光半導体素子の製造方法
【課題】樹脂上の絶縁膜におけるクラックの発生を抑制することができる光半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】メサ構造１４が主面２ａ上に形成された半導体基板２の主面２ａ上に樹脂を塗布し、メサ構造１４を誘電体樹脂層９によって埋め込む。メサ構造１４上の誘電体樹脂層９に対してエッチングを行い、誘電体樹脂層９に開口９ａを形成することによりコンタクト層１３を露出させる。コンタクト層１３及び誘電体樹脂層９を覆う絶縁膜１６を形成する。メサ構造１４上の絶縁膜１６に対してエッチングを行い、絶縁膜１６に開口１６ａを形成することによりコンタクト層１３を再び露出させる。このとき、開口１６ａの一端部１６ｃは、主部１６ｂと比べて幅広の部分を有する。その後、メサ構造１４上に電極５０を形成する。
【解決手段】メサ構造１４が主面２ａ上に形成された半導体基板２の主面２ａ上に樹脂を塗布し、メサ構造１４を誘電体樹脂層９によって埋め込む。メサ構造１４上の誘電体樹脂層９に対してエッチングを行い、誘電体樹脂層９に開口９ａを形成することによりコンタクト層１３を露出させる。コンタクト層１３及び誘電体樹脂層９を覆う絶縁膜１６を形成する。メサ構造１４上の絶縁膜１６に対してエッチングを行い、絶縁膜１６に開口１６ａを形成することによりコンタクト層１３を再び露出させる。このとき、開口１６ａの一端部１６ｃは、主部１６ｂと比べて幅広の部分を有する。その後、メサ構造１４上に電極５０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光半導体素子及びその製造方法が開示されている。この光半導体素子は、光導波路を含むメサ構造と、該メサ構造を埋め込む樹脂層とを備えている。メサ構造上には樹脂層の開口が形成されており、樹脂層の表面及び該開口の側面は絶縁膜によって覆われている。メサ構造上には、メサ構造に電流を供給するための電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０５０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いわゆるリッジ構造やハイメサ構造といったメサ構造の側面が、樹脂によって埋め込まれた構造を備える光半導体素子がある（例えば特許文献１を参照）。図１２は、このような光半導体素子の構造例を示す断面図であり、光導波方向に垂直な断面を示している。図１２に示される光半導体素子１００は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に設けられた光導波路層１０２と、光導波路層１０２上に設けられたクラッド層１０３と、クラッド層１０３上に設けられたコンタクト層１０４とを備えている。光導波路層１０２、クラッド層１０３及びコンタクト層１０４は、光導波方向に延びるメサ構造１０５を構成している。メサ構造１０５の両側面は、絶縁膜１０６によって覆われている。また、メサ構造１０５の両側方には樹脂層１０７が設けられており、樹脂層１０７によってメサ構造１０５が埋め込まれている。コンタクト層１０４の上方には、絶縁膜１０６及び樹脂層１０７の開口が形成されており、樹脂層１０７の表面上及び該開口の側面上には、絶縁膜１１０が形成されている。樹脂層１０７の開口内にはオーミック電極膜１０８が形成されており、オーミック電極膜１０８はコンタクト層１０４と接触している。オーミック電極膜１０８上及び樹脂層１０７上にわたって、メッキ配線層１０９が設けられている。
【０００５】
図１２に示された構造を備える光半導体素子は、例えば以下の方法によって作製される。まず、光導波路層１０２、クラッド層１０３、及びコンタクト層１０４を半導体基板１０１上に成長させる。次に、所定の光導波方向に延びるエッチングマスクをコンタクト層１０４上に形成する。そして、このエッチングマスクを用いてコンタクト層１０４、クラッド層１０３、及び光導波路層１０２をエッチングすることにより、これらの層１０２〜１０４を含むメサ構造１０５を形成する。この後、エッチングマスクを除去する。
【０００６】
続いて、メサ構造１０５および半導体基板１０１を覆う絶縁膜１０６を形成したのち、半導体基板１０１上に樹脂層１０７を塗布することにより、メサ構造１０５を埋め込む。そして、メサ構造１０５上に開口を有するレジストマスクを樹脂層１０７上に形成し、このレジストマスクを用いて樹脂層１０７及び絶縁膜１０６をエッチングすることにより、樹脂層１０７及び絶縁膜１０６に開口を形成してメサ構造１０５のコンタクト層１０４を露出させる。この後、レジストマスクを除去する。
【０００７】
続いて、樹脂層１０７の表面及び開口、並びに露出したコンタクト層１０４を覆うように絶縁膜１１０を形成する。そして、メサ構造１０５上に開口を有するレジストマスクを絶縁膜１１０上に形成したのち、このレジストマスクを用いて絶縁膜１１０をエッチングすることにより、絶縁膜１１０に開口を形成してメサ構造１０５のコンタクト層１０４を再び露出させる。
【０００８】
続いて、レジストマスクを除去したのち、コンタクト層１０４上にオーミック電極膜１０８を形成し、更に、オーミック電極膜１０８上から樹脂層１０７上にかけてメッキ配線層１０９を形成する。こうして、図１２に示された構造を備える光半導体素子１００が作製される。
【０００９】
しかしながら、上述した製造方法には、次のような課題がある。図１３は、絶縁膜１１０をエッチングしてメサ構造１０５のコンタクト層１０４を露出させた後の状態を示す斜視図であって、光導波方向における絶縁膜１１０の開口の一端部付近を示している。上述した製造方法では絶縁膜１１０に開口１１０ａを形成するが、これにより、メサ構造１０５の両側に位置する絶縁膜１１０は、互いに分離されることとなる。したがって、これらの絶縁膜１１０には、例えば樹脂層１０７の圧縮応力などに起因して、外側方へ向かう応力（図中の矢印Ａ１）が働く。そして、この応力によって、光導波方向における開口１１０ａの端部に応力集中が生じる。この応力集中によって、絶縁膜１１０には、図１３に示されるクラックＣＲが発生する。クラックＣＲは、光半導体素子１００の長期にわたる信頼性に影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂上の絶縁膜におけるクラックの発生を抑制することができる光半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明による光半導体素子の第１の製造方法は、（１）所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の主面上に樹脂を塗布し、メサ構造を樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、（２）メサ構造上の樹脂に対してエッチングを行い、樹脂に第１の開口を形成することによりメサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、（３）メサ構造の頂部及び樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、（４）メサ構造上の絶縁膜に対してエッチングを行い、絶縁膜に第２の開口を形成することによりメサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、（５）メサ構造上に電極を形成する電極形成工程とを有し、第２の開口が、光導波方向に延びる主部と、光導波方向における該主部の両端に位置する一端部及び他端部とを有し、一端部及び他端部のうち少なくとも一方が、主部と比べて幅広の部分を有することを特徴とする。
【００１２】
この第１の製造方法では、絶縁膜エッチング工程において絶縁膜に第２の開口を形成する際、第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、主部と比べて幅広の部分を有するように形成する。第２の開口の端部をこのような形状に形成することによって、絶縁膜の外側方へ向かう応力Ａ１（図１３参照）が第２の開口の端部に集中したときの集中応力の大きさを低減し、絶縁膜におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、上述した第１の製造方法は、第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方の輪郭が、所定の曲率半径を有する１８０°より広角の円弧によって構成されており、所定の曲率半径が主部の幅の半分より大きいことを特徴としてもよい。絶縁膜の第２の開口の端部がこのような形状を有することによって、第２の開口の端部に集中する応力をより効果的に低減することができる。
【００１４】
また、本発明による光半導体素子の第２の製造方法は、（１）所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の主面上に樹脂を塗布し、メサ構造を樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、（２）メサ構造上の樹脂に対してエッチングを行い、樹脂に第１の開口を形成することによりメサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、（３）メサ構造の頂部及び樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、（４）メサ構造上の絶縁膜に対してエッチングを行い、絶縁膜に第２の開口を形成することによりメサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、（５）メサ構造上に電極を形成する電極形成工程とを有し、（６）絶縁膜エッチング工程の際に、光導波方向における第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、第１の開口の外部に形成することを特徴とする。
【００１５】
この第２の製造方法では、絶縁膜エッチング工程において絶縁膜に第２の開口を形成する際、第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、樹脂の第１の開口の外部に形成する。第２の開口の端部をこのような位置に形成することによって、絶縁膜の外側方へ向かう応力Ａ１（図１３参照）が第２の開口の端部に集中したときの集中応力の大きさを低減し、絶縁膜におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による光半導体素子の製造方法によれば、樹脂上の絶縁膜におけるクラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、一実施形態に係る製造方法により製造される光半導体素子の例として、マッハツェンダー型の光変調器の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、光変調器のII−II線に沿った断面を示す図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】図７は、絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜の形状を示す斜視図であって、光導波方向における開口の一端部付近を示す図である。
【図８】図８は、図７に示されるVIII−VIII線に沿った断面を示す図である。
【図９】図９は、絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜の形状の変形例を示す斜視図であって、光導波方向における開口の一端部付近を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示されるＸ−Ｘ線に沿った断面を示す図である。
【図１１】図１１は、図９に示されるXI−XI線に沿った断面を示す図である。
【図１２】図１２は、光半導体素子の構造例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、光半導体素子の製造過程における課題を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明による光半導体素子の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本実施形態に係る製造方法により製造される光半導体素子の例として、マッハツェンダー型の光変調器の構成を示す平面図である。また、図２は、この光変調器１ＡのII−II線に沿った断面を示す図である。この光変調器１Ａは、２本の光導波路１０，２０と、入射側分波器３０と、出射側合波器４０と、２つの電極５０，６０とを備えている。光導波路１０及び２０、並びに入射側分波器３０及び出射側合波器４０は、図２に示される共通の半導体基板２の主面２ａ上に形成されている。半導体基板２は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体からなる基板であり、半導体基板２としては、例えばｎ型ＩｎＰ基板が好適である。また、図２に示されるように、光変調器１Ａは、半導体基板２の裏面２ｂ上に形成された電極８０を更に備えている。
【００２０】
光導波路１０，２０は、入射側分波器３０と出射側合波器４０との間に延設されており、その一端は入射側分波器３０に結合され、他端は出射側合波器４０に結合されている。また、光導波路１０，２０は、その延在方向に交差する方向に並んで配置されている。光導波路１０は、光導波領域１０ａ、位相制御領域１０ｂ及び光導波領域１０ｃを含む。光導波領域１０ａ、位相制御領域１０ｂ及び光導波領域１０ｃは、光導波方向（すなわち光導波路１０の延在方向）にこの順で配列されている。同様に、光導波路２０は、光導波領域２０ａ、位相制御領域２０ｂ及び光導波領域２０ｃを含む。光導波領域２０ａ、位相制御領域２０ｂ及び光導波領域２０ｃは、光導波方向（すなわち光導波路２０の延在方向）にこの順で配列されている。
【００２１】
入射側分波器３０は、外部から光変調器１Ａに入射した入射光Ｌ１を、光導波路１０，２０それぞれに分波する。出射側合波器４０は、光導波路１０，２０それぞれを伝搬した光を合波する。入射側分波器３０及び出射側合波器４０は、例えばＭＭＩカプラによって好適に構成される。
【００２２】
電極５０は位相制御領域１０ｂ上に形成されており、電極６０は位相制御領域２０ｂ上に形成されている。電極５０，６０それぞれは、ワイヤボンディングのためのボンディングパッド５０ａ，６０ａそれぞれを有している。
【００２３】
図２を参照して、位相制御領域１０ｂ付近の構造について説明する。なお、位相制御領域２０ｂ付近の構造も、図２と同様である。位相制御領域１０ｂは、光導波路層１１と、クラッド層１２と、コンタクト層１３とを有している。光導波路層１１は、アンドープ半導体からなる。このアンドープ半導体としては、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ及びＧａＩｎＡｓ等を例示することができる。光導波路層１１は、単一の層（バルク層）からなってもよく、井戸層を該井戸層よりバンドギャップが大きいバリア層によって挟み込んだ量子井戸構造を有していてもよい。
【００２４】
クラッド層１２及びコンタクト層１３は、第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。クラッド層１２のｐ型半導体としては、例えばｐ型ＩｎＰが好適である。コンタクト層１３のｐ型半導体としては、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓが好適である。クラッド層１２及びコンタクト層１３は、所定の光導波方向に延びるメサ構造１４を成している。このメサ構造１４の両側面上には、絶縁膜１５が設けられている。絶縁膜１５は、メサ構造１４の両側面上からメサ構造１４の周囲の半導体基板２上にわたって設けられている。絶縁膜１５は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２といったシリコン化合物からなる。絶縁膜１５の厚さは、例えば３００ｎｍである。
【００２５】
メサ構造１４の両側面は、誘電体樹脂層９により埋め込まれている。誘電体樹脂層９は、例えばＢＣＢやポリイミドといった樹脂からなり、メサ構造１４の周囲の半導体基板２上に設けられている。半導体基板２の主面２ａを基準とする誘電体樹脂層９の表面の高さは、主面２ａを基準とするメサ構造１４の高さより高い。誘電体樹脂層９の層厚は、例えば２μｍである。誘電体樹脂層９は、メサ構造１４上に開口９ａ（第１の開口）を有する。誘電体樹脂層９の表面及び開口９ａの側面は、絶縁膜１６によって覆われている。絶縁膜１６は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２といったシリコン化合物からなる。絶縁膜１６の厚さは、例えば２００ｎｍである。絶縁膜１６は、メサ構造１４上に開口１６ａ（第２の開口）を有する。
【００２６】
電極５０は、オーミック電極膜５１と、メッキ配線層５２とを有する。オーミック電極膜５１は、メサ構造１４上に設けられており、メサ構造１４のコンタクト層１３と接触している。オーミック電極膜５１は、例えばＡｕ／Ｚｎ／Ａｕといった積層構造を有する。メッキ配線層５２は、例えばＡｕメッキによって形成される。メッキ配線層５２は、オーミック電極膜５１を完全に覆っており、また誘電体樹脂層９の開口９ａを埋め込んでいる。メッキ配線層５２は、メサ構造１４上から誘電体樹脂層９上にわたって（本実施形態では、オーミック電極膜５１上から絶縁膜１６上にわたって）設けられている。
【００２７】
以上の構成を備える光変調器１Ａの製造方法について説明する。図３〜図６は、光変調器１Ａの製造方法の各工程を示す断面図であり、図１に示されたII−II断面の製造過程を示している。
【００２８】
まず、図３（ａ）に示されるように、光導波路層１１、クラッド層１２、及びコンタクト層１３を半導体基板２の主面２ａ上に順次成長させる（成長工程）。なお、これらの層１１〜１３の成長は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ；Organo Metaric Vapor Phase Epitaxy）によって好適に行われる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示されるように、所定の光導波方向に延びるエッチングマスク７０をコンタクト層１３上に形成する（マスク形成工程）。エッチングマスク７０は、例えば次のようにして形成される。まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮといった絶縁膜をコンタクト層１３上の全面に形成する。次に、この絶縁膜上に通常のフォトリソグラフィ技術を用いて所定の光導波方向に延びるレジストマスクを形成する。そして、このレジストマスクを用いて、絶縁膜に対しプラズマエッチングを施す。こうして、絶縁膜からなるエッチングマスク７０が形成される。
【００３０】
続いて、図３（ｃ）に示されるように、エッチングマスク７０を用いて、少なくともコンタクト層１３及びクラッド層１２に対してドライエッチングを行い、光導波方向に延びるメサ構造を形成する（メサ形成工程）。本実施形態では、コンタクト層１３、クラッド層１２、光導波路層１１及び半導体基板２の一部をエッチングしており、メサ構造１４は、これらの層１１〜１３及び半導体基板２の一部を含んでいる。本工程では、メサ構造１４をドライエッチング（例えばプラズマエッチング）によって形成することにより、メサ構造１４の側面を半導体基板２の主面２ａに対して垂直に近づけることができるので、光を効率良く閉じ込める為に好適な光導波路層１１の側面が得られる。なお、光導波方向と直交する方向におけるメサ構造１４の幅Ｗ１は、例えば１．５μｍである。
【００３１】
続いて、エッチングマスク７０を除去したのち、図４（ａ）に示されるように、メサ構造１４を覆う絶縁膜１５を形成する（第１の絶縁膜形成工程）。一実施例では、プラズマＣＶＤによってＳｉＮからなる絶縁膜１５を製膜する。続いて、半導体基板２上において、例えばＢＣＢやポリイミドといった樹脂を、メサ構造１４が完全に埋め込まれる程度の厚さにスピン塗布したのち、該樹脂の熱硬化を行う。これにより、誘電体樹脂層９が形成される（樹脂形成工程）。
【００３２】
続いて、図４（ｂ）に示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、メサ構造１４上に開口を有するレジストマスク７１を誘電体樹脂層９上に形成する。なお、このレジストマスク７１の開口の幅Ｗ２は、メサ構造１４の幅Ｗ１よりも広く形成され、一実施例では１０μｍである。そして、図５（ａ）に示されるように、レジストマスク７１を用いてメサ構造１４上の誘電体樹脂層９及び絶縁膜１５に対してエッチングを行うことにより、開口９ａを形成し、コンタクト層１３（メサ構造１４の頂部）を露出させる（樹脂エッチング工程）。このエッチング方法としては、例えばプラズマエッチング等のドライエッチングが好適である。プラズマエッチングを行う場合、エッチャントガスとしては、例えばＣＦ４及びＯ２の混合ガスが好適である。
【００３３】
続いて、レジストマスク７１を除去したのち、図５（ａ）に示されるように、絶縁膜１６を形成する（第２の絶縁膜形成工程）。絶縁膜１６は、誘電体樹脂層９の表面、開口９ａの側面、及びコンタクト層１３を覆う。一実施例では、プラズマＣＶＤによってＳｉＯ２からなる絶縁膜１６を製膜する。
【００３４】
続いて、図５（ｂ）に示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、メサ構造１４上に開口を有するレジストマスク７２を、誘電体樹脂層９の表面上及び開口９ａの側面上に形成する。そして、図５（ｃ）に示されるように、レジストマスク７２を用いて、絶縁膜１６をエッチングすることにより開口１６ａを形成する（絶縁膜エッチング工程）。この工程におけるエッチング方法としては、例えばプラズマエッチング等のドライエッチングが好適である。ＳｉＯ２から成る絶縁膜１６に対してプラズマエッチングを行う場合、エッチャントガスとしては、例えばＣＦ４ガスが好適である。この工程ののち、レジストマスク７２を除去する（図６（ａ））。
【００３５】
ここで、図７は、上述した絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜１６の形状を示す斜視図であって、光導波方向における開口１６ａの一端部付近を示す図である。また、図８は、図７に示されるVIII−VIII線に沿った断面を示す図である。図７に示されるように、絶縁膜エッチング工程によって形成される開口１６ａは、光導波方向に延びる主部１６ｂと、光導波方向における該主部１６ｂの両端に位置する一端部１６ｃ及び他端部（図示せず）とを有する。光導波方向における一端部１６ｃの長さは、例えば５μｍである。そして、一端部１６ｃは、主部１６ｂと比べて幅広の部分を有する。なお、ここでいう幅広とは、光導波方向と直交する方向における当該部分の幅（図８に示される幅Ｗ３）が、同方向における主部１６ｂの幅（図６（ａ）に示される幅Ｗ４）より広いことを意味する。一実施例では、Ｗ３＝３μｍであり、Ｗ４＝１μｍである。このような部分を一端部１６ｃが有することによって、一端部１６ｃの輪郭の一部に、主部１６ｂの輪郭から拡幅される部分が存在することとなる。一実施例では、図７に示されるように、開口１６ａの一端部１６ｃの輪郭が、所定の曲率半径Ｒを有する１８０°より広角の円弧によって構成されており、この曲率半径Ｒは、主部１６ｂの幅Ｗ４の半分より大きい。
【００３６】
続いて、図６（ｂ）に示されるように、メサ構造１４上に電極５０（位相制御領域２０ｂの場合は電極６０）を形成する（電極形成工程）。具体的には、いわゆるリフトオフ法を用いてメサ構造１４上にオーミック電極膜５１を形成したのち、Ａｕメッキを施すことにより、メッキ配線層５２をオーミック電極膜５１上に形成する。オーミック電極膜５１は、メサ構造１４上に形成された絶縁膜１６の開口１６ａを塞ぐように形成され、メサ構造１４のコンタクト層１３と接触する。メッキ配線層５２は、オーミック電極膜５１を完全に覆い、且つ誘電体樹脂層９の開口９ａを埋め込むように形成される。メッキ配線層５２は、メサ構造１４上から誘電体樹脂層９上にわたって形成される。
【００３７】
以上に説明した本実施形態による製造方法では、絶縁膜エッチング工程において絶縁膜１６に開口１６ａを形成する際、光導波方向における開口１６ａの一端部１６ｃの形状を、図７に示されたような形状、すなわち主部１６ｂと比べて幅広の部分を有するような形状とする。これにより、一端部１６ｃにおける輪郭線の長さが図１３のような開口形状と比較して長くなるので、開口１６ａの外側方へ向かう絶縁膜１６の応力が一端部１６ｃに集中したときの集中応力の大きさを低減することができる。したがって、本実施形態による製造方法によれば、絶縁膜１６におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態のように、開口１６ａの一端部１６ｃの輪郭が、曲率半径Ｒを有する１８０°より広角の円弧によって構成され、曲率半径Ｒは主部１６ｂの幅Ｗ４の半分より大きいことが好ましい。一端部１６ｃがこのような形状を有することによって、一端部１６ｃに集中する応力を均等に分散することができるので、一端部１６ｃに集中する応力をより効果的に低減することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では絶縁膜１６の開口１６ａの一端部１６ｃの形状について例示したが、他端部についても一端部１６ｃと同様の形状を有することによって、上述した効果を好適に奏することができる。すなわち、開口１６ａの一端部１６ｃ及び他端部のうち何れか一方のみが図７に示されたような形状を有しても良いし、一端部１６ｃ及び他端部の双方が図７に示されたような形状を有しても良い。
【００４０】
（変形例）
続いて、上述した実施形態の絶縁膜エッチング工程（図５（ｃ））によって形成される、絶縁膜１６の開口１６ａの形状に関する変形例について説明する。なお、本変形例では、絶縁膜エッチング工程以外の工程については上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
図９〜図１１は、本変形例における絶縁膜１６の開口１６ａの形状を示す図である。図９は、絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜１６の形状を示す斜視図であって、光導波方向における開口１６ａの一端部付近を示す図である。また、図１０は、図９に示されるＸ−Ｘ線に沿った断面を示す図であり、図１１は、図９に示されるXI−XI線に沿った断面を示す図である。
【００４２】
図９〜図１１に示されるように、本変形例では、絶縁膜エッチング工程（図５（ｃ）参照）によって形成される開口１６ａが、光導波方向に延びる主部１６ｄと、光導波方向における該主部１６ｄの両端に位置する一端部１６ｅ及び他端部（図示せず）とを有する。そして、光導波方向における開口１６ａの一端部１６ｅを、誘電体樹脂層９の開口９ａの外部に形成する。一実施例では、図９に示されるように、絶縁膜１６の開口１６ａを、誘電体樹脂層９の開口９ａの端部を超えるように光導波方向に延伸させる。開口９ａの端縁からの開口１６ａの延伸距離は、例えば５μｍである。その結果、開口１６ａの一端部１６ｅは、光導波方向において誘電体樹脂層９の開口９ａの端部の外側に位置することとなる。
【００４３】
本変形例による製造方法では、絶縁膜エッチング工程において、絶縁膜１６の開口１６ａを上述したような形状とする。誘電体樹脂層９の開口９ａの外部では、絶縁膜１６に生じる応力（開口１６ａの外側方へ向かう応力）が弱くなるので、一端部１６ｅにおける集中応力の大きさを低減することができる。したがって、本変形例によれば、絶縁膜１６におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００４４】
なお、本変形例では絶縁膜１６の開口１６ａの一端部１６ｅの形状について例示したが、他端部についても一端部１６ｅと同様の形状を有することによって、上述した効果を好適に奏することができる。すなわち、開口１６ａの一端部１６ｅ及び他端部のうち何れか一方のみが図９に示されたような形状を有しても良いし、一端部１６ｅ及び他端部の双方が図９に示されたような形状を有しても良い。
【００４５】
本発明による光半導体素子の製造方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、ＩｎＰ系化合物半導体によって構成される光半導体素子を製造する際に本発明を適用した例を示したが、本発明は、他の種々の半導体によって構成される光半導体素子を製造する際にも適用可能である。
【００４６】
また、上述した実施形態では、本発明の方法によって製造される光半導体素子としてマッハツェンダー型の光変調器を例示したが、本発明による製造方法は、メサ構造が樹脂によって埋め込まれる構造を備える種々の光半導体素子に適用可能である。
【００４７】
また、上述した実施形態では、絶縁膜の開口の端部が主部と比べて幅広の部分を有する例と、絶縁膜の開口の端部を樹脂の開口の外部に形成する例とをそれぞれ説明したが、絶縁膜の開口の端部が樹脂の開口の外部に形成され、且つ、絶縁膜の開口の端部が主部と比べて幅広の部分を有する場合には、絶縁膜におけるクラックの発生を顕著に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１Ａ…光変調器、２…半導体基板、２ａ…主面、２ｂ…裏面、９…誘電体樹脂層、９ａ…開口、１０，２０…光導波路、１０ａ，２０ａ…光導波領域、１０ｂ，２０ｂ…位相制御領域、１０ｃ，２０ｃ…光導波領域、１１…光導波路層、１２…クラッド層、１３…コンタクト層、１４…メサ構造、１５，１６…絶縁膜、１６ａ…開口、１６ｂ，１６ｄ…主部、１６ｃ，１６ｅ…一端部、３０…入射側分波器、４０…出射側合波器、５０，６０，８０…電極、５０ａ，６０ａ…ボンディングパッド、５１…オーミック電極膜、５２…メッキ配線層、７０…エッチングマスク、７１，７２…レジストマスク、Ｌ１…入射光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光半導体素子及びその製造方法が開示されている。この光半導体素子は、光導波路を含むメサ構造と、該メサ構造を埋め込む樹脂層とを備えている。メサ構造上には樹脂層の開口が形成されており、樹脂層の表面及び該開口の側面は絶縁膜によって覆われている。メサ構造上には、メサ構造に電流を供給するための電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０５０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いわゆるリッジ構造やハイメサ構造といったメサ構造の側面が、樹脂によって埋め込まれた構造を備える光半導体素子がある（例えば特許文献１を参照）。図１２は、このような光半導体素子の構造例を示す断面図であり、光導波方向に垂直な断面を示している。図１２に示される光半導体素子１００は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に設けられた光導波路層１０２と、光導波路層１０２上に設けられたクラッド層１０３と、クラッド層１０３上に設けられたコンタクト層１０４とを備えている。光導波路層１０２、クラッド層１０３及びコンタクト層１０４は、光導波方向に延びるメサ構造１０５を構成している。メサ構造１０５の両側面は、絶縁膜１０６によって覆われている。また、メサ構造１０５の両側方には樹脂層１０７が設けられており、樹脂層１０７によってメサ構造１０５が埋め込まれている。コンタクト層１０４の上方には、絶縁膜１０６及び樹脂層１０７の開口が形成されており、樹脂層１０７の表面上及び該開口の側面上には、絶縁膜１１０が形成されている。樹脂層１０７の開口内にはオーミック電極膜１０８が形成されており、オーミック電極膜１０８はコンタクト層１０４と接触している。オーミック電極膜１０８上及び樹脂層１０７上にわたって、メッキ配線層１０９が設けられている。
【０００５】
図１２に示された構造を備える光半導体素子は、例えば以下の方法によって作製される。まず、光導波路層１０２、クラッド層１０３、及びコンタクト層１０４を半導体基板１０１上に成長させる。次に、所定の光導波方向に延びるエッチングマスクをコンタクト層１０４上に形成する。そして、このエッチングマスクを用いてコンタクト層１０４、クラッド層１０３、及び光導波路層１０２をエッチングすることにより、これらの層１０２〜１０４を含むメサ構造１０５を形成する。この後、エッチングマスクを除去する。
【０００６】
続いて、メサ構造１０５および半導体基板１０１を覆う絶縁膜１０６を形成したのち、半導体基板１０１上に樹脂層１０７を塗布することにより、メサ構造１０５を埋め込む。そして、メサ構造１０５上に開口を有するレジストマスクを樹脂層１０７上に形成し、このレジストマスクを用いて樹脂層１０７及び絶縁膜１０６をエッチングすることにより、樹脂層１０７及び絶縁膜１０６に開口を形成してメサ構造１０５のコンタクト層１０４を露出させる。この後、レジストマスクを除去する。
【０００７】
続いて、樹脂層１０７の表面及び開口、並びに露出したコンタクト層１０４を覆うように絶縁膜１１０を形成する。そして、メサ構造１０５上に開口を有するレジストマスクを絶縁膜１１０上に形成したのち、このレジストマスクを用いて絶縁膜１１０をエッチングすることにより、絶縁膜１１０に開口を形成してメサ構造１０５のコンタクト層１０４を再び露出させる。
【０００８】
続いて、レジストマスクを除去したのち、コンタクト層１０４上にオーミック電極膜１０８を形成し、更に、オーミック電極膜１０８上から樹脂層１０７上にかけてメッキ配線層１０９を形成する。こうして、図１２に示された構造を備える光半導体素子１００が作製される。
【０００９】
しかしながら、上述した製造方法には、次のような課題がある。図１３は、絶縁膜１１０をエッチングしてメサ構造１０５のコンタクト層１０４を露出させた後の状態を示す斜視図であって、光導波方向における絶縁膜１１０の開口の一端部付近を示している。上述した製造方法では絶縁膜１１０に開口１１０ａを形成するが、これにより、メサ構造１０５の両側に位置する絶縁膜１１０は、互いに分離されることとなる。したがって、これらの絶縁膜１１０には、例えば樹脂層１０７の圧縮応力などに起因して、外側方へ向かう応力（図中の矢印Ａ１）が働く。そして、この応力によって、光導波方向における開口１１０ａの端部に応力集中が生じる。この応力集中によって、絶縁膜１１０には、図１３に示されるクラックＣＲが発生する。クラックＣＲは、光半導体素子１００の長期にわたる信頼性に影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂上の絶縁膜におけるクラックの発生を抑制することができる光半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明による光半導体素子の第１の製造方法は、（１）所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の主面上に樹脂を塗布し、メサ構造を樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、（２）メサ構造上の樹脂に対してエッチングを行い、樹脂に第１の開口を形成することによりメサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、（３）メサ構造の頂部及び樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、（４）メサ構造上の絶縁膜に対してエッチングを行い、絶縁膜に第２の開口を形成することによりメサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、（５）メサ構造上に電極を形成する電極形成工程とを有し、第２の開口が、光導波方向に延びる主部と、光導波方向における該主部の両端に位置する一端部及び他端部とを有し、一端部及び他端部のうち少なくとも一方が、主部と比べて幅広の部分を有することを特徴とする。
【００１２】
この第１の製造方法では、絶縁膜エッチング工程において絶縁膜に第２の開口を形成する際、第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、主部と比べて幅広の部分を有するように形成する。第２の開口の端部をこのような形状に形成することによって、絶縁膜の外側方へ向かう応力Ａ１（図１３参照）が第２の開口の端部に集中したときの集中応力の大きさを低減し、絶縁膜におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、上述した第１の製造方法は、第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方の輪郭が、所定の曲率半径を有する１８０°より広角の円弧によって構成されており、所定の曲率半径が主部の幅の半分より大きいことを特徴としてもよい。絶縁膜の第２の開口の端部がこのような形状を有することによって、第２の開口の端部に集中する応力をより効果的に低減することができる。
【００１４】
また、本発明による光半導体素子の第２の製造方法は、（１）所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の主面上に樹脂を塗布し、メサ構造を樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、（２）メサ構造上の樹脂に対してエッチングを行い、樹脂に第１の開口を形成することによりメサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、（３）メサ構造の頂部及び樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、（４）メサ構造上の絶縁膜に対してエッチングを行い、絶縁膜に第２の開口を形成することによりメサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、（５）メサ構造上に電極を形成する電極形成工程とを有し、（６）絶縁膜エッチング工程の際に、光導波方向における第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、第１の開口の外部に形成することを特徴とする。
【００１５】
この第２の製造方法では、絶縁膜エッチング工程において絶縁膜に第２の開口を形成する際、第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、樹脂の第１の開口の外部に形成する。第２の開口の端部をこのような位置に形成することによって、絶縁膜の外側方へ向かう応力Ａ１（図１３参照）が第２の開口の端部に集中したときの集中応力の大きさを低減し、絶縁膜におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による光半導体素子の製造方法によれば、樹脂上の絶縁膜におけるクラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、一実施形態に係る製造方法により製造される光半導体素子の例として、マッハツェンダー型の光変調器の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、光変調器のII−II線に沿った断面を示す図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】図７は、絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜の形状を示す斜視図であって、光導波方向における開口の一端部付近を示す図である。
【図８】図８は、図７に示されるVIII−VIII線に沿った断面を示す図である。
【図９】図９は、絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜の形状の変形例を示す斜視図であって、光導波方向における開口の一端部付近を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示されるＸ−Ｘ線に沿った断面を示す図である。
【図１１】図１１は、図９に示されるXI−XI線に沿った断面を示す図である。
【図１２】図１２は、光半導体素子の構造例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、光半導体素子の製造過程における課題を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明による光半導体素子の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本実施形態に係る製造方法により製造される光半導体素子の例として、マッハツェンダー型の光変調器の構成を示す平面図である。また、図２は、この光変調器１ＡのII−II線に沿った断面を示す図である。この光変調器１Ａは、２本の光導波路１０，２０と、入射側分波器３０と、出射側合波器４０と、２つの電極５０，６０とを備えている。光導波路１０及び２０、並びに入射側分波器３０及び出射側合波器４０は、図２に示される共通の半導体基板２の主面２ａ上に形成されている。半導体基板２は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体からなる基板であり、半導体基板２としては、例えばｎ型ＩｎＰ基板が好適である。また、図２に示されるように、光変調器１Ａは、半導体基板２の裏面２ｂ上に形成された電極８０を更に備えている。
【００２０】
光導波路１０，２０は、入射側分波器３０と出射側合波器４０との間に延設されており、その一端は入射側分波器３０に結合され、他端は出射側合波器４０に結合されている。また、光導波路１０，２０は、その延在方向に交差する方向に並んで配置されている。光導波路１０は、光導波領域１０ａ、位相制御領域１０ｂ及び光導波領域１０ｃを含む。光導波領域１０ａ、位相制御領域１０ｂ及び光導波領域１０ｃは、光導波方向（すなわち光導波路１０の延在方向）にこの順で配列されている。同様に、光導波路２０は、光導波領域２０ａ、位相制御領域２０ｂ及び光導波領域２０ｃを含む。光導波領域２０ａ、位相制御領域２０ｂ及び光導波領域２０ｃは、光導波方向（すなわち光導波路２０の延在方向）にこの順で配列されている。
【００２１】
入射側分波器３０は、外部から光変調器１Ａに入射した入射光Ｌ１を、光導波路１０，２０それぞれに分波する。出射側合波器４０は、光導波路１０，２０それぞれを伝搬した光を合波する。入射側分波器３０及び出射側合波器４０は、例えばＭＭＩカプラによって好適に構成される。
【００２２】
電極５０は位相制御領域１０ｂ上に形成されており、電極６０は位相制御領域２０ｂ上に形成されている。電極５０，６０それぞれは、ワイヤボンディングのためのボンディングパッド５０ａ，６０ａそれぞれを有している。
【００２３】
図２を参照して、位相制御領域１０ｂ付近の構造について説明する。なお、位相制御領域２０ｂ付近の構造も、図２と同様である。位相制御領域１０ｂは、光導波路層１１と、クラッド層１２と、コンタクト層１３とを有している。光導波路層１１は、アンドープ半導体からなる。このアンドープ半導体としては、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ及びＧａＩｎＡｓ等を例示することができる。光導波路層１１は、単一の層（バルク層）からなってもよく、井戸層を該井戸層よりバンドギャップが大きいバリア層によって挟み込んだ量子井戸構造を有していてもよい。
【００２４】
クラッド層１２及びコンタクト層１３は、第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。クラッド層１２のｐ型半導体としては、例えばｐ型ＩｎＰが好適である。コンタクト層１３のｐ型半導体としては、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓが好適である。クラッド層１２及びコンタクト層１３は、所定の光導波方向に延びるメサ構造１４を成している。このメサ構造１４の両側面上には、絶縁膜１５が設けられている。絶縁膜１５は、メサ構造１４の両側面上からメサ構造１４の周囲の半導体基板２上にわたって設けられている。絶縁膜１５は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２といったシリコン化合物からなる。絶縁膜１５の厚さは、例えば３００ｎｍである。
【００２５】
メサ構造１４の両側面は、誘電体樹脂層９により埋め込まれている。誘電体樹脂層９は、例えばＢＣＢやポリイミドといった樹脂からなり、メサ構造１４の周囲の半導体基板２上に設けられている。半導体基板２の主面２ａを基準とする誘電体樹脂層９の表面の高さは、主面２ａを基準とするメサ構造１４の高さより高い。誘電体樹脂層９の層厚は、例えば２μｍである。誘電体樹脂層９は、メサ構造１４上に開口９ａ（第１の開口）を有する。誘電体樹脂層９の表面及び開口９ａの側面は、絶縁膜１６によって覆われている。絶縁膜１６は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２といったシリコン化合物からなる。絶縁膜１６の厚さは、例えば２００ｎｍである。絶縁膜１６は、メサ構造１４上に開口１６ａ（第２の開口）を有する。
【００２６】
電極５０は、オーミック電極膜５１と、メッキ配線層５２とを有する。オーミック電極膜５１は、メサ構造１４上に設けられており、メサ構造１４のコンタクト層１３と接触している。オーミック電極膜５１は、例えばＡｕ／Ｚｎ／Ａｕといった積層構造を有する。メッキ配線層５２は、例えばＡｕメッキによって形成される。メッキ配線層５２は、オーミック電極膜５１を完全に覆っており、また誘電体樹脂層９の開口９ａを埋め込んでいる。メッキ配線層５２は、メサ構造１４上から誘電体樹脂層９上にわたって（本実施形態では、オーミック電極膜５１上から絶縁膜１６上にわたって）設けられている。
【００２７】
以上の構成を備える光変調器１Ａの製造方法について説明する。図３〜図６は、光変調器１Ａの製造方法の各工程を示す断面図であり、図１に示されたII−II断面の製造過程を示している。
【００２８】
まず、図３（ａ）に示されるように、光導波路層１１、クラッド層１２、及びコンタクト層１３を半導体基板２の主面２ａ上に順次成長させる（成長工程）。なお、これらの層１１〜１３の成長は、例えば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ；Organo Metaric Vapor Phase Epitaxy）によって好適に行われる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示されるように、所定の光導波方向に延びるエッチングマスク７０をコンタクト層１３上に形成する（マスク形成工程）。エッチングマスク７０は、例えば次のようにして形成される。まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮといった絶縁膜をコンタクト層１３上の全面に形成する。次に、この絶縁膜上に通常のフォトリソグラフィ技術を用いて所定の光導波方向に延びるレジストマスクを形成する。そして、このレジストマスクを用いて、絶縁膜に対しプラズマエッチングを施す。こうして、絶縁膜からなるエッチングマスク７０が形成される。
【００３０】
続いて、図３（ｃ）に示されるように、エッチングマスク７０を用いて、少なくともコンタクト層１３及びクラッド層１２に対してドライエッチングを行い、光導波方向に延びるメサ構造を形成する（メサ形成工程）。本実施形態では、コンタクト層１３、クラッド層１２、光導波路層１１及び半導体基板２の一部をエッチングしており、メサ構造１４は、これらの層１１〜１３及び半導体基板２の一部を含んでいる。本工程では、メサ構造１４をドライエッチング（例えばプラズマエッチング）によって形成することにより、メサ構造１４の側面を半導体基板２の主面２ａに対して垂直に近づけることができるので、光を効率良く閉じ込める為に好適な光導波路層１１の側面が得られる。なお、光導波方向と直交する方向におけるメサ構造１４の幅Ｗ１は、例えば１．５μｍである。
【００３１】
続いて、エッチングマスク７０を除去したのち、図４（ａ）に示されるように、メサ構造１４を覆う絶縁膜１５を形成する（第１の絶縁膜形成工程）。一実施例では、プラズマＣＶＤによってＳｉＮからなる絶縁膜１５を製膜する。続いて、半導体基板２上において、例えばＢＣＢやポリイミドといった樹脂を、メサ構造１４が完全に埋め込まれる程度の厚さにスピン塗布したのち、該樹脂の熱硬化を行う。これにより、誘電体樹脂層９が形成される（樹脂形成工程）。
【００３２】
続いて、図４（ｂ）に示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、メサ構造１４上に開口を有するレジストマスク７１を誘電体樹脂層９上に形成する。なお、このレジストマスク７１の開口の幅Ｗ２は、メサ構造１４の幅Ｗ１よりも広く形成され、一実施例では１０μｍである。そして、図５（ａ）に示されるように、レジストマスク７１を用いてメサ構造１４上の誘電体樹脂層９及び絶縁膜１５に対してエッチングを行うことにより、開口９ａを形成し、コンタクト層１３（メサ構造１４の頂部）を露出させる（樹脂エッチング工程）。このエッチング方法としては、例えばプラズマエッチング等のドライエッチングが好適である。プラズマエッチングを行う場合、エッチャントガスとしては、例えばＣＦ４及びＯ２の混合ガスが好適である。
【００３３】
続いて、レジストマスク７１を除去したのち、図５（ａ）に示されるように、絶縁膜１６を形成する（第２の絶縁膜形成工程）。絶縁膜１６は、誘電体樹脂層９の表面、開口９ａの側面、及びコンタクト層１３を覆う。一実施例では、プラズマＣＶＤによってＳｉＯ２からなる絶縁膜１６を製膜する。
【００３４】
続いて、図５（ｂ）に示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、メサ構造１４上に開口を有するレジストマスク７２を、誘電体樹脂層９の表面上及び開口９ａの側面上に形成する。そして、図５（ｃ）に示されるように、レジストマスク７２を用いて、絶縁膜１６をエッチングすることにより開口１６ａを形成する（絶縁膜エッチング工程）。この工程におけるエッチング方法としては、例えばプラズマエッチング等のドライエッチングが好適である。ＳｉＯ２から成る絶縁膜１６に対してプラズマエッチングを行う場合、エッチャントガスとしては、例えばＣＦ４ガスが好適である。この工程ののち、レジストマスク７２を除去する（図６（ａ））。
【００３５】
ここで、図７は、上述した絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜１６の形状を示す斜視図であって、光導波方向における開口１６ａの一端部付近を示す図である。また、図８は、図７に示されるVIII−VIII線に沿った断面を示す図である。図７に示されるように、絶縁膜エッチング工程によって形成される開口１６ａは、光導波方向に延びる主部１６ｂと、光導波方向における該主部１６ｂの両端に位置する一端部１６ｃ及び他端部（図示せず）とを有する。光導波方向における一端部１６ｃの長さは、例えば５μｍである。そして、一端部１６ｃは、主部１６ｂと比べて幅広の部分を有する。なお、ここでいう幅広とは、光導波方向と直交する方向における当該部分の幅（図８に示される幅Ｗ３）が、同方向における主部１６ｂの幅（図６（ａ）に示される幅Ｗ４）より広いことを意味する。一実施例では、Ｗ３＝３μｍであり、Ｗ４＝１μｍである。このような部分を一端部１６ｃが有することによって、一端部１６ｃの輪郭の一部に、主部１６ｂの輪郭から拡幅される部分が存在することとなる。一実施例では、図７に示されるように、開口１６ａの一端部１６ｃの輪郭が、所定の曲率半径Ｒを有する１８０°より広角の円弧によって構成されており、この曲率半径Ｒは、主部１６ｂの幅Ｗ４の半分より大きい。
【００３６】
続いて、図６（ｂ）に示されるように、メサ構造１４上に電極５０（位相制御領域２０ｂの場合は電極６０）を形成する（電極形成工程）。具体的には、いわゆるリフトオフ法を用いてメサ構造１４上にオーミック電極膜５１を形成したのち、Ａｕメッキを施すことにより、メッキ配線層５２をオーミック電極膜５１上に形成する。オーミック電極膜５１は、メサ構造１４上に形成された絶縁膜１６の開口１６ａを塞ぐように形成され、メサ構造１４のコンタクト層１３と接触する。メッキ配線層５２は、オーミック電極膜５１を完全に覆い、且つ誘電体樹脂層９の開口９ａを埋め込むように形成される。メッキ配線層５２は、メサ構造１４上から誘電体樹脂層９上にわたって形成される。
【００３７】
以上に説明した本実施形態による製造方法では、絶縁膜エッチング工程において絶縁膜１６に開口１６ａを形成する際、光導波方向における開口１６ａの一端部１６ｃの形状を、図７に示されたような形状、すなわち主部１６ｂと比べて幅広の部分を有するような形状とする。これにより、一端部１６ｃにおける輪郭線の長さが図１３のような開口形状と比較して長くなるので、開口１６ａの外側方へ向かう絶縁膜１６の応力が一端部１６ｃに集中したときの集中応力の大きさを低減することができる。したがって、本実施形態による製造方法によれば、絶縁膜１６におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態のように、開口１６ａの一端部１６ｃの輪郭が、曲率半径Ｒを有する１８０°より広角の円弧によって構成され、曲率半径Ｒは主部１６ｂの幅Ｗ４の半分より大きいことが好ましい。一端部１６ｃがこのような形状を有することによって、一端部１６ｃに集中する応力を均等に分散することができるので、一端部１６ｃに集中する応力をより効果的に低減することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では絶縁膜１６の開口１６ａの一端部１６ｃの形状について例示したが、他端部についても一端部１６ｃと同様の形状を有することによって、上述した効果を好適に奏することができる。すなわち、開口１６ａの一端部１６ｃ及び他端部のうち何れか一方のみが図７に示されたような形状を有しても良いし、一端部１６ｃ及び他端部の双方が図７に示されたような形状を有しても良い。
【００４０】
（変形例）
続いて、上述した実施形態の絶縁膜エッチング工程（図５（ｃ））によって形成される、絶縁膜１６の開口１６ａの形状に関する変形例について説明する。なお、本変形例では、絶縁膜エッチング工程以外の工程については上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
図９〜図１１は、本変形例における絶縁膜１６の開口１６ａの形状を示す図である。図９は、絶縁膜エッチング工程後における絶縁膜１６の形状を示す斜視図であって、光導波方向における開口１６ａの一端部付近を示す図である。また、図１０は、図９に示されるＸ−Ｘ線に沿った断面を示す図であり、図１１は、図９に示されるXI−XI線に沿った断面を示す図である。
【００４２】
図９〜図１１に示されるように、本変形例では、絶縁膜エッチング工程（図５（ｃ）参照）によって形成される開口１６ａが、光導波方向に延びる主部１６ｄと、光導波方向における該主部１６ｄの両端に位置する一端部１６ｅ及び他端部（図示せず）とを有する。そして、光導波方向における開口１６ａの一端部１６ｅを、誘電体樹脂層９の開口９ａの外部に形成する。一実施例では、図９に示されるように、絶縁膜１６の開口１６ａを、誘電体樹脂層９の開口９ａの端部を超えるように光導波方向に延伸させる。開口９ａの端縁からの開口１６ａの延伸距離は、例えば５μｍである。その結果、開口１６ａの一端部１６ｅは、光導波方向において誘電体樹脂層９の開口９ａの端部の外側に位置することとなる。
【００４３】
本変形例による製造方法では、絶縁膜エッチング工程において、絶縁膜１６の開口１６ａを上述したような形状とする。誘電体樹脂層９の開口９ａの外部では、絶縁膜１６に生じる応力（開口１６ａの外側方へ向かう応力）が弱くなるので、一端部１６ｅにおける集中応力の大きさを低減することができる。したがって、本変形例によれば、絶縁膜１６におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００４４】
なお、本変形例では絶縁膜１６の開口１６ａの一端部１６ｅの形状について例示したが、他端部についても一端部１６ｅと同様の形状を有することによって、上述した効果を好適に奏することができる。すなわち、開口１６ａの一端部１６ｅ及び他端部のうち何れか一方のみが図９に示されたような形状を有しても良いし、一端部１６ｅ及び他端部の双方が図９に示されたような形状を有しても良い。
【００４５】
本発明による光半導体素子の製造方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、ＩｎＰ系化合物半導体によって構成される光半導体素子を製造する際に本発明を適用した例を示したが、本発明は、他の種々の半導体によって構成される光半導体素子を製造する際にも適用可能である。
【００４６】
また、上述した実施形態では、本発明の方法によって製造される光半導体素子としてマッハツェンダー型の光変調器を例示したが、本発明による製造方法は、メサ構造が樹脂によって埋め込まれる構造を備える種々の光半導体素子に適用可能である。
【００４７】
また、上述した実施形態では、絶縁膜の開口の端部が主部と比べて幅広の部分を有する例と、絶縁膜の開口の端部を樹脂の開口の外部に形成する例とをそれぞれ説明したが、絶縁膜の開口の端部が樹脂の開口の外部に形成され、且つ、絶縁膜の開口の端部が主部と比べて幅広の部分を有する場合には、絶縁膜におけるクラックの発生を顕著に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１Ａ…光変調器、２…半導体基板、２ａ…主面、２ｂ…裏面、９…誘電体樹脂層、９ａ…開口、１０，２０…光導波路、１０ａ，２０ａ…光導波領域、１０ｂ，２０ｂ…位相制御領域、１０ｃ，２０ｃ…光導波領域、１１…光導波路層、１２…クラッド層、１３…コンタクト層、１４…メサ構造、１５，１６…絶縁膜、１６ａ…開口、１６ｂ，１６ｄ…主部、１６ｃ，１６ｅ…一端部、３０…入射側分波器、４０…出射側合波器、５０，６０，８０…電極、５０ａ，６０ａ…ボンディングパッド、５１…オーミック電極膜、５２…メッキ配線層、７０…エッチングマスク、７１，７２…レジストマスク、Ｌ１…入射光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の前記主面上に樹脂を塗布し、前記メサ構造を前記樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、
前記メサ構造上の前記樹脂に対してエッチングを行い、前記樹脂に第１の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、
前記メサ構造の頂部及び前記樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記メサ構造上の前記絶縁膜に対してエッチングを行い、前記絶縁膜に第２の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、
前記メサ構造上に電極を形成する電極形成工程と
を有し、
前記第２の開口が、前記光導波方向に延びる主部と、前記光導波方向における該主部の両端に位置する一端部及び他端部とを有し、前記一端部及び他端部のうち少なくとも一方が、前記主部と比べて幅広の部分を有することを特徴とする、光半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２の開口の前記一端部及び他端部のうち少なくとも一方の輪郭が、所定の曲率半径を有する１８０°より広角の円弧によって構成されており、
前記所定の曲率半径が前記主部の幅の半分より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項３】
所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の前記主面上に樹脂を塗布し、前記メサ構造を前記樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、
前記メサ構造上の前記樹脂に対してエッチングを行い、前記樹脂に第１の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、
前記メサ構造の頂部及び前記樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記メサ構造上の前記絶縁膜に対してエッチングを行い、前記絶縁膜に第２の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、
前記メサ構造上に電極を形成する電極形成工程と
を有し、
前記絶縁膜エッチング工程の際に、前記光導波方向における前記第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、前記第１の開口の外部に形成することを特徴とする、光半導体素子の製造方法。
【請求項１】
所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の前記主面上に樹脂を塗布し、前記メサ構造を前記樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、
前記メサ構造上の前記樹脂に対してエッチングを行い、前記樹脂に第１の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、
前記メサ構造の頂部及び前記樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記メサ構造上の前記絶縁膜に対してエッチングを行い、前記絶縁膜に第２の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、
前記メサ構造上に電極を形成する電極形成工程と
を有し、
前記第２の開口が、前記光導波方向に延びる主部と、前記光導波方向における該主部の両端に位置する一端部及び他端部とを有し、前記一端部及び他端部のうち少なくとも一方が、前記主部と比べて幅広の部分を有することを特徴とする、光半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２の開口の前記一端部及び他端部のうち少なくとも一方の輪郭が、所定の曲率半径を有する１８０°より広角の円弧によって構成されており、
前記所定の曲率半径が前記主部の幅の半分より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項３】
所定の光導波方向に延びるメサ構造が主面上に形成された基板の前記主面上に樹脂を塗布し、前記メサ構造を前記樹脂によって埋め込む樹脂形成工程と、
前記メサ構造上の前記樹脂に対してエッチングを行い、前記樹脂に第１の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を露出させる樹脂エッチング工程と、
前記メサ構造の頂部及び前記樹脂を覆う絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記メサ構造上の前記絶縁膜に対してエッチングを行い、前記絶縁膜に第２の開口を形成することにより前記メサ構造の頂部を再び露出させる絶縁膜エッチング工程と、
前記メサ構造上に電極を形成する電極形成工程と
を有し、
前記絶縁膜エッチング工程の際に、前記光導波方向における前記第２の開口の一端部及び他端部のうち少なくとも一方を、前記第１の開口の外部に形成することを特徴とする、光半導体素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４４７９４（Ｐ２０１３−４４７９４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０６６２（Ｐ２０１１−１８０６６２）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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