(57)【要約】【課題】光の減衰を抑制可能な半導体装置及び光源装置を提供する。【解決手段】突起状のストライプ１７を上部に有する導波路１９を配し、断面が凸字状に形成され、ストライプ１７の伸長方向を横断する突起頭頂部の下部の端面が光の入口であるシリコン膜１５と、導波路１９をなす実質的な真性半導体を間に挟んで対向し、導波路１９の両側のシリコン膜１５表面に形成されたｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２と、ｎ型及びｐ型の拡散層２１、２２にそれぞれ電気的に接続された電極２５と、シリコン膜１５のストライプ１７に対向する側に形成された下部クラッドである絶縁層１３と、ストライプ１７、すなわち、導波路１９の側面及び上面を被う上側部クラッドである保護膜とを備えている。【選択図】図１
2009252921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が底部を下として、肩部、及び頭頂部の順に高くなる凸字状をなし、前記底部、前記頭頂部の両側の前記肩部、及びストライプをなす前記頭頂部がほぼ平行な面をなし、前記ストライプの伸長方向を横断する前記頭頂部の下部の端面が光の入口であるシリコン膜と、
両側の前記肩部の表面、且つ前記頭頂部の下部の実質的な真性半導体を間に挟んで対向する位置に、それぞれ形成されたｎ型及びｐ型の拡散層と、
前記頭頂部、前記側面、及び両側の前記肩部に接し、前記シリコン膜より屈折率の小さな上側部クラッドと、
前記底部に接し前記シリコン膜より屈折率の小さな下部クラッドと、
を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
断面が底部を下として、肩部、及び頭頂部の順に高くなる凸字状をなし、前記底部、前記頭頂部の両側の前記肩部、及びストライプをなす前記頭頂部がほぼ平行な面をなし、前記ストライプの伸長方向に沿った前記頭頂部の一部が光の入口であるシリコン膜と、
両側の前記肩部の表面、且つ前記頭頂部の下部の実質的な真性半導体を間に挟んで対向する位置に、それぞれ形成されたｎ型及びｐ型の拡散層と、
前記頭頂部、前記側面、及び両側の前記肩部に接し、前記シリコン膜より屈折率の小さな上側部クラッドと、
前記底部に接し前記シリコン膜より屈折率の小さな下部クラッドと、
を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記ｎ型及びｐ型の拡散層と接続される光制御回路が、前記ｎ型及びｐ型の拡散層と同一の前記シリコン膜上に、更に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置と、
前記半導体装置のｎ型及びｐ型の拡散層と接続される光制御回路と、
前記光制御回路によって出力制御される光源と、
を有することを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体装置と、
前記半導体装置の光制御回路によって出力制御される光源と、
を有することを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路を有する半導体装置及び光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信や光情報処理では、波長１．２〜１．６μｍの光が用いられている。シリコンは、間接遷移型半導体であり、波長１．２〜１．６μｍの光に対して透明であり、光と相互作用を持たない。このため、シリコンをコアに用いた光導波路は可能であり、数μｍの曲げ半径が可能とされているが、シリコンを用いた微細な能動素子等は開発段階にあるものが多い。
【０００３】
シリコン材のコアは、波長１．２〜１．６μｍの光では通常励起されないが、光強度が十分大きくなると、原子が同時に２個の光子を吸収（２光子吸収）し、電子正孔対（キャリア）を生成可能となる。そこで、この２光子吸収を利用した光検出器が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、シリコンコアをｐ形シリコンコアとｎ形シリコンコアとから構成してシリコンコアにｐｎ接合を設け、このｐｎ接合に電源により逆バイアスを印加し、シリコンコアに所定値以上の光強度の光が伝播することで発生した電子正孔対（キャリア）を、ｐ形シリコンコア及びｎ形シリコンコアとに接続する側部クラッド層、側部クラッド層より電気信号として取り出す光検出器である。
【０００４】
しかしながら、この開示された光検出器は、ｐ形シリコンコア、ｎ形シリコンコア、及び両コア間のｐｎ接合を光導波路としているために、ドーピングによるシリコンの結晶性の悪化が避けられず、導波する光の減衰が大きくなるという問題を有している。
【特許文献１】特開２００５−１２３５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、光の減衰を抑制可能な半導体装置及び光源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の半導体装置は、断面が底部を下として、肩部、及び頭頂部の順に高くなる凸字状をなし、前記底部、前記頭頂部の両側の前記肩部、及びストライプをなす前記頭頂部がほぼ平行な面をなし、前記ストライプの伸長方向を横断する前記頭頂部の下部の端面が光の入口であるシリコン膜と、両側の前記肩部の表面、且つ前記頭頂部の下部の実質的な真性半導体を間に挟んで対向する位置に、それぞれ形成されたｎ型及びｐ型の拡散層と、前記頭頂部、前記側面、及び両側の前記肩部に接し、前記シリコン膜より屈折率の小さな上側部クラッドと、前記底部に接し前記シリコン膜より屈折率の小さな下部クラッドとを備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の別態様の半導体装置は、断面が底部を下として、肩部、及び頭頂部の順に高くなる凸字状をなし、前記底部、前記頭頂部の両側の前記肩部、及びストライプをなす前記頭頂部がほぼ平行な面をなし、前記ストライプの伸長方向に沿った前記頭頂部の一部が光の入口であるシリコン膜と、両側の前記肩部の表面、且つ前記頭頂部の下部の実質的な真性半導体を間に挟んで対向する位置に、それぞれ形成されたｎ型及びｐ型の拡散層と、前記頭頂部、前記側面、及び両側の前記肩部に接し、前記シリコン膜より屈折率の小さな上側部クラッドと、前記底部に接し前記シリコン膜より屈折率の小さな下部クラッドとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の別態様の光源装置は、請求項１または請求項２に記載の半導体装置と、前記半導体装置のｎ型及びｐ型の拡散層と接続される光制御回路と、前記光制御回路によって出力制御される光源とを有することを特徴とする光源装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光の減衰を抑制可能な半導体装置及び光源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。以下に示す図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１に係る半導体装置について、図１を参照しながら説明する。図１は半導体装置の構造及び構成を模式的に示すもので、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を有する斜視図である。なお、光源は付加的な要素である。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１は、突起状のストライプ１７を上部に有する導波路１９を配し、断面が凸字状に形成され、ストライプ１７の伸長方向を横断する突起頭頂部の下部の端面が光の入口であるシリコン膜１５と、導波路１９の両側のシリコン膜１５表面に形成されたｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２と、ｎ型及びｐ型の拡散層２１、２２にそれぞれ電気的に接続された電極２５と、シリコン膜１５のストライプ１７に対向する側に形成された下部クラッドである絶縁層１３と、ストライプ１７、すなわち、導波路１９の側面及び上面を被う上側部クラッドである保護膜（図示略、空間として図示）とを備えている。
【００１３】
半導体装置１は、ストライプ１７に沿って、ｎ型及びｐ型の拡散層２１、２２を有して光検出が可能な光検出部１ａと、光検出機能を持たず導波路１９として機能する導波路部１ｂとに大きく区分することができる。
【００１４】
シリコン膜１５は、シリコンからなる半導体基板１１の上に、例えば、シリコン酸化膜からなる絶縁層１３を配置して、その上に形成されている。シリコン膜１５は、半導体基板１１から最も離れた高い位置（頭頂部）に、平面をなす上面及び直線状または光が導波可能な程度の曲率を有する側面からなるストライプ１７を有している。
【００１５】
ストライプ１７の側面は、肩部にほぼ垂直に接続されている。つまり、シリコン膜１５は、断面が凸字状をなし、底部を絶縁層１３と接し、その上部に肩部を有し、更に上部に頭頂部を有し、頭頂部の下部に導波路１９を有している。なお、シリコン膜１５の底部は、必要な部分を絶縁層１３と接していればよい。また、シリコン膜１５の底部及び肩部を接続する側部は、必要に応じて、例えば、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなる素子分離領域２３を形成することが可能である。
【００１６】
導波路１９を規定するストライプ１７は、例えば、伸長方向に垂直な頭頂部の幅が約２μｍ、頭頂部と肩部との高低差が約５００ｎｍ、頭頂部と絶縁層１３との高低差が約２μｍに形成されている。導波路１９への光の入口または出口となるストライプ１７の一端または両端は、頭頂部に対してほぼ垂直、または、幾分の傾斜を持たせて形成されている。また、導波路１９の端面は、戻り光が出射する光に影響を与えないような加工または工夫がなされている。
【００１７】
ｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２は、シリコン膜１５の肩部の表面で、ストライプ１７の側面から外側に、ストライプ１７を間に置いて対向する位置に形成されている。また、ｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２は、ストライプ１７の伸長方向に沿って一定の部分を占めており、ストライプ１７に沿った長さは、後述の光強度及び光検出電流等により、適切な長さとすることが可能である。
【００１８】
ｎ型拡散層２１及びｐ型の拡散層２２の間の導波路１９となる領域は、ｎ型及びｐ型の不純物が実質的にドープされず、真性半導体となっている。つまり、ｎ型拡散層２１からｐ型の拡散層２２にかけて、いわゆるｐ−ｉ−ｎ型のダイオードが構成されている。また、導波路１９となる領域は、ｎ型拡散層２１及びｐ型の拡散層２２の有無にかかわらず、実質的に真性半導体となっている。
【００１９】
ｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２の上には、電気的に接続された電極２５が形成されている。電極２５は、ｎ型拡散層２１に相対的に高い電圧、ｐ型拡散層２２に相対的に低い電圧を印加するためのバイアス電源４１と接続される。電極２５とバイアス電源４１との接続は、図示を省略したシリコン膜１５またはシリコン基板１１上を配線で引き出されて行われる。なお、ｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２とバイアス電源４１との間に、電流計測器４３を配置して、導波路１９を移動する光によって発生する電子正孔対（キャリア）を電気信号として検出することが可能となる。
【００２０】
ｎ型拡散層２１及びｐ型拡散層２２は、半導体装置１の出射光３４に対して遠く、入射光３３に近い側にある。より強い入射光３３を検出しようとするためである。しかしながら、出射光３４側でも光量が十分多い場合には、この限りではない。
【００２１】
絶縁層１３は、電気的な絶縁機能の他に、光学的には、シリコン膜１５より屈折率の小さな下部のクラッド層としての機能を有している。絶縁層１３は、シリコン酸化膜の他に、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、その他、シリコン膜１５より屈折率の小さな比誘電率の異なる酸化膜等を使用することが可能である。
【００２２】
上側部クラッドは、電気的・光学的に、図１に示すように、雰囲気の空気等の気体であって差し支えないが、通常、半導体素子等の保護・封止を兼ねて、半導体装置１の上面に形成されている。保護膜（図示略）は、絶縁層１３と同様な上述の材料の他に、ポリイミド、エポキシ等の樹脂が可能である。更に、これらの絶縁性、低屈折率性の膜または気体を積層することは可能である。
【００２３】
上述したように、半導体装置１は、リッジ状のストライプ１７で幅が規定されるシリコンからなる導波路１９を有し、ストライプ１７を挟んで側部に形成されたｎ型及びｐ型拡散層２１、２２、及び真性半導体の導波路１９からなるｐ−ｉ−ｎ型のダイオードが構成されている。
【００２４】
その結果、半導体装置１は、導波路１９の端部から入射された、波長１．２〜１．６μｍで、十分な強度を有する入射光３３により、入射光３３の光量に対応して、２光子吸収による電子正孔対（キャリア）を発生させることが可能となる。ｎ型及びｐ型拡散層２１、２２に、バイアス電源４１により逆バイアスを掛けることにより、電子正孔対を電流に変えることが可能となり、更に電流計測器４３を配置して発生する電流を定量化することが可能となる。また、半導体装置１は、導波路１９が実質的に真性半導体であるので、結晶性の悪化が抑制され、入射光３３の減衰を抑制して、減衰の少ない出射光３４を伝送することができる。
【００２５】
なお、半導体装置１は、複数個、同一基板上に並列された構成とすることが可能である。
【実施例２】
【００２６】
本発明の実施例２に係る光源装置について、図２を参照しながら説明する。図２は半導体装置と光源とを接続した光源装置の構成を模式的に示す図である。実施例１とは、実施例１の半導体装置１に光源及び光源の制御装置を接続して光源装置としたことが異なる。以下、実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００２７】
図２に示すように、光源装置１０１は、半導体装置１のｎ型拡散層２１に接続された電流計測器４３の出力をレーザ制御装置４５に入力し、レーザ制御装置４５の出力をレーザ光を発光可能な光源３１に入力している。レーザ制御装置４５で制御されて、光源３１から出射する光が、入射光３３として、導波路１９の端部から入射する。光源３１から出射する光の一部は反射等により失われ、光源３１から出射する光の一部が、入射光３３となる。なお、ｎ型及びｐ型拡散層２１、２２は、バイアス電源４２及び接地にそれぞれ接続され、逆バイアスとなる。なお、光源装置１０１は、複数個を並列して多重の光伝送装置とすることが可能である。
【００２８】
電流計測器４３は、波長１．２〜１．６μｍの入射光３３の強度に比例する２光子吸収による電子正孔対に対応する電流を検知し、例えば、電圧に変換して、レーザ制御装置４５に出力する。
【００２９】
レーザ制御装置４５は、例えば、電流計測器４３から得られた入射光３３の強度に比例する電圧を、必要に応じて増幅して比較部に送り、比較部では、基準の電圧と比較し、基準との差分に基づく補正値をレーザ駆動部に送り、レーザ駆動部では、光源３１のレーザ駆動に必要となる電流に変換して、レーザに供給する。
【００３０】
つまり、光源装置１０１は、半導体装置１が入射光３３の光量に対応した電流を検知し、その電流に基づいて、導波路１９に入射する入射光３３が一定になるように制御して、ほぼ一定の光量を出射光３４とすることが可能となる。光源装置１０１は、伝送する光量の安定した導波路１９を有する光送信機として機能する。
【００３１】
その結果、光源装置１０１は、次のような効果を有する。つまり、光源３１から出射する光が、導波路１９に入射する時に光量の変動が起こる場合があるが、導波路１９に入射した光に基づいて光源３１が制御されるので、導波路１９中の光量の変動は抑制される。また、導波路１９に入射した光に基づいて光源３１が制御されるので、導波路１９、つまりストライプ１７、シリコン膜１５、及び絶縁層１３等の形状寸法及び表面・界面形態等に伴う光の損失等による光量の変動が抑制される。また、導波路１９に入射した光に基づいて光源３１が制御されるので、外気温、伝送される信号のビットレートに伴う光源３１の温度変動による光量の変動が抑制される。また、導波路１９に入射した光に基づいて光源３１が制御されるので、光源３１の経時変化による光量の変動が抑制される。
【実施例３】
【００３２】
本発明の実施例３に係る半導体装置について、図３乃至図５を参照しながら説明する。図３は半導体装置の構造を模式的に示す平面図である。なお、光源は付加的な要素である。図４は半導体装置に組み込まれる回路の機能を示すブロック図である。図５は半導体装置の光回路制御部の回路構成図である。実施例１とは、実施例１の半導体装置のシリコン膜上に光源を制御するための機能を追加したことが異なる。以下、実施例１及び実施例２と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００３３】
図３に示すように、半導体装置２は、実施例１及び２の半導体装置１が有する光検出部１ａ及び導波路部１ｂと同様な光検出部２ａ及び導波路部２ｂをそれぞれ有し、更に、光制御回路部２ｃを、同一シリコン膜１５の肩部に有している。３個のストライプ１７、すなわち導波路１９が配置された例である。ストライプ１７をそれぞれ間に置いて対向するｎ型及びｐ型拡散層２１、２２は、素子分離領域２３で電気的に分離されている。ｎ型及びｐ型拡散層２１、２２と光制御回路部２ｃとは、素子分離領域（図示略）で電気的に分離されている。
【００３４】
光制御回路部２ｃは、それぞれのｎ型及びｐ型拡散層２１、２２と接続されて、光が入射する導波路１９の端面と光検出部２ａとの間に配置されている。なお、光制御回路部２ｃは、必ずしも、導波路１９の端面側に接近して配置される必要はなく、また、導波路１９の下部を除いて、絶縁層１３がなくてもよい。また、ストライプ１７は、１個、２個、または４個以上が配置されても差し支えない。
【００３５】
図４に示すように、光制御回路部２ｃは、光検出部２ａに接続した電流計測部６、電流計測部６に接続した増幅部７、及び増幅部７に接続した比較部・駆動部８からなり、比較部・駆動部８は、外部の光源３１に接続されている。
【００３６】
電流計測部６は、光検出部２ａのｎ型及びｐ型拡散層２１、２２に逆バイアスを印加して、検出した入射光３３の強度に比例する電流を、電圧に変換する。増幅部７は、電流計測部６から出力された電圧を増幅する。
【００３７】
比較部・駆動部８は、増幅部７から出力された電圧を基準電源７１の電圧と比較し、差分が予め決めた一定の範囲を越えた場合、光検出部２ａの光量が一定の範囲にないと判断し、レーザ駆動部（後述）に、光量が一定の範囲に入るような駆動電流の出力を指示する。レーザ駆動部は、指示に沿った駆動電流が光源３１に供給されるように調整し、適する駆動電流が光源３１に供給される。
【００３８】
光制御回路部２ｃは、例えば、次のような回路構成で実現可能である。図５に示すように、電流計測部６は、ｎ型拡散層２１とバイアス電源４２との間に抵抗６５を接続し、抵抗６５の両端部をオペアンプ６１の差動二入力端子にそれぞれ接続し、オペアンプ６１の出力端子から出力する。
【００３９】
増幅部７は、オペアンプ６２を有し、オペアンプ６１の出力端子がオペアンプ６２の正側入力端子に接続され、２つの抵抗６６、６７が直列接続され、抵抗６６、６７の接続部が負側入力端子に接続され、抵抗６６の他端部が接地され、抵抗６７の他端部がオペアンプ６２の出力端子と接続される。
【００４０】
比較部・駆動部８の比較部は、オペアンプ６３を有し、オペアンプ６２の出力端子がオペアンプ６３の負側入力端子に接続され、低い電圧側が接地された基準電源７１の高い電圧側がオペアンプ６３の正側入力端子に接続され、オペアンプ６３の出力端子がレーザ駆動部７４に接続される。オペアンプ６３は、オペアンプ６２からの入力電圧が、基準電源７１と比較され、その差分が絶えずゼロとなるように、レーザ駆動部７４によって光源３１に流れる電流が変えられる。レーザ駆動部７４は周知の回路を使用することが可能である。
【００４１】
なお、基準電源７１の電圧の設定は、例えば、次のように行う（図３乃至５参照）。オペアンプ６３の出力端子とレーザ駆動部７４とを切断して、レーザ駆動部７４により光源３１を駆動して、導波路１９に適する光量が入射する条件を求める。導波路１９に適する光量が入射しているとき、オペアンプ６３の出力、すなわち、差分がゼロとなるように、基準電源７１の電圧を設定する。その後、図５に示すように、オペアンプ６３の出力端子とレーザ駆動部７４とを接続する。
【００４２】
上述したように、半導体装置２は、同一シリコン膜１５上に、光検出部２ａ、導波路部２ｂ、及び光制御回路部２ｃを有している。光制御回路部２ｃは、それぞれのｎ型及びｐ型拡散層２１、２２と接続されて、それぞれの導波路１９に適する光量が入射する条件を設定可能な構成となっている。
【００４３】
その結果、半導体装置２は、実施例１の半導体装置１が有する効果を同様に有している。更に、実施例２の光源装置１０１が、半導体装置１の外に持っていた光源３１以外のほとんどの回路、すなわち、電流計測器４３及びレーザ制御装置４５に相当する回路を、光検出部２ａ及び導波路部２ｂと共に、１チップ化しているので、実装における面積効率の向上を可能としている。
【実施例４】
【００４４】
本発明の実施例４に係る半導体装置について、図６を参照しながら説明する。図６は半導体装置の構造を模式的に示す平面図である。実施例１とは、光源との光結合をシリコン膜の頭頂部で行うことが異なる。以下、実施例１乃至実施例３と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００４５】
図６に示すように、半導体装置３は、実施例１の半導体装置１が有する光検出部１ａ及び導波路部１ｂと同様な光検出部３ａ及び導波路部３ｂをそれぞれ有し、更に、光源部３ｄを、シリコン膜１５上の頭頂部、すなわちストライプ１７の上面に有している。光源部３ｄは、ストライプ１７の端面と光検出部３ａとの間に配置されている。つまり、光源部３ｄに入射された入射光８３は、ストライプ１７の下部の導波路１９に沿って、光検出部３ａ、導波路部３ｂの順に通って、出射光３４となる。なお、光源部３ｄは、光検出部３ａと導波路部３ｂとの間に配置されることは可能である。出射光３４と反対方向の光を光検出部３ａで検出することになる。また、半導体装置３は、複数個、同一基板上に並列された構成とすることが可能である。
【００４６】
光源部３ｄは、例えば、波長１．２〜１．６μｍで発振可能な１００〜５００μｍ程度の長さのＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザ（図示略）を載せるのに必要なスペースを、ストライプ１７の上面及びストライプ１７を挟んだ両側面に有している。
【００４７】
半導体装置３は、実施例１の半導体装置１が有する効果を同様に有している。その他に、半導体装置１が導波路１９の端部から入射光３３を入射させるのに対して、半導体装置３はシリコン膜１５上の頭頂部であるストライプ１７の上面から入射光８３を入射させることが可能となり、光結合のし易さ、すなわち、光源を導波路１９に対して精度よく位置を合わせることが可能となる。
【００４８】
また、図示を省略するが、半導体装置３は、変形例として、実施例３の半導体装置２においてシリコン膜１５の肩部に形成されたように、光制御回路部２ｃと同様な光制御回路部を追加して設けることが可能である。この半導体装置３の変形された半導体装置は、半導体装置３で空いている光源部３ｄのシリコン膜１５の肩部に、追加される光制御回路部の一部、または、全部が配置されることが可能であるし、また、光源部３ｄとは別の場所に配置されることも可能である。
【実施例５】
【００４９】
本発明の実施例５に係る光源装置について、図７を参照しながら説明する。図７は半導体装置と光源とを接続した光源装置の構造及び構成を模式的に示すもので、図７（ａ）は平面的な図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面を有する斜視図である。実施例４とは、実施例４の半導体装置に光源及び光源の制御装置を接続して光源装置としたことが異なり、また、実施例２とは、光源が半導体装置に固着、接続されていることが異なる。以下、実施例１乃至実施例４と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００５０】
図７に示すように、光源装置１０２は、半導体装置３の光源部３ｄのシリコン膜１５上の頭頂部、すなわちストライプ１７の上面に半導体レーザ８１が固着されている。シリコン膜１５の肩部と半導体レーザ８１の下部層８１ａとの間は、例えば、シリコン酸化膜等の絶縁膜（図示略）で充填されるが、空気層とすることも可能である。なお、光源装置１０２は、複数個を並列して多重の光伝送装置とすることが可能である。
【００５１】
光源装置１０２は、半導体装置３のｎ型拡散層２１に接続された電流計測器４３の出力をレーザ制御装置４５に入力し、レーザ制御装置４５の出力を半導体レーザ８１に入力している。レーザ制御装置４５で制御されて、半導体レーザ８１から出射する光が、入射光８３として、ストライプ１７の上面、すなわち導波路１９の上面から入射する。半導体レーザ８１から出射する光の一部は反射等により失われ、半導体レーザ８１から出射する光の一部が、入射光８３となる。なお、ｎ型及びｐ型拡散層２１、２２は、バイアス電源４２及び接地にそれぞれ接続され、逆バイアスとなる。
【００５２】
半導体レーザ８１は、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系の周知の構造を有し、クラッド層を含む下部層８１ａの上に、波長１．２〜１．６μｍの内の一定の波長を発光可能な活性層及びその上のクラッド層を含む上部層８１ｂがリッジ状（ストライプ状）に形成されている。半導体レーザ８１は、断面または端面が、凸字状に形成されている。なお、連続したシリコン膜１５の上に複数個が並列した半導体装置３に対して、連続した下部層８１ａの上に、同ピッチで同数の上部層８１ｂが並列した半導体レーザ８１を形成することは可能である。
【００５３】
半導体レーザ８１の下部層８１ａの上部層８１ｂに対向する底面は、半導体装置３のシリコン膜１５上の頭頂部（ストライプ１７の上面）に接着されている。半導体レーザ８１とシリコン膜１５との接着は、例えば、ウェーハ接着技術を適用することが可能である。その結果、半導体レーザ８１とシリコン膜１５は、両者の間に、極薄い酸化膜乃至ほとんど酸素等を残さない状態で、機械的及び光学的に接続される。つまり、半導体レーザ８１の光路と導波路１９の光路を結合させることが可能となる。
【００５４】
半導体レーザ８１は、レーザ制御装置４５を介して、例えば、上部層８１ｂに正電圧が印加され、下部層８１ａが接地される。光源装置１０２は、その他に実施例２の光源装置１０１と同様な構成を有して、同様に駆動される。
【００５５】
その結果、光源装置１０２は、実施例２の光源装置１０１が有する効果を同様に有している。その他に、光源である半導体レーザ８１が、半導体装置３の光源部３ｄのストライプ１７の上面から固着されるので、光学的な接続が比較的簡単となる。特に、複数個の半導体装置３が並列された構造においては、同数、同ピッチで並列された構造の半導体レーザ８１を一度に接着することが可能となり、光学的な接続に要する時間の短縮が顕著となる。
【００５６】
また、図示を省略するが、光源装置１０２は、変形例として、実施例４の変形例である半導体装置を、実施例５の半導体装置３と置き換えて、光源装置とすることが可能である。シリコン膜１５の肩部の光制御回路部と半導体レーザ８１とは、例えば、金属細線等で接続される。本変形例の光源装置は、外部に光制御回路部を必要とせず、半導体レーザ８１を半導体装置上に固着しているので、実施例５の光源装置１０２より小型化が可能となる。
【００５７】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々、変形して実施することができる。
【００５８】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  断面が底部を下として、肩部、及び頭頂部の順に高くなる凸字状をなし、前記底部、前記頭頂部の両側の前記肩部、及びストライプをなす前記頭頂部がほぼ平行な面をなし、前記ストライプの伸長方向を横断する前記頭頂部の下部の端面が光の入口であるシリコン膜と、両側の前記肩部の表面、且つ前記頭頂部の下部の実質的な真性半導体を間に挟んで対向する位置に、それぞれ形成されたｎ型及びｐ型の拡散層と、前記頭頂部、前記側面、及び両側の前記肩部に接し、前記シリコン膜より屈折率の小さな上側部クラッドと、前記底部に接し前記シリコン膜より屈折率の小さな下部クラッドとを備えている半導体装置。
【００５９】
（付記２）  断面が底部を下として、肩部、及び頭頂部の順に高くなる凸字状をなし、前記底部、前記頭頂部の両側の前記肩部、及びストライプをなす前記頭頂部がほぼ平行な面をなし、前記ストライプの伸長方向に沿った前記頭頂部の一部が光の入口であるシリコン膜と、両側の前記肩部の表面、且つ前記頭頂部の下部の実質的な真性半導体を間に挟んで対向する位置に、それぞれ形成されたｎ型及びｐ型の拡散層と、前記頭頂部、前記側面、及び両側の前記肩部に接し、前記シリコン膜より屈折率の小さな上側部クラッドと、前記底部に接し前記シリコン膜より屈折率の小さな下部クラッドとを備えている半導体装置。
【００６０】
（付記３）  前記下部クラッドは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはシリコン酸窒化膜である付記１に記載の半導体装置。
【００６１】
（付記４）  前記上側部クラッドは、気体、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及び樹脂の内の1つまたは複数の組み合わせである付記１に記載の半導体装置。
【００６２】
（付記５）  前記下部クラッドは、前記シリコン膜と対向する側で半導体基板と接続されている付記１に記載の半導体装置。
【００６３】
（付記６）  付記１に記載の半導体装置と、前記半導体装置のｎ型及びｐ型の拡散層と接続される光制御回路と、前記光制御回路によって出力制御される光源とを有する光源装置。
【００６４】
（付記７）  前記頭頂部の下部の端面に、半導体で構成された発光部からの光が、入射可能に、離間して、接続されている付記６に記載の光源装置。
【００６５】
（付記８）  付記２に記載の半導体装置と、前記半導体装置のｎ型及びｐ型の拡散層と接続される光制御回路と、前記光制御回路によって出力制御される光源とを有する光源装置。
【００６６】
（付記９）  前記頭頂部の光の前記入口に、半導体で構成された発光部が、前記発光部からの光を入射可能に、接着して、接続されている付記８に記載の光源装置。
【００６７】
（付記１０）  前記発光部は、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザである付記６または８に記載の光源装置。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の構造及び構成を模式的に示すもので、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を有する斜視図。
【図２】本発明の実施例２に係る半導体装置と光源とを接続した光源装置の構成を模式的に示す図。
【図３】本発明の実施例３に係る半導体装置の構造を模式的に示す平面図。
【図４】本発明の実施例３に係る半導体装置に組み込まれる回路の機能を示すブロック図。
【図５】本発明の実施例３に係る半導体装置の光回路制御部の回路構成図。
【図６】本発明の実施例４に係る半導体装置の構造を模式的に示す平面図。
【図７】本発明の実施例５に係る半導体装置と光源とを接続した光源装置の構造及び構成を模式的に示すもので、図７（ａ）は平面的な図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面を有する斜視図。
【符号の説明】
【００６９】
１、２．３  半導体装置
１ａ、２ａ、３ａ  光検出部
１ｂ、２ｂ、３ｂ  導波路部
２ｃ  光制御回路部
３ｄ  光源部
６  電流計測部
７  増幅部
８  比較部・駆動部
１１  半導体基板
１３  絶縁層
１５  シリコン膜
１７  ストライプ
１９  導波路
２１  ｎ型拡散層
２２  ｐ型拡散層
２３  素子分離領域
２５  電極
３１  光源
３３、８３  入射光
３４  出射光
４１、４２  バイアス電源
４３  電流計測器
４５  レーザ制御装置
６１、６２、６３  オペアンプ
６５、６６、６７  抵抗
７１  基準電源
７４  レーザ駆動部
８１  半導体レーザ
８１ａ  下部層
８１ｂ  上部層
１０１、１０２  光源装置
【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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