(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
III−Ｖ系化合物半導体を含む所定の幅の半導体メサ部を基板上に形成するように凹部を形成する工程と、
前記半導体メサ部と前記基板との上にビスベンゾシクロブテン樹脂体を形成する工程と、
前記半導体メサ部上のビスベンゾシクロブテン樹脂部分が露光されないようなマスクを用いて前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体を露光する工程と、
露光されたビスベンゾシクロブテン樹脂体を現像して前記半導体メサ部上のビスベンゾシクロブテン樹脂を消失させる工程と、
前記基板、前記半導体メサ部、および現像されたビスベンゾシクロブテン樹脂体を熱処理する工程と、
前記熱処理の後に、前記半導体メサ及び前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体上にオーミック電極を形成する工程と
を備え、
前記マスクは、前記半導体メサ部に沿って延びるパターンを有し、
前記半導体メサ部は、光導波路と前記光導波路を挟む半導体部とを含み、
前記半導体部は電気絶縁部または電流狭窄部であり、
前記熱処理されたビスベンゾシクロブテン樹脂体は、前記半導体メサ部から盛り上がるように設けられていると共に、該ビスベンゾシクロブテン樹脂体の表面は、前記半導体メサ部のエッジに向けて下り坂になっている、半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記オーミック電極は、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体上に設けられたパッド電極に接続されるように形成される、請求項１に記載された半導体素子の製造方法。
【請求項３】
複数のIII−Ｖ系化合物半導体層を含む半導体多層膜を基板上に形成する工程と、
前記半導体多層膜に複数のトレンチを形成して、所定の幅の半導体多層膜部を形成する工程と、
トレンチを形成する前記工程の後に、前記基板上にビスベンゾシクロブテン樹脂体を形成する工程と、
前記半導体多層膜部上のビスベンゾシクロブテン樹脂部分を覆うパターンを有するマスクを用いて前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体を露光する工程と、
露光されたビスベンゾシクロブテン樹脂体を現像して前記半導体メサ部上のビスベンゾシクロブテン樹脂を消失させる工程と、
前記基板、前記半導体多層膜部、および現像されたビスベンゾシクロブテン樹脂体を熱処理する工程と、
前記熱処理の後に、前記半導体多層膜部及び前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体上にオーミック電極を形成する工程と
を備え、
前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体を露光する前記工程では、前記パターンは前記半導体多層膜部に沿って延び、
前記半導体多層膜部は、光導波路と前記光導波路を挟む半導体部とを含み、
前記半導体部は電気絶縁部または電流狭窄部であり、
前記熱処理されたビスベンゾシクロブテン樹脂体は、前記半導体多層膜部から盛り上がるように設けられていると共に、該ビスベンゾシクロブテン樹脂体の表面は、前記半導体多層膜部のエッジに向けて下り坂になっている、半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記オーミック電極は、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体上に設けられたパッド電極に接続されるように形成される、請求項３に記載された半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記パターンの遮光層の幅は、前記所定の幅より広く、
前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体の露光に際して、前記遮光層の裏側にも回り込む回折光は、前記遮光層の影になる前記ビスベンゾシクロブテン樹脂体の部分に吸収される、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された半導体素子の製造方法。
【請求項６】
III−Ｖ系化合物半導体を含み所定の波長の光が伝搬可能な光導波路を有する半導体メサ部と、
前記半導体メサ部を形成するように設けられたトレンチ溝に、前記半導体メサ部を埋め込むように設けられると共に、ビスベンゾシクロブテン樹脂からなる樹脂埋込部と、
前記樹脂埋込部及び前記半導体メサ上に設けられ前記半導体メサ部に接続されたオーミック電極と
を備え、
前記半導体メサ部は、第２導電型III−Ｖ系化合物半導体を含み前記半導体メサ部の前記光導波路上に設けられた半導体層と、前記半導体層からのキャリアを前記活性層に導くように前記基板上において前記活性層の両側に位置する半導体埋込層とを有しており、
前記半導体メサ部の光導波路は、III−Ｖ系化合物半導体を含む活性層を備え、前記活性層は、第１導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部と第２導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部との間に配置されており、
前記樹脂埋込部は、前記半導体メサ部から盛り上がるように設けられていると共に、該樹脂埋込部の表面は、前記半導体メサ部のエッジに向けて下り坂になっている、半導体素子。
【請求項７】
前記樹脂埋込部上に設けられ前記オーミック電極に接続されたパッド電極を更に備える、請求項６に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記半導体メサ部と前記樹脂埋込部との間に設けられた無機絶縁膜を更に備える請求項６または請求項７に記載の半導体光素子。
【請求項９】
前記樹脂埋込部により埋め込まれ所定の波長の光が伝搬可能な光導波路を有する別の半導体メサ部と、
前記樹脂埋込部上に設けられ前記別の半導体メサ部に接続された別のパッド電極と、
前記半導体メサ部の光導波路および前記別の半導体メサ部の光導波路上に設けられたIII−Ｖ系化合物半導体層とを更に備え、
前記別の半導体メサ部は、前記半導体メサ部と光学的に結合されており、
前記別の半導体メサ部の光導波路は、III−Ｖ系化合物半導体を含む別の活性層を備えており、
前記別の活性層は、第１導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部と第２導電型III−Ｖ系化合物半導体部との間に配置されており、
前記別の半導体メサ部は、該光導波路上に設けられ前記別のパッド電極に接続された別のコンタクト層を有する、請求項６〜８のいずれかに記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信のために、様々な半導体光素子が利用されている。半導体光素子は、半導体基板上に様々な光素子を含む。半導体光素子には、発光素子、変調素子、光合波器、光分波器および光導波路といった素子がある。これらの素子は、半導体材料で形成された半導体メサを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、半導体光素子の特性を向上させるために技術開発を行っている。最近、光通信の伝送容量の需要が増している。この要求に応じるために、半導体光素子の動作速度を上げることが求められている。発明者は、１０Ｇｂｐ／ｓを越えるような光伝送速度を実現できるような半導体光素子が求められると考えている。また、発明者は、半導体光素子の利用範囲が今後も拡大されることを考えに入れると、半導体光素子の製造工程が簡素であることも重要であると考えている。
【０００４】
発明者は、動作速度を向上するために、光素子に付随する寄生容量等を低減することが重要であると考えている。発明者は、１．５５マイクロメートル帯のための光素子を例示として光素子の構造について検討をしている。この光素子は、ＩｎＰ基板上に形成された半導体メサを有しており、この半導体メサを平坦化するためにＩｎＰ半導体により埋め込んでいる。
【０００５】
また、半導体メサに付与される寄生容量を低減するために、別の素子構造が提案されている。この構造では、ポリイミド樹脂により半導体メサを埋め込んでいる。この構造の検討において、発明者は、様々な実験を行ってきた。この実験において、ポリイミド樹脂の樹脂特性に起因するいくつかの技術的課題を発見した。ポリイミド樹脂を用いる構造では、半導体メサの埋込を形成するために、ポリイミド樹脂を塗布した後に熱処理を行う。この熱処理の後に、半導体メサの側壁に空孔が発生する。この不具合を解決するために、発明者は、ポリイミド樹脂の埋込構造を形成する条件だけでなく、半導体メサを埋め込むために材料について更に検討を行った。
【０００６】
本発明の目的は、半導体メサ側壁部に発生する空孔を低減できる半導体メサの埋込構造を有する半導体素子、およびこの半導体素子を製造する方法を提供することにした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、半導体素子に係る。半導体素子は、III−Ｖ系化合物半導体を含み所定の波長の光が伝搬可能な光導波路を有する半導体メサ部と、半導体メサ部を形成するように設けられたトレンチ溝に、半導体メサ部を埋め込むように設けられると共に、ビスベンゾシクロブテン樹脂からなる樹脂埋込部と、樹脂埋込部及び半導体メサ上に設けられ半導体メサ部に接続されたオーミック電極とを備える。半導体メサ部は、第２導電型III−Ｖ系化合物半導体を含み半導体メサ部の光導波路上に設けられた半導体層と、半導体層からのキャリアを活性層に導くように基板上において活性層の両側に位置する半導体埋込層とを有しており、半導体メサ部の光導波路は、III−Ｖ系化合物半導体を含む活性層を備え、活性層は、第１導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部と第２導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部との間に配置されており、樹脂埋込部は、半導体メサ部から盛り上がるように設けられていると共に、該樹脂埋込部の表面は、半導体メサ部のエッジに向けて下り坂になっている。
本発明に係る半導体素子は、樹脂埋込部上に設けられオーミック電極に接続されたパッド電極を更に備えることができる。
【０００８】
樹脂埋込部の高さが半導体メサ部の高さより大きい形状を形成するために、埋込用樹脂部の形成のために用いる樹脂の収縮率は、熱硬化処理においてポリイミド樹脂の収縮率より小さいことが必要である。この樹脂を用いると、半導体メサ側壁部に発生する空孔を低減できる。
【０００９】
このような半導体素子の樹脂特性は、下記の少なくともいずれかを更に備えてもよい。埋込用樹脂部の形成のために用いる樹脂は、所定の波長の光に感光性を有している。埋込用樹脂部の形成のために用いる樹脂は、熱硬化性を有している。埋込用樹脂部の樹脂の比誘電率は、ポリイミド樹脂の比誘電率より小さい。また、樹脂埋込部の高さの最高値は半導体メサ部の高さより大きいことが好ましい。
【００１０】
発明者は、実験により、半導体メサ側壁部に発生する空孔は熱硬化の際に発生していることを発見した。すなわち、この半導体光素子においては、熱硬化のときの樹脂収縮率が重要であるという知見を得た。この知見によれば、本願に係わる半導体光素子の埋込用樹脂部の樹脂は、ポリイミド樹脂の収縮率より小さいことが好適である。この樹脂によれば、半導体メサの埋込構造において、熱硬化の際に発生する半導体メサ側壁部の空孔を低減できる。
【００１１】
また、本発明の一側面は半導体素子に係わる。この半導体素子では、樹脂埋込部は、所定の波長の光が伝搬可能な光導波路を有する半導体メサ部を埋め込むように設けられビスベンゾシクロブテン樹脂(以下、ＢＣＢ樹脂という)を含む。発明者の実験によれば、ＢＣＢ樹脂を用いると半導体メサ側壁部の空孔を低減できることが示された。
【００１２】
さらに、本発明の一側面は、半導体素子に係わる。この半導体素子では、半導体メサ部は、III−Ｖ系化合物半導体を含んでおり、２μｍ以上の高さを有するように設けられている。発明者の実験によれば、このような高さの半導体メサ部であっても、ＢＣＢ樹脂を含む埋込樹脂を用いると、半導体メサの側壁部に空孔を発生させることなく埋め込むことができる。
【００１３】
上記の半導体素子では、半導体メサ部の光導波路は、III−Ｖ系化合物半導体を含む活性層を備えるようにしてもよい。活性層は、第１導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部と第２導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部との間に配置されている。活性層は、光を発生するために利用されることができ、または光を変調するために利用されることができる。
【００１４】
また、半導体メサ部は、第１および第２の半導体層を有することができる。第１の半導体層は、第２導電型III−Ｖ系化合物半導体を含み半導体メサ部の光導波路上に設けられている。第２の半導体層は、基板上において活性層の両側に位置する。この配置によれば、第２の半導体層は、第１の半導体層からのキャリアを活性層に導くことが可能である。
【００１５】
半導体素子は、パッド電極を更に備えるようにしてよい。パッド電極は、樹脂埋込部上に設けられており、また半導体メサ部に接続されている。半導体メサ部は、光導波路上に設けられたコンタクト層を更に有する。コンタクト層は、パッド電極に接続されている。この構造によれば、パッド電極は、ポリイミド樹脂の比誘電率より小さい埋込用樹脂部上に設けられる。
【００１６】
半導体素子は、半導体メサ部と樹脂埋込部との間に設けられた無機絶縁膜を更に備えることができる。無機絶縁膜によれば、半導体素子の信頼性を向上できる。
【００１７】
半導体素子は、別の半導体メサ部と、別のパッド電極と、III−Ｖ系化合物半導体層とを更に備えることができる。別の半導体メサ部は、樹脂埋込部により埋め込まれ所定の波長の光が伝搬可能な光導波路を有する。別の半導体メサ部は、半導体メサ部と光学的に結合されている。この構造によれば、半導体素子は、複数の光素子を搭載できる。
【００１８】
また、別の半導体メサ部の光導波路は、III−Ｖ系化合物半導体を含む別の活性層を備えている。別の活性層は、第１導電型III−Ｖ系化合物半導体を含む半導体部と第２導電型III−Ｖ系化合物半導体部との間に配置されている。半導体メサ部の光導波路および別の半導体メサ部の光導波路上には、III−Ｖ系化合物半導体層が設けられるようにしてもよい。この構造は、２つの光導波路の接続部に形成される可能性がある段差を小さくするために役立つ。
【００１９】
別のパッド電極は、樹脂埋込部上に設けられ別の半導体メサ部に接続されている。この構造によれば、別のパッド電極は、ポリイミド樹脂の比誘電率より小さい埋込用樹脂部上に設けられている。
【００２０】
別の半導体メサ部は、該光導波路上に設けられ別のパッド電極に接続された別のコンタクト層を有する。複数の光素子は、それぞれのコンタクト層を備えている。別個のコンタクト層は、両素子間の分離抵抗を大きくするために役立つ。
【００２１】
本発明の別の側面は、半導体素子を製造する方法に係る。この方法は、III−Ｖ系化合物半導体を含む所定の幅の半導体メサ部を基板上に形成するるように凹部を形成する工程と、 半導体メサ部上及び基板上にＢＣＢ樹脂体を形成する工程と、半導体メサ部上のＢＣＢ樹脂部分が露光されないようなマスクを用いてＢＣＢ樹脂体を露光して前記半導体メサ部上のビスベンゾシクロブテン樹脂を消失させる工程と、露光されたＢＣＢ樹脂体を現像する工程と、基板、半導体メサ部、および現像されたＢＣＢ樹脂体を熱処理する工程と、熱処理の後に、半導体メサ及びビスベンゾシクロブテン樹脂体上にオーミック電極を形成する工程とを備える。マスクは、半導体メサ部に沿って延びるパターンを有し、半導体メサ部は、光導波路と光導波路を挟む半導体部とを含み、半導体部は電気絶縁部または電流狭窄部であり、熱処理されたビスベンゾシクロブテン樹脂体は、半導体メサ部から盛り上がるように設けられていると共に、該ビスベンゾシクロブテン樹脂体の表面は、半導体メサ部のエッジに向けて下り坂になっている。
また、本発明に係る方法では、オーミック電極は、ビスベンゾシクロブテン樹脂体上に設けられたパッド電極に接続されるように形成されることが好ましい。
【００２２】
この製造方法によれば、ＢＣＢ樹脂体からメサ部のトップが露出していると共に、メサ部の側面が樹脂で覆われている構造を形成できる。
【００２３】
本発明の別の側面は半導体素子を製造する方法に係わる。この方法は、複数のIII−Ｖ系化合物半導体層を含む半導体多層膜を基板上に形成する工程と、半導体多層膜に複数のトレンチを形成して所定の幅の半導体多層膜部を形成する工程と、トレンチを形成する工程の後に、基板上にＢＣＢ樹脂体を形成する工程と、半導体多層膜部とのＢＣＢ樹脂部分を覆うパターンを有するマスクを用いてＢＣＢ樹脂体を露光する工程と、露光されたＢＣＢ樹脂体を現像して前記半導体メサ部上のビスベンゾシクロブテン樹脂を消失させる工程と、基板、半導体多層膜部及び現像されたＢＣＢ樹脂体を熱処理する工程と、熱処理の後に、半導体多層膜部及びビスベンゾシクロブテン樹脂体上にオーミック電極を形成する工程とを備える。ビスベンゾシクロブテン樹脂体を露光する工程では、パターンは半導体多層膜部に沿って延び、半導体多層膜部は、光導波路と前記光導波路を挟む半導体部とを含み、半導体部は電気絶縁部または電流狭窄部であり、熱処理されたビスベンゾシクロブテン樹脂体は、半導体多層膜部から盛り上がるように設けられていると共に、該ビスベンゾシクロブテン樹脂体の表面は、半導体多層膜部のエッジに向けて下り坂になっている。
また、本発明に係る方法では、オーミック電極は、ビスベンゾシクロブテン樹脂体上に設けられたパッド電極に接続されるように形成されることが好ましい。
さらに、本発明に係る方法では、パターンの遮光層の幅は、所定の幅より広く、ビスベンゾシクロブテン樹脂体の露光に際して、遮光層の裏側にも回り込む回折光は、遮光層の影になるビスベンゾシクロブテン樹脂体の部分に吸収されるようにしてもよい。
【００２４】
この製造方法によれば、トレンチをＢＣＢ樹脂により埋め込みできると共に、半導体多層膜部の上部が露出されている構造を形成できる。
【００２５】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易に明らかになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面と共に以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解される。図面に共通な同一要素を示すために、可能な場合には、同一の参照番号が使用される。
【００２７】
(第１の実施の形態)
図１は、第１の実施の形態に係わる半導体光素子を示す斜視図である。図２は、Ｉ−Ｉ線で示された断面図である。図１および図２を参照しながら、第１の実施の形態に係わる半導体素子を説明する。この半導体素子１ａは、半導体発光デバイス２ａ、半導体変調デバイス２ｂおよび分離デバイス２ｃを備える。素子分離デバイス２ｃは、半導体発光デバイス２ａと半導体変調デバイス２ｂとの間に位置している。半導体変調デバイス２ｂは、半導体発光デバイス２ａに分離デバイス２ｃを介して光学的に結合されている。半導体発光デバイス２ａは、所定の波長の光を発生できる。半導体変調デバイス２ｂは、素子分離デバイス２ｃを介して半導体発光デバイス２ａから受けた光を変調できる。半導体発光デバイス２ａ、半導体変調デバイス２ｂおよび分離デバイス２ｃは、ｎ型ＩｎＰ半導体基板といった半導体基板４に設けられている。
【００２８】
半導体発光デバイス２ａは、半導体メサ部１２を備えている。半導体メサ部１２は、活性層６、ｎ型半導体層８およびｐ型半導体層１０を備えている。活性層６は、基板４の主面４ａ上に設けられている。活性層６は、III−Ｖ系化合物半導体を含む。活性層６は、III−Ｖ系化合物半導体を含むｎ型半導体層８とIII−Ｖ系化合物半導体を含むｐ型半導体層１０との間に設けられている。ｎ型半導体部８およびｐ型半導体層１０は、基板４上に設けられている。活性層６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできるが、これらに限定されるものではない。活性層６の屈折率は、ｎ型半導体層８およびｐ型半導体層１０の屈折率より大きいので、これらの半導体層６、８、１０は光導波路１２ａを構成する。つまり、ｎ型半導体層８はｎ型クラッド層として働くと共に、ｐ型半導体層１０はｐ型クラッド層として働く。
【００２９】
半導体メサ部１２は、活性層６、ｎ型半導体層８およびｐ型半導体層１０からなる光導波路１２ａの側面に電流狭窄部１２ｂを有する。電流狭窄部１２ｂは、光導波路１２ａの半導体層に比べて比抵抗が大きい半導体層１４を有する。半導体層１４上には、ｐ型半導体層１０と異なる導電型のｎ型半導体層１６が設けられている。半導体層１６は、ホールトラップ層として働く。このような構造により、電流狭窄部１２ｂは、電流を光導波路１２ａに導くように働く。
【００３０】
半導体メサ部１２は、光導波路１２ａおよび電流狭窄部１２ｂ上に設けられｐ型半導体層２０を備える。ｐ型半導体層２０は第２のクラッド層として働く。半導体メサ部１２はｐ型半導体層２０上にコンタクト層２２を更に備える。
【００３１】
また、半導体発光デバイス２ａは、半導体メサ部１２を形成するように設けられた凹部１８を有する。凹部１８は、半導体層１４、１６、２０、２２を貫通して基板４に到達している。凹部１８内には、樹脂埋込部２４が設けられている。樹脂埋込部２４は、ＢＣＢ樹脂を熱硬化して形成されたＢＣＢ樹脂体である。
【００３２】
なお、半導体発光デバイス２ａは、樹脂埋込部２４と半導体メサ部１２との間に、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜といったシリコン系無機絶縁膜層２６を備えることができる。無機絶縁膜層２６により、半導体メサ部１２を保護できるので、半導体発光デバイス２ａの信頼性が向上される。
【００３３】
半導体発光デバイス２ａは、半導体メサ部１２上に設けられたオーミック電極２８を備える。電極２８は、アノードのためのために設けられている。半導体発光デバイス２ａが無機絶縁膜層２６を備える場合には、無機絶縁膜層２６はコンタクト層２２に通じる開口部を有する。電極２８は、この開口部を介してコンタクト層２２に電気的に接続されている。電極２８は、パッド電極３０に接続されている。パッド電極３０は、樹脂埋込部２４上に設けられている。また、半導体発光デバイス２ａは、基板４の裏面４ｂ上に設けられたオーミック電極３２を備える。電極３２は、裏面４ｂの全面にカソードのためのために設けられている。
【００３４】
図１に示されるように、ＢＣＢ樹脂体は、半導体メサ部１２の上部より盛り上がるように形成されている。この形状のために、半導体メサ部１２と樹脂埋込部２４との間に段差が実質的に無いので、電極２８に断線が生じにくい。
【００３５】
好適な実施例としては、下記のものが例示される。
活性層６：ＧａＡｌＩｎＰ層(膜厚３００ナノメートル)
ｎ型クラッド層８：ＩｎＰ層(膜厚５５０ナノメートル)
ｐ型クラッド層１０：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
高抵抗半導体層１４：ＦｅドープＩｎＰ層(膜厚１０００ナノメートル)
ｎ型ホールトラップ層１６：ＩｎＰ層(膜厚１０００ナノメートル)
第２のｐ型クラッド層２０：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層２２：ＧａＩｎＡｓ層(膜厚５００ナノメートル)
無機絶縁膜層２６：シリコン窒化層(膜厚３５０ナノメートル)。
【００３６】
半導体変調デバイス２ｂは、半導体メサ部５２を備える。半導体メサ部５２は、活性層４６、ｎ型半導体層４８及びｐ型半導体層５０を備えている。活性層４６は、基板４の主面４ａ上に設けられている。活性層４６は、III−Ｖ系化合物半導体を含む。活性層４６は、III−Ｖ系化合物半導体を含むｎ型半導体層４８とIII−Ｖ系化合物半導体を含むｐ型半導体層５０との間に設けられている。ｎ型半導体部４８及びｐ型半導体層５０は基板４上に設けられている。活性層４６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできるが、これらに限定されるものではない。活性層４６の屈折率は、ｎ型半導体層４８およびｐ型半導体層５０の屈折率より大きいので、これらの半導体層４６、４８、５０は光導波路５２ａを構成する。ｎ型半導体層４８はｎ型クラッド層として働くと共にｐ型半導体層５０はｐ型クラッド層として働く。
【００３７】
半導体メサ部５２は、活性層４６、ｎ型半導体層４８およびｐ型半導体層５０からなる光導波路５２ａの側面に電気絶縁部５２ｂを有する。電気絶縁部５２ｂは、光導波路５２ａの半導体層に比べて比抵抗が大きい半導体層１４を有する。半導体層１４上には、ｎ型半導体層１６が設けられている。半導体変調デバイス２ｂにおいて、光導波路５２ａは、光導波路１２ａと同様に、電流狭窄部１２ｂと同じ構造である電気絶縁部５２ｂにより挟まれている。
【００３８】
半導体メサ部５２は、光導波路５２ａおよび電気絶縁部５２ｂ上に設けられｐ型半導体層２０を備える。ｐ型半導体層２０は第２のクラッド層として働く。半導体メサ部５２はｐ型半導体層２０上にコンタクト層５４を更に備える。
【００３９】
また、半導体変調デバイス２ｂは、半導体メサ部５２を形成するように設けられた凹部１８を有する。凹部１８は、半導体層１４、１６、２０、２２を貫通して基板４に到達している。凹部１８内には、樹脂埋込部２４が設けられている。樹脂埋込部２４は、半導体発光素子２ａと同様に、ＢＣＢ樹脂を熱硬化して形成されたＢＣＢ樹脂体である。半導体変調デバイス２ｂは、半導体発光デバイス２ａと同様に、樹脂埋込部２４と半導体メサ部１２との間に無機絶縁膜層２６を備えることができる。
【００４０】
半導体変調デバイス２ｂは、半導体メサ部５２上に設けられたオーミック電極５８を備える。電極５８は、アノード用に設けられている。半導体変調デバイス２ｂが無機絶縁膜層２６を備える場合には、無機絶縁膜層２６はコンタクト層５４に通じる開口部を有する。電極５８は、この開口部を介してコンタクト層５４に電気的に接続されている。電極５８は、パッド電極６０に接続されている。パッド電極６０は、樹脂埋込部２４上に設けられている。また、半導体変調デバイス２ｂは、半導体発光素子２ａと共用されるオーミック電極３２を備える。電極３２は、半導体変調デバイス２ｂのカソードのためのために設けられている。
【００４１】
図２に示されるように、ＢＣＢ樹脂体は、半導体メサ部５２の上部より盛り上がるように形成されている。この形状のために、半導体メサ部５２と樹脂埋込部２４との間に段差が実質的に無いので、電極５８に断線が生じにくい。また、この形状は、半導体素子１ａのチップに加工するとき、あるいはこのチップを実装するときに行われるハンドリングから半導体メサ部５２を保護するために役立つ。
【００４２】
ＢＣＢ樹脂の比誘電率(２．６５)は、ＩｎＰ半導体の比誘電率に比べて小さく、またポリイミド樹脂の比誘電率(約３．５)に比べて小さい。このため、パッド電極６０に付与される寄生容量は小さい。
【００４３】
好適な実施例としては、下記のものが例示される。
活性層４６：ＩｎＧａＡｓＰ(膜厚２６０ナノメートル)
ｎ型クラッド層４８：ＩｎＰ(膜厚５０ナノメートル)
ｐ型クラッド層５０：ＩｎＰ(膜厚１００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層５４：ＧａＩｎＡｓ(膜厚５３０ナノメートル)。
【００４４】
半導体発光デバイス２ａにおいて、第２のクラッド層２０及びコンタクト層２２が光導波路１２ａと電流狭窄部１２ｂとの上に設けられている場合には、電極２８とコンタクト層２２との接触面積を広くできる。また、半導体変調デバイス２ｂにおいて、第２のクラッド層２０及びコンタクト層５４が光導波路５２ａと電流阻止部５２ｂとの上に設けられている場合には、電極５８とコンタクト層５４との接触面積を広くできる。これらの構造により、素子の寄生抵抗を低減できる。加えて、半導体メサ部１２と樹脂埋込部２４との境界だけでなく、半導体メサ部５２と樹脂埋込部２４との境界において実質的に段差が無いので、フォトリソグラフィ工程においてコンタクトのための開口部を境界に近くまで大きくできる。この構造によっても、素子の寄生抵抗を低減できる。
【００４５】
再び図１を参照すると、素子分離デバイス２ｃは、半導体発光デバイス２ａを半導体変調デバイス２ｂから電気的に分離するように働く。このために、素子分離デバイス２ｃにおいては、コンタクト層が除かれて分離部６２が形成されている。分離部６２においては、凹部が形成されコンタクト層２２はコンタクト層５４と分離されている。この構造により、半導体発光デバイス２ａがコンタクト層を介して半導体変調デバイス２ｂと電気的に接続されることを防止している。素子分離のための構造は、本実施の形態の構造に限定されるものではない。本実施の形態では、素子分離デバイス２ｃが備える半導体層は、半導体変調デバイス２ｂの構造と同一であるが、本発明は、この形態に限定されるものではない。
【００４６】
半導体発光デバイス２ａは、半導体基板４と半導体層８との境界に形成された回折格子３４を備える。回折格子３４は、半導体基板４と半導体層８との界面の形状を周期的に変化させることにより構成される。回折格子３４は、活性層６と光学的に結合されるように設けられている。この構成により、半導体発光デバイス２ａは、分布帰還型半導体レーザ素子として動作するために好適である。
【００４７】
半導体変調デバイス２ｂでは、活性層４６は、ｎ型半導体層４８およびｐ型半導体層５０により挟まれており、活性層４６のフォトルミネッセンス波長は、活性層６のフォトルミネッセンス波長よりわずかに小さい(活性層４６が単一の半導体層から成る場合には、活性層４６のバンドギャップは、活性層６のバンドギャップよりも大きい)。この構造により、半導体変調デバイス２ｂは、電界吸収型変調素子として動作するために好適である。
【００４８】
半導体変調デバイス２ｂ及び素子分離デバイス２ｃの光導波路１２ａは、半導体発光デバイス２ａの光導波路１２ａに境界面６４において突き当てられており、この突き当てにより、光導波路１２ａは光導波路５２ａに光学的に結合される。
【００４９】
また、典型的な半導体メサ部１２、５２の寸法は、幅５マイクロメートル、高さ６マイクロメートルである。
【００５０】
図３は、半導体光素子と電源とを示す回路図である。半導体発光デバイス２ａは、電源７０により順方向にバイアスされている。半導体変調デバイス２ｂは、電源７２により逆方向にバイアスされている。電源７２は、外部信号に応じて変調された駆動信号を半導体変調デバイス２ｂに提供する。この構造により、半導体変調デバイス２ｂは、半導体発光デバイス２ａから連続的に提供される光を外部信号７４に応答して変調する。
【００５１】
(第２の実施の形態)
別の実施の形態は、半導体光素子を製造する方法に関する。図４(ａ)、図４(ｂ)、図５(ａ)、図５(ｂ)、図６(ａ)、図６(ｂ)、図７(ａ)、図７(ｂ)、図８(ａ)、図８(ｂ)、図９(ａ)、図９(ｂ)、図１０(ａ)、図１０(ｂ)を参照しながら半導体光素子を製造する方法について説明する。
【００５２】
(第１の半導体多層膜形成工程)
図４(ａ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰ基板８０ａ上には、ｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂが形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板８０ａとｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂとは、基板８２を構成する。半導体基板８２は、半導体発光デバイス領域８２ａ、半導体変調デバイス領域８２ｂ、および素子分離デバイス領域８２ｃを備える。これらの領域８２ａ〜８２ｃは、所定の軸方向に沿って配置されている。基板８２の半導体発光デバイス領域８２ａには、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８４、半導体活性層膜８６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜８８が順に形成されている。これらの半導体膜は、バッファ層８０ｂの全面に所定の多層半導体膜およびシリコン系無機絶縁膜のマスク９０を形成した後に、半導体変調デバイス領域８２ｂおよび素子分離デバイス領域８２ｃの多層膜を選択的に除去することにより形成される。半導体多層膜の形成に先立って、半導体発光デバイス領域８２ａには回折格子９２として機能する周期的に凹部が形成されている。
【００５３】
(第２の半導体多層膜形成工程)
図４(ｂ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂ上には、ｎ型ＩｎＰ半導体膜９４、半導体活性層膜９６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜９８が順に選択的に形成されている。これらの半導体多層膜は、半導体変調デバイス領域８２ｂおよび素子分離デバイス領域８２ｃに、マスク９０を用いて選択的に形成される。選択成長の後に、マスク９０を除去する。
【００５４】
好適な実施例では、ｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂ、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８４、半導体活性層膜８６、ｐ型ＩｎＰ半導体膜８８、ｎ型ＩｎＰ半導体膜９４、半導体活性層膜９６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜９８は、有機金属気相成長(ＯＭＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長される。
【００５５】
(光導波路メサ形成工程)
図５(ａ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂが形成されている。光導波路メサ１００ａ、１００ｂを形成するために、導波路用マスク１０２を形成する。マスク１０２は、シリコン系無機絶縁膜のマスクであり、所定の方向に伸びている。マスク１０２を用いて、半導体発光デバイス領域８２ａ、半導体変調デバイス領域８２ｂ、および素子分離デバイス領域８２ｃに形成された半導体多層膜をエッチングする。このエッチングは、好適な実施例ではウエットエッチングにより行われる。エッチング溶液は、ブロムメタノ−ル液である。このエッチングは、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８４、半導体活性層膜８６、ｐ型ＩｎＰ半導体膜８８、ｎ型ＩｎＰ半導体膜９４、半導体活性層膜９６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜９８が除去されて基板８２が露出するまで行われる。エッチング工程の結果、光導波路部メサ１００ａは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)８４ａ、半導体活性層８６ａ、ｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)８８ａを備える。光導波路部メサ１００ｂは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)９４ａ、半導体活性層９６ａおよびｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)９８ａを備える。
【００５６】
(埋込半導体膜形成工程)
図５(ｂ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂを埋め込むように、高抵抗ＩｎＰ半導体膜１０４及びｎ型ＩｎＰ半導体膜１０６が形成されている。半導体膜１０４及び１０６は、マスク１０２を用いて、半導体発光デバイス領域８２ａ、半導体変調デバイス領域８２ｂ、および素子分離デバイス領域８２ｃに選択的に形成される。好適な実施例では、半導体膜１０４及び１０６は、有機金属気相成長(ＯＭＣＶＤ)法により形成される。高抵抗ＩｎＰ半導体膜１０４は、例えばＦｅドープＩｎＰ半導体から成り、光導波路部メサ１００ａの側面と、光導波路部メサ１００ｂの側面とに接触するように形成されている。ｎ型ＩｎＰ半導体膜は、ＩｎＰ半導体膜１０４上に形成されており、ｐ型ＩｎＰ半導体層８８ａ及びｐ型ＩｎＰ半導体層９８ａの側面に接触するように形成されている。埋込半導体部が形成された後に、マスク１０２を除去する。
【００５７】
光導波路メサ１００ａにおいて、ｎ型ＩｎＰ半導体膜１０６は、ＦｅドープＩｎＰ半導体内を伝導してしまうホールを捕獲するホールトラップとして機能するように形成されており、また、高抵抗ＩｎＰ半導体膜１０４は、電子を阻止すると共に光導波路メサ１００ａに電流をガイドするように形成されている。
【００５８】
(コンタクト半導体膜形成工程)
図６(ａ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂ並びに埋込半導体部１０８上に、ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２が形成されている。ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０は、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂ上に形成されるので、光導波路メサ１００ａと光導波路メサ１００ｂとの境界部を埋め込むことができる。ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２もまた、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂ上に形成されている。ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２は、半導体発光デバイス領域８２ａ及び半導体変調デバイス領域８２ｂのためのコンタクト層として利用されると共に、後の工程において素子分離デバイス領域８２ｃにおいては除去される。
【００５９】
(トレンチマスク形成工程)
図６(ａ)を参照すると、ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２上に、トレンチマスク１１４が形成されている。トレンチマスク１１４は、所定の方向に伸びており、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂを含む半導体メサ部を形成するために用いられる。
【００６０】
(トレンチ形成工程)
図６(ｂ)を参照すると、トレンチ溝１１６が形成されている。トレンチ溝１１６は、埋込半導体部１０８、ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２を貫通して基板８２に到達するようにトレンチマスク１１４を用いて形成されている。トレンチ溝１１６により、半導体メサ部１１８が形成される。半導体メサ部１１８は、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂ、埋込半導体部１０８ａ、第２のクラッド層１１０ａ、並びにコンタクト層１１２ａを備える。半導体メサ部１１８は、半導体発光デバイス領域８２ａのための半導体メサ部１１８ａ、半導体変調デバイス領域８２ｂのための半導体メサ部１１８ｂ、および素子分離デバイス領域８２ｃのための半導体メサ部１１８ｃから構成される。トレンチ溝１１６を形成した後に、トレンチマスク１１４を除去する。
【００６１】
トレンチ部１１６は、半導体発光デバイス領域８２ａにおいて埋込半導体部の電流阻止機能を増強するために、ＦｅドープＩｎＰ半導体膜１０４に加えてｎ型ＩｎＰ半導体膜１０６を形成している。この構造のため、ｎ型ＩｎＰ半導体膜１０６と第２のｐ型クラッド層１１０ａとの間にｐｎ接合が形成されてしまい、このｐｎ接合は、寄生容量として作用する。この寄生容量を低減するために、トレンチ１１４が形成される。
【００６２】
(樹脂埋込工程)
図７(ａ)を参照すると、基板８２上にＢＣＢ樹脂が塗布されている。ＢＣＢ樹脂が半導体メサ部１１８上において約１マイクロメートル以上の厚さになるように塗布され、ＢＣＢ樹脂体１２２を形成する。塗布の結果、ＢＣＢ樹脂体１２２の表面は、トレンチ１１６の部分がややへこんだ形状になる。この塗布工程の完了後に、中間生産物１２０が形成される。ＢＣＢ樹脂の塗布に先だって、またトレンチ１１６を形成した後に、シリコン系無機絶縁膜１２４を形成してもよい。
【００６３】
(露光工程)
図７(ｂ)を参照すると、中間生産物１２０のＢＣＢ樹脂１２２上にマスク１２８は配置されている。マスク１２８を介して、所定の波長の光１２６がＢＣＢ樹脂体１２２に照射される。マスク１２８は、ガラス基板１２８ａと、ガラス基板１２８ａ上に形成された遮光層１２８ｂとを有する。遮光層１２８ｂは、半導体メサ部１１８に沿って伸びるストライプ形状を有する。
【００６４】
図８は、図７(ａ)に示された中間生産物１２０と、マスク１２８とを示す正面図である。水銀ランプ１３０から光１２６がマスク１２８に照射される。遮光層１２４ｂに到達する光１２６ａは、ＢＣＢ樹脂体１２２に到達することない。ガラス基板１２４ａを透過した光１２６ｂは、ＢＣＢ樹脂体１２２に吸収される。これにより、遮光層１２８ｂのパターンが、ＢＣＢ樹脂体１２２に転写される。
【００６５】
遮光層１２８ｂの幅Ｌ1は、中間生産物１２０の半導体メサ部１１８の幅Ｌ2より広い。しかし、遮光層１２４ｂのエッジ近傍を通過する光１２６ｂの一部は、回折現象により遮光層１２４ｂの裏側に回り込む回折光１２６ｃになる。回折光１２６ｃは、遮光層１２４ｂのエッジから離れるにつれて徐々に弱くなる。回折光１２６ｃは遮光層１２４ｂの影になるＢＣＢ樹脂体１２２の部分に吸収される。
【００６６】
発明者が行った実験によれば、半導体メサ部１１８のエッジとマスク１２４の遮光層１２４ｂのエッジとの間隔(Ｌ1／２−Ｌ2／２)は、２〜５マイクロメートルが好適である。遮光層の幅Ｌ1は１０マイクロメートル〜１５マイクロメートルである。実施例では、遮光層の幅Ｌ1は約１３マイクロメートルであり、半導体メサ部の幅Ｌ2は約５マイクロメートルである。
【００６７】
(現像工程)
ＢＣＢ樹脂は、光感光性を示すと共にネガ特性を有している。この特性により、露光されたＢＣＢ樹脂を現像液１３２に浸すと、光が照射されなかったＢＣＢ樹脂は現像液１３２に溶ける。故に、半導体メサ部１１８上のＢＣＢ樹脂は、現像液１３２に溶けて消失する。一方、遮光層１２４ｂにより光が遮られなかったＢＣＢ樹脂の領域は、現像液１３２に溶けることなく残る。回折光１２６ｃが吸収されたＢＣＢ樹脂の領域は、光の吸収量に応じてＢＣＢ樹脂が現像液１３２に溶け出す。
【００６８】
図９(ａ)は、現像工程後の中間生産物を示す斜視図である。ＢＣＢ樹脂体１２２の表面は、塗布直後では半導体メサ部１１８上の樹脂部分が盛り上がりトレンチ１１４上の樹脂部分がやや陥没しているけれども、現像後ではトレンチ１１４上の位置から半導体メサ部１１８のエッジへ向けて緩やかな下り坂になっている。
【００６９】
(キュア工程)
図９(ｂ)を参照すると、現像されたＢＣＢ樹脂１２２ａを有する中間生産物に熱エネルギ１３４が与えられる。この熱処理により、ＢＣＢ樹脂体１２２ａが熱硬化して、ＢＣＢ樹脂体１２２ｂになる。実施例では、熱処理温度は２５０℃であり、熱処理時間は１時間である。
【００７０】
発明者の実験によれば、熱処理温度は、２１０℃から２５０℃程度(好ましくは２５０℃未満)で行うことができ、この温度範囲は、ポリイミド樹脂の熱処理温度(約４００℃)に比べて低い。故に、この熱処理に起因する半導体層中の不純物の再拡散が生じ難い。
【００７１】
また、発明者の実験によれば、ＢＣＢ樹脂は熱収縮が小さい。発明者の見積もりでは、熱処理の前後における収縮率は、５％以下であった。故に、ＢＣＢ樹脂の表面の形状は、現像後の形状とほとんど同じである。
【００７２】
さらに、ＢＣＢ樹脂を用いたときは、ポリイミド樹脂を用いた場合に半導体メサ部１１８の側壁に生じた気泡(エアーホール)も観察されなかった。
【００７３】
(デスカム工程)
まず、キュアされた中間生産物に対してデスカム処理が施される。デスカム処理では、この中間生産物がＣＦ4(又はＳＦ6)＋Ｏ2のプラズマに曝される。このプラズマにより、半導体メサ部１１８の上面に存在する残留樹脂物が除去される。好適な実施例では、プロセスガスはＣＦ4とＯ2との混合ガスであり、ガス比率はＣＦ4：Ｏ2＝１：４である。
【００７４】
(オーミック電極形成工程)
次いで、半導体メサ部１１８上の絶縁膜１２４に開口部を形成する。このため、半導体メサ部１１８およびＢＣＢ樹脂体１２２ｂ上に、ポジレジストマスク１３６を形成する。ポジレジストマスク１３６には、半導体発光デバイスのためのコンタクト開口部１３６ａと、半導体変調デバイスのためのコンタクト開口部１３６ｂとを有する。
【００７５】
ポジレジストマスク１３６を用いて、エッチングにより絶縁膜１２４を除去する。この工程により、絶縁膜１２４には、各デバイス毎にコンタクト層に到達するコンタクト孔が形成される。この後、ポジレジストマスク１３６を除去する。
【００７６】
マスク除去後に、ポジレジストマスクを形成する。このポジレジストマスクは、電極パターンを有する。この上に金属を蒸着した後に、リフトオフ法を用いて溶剤でポジレジストマスクを溶かし、ｐオーミック電極１３８ａ、１３８ｂを形成する。また、基板８２の裏面には、その全面にｎオーミック電極１４０が形成される。
【００７７】
これらの工程により、図１０(ｂ)に示されるような半導体光素子１４２が完成した。この製造方法によれば、埋込樹脂として、ポリイミド樹脂の代わりにＢＣＢ樹脂を用いている。ＢＣＢ樹脂は、誘電率、熱処理による収縮率、吸湿率の点でポリイミド樹脂よりも優れた特性を有する。これらの特性は、本実施の形態による製造方法に対して好適である。例えば、ポリイミド樹脂を用いる場合では、ポリイミド樹脂内の水分により半導体デバイスの信頼性を低下させる可能性があるので、ＳｉＮ膜といった保護膜が半導体メサ部の側壁に必須であると考えられている。しかしながら、ＢＣＢ樹脂は、半導体メサ部の側壁に直接に塗布できる。故に、半導体メサ部の側壁に形成される保護膜が不要である。
【００７８】
(第３の実施の形態)
図１１は、第３の実施の形態に係わる別の半導体光素子を示す斜視図である。図１２は、ＩＩ−ＩＩ線で示された断面図である。図１１および図１２を参照しながら、第３の実施の形態に係わる半導体光素子を説明する。この半導体光素子１ｂは、半導体発光デバイス１５２ａ、半導体変調デバイス１５２ｂおよび分離デバイス１５２ｃを備える。素子分離デバイス１５２ｃは、半導体発光デバイス１５２ａと半導体変調デバイス１５２ｂとの間に位置している。半導体変調デバイス１５２ｂは、半導体発光デバイス１５２ａと素子分離デバイス１５２ｃを介して光学的に結合されている。半導体発光デバイス１５２ａは、所定の波長の光を発生できる。半導体変調デバイス１５２ｂは、素子分離デバイス１５２ｃを介して半導体発光デバイス１５２ａから受けた光を変調できる。半導体発光デバイス１５２ａ、半導体変調デバイス１５２ｂおよび素子分離デバイス１５２ｃは、ｎ型ＩｎＰ半導体基板といった半導体基板１５４に設けられている。
【００７９】
半導体発光デバイス１５２ａは半導体メサ部１６２を備えている。半導体メサ部１６２は、活性層１５６、ｎ型半導体層１５８及びｐ型半導体層１６０を備えている。活性層１５６は、基板１５４の主面１５４ａ上に設けられている。活性層１５６は、III−Ｖ系化合物半導体を含む。活性層１５６は、III−Ｖ系化合物半導体を含むｎ型半導体層１５８とIII−Ｖ系化合物半導体を含むｐ型半導体層１６０との間に設けられている。活性層１５６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできるが、これらに限定されるものではない。また、ｎ型半導体部１５８及びｐ型半導体層１６０は、基板１５４上に設けられている。活性層１５６の屈折率は、ｎ型半導体層１５８およびｐ型半導体層１６０の屈折率より大きいので、これらの半導体層１５６、１５８、１６０は光導波路１６２ａを構成する。つまり、ｎ型半導体層１５８はｎ型クラッド層として働くと共にｐ型半導体層１６０はｐ型クラッド層として働く。
【００８０】
第１の実施の形態の半導体光素子１ａと異なり、半導体メサ部１６２は、光導波路１２６ａの側面に電流狭窄部を備えていない。この構造のため、電流狭窄部を形成するための工程が不要になる。
【００８１】
半導体メサ部１６２は、光導波路１６２ａ上に設けられｐ型半導体層１６０を備える。ｐ型半導体層１５８は第２のクラッド層として働く。半導体メサ部１６２はｐ型半導体層１６０上にコンタクト層１６４を更に備える。
【００８２】
また、半導体発光デバイス１５２ａは、半導体メサ部１６２を形成するように設けられた凹部１６６を有する。凹部１６６は、半導体層１５６、１５８、１６０、１６４を貫通して基板１５４に到達している。凹部１６６には、樹脂埋込部１６８が設けられている。樹脂埋込部１６８は、ＢＣＢ樹脂を熱硬化して形成されたＢＣＢ樹脂体である。
【００８３】
なお、本実施の形態の半導体光素子では設けられていないけれども、半導体発光デバイス１５２ａは、樹脂埋込部１６８と半導体メサ部１６２との間に、シリコン系無機絶縁膜といった絶縁膜を備えることができる。
【００８４】
半導体発光デバイス１５２ａは、半導体メサ部１６２上に設けられたオーミック電極１７０を備える。電極１７０は、アノードのためのために設けられている。半導体発光デバイス１５２ａは無機絶縁膜を備えないので、電極１７０は、この開口部を介することなくコンタクト層１６４に電気的に接続されている。電極１７０は、パッド電極１７２に接続されている。パッド電極１７２は、樹脂埋込部１６８上に設けられている。また、半導体発光デバイス１５２ａは、基板１５４の裏面１５４ｂ上に設けられたオーミック電極１７４を備える。電極１７４は、裏面１５４ｂの全面にカソードのためのために設けられている。
【００８５】
図１１に示されるように、ＢＣＢ樹脂体は、半導体メサ部１６２の上部より盛り上がるように形成されている。この形状のために、半導体メサ部１６２と樹脂埋込部１６８との間に段差が実質的に無いので、電極１７０に断線が生じにくい。また、無機絶縁膜が設けられていないので、半導体メサ部１６２の上面が、そのまま、電極１７０と接触する。
【００８６】
好適な実施例としては、下記のものが例示される。
活性層１５６：ＧａＡｌＩｎＰ層(膜厚３００ナノメートル)
ｎ型クラッド層１５８：ＩｎＰ層(膜厚５００ナノメートル)
ｐ型クラッド層１６０：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層１６４：ＧａＩｎＡｓ層(膜厚５００ナノメートル)。
【００８７】
半導体変調デバイス１５２ｂは、半導体メサ部１８２を備えている。半導体メサ部１８２は、活性層１７６、ｎ型半導体層１７８およびｐ型半導体層１８０(ｐ型半導体層１６０と同一半導体層)を備えている。活性層１７６は、基板１５４の主面１５４ａ上に設けられている。活性層１７６は、III−Ｖ系化合物半導体を含む。活性層１７６は、III−Ｖ系化合物半導体を含むｎ型半導体層１７８とIII−Ｖ系化合物半導体を含むｐ型半導体層１８０との間に設けられている。活性層１７６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできるが、これらに限定されるものではない。また、ｎ型半導体部１７８およびｐ型半導体層１８０は、基板１５４上に設けられている。活性層１７６の屈折率は、ｎ型半導体層１７８およびｐ型半導体層１８０の屈折率より大きいので、これらの半導体層１７６、１７８、１８０は光導波路１８２ａを構成する。つまり、ｎ型半導体層１７８はｎ型クラッド層として働くと共に、ｐ型半導体層１８０はｐ型クラッド層として働く。
【００８８】
半導体光素子１ｂでは、半導体メサ部１８２は、光導波路１８２ａの側面に電気絶縁部５２ｂを備えていない。しかしながら、半導体メサ部１８２は、光導波路１８２ａ上にコンタクト層１８４を備える。
【００８９】
また、半導体変調デバイス１５２ｂは、半導体メサ部１８２を形成するように設けられた凹部１６６を有する。凹部１６６は、半導体層１７６、１７８、１８０、１８４を貫通して基板１５４に到達している。凹部１８２には、樹脂埋込部１６８が設けられている。樹脂埋込部１６８は、半導体発光素子１５２ａ同様に、ＢＣＢ樹脂を熱硬化して形成されたＢＣＢ樹脂体である。
【００９０】
半導体変調デバイス１５２ｂは、半導体メサ部１８２上に設けられたオーミック電極１８８を備える。電極１８８は、アノードのためのために設けられている。半導体変調デバイス１５２ｂは無機絶縁膜を備えないので、直接に、コンタクト層１８４に電気的に接続されている。電極１８８は、パッド電極１９０に接続されている。パッド電極１９０は、樹脂埋込部１６８上に設けられている。また、半導体変調デバイス１５２ｂは、半導体発光素子１５２ａと共用されるオーミック電極１７４を備える。電極１７４は、半導体変調デバイス１５２ｂのカソードのためのために設けられている。
【００９１】
図１２に示されるように、第１の実施の形態の半導体光素子と同様に、ＢＣＢ樹脂体は、半導体メサ部１８２の上部より盛り上がるように形成されている。この形状のために半導体メサ部１８２と樹脂埋込部１６６との間に段差が実質的に無いので、電極１８８に断線が生じ難い。また、この形状は、半導体素子１ｂのチップに加工するとき、或いはこのチップを実装するときに行われるハンドリングから半導体メサ部１８２を保護するために役立つ。さらに、無機絶縁膜が設けられていないので、半導体メサ部１８２の上面がそのまま電極１９０と接触する。
【００９２】
好適な実施例としては、下記のものが例示される。
活性層１７６：ＧａＩｎＡｓＰ(膜厚２５０ナノメートル)
ｎ型クラッド層１７８：ＩｎＰ(膜厚４５０ナノメートル)
ｐ型クラッド層１８０：ＩｎＰ(膜厚３００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層１８４：ＧａＩｎＡｓ(膜厚５００ナノメートル)。
【００９３】
再び図１１を参照すると、素子分離デバイス１５２ｃは、半導体発光デバイス１５２ａを半導体変調デバイス１５２ｂから電気的に分離するように働く。このために、素子分離デバイス１５２ｃにおいては、コンタクト層が除かれて分離部１９２が形成されている。分離部１９２においては、凹部が形成されコンタクト層１６４はコンタクト層１８４と分離されている。この構造により、半導体発光デバイス１５２ａがコンタクト層を介して半導体変調デバイス１５２ｂと接続されることを防止している。素子分離のための構造は、本実施の形態の構造に限定されるものではない。本実施の形態では、素子分離デバイス１５２ｃが備える半導体層は、半導体変調デバイス１５２ｂの構造と同一であるが、本発明は、この形態に限定されない。
【００９４】
半導体発光デバイス１５２ａは、半導体基板１５４と半導体層１５８との境界に形成された回折格子１９６を備える。回折格子１９６は、半導体基板１５４と半導体層１７８との界面の形状を周期的に変化させることにより構成される。回折格子１９６は、活性層１７６と光学的に結合されるように設けられている。これにより、半導体発光デバイス１５２ａは、分布帰還型半導体レーザ素子として動作するために好適である。
【００９５】
半導体変調デバイス１５２ｂでは、活性層１７６は、ｎ型半導体層１７８およびｐ型半導体層１８０により挟まれており、活性層１７６のフォトルミネッセンス波長は、活性層１５６のフォトルミネッセンス波長よりわずかに小さい(活性層１７６が単一の半導体層から成る場合には、活性層１７６のバンドギャップは、活性層１５６のバンドギャップよりも大きい)。この構造により、半導体変調デバイス１５２ｂは、電界吸収型変調素子として動作するために好適である。
【００９６】
半導体変調デバイス１５２ｂおよび素子分離デバイス１５２ｃの光導波路１８２ａは、半導体発光デバイス１５２ａの光導波路１８２ａに境界面１９４においてを突き当てられており、この突き当てにより、光導波路１８２ａは、光導波路１６２ａに光学的に結合される。
【００９７】
また、典型的な半導体メサ部１６２、１８２の寸法は、幅５マイクロメートル、高さ６マイクロメートルである。
【００９８】
(第４の実施の形態)
本実施の形態は、第３の実施の形態の半導体光素子を製造する方法に関する。第３の実施の形態の半導体光素子を製造する方法は、主に半導体メサ部を製造する工程の点で、第２の実施の形態に記載された製造方法と異なる。
【００９９】
図１３(ａ)、図１３(ｂ)、図１４(ａ)、図１４(ｂ)、図１５(ａ)、図１５(ｂ)を参照しながら半導体光素子を製造する方法について説明する。
【０１００】
(半導体多層膜形成工程)
図１３(ａ)を参照すると、第２の実施の形態と同様に、半導体基板２０２は、ｎ型ＩｎＰバッファ層２００ａとｎ型ＩｎＰ基板２００ｂとを備える。基板２０２は、半導体発光デバイス領域２０２ａ、半導体変調デバイス領域２０２ｂおよび素子分離デバイス領域２０２ｃを備える。これらの領域２０２ａ〜２０２ｃは、所定の軸方向に沿って配置されている。半導体基板２０２上の半導体発光デバイス領域２０２ａには、ｎ型ＩｎＰ半導体膜２０４、半導体活性層膜２０６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８が順に形成されている。これらの半導体膜は、バッファ層２００ａの全面に所定の多層半導体膜及びシリコン系無機絶縁膜のマスク２１０を形成した後に、半導体変調デバイス領域２０２ｂ及び素子分離デバイス領域２０２ｃの多層膜を選択的に除去することにより形成される。半導体発光デバイス領域２０２ａには回折格子２１２として働く周期的に凹部が形成されている。
【０１０１】
図１３(ｂ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰバッファ層２００ａ上には、ｎ型ＩｎＰ半導体膜２１４、半導体活性層膜２１６及びｐ型ＩｎＰ半導体膜２１８が順に選択的に形成される。この半導体多層膜は、半導体変調デバイス領域２０２ｂ及び素子分離デバイス領域２０２ｃに、マスク２１０を用いて選択的に形成される。
【０１０２】
(コンタクト半導体膜形成工程)
図１４(ａ)を参照すると、マスク２１０を除去した後に、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８、２１８上に、ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜２２０が形成されている。ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜２２０は、半導体発光デバイス領域２０２ａ及び半導体変調デバイス領域２０２ｂのためのコンタクト層(以下、コンタクト半導体膜２２０としても引用する)として利用されると共に、後の工程において素子分離デバイス領域２０２ｃにおいては除去される。
【０１０３】
コンタクト半導体膜の形成に先立って、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８、２１８上にｐ型ＩｎＰ半導体膜を形成するようにしてもよい。このｐ型ＩｎＰ半導体膜は、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８、２１８上に形成されるので、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８とｐ型ＩｎＰ半導体膜２１８との境界部を埋め込むことができる。このｐ型ＩｎＰ半導体膜はクラッド層として機能する。
【０１０４】
好適な実施例では、ｎ型ＩｎＰバッファ層２００ａ、ｎ型ＩｎＰ半導体膜２０４、半導体活性層膜２０６、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８、ｎ型ＩｎＰ半導体膜２１４、半導体活性層膜２１６、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２１８及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜２２０は、有機金属気相成長(ＯＭＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長される。
【０１０５】
(メサ形成用マスク形成工程)
図１４(ａ)を参照すると、半導体メサを形成するためのマスク２２２がコンタクト半導体膜２２０上に形成される。マスク２２２は、所定の方向に伸びており、半導体メサ部を形成するために用いられる。
【０１０６】
(半導体メサ部形成工程)
図１４(ｂ)を参照すると、半導体メサ部(光導波路メサ)２２４ａ、２２４ｂが形成されている。半導体メサ部２２４ａ、２２４ｂを形成するために、半導体発光デバイス領域２０２ａ、半導体変調デバイス領域２０２ｂ、および素子分離デバイス領域２０２ｃに形成された半導体多層膜をマスク２２２を用いてエッチングする。このエッチングは、好適な実施例ではウエットエッチングにより行われる。このエッチングは、ｎ型ＩｎＰ半導体膜２０４、半導体活性層膜２０６、ｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８、ｎ型ＩｎＰ半導体膜２０４、半導体活性層膜２０６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜２０８が除去されて、基板２０２に到達するまで行われる。エッチング工程の結果、半導体メサ２２４ａは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)２０４ａ、半導体活性層２０６ａ、ｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)２０８ａおよびｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜２２０ａ(コンタクト膜)を備える。半導体メサ２２４ｂは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)２１４ａ、半導体活性層２１６ａおよびｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)２１８ａおよびｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜(コンタクト膜)２２０ａを備える。半導体メサ２２４を形成した後に、マスク２２２を除去する。
【０１０７】
(樹脂埋込工程)
図１５(ａ)を参照すると、基板２０２上にＢＣＢ樹脂が塗布されている。ＢＣＢ樹脂は、半導体メサ部２２４上において約１マイクロメートル以上の厚さになるように塗布され、ＢＣＢ樹脂体２２６を形成する。塗布の結果、ＢＣＢ樹脂体２２６の表面は、半導体メサ部２２４の両側の部分がややへこんだ形状になる。この塗布工程の完了後に、中間生産物２２８が形成される。
【０１０８】
ＢＣＢ樹脂の塗布に先だって、また半導体メサ部２２４を形成した後に、メサ部２２４上にシリコン系無機絶縁膜１２４を形成してもよい。
【０１０９】
半導体メサ部２２４は、半導体発光デバイス領域２０２ａで電流を狭窄するために設けられている。本実施の形態では、ＦｅドープＩｎＰ半導体膜の代わりにＢＣＢ樹脂を用いている。ＦｅドープＩｎＰ半導体膜は、電子をトラップできるけれども、正孔をトラップできない。このため、半導体レーザのアノードとカソードとの間にリーク電流が存在する。この電流を低減するために、ＦｅドープＩｎＰ半導体膜上にｎ型ＩｎＰ膜を設けて、正孔をトラップするようにしている。ところが、この構造では、ｎ型ＩｎＰ半導体膜とｐ型ＩｎＰ半導体膜との間にＦｅドープＩｎＰ半導体膜が位置する。この構造は、寄生容量を生じされる。この寄生容量を低減するために、半導体メサ部２２４をＢＣＢ樹脂で埋め込んでいる。
【０１１０】
この工程の後に、ＢＣＢ樹脂を露光する露光工程、露光されたＢＣＢ樹脂を現像する現像工程、現像されたＢＣＢ樹脂を熱処理するキュア工程、半導体メサ部の露出面の残留樹脂等を除去するデスカム工程を、第２の実施の形態と同様に行う。しかしながら、第２の実施の形態の条件と異なる条件で行うこともできる。
【０１１１】
(オーミック電極形成工程)
次いで、半導体メサ部２２４およびＢＣＢ樹脂体２２６ａ上に、ポジレジストマスクを形成する。この上から金属を蒸着した後、リフトオフ法を用いて溶剤でポジレジストマスクを溶かし、ｐオーミック電極２３０ａ、２３０ｂを形成する。また、基板２０２の裏面には、その全面にｎオーミック電極２３２が形成される。さらに、コンタクト膜２２０ａは部分的にエッチングされて、コンタクト層２２０ｂ、２２０ｃが形成されている。
【０１１２】
これらの工程により、図１５(ｂ)に示されるような半導体光素子２３４が完成した。オーミック電極２３０ａは、半導体発光デバイスのための電極であり、オーミック電極２３０ｂは、半導体変調デバイスのための電極である。オーミック電極２３２は、半導体発光デバイスおよび半導体変調デバイスのための共有電極である。半導体分離デバイス領域のコンタクト膜は除去されている。この製造方法によれば、埋込樹脂としてポリイミド樹脂の代わりにＢＣＢ樹脂を用いている。本実施の形態でも、第２の実施の形態と同様な作用及び効果が得られる。
【０１１３】
本実施の形態では、半導体メサ部を直接に埋め込んでいるので、第２の実施の形態と比較して製造工程の数が少ない。また、樹脂埋込部は、ＢＣＢ樹脂の厚さが半導体メサ部から滑らかに増すように形成されている。オーミック電極の形成が容易であり、メタル膜の断線が生じない。ＢＣＢ樹脂は、半導体メサ部の側壁に直接に塗布できる。故に、オーミックメタル膜をコンタクト層上に直接に形成できる。このため、半導体メサ部のエッジまでコンタクト層とオーミック電極との接触面積を大きくでき、コンタクト抵抗を低減できる。
【０１１４】
本実施の形態における好適な実施例としては、下記のものが例示される。
半導体発光デバイス領域
活性層２０６ａ：ＧａＡｌＩｎＰ層(膜厚３００ナノメートル)
ｎ型クラッド層２０４ａ：ＩｎＰ層(膜厚５００ナノメートル)
ｐ型クラッド層２０８ａ：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層２２０ｃ：ＧａＩｎＡｓ層(膜厚５００ナノメートル)
半導体変調デバイス領域
活性層２１６ａ：ＧａＩｎＡｓＰ(膜厚３００ナノメートル)
ｎ型クラッド層２１４ａ：ＩｎＰ(膜厚５５０ナノメートル)
ｐ型クラッド層２１８ａ：ＩｎＰ(膜厚２００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層２２０ｄ：ＧａＩｎＡｓ(膜厚５００ナノメートル)。
【０１１５】
(第５の実施の形態)
図１６(ａ)〜図１６(ｃ)を参照しながら、基板(Ｓ)上に形成された半導体メサ部(Ｍ)の埋込のためにＢＣＢ樹脂ではなくポリイミド樹脂を用いたときの不具合を説明する。
【０１１６】
図１６(ａ)は、半導体メサ部(Ｍ)を埋め込むようにポリイミド樹脂を塗布した形態を示している。塗布されたポリイミド樹脂体(Ｒ)の形状は、凸形状になる。これは、ポリイミド樹脂は粘性が大きいので、基板上に形成された半導体メサ部(Ｍ)の形状が反映された形状になるためである。メサ上のポリイミド樹脂の膜厚は、トレンチ上の膜厚とほぼ同じになる。
【０１１７】
このポリイミド樹脂体をキュアすると、ポリイミド樹脂の熱収縮性により樹脂が収縮する。発明者が実験に利用したポリイミド樹脂では、キュア条件(４００℃、３０分)により熱処理により、樹脂体の体積が５３％変化した。詳細に観察すると、図１６(ｂ)に示すように、ほぼ半数のサンプルに半導体メサ部(Ｍ)の側壁にギャップ(Ｇ)が生じていることが明らかになった。このギャップ(Ｇ)は、後の工程のプラズマ処理により拡大されてしまう。つまり、ポリイミド樹脂の樹脂埋込部と半導体メサ部との密着性が低下する可能性がある。
【０１１８】
キュア後に、半導体メサ部の上面から樹脂をドライエッチング法(例えば、ＲＩＥ法)により除く。エッチング後のポリイミド樹脂体の厚さは半導体メサ部のエッジから薄くなり、ポリイミド樹脂体の形状は、半導体素子のために好適ではない。半導体メサ部の埋込にポリイミド樹脂を用いると、常にメサ頂部より、ポリイミド樹脂体の高さは低くある。一方、ＢＣＢ樹脂では、半導体メサ部から滑らかに高さが増すような形状が実現され、樹脂体の最大の高さがメサ半導体部の頂上の高さより大きい。これにより、電極の寄生容量を低減できる。
【０１１９】
ポリイミド樹脂を用いた場合、埋込形状は、第１〜第４の実施の形態で説明したＢＣＢ樹脂を用いる場合に比べて好適な結果が得られない。
【０１２０】
発明者の調査によれば、ＢＣＢ樹脂の特性は、ポリイミド樹脂に比べて、誘電率だけでなく、吸水率も小さい。このため、ＢＣＢ樹脂を用いると、ポリイミド樹脂を用いる場合に比べて、水分による半導体素子の特性変動を小さくできる。ＢＣＢ樹脂を用いると、半導体メサ部に直接に埋め込むような構造の光素子を得ることができる。
【０１２１】
ＢＣＢ樹脂の膜厚の変化は、露光及び現像により、７５％の減少が生じるけれども、熱処理では、５％程度の減少である。ＢＣＢ樹脂のガラス転移点(３５０℃)はポリイミド樹脂のガラス転移点(４００℃)よりも低いので、プロセスが低温化できる。
【０１２２】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更されることができることは、当業者によって認識される。以上、説明した半導体素子は特定の半導体材料から形成されているけれども、必要なように変更され得る。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【０１２３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、半導体メサ側壁部上に生じる空孔の発生を低減できる半導体メサの埋込構造を有する半導体素子、およびこの半導体素子を製造する方法が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係わる半導体光素子の斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態の半導体光素子のI-I線における断面図である。
【図３】図３は、半導体光素子と電源とを示す図面である。
【図４】図４(ａ)および図４(ｂ)は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図５】図５(ａ)および図５(ｂ)は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図６】図６(ａ)および図６(ｂ)は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図７】図７(ａ)および図７(ｂ)は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図８】図８は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図９】図９(ａ)および図９(ｂ)は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図１０】図１０(ａ)および図１０(ｂ)は、第２の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態に係わる半導体光素子の斜視図である。
【図１２】図１２は、第３の実施の形態の半導体光素子のII -II線の断面図である。
【図１３】図１３(ａ)および図１３(ｂ)は、第４の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図１４】図１４(ａ)および図１４(ｂ)は、第４の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図１５】図１５(ａ)および図１５(ｂ)は、第４の実施の形態に係わる半導体光素子の製造工程を示す斜視図である。
【図１６】図１６(ａ)〜図１６(ｃ)は、比較例を示すための図面である。
【符号の説明】
１ａ…半導体光素子、２ａ…半導体発光デバイス領域、２ｂ…半導体変調デバイス領域、２ｃ…素子分離デバイス領域、４…半導体基板、６、４６…活性層、８、１０、４８、５０…クラッド層、１２…半導体メサ部、１４…埋込半導体層、１６…ホールトラップ層、１８…シリコン系無機絶縁膜、２０…クラッド層、２２、５４…コンタクト層、２４…ＢＣＢ樹脂部、２８、３２、５８…電極、３４…回折格子、１ｂ…半導体光素子、１５２ａ…半導体発光デバイス領域、１５２ｂ…半導体変調デバイス領域、１５２ｃ…素子分離デバイス領域、１５４…半導体基板、１５６、１７６…活性層、１５８、１６０、１７８…クラッド層、１６２…半導体メサ部、１６４、１８４…コンタクト層、１６８…ＢＣＢ樹脂部、１７０、１７４、１８８…電極
【図１】
0004075367.tif 000002
【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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