(57)【要約】  本発明は、所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域を含む少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）と、前記活性領域（１１０、１２０）に光学的に結合される少なくとも１つの波長（２１０、２２０）を含む光学層（２００）であって、前記波長（２１０、２２０）が、前記活性領域（１１０、１２０）と共に、前記所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、光学層（２００）と、を含む、ハイブリッド半導体レーザー部品（１）に関する。前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）はまた、放熱性半導体層（３１０）を備え、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の前記表面上で前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する。本発明はまた、そのようなハイブリッド半導体レーザー部品（１）を製造する方法に関する。
2020524406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、第１の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域（１１１、１２１）を含む少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）と、
−前記少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）の活性領域（１１１、１２１）に光学的に結合された少なくとも１つの第１の導波路（２１０、２２０）を含む光学層（２００）であって、前記第１の導波路（２１０、２２０）が、前記活性領域（１１１、１２１）と共に、前記第１の所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、光学層（２００）と、
を備えるハイブリッド半導体レーザー部品（１）であって、
前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）が、
−放熱性半導体層と呼ばれる半導体層（３１０）であって、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の表面上で前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する、半導体層（３１０）と、
−前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの第１の相互接続（２５１、２５２）であって、前記第１の相互接続（２５１、２５２）が、前記光学層（２００）を通過する、第１の相互接続（２５１、２５２）と、
をさらに備えることを特徴とする、ハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項２】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）が、前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための第２の相互接続（２５５）をさらに備え、前記第２の相互接続（２５５）が、前記放熱性半導体層（３１０）に電気的に接触する、請求項１に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項３】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）が、前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための第２の相互接続（２５５）をさらに備え、前記第５の相互接続（２５５）が、前記光学層（２００）を通過し、
前記第５の相互接続（２５５）が、優先的に、
−前記放熱性層に向かって延びる第１の相互接続部分と、
−前記放熱性半導体層（３１０）と実質的に平行に延びる金属層部分であって、前記部分が、前記第１の相互接続部分と電気的に接触する、金属層部分と、
−前記放熱性層とは反対側の方向に延び、前記光学層（２００）を通過する第２の相互接続部分であって、前記第２の相互接続部分が、前記金属層部分と電気的に接触する、第２の相互接続部分と、
を含む、
請求項１に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項４】
−光学変調器などの少なくとも１つの能動部品（２６０）であって、前記能動部品（２６０）が、前記光学層（２００）に収容されている、能動部品（２６０）と、
−前記能動部品を接続するための少なくとも１つの第３の相互接続（２５６）であって、前記第３の相互接続が、前記能動部品（２６０）と、前記放熱性半導体層（３１０）と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）の面との間に延びる、第３の相互接続と、
をさらに備える、請求項１から３の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項５】
前記部品が、第４の相互接続と呼ばれる少なくとも１つの第４の相互接続（２５７、３５７、２５８、３５８）をさらに備え、前記第４の相互接続（２５７、３５７、２５８、３５８）が、前記放熱性半導体層（３１０）と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）の面と、前記光学層（２００）と反対側の前記放熱性半導体層（３１０）の面との間に延び、
前記第４の相互接続（２５７、３５７、２５８、３５８）が、前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）の前記面及び前記半導体層（３１０）の前記面の各々に、それぞれの接触バンプを有する、
請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項６】
前記放熱性半導体層（３１０）が、シリコン層である、請求項１から５の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項７】
前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と反対側の前記放熱性半導体層（３１０）の面に、前記放熱性半導体層（３１０）と接触する少なくとも１つの第１の金属層（３２１）をさらに含む、請求項１から６の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項８】
前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の前記面に、前記第１の放出モジュールに電気的に接触する少なくとも１つの第２の金属層（３２２、３２３、３２４）をさらに備え、
前記第２の金属層（３２２、３２３、３２４）が、前記放熱性半導体層（３１０）と前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）との間の熱接触に関与する、請求項１から７の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項９】
前記放熱性半導体層（３１０）が、前記第２の金属層（３２２、３２３、３２４）と電気的に接触する、請求項８に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１０】
前記第２の金属層（３２２、３２３、３２４）と前記放熱性半導体層（３１０）との間に、前記第２の金属層を前記放熱性半導体層（３１０）から電気的に絶縁するように成形される少なくとも１つの電気絶縁層（３４３、３４４）が提供され、前記電気絶縁層（３４３、３４４）が、前記放熱性半導体層（３１０）と前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）との間の熱接触に関与する、請求項８に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１１】
前記第１の放出モジュールが、窒化ケイ素又は二酸化ケイ素などの絶縁体材料で作られるカプセル化層（１００）に含まれる、請求項１から１０の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１２】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、前記第１の所定の波長と異なる又は同一の第２の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域（１２１）を含む少なくとも１つの第２の放出モジュールをさらに含み、
前記光学層（２００）が、前記第２の放出モジュール（１２０）の前記活性領域（１２１）に光学的に結合される少なくとも１つの第２の導波路（２２０）をさらに含み、前記第１の導波路（２２０）が、前記活性領域（１２１）と共に、前記第２の所定の波長で共振する光学キャビティを形成し、
前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第２の放出モジュール（１２０）の表面上で前記第２の放出モジュール（１２０）と熱接触する、
請求項１から１１の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１３】
−少なくとも１つの第１の導波路（２１０、２２０）を含む光学層（２００）を提供する段階と、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、第１の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域（１１１、１１２）を含む少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）を提供する段階であって、前記活性領域（１１１、１１２）が、前記第１の導波路（２１０、２２０）と光学的に結合され、前記第１の導波路（２１０、２２０）と共に、前記所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、第１の放出モジュール（１１０、１２０）を提供する段階と、
を含む、ハイブリッド半導体レーザー（１）の製造方法であって、
前記製造方法が、
−放熱性半導体層と呼ばれる半導体層（３１０）を提供する段階であって、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の表面上で、前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する、半導体層（３１０）を提供する段階を含み、
前記少なくとも第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの第１の相互接続（２５１、２５２）を形成する段階が設けられ、前記第１の相互接続（２５１、２５２）が、前記光学層（２００）を通過することによって延びる、
ハイブリッド半導体レーザー（１）の製造方法。
【請求項１４】
前記放熱性半導体層（３１０）を提供する段階が、
−前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の前記表面上で、前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する少なくとも１つの第２の金属層（３２２）を形成する副段階と、
−前記放熱性半導体層（３１０）を提供する副段階と、
−前記放熱性半導体層（１１０、１２０）と熱接触する第３の金属層（３２３）を形成する副段階と、
−前記第２の金属層（３２２）と前記第３の金属層（３２３）との金属分子結合を実行して、前記光学層と反対側の前記第１の放出モジュールの前記表面及び前記放熱性半導体層を熱接触させる副段階と、
を含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記放熱性半導体層（３１０）を提供する段階中、前記放熱性半導体層（３１０）を提供する副段階と、前記第３の金属層（３２３）を形成する副段階との間に、
−前記放熱性半導体（１１０、１２０）と熱接触する少なくとも１つの電気絶縁層（３４３、３４４）を形成する副段階が提供され、
前記電気絶縁層（３４３、３４４）が、前記放熱性半導体層（３１０）の前記第２の金属層（３２２）を電気的に絶縁するように成形されており、前記電気絶縁層（３４３、３４４）が、前記放熱性半導体層（３１０）と前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）との間の熱接触に関与する、
請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記光学層（２００）を提供する段階中、前記光学層が、少なくとも１つの第２の導波路（２２０）を含み、
前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを提供する段階中、第２の放出モジュールも提供され、前記第２の放出モジュール（１２０）が、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、前記第１の所定の波長と異なる又は同一の第２の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形される活性領域（１２１）を含み、
前記放熱性半導体層（３１０）を提供する段階中、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第２の放出モジュール（１１０、１２０）の表面上で、前記第２の放出モジュール（１２０）とも熱的に接触する、請求項１３から１５の何れか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロニクス及びオプトエレクトロニクスの分野に関し、より具体的には、ハイブリッド半導体レーザー部品に関する。
【０００２】
従って、本発明の１つの対象は、ハイブリッド半導体レーザー部品及びそのような部品を製造する方法である。
【背景技術】
【０００３】
シリコン支持体又はシリコンベースのフォトニックシステムなど、適合していない半導体支持体又はフォトニックシステムにレーザー部品を統合できるようにするために、ハイブリッド半導体レーザー部品を使用することが知られている。
【０００４】
このタイプのハイブリッド半導体レーザー部品を例示するために、放出モジュールと導波路との間のモード変換による断熱光結合に基づくハイブリッド半導体レーザーに関連する、２００８年３月３１日に発表された科学雑誌「Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ（第１６巻、第７号、４４１３から４４１９頁）」（非特許文献１）において公開されたＡ．Ｗ．ＦＡＮＧによる研究、及び、放出モジュールと導波路との間のモード変換による断熱光結合に基づくハイブリッド半導体レーザーに関連する、２０１１年に発表された科学雑誌「Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ（第１９巻、第１１号、４４１３から４４１９頁）」（非特許文献２）において公開されたＢ．ＢＥＮ  ＢＡＫＩＲらによる研究が参照される。
【０００５】
このような部品は、一般に、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域を含む放出モジュールと、
−活性領域に光学的に結合された少なくとも１つの導波路を含む光学層であって、活性領域と共に、所定の波長で共振する光キャビティを形成する、光学層と、
を含む。
【０００６】
この光学層は、一般に、ＳＯＩ基板（通常は、ＳｉＯ２）のシリコンオンインシュレータ層などの半導体オンインシュレータ層によって提供される。そのような基板では、絶縁体層は、シリコン支持体上に置かれる。ＳＯＩ基板のこの絶縁層は、光学層とシリコン支持体との間の断熱をもたらし、これは、放出モジュールによって生成された熱をシリコン基板に除去するのにはあまり適していない。しかし、放出モジュールの性能は、温度によって大きく低下し、７０℃を超える温度で動作を停止する。
【０００７】
従って、このタイプの部品が不適切なフォトニック支持体又はシリコン支持体などのシステムにレーザー部品を統合できる場合、熱放散が不十分になるという欠点がある。
【０００８】
この問題を克服するために、Ｍ．ＳＹＳＴＡＫ  ａｎｄ  Ｃｏ．は、２０１１年に開催された会議「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」で発表された研究の範囲内で、シリコン支持体とシリコン導波路との間に（絶縁層を介して直接接続するために）アモルファスシリコンブリッジを提供することを提案した。そのようなブリッジは、導波路と相互作用することなく、光学層及び絶縁層に設けられた開口部に組み込むことができる。
【０００９】
Ｍ．ＳＹＳＴＡＫ  ａｎｄ  Ｃｏ．が放出モジュールの動作温度に関して改善を観察しても、この改善は、不十分なままであり、ハイブリッドレーザー部品の性能は依然として低下している。
【００１０】
Ｔ．ＧＲＥＡＺＺＯ  ａｎｄ  Ｃｏ．は、２０１３年に科学雑誌「Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ（第２１巻、第２３号、２８０４８から２８０５３頁）」で発表された研究の範囲内で、光学モジュールがシリコン支持体と直接熱接触するように、放出モジュールを光学層及び絶縁層の開口部に統合することを提案した。このような構成では、ハイブリッドレーザーの動作時に放出モジュールによって生成される熱は、支持体によって除去される。
【００１１】
Ｔ．ＧＲＥＡＺＺＯ  ａｎｄ  Ｃｏ．によって提案されたこの構成が動作温度の改善を可能にする場合、しかしながら、それは、大きな欠点を有している。実際、放出モジュールが、光学層及び絶縁体層の開口部に配置されているため、光学層にある導波路と、放出モジュールと間の結合は、必然的に端と端の結合である。このため、このような構成は、モード変換結合及びエバネセント結合など、放出モジュールと導波路との間の他の結合タイプと互換性がない。
【００１２】
最後に、Ｍ．ＳＹＳＴＡＫとＴ．ＧＲＥＡＺＺＯ  ａｎｄ  Ｃｏ．が提案した解決方法では、光学層自体が半導体支持体によって支持されている必要があることに留意すべきである。しかし、一部のフォトニックシステムには半導体支持体が含まれておらず、この部品と相互接続が絶縁材料で完全にカプセル化されている光学層がある。
【００１３】
また、ＳＴ（商標）社は、Ａ．Ｗ．ＦＡＮＧ  ａｎｄ  Ｃｏ．によって記述されたものと同じタイプのハイブリッドレーザー部品の性能を維持するための解決方法を開発した。この解決方法は、光学層、放出モジュール、放出モジュールに面する放熱体を囲むものをこの部品の表面に統合することから構成されている。この解決方法によれば、放出モジュールと放熱体との間の金属相互接続により、それらの間に熱ブリッジを設けることが可能になる。
【００１４】
しかしながら、そのような解決方法によりモジュールの動作温度を下げることができる場合、この低下は、この部品の最適な動作を可能にするのに十分ではない。実際に、ＳＴ（商標）社が提供する解決方法では、放熱板を含む部品の面にも部品の制御電子回路があり、それは、放熱板の寸法を制限するため、その放熱能力が制限される。
【００１５】
従って、特にモード変換光学結合及びエバネセント光学結合の場合、導波路と放出モジュールとの間の光結合のタイプに関係なく、性能を維持したハイブリッドレーザー部品を提供するために満足のいく解決策はない。光学層が半導体支持体を含まない場合、性能を維持したハイブリッドレーザー部品を提供する満足のいく解決策はない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ａ．Ｗ．ＦＡＮＧら、“Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ”、２００８年３月３１日、第１６巻、第７号、４４１３から４４１９頁
【非特許文献２】Ｂ．ＢＥＮ  ＢＡＫＩＲら、“Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ”、２０１１年、第１９巻、第１１号、４４１３から４４１９頁
【非特許文献３】Ｔ．ＧＲＥＡＺＺＯ  ａｎｄ  Ｃｏ．，“Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ”、２０１３年、第２１巻、第２３号、２８０４８から２８０５３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、これらの欠点を解決することを目的とし、従って、その第一の目的は、性能を保持したハイブリッドレーザー部品を、制御電子機器へのこの部品の接続を妨げることなく提供することであり、放出モジュールと導波路との間の光結合が、モード変換又はエバネセント光結合であり得る。
【００１８】
本発明の別の目的は、光学層が半導体支持体と接触していない場合でも、性能が保持されたハイブリッドレーザー部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そのために、本発明は、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、第１の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域を含む少なくとも１つの第１の放出モジュールと、
−前記活性領域に光学的に結合された少なくとも１つの第１の導波路を含む光学層であって、前記第１の導波路が、前記活性領域と共に、前記第１の所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、光学層と、
を備えるハイブリッド半導体レーザー部品であって、
前記ハイブリッド半導体レーザー部品が、
−放熱性半導体層と呼ばれる半導体層であって、前記放熱性半導体層が、前記光学層と反対側の前記第１の放出モジュールの表面上で前記第１の放出モジュールと熱接触している、半導体層と、
−前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの第１の相互接続であって、前記第１の相互接続が、前記光学層を通過する、第１の相互接続と、
をさらに備えることを特徴とする、ハイブリッド半導体レーザー部品に関する。
このようにして、ハイブリッド半導体レーザーを作動させると、放出モジュールによって放出された熱は、放出モジュールの他の表面に対する要件なしに、光学層と反対側の第１の放出モジュールの表面によって除去することができる。従って、光学層の互いに対向する、又は横断する第１の放出モジュールの表面は、その構成に関して要件を持たず、第１の放出モジュールと光学層との間の光結合を提供するためにアクセス可能である。
【００２０】
従って、発生する熱が放熱性半導体層によって除去されることができるので、このようなレーザー部品は、性能を維持しながら、光学層に面する放出モジュールの表面、エバネセント結合又はモード変換結合によって、導波路と第１の放出モジュールとの間の光結合を可能にする。
【００２１】
さらに、この熱放散は、光学層の可能な支持体とは異なる半導体層によって提供される。従って、このタイプのハイブリッドレーザー部品は、半導体支持体を含まないフォトニックシステムに完全に適合性がある。
【００２２】
また、光学層を通過する第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの相互接続の使用により、放散層と反対側の制御電子機器のオフセットが可能になることに留意されたい。従って、この部品の制御電子機器への接続を妨げることなく、この部品の動作性能を熱的に最適化することが可能である。
【００２３】
「光学層と反対側の第１の放出モジュールの表面で第１の放出モジュールと熱接触する放熱性半導体層」とは、上記及び本明細書の残りの部分で、第１の放出モジュール及び半導体層の表面との間の熱抵抗が、１×１０−７ｍ２・Ｋ・Ｗ−１よりも低く、好ましくは５×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１よりも低く、さらに、より有利には３×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１よりも低く、さらには２×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１よりも低いものであると理解されるべきである。従って、放熱性半導体層と、光学層と反対側にある第１のモジュールの表面との間の熱接触は、同じ又は熱抵抗が減少した界面層の間の直接接触によって達成できる。
【００２４】
この定義によれば、このような熱接触では、５μｍあたり１ｍｍの接触面と放散する０．１Ｗの出力を持つ第１のレーザーモジュールがある場合、１×１０−７ｍ２・Ｋ・Ｗ−１の熱抵抗は、モジュールの表面と放熱性半導体層の表面との間の３．３３℃の温度差に相当する。この温度差は、熱抵抗が５×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１及び１×１０−７ｍ２・Ｋ・Ｗ−１の場合、それぞれ１．６６℃及び０．６６℃から切り替わる。
【００２５】
放出モジュールは、
−第１の導電型の第１の半導体領域と、
−第１の半導体領域と接触している活性領域と、
−第２の導電型で、この活性領域と接触している第３の半導体領域と、
を含むことができ、
放出モジュールは、第１及び第３の半導体領域を介して分極され、
ここで、第３の半導体領域は、第１の相互接続と接触しており、放出モジュールは、第１の半導体領域を用いて放熱性半導体層と熱接触している。
【００２６】
放熱性半導体層は、放出モジュールの両側に広がることができる。
【００２７】
放熱性半導体層は、第３の半導体領域と電気的に接触することができ、放出モジュールの分極を可能にするために金属接触を含む。
【００２８】
第３の半導体領域は、光学層を通過する少なくとも１つの第２の相互接続が延びる少なくとも１つの金属層を介して放熱性半導体層と熱接触することができ、前記金属層は、放熱性半導体層から電気的に絶縁されている。
【００２９】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品は、前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための第２の相互接続をさらに備えることができ、前記第２の相互接続は、前記放熱性半導体層に電気的に接触している。
【００３０】
このようにして、放熱性半導体層は、接地及び／又は放出モジュールの接点Ｐなど、全ての放出モジュールの共通接点を形成することができる。
【００３１】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品は、前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための第２の相互接続をさらに備えることができ、前記第２の相互接続は、前記光学層を通過し、前記第２の相互接続は、優先的には、
−前記放熱性層に向かって延びる第１の相互接続部分と、
−前記放熱性半導体層と実質的に平行に延びる金属層部分であって、前記部分が、前記第１の相互接続部分と電気的に接触する、金属層部分と、
−前記放熱性層と反対側の方向に延び、前記光学層を通過する第２の相互接続部分であって、前記第２の相互接続部分が、前記金属層部分と電気的に接触する、第２の相互接続部分と、
を含む。
【００３２】
このようにして、放出モジュールを接続するための全ての接点は、放熱性半導体層と反対側の部品の面に提供することができる。
【００３３】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品は、
−光学変調器などの少なくとも１つの能動部品であって、前記能動部品が、前記光学層に収容されている、能動部品と、
−前記能動部品を接続するための少なくとも１つの第３の相互接続であって、前記第３の相互接続が、前記能動部品と、前記放熱性半導体層と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品の面との間に延びる、第３の相互接続と、
をさらに備えることができる。
【００３４】
前記部品は、第４の相互接続と呼ばれる少なくとも１つの第４の相互接続をさらに備えることができ、前記第３の相互接続は、前記放熱性半導体層と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品の面と、前記光学層の反対側の前記放熱性半導体層の面との間に延び、前記第４の相互接続は、前記ハイブリッド半導体レーザー部品の前記面及び前記半導体層の前記面の各々に、それぞれの接触バンプを有する。
【００３５】
このようにして、この少なくとも１つの第４の相互接続から、放熱性半導体層に対向するこの部品の面に組み立てられた制御電子機器のための外部接続を提供することが可能である。
【００３６】
前記放熱性半導体層は、シリコン層であり得る。
【００３７】
そのような放熱層は、シリコンによって許容される結晶学的品質と高いドーピング能力の恩恵を受けることを可能にする。従って、第１の放出モジュールによって伝達される熱エネルギーを放散するように適合された放熱性半導体層の特性を選択することが可能である。
【００３８】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品は、前記第１の放出モジュールと反対側の前記放熱性半導体層の面に、前記放熱性半導体層と接触する少なくとも１つの第１の金属層をさらに含むことができる。
【００３９】
そのような第１の金属層は、放熱性半導体層によって蓄積された熱エネルギーの一部が放散されることを可能にし、従って、事実上、前記半導体層の放熱能力を改善する。さらに、そのような金属層が、放熱性半導体層が第１の放出モジュールの表面と電気的に接触している場合、接地接点としても使用できることに留意されたい。
【００４０】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品は、前記光学層と反対側の前記第１の放出モジュールの前記面に、前記第１の放出モジュールに電気的に接触する少なくとも１つの第２の金属層をさらに備えることができ、前記第２の金属層は、前記放熱性半導体層と前記第１の放出モジュールとの間の熱接触に関与する。
【００４１】
そのような第２の金属層は、少なくとも１つの放出モジュールの表面と放熱性半導体層との間に適切な熱接触を提供することを可能にする。加えて、そのような第２の金属層は、そのような方法の製造方法中に、第１の放出モジュールの表面と接触して既に形成された第３の金属層上の前記第２の金属層を含む放熱性半導体層の分子結合を有利に可能にすることができる。
【００４２】
前記放熱性半導体層は、前記第２の金属層と電気的に接触することができる。
【００４３】
このようにして、放熱性層はまた、第１の放出モジュールのための接地接点を形成することができる。
【００４４】
前記第２の金属層と前記放熱性半導体層との間に、前記第２の金属層を前記放熱性半導体層から電気的に絶縁するように成形される少なくとも１つの電気絶縁層が提供され得、
前記電気絶縁層は、前記放熱性半導体層と前記第１の放出モジュールとの間の熱接触に関与する。
【００４５】
放熱性半導体層が第１のモジュールから電気的に絶縁されているため、第１の放出モジュールに個別の相互接続を使用することが可能である。従って、ハイブリッド半導体レーザー部品が、第１の放出モジュール以外の少なくとも１つの放出モジュールを含む場合、第１及び他の放出モジュールは、互いに絶縁され、互いに独立して供給することができる。
【００４６】
前記第１の放出モジュールは、窒化ケイ素又は二酸化ケイ素などの絶縁体材料で作られるカプセル化層に含まれ得る。
【００４７】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、前記第１の所定の波長と異なる又は同一の第２の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域を含む少なくとも１つの第２の放出モジュールをさらに含むことができ、
前記光学層は、前記第２の放出モジュールの前記活性領域に光学的に結合される少なくとも１つの第２の導波路をさらに含み、
前記第１の導波路は、前記活性領域と共に、前記第２の所定の波長で共振する光学キャビティを形成し、
前記放熱性半導体層は、前記光学層と反対側の前記第２の放出モジュールの表面上で前記第２の放出モジュールと熱接触する。
【００４８】
そのような部品は、本発明がマイクロエレクトロニクス及びオプトエレクトロニクスの一般的な製造方法と互換性があるという本発明の可能性から利益を得る。
【００４９】
本発明はさらに、
−少なくとも１つの第１の導波路を含む光学層を提供する段階と、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、第１の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域を含む少なくとも１つの第１の放出モジュールを提供する段階であって、前記活性領域が、前記第１の導波路と光学的に結合され、第１の導波路と共に、前記所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、第１の放出モジュールを提供する段階と、
−放熱性半導体層と呼ばれる半導体層を提供する段階であって、前記放熱性半導体層が、前記光学層と反対側の前記第１の放出モジュールの表面上で、前記第１の放出モジュールと熱接触する、半導体層を提供する段階と、
を含む、ハイブリッド半導体レーザーの製造方法に関する。
【００５０】
前記少なくとも第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの第１の相互接続を形成する段階が設けられ得、前記第１の相互接続は、前記光学層を通過することによって延びる。
【００５１】
そのような方法は、本発明によるハイブリッド半導体レーザー部品の形成を可能にし、従って、それに関連する利点から利益を得る。
【００５２】
前記放熱性半導体層を提供する段階は、
−前記光学層と反対側の前記第１の放出モジュールの前記表面上で、前記第１の放出モジュールと熱接触する少なくとも１つの第２の金属層を形成する副段階と、
−前記放熱性半導体層を提供する副段階と、
−前記放熱性半導体層と熱接触する第３の金属層を形成する副段階と、
−前記第２の金属層と前記第３の金属層との金属分子結合を実行して、前記光学層と反対側の前記第１の放射モジュールの前記表面及び前記放熱性半導体層を熱接触させる副段階と、
を含むことができる。
【００５３】
そのような方法は、放熱性半導体層と少なくとも１つの放出モジュールの表面との間の熱接触が、２つの金属層によって達成されるために最適化される、ハイブリッドレーザー部品を提供することを可能にする。
【００５４】
前記放熱性半導体層を提供する段階中、前記放熱性半導体層を提供する副段階と、前記第３の金属層を形成する副段階との間に、
−前記放熱性半導体と熱接触する少なくとも１つの電気絶縁層を形成する副段階が提供され得、
前記電気絶縁層は、前記放熱性半導体層の前記第２の金属層を電気的に絶縁するように成形されており、前記電気絶縁層は、前記放熱性半導体層と前記第１の放出モジュールとの間の熱接触に関与する。
【００５５】
そのような方法は、特に本発明による電気絶縁層によって提供される放熱性半導体層の間の熱的及び電気的接触を含むハイブリッド半導体レーザー部品の形成を可能にし、そのような部品に関する利点から利益を得る。
【００５６】
前記光学層を提供する段階中、前記光学層は、少なくとも１つの第２の導波路を含むことができ、
前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを提供する段階中、第２の放出モジュールも提供され、前記第２の放出モジュールは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、前記第１の所定の波長と異なる又は同一の第２の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形される活性領域を含み、
前記放熱性半導体層を提供する段階中、前記放熱性半導体層は、前記光学層と反対側の前記第２の放出モジュールの表面上で、前記第２の放出モジュールとも熱的に接触する。
【００５７】
このような方法は、マイクロエレクトリック及びオプトエレクトロニクスによって提供される共通の製造能力の恩恵を受けることができ、従って、いくつかの放出モジュール、従って、いくつかのハイブリッド半導体レーザーを含む部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品の概略縦断面図である。
【図２Ａ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｂ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｃ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｄ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｅ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｆ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｇ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｈ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｉ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｊ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｋ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｌ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図２Ｍ】図１に示されるハイブリッド半導体レーザー部品を製造するための主要な段階を縦断面図として示す。
【図３Ａ】第１の放出モジュールと放熱性層との間の熱接触が、第１の放出モジュールの電気接点としても機能する銅層と用いて提供される、本発明の第２の実施形態による半導体レーザー部品を製造するための特定の段階を縦断面図として概略的に示す。
【図３Ｂ】第１の放出モジュールと放熱性層との間の熱接触が、第１の放出モジュールの電気接点としても機能する銅層と用いて提供される、本発明の第２の実施形態による半導体レーザー部品を製造するための特定の段階を縦断面図として概略的に示す。
【図３Ｃ】第１の放出モジュールと放熱性層との間の熱接触が、第１の放出モジュールの電気接点としても機能する銅層と用いて提供される、本発明の第２の実施形態による半導体レーザー部品を製造するための特定の段階を縦断面図として概略的に示す。
【図３Ｄ】第１の放出モジュールと放熱性層との間の熱接触が、第１の放出モジュールの電気接点としても機能する銅層と用いて提供される、本発明の第２の実施形態による半導体レーザー部品を製造するための特定の段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ａ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｂ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｃ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｄ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｅ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｆ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｇ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｈ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｉ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｊ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｋ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｌ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図４Ｍ】第１の放出モジュール及び第１の導波路が、断熱モード変換光結合に特に適した構成を有する、本発明の第３の実施形態による放出モジュールを製造するための主要な段階を縦断面図として概略的に示す。
【図５】放出モジュールの相互接続のリターンが提供される第４の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品を縦断面図として概略的に示す。
【図６】放出モジュールの第１及び第２の相互接続が、部品の第２の金属層への第１の中間の相互接続レベルでリターンを有するという点で第４の実施形態によるレーザー部品と異なる第５の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品を縦断面図として概略的に示す。
【図７Ａ】第５の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品とは、放散層を介して制御電子機器に接触できるようにするために、放散層を貫通する導電性ビアが設けられる点で異なる第６の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品を縦断面図として概略的に示す。
【図７Ｂ】第５の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品とは、放散層を介して制御電子機器に接触できるようにするために、放散層を貫通する導電性ビアが設けられる点で異なる第６の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品を縦断面図として概略的に示す。
【００５９】
図１から図４Ｎの縦断面図の全てにおいて、断面が、導波路及びレーザーキャビティ内の光の伝播方向に垂直な方向に沿って作られていることに留意頂きたい。
【００６０】
ある図から他の図への切り替えを容易にするために、異なる図の同一、類似又は同等の部分には同じ参照番号が付けられている。
【００６１】
図を読みやすくするために、図に表されている様々な部品は必ずしも均一な縮尺で描かれているわけではない。
【００６２】
異なる可能性（代替案及び実施形態）は、互いに排他的ではないと理解されるべきであり、互いに組み合わせることができる。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１は、シリコンベースのフォトニックシステムへの統合の範囲内にある本発明によるハイブリッド半導体レーザー部品１を概略的に示している。
【００６４】
このようなハイブリッド半導体レーザー部品１は、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域１１１、１２１をそれぞれ含む第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０と、
−第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０のそれぞれの活性領域１１１、１２１に光学的に結合された第１及び第２の導波路２１０、２２０を含む光学層２００であって、各々の導波路２１０、２２０が、対応する活性領域と共に、所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、光学層２００と、
−光学層２００と反対側の第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の表面上で、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０と熱接触する放熱性半導体層３１０と、
を含む。
【００６５】
第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０に共通の接地を提供するために、ハイブリッド半導体レーザー部品１はまた、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０と反対側の面で放熱性半導体層３１０と接触して、共通接地の第１の金属層３２１を含む。
【００６６】
第１の金属層３２１は、放熱性半導体層３１０とのオーム接触を提供するのに適した金属材料で作られる。従って、第１の金属層３２１は、タングステンＷ層とすることができる。
【００６７】
放熱性半導体層３１０は、シリコンなどの半導体材料で作られた層である。本発明の好ましい可能性によれば、第１の金属層３２１によって提供される接地接点を第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０と電気的に接触させるために、放熱性半導体層３１０は、９Ω・ｃｍ未満の抵抗率、又は、４Ω未満の抵抗率で、０．００２Ω・ｃｍに至るまでの抵抗率を有することができる。それは、Ｎ（アンチモンＳｂなどの電子供与体ドーピング元素による）又はＰ（ホウ素Ｂなどの電子受容体ドーピング元素による）型ドーピングが可能である。放熱性半導体層は、優先的には７００μｍから５０μｍ、さらに有利には５００μｍから１５０μｍ、又は、実質的に１００μｍに等しい厚さを有する。
【００６８】
放熱性半導体層３１０と第１及び第２の発光モジュール１１０、１２０との間の電気的及び熱的接触を確保するために、ハイブリッド半導体レーザー部品１は、第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４も含む。
【００６９】
従って、放熱性半導体層３１０は、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０に面している面で第２の金属層と接触している。第２の金属層は、金属分子結合を可能にする金属で作られる。例示的な一実施形態では、第２の金属層は、タングステンＷで作ることができる。
【００７０】
第２の金属層３２２は、半導体層３１０と反対側の面で、第３の金属層３２３と接触している。金属分子結合を可能にするために、第３の金属層３２３は、第２の金属層３２２と同じ金属で作られる。例示的な実施形態によれば、第３の金属層もタングステンＷで作ることができる。同様に、この説明で第３及び第４の金属層３２３、３２４に言及する場合、この第１の実施形態の範囲内で使用される分子結合法は、「第２の金属層」と呼ぶことができる同一の金属層である第２及び第３の金属層３２２、３２３を設けることを可能にする。しかしながら、ハイブリッド半導体レーザー部品１とその製造方法との間の理解及びリンクを容易にするために、第３及び第４の金属層３２３、３２４は、上記及び本文書の残りにおいて言及される。
【００７１】
第３の金属層３２３は、第２の金属層３２２と反対側の面で、第４の金属層３２４と接触している。第４の金属層は、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０とオーム接触を提供するのに適している。従って、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０が、第１及び第２の領域１１２及び１２２がＰドープインジウムリンＩｎＰで作られる放出モジュールである例示的な一実施形態では、第４の金属層３２４は、ＰドープインジウムリンＩｎＰに適したオーミック金属コンタクト層である。従って、第４の金属層３２４は、例えば白金Ｐｔ層であり得る。第４の金属層３２４は、５から４０ｎｍ、優先的には１０から２０ｎｍの厚さを有することができる。このようにして、第３及び第４の金属層３２３、３２４の合計厚さは、３０から７０ｎｍであり、優先的には４０から６０ｎｍであり、有利には５０ｎｍに等しい。
【００７２】
第４の金属層３２４は、光学層２００に対向する面の１つで第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０と接触している。
【００７３】
第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０は両方とも、カプセル化層１００に含まれる。カプセル化層１００は、例えば窒化ケイ素ＳｉＮ又は二酸化ケイ素ＳｉＯ２などの電気絶縁材料で作られる。そのようなカプセル化層１００は、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の側面が不動態化されることを可能にする一方、それらの接続のために実質的に平坦な表面を有することを可能にする。従って、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０は、カプセル化層１００の面の各々と同一平面であることが好ましい。
【００７４】
第４の金属層３２４は、カプセル化層１００とも接触している。
【００７５】
実際の応用によれば、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０はそれぞれ、以下を含む：
−ＰドープインジウムリンＩｎＰで作られる第１の領域１１２、１２２であって、前記第１の領域１１１、１２１が、第４の金属層３２４と接触するカプセル化層１００と同一平面にある、第１の領域１１２、１２２。
−活性領域１１１、１２１は、所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された複数の量子井戸を含み、前記量子井戸は、インジウムガリウム砒素リンＩｎＧａＡｓＰ層及びガリウムインジウムアルミニウム砒素ＩｎＧａＡｌＡｓ層のスタック等の直接ギャップ半導体材料の半導体層のスタック、又は、インジウムガリウムヒ素リンＩｎＧａＡｓＰ及びインジウムガリウムアルミニウム砒素ＩｎＧａＡｌＡｓの１つから作られる複数の量子ドットによって形成される。
−ＮドープインジウムリンＩｎＰからなる第３の領域１１３、１２３であって、前記第３の活性領域１１３、１２３が、活性領域１１１、１２１と対応する導波路２１０、２２０との間に光学的結合を提供することにより、光学層２００と接触するカプセル化層１００と同一平面である、第３の領域１１３、１２３。
【００７６】
上記の活性領域１１１、１２１及び第３の領域１１３、１２３の第１の領域１１２、１２２の材料は、例としてのみ与えられ、本発明の範囲から逸脱することなく他の材料で置き換えることができる。従って、例えば、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の各々は、Ｐドープガリウムヒ素ＧａＡｓで作られる第１の領域１１１、１２１、量子井戸又はアルミニウムガリウムヒ素ＡｌＧａＡｓの量子ドットで形成される活性領域１１２、１２２、及び、Ｎドープガリウムヒ素ＧａＡｓで作れる第３の領域１１３、１２３を含むことができる。
【００７７】
カプセル化層内の第１及び第２の放出モジュールのこのような構成により、第１及び第２の活性領域１１１、１２１の各々と対応する導波路２１０、２２０との間の光結合は、エバネセント又は断熱型の結合であり得る。
【００７８】
カプセル化層１００はまた、第４の金属層３２４と反対側の面で、光学層２００に接触している。
【００７９】
図１に示す例示的な実施形態によれば、光学層２００は、
−第１及び第２の導波路２１０、２２０と、
−有効な屈折率の変更を可能にするために、半導体接合ＰＮを含む導波路からなる変調器２３０と、
−「サイドスルー」タイプの光結合を可能にするための側面光出力部２４０と、
−第１及び第２の相互接続２５１、２５２については、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０を接続するための第１、第２、第３及び第４の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４、第４の相互接続２５３、２５４については、変調器２３０の半導体接合ＰＮの第１及び第２の半導体領域２３１、２３２と、
−第１及び第２の導波路２１０、２２０、変調器２３０、光出力部２４０及び相互接続２５１、２５２、２５３を囲む充填材料２０５であって、相互接続２５１、２５２、２５３が、充填材料２０５と同一平面にある、充填材料２０５と、
を含む。
【００８０】
勿論、図１に示される光側光出力部２４０の代わりに、表面結合ネットワークによって表面光出力を提供することも考えられる。このような可能性は、当業者に知られており、図４Ａから図４Ｌの範囲内で説明される。
【００８１】
同様に、勿論、４つの相互接続２５１、２５２、２５３、２５４のみが表される場合、本発明によるハイブリッド半導体レーザー部品１は、本発明の範囲から逸脱することなく、より多くの、又はより少ない数を含むことができる。
【００８２】
このような光学層２００は、シリコンベースのフォトニックシステムを形成し、従って、マッハツェンダー型又は共振リング型光変調器などの光学部品を統合することができる。より正確には、第１及び第２の導波路並びに変調器は、光学層のガイド副層２２１に含まれることに留意すべきであり、ｃの残りの部分。
【００８３】
この例示的な実施形態によれば、第１及び第２の導波路２１０、２２０並びに変調器２３０は、全てシリコンＳｉで作られている。より正確には、第１及び第２の導波路２１０、２２０は、低ドープのシリコンで作られ、又は、非ドープのシリコンで作られ、好ましくは真性であり、変調器２３０は、第１及び第２の半導体領域２３１、２３２を含み、一方はＮドープであり、他方はＰドープであり、半導体接合を形成して、当業者に知られている変調器を形成する（光伝搬方向に垂直な導波路に形成された半導体接合ＰＮ）。
【００８４】
第１及び第２の導波路２１０、２２０は両方とも、カプセル化層１００と接触する光学層２００の面の近くに配置され、第１及び第２の導波路２１０、２２０は、第１及び第２の導波路２１０、２２０のそれぞれの活性領域１１１、１２１に光学的に結合される。第１及び第２の導波路２１０、２２０と第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の活性領域との間のこのような光結合により、所定の波長で共振する第１及び第２の光学キャビティが形成されることが可能になる。所定の波長で共振するこれらの第１及び第２の光学キャビティはそれぞれ、第１及び第２のレーザーキャビティを形成する。
【００８５】
第１及び第２の相互接続２５１、２５２はそれぞれ、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第２の領域１１３、１２３に接触するために、光学層２００の厚さ全体に延びる。同様に、第３及び第４の相互接続２５３、２５４は、変調器２３０の導波路の有効屈折率の変調を可能にするために、光学層２００の厚さの一部にわたって延び、前記第３の導波路の前記第２及び第１の半導体領域２３２をそれぞれ接触する。
【００８６】
従って、ハイブリッドレーザー部品１のこのような構成では、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０は、第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４を用いて、それぞれの第２の領域１１３、１２３によって熱的及び電気的な接触の両方で放熱性半導体層３１０と接触する。従って、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０は、放熱性半導体層３１０によって提供される共通接地を有し、それぞれ第１及び第２の相互接続２５１、２５２によって分極される。
【００８７】
この第１の実施形態の実用的な態様によるハイブリッド半導体レーザー１は、図２Ａから図２Ｍを参照して、
−図２Ａに示すように、二酸化シリコン層４０２が上部に設けられ、その上部にシリコン層４０３が設けられる第１のシリコン支持体４０１を含む、シリコンオンインシュレータ型半導体基板を提供する段階と：
−図２Ｂに示すように、シリコン層４０３に、エッチング及び注入により、変調器２３０及び光出力部２４０の第１及び第２及び第３の導波路２１０、２２０を形成し、シリコン層の残りが、エッチングにより除去される段階と；
−図２Ｃに示すように、変調器２３０の第１、第２の導波路２１０、２２０、並びに、光出力部２４０を、例えば二酸化シリコンの絶縁充填材料２０５でカプセル化し、その後、その充填材料を平坦化して、ガイド副層２０１を含む光学層２００の第１の部分４０５を形成する段階であって、第１及び第２の導波路２１０、２２０が、エバネセント又は断熱タイプの光結合と互換性のあるシリコン支持体４０１に対向する前記第１の部分４０５の面から距離ｄ１にある段階と；
−図２Ｄに示すように、シリコン支持体４０１と反対側の第１の部分４０５の面に接触して、第１のＮドープインジウムリン層４１３、複数の量子井戸又は量子ドットを含む活性層４１１、及び、第２のＰドープインジウムリン層４１２からなる層のスタックを形成する段階と；
−図２Ｅに示すように、第２のインジウムリン層４１２及び活性層４１１をエッチングして、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第１の領域１１２、１２２及び活性領域１１１、１２１をそれぞれ形成する段階であって、残りの第２のインジウムリン層４１２及び活性層４１１が、このエッチング中に除去される段階と；
−図２Ｆに示すように、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第２の領域１１３、１２３をそれぞれ形成し、それによって、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０を形成するために、第１のインジウムリン層４１３をエッチングする段階と；
−図２Ｇに示すように、カプセル化層１００を形成するために、例えば窒化ケイ素ＳｉＮ又は二酸化ケイ素ＳｉＯ２などの絶縁材料で第１及び第２の放出モジュールをカプセル化し、前記絶縁材料を平坦化する段階であって、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の各々の第１の領域１１２、１２２がそれらと同一平面である段階と；
−図２Ｈに示すように、カプセル化層１００及び第４の金属層３２４とそれぞれ接触する第４及び第３の金属層３２４、３２３を順次堆積する段階であって、第４の金属層３２４が、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第１の領域１１２、１２２と電気的及び熱的に接触する段階と；
−図２Ｉに示すように、第２及び第３の金属層３２２、３２３が事前に堆積された第２のシリコン支持体４２０を提供する段階と；
−図２Ｊに示すように、第２及び第３の金属層３２２、３２３の金属分子結合を実行する段階と；
−シリコン支持体４０１を除去する段階と；
−図２Ｋに示すように、第１の相互接続層４３１を形成する段階であって、第１、第２及び第３及び第４の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４の第１の部分が、それによって、変調器２３０の第１及び第２の半導体領域２３１、２３２の各々の、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０にそれぞれ接触する段階と；
−図２Ｌに示すように、第２の配線層４３２、第１、第２、第３及び第４の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４の第２の部分を形成して、第１、第２、第３及び第４の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４及び光学層２００を形成する段階と；
−図２Ｍに示すように、光出力部２４０への側面アクセスを提供し、従って「サイドスルー」光結合を可能にするために、光学層２００の側面部分及びカプセル化層１００をエッチングする段階と；
−第２の基板を薄くして放熱性半導体層３１０を形成する段階と；
−図１に示すように、光学層２００と反対側の放熱性半導体層３１０の面に第１の金属層３２１を形成して、それによりハイブリッドレーザー部品を形成する段階と、
含む製造方法によって製造することができる。
【００８８】
シリコン支持体４０１と反対側の第１の部分４０５の面に接触して、第１のＮドープインジウムリン層４１３、複数の量子井戸又は量子ドットを含む活性層４１１、及び、第２のＰドープインジウムリン層４１２からなる層のスタックを形成する段階は、第１のインジウムリン層４１３、活性層４１１及び第２のインジウムリン層４１２を連続的にエピタキシャル堆積することにより作ることができる。あるいは、このような形成方法は、第１のインジウムリン層４１３、活性層４１１及び第２のインジウムリン層４１２を含む基板を結合し、前記層を担持する支持体を除去することによって実施することもできる。この可能性が、第３の実施形態並びに図４Ｇ及び図４Ｈに関連して以下に説明されることに留意されたい。
【００８９】
また、光学層２００及びカプセル化層１００の側部をエッチングする段階が、「サイドスルー」結合の目的のために行われることに留意されたい。従って、光結合が提供されない場合、又は、光結合が「サイドスルー」光結合以外の場合、この段階は勿論、実装されず、表面結合ネットワークのような別の結合要素を形成する段階で置き換えることができる。
【００９０】
エバネセント光結合を確保するために、各放出モジュール１１０、１２０及び対応する導波路２１０、２２０との間の距離ｄ１は、１から２００ｎｍである。
【００９１】
図３Ｄは、本発明の第２の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１を示しており、共通の接地電気接点は設けられておらず、全ての接続は、光学層２００を通る相互接続２５１、２５２、２５３、２５４、２５５を用いて提供される。この第２の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１は、絶縁障壁２４１、２４２を用いて第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４がいくつかの相互接続領域に分割されるという点、及び、同じ第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４が、第１及び第２の電気絶縁層３４３、３４４を用いて放熱性半導体層３１０と熱接触されながら電気的に絶縁される点において、第１の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１と異なる。
【００９２】
従って、この第２の実施形態では、第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４は、絶縁障壁２４１、２４２のために、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の各々の第１の領域２１２、２２２を接続するための相互接続層を形成する。第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４によって形成されるこの相互接続層を接続するために、この部品は、カプセル化層１００及び光学層２００を通る相互接続２５５を含む。このように、ハイブリッド半導体部品の全ての接続は、放熱性半導体層３１０と反対側にある光学層２００の面で利用可能である。
【００９３】
簡潔にするために、第１の放出モジュール１１０の接地接点を提供するための第５の相互接続２５５のみが示されていることに留意されたい。勿論、第２の放出モジュール１２０の接地接点を提供するための相互接続が、図３Ｄに示されていない場合、それは、しかしながら、第５の相互接続２５５の構成と同様の構成を有する第２の放出モジュール１２０の分極を確実にするために存在する。
【００９４】
本発明の実際の用途の範囲内で、第１の実施形態と同様に、第４の金属層３２４は、例えば白金Ｐｔ層とすることができる。２０１３年１０月２日から４日に「３Ｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」会議の範囲内でＹ．Ｂｅｉｌｌｉａｒｄらによって報告される研究によって開示され、２０１４年１月９日に「Ｃｈｉｐ  ｔｏ  ｗａｆｅｒ  ｃｏｐｐｅｒ  ｄｉｒｅｃｔ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｙｃｌｉｎｇ」と会議アクトとして公開されるように、第３及び第２の金属層３２２、３２３は、ハイブリッド銅／絶縁体結合を提供するために銅で作られている。
【００９５】
絶縁障壁３４１、３４２は、第１の部分３４１については、第４及び第３の金属層３２３、３２４に、第２の部分３４２については、第２の金属層３２２に形成される。絶縁障壁３４１、３４１の第１の部分３４１は、第２、第３及び第４の金属層３２２、３２３、３２４に形成された相互接続領域間の如何なる短絡も回避するように、第２の部分３４２に従う。本発明の実際の適用によれば、絶縁障壁３４１、３４２は、二酸化ケイ素ＳｉＯ２で作ることができる。
【００９６】
第１及び第２の電気絶縁層３４３、３４４は、それぞれ窒化ケイ素ＳｉＮ及び二酸化ケイ素ＳｉＯ２で作られる。放熱性半導体層３１０と第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０との間に熱接触を提供するために、第１及び第２の電気絶縁層３４３、３４４はそれぞれ、１０から５０ｎｍ、好ましくは１５から３０ｎｍ、有利には２０ｎｍの厚さを有する。
【００９７】
従って、「熱接触」の定義を導入する際に与えられた例、すなわち、５μｍあたり１ｍｍの接触表面を有するレーザーモジュールを採用すると、第１の電気絶縁層３４３は、２×１０−９から４×１０−１０ｍ２・Ｋ・Ｗ−１の熱抵抗を有し、第２の電気絶縁層３４４は、２３×１０−９から８×１０−９ｍ２・Ｋ・Ｗ−１の間の熱抵抗を有する。第１及び第２の電気絶縁層３４３、３４４の累積熱抵抗は、２５×１０−９から８．４×１０−９ｍ２・Ｋ／Ｗ−１であり、従って、３×１０−８ｍ２・Ｋ／Ｗ−１より低い。
【００９８】
勿論、各放出モジュール１１０、１２０と放熱性半導体層３１０との間の界面が、上述の第１及び第２の電気絶縁層３４３、３４４によって提供されるような構成は、例としてのみ与えられる。従って、第１の放出モジュールの表面と半導体層との間の熱抵抗が１×１０−７ｍ２・Ｋ・Ｗ−１未満であり、優先的には、５×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１未満であり、さらに有利には、３×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１、さらには２×１０−８ｍ２・Ｋ・Ｗ−１であるように前記層の厚さが適合されている限り、本発明によるハイブリッド半導体レーザー部品１は、本発明の範囲から逸脱することなく、各発光モジュール１１０、１２０と、２つ以外の層の数によって提供され、異なる材料を有する放熱性半導体層３１０との間に界面を有することができる。
【００９９】
有利な代替形態によれば、第１及び第２の電気絶縁層３４３、３４４のうちの少なくとも１つは、高Ｋ誘電体で作られる。このようにして、適合した電気絶縁を維持することによって、前記電気絶縁層の厚さを減らすことが可能である。
【０１００】
この第２の実施形態では、放熱性半導体層３１０は、真性シリコン層であり、７００μｍの厚さを有する。
【０１０１】
この第２の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１の製造方法は、図２Ｈに示されるように、それぞれカプセル化層１００及び第４の金属層３２４に接触する第４及び第３の金属層３２４、３２３を連続的に堆積する段階の後に、以下の段階が提供される点において、第１の実施形態によるハイブリッドレーザー部品１を製造する方法と異なる：
−図３Ａに示すように、相互接続領域を形成するために第３及び第４の金属層３２４、３２３を局所的にエッチングし、絶縁障壁３４１、３４２の第１の部分３４１を堆積する段階、
−図３Ｂに示すように、放熱性半導体層３１０を提供する段階であって、これが、その表面の１つに、相互接続領域が絶縁障壁３４１、３４２の第２の部分３４２を用いて形成された第２の金属層３２２を有する段階、
−図３Ｃに示すように、第２の金属層３２２及び第３の金属層３２３を銅／絶縁体ハイブリッド結合する段階、
−図３Ｄに示すように、光学層２００及びカプセル化層１００の側部をエッチングして、光出力部２４０への側面アクセスを提供し、それにより「サイドスルー」光結合を可能にする段階であって、ハイブリッド半導体レーザー部品１が形成される段階。
【０１０２】
図４Ｎは、第１の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１について説明したものとは別の製造方法により得られる特徴を有し、モード変換による各放出モジュール１１０、１２０と対応する導波路２１０、２２０との間の断熱光結合を生成するように適合された、第３の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１を示す。この第３の実施形態に係るハイブリッド半導体レーザー部品１は、光学層２００の形状が異なる点で第１の実施形態に係るハイブリッド半導体部品１と異なる。
【０１０３】
勿論、この第３の実施形態では、ハイブリッド半導体レーザー部品１は、各放出モジュール１１０、１２０と対応する導波路２１０、２２０との間にモード変換断熱光結合を提供するように適合された構成を有し、このような構成は、エバネセント光結合にも対応する。従って、代替的に、この第３の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１は、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０のうちの少なくとも１つと対応する導波路２１０、２２０との間に光学エバネセント型結合を有することもできる。
【０１０４】
従って、この第３の実施形態による光学層２００は、
−第１及び第２の導波路２１０、２２０と、
−変調器２３０と、
−第１及び第２の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４に対して、第１及び第２の放出ジュール１１０、１２０を、第３及び第４の相互接続２５３、２５４に対して、変調器の第１及び第２の半導体領域２３１、２３２を接続する、第１、第２、第３及び第４の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４と、
−光学層によって形成されたフォトニックシステムを外部要素又は別の導波路と結合できるようにするために、光ネットワークの形をとる表面による光出力部２４１と、
−第１及び第２の導波路２１０、２２０、変調器２３０、及び、第１から第４の相互接続２５１、２５２、２５３、２５４を囲む充填材料２０５と、
を含む。
【０１０５】
この第３の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１の製造方法は、図４Ａから図４Ｎを参照して、
−第１の支持体４０１、絶縁体層４０２及びシリコン層を含む絶縁体半導体型基板を提供する段階と；
−図４Ａに示すように、局所エッチング及び注入によって、シリコン層に、第１及び第２の導波路２１０、２２０、変調器２３０及び光出力部２４１を形成する段階と、
−図４Ｂに示すように、光学層２００の第１の部分４０５を形成するために、第１の導波路２１０、変調器２３０及び光出力部２４１を充填材料２０５、すなわち二酸化ケイ素でカプセル化する段階であって、第１及び第２の導波路２１０、２２０が、シリコン支持体４０１に対向する前記第１の部分４０５の面から距離ｄ２にある段階と、
−図４Ｃに示すように、第１の相互接続層４３１を形成する段階であって、第３及び第４の相互接続２５３、２５４の第１の部分が、変調器２３０の第１及び第２の半導体領域２３１、２３２と接触して形成される段階と、
−第３及び第４の相互接続２５３、２５４の第１の部分を充填材料２０５でカプセル化する段階と、
−図４Ｄに示すように、第２の相互接続層４３２を形成する段階であって、第３及び第４の相互接続２５３、２５４並びに光学層２００を形成するように、第３及び第４の相互接続２５３、２５４の第２の部分を形成する段階と、
−図４Ｅに示すように、第３及び第４の相互接続２５３、２５４の第２の部分を充填材料２０５でカプセル化し、平坦化して結合層３５５を形成する段階と、
−搬送基板と呼ばれる基板３５０上で結合層の分子結合を実行する段階と、
−図４Ｆに示すように、シリコン支持体４０１を取り外す段階と、
−各放出モジュール１１０、１２０と対応する導波路２１０、２２０との間の距離ｄ２を定義するために、絶縁体層４０２を任意に薄くする段階と、
−面の１つに第２のインジウムリン層４１２を含むインジウムリンＩｎＰの第３の半導体支持体４１４を提供する段階であって、第２のインジウムリン層４１２が、それ自体が第１のインジウムリン層４１３で覆われた複数の量子井戸を含む活性層４１１で覆われている段階と、
−図４Ｇに示すように、絶縁体層４０２上で第１のインジウムリン層４１３の分子結合を実行する段階と、
−第３の半導体支持体４１４を除去する段階と、
−図４Ｈに示すように、第２のインジウムリン層４１２及び活性層４１１をエッチングして、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第１の領域１１２、１２２及び活性領域１１１、１２１を形成する段階であって、第２のインジウムリン層の残りの部分及び活性層４１１が、このエッチング中に除去される段階と、
−図４Ｉに示すように、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第２の領域１１３、１２３を形成し、それによって第１及び第２の放出モジュール１１０を形成するために、第１のインジウムリン層４１３をエッチングする段階と、
−図４Ｊに示すように、カプセル化層１００を形成するために、第１の放出モジュール１１０を窒化ケイ素ＳｉＮ又は二酸化ケイ素ＳｉＯ２にカプセル化する段階と、
−図４Ｋに示すように、カプセル化層１００と接触する第３及び第４の金属層３２３、３２４を堆積する段階であって、第４の金属層３２４が、第１の放出モジュール１１０の第１の領域１１２と接触する段階と、
−放熱性半導体層３１０を形成する第２のシリコン支持体を提供する段階であって、第２の金属層３２２が、この第２の支持体の面の１つに事前に堆積されている段階と、
−図４Ｌに示すように、第２及び第３の金属層３２２、３２３を用いて第２のシリコン支持体４２０の金属分子結合を実行する段階と、
−搬送基板３５０を除去する段階と、
−結合層３５５を除去する段階と、
−図４Ｍに示すように、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第２の領域１１３、２２３を接続するために、光学層２００を通る第１及び第２の相互接続２５１、２５２を形成する段階と、
を含む。
【０１０６】
この第３の実施形態では、放熱性半導体層３１０は、第２の半導体支持体によって形成され、第１の放出モジュール１１０の第１の領域１１１への接地接続を提供するために、図示しない接点を必然的に有する必要がある。第１の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１の場合のように、図示されない、放熱性半導体層３１０を薄くし、第１の金属層３２１を堆積する段階によって、この接地接点は、設けることができる。勿論、事前の薄膜化段階なしで、放熱性半導体層３１０と接触するそのような第１の金属層を直接堆積すること、又は、放熱性半導体層３１０と接触する単純な接触バンプを提供することによっても考えられる。
【０１０７】
勿論、本発明の範囲から逸脱することなく、第２及び第３の実施形態を組み合わせることは非常に考えられることであることに留意されたい。この可能性によるハイブリッドレーザー部品１は、
−共通接地を含まないが、第３の実施形態による放出モジュール１１０、１２０の各々に対して独立した接地接点を有し、第３及び第４の金属層３２３、３２４が、絶縁障壁を用いて幾つかの相互接続領域に分割され、
−第３の実施形態によれば、モード変換により各放出モジュール１１０、１２０と対応する導波路２１０、２２０との間の断熱光結合を提供するように適合された構成を有する。
【０１０８】
図５は、放出モジュールの第１及び第５の相互接続２５１、２５５が、放熱性導体層３１０と接触している第２及び第３の金属層３２２、３２３の部分に戻され、それを通過することにより光学層２００に向かって戻される、第４の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品を示す。
【０１０９】
この第４の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品は、第１の相互接続２５１に対してオフセット接触を可能にするために、第３の半導体領域１１３が光学層に沿って延びる延長部を有し、第１の相互接続２５１が異なる構成を有するという点で、第２の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品と異なる。
【０１１０】
光学層２００内に能動部品を収容する可能性を示すために、変調器などの半導体能動部品２６０及び相互接続２５６が図５に示されていることにも留意されたい。
【０１１１】
従って、図５に示すように、第１のモジュール１１０の第１及び第３の半導体領域１１２、１１３は、第１及び第５の相互接続２５１、２５５によって分極される。第１及び第５の相互接続２５１、２５５の各々は、
−放熱性半導体層３１０に向かって延びる第１の相互接続部と、
−放散層と接触している第２及び第３の金属層３２２、３２３のそれぞれの部分と、
−制御電子機器との接続を可能にするために、それを通過し、充填材料２０５を通して面一になるように開口することによって、光学層に向かって延びる第２の相互接続部分と、
を有する。
【０１１２】
この第４の実施形態では、第１及び第３の半導体領域１１２、１１３間の短絡を回避するために、放熱性半導体層の部分は、非意図的にドープされるか、又は低ドープであることが好ましく、第１及び第２の相互接続にそれぞれ対応する第２及び第３の金属層の部分は、放熱性半導体層がそれらを電気的に絶縁するのに十分な抵抗を有するように適合距離だけ互いに離間している。従来の構成では、この距離は、１５μｍを超え、さらには３０μｍ、さらには５０μｍである。
【０１１３】
この第４の実施形態では、第５の相互接続２５５は、第１の放出モジュール１１０と放熱性半導体層３１０との間の熱接触に関与する。
【０１１４】
この第４実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１の製造方法は、以下の点で第１の実施形態による製造方法と異なる：
−光学層を提供する段階中に、能動部品２６０の相互接続２５６が形成される、
−第１のモジュールを絶縁材料でカプセル化する段階の後、第１及び第５の相互接続２５１、２５５の一部、及び第２の金属層３２２の一部が形成される、
−金属分子結合の段階中に、第３の金属層３２３が、第２の金属層３２２の部分に対応する部分を有する。
【０１１５】
図６は、第１の放出モジュールの第１及び第５の相互接続２５１、２５５が第２及び第３の金属層への第１の中間相互接続レベルでリターンを有する、第５の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１を示す。
【０１１６】
この第５の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１は、放出モジュールの第１及び第５の相互接続が第１の中間相互接続レベルでリターンを有する点で第４の実施形態による構成部品と異なり、第５の相互接続２５５は、第１の放出モジュール１１０と放熱性半導体層との間に熱接触を提供するために第２の金属層まで延長する。
【０１１７】
従って、この第５の実施形態では、第１及び第５の相互接続２５１、２５５のリターンは、第４の実施形態と同様の原理に従って、第４の金属層３２５、すなわち第１の相互接続レベルで行われ、第２の相互接続は、第４の金属層３２５と第２の金属層との間に、第２の相互接続レベルで金属ビアを有する。このような金属ビアは、第１の放出モジュールと放熱性層との間の熱伝導の提供に関与する。
【０１１８】
この第５の実施形態による製造方法は、第１及び第５の相互接続２５１、２５５の残りを形成する段階中に、第１及び第５の相互接続２５１、２５５のリターン、並びに、第１の放出モジュール１１０と放熱性半導体層３１０との間の熱接触をそれぞれ提供するために、第５の相互接続２５５の第４の金属層及びビアが形成される点において、第４の実施形態による製造方法と異なる。
【０１１９】
図７Ａ及び図７Ｂは、第６及び第７の貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８が充填材料２０５の外面と放熱性半導体３１０の外面との間に設けられる第６の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１を示す。このような第６の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１は、貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８が設けられる点において第５の実施形態によるハイブリッド半導体レーザー部品１と異なる。
【０１２０】
図７Ａに示すように、この部品は、第１及び第５の相互接続２５１、２５５並びに相互接続２５６に加えて、充填材料２０５の外面及び放熱性半導体層３１０の外面を連通する第６及び第７の相互接続２５７、３５７、２５８、３５８をさらに含む。従って、第６及び第７の貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８はそれぞれ、
−充填材料２０５、光学層２００及びカプセル化層１００を貫通する第１の相互接続部分２５７、２５８であって、前記第１の相互接続部分２５７、２５８が、充填材料２０５の外面にそれぞれの接触バンプを備える、第１の相互接続部分２５７、２５８と、
−第２及び第３の金属層３２２、３２３のそれぞれの部分であって、前記金属層が、放熱性半導体層３１０と接触している、第２及び第３の金属層３２２、３２３のそれぞれの部分と、
−放熱性半導体層３１０を通って延び、接触バンプとして放熱性半導体層３１０の外面に開口する第２の相互接続部分３５７、３５８と、
を含む。
【０１２１】
従って、前述の実施形態と同様の原理に従って、図７Ｂに示されるように、制御電子機器の制御モジュール５１０、５２０を、第１及び第５の相互接続２５１、２５５及び相互接続２５６のそれぞれの接点バンプによって放出モジュール１１０及び能動部品２６０に接続することが可能である。そのような接続は、例えば、図７Ｂに示されるように、銅ボールハイブリダイゼーション５１１、５１２によって行うことができる。これらの同じ制御モジュール５１０、５２０は、第６実施形態の原理によれば、充填材料２０５の外面に位置する接続バンプによって第６及び第７の貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８に接続される。この接続は、例えば、銅ボールのハイブリッドダイゼーションによって行うことができる。このようにして、放熱性半導体層３１０の外表面における第６及び第７の相互接続の延長である第２の相互接続部分３５７、３５８の接続バンプは、光学層２００と反対側の面上の放熱性半導体層３１０上でアクセス可能である制御モジュールの外部接続を提供する。
【０１２２】
勿論、この第６の実施形態では、第４の実施形態と同様に、第６及び第７の貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８の間の短絡を避けるために、放熱性半導体層３１０は、好ましくは非意図的にドープされ、又は低ドープでさえあり、第６及び第７の貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８にそれぞれ対応する第２及び第３の金属層の部分は、放熱性半導体層３１０が、それらを電気的に絶縁するのに十分な抵抗を有するように、適合された距離だけ互いに離れている。従来の構成では、この距離は、１５μｍを超え、さらには３０μｍ、さらには５０μｍである場合がある。
【０１２３】
また、この第６の実施形態の可能性によれば、第５の相互接続２５５が、放散層に設けられた相互接続線を含むことに留意されたい。第５の金属層によって提供されるこのような相互接続線は、第５の相互接続２５５と放熱性半導体層との間の接触面を最適化することを可能にする。
【０１２４】
部品の製造方法は、放熱性半導体層３１０を設ける際に、放熱性半導体層３１０に第２の相互接続部分３５７、３５８を設けている点、及び、第６及び第７の貫通相互接続２５７、３５７、２５８、３５８の第２及び第３の金属層３２２、３２３のそれぞれの部分が前記第２及び第３の金属層に形成される点において、第５の実施形態による部品の製造方法と異なる。
【０１２５】
勿論、上記の６つの実施形態の実際の応用において、放出モジュールの各々がインジウムリンの第１及び第２の領域を有する場合、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、所定の波長で電磁放射線を放出するように成形される活性領域がそれらに提供される限り、本発明は、他のタイプの放出モジュールと互換性がある。従って、例えば、放出モジュールがインジウム砒素の第１及び第２の領域を有していることが非常に期待することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、活性領域が量子ドットを含む領域、又は非意図的にドープされた単一の領域でさえあることも考えられる。
【０１２６】
同様に、上記の６つの実施形態において、ハイブリッドレーザー部品１が、半導体支持体によって支持されないフォトニックシステムの光学層に関連するハイブリッドレーザー部品である場合、本発明によるハイブリッドレーザー部品は、半導体支持体によって支持される光学層に適合する。従って、本発明によるハイブリッド半導体レーザー部品は、シリコン支持体又は半導体支持体を備えたフォトニックシステム等、適合していない支持体に完全に統合することができる。
【０１２７】
本発明の原理によれば、上記の全ての実施形態において、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の接点の少なくとも一部、及び、光学層２００に収容される全ての能動光学部品が、放熱性層の反対側の面にオフセットされることに留意されたい。従って、この部品の制御電子機器への接続を妨げることなく、この部品の放熱を最適化することが可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  ハイブリッド半導体レーザー部品
１００  カプセル化層
１１０  放出モジュール
１１１  活性領域
１２０  放出モジュール
１２１  活性領域
２００  光学層
２１０  導波路
２２０  導波路
２５１  相互接続
２５２  相互接続
２５５  相互接続
２５６  相互接続
２５７  相互接続
２５８  相互接続
２６０  能動部品
３１０  半導体層
３２１  金属層
３２２  金属層
３２３  金属層
３２４  金属層
３４３  電気絶縁層
３４４  電気絶縁層
３５７  相互接続
３５８  相互接続
【図１】
2020524406.tif 000003
【図２Ａ】
2020524406.tif 000004
【図２Ｂ】
2020524406.tif 000005
【図２Ｃ】
2020524406.tif 000006
【図２Ｄ】
2020524406.tif 000007
【図２Ｅ】
2020524406.tif 000008
【図２Ｆ】
2020524406.tif 000009
【図２Ｇ】
2020524406.tif 000010
【図２Ｈ】
2020524406.tif 000011
【図２Ｉ】
2020524406.tif 000012
【図２Ｊ】
2020524406.tif 000013
【図２Ｋ】
2020524406.tif 000014
【図２Ｌ】
2020524406.tif 000015
【図２Ｍ】
2020524406.tif 000016
【図３Ａ】
2020524406.tif 000017
【図３Ｂ】
2020524406.tif 000018
【図３Ｃ】
2020524406.tif 000019
【図３Ｄ】
2020524406.tif 000020
【図４Ａ】
2020524406.tif 000021
【図４Ｂ】
2020524406.tif 000022
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2020524406.tif 000024
【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
2020524406.tif 000028
【図４Ｉ】
2020524406.tif 000029
【図４Ｊ】
2020524406.tif 000030
【図４Ｋ】
2020524406.tif 000031
【図４Ｌ】
2020524406.tif 000032
【図４Ｍ】
2020524406.tif 000033
【図５】
2020524406.tif 000034
【図６】
2020524406.tif 000035
【図７Ａ】
2020524406.tif 000036
【図７Ｂ】
2020524406.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月19日(2020.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、第１の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域（１１１、１２１）を含む少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）と、
−前記少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）の活性領域（１１１、１２１）に光学的に結合された少なくとも１つの第１の導波路（２１０、２２０）を含む光学層（２００）であって、前記第１の導波路（２１０、２２０）が、前記活性領域（１１１、１２１）と共に、前記第１の所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、光学層（２００）と、
を備えるハイブリッド半導体レーザー部品（１）であって、
前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）が、
−放熱性半導体層と呼ばれる半導体層（３１０）であって、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の表面上で前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する、半導体層（３１０）と、
−前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの第１の相互接続（２５１、２５２）であって、前記第１の相互接続（２５１、２５２）が、前記光学層（２００）を通過する、第１の相互接続（２５１、２５２）と、
をさらに備えることを特徴とする、ハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項２】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）が、前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための第２の相互接続（２５５）をさらに備え、前記第２の相互接続（２５５）が、前記放熱性半導体層（３１０）に電気的に接触する、請求項１に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項３】
前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）が、前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを接続するための第２の相互接続（２５５）をさらに備え、前記第２の相互接続（２５５）が、前記光学層（２００）を通過し、
前記第２の相互接続（２５５）が、優先的に、
−前記放熱性層に向かって延びる第１の相互接続部分と、
−前記放熱性半導体層（３１０）と実質的に平行に延びる金属層部分であって、前記部分が、前記第１の相互接続部分と電気的に接触する、金属層部分と、
−前記放熱性層とは反対側の方向に延び、前記光学層（２００）を通過する第２の相互接続部分であって、前記第２の相互接続部分が、前記金属層部分と電気的に接触する、第２の相互接続部分と、
を含む、
請求項１に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項４】
−光学変調器などの少なくとも１つの能動部品（２６０）であって、前記能動部品（２６０）が、前記光学層（２００）に収容されている、能動部品（２６０）と、
−前記能動部品を接続するための少なくとも１つの第３の相互接続（２５６）であって、前記第３の相互接続が、前記能動部品（２６０）と、前記放熱性半導体層（３１０）と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）の面との間に延びる、第３の相互接続と、
をさらに備える、請求項１から３の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項５】
前記部品が、第４の相互接続と呼ばれる少なくとも１つの第４の相互接続（２５７、３５７、２５８、３５８）をさらに備え、前記第４の相互接続（２５７、３５７、２５８、３５８）が、前記放熱性半導体層（３１０）と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）の面と、前記光学層（２００）と反対側の前記放熱性半導体層（３１０）の面との間に延び、
前記第４の相互接続（２５７、３５７、２５８、３５８）が、前記ハイブリッド半導体レーザー部品（１）の前記面及び前記半導体層（３１０）の前記面の各々に、それぞれの接触バンプを有する、
請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項６】
前記放熱性半導体層（３１０）が、シリコン層である、請求項１から５の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項７】
前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と反対側の前記放熱性半導体層（３１０）の面に、前記放熱性半導体層（３１０）と接触する少なくとも１つの第１の金属層（３２１）をさらに含む、請求項１から６の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項８】
前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の前記面に、前記第１の放出モジュールに電気的に接触する少なくとも１つの第２の金属層（３２２、３２３、３２４）をさらに備え、
前記第２の金属層（３２２、３２３、３２４）が、前記放熱性半導体層（３１０）と前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）との間の熱接触に関与する、請求項１から７の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項９】
前記放熱性半導体層（３１０）が、前記第２の金属層（３２２、３２３、３２４）と電気的に接触する、請求項８に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１０】
前記第２の金属層（３２２、３２３、３２４）と前記放熱性半導体層（３１０）との間に、前記第２の金属層を前記放熱性半導体層（３１０）から電気的に絶縁するように成形される少なくとも１つの電気絶縁層（３４３、３４４）が提供され、前記電気絶縁層（３４３、３４４）が、前記放熱性半導体層（３１０）と前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）との間の熱接触に関与する、請求項８に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１１】
前記第１の放出モジュールが、窒化ケイ素又は二酸化ケイ素などの絶縁体材料で作られるカプセル化層（１００）に含まれる、請求項１から１０の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１２】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、前記第１の所定の波長と異なる又は同一の第２の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域（１２１）を含む少なくとも１つの第２の放出モジュールをさらに含み、
前記光学層（２００）が、前記第２の放出モジュール（１２０）の前記活性領域（１２１）に光学的に結合される少なくとも１つの第２の導波路（２２０）をさらに含み、前記第１の導波路（２２０）が、前記活性領域（１２１）と共に、前記第２の所定の波長で共振する光学キャビティを形成し、
前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第２の放出モジュール（１２０）の表面上で前記第２の放出モジュール（１２０）と熱接触する、
請求項１から１１の何れか一項に記載のハイブリッド半導体レーザー部品（１）。
【請求項１３】
−少なくとも１つの第１の導波路（２１０、２２０）を含む光学層（２００）を提供する段階と、
−ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、第１の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形された活性領域（１１１、１１２）を含む少なくとも１つの第１の放出モジュール（１１０、１２０）を提供する段階であって、前記活性領域（１１１、１１２）が、前記第１の導波路（２１０、２２０）と光学的に結合され、前記第１の導波路（２１０、２２０）と共に、前記所定の波長で共振する光学キャビティを形成する、第１の放出モジュール（１１０、１２０）を提供する段階と、
を含む、ハイブリッド半導体レーザー（１）の製造方法であって、
前記製造方法が、
−放熱性半導体層と呼ばれる半導体層（３１０）を提供する段階であって、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の表面上で、前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する、半導体層（３１０）を提供する段階を含み、
前記少なくとも第１の放出モジュールを接続するための少なくとも１つの第１の相互接続（２５１、２５２）を形成する段階が設けられ、前記第１の相互接続（２５１、２５２）が、前記光学層（２００）を通過することによって延びる、
ハイブリッド半導体レーザー（１）の製造方法。
【請求項１４】
前記放熱性半導体層（３１０）を提供する段階が、
−前記光学層（２００）と反対側の前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）の前記表面上で、前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）と熱接触する少なくとも１つの第２の金属層（３２２）を形成する副段階と、
−前記放熱性半導体層（３１０）を提供する副段階と、
−前記放熱性半導体層（１１０、１２０）と熱接触する第３の金属層（３２３）を形成する副段階と、
−前記第２の金属層（３２２）と前記第３の金属層（３２３）との金属分子結合を実行して、前記光学層と反対側の前記第１の放出モジュールの前記表面及び前記放熱性半導体層を熱接触させる副段階と、
を含む、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記放熱性半導体層（３１０）を提供する段階中、前記放熱性半導体層（３１０）を提供する副段階と、前記第３の金属層（３２３）を形成する副段階との間に、
−前記放熱性半導体（１１０、１２０）と熱接触する少なくとも１つの電気絶縁層（３４３、３４４）を形成する副段階が提供され、
前記電気絶縁層（３４３、３４４）が、前記放熱性半導体層（３１０）の前記第２の金属層（３２２）を電気的に絶縁するように成形されており、前記電気絶縁層（３４３、３４４）が、前記放熱性半導体層（３１０）と前記第１の放出モジュール（１１０、１２０）との間の熱接触に関与する、
請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記光学層（２００）を提供する段階中、前記光学層が、少なくとも１つの第２の導波路（２２０）を含み、
前記少なくとも１つの第１の放出モジュールを提供する段階中、第２の放出モジュールも提供され、前記第２の放出モジュール（１２０）が、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の直接ギャップ半導体材料で作られ、前記第１の所定の波長と異なる又は同一の第２の所定の波長で電磁放射線を放出するように成形される活性領域（１２１）を含み、
前記放熱性半導体層（３１０）を提供する段階中、前記放熱性半導体層（３１０）が、前記光学層（２００）と反対側の前記第２の放出モジュール（１１０、１２０）の表面上で、前記第２の放出モジュール（１２０）とも熱的に接触する、請求項１３から１５の何れか一項に記載の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
前記部品は、第４の相互接続と呼ばれる少なくとも１つの第４の相互接続をさらに備えることができ、前記第４の相互接続は、前記放熱性半導体層と反対側の前記ハイブリッド半導体レーザー部品の面と、前記光学層の反対側の前記放熱性半導体層の面との間に延び、前記第４の相互接続は、前記ハイブリッド半導体レーザー部品の前記面及び前記半導体層の前記面の各々に、それぞれの接触バンプを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
そのような第２の金属層は、少なくとも１つの放出モジュールの表面と放熱性半導体層との間に適切な熱接触を提供することを可能にする。加えて、そのような第２の金属層は、そのような部品の製造方法中に、第１の放出モジュールの表面と接触して既に形成された第３の金属層上の前記第２の金属層を含む放熱性半導体層の分子結合を有利に可能にすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
勿論、図１に示される側面光出力部２４０の代わりに、表面結合ネットワークによって表面光出力を提供することも考えられる。このような可能性は、当業者に知られており、図４Ａから図４Ｌの範囲内で説明される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
このような光学層２００は、シリコンベースのフォトニックシステムを形成し、従って、マッハツェンダー型又は共振リング型光変調器などの光学部品を統合することができる。より正確には、第１及び第２の導波路並びに変調器は、光学層のガイド副層２２１に含まれることに留意すべきである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
第１及び第２の相互接続２５１、２５２はそれぞれ、第１及び第２の放出モジュール１１０、１２０の第２の領域１１３、１２３に接触するために、光学層２００の厚さ全体に延びる。同様に、第３及び第４の相互接続２５３、２５４は、変調器２３０の導波路の有効屈折率の変調を可能にするために、光学層２００の厚さの一部にわたって延び、前記第３の導波路の前記第２及び第１の半導体領域２３２、２３１をそれぞれ接触する。
【国際調査報告】
2020524406.tif 000038
2020524406.tif 000039
2020524406.tif 000040
2020524406.tif 000041
2020524406.tif 000042
2020524406.tif 000043