変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）向けのプラガブルトランシーバへの応用が期待されている。また、ＩｎＰ光変調器は同じ材料であるＩｎＰで構成されるレーザーや半導体増幅器、そして、フォトダイオードとのモノリシック集積が可能であり、高機能な光デバイスの実現が可能である。これまでにＬＮ変調器と同様の動作原理を用いた４０Ｇｂｉｔ／ｓの高速動作が可能なＩｎＰをベースとする半導体光変調器が考案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】K. Tsuzuki他，“40 Gbit/s n-i-n InP Mach-Zehnder modulator with a π voltage of 2.2 V”， Electronics Letters，vol. 39，no. 20，pp. 1464-1466，2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０は、ＩｎＰをベースとする半導体光変調器の構成を示す図である。図１０には、グランド電極７０１、シグナル電極７０２、光導波路７０３、絶縁膜７０４および有機膜７０５を含む、半導体光変調器が示されている。この半導体光変調器は、マッハツェンダ型の半導体光変調器であり、光導波路７０３は、入力端側および出力端側に設けた２つのカプラ（例えば、ＭＭＩカプラ）に接続され、カプラ間の２本の光導波路で、マッハツェンダ干渉計を構成する。図１０に示すように、光信号と電気信号を同じ方向（ｘ方向）に伝搬させる進行波電極構造を用いることにより、高速動作を実現している（例えば、非特許文献１参照）。図１１は、図１０に示した光導波路部分における断面図（Ｄ−Ｄ’部分）である。図１１に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板８０１上にグランドコンタクト層８０２が形成され、グランドコンタクト層８０２上に、第１のクラッド層８０３、コア層８０４、第２のクラッド層８０５で構成される半導体ハイメサ構造が設けられた構造が示されている。半導体ハイメサ構造は絶縁膜８０６および有機膜８０7で保護されており、半導体ハイメサ構造の第２のクラッド層８０５にはシグナル電極８１０が設けられている。また、図１１に示されるように、グランドコンタクト層８０２上には、第１のグランド電極８０８および第２のグランド電極８０９が設けられた構造となっている。半導体光変調器は、ＬＮ光変調器に比べてサイズが小さいとはいえ、光導波路長がｍｍオーダーであるため、シグナル電極およびグランド電極における抵抗を無視できない。例えば、高周波電気特性において、４０ＧＨｚ程度の６ｄＢ帯域を得るためには、シグナル電極の厚さを３μｍ以上にする必要がある。一般的に、電極形成では２層レジストを用いた蒸着リフトオフプロセスを用いるが、電極の厚さが３μｍ以上となると、蒸着ではターンアラウンドタイム（ＴＡＴ：Turn around time）が長く、コストの面から好ましくない。代替手段として、めっき法による電極形成が挙げられる。めっき法の場合、シグナル電極およびグランド電極が形成される領域のみ開口するフォトパタンを形成する。その後、めっき法によりシグナルおよびグランド電極を成長させ、フォトパタンを除去する流れとなる。しかしながら、図１１に示すように、グランド電極領域は半導体光変調器の面積の大部分を占めており、この領域全てにグランド電極を形成する場合、ウェハ１枚当たりのめっき液の使用量が増大し、頻繁にめっき液の交換が必要となる。その結果、プロセスコストの増大を招く。半導体光変調器の場合、化学的に安定なＡｕを用いることが多い。しかしながら、Ａｕは希少金属であるため、価格が高く、頻繁なめっき液交換はウェハ製造コストの増大に直結する。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半導体光変調器においてグランド電極の体積を削減することにある。これにより、高価な材料である金等の電極材料の使用量を削減し、製造コストを低減した半導体光変調器の提供を可能とする。また、本発明の目的とするところは、半導体光変調器においてメッキ法で形成されるグランド電極の面積を削減することにある。これにより、ウェハ１枚当たりのメッキ使用量を削減し、半導体光変調器の製造工程におけるめっき液の交換頻度を低減して、製造コストを低減した半導体光変調器の提供を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、一実施態様の半導体光変調器は、第１のクラッド層、コア層、および第２のクラッド層で構成される半導体ハイメサ構造のコア層に変調用電圧（電気信号）を印加するために設けられるグランド電極を、（ｉ）２層グランド電極として下層の第１のグランド電極の厚さ（光の伝搬方向（ｘ方向）および基板面に対して垂直な方向（ｚ方向））を半導体ハイメサ構造より薄くし、上層の第２のグランド電極の平面視の面積（ｚ方向から見たｘｙ平面の面積）を下層の第１のグランド電極より小さくした、（ii）あるいは単層グランド電極として厚さを半導体ハイメサ構造より薄くしたことを特徴とする。
【０００７】
一実施形態では、半導体光変調器は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成され、グランドコンタクト層上に形成され、第１のクラッド層、コア層および前記第２のクラッド層で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜と、絶縁膜を被覆する第１の有機膜と、第２のクラッド層上に形成されたシグナル電極と、グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄い第１のグランド電極と、第１のグランド電極上の一部に形成された、平面視の面積が前記第１のグランド電極より小さい第２のグランド電極とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、一実施形態の半導体光変調器は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成され、グランドコンタクト層上に形成され、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜と、絶縁膜を被覆する有機膜と、第２のクラッド層上に形成されたシグナル電極と、グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄いグランド電極とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、一実施形態の半導体光変調器は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成され、グランドコンタクト層上に形成され、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層で構成された半導体ハイメサ構造を被覆する絶縁膜と、第２のクラッド層上に形成されたシグナル電極と、グランドコンタクト層上に形成された、厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄いグランド電極と、絶縁膜およびグランド電極を被覆する有機膜とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、半導体光変調器のグランド電極の体積を削減し、もって高価な材料である金等の電極材料の使用量を削減し、半導体光変調器の製造コスト低減に寄与する。また、本願発明によれば、半導体光変調器の電極形成のためのめっき面積削減により、ウェハ１枚当たりのめっき使用量を大幅に低減し、めっき液の交換頻度を低減することで、半導体光変調器の製造コスト低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の断面図（図１におけるＡ−Ａ’部分の断面図）である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の高周波電気特性の解析結果である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の第２のグランド電極を第１のグランド電極の一部に選択的に形成する工程を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の断面図（図５におけるＢ−Ｂ’部分の断面図）である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の高周波電気特性の解析結果である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる半導体光変調器の構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる半導体光編陶器の断面図（図８におけるＣ−Ｃ’部分の断面図）である。
【図１０】従来の半導体光変調器の構成を示す図である。
【図１１】従来の半導体光変調器の断面図（図１０におけるＤ−Ｄ’部分の断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下、具体的な数値や材料を例示して本発明の種々の実施形態を説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、一般性を失うことなく他の数値や材料でも実施することができる。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の半導体光変調器は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成された半導体光変調器であって、当該第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層で構成される半導体ハイメサ構造が絶縁膜で被覆され、当該絶縁膜が第１の有機膜で被覆され、上記第２のクラッド層上にシグナル電極が形成され、上記グランドコンタクト層上に第１のグランド電極が形成され、当該第１のグランド電極の上面の一部に第２のグランド電極が形成されている。第１のグランド電極の厚さは半導体ハイメサ構造より薄く、第２のグランド電極の平面視の面積が第１のグランド電極より小さい。
【００１４】
また、本実施形態の半導体光変調器では、第２のグランド電極は、第１のグランド電極の半導体ハイメサ構造に近接する端部上面に接した位置に備えられていること、および／または第１のグランド電極の厚さは２５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、第２のグランド電極の幅は１５μｍ以上６５μｍ以下であることを特徴の一つとすることができる。さらにまた、上記特徴の他にまたは上記特徴とともに、以下の他の実施形態で説明するように、本実施形態の半導体光変調器では、第１のグランド電極、並びに第２のグランド電極および第１の有機膜を被覆する第２の有機膜をさらに備えることを特徴の一つとすることができる。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る半導体光変調器の構成を示す図である。図１に示す半導体光変調器は、第１のグランド電極１０１と、第２のグランド電極１０２と、シグナル電極１０３と、半導体光導波路１０４と、絶縁膜１０５と、有機膜１０６とを含む。第２のグランド電極１０２の面積は、第１のグランド電極１０１の面積の１０％程度となっている。
【００１６】
図２は、図１に示した光導波路部分（Ａ−Ａ’部分）における断面を示す図である。図２に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板２０１上にグランドコンタクト層２０２が形成され、グランドコンタクト層２０２上に、第１のクラッド層２０３、コア層２０４および第２のクラッド層２０５が形成された半導体ハイメサ構造を含む。
【００１７】
半導体ハイメサ構造は絶縁膜２０６および有機膜２０７で保護されており、半導体ハイメサ構造の第２のクラッド層上にはシグナル電極２１０が設けられている。絶縁膜２０６は、グランドコンタクト層２０２の一部、第１のクラッド層２０３、コア層２０４および第２のクラッド層２０５の表面を電気的に不活性化させ、暗電流の低減に寄与する。また、有機膜２０７により絶縁膜２０６の表面が保護されている。また、図２に示すように、グランドコンタクト層２０２上には第１のグランド電極２０８、第１のグランド電極２０８上の一部には第２のグランド電極２０９が設けられている。ここで、第１のグランド電極２０８は蒸着法で、シグナル電極２１０および第２のグランド電極２０９はＡｕめっき法で形成されている。第１のグランド電極２０８は、絶縁膜２０６と接する位置に形成され、これにより、半導体ハイメサ構造と第１のグランド電極との間の物理的な距離が縮小され、グランドコンタクト層を介する抵抗が低減されて、高周波特性の向上に寄与する。一方、第２のグランド電極２０９は、第１のグランド電極２０８の半導体ハイメサ構造に近接する端部上面に接した位置に形成されることが望ましい。第２のグランド電極２０９は、半導体ハイメサ構造に近接する位置に形成することで、少ない電極体積でも実効的なグランド抵抗を低減することが可能となるからである。第２のグランド電極２０９は必ずしも、有機膜２０７に接する必要はないが、第１のグランド電極２０８が絶縁膜２０６に接した場合、めっき法により形成するため、第２のグランド電極２０９は有機膜２０７に接している。なお、第１のグランド電極２０８と絶縁膜２０６との間の物理的な距離は、０μｍとすることが理想であるが、５μｍまでであればグランドコンタクト層２０２を介する抵抗の増加は少なく、高周波特性の劣化は１ＧＨｚ以下であり、実用上問題ない。
【００１８】
ＩｎＰをベースとする半導体光変調器では、光導波路上に設けられたシグナル電極長は３ｍｍ程度であるため、シグナル電極の抵抗が高周波電気特性に与える影響を無視できない。そのため、シグナル電極厚を３μｍ以上とすることで、高周波電気特性において４０ＧＨｚ以上の６ｄＢ帯域を実現している。
【００１９】
図１０に示すような従来構造ではＡｕめっき法にて、シグナル電極とグランド電極を同時に成長するため、半導体光変調器の大部分の面積がＡｕを主成分とする電極となる。半導体光変調器の大部分の面積にＡｕメッキをする構造の場合、ウェハ１枚当たりのめっき液の使用量が増加し、めっき液の交換頻度を増加させ、プロセスコストの増大につながる。そのため、本発明の実施例１ではＡｕめっきを成長する領域である第２のグランド電極の面積を大幅に削減した構造としている。例えば、実施例１における第２のグランド電極２０９の幅（ｙ方向）は１５μｍとしているが、この場合、従来例に比べて、８０％のめっき使用量削減が可能である。
【００２０】
図３は、高周波３次元電磁界シミュレータ（ＨＦＳＳ：High Frequency Structure Simulator）を用いて解析した結果（減衰特性Ｓ21）を示す図である。ここでは、導波路長（ｘ方向）を３ｍｍ、第１のグランド電極２０８の厚さ（ｚ方向）は５００ｎｍ、シグナル電極２１０の厚さおよび第２のグランド電極２０９の厚さは３．５μｍとしている。なお、第２のグランド電極の幅を０μｍ、１５μｍ、６５μｍの３水準として解析している。
【００２１】
図３に示すように、解析の結果、第２のグランド電極２０９の幅が１５μｍ以上であれば、６ｄＢ帯域が４８ＧＨｚでほぼ飽和することが分かる。この結果は、第２のグランド電極２０９の幅が１５μｍ以上であれば、高周波特性に影響しないことを示している。したがって、本発明により、高周波特性を劣化させることなく、めっき使用量の大幅に削減し、半導体光変調器のウェハコスト低減が可能となる。
【００２２】
本実施例では、第１のグランド電極２０８の厚さを５００ｎｍとしたが、２５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、かつ、第２のグランド電極２０９の幅が１５μｍ以上６５μｍ以下であれば、高周波特性の劣化を伴うことなく、めっき使用量の大幅な削減を実現が可能である。第１のグランド電極の厚さが２５０ｎｍより小さい場合、高周波特性Ｓ21は２ＧＨｚ以上劣化し、１０００ｎｍより大きい場合、蒸着コストが増大し、第２のグランド電極の領域削減効果（めっき使用量の削減効果）が損なわれてしまう。また、第２のグランド電極の幅が６５μｍより大きい場合、高い高周波特性が期待されるものの、めっき使用量の削減効果が損なわれてしまう。第２のグランド電極の厚さは、３．５μｍとしたが、厚さが異なっても、同様の高周波特性を得られる。
【００２３】
さらに、第２のグランド電極の材料は、Ａｕとしたが、Ａｕと同等の導電率をもつＣｕ、Ａｌとしても同等の効果が得られる。
【００２４】
図４を参照して、第１のグランド電極２０８の上面の一部に第２のグランド電極を形成する工程を説明する。第１のグランド電極２０８を形成した後に、半導体ハイメサ構造が覆われる高さ（ｚ方向）まで有機膜２０７をスピンコーティングによりウェハ全面に塗布し、アニールにより硬化させた後に、第２のクラッド層２０５が露出する高さまで、有機膜２０７の全面をドライエッチングする（図４（ａ））。次いで、露出した第２のクラッド層２０５の上面にフォトレジストパタン２２０を形成し、第１のグランド電極２０８が露出する高さまで、第１のグランド電極２０８の上の有機膜２０７をドライエッチングする（図４（ｂ））。フォトレジストパタン２２０を除去した後、第１のグランド電極２０８の上面の一部、並びに第２のクラッド層２０５および有機膜２０７の上面の一部が露出するように、フォトレジストパタン２２１を形成する（図４（ｃ））。次いで、めっき法により、シグナル電極２１０および第２のグランド電極２０９を同時に形成する（図４（ｄ））。最後にフォトレジストパタン２２１を除去する。このようにして、図２に示すように半導体光変調器において、第２のグランド電極を第１のグランド電極の一部に選択的に形成することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態の半導体光変調器は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に形成された、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層を含んで構成された半導体光変調器であって、当該第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層で構成される半導体ハイメサ構造が絶縁膜で被覆され、当該絶縁膜が有機膜で被覆され、上記第２のクラッド層上にシグナル電極が形成され、上記グランドコンタクト層上にグランド電極が形成されている。グランド電極の厚さは半導体ハイメサ構造より薄い。例えば、グランド電極の厚さは７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。
【００２６】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２に係る半導体光変調器の構成を示す図である。図５に示す半導体光変調器は、グランド電極３０１と、シグナル電極３０２と、光導波路３０３と、絶縁膜３０４と、有機膜３０５とを含む。
【００２７】
図６は、図５に示した光導波路部分（Ｂ−Ｂ’部分）における断面を示す図である。図６に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板４０１上にグランドコンタクト層４０２が形成され、グランドコンタクト層４０２上に第１のクラッド層４０３が形成され、第１のクラッド層４０３上にコア層４０４が形成され、コア層４０４上に第２のクラッド層４０５が形成された半導体ハイメサ構造を含む。半導体ハイメサ構造は絶縁膜４０６および有機膜４０７で保護されており、グランドコンタクト層４０２上に１０００ｎｍの厚さ（ｚ方向）のグランド電極４０８が設けられ、第２のクラッド層４０５上にシグナル電極４０９が設けられている。ここで、グランド電極４０８は蒸着法にて、シグナル電極はめっき法にて形成されている。図２を参照して上述したのと同様に、絶縁膜４０６は、グランドコンタクト層４０２の一部、第１のクラッド層４０３、コア層４０４および第２のクラッド層４０５の表面を電気的に不活性化させ、暗電流の低減に寄与する。また、有機膜４０７により絶縁膜４０６の表面が保護されている。グランド電極４０８は、絶縁膜４０６と接する位置に形成され、これにより、半導体ハイメサ構造と第１のグランド電極との間の物理的な距離が縮小され、グランドコンタクト層を介する抵抗が低減されて、高周波特性の向上に寄与する。なお、グランド電極４０８と絶縁膜４０６との間の物理的な距離は、０μｍとすることが理想であるが、５μｍまでであればグランドコンタクト層４０２を介する抵抗の増加は少なく、高周波特性の劣化は１ＧＨｚ以下であり、実用上問題ない。
【００２８】
図７は、実施例２の構造をＨＦＳＳにて解析した結果（減衰特性Ｓ21）を示す図である。導波路長（ｘ方向）を３ｍｍ、シグナル電極の厚さ（ｚ方向）を３．５μｍとし、実施例２の構造ではグランド電極４０８の厚さを１０００ｎｍとしている。比較として、グランド電極４０８の厚さを５００ｎｍとした半導体光変調器の高周波特性（減衰特性Ｓ21）と、実施例１の構造の半導体光変調器（上記の第１のグランド電極の厚さを５００ｎｍとし第２のグランド電極の幅を１５μｍとした半導体光変調器）における高周波特性を記載している。
【００２９】
図７に示すように、解析の結果、グランド電極の厚さが５００ｎｍのデバイスの高周波特性が最も低いことがわかる。実施例２のように、グランド電極４０８の厚さを１０００ｎｍに増やすことで６ｄＢ帯域が向上する。また、実施例２の６ｄＢ帯域は、実施例１と同等であることがわかる。これは、実施例２の構造を用いれば、実施例１のように第２のグランド電極を用いる必要がないことを示している。実施例２では実施例１にように第２のグランド電極を設けないため、実施例１に比べ、めっき法で電極を形成する際のウェハ１枚当たりのめっき使用量を更に１０％削減することが可能である。
【００３０】
本実施例では、グランド電極の厚さを１０００ｎｍとしたが、グランド電極４０８の厚さは７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であれば、同様の効果を発揮する。グランド電極の厚さが７５０ｎｍ以上あれば高周波特性の劣化は無いが、グランド電極の厚さが１５００ｎｍよりも大きくなると、蒸着で形成するグランド電極のプロセスコストが増大してしまう。
【００３１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態の半導体光変調器は、半絶縁性ＩｎＰ基板上に、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層で構成される半導体光変調器であって、第１のクラッド層、コア層および第２のクラッド層で構成される半導体ハイメサ構造が絶縁膜で被覆され、前記第２のクラッド層上にシグナル電極が形成され、前記グランドコンタクト層上に厚さが前記半導体ハイメサ構造より薄いグランド電極が形成され、上記絶縁膜とグランド電極が有機膜で被覆されている。例えば、グランド電極の厚さは、７５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。
【００３２】
（実施例３）
図８は、本発明の実施例３に係る半導体光変調器の構成を示す図である。図８に示す半導体光変調器は、グランド電極５０１と、シグナル電極５０２と、光導波路５０３と、有機膜５０４とを含む。
【００３３】
図９は、図８に示した光導波路部分（Ｃ−Ｃ’部分）における断面を示す図である。図９に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板６０１上にグランドコンタクト層６０２が形成され、グランドコンタクト層６０２上に第１のクラッド層６０３が形成され、第１のクラッド層６０３上にコア層６０４が形成され、コア層６０４上に第２のクラッド層６０５が形成された半導体ハイメサ構造を含む。
【００３４】
半導体ハイメサ構造は、絶縁膜６０６で保護されており、第２のクラッド層６０５上にシグナル電極６０９が設けられている。また、グランドコンタクト層６０２上に１０００ｎｍの厚さ（ｚ方向）のグランド電極６０８が設けられ、絶縁膜６０６およびグランド電極６０８が有機膜６０７で保護されている。上述したのと同様に、絶縁膜６０６は、グランドコンタクト層６０２の一部、第１のクラッド層６０３、コア層６０４および第２のクラッド層６０５の表面を電気的に不活性化させ、暗電流の低減に寄与する。グランド電極６０８は、絶縁膜６０６と接する位置に形成され、これにより、半導体ハイメサ構造とグランド電極との間の物理的な距離が縮小され、グランドコンタクト層を介する抵抗が低減されて、高周波特性の向上に寄与する。なお、グランド電極６０８と絶縁膜６０６との間の物理的な距離は、０μｍとすることが理想であるが、５μｍまでであればグランドコンタクト層６０２を介する抵抗の増加は少なく、高周波特性の劣化は１ＧＨｚ以下であり、実用上問題ない。
【００３５】
グランド電極６０８を保護する有機膜６０７を形成する工程を説明する。グランド電極６０８を形成した後に、半導体ハイメサ構造が覆われる高さ（ｚ方向）まで有機膜をスピンコーティングによりウェハ全面に塗布し、アニールにより硬化させる。その後、第２のクラッド層が露出する高さまで、有機膜の全面をドライエッチングする。最後に、フォトレジストパタンを形成し、めっき法によりシグナル電極６０９を形成する。このようにして、図９に示すように半導体光変調器において、グランド電極６０８を保護する有機膜を形成することができる。
【００３６】
本実施例の半導体光変調器は、グランド電極６０８が有機膜６０７に保護される点で、実施例２の半導体光変調器と異なる。グランド電極６０８の大部分の面積が有機膜６０７で保護されることにより、ダストの付着等によるシグナル電極とグランド電極のショートが抑制され、半導体光変調器の歩留まり向上につながる。なお、実施例３の高周波特性は実施例２と同等であり、劣化はみられない。一方、めっき面積については、実施例２と等しく、めっき法で電極を形成する際のウェハ１枚当たりのめっき使用量を、従来構造に比べて、９０％削減する効果が期待できる。なお、図８に示すグランド電極のパッド部分５０１をメッキ法で形成したとしても、ウェハ１枚あたり８８％のめっき使用量削減効果が期待できる。
【００３７】
なお、本実施例を実施例１で説明した半導体光変調器に適用してもよい。より具体的には、図２に示す半導体光変調器において、第１のグランド電極２０８および第２のグランド電極２０９が保護されるように有機膜を形成することもできる。例えば、図４を参照して説明したように、シグナル電極２１０が形成された状態（図２）において、第１のグランド電極２０８および第２のグランド電極２０９並びにシグナル電極２１０が覆われる高さ（ｚ方向）まで有機膜をスピンコーティングによりウェハ全面に塗布し、アニールにより硬化する。有機膜の材料は、有機膜２０７と同じであっても異なってもよい。その後、シグナル電極２１０が露出し且つ第２のグランド電極２０９が露出しない高さまで、有機膜の全面をドライエッチングする。このようにして、本実施例を実施例１に適用して図２に示す半導体光変調器において、第１のグランド電極２０８および第２のグランド電極２０９を有機膜で保護することができる。
【００３８】
以上、種々の実施例の半導体光変調器を説明したが、グランドコンタクト層、第１のクラッド層、コア層、第２のクラッド層の材料については、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓのいずれの組み合わせでもよく、ｐ型あるいはｎ型どちらでも有効である。また、グランド電極（１０１，２０８，３０１，４０８，５０１，６０８）は、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ、Ｔｉ／Ｍｏ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ、Ｔｉ／Ｍｏ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉのいずれを用いてもよい。さらに、絶縁膜はＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮのいずれでもよく、有機膜はポリイミドやＢＣＢでもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０１，２０８，８０８  第１のグランド電極
１０２，２０９，８０９  第２のグランド電極
１０３，２１０，３０２，４０９，５０２，６０９，７０２，８１０  シグナル電極
１０４，３０３，５０３，７０３  光導波路
１０５，２０６，３０４，４０６，６０６，７０４，８０６  絶縁膜
１０６，２０７，３０５，４０７，５０４，６０７，８０7  有機膜
２０１，４０１，６０１，８０１  半絶縁性ＩｎＰ基板
２０２，４０２，６０２，８０２  グランドコンタクト層
２０３，４０３，６０３，８０３  第１のクラッド層
２０４，４０４，６０４，８０４  コア層
２０５，４０５，６０５，８０５  第２のクラッド層
３０１，４０８，５０１，６０８，７０１  グランド電極
【図１】
2017227801.tif 000003
【図２】
2017227801.tif 000004
【図３】
2017227801.tif 000005
【図４】
2017227801.tif 000006
【図５】
2017227801.tif 000007
【図６】
2017227801.tif 000008
【図７】
2017227801.tif 000009
【図８】
2017227801.tif 000010
【図９】
2017227801.tif 000011
【図１０】
2017227801.tif 000012
【図１１】
2017227801.tif 000013