光半導体装置及びその製造方法
【課題】伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域１６と、第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域１８と、第１の不純物領域と第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路１５とを有する半導体光導波路層１４と、第１の不純物領域と光導波路の一方の側壁の上部とを接続する第１導電型の第１の半導体層２６と、第２の不純物領域１８と光導波路の他方の側壁の上部とを接続する第２導電型の第２の半導体層２８とを有している。
【解決手段】基板１０上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域１６と、第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域１８と、第１の不純物領域と第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路１５とを有する半導体光導波路層１４と、第１の不純物領域と光導波路の一方の側壁の上部とを接続する第１導電型の第１の半導体層２６と、第２の不純物領域１８と光導波路の他方の側壁の上部とを接続する第２導電型の第２の半導体層２８とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、シリコン材料を用いた位相シフタや光変調器が提案されている。
【０００３】
提案されている技術においては、光導波路の一方の側にＰ型の不純物領域が設けられ、光導波路の他方の側にＮ型の不純物領域が設けられた、ＰＩＮ構造が用いられている。
【０００４】
かかるＰＩＮ構造に順方向バイアスを印加すると、光導波路にキャリアが注入される。光導波路にキャリアが注入されると、光導波路においてキャリアプラズマ効果が生じ、光導波路における光の屈折率が変化する。光導波路における光の屈折率が変化すると、光導波路を進行する光の波長が変化するため、光導波路を進行する過程で光の位相を変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５２６７９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２５８５２７号公報
【特許文献３】特表２００２−５４０４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、提案されている技術では、必ずしも効率的に屈折率を変化させ得なかった。
【０００７】
本発明の目的は、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、基板上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域と、前記第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域と前記第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路とを有する半導体光導波路層と、前記第１の不純物領域と前記光導波路の一方の側壁の上部とを接続する前記第１導電型の第１の半導体層と、前記第２の不純物領域と前記光導波路の他方の側壁の上部とを接続する前記第２導電型の第２の半導体層とを有することを特徴とする光半導体装置が提供される。
【０００９】
実施形態の他の観点によれば、基板上に、ストライプ状の光導波路を有する半導体光導波路層を形成する工程と、前記光導波路の側壁のうちの上部を除く部分に、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を形成する工程と、前記半導体光導波路層上及び前記第１の層上に半導体膜を形成する工程と、前記光導波路の一方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に第１導電型の不純物を導入し、前記光導波路の他方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を導入する工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の光半導体装置によれば、第１導電型の不純物領域と第２導電型の不純物領域との間にストライプ状の光導波路が形成された半導体光導波路層が形成されている。そして、第１導電型の不純物領域に接続された第１導電型の半導体層が光導波路の一方の側壁の上部に接続されており、第２導電型の不純物領域に接続された第２導電型の半導体層が光導波路の他方の側壁の上部に接続されている。このため、順方向バイアスを印加した際に、第１導電型の不純物領域や第２導電型の不純物領域を介して光導波路にキャリアが注入されるのみならず、第１導電型の半導体層や第２導電型の半導体層をも介して光導波路にキャリアが注入される。このため、順方向バイアスを印加した際に光導波路に十分なキャリアを注入することができ、光導波路における屈折率の変化を効率的に生じさせることができる。しかも、第１導電型の半導体層や第２導電型の半導体層が接続されている箇所が光導波路の側壁の上部であるため、光導波路に第１導電型の半導体層や第２導電型の半導体層を接続しているにもかかわらず、光導波路における光閉じ込め効果が著しく減少してしまうこともない。従って、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態による光半導体装置を示す断面図である。
【図２】第１実施形態による光半導体装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態による光半導体装置の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図５】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図６】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図７】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図８】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図９】第２実施形態による光半導体装置を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１１】第２実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１２】第２実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図１３】参考例（その１）による光半導体装置を示す断面図である。
【図１４】参考例（その２）による光半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１３は、参考例（その１）による光半導体装置を示す断面図である。
【００１３】
図１３に示すように、例えばシリコンの基板１１０上には、例えばシリコン酸化膜のクラッド層１１２が形成されている。クラッド層１１２上には、メサストライプ状（リブ型、リッジ型）に加工された例えばシリコンの半導体層（半導体光導波路層）１１４が形成されている。半導体層１１４のうちの厚さが厚くなっている部分１１５は、光導波路（コア層）となっている。光導波路１１５は、図１３の紙面垂直方向に延在している。光導波路１１５の導電型は、例えばＰ−型となっている。半導体層１１４のうちの厚さが厚くなっている部分の厚さは、例えば２５０ｎｍ程度である。半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さは、例えば５０ｎｍ程度である。
【００１４】
光導波路１１５の一方の側、即ち、図１３の紙面左側における半導体層１１４には、Ｐ型の不純物領域１１６、より具体的には、Ｐ＋型の不純物領域１１６が形成されている。Ｐ型の不純物領域１１６は、光導波路１１５と平行するように形成されている。
【００１５】
光導波路１１５の他方の側、即ち、図１３の紙面右側における半導体層１１４には、Ｎ型の不純物領域１１８、より具体的には、Ｎ＋型の不純物領域１１８が形成されている。Ｎ型の不純物領域１１８は、光導波路１１５と平行するように形成されている。
【００１６】
Ｐ型の不純物領域１１６と、光導波路１１５と、Ｎ型の不純物領域１１８とにより、ＰＩＮ構造１２０が形成されている。
【００１７】
ＰＩＮ構造１２０が形成された半導体基板１１０上には、例えばシリコン酸化膜のクラッド層１３０が形成されている。クラッド層１３０には、Ｐ型の不純物領域１１６とＮ型の不純物領域１１８とにそれぞれ達するコンタクトホール１３２が形成されている。コンタクトホール１３２内及びクラッド層１３０上には、Ｐ型の不純物領域１１６とＮ型の不純物領域１１８とにそれぞれ接続された電極１３４が形成されている。
【００１８】
このような光半導体装置において、ＰＩＮ構造１２０に順方向バイアスを印加すると、光導波路１１５内にキャリア（電子、正孔）が注入される。光導波路１１５内にキャリアが注入されると、キャリアプラズマ効果により、光導波路１１５内において光の屈折率が変化し、光導波路１１５を進行する光信号の位相がシフトする。
【００１９】
しかしながら、図１３に示す参考例（その１）による光半導体装置では、半導体層１１４のうちの薄くなっている部分の厚さが比較的薄いため、不純物領域１１６，１１８における電気抵抗が比較的高い。このため、図１３に示す参考例（その１）による光半導体装置では、光導波路１１５において所望の屈折率の変化を得るためには、大きい順方向バイアスを印加せざるをえない。大きい順方向バイアスの印加を要することは、低消費電力化の阻害要因となる。光導波路１１５の長さを長く設定すれば、所望の位相シフト量を得ることが可能であるが、光導波路１１５の長さを長く設定することを要することは、小型化の阻害要因となる。このように、図１３に示す参考例（その１）による光半導体装置では、効率的に屈折率を変化させることが困難であった。
【００２０】
図１４は、参考例（その２）による光半導体装置を示す断面図である。
【００２１】
図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置は、半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さを厚くしたものである。図１４に示す光半導体装置では、半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さが、例えば１００ｎｍとなっている。
【００２２】
図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置によれば、半導体層１１４のうちの薄くなっている部分の厚さが比較的厚いため、不純物領域１１６，１１８における電気抵抗を低減することができる。このため、図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置では、効率的に屈折率を変化させることが可能となる。
【００２３】
しかしながら、図１４のように、半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さを厚くした場合には、光導波路１１５における光閉じ込め効果が弱くなり、伝搬損失が大きくなってしまう。
【００２４】
［第１実施形態］
第１実施形態による光半導体装置及びその製造方法を図１乃至図８を用いて説明する。
【００２５】
（光半導体装置）
まず、本実施形態による光半導体装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態による光半導体装置を示す断面図である。図２は、本実施形態による光半導体装置を示す平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ′線断面に対応している。
【００２６】
図１に示すように、基板１０上には、クラッド層（下部クラッド層）１２が形成されている。クラッド層１２上には、メサストライプ状（リブ型、リッジ型）に加工された半導体層（半導体光導波路層）１４が形成されている。クラッド層１２としては、例えば二酸化シリコンが用いられている。クラッド層１２の厚さは、例えば３μｍ程度とする。半導体層１４としては、例えばシリコンが用いられている。半導体層１４の厚さは、例えば２５０ｎｍ程度とする。クラッド層１２の厚さが十分に厚く形成されているため、基板１０と半導体層１４との間の静電容量は十分に小さく抑制される。
【００２７】
なお、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【００２８】
また、半導体層１４の材料は、シリコンに限定されるものではない。クラッド層１２より屈折率の高い材料を半導体層１４の材料として適宜用いることができる。
【００２９】
半導体層１４のうちの厚さが厚くなっている部分１５は、光導波路（コア層）１５となっている。光導波路１５は、ストライプ状に形成されている。
【００３０】
光導波路１５の高さ、即ち、図１における光導波路の紙面上下方向の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５の幅、即ち、図１における紙面左右方向の寸法は、例えば５００ｎｍ程度とする。半導体層１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さは、例えば５０ｎｍ程度とする。光導波路１５は、図１における紙面垂直方向に延在している。光導波路１５内に導入される光信号は、図１における紙面垂直方向に進行する。光導波路１５の長さ、即ち、図１の紙面垂直方向における光導波路１５の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５の導電型は、例えばＰ−型となっている。
【００３１】
なお、光導波路１５の導電型は、Ｐ−型に限定されるものではない。例えば、光導波路１５が、真性半導体、即ち、Ｉ（Intrinsic）型の半導体により形成されていてもよい。また、光導波路１５の導電型がＮ−型であってもよい。
【００３２】
光導波路１５の一方の側、即ち、図１の紙面左側における半導体層１４には、Ｐ型の不純物領域１６、より具体的には、Ｐ＋型の不純物領域１６が形成されている。Ｐ型の不純物領域（Ｐ型の電極）１６は、光導波路１５と平行するように形成されている。
【００３３】
光導波路１５の他方の側、即ち、図１の紙面右側における半導体層１４には、Ｎ型の不純物領域１８、より具体的には、Ｎ＋型の不純物領域１８が形成されている。Ｎ型の不純物領域（Ｎ型の電極）１８は、光導波路１５と平行するように形成されている。
【００３４】
Ｐ型の不純物領域１６とＮ型の不純物領域１８との間の領域の半導体層１４は、Ｐ−型の領域となっている。
【００３５】
なお、Ｐ型の不純物領域１６とＮ型の不純物領域１８との間の領域の半導体層が、Ｉ型やＮ−型の領域となっていてもよい。
【００３６】
光導波路１５上には、例えば厚さ３０ｎｍのクラッド層２２が形成されている。クラッド層２２は、後述するクラッド層２４及びクラッド層３０と相俟って上部クラッド層を形成するものである。クラッド層２２としては、例えばシリコン酸化膜が用いられている。
【００３７】
なお、クラッド層２２は、シリコン酸化膜に限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層２２の材料として適宜用いることができる。
【００３８】
光導波路１５の側壁のうちの上部を除く部分には、クラッド層２４が形成されている。クラッド層２４としては、例えばシリコン酸化膜が用いられている。クラッド層２４は、後述するＰ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８が、光導波路１５の側壁のうちの上部を除く部分に接するのを防止するためのものである。
【００３９】
光導波路１５の一方の側、即ち、図１の紙面左側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｐ型の半導体層２６、より具体的には、Ｐ＋型の半導体層２６が形成されている。Ｐ型の半導体層（Ｐ型の導電層、Ｐ型の電極）２６は、光導波路１５の一方の側の側壁のうちの上部とＰ型の不純物領域１６とに接続されている。
【００４０】
光導波路１５の他方の側、即ち、図１の紙面右側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｎ型の半導体層２８、より具体的には、Ｎ＋型の半導体層２８が形成されている。Ｎ型の半導体層（Ｎ型の導電層、Ｎ型の電極）２８は、光導波路１５の他方の側の側壁のうちの上部とＮ型の不純物領域１８とに接続されている。
【００４１】
Ｐ型領域１６、２６と、光導波路１５と、Ｎ型領域１８、２８とにより、ＰＩＮ構造２０が形成されている。
【００４２】
本実施形態において、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とを光導波路１５の側壁の上部に接続しているのは、以下のような理由によるものである。
【００４３】
即ち、図１４に示す参考例（その２）の光半導体装置のように、半導体層１１４のうちの厚さの薄い部分を単に厚くした場合には、不純物領域１１６，１１８における電気抵抗は小さくなるものの、光導波路１１５における光閉じ込め効果は弱くなってしまう。半導体層１１４のうちの厚さの薄い部分を厚くした場合に、光導波路１１５における光閉じ込め効果が弱くなってしまうのは、光導波路１１５から光が漏れ出しやすい箇所において不純物領域１１６、１１８の厚さが厚くなるためと考えられる。
【００４４】
一方、光導波路１５の側壁の上部は、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８を接続したとしても、光が漏れ出しにくい箇所である。このため、本実施形態では、光導波路１５の側壁の上部にＰ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８を接続している。
【００４５】
本実施形態によれば、順方向バイアスを印加した際に、不純物領域１６，１８を介して光導波路１５にキャリアが注入されるのみならず、半導体層２６，２８をも介して光導波路１５にキャリアが注入される。このため、本実施形態によれば、光導波路１５における屈折率の変化を効率的に生じさせることができる。しかも、半導体層２６，２８が接続されている箇所が光導波路１５の側壁のうちの上部であるため、光導波路１５における光閉じ込め効果が著しく低下してしまうこともない。従って、本実施形態によれば、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【００４６】
Ｐ型の半導体層２６の端部とＮ型の半導体層２８の端部とは、光導波路１５上に形成されたクラッド層２２上に位置している。光導波路１５上にクラッド層２２が存在しているため、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８は、光導波路１５の上面には接していない。半導体層２６、２８が光導波路１５の上面に接しないようにしているのは、半導体層２６、２８が光導波路１５の上面に接すると、光導波路１５から半導体層２６，２８に光の漏れ出し、光導波路１５における光閉じ込め効果が低下する虞があるためである。
【００４７】
Ｐ型の半導体層２６及びＮ型の半導体層２８が形成された半導体基板１０上には、例えば厚さ１μｍのクラッド層３０が形成されている。クラッド層３０としては、例えばシリコン酸化膜が用いられている。
【００４８】
クラッド層２２とクラッド層２４とクラッド層３０とが相俟って上部クラッド層が形成されている。
【００４９】
クラッド層３０には、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とにそれぞれ達するコンタクトホール３２が形成されている。
【００５０】
コンタクトホール３２内及びクラッド層３０上には、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とにそれぞれ接続された金属の電極３４が形成されている。
【００５１】
こうして本実施形態による光半導体装置が形成されている。
【００５２】
このような本実施形態による光半導体装置に順方向バイアスを印加すると、不純物領域１６，１８を介して光導波路１５にキャリアが注入されるのみならず、半導体層２６，２８をも介して光導波路１５にキャリアが注入される。光導波路１５内にキャリアが注入されると、キャリアプラズマ効果により、光導波路１５内において光の屈折率が変化し、光導波路１５を進行する光信号の位相がシフトする。このため、本実施形態による光半導体装置は、例えば光位相シフタや光変調器として用いることができる。
【００５３】
（評価結果）
本実施形態による光半導体装置の評価結果について図３を用いて説明する。
【００５４】
図３は、本実施形態による光半導体装置の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図３における横軸は、図２のＡ−Ａ′線に沿った位置を示している。図３における縦軸は、光強度を示している。図３における破線は、比較例、即ち、図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置の場合を示している。図３における実線は、実施例、即ち、本実施形態による光半導体装置の光強度分布を示している。
【００５５】
図３から分かるように、実施例では、光導波路１５の外側の部分における光強度が、比較例に対して十分に小さくなっている。このことは、実施例では、比較例と比較して、光導波路１５の外側に光が漏れにくいことを意味している。このことから、本実施形態によれば、光閉じ込め効果が高く、伝搬損失の小さい光半導体装置を得ることができることが分かる。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、Ｐ型の不純物領域１６とＮ型の不純物領域１８との間にストライプ状の光導波路１５が形成された半導体光導波路層１４が形成されている。そして、Ｐ型の不純物領域１６に接続されたＰ型の半導体層２６が光導波路１５の一方の側壁の上部に接続されており、Ｎ型の不純物領域１８に接続されたＮ型の半導体層２８が光導波路１５の他方の側壁の上部に接続されている。このため、順方向バイアスを印加した際に、Ｐ型の不純物領域１６やＮ型の不純物領域１８を介して光導波路１５にキャリアが注入されるのみならず、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８をも介して光導波路１５にキャリアが注入される。このため、順方向バイアスを印加した際に光導波路１５に十分なキャリアを注入することができ、光導波路１５における屈折率の変化を効率的に生じさせることができる。しかも、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８が接続されている箇所は、光導波路１５の側壁の上部である。このため、光導波路１５にＰ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８を接続しているにもかかわらず、光導波路１５における光閉じ込め効果が著しく減少してしまうこともない。従って、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【００５７】
（光半導体装置の製造方法）
次に、本実施形態による光半導体装置の製造方法について図４乃至図８を用いて説明する。図４乃至図８は、本実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００５８】
まず、基板１０上にクラッド層１２を介して半導体層１４が形成された基板１１を用意する。基板１０としては、例えばシリコン基板１０を用いることができる。クラッド層１２としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。半導体層１４としては、例えばシリコン層を用いることができる。このような基板１１としては、例えば、シリコン基板１０上に、二酸化シリコンの埋込酸化膜１２を介してシリコン層１４が形成されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板１１を用いることができる（図４（ａ）参照）。クラッド層１２の膜厚は、例えば膜厚３μｍ程度とする。半導体層１４としては、Ｐ−型のシリコン層が形成されている。半導体層１４の厚さは、例えば膜厚２５０ｎｍ程度とする。半導体層１４に導入されているドーパント不純物は、例えばボロン（Ｂ）である。半導体層１４における不純物濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３程度である。
【００５９】
なお、半導体層１４の導電型が、例えばＩ型やＮ−型であってもよい。
【００６０】
半導体層１４はシリコン層に限定されるものではない。クラッド層１２より屈折率の高い材料を、半導体層１４の材料として適宜用いることができる。
【００６１】
また、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。半導体層１４より屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【００６２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のクラッド層２２を形成する（図４（ｂ）参照）。クラッド層２２としては、例えばシリコン酸化膜を形成する。クラッド層２２を形成する際に成膜室内に導入するガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスと、Ｎ２Ｏガスとを用いる。かかる混合ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば７９０℃程度とする。
【００６３】
なお、クラッド層２２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。半導体層１４より屈折率の低い材料を、クラッド層２２の材料として適宜用いることができる。
【００６４】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜３６を形成する。
【００６５】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜３６を光導波路１５の平面形状にパターニングする（図４（ｃ）参照）。
【００６６】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）により、クラッド層２２を異方性エッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば１００ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば１５０Ｗ程度とする。
【００６７】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥにより、半導体層１４を異方性エッチングする。エッチングガスとしては、例えばＨＢｒガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば２００Ｗ程度とする。この際、フォトレジスト膜３６により覆われていない部分の半導体層１４の厚さが例えば５０ｎｍ程度となるまで、エッチングする。こうして、半導体層１４がメサストライプ形状に加工され、ストライプ状の光導波路１５が形成される（図５（ａ）参照）。換言すれば、リブ型（リッジ型）の光導波路１５が形成される。光導波路１５の幅、即ち、図５（ａ）における光導波路１５の紙面左右方向の寸法は、例えば５００ｎｍ程度とする。光導波路１５の高さ、即ち、図５（ａ）における光導波路１５の紙面上下方向の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５は、図５（ａ）における紙面垂直方向に延在するように形成される。
【００６８】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜３６を除去する。
【００６９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜を形成する。
【００７０】
次に、等方性の強いＲＩＥにより、シリコン酸化膜をエッチングする。これにより、光導波路１５の側壁のうちの上部を除く部分に、シリコン酸化膜のクラッド層２４が形成される（図５（ｂ）参照）。チャンバ内の圧力は、例えば１Ｔｏｒｒとする。ＲＦパワーは、例えば１５０Ｗ程度とする。
【００７１】
なお、クラッド層２４の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層２４の材料として適宜用いることができる。
【００７２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のポリシリコン膜の半導体層３８を形成する。原料ガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いる。原料ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば６２０℃程度とする。
【００７３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４０を形成する。
【００７４】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４０をパターニングする。これにより、半導体層３８及び半導体層１４にＰ型のドーパント不純物を導入するための開口部４２がフォトレジスト膜４０に形成される。
【００７５】
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜４０をマスクとして、Ｐ型のドーパント不純物を半導体層３８及び半導体層１４に導入する。これにより、Ｐ型の不純物領域（Ｐ＋型不純物領域）１６が半導体層１４に形成される。また、Ｐ型の不純物領域（Ｐ＋型不純物領域）２６が半導体層３８に形成される（図６（ａ）参照）。イオン注入条件は、以下の通りとする。Ｐ型のドーパント不純物としては、例えばボロンを用いる。Ｐ型の不純物領域１６，２６における不純物濃度は、例えば５×１０１９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）程度とする。Ｐ型の不純物領域１６，２６は、光導波路１５と並行するように形成される。
【００７６】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４０を除去する。
【００７７】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４４を形成する。
【００７８】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４４をパターニングする。これにより、Ｎ型のドーパント不純物を半導体層３８及び半導体層１４に導入するための開口部４６がフォトレジスト膜４４に形成される。
【００７９】
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜４４をマスクとして、Ｎ型のドーパント不純物を半導体層３８及び半導体層１４に導入する。これにより、Ｎ型の不純物領域（Ｎ＋型不純物領域）１８が半導体層１４に形成される。また、Ｎ型の不純物領域（Ｎ＋型不純物領域）２８が半導体層３８に形成される（図６（ｂ）参照）。イオン注入条件は、以下の通りとする。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えばリンを用いる。Ｎ型の不純物領域１８，２８における不純物濃度は、例えば５×１０１９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）程度とする。Ｎ型の不純物領域１８，２８は、光導波路１５と並行するように形成される。
【００８０】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４４を除去する。
【００８１】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４８を形成する。
【００８２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４８をパターニングする。これにより、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とを互いに分離するための開口部５０がフォトレジスト膜４８に形成される。
【００８３】
次に、フォトレジスト膜４８をマスクとして、半導体層３８をエッチングする（図７（ａ）参照）。エッチングガスとしては、例えばＨＢｒガスを用いる。チャンバ内の圧力は、５０ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば２００Ｗ程度とする。これにより、互いに分離されたＰ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とが形成される。Ｐ型の半導体層２６は、光導波路１５の一方の側の側壁のうちの上部と、Ｐ型の不純物領域１６とに接続される。Ｎ型の半導体層２８は、光導波路１５の他方の側の側壁のうちの上部と、Ｎ型の不純物領域１８とに接続される。
【００８４】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４８を除去する。
【００８５】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）により、ドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う（図７（ｂ）参照）。熱処理温度は、例えば１０００℃程度とする。熱処理時間は、例えば１０秒程度とする。
【００８６】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚１μｍ程度のシリコン酸化膜のクラッド層３０を形成する（図７（ｃ）参照）。クラッド層３０を形成する際に成膜室内に導入するガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスと、Ｎ２Ｏガスとを用いる。かかる混合ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば７９０℃程度とする。
【００８７】
なお、クラッド層３０の材料は二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層３０の材料として適宜用いることができる。
【００８８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜５２を形成する。
【００８９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜５２に開口部５４を形成する。かかる開口部５４は、クラッド層３０にコンタクトホール３２を形成するためのものである。
【００９０】
次に、フォトレジスト膜５２をマスクとし、例えばＲＩＥにより、Ｐ型の半導体層２６に達するコンタクトホールと、Ｎ型の半導体層２８に達するコンタクトホール３２とを、クラッド層３０に形成する（図８（ａ）参照）。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば１００ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば３００Ｗ程度とする。
【００９１】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜５２を除去する。
【００９２】
次に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１μｍ程度のアルミニウム膜の導電膜３４を形成する。
【００９３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００９４】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜を電極３４の平面形状にパターニングする。
【００９５】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、ＲＩＥにより、導電膜３４をパターニングする。エッチングガスとしては、例えばＣｌ２ガスを用いる。これにより、コンタクトホール内３２及びクラッド層３０上に金属の電極３４が形成される。
【００９６】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００９７】
こうして、本実施形態による光半導体装置が形成される（図８（ｂ）参照）。
【００９８】
［第２実施形態］
第２実施形態による光半導体装置及びその製造方法を図９乃至図１２を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１実施形態による光半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００９９】
（光半導体装置）
まず、本実施形態による光半導体装置について図９を用いて説明する。図９は、本実施形態による光半導体装置を示す断面図である。
【０１００】
本実施形態による光半導体装置は、シリコンの半導体層１４ａ上に、シリコンゲルマニウムの光導波路１５ａが形成されていることに主な特徴がある。
【０１０１】
図９に示すように、基板１０上には、クラッド層（下部クラッド層）１２を介して、半導体層１４ａが形成されている。ここでは、例えば、シリコン基板１０上に二酸化シリコンの埋め込み酸化膜１２を介してシリコン層１４ａが形成されたＳＯＩ基板が用いられている。半導体層１４ａの厚さは、例えば５０ｎｍ程度とする。クラッド層１２の膜厚は、例えば３μｍ程度とする。
【０１０２】
なお、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【０１０３】
半導体層１４ａ上には、ストライプ状の光導波路１５ａが形成されている。光導波路１５ａの材料としては、例えばシリコンゲルマニウムが用いられている。光導波路１５ａの厚さは、例えば２００ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの幅は、例えば５００ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの組成は、例えばＳｉ０．９Ｇｅ０．１とする。
【０１０４】
光導波路１５ａは、図９における紙面垂直方向に延在している。光導波路１５ａ内に導入される光信号は、図９における紙面垂直方向に進行する。光導波路１５ａの長さ、即ち、図９の紙面垂直方向における光導波路１５ａの寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの導電型は、例えばＰ−型とする。
【０１０５】
半導体層１４ａと光導波路１５ａとにより全体としてメサストライプ状の半導体光導波路層１７が形成されている。
【０１０６】
光導波路１５ａの一方の側、即ち、図９の紙面左側における半導体層１４ａには、Ｐ型の不純物領域１６、より具体的には、Ｐ＋型の不純物領域１６が形成されている。
【０１０７】
光導波路１５ａの他方の側、即ち、図９の紙面右側における半導体層１４ａには、Ｎ型の不純物領域１８、より具体的には、Ｎ＋型の不純物領域１８が形成されている。
【０１０８】
光導波路１５ａ上には、例えば膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜のクラッド層２２が形成されている。
【０１０９】
なお、クラッド層２２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層２２の材料として適宜用いることができる。
【０１１０】
光導波路１５ａの側壁のうちの上部を除く部分には、例えばシリコン酸化膜のクラッド層２４が形成されている。
【０１１１】
なお、クラッド層２４の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層２４の材料として適宜用いることができる。
【０１１２】
光導波路１５ａの一方の側、即ち、図９の紙面左側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｐ型の半導体層２６、より具体的には、Ｐ＋型の半導体層２６が形成されている。Ｐ型の半導体層（Ｐ型の電極）２６は、光導波路１５ａの一方の側の側壁の上部とＰ型の不純物領域１６とに接続されている。
【０１１３】
光導波路１５ａの他方の側、即ち、図９の紙面右側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｎ型の半導体層２８、より具体的には、Ｎ＋型の半導体層２８が形成されている。Ｎ型の半導体層（Ｎ型の電極）２８は、光導波路１５ａの他方の側の側壁の上部とＮ型の不純物領域２８とに接続されている。
【０１１４】
Ｐ型領域１６、２６と、光導波路１５ａと、Ｎ型領域１８、２８とにより、ＰＩＮ構造２０ａが形成されている。
【０１１５】
ＰＩＮ構造２０ａを覆うように、例えばシリコン酸化膜のクラッド層３０が形成されている。クラッド層２２とクラッド層２４とクラッド層３０とが相俟って、上部クラッド層が形成されている。
【０１１６】
こうして本実施形態による光半導体装置が形成されている。
【０１１７】
このように、半導体層１４ａの材料としてシリコンを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用いてもよい。本実施形態によれば、光導波路１５ａの材料としてシリコンゲルマニウムが用いられているため、シリコンよりもバンドギャップが小さくなるヘテロ構造が形成される。シリコンゲルマニウムの光導波路１５ａには、シリコンの光導波路と比べて１桁以上多くのキャリアが蓄積される。このため、本実施形態によれば、より効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【０１１８】
（光半導体装置の製造方法）
次に、本実施形態による光半導体装置の製造方法について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０乃至図１２は、本実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０１１９】
まず、基板１０上にクラッド層１２を介して半導体層１４ａが形成された基板１１ａを用意する（図１０（ａ）参照）。基板１０としては、例えばシリコン基板が用いられている。クラッド層１２としては、例えば膜厚３μｍ程度のシリコン酸化膜が形成されている。半導体層１４としては、Ｐ−型のシリコン層が形成されている。ここでは、シリコン基板１０上に二酸化シリコンの埋め込み酸化膜１２を介してシリコン層１４が形成されたＳＯＩ基板１１ａが用いられている。半導体層１４ａの厚さは、例えば膜厚５０ｎｍ程度とする。半導体層１４ａに導入されているドーパント不純物は、例えばボロン（Ｂ）である。半導体層１４ａにおける不純物濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３程度である。
【０１２０】
なお、半導体層１４ａの導電型が、例えばＩ型やＮ−型であってもよい。
【０１２１】
また、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【０１２２】
次に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２００ｎｍの半導体層１５ａを形成する（図１０（ｂ）参照）。半導体層１５ａとしては、シリコンゲルマニウム層１５ａを形成する。シリコンゲルマニウム層１５ａの組成は、例えばＳｉ０．９Ｇｅ０．１とする。原料ガスとしては、例えばＳｉ２Ｈ６ガスとＧｅＨ４ガスとを用いる。成膜温度は、例えば６８０℃程度とする。
【０１２３】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜のクラッド層２２を形成する（図１０（ｃ）参照）。クラッド層２２を形成する際に成膜室内に導入するガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスと、Ｎ２Ｏガスとを用いる。かかる混合ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば７９０℃程度とする。
【０１２４】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜３６を形成する。
【０１２５】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜３６を光導波路１５ａの平面形状にパターニングする（図１１（ａ）参照）。
【０１２６】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥにより、クラッド層２２を異方性エッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば１００ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば１５０Ｗ程度とする。
【０１２７】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥにより、半導体層１５ａを異方性エッチングする。チャンバ内の圧力は、例えば５ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば２００Ｗ程度とする。エッチングガスとしては、例えばＣｌ２ガスを用いる。エッチングガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。これにより、ストライプ状の光導波路１５ａが形成される。半導体層１４ａとストライプ状の光導波路１５ａとにより全体としてメサストライプ状の半導体光導波路層１７が形成される（図１１（ｂ）参照）。光導波路１５ａの幅、即ち、図１１（ｂ）における光導波路１５ａの紙面左右方向の寸法は、例えば５００ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの高さ、即ち、図１１（ｂ）における光導波路１５ａの紙面上下方向の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５ａは、図１１（ｂ）における紙面垂直方向に延在するように形成される。
【０１２８】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜３６を除去する。
【０１２９】
この後の光半導体装置の製造方法は、図５（ｂ）乃至図８（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による光半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
【０１３０】
こうして、本実施形態による光半導体装置が形成される（図１２参照）。
【０１３１】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１３２】
例えば、第１実施形態では、半導体層１４の材料としてシリコンを用いる場合を例に説明したが、半導体層１４の材料はシリコンに限定されるものではない。半導体層１４の材料として、例えばシリコンゲルマニウムを用いてもよい。
【０１３３】
また、第２実施形態では、半導体層１４ａの材料としてシリコンを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用いる場合を例に説明したが、半導体層１４ａ及び光導波路１５ａの材料はこれに限定されるものではない。例えば、半導体層１４ａとしてシリコンを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンを用いてもよい。また、半導体層１４ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用い、光導波路１５ａとしてシリコンゲルマニウムを用いてもよい。また、半導体層１４ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンを用いてもよい。
【０１３４】
上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１３５】
（付記１）
基板上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域と、前記第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域と前記第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路とを有する半導体光導波路層と、
前記第１の不純物領域と前記光導波路の一方の側壁の上部とを接続する前記第１導電型の第１の半導体層と、
前記第２の不純物領域と前記光導波路の他方の側壁の上部とを接続する前記第２導電型の第２の半導体層と
を有することを特徴とする光半導体装置。
【０１３６】
（付記２）
付記１記載の光半導体装置において、
前記半導体光導波路層は、前記基板上に形成された第３の半導体層と、前記第３の半導体層上に形成されたストライプ状の前記光導波路とを有し、
前記第１の不純物領域及び前記第２の不純物領域は、前記第３の半導体層に形成されている
ことを特徴とする半導体光導波路。
【０１３７】
（付記３）
付記１又は２記載の光半導体装置において、
前記光導波路の前記側壁のうちの上部を除く部分に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１３８】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の光半導体装置において、
前記光導波路上に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第２の層を更に有し、
前記第１の半導体層の端部及び前記第２の半導体層の端部が、前記第２の層上に位置している
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１３９】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の光半導体装置において、
前記基板と前記半導体光導波路層との間に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第３の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１４０】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の光半導体装置において、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆うように形成され、前記光導波路より屈折率の低い第４の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１４１】
（付記７）
基板上に、ストライプ状の光導波路を有する半導体光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路の側壁のうちの上部を除く部分に、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を形成する工程と、
前記半導体光導波路層上及び前記第１の層上に半導体膜を形成する工程と、
前記光導波路の一方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に第１導電型の不純物を導入し、前記光導波路の他方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を導入する工程と
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４２】
（付記８）
付記７記載の光半導体装置の製造方法において、
前記第１の不純物及び前記第２の不純物を導入する工程の後、前記半導体膜のうちの前記第１の不純物が導入された部分と、前記半導体膜のうちの前記第２の不純物が導入された部分とを互いに分離する工程を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４３】
（付記９）
付記７又は８記載の光半導体装置の製造方法において、
前記半導体光導波路層を形成する工程は、基板上に形成された第１の半導体層上に第２の半導体層を形成する工程と、前記第２の半導体層をエッチングすることにより、前記第１の半導体層上にストライプ状の前記第２の半導体層の前記光導波路が形成された前記半導体光導波路層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４４】
（付記１０）
付記７又は８記載の光半導体装置の製造方法において、
前記半導体光導波路層を形成する工程の前に、基板上に形成された第１の半導体層上に、前記第１の半導体層より屈折率の低い第２の層を形成する工程を更に有し、
前記半導体光導波路層を形成する工程では、前記第２の層と前記第１の半導体層とをエッチングすることにより、上部に前記第２の層が形成され、前記第１の半導体層の一部である前記光導波路を形成する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４５】
（付記１１）
付記９記載の光半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体層を形成する工程の後、前記第２の半導体層をエッチングする工程の前に、前記第２の半導体層上に、前記第２の半導体層より屈折率の低い第２の層を形成する工程とを更に有し、
前記第２の半導体層をエッチングする工程では、前記第２の層と前記第２の半導体層とをエッチングすることにより、上部に前記第２の層が形成された前記第２の半導体層の前記光導波路を形成する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４６】
（付記１２）
付記７乃至１１のいずれかに記載の光半導体装置の製造方法において、
前記基板と前記第１の半導体層との間に、前記光導波路より屈折率の低い第３の層が形成されている
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４７】
（付記１３）
付記７乃至１２のいずれかに記載の光半導体装置の製造方法において、
前記第１の不純物及び前記第２の不純物を導入する工程の後、前記半導体膜を覆うように、前記光導波路より屈折率の低い第４の層を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…基板
１１…ＳＯＩ基板
１２…クラッド層
１４…半導体層、半導体光導波路層
１４ａ…半導体層
１５、１５ａ…光導波路
１６…Ｐ型の不純物領域
１７…半導体光導波路層
１８…Ｎ型の不純物領域
２０、２０ａ…ＰＩＮ構造
２２…クラッド層
２４…クラッド層
２６…Ｐ型の半導体層
２８…Ｎ型の半導体層
３０…クラッド層
３２…コンタクトホール
３４…電極
３６…フォトレジスト膜
３８…半導体層
４０…フォトレジスト膜
４２…開口部
４４…フォトレジスト膜
４６…開口部
４８…フォトレジスト膜
５０…開口部
５２…フォトレジスト膜
５４…開口部
１１０…基板
１１２…クラッド層
１１４…半導体層、半導体光導波路層
１１５…光導波路
１１６…Ｐ型の不純物領域
１１８…Ｎ型の不純物領域
１２０…ＰＩＮ構造
１３０…クラッド層
１３２…コンタクトホール
１３４…電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、シリコン材料を用いた位相シフタや光変調器が提案されている。
【０００３】
提案されている技術においては、光導波路の一方の側にＰ型の不純物領域が設けられ、光導波路の他方の側にＮ型の不純物領域が設けられた、ＰＩＮ構造が用いられている。
【０００４】
かかるＰＩＮ構造に順方向バイアスを印加すると、光導波路にキャリアが注入される。光導波路にキャリアが注入されると、光導波路においてキャリアプラズマ効果が生じ、光導波路における光の屈折率が変化する。光導波路における光の屈折率が変化すると、光導波路を進行する光の波長が変化するため、光導波路を進行する過程で光の位相を変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５２６７９７号公報
【特許文献２】特開２００９−２５８５２７号公報
【特許文献３】特表２００２−５４０４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、提案されている技術では、必ずしも効率的に屈折率を変化させ得なかった。
【０００７】
本発明の目的は、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、基板上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域と、前記第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域と前記第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路とを有する半導体光導波路層と、前記第１の不純物領域と前記光導波路の一方の側壁の上部とを接続する前記第１導電型の第１の半導体層と、前記第２の不純物領域と前記光導波路の他方の側壁の上部とを接続する前記第２導電型の第２の半導体層とを有することを特徴とする光半導体装置が提供される。
【０００９】
実施形態の他の観点によれば、基板上に、ストライプ状の光導波路を有する半導体光導波路層を形成する工程と、前記光導波路の側壁のうちの上部を除く部分に、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を形成する工程と、前記半導体光導波路層上及び前記第１の層上に半導体膜を形成する工程と、前記光導波路の一方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に第１導電型の不純物を導入し、前記光導波路の他方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を導入する工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の光半導体装置によれば、第１導電型の不純物領域と第２導電型の不純物領域との間にストライプ状の光導波路が形成された半導体光導波路層が形成されている。そして、第１導電型の不純物領域に接続された第１導電型の半導体層が光導波路の一方の側壁の上部に接続されており、第２導電型の不純物領域に接続された第２導電型の半導体層が光導波路の他方の側壁の上部に接続されている。このため、順方向バイアスを印加した際に、第１導電型の不純物領域や第２導電型の不純物領域を介して光導波路にキャリアが注入されるのみならず、第１導電型の半導体層や第２導電型の半導体層をも介して光導波路にキャリアが注入される。このため、順方向バイアスを印加した際に光導波路に十分なキャリアを注入することができ、光導波路における屈折率の変化を効率的に生じさせることができる。しかも、第１導電型の半導体層や第２導電型の半導体層が接続されている箇所が光導波路の側壁の上部であるため、光導波路に第１導電型の半導体層や第２導電型の半導体層を接続しているにもかかわらず、光導波路における光閉じ込め効果が著しく減少してしまうこともない。従って、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態による光半導体装置を示す断面図である。
【図２】第１実施形態による光半導体装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態による光半導体装置の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図５】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図６】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図７】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図８】第１実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図９】第２実施形態による光半導体装置を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１１】第２実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１２】第２実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図１３】参考例（その１）による光半導体装置を示す断面図である。
【図１４】参考例（その２）による光半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１３は、参考例（その１）による光半導体装置を示す断面図である。
【００１３】
図１３に示すように、例えばシリコンの基板１１０上には、例えばシリコン酸化膜のクラッド層１１２が形成されている。クラッド層１１２上には、メサストライプ状（リブ型、リッジ型）に加工された例えばシリコンの半導体層（半導体光導波路層）１１４が形成されている。半導体層１１４のうちの厚さが厚くなっている部分１１５は、光導波路（コア層）となっている。光導波路１１５は、図１３の紙面垂直方向に延在している。光導波路１１５の導電型は、例えばＰ−型となっている。半導体層１１４のうちの厚さが厚くなっている部分の厚さは、例えば２５０ｎｍ程度である。半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さは、例えば５０ｎｍ程度である。
【００１４】
光導波路１１５の一方の側、即ち、図１３の紙面左側における半導体層１１４には、Ｐ型の不純物領域１１６、より具体的には、Ｐ＋型の不純物領域１１６が形成されている。Ｐ型の不純物領域１１６は、光導波路１１５と平行するように形成されている。
【００１５】
光導波路１１５の他方の側、即ち、図１３の紙面右側における半導体層１１４には、Ｎ型の不純物領域１１８、より具体的には、Ｎ＋型の不純物領域１１８が形成されている。Ｎ型の不純物領域１１８は、光導波路１１５と平行するように形成されている。
【００１６】
Ｐ型の不純物領域１１６と、光導波路１１５と、Ｎ型の不純物領域１１８とにより、ＰＩＮ構造１２０が形成されている。
【００１７】
ＰＩＮ構造１２０が形成された半導体基板１１０上には、例えばシリコン酸化膜のクラッド層１３０が形成されている。クラッド層１３０には、Ｐ型の不純物領域１１６とＮ型の不純物領域１１８とにそれぞれ達するコンタクトホール１３２が形成されている。コンタクトホール１３２内及びクラッド層１３０上には、Ｐ型の不純物領域１１６とＮ型の不純物領域１１８とにそれぞれ接続された電極１３４が形成されている。
【００１８】
このような光半導体装置において、ＰＩＮ構造１２０に順方向バイアスを印加すると、光導波路１１５内にキャリア（電子、正孔）が注入される。光導波路１１５内にキャリアが注入されると、キャリアプラズマ効果により、光導波路１１５内において光の屈折率が変化し、光導波路１１５を進行する光信号の位相がシフトする。
【００１９】
しかしながら、図１３に示す参考例（その１）による光半導体装置では、半導体層１１４のうちの薄くなっている部分の厚さが比較的薄いため、不純物領域１１６，１１８における電気抵抗が比較的高い。このため、図１３に示す参考例（その１）による光半導体装置では、光導波路１１５において所望の屈折率の変化を得るためには、大きい順方向バイアスを印加せざるをえない。大きい順方向バイアスの印加を要することは、低消費電力化の阻害要因となる。光導波路１１５の長さを長く設定すれば、所望の位相シフト量を得ることが可能であるが、光導波路１１５の長さを長く設定することを要することは、小型化の阻害要因となる。このように、図１３に示す参考例（その１）による光半導体装置では、効率的に屈折率を変化させることが困難であった。
【００２０】
図１４は、参考例（その２）による光半導体装置を示す断面図である。
【００２１】
図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置は、半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さを厚くしたものである。図１４に示す光半導体装置では、半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さが、例えば１００ｎｍとなっている。
【００２２】
図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置によれば、半導体層１１４のうちの薄くなっている部分の厚さが比較的厚いため、不純物領域１１６，１１８における電気抵抗を低減することができる。このため、図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置では、効率的に屈折率を変化させることが可能となる。
【００２３】
しかしながら、図１４のように、半導体層１１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さを厚くした場合には、光導波路１１５における光閉じ込め効果が弱くなり、伝搬損失が大きくなってしまう。
【００２４】
［第１実施形態］
第１実施形態による光半導体装置及びその製造方法を図１乃至図８を用いて説明する。
【００２５】
（光半導体装置）
まず、本実施形態による光半導体装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態による光半導体装置を示す断面図である。図２は、本実施形態による光半導体装置を示す平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ′線断面に対応している。
【００２６】
図１に示すように、基板１０上には、クラッド層（下部クラッド層）１２が形成されている。クラッド層１２上には、メサストライプ状（リブ型、リッジ型）に加工された半導体層（半導体光導波路層）１４が形成されている。クラッド層１２としては、例えば二酸化シリコンが用いられている。クラッド層１２の厚さは、例えば３μｍ程度とする。半導体層１４としては、例えばシリコンが用いられている。半導体層１４の厚さは、例えば２５０ｎｍ程度とする。クラッド層１２の厚さが十分に厚く形成されているため、基板１０と半導体層１４との間の静電容量は十分に小さく抑制される。
【００２７】
なお、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【００２８】
また、半導体層１４の材料は、シリコンに限定されるものではない。クラッド層１２より屈折率の高い材料を半導体層１４の材料として適宜用いることができる。
【００２９】
半導体層１４のうちの厚さが厚くなっている部分１５は、光導波路（コア層）１５となっている。光導波路１５は、ストライプ状に形成されている。
【００３０】
光導波路１５の高さ、即ち、図１における光導波路の紙面上下方向の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５の幅、即ち、図１における紙面左右方向の寸法は、例えば５００ｎｍ程度とする。半導体層１４のうちの厚さが薄くなっている部分の厚さは、例えば５０ｎｍ程度とする。光導波路１５は、図１における紙面垂直方向に延在している。光導波路１５内に導入される光信号は、図１における紙面垂直方向に進行する。光導波路１５の長さ、即ち、図１の紙面垂直方向における光導波路１５の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５の導電型は、例えばＰ−型となっている。
【００３１】
なお、光導波路１５の導電型は、Ｐ−型に限定されるものではない。例えば、光導波路１５が、真性半導体、即ち、Ｉ（Intrinsic）型の半導体により形成されていてもよい。また、光導波路１５の導電型がＮ−型であってもよい。
【００３２】
光導波路１５の一方の側、即ち、図１の紙面左側における半導体層１４には、Ｐ型の不純物領域１６、より具体的には、Ｐ＋型の不純物領域１６が形成されている。Ｐ型の不純物領域（Ｐ型の電極）１６は、光導波路１５と平行するように形成されている。
【００３３】
光導波路１５の他方の側、即ち、図１の紙面右側における半導体層１４には、Ｎ型の不純物領域１８、より具体的には、Ｎ＋型の不純物領域１８が形成されている。Ｎ型の不純物領域（Ｎ型の電極）１８は、光導波路１５と平行するように形成されている。
【００３４】
Ｐ型の不純物領域１６とＮ型の不純物領域１８との間の領域の半導体層１４は、Ｐ−型の領域となっている。
【００３５】
なお、Ｐ型の不純物領域１６とＮ型の不純物領域１８との間の領域の半導体層が、Ｉ型やＮ−型の領域となっていてもよい。
【００３６】
光導波路１５上には、例えば厚さ３０ｎｍのクラッド層２２が形成されている。クラッド層２２は、後述するクラッド層２４及びクラッド層３０と相俟って上部クラッド層を形成するものである。クラッド層２２としては、例えばシリコン酸化膜が用いられている。
【００３７】
なお、クラッド層２２は、シリコン酸化膜に限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層２２の材料として適宜用いることができる。
【００３８】
光導波路１５の側壁のうちの上部を除く部分には、クラッド層２４が形成されている。クラッド層２４としては、例えばシリコン酸化膜が用いられている。クラッド層２４は、後述するＰ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８が、光導波路１５の側壁のうちの上部を除く部分に接するのを防止するためのものである。
【００３９】
光導波路１５の一方の側、即ち、図１の紙面左側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｐ型の半導体層２６、より具体的には、Ｐ＋型の半導体層２６が形成されている。Ｐ型の半導体層（Ｐ型の導電層、Ｐ型の電極）２６は、光導波路１５の一方の側の側壁のうちの上部とＰ型の不純物領域１６とに接続されている。
【００４０】
光導波路１５の他方の側、即ち、図１の紙面右側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｎ型の半導体層２８、より具体的には、Ｎ＋型の半導体層２８が形成されている。Ｎ型の半導体層（Ｎ型の導電層、Ｎ型の電極）２８は、光導波路１５の他方の側の側壁のうちの上部とＮ型の不純物領域１８とに接続されている。
【００４１】
Ｐ型領域１６、２６と、光導波路１５と、Ｎ型領域１８、２８とにより、ＰＩＮ構造２０が形成されている。
【００４２】
本実施形態において、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とを光導波路１５の側壁の上部に接続しているのは、以下のような理由によるものである。
【００４３】
即ち、図１４に示す参考例（その２）の光半導体装置のように、半導体層１１４のうちの厚さの薄い部分を単に厚くした場合には、不純物領域１１６，１１８における電気抵抗は小さくなるものの、光導波路１１５における光閉じ込め効果は弱くなってしまう。半導体層１１４のうちの厚さの薄い部分を厚くした場合に、光導波路１１５における光閉じ込め効果が弱くなってしまうのは、光導波路１１５から光が漏れ出しやすい箇所において不純物領域１１６、１１８の厚さが厚くなるためと考えられる。
【００４４】
一方、光導波路１５の側壁の上部は、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８を接続したとしても、光が漏れ出しにくい箇所である。このため、本実施形態では、光導波路１５の側壁の上部にＰ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８を接続している。
【００４５】
本実施形態によれば、順方向バイアスを印加した際に、不純物領域１６，１８を介して光導波路１５にキャリアが注入されるのみならず、半導体層２６，２８をも介して光導波路１５にキャリアが注入される。このため、本実施形態によれば、光導波路１５における屈折率の変化を効率的に生じさせることができる。しかも、半導体層２６，２８が接続されている箇所が光導波路１５の側壁のうちの上部であるため、光導波路１５における光閉じ込め効果が著しく低下してしまうこともない。従って、本実施形態によれば、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【００４６】
Ｐ型の半導体層２６の端部とＮ型の半導体層２８の端部とは、光導波路１５上に形成されたクラッド層２２上に位置している。光導波路１５上にクラッド層２２が存在しているため、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８は、光導波路１５の上面には接していない。半導体層２６、２８が光導波路１５の上面に接しないようにしているのは、半導体層２６、２８が光導波路１５の上面に接すると、光導波路１５から半導体層２６，２８に光の漏れ出し、光導波路１５における光閉じ込め効果が低下する虞があるためである。
【００４７】
Ｐ型の半導体層２６及びＮ型の半導体層２８が形成された半導体基板１０上には、例えば厚さ１μｍのクラッド層３０が形成されている。クラッド層３０としては、例えばシリコン酸化膜が用いられている。
【００４８】
クラッド層２２とクラッド層２４とクラッド層３０とが相俟って上部クラッド層が形成されている。
【００４９】
クラッド層３０には、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とにそれぞれ達するコンタクトホール３２が形成されている。
【００５０】
コンタクトホール３２内及びクラッド層３０上には、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とにそれぞれ接続された金属の電極３４が形成されている。
【００５１】
こうして本実施形態による光半導体装置が形成されている。
【００５２】
このような本実施形態による光半導体装置に順方向バイアスを印加すると、不純物領域１６，１８を介して光導波路１５にキャリアが注入されるのみならず、半導体層２６，２８をも介して光導波路１５にキャリアが注入される。光導波路１５内にキャリアが注入されると、キャリアプラズマ効果により、光導波路１５内において光の屈折率が変化し、光導波路１５を進行する光信号の位相がシフトする。このため、本実施形態による光半導体装置は、例えば光位相シフタや光変調器として用いることができる。
【００５３】
（評価結果）
本実施形態による光半導体装置の評価結果について図３を用いて説明する。
【００５４】
図３は、本実施形態による光半導体装置の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図３における横軸は、図２のＡ−Ａ′線に沿った位置を示している。図３における縦軸は、光強度を示している。図３における破線は、比較例、即ち、図１４に示す参考例（その２）による光半導体装置の場合を示している。図３における実線は、実施例、即ち、本実施形態による光半導体装置の光強度分布を示している。
【００５５】
図３から分かるように、実施例では、光導波路１５の外側の部分における光強度が、比較例に対して十分に小さくなっている。このことは、実施例では、比較例と比較して、光導波路１５の外側に光が漏れにくいことを意味している。このことから、本実施形態によれば、光閉じ込め効果が高く、伝搬損失の小さい光半導体装置を得ることができることが分かる。
【００５６】
このように、本実施形態によれば、Ｐ型の不純物領域１６とＮ型の不純物領域１８との間にストライプ状の光導波路１５が形成された半導体光導波路層１４が形成されている。そして、Ｐ型の不純物領域１６に接続されたＰ型の半導体層２６が光導波路１５の一方の側壁の上部に接続されており、Ｎ型の不純物領域１８に接続されたＮ型の半導体層２８が光導波路１５の他方の側壁の上部に接続されている。このため、順方向バイアスを印加した際に、Ｐ型の不純物領域１６やＮ型の不純物領域１８を介して光導波路１５にキャリアが注入されるのみならず、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８をも介して光導波路１５にキャリアが注入される。このため、順方向バイアスを印加した際に光導波路１５に十分なキャリアを注入することができ、光導波路１５における屈折率の変化を効率的に生じさせることができる。しかも、Ｐ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８が接続されている箇所は、光導波路１５の側壁の上部である。このため、光導波路１５にＰ型の半導体層２６やＮ型の半導体層２８を接続しているにもかかわらず、光導波路１５における光閉じ込め効果が著しく減少してしまうこともない。従って、伝搬損失が小さく、しかも、効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【００５７】
（光半導体装置の製造方法）
次に、本実施形態による光半導体装置の製造方法について図４乃至図８を用いて説明する。図４乃至図８は、本実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００５８】
まず、基板１０上にクラッド層１２を介して半導体層１４が形成された基板１１を用意する。基板１０としては、例えばシリコン基板１０を用いることができる。クラッド層１２としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。半導体層１４としては、例えばシリコン層を用いることができる。このような基板１１としては、例えば、シリコン基板１０上に、二酸化シリコンの埋込酸化膜１２を介してシリコン層１４が形成されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板１１を用いることができる（図４（ａ）参照）。クラッド層１２の膜厚は、例えば膜厚３μｍ程度とする。半導体層１４としては、Ｐ−型のシリコン層が形成されている。半導体層１４の厚さは、例えば膜厚２５０ｎｍ程度とする。半導体層１４に導入されているドーパント不純物は、例えばボロン（Ｂ）である。半導体層１４における不純物濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３程度である。
【００５９】
なお、半導体層１４の導電型が、例えばＩ型やＮ−型であってもよい。
【００６０】
半導体層１４はシリコン層に限定されるものではない。クラッド層１２より屈折率の高い材料を、半導体層１４の材料として適宜用いることができる。
【００６１】
また、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。半導体層１４より屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【００６２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のクラッド層２２を形成する（図４（ｂ）参照）。クラッド層２２としては、例えばシリコン酸化膜を形成する。クラッド層２２を形成する際に成膜室内に導入するガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスと、Ｎ２Ｏガスとを用いる。かかる混合ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば７９０℃程度とする。
【００６３】
なお、クラッド層２２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。半導体層１４より屈折率の低い材料を、クラッド層２２の材料として適宜用いることができる。
【００６４】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜３６を形成する。
【００６５】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜３６を光導波路１５の平面形状にパターニングする（図４（ｃ）参照）。
【００６６】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）により、クラッド層２２を異方性エッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば１００ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば１５０Ｗ程度とする。
【００６７】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥにより、半導体層１４を異方性エッチングする。エッチングガスとしては、例えばＨＢｒガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば２００Ｗ程度とする。この際、フォトレジスト膜３６により覆われていない部分の半導体層１４の厚さが例えば５０ｎｍ程度となるまで、エッチングする。こうして、半導体層１４がメサストライプ形状に加工され、ストライプ状の光導波路１５が形成される（図５（ａ）参照）。換言すれば、リブ型（リッジ型）の光導波路１５が形成される。光導波路１５の幅、即ち、図５（ａ）における光導波路１５の紙面左右方向の寸法は、例えば５００ｎｍ程度とする。光導波路１５の高さ、即ち、図５（ａ）における光導波路１５の紙面上下方向の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５は、図５（ａ）における紙面垂直方向に延在するように形成される。
【００６８】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜３６を除去する。
【００６９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜を形成する。
【００７０】
次に、等方性の強いＲＩＥにより、シリコン酸化膜をエッチングする。これにより、光導波路１５の側壁のうちの上部を除く部分に、シリコン酸化膜のクラッド層２４が形成される（図５（ｂ）参照）。チャンバ内の圧力は、例えば１Ｔｏｒｒとする。ＲＦパワーは、例えば１５０Ｗ程度とする。
【００７１】
なお、クラッド層２４の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層２４の材料として適宜用いることができる。
【００７２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のポリシリコン膜の半導体層３８を形成する。原料ガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いる。原料ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば６２０℃程度とする。
【００７３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４０を形成する。
【００７４】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４０をパターニングする。これにより、半導体層３８及び半導体層１４にＰ型のドーパント不純物を導入するための開口部４２がフォトレジスト膜４０に形成される。
【００７５】
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜４０をマスクとして、Ｐ型のドーパント不純物を半導体層３８及び半導体層１４に導入する。これにより、Ｐ型の不純物領域（Ｐ＋型不純物領域）１６が半導体層１４に形成される。また、Ｐ型の不純物領域（Ｐ＋型不純物領域）２６が半導体層３８に形成される（図６（ａ）参照）。イオン注入条件は、以下の通りとする。Ｐ型のドーパント不純物としては、例えばボロンを用いる。Ｐ型の不純物領域１６，２６における不純物濃度は、例えば５×１０１９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）程度とする。Ｐ型の不純物領域１６，２６は、光導波路１５と並行するように形成される。
【００７６】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４０を除去する。
【００７７】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４４を形成する。
【００７８】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４４をパターニングする。これにより、Ｎ型のドーパント不純物を半導体層３８及び半導体層１４に導入するための開口部４６がフォトレジスト膜４４に形成される。
【００７９】
次に、例えばイオン注入法により、フォトレジスト膜４４をマスクとして、Ｎ型のドーパント不純物を半導体層３８及び半導体層１４に導入する。これにより、Ｎ型の不純物領域（Ｎ＋型不純物領域）１８が半導体層１４に形成される。また、Ｎ型の不純物領域（Ｎ＋型不純物領域）２８が半導体層３８に形成される（図６（ｂ）参照）。イオン注入条件は、以下の通りとする。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えばリンを用いる。Ｎ型の不純物領域１８，２８における不純物濃度は、例えば５×１０１９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）程度とする。Ｎ型の不純物領域１８，２８は、光導波路１５と並行するように形成される。
【００８０】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４４を除去する。
【００８１】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４８を形成する。
【００８２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４８をパターニングする。これにより、Ｐ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とを互いに分離するための開口部５０がフォトレジスト膜４８に形成される。
【００８３】
次に、フォトレジスト膜４８をマスクとして、半導体層３８をエッチングする（図７（ａ）参照）。エッチングガスとしては、例えばＨＢｒガスを用いる。チャンバ内の圧力は、５０ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば２００Ｗ程度とする。これにより、互いに分離されたＰ型の半導体層２６とＮ型の半導体層２８とが形成される。Ｐ型の半導体層２６は、光導波路１５の一方の側の側壁のうちの上部と、Ｐ型の不純物領域１６とに接続される。Ｎ型の半導体層２８は、光導波路１５の他方の側の側壁のうちの上部と、Ｎ型の不純物領域１８とに接続される。
【００８４】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４８を除去する。
【００８５】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）により、ドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う（図７（ｂ）参照）。熱処理温度は、例えば１０００℃程度とする。熱処理時間は、例えば１０秒程度とする。
【００８６】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚１μｍ程度のシリコン酸化膜のクラッド層３０を形成する（図７（ｃ）参照）。クラッド層３０を形成する際に成膜室内に導入するガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスと、Ｎ２Ｏガスとを用いる。かかる混合ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば７９０℃程度とする。
【００８７】
なお、クラッド層３０の材料は二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５より屈折率の低い材料を、クラッド層３０の材料として適宜用いることができる。
【００８８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜５２を形成する。
【００８９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜５２に開口部５４を形成する。かかる開口部５４は、クラッド層３０にコンタクトホール３２を形成するためのものである。
【００９０】
次に、フォトレジスト膜５２をマスクとし、例えばＲＩＥにより、Ｐ型の半導体層２６に達するコンタクトホールと、Ｎ型の半導体層２８に達するコンタクトホール３２とを、クラッド層３０に形成する（図８（ａ）参照）。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば１００ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば３００Ｗ程度とする。
【００９１】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜５２を除去する。
【００９２】
次に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１μｍ程度のアルミニウム膜の導電膜３４を形成する。
【００９３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００９４】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜を電極３４の平面形状にパターニングする。
【００９５】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、ＲＩＥにより、導電膜３４をパターニングする。エッチングガスとしては、例えばＣｌ２ガスを用いる。これにより、コンタクトホール内３２及びクラッド層３０上に金属の電極３４が形成される。
【００９６】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００９７】
こうして、本実施形態による光半導体装置が形成される（図８（ｂ）参照）。
【００９８】
［第２実施形態］
第２実施形態による光半導体装置及びその製造方法を図９乃至図１２を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１実施形態による光半導体装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００９９】
（光半導体装置）
まず、本実施形態による光半導体装置について図９を用いて説明する。図９は、本実施形態による光半導体装置を示す断面図である。
【０１００】
本実施形態による光半導体装置は、シリコンの半導体層１４ａ上に、シリコンゲルマニウムの光導波路１５ａが形成されていることに主な特徴がある。
【０１０１】
図９に示すように、基板１０上には、クラッド層（下部クラッド層）１２を介して、半導体層１４ａが形成されている。ここでは、例えば、シリコン基板１０上に二酸化シリコンの埋め込み酸化膜１２を介してシリコン層１４ａが形成されたＳＯＩ基板が用いられている。半導体層１４ａの厚さは、例えば５０ｎｍ程度とする。クラッド層１２の膜厚は、例えば３μｍ程度とする。
【０１０２】
なお、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【０１０３】
半導体層１４ａ上には、ストライプ状の光導波路１５ａが形成されている。光導波路１５ａの材料としては、例えばシリコンゲルマニウムが用いられている。光導波路１５ａの厚さは、例えば２００ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの幅は、例えば５００ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの組成は、例えばＳｉ０．９Ｇｅ０．１とする。
【０１０４】
光導波路１５ａは、図９における紙面垂直方向に延在している。光導波路１５ａ内に導入される光信号は、図９における紙面垂直方向に進行する。光導波路１５ａの長さ、即ち、図９の紙面垂直方向における光導波路１５ａの寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの導電型は、例えばＰ−型とする。
【０１０５】
半導体層１４ａと光導波路１５ａとにより全体としてメサストライプ状の半導体光導波路層１７が形成されている。
【０１０６】
光導波路１５ａの一方の側、即ち、図９の紙面左側における半導体層１４ａには、Ｐ型の不純物領域１６、より具体的には、Ｐ＋型の不純物領域１６が形成されている。
【０１０７】
光導波路１５ａの他方の側、即ち、図９の紙面右側における半導体層１４ａには、Ｎ型の不純物領域１８、より具体的には、Ｎ＋型の不純物領域１８が形成されている。
【０１０８】
光導波路１５ａ上には、例えば膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜のクラッド層２２が形成されている。
【０１０９】
なお、クラッド層２２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層２２の材料として適宜用いることができる。
【０１１０】
光導波路１５ａの側壁のうちの上部を除く部分には、例えばシリコン酸化膜のクラッド層２４が形成されている。
【０１１１】
なお、クラッド層２４の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層２４の材料として適宜用いることができる。
【０１１２】
光導波路１５ａの一方の側、即ち、図９の紙面左側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｐ型の半導体層２６、より具体的には、Ｐ＋型の半導体層２６が形成されている。Ｐ型の半導体層（Ｐ型の電極）２６は、光導波路１５ａの一方の側の側壁の上部とＰ型の不純物領域１６とに接続されている。
【０１１３】
光導波路１５ａの他方の側、即ち、図９の紙面右側における半導体層１４上及びクラッド層２４上には、Ｎ型の半導体層２８、より具体的には、Ｎ＋型の半導体層２８が形成されている。Ｎ型の半導体層（Ｎ型の電極）２８は、光導波路１５ａの他方の側の側壁の上部とＮ型の不純物領域２８とに接続されている。
【０１１４】
Ｐ型領域１６、２６と、光導波路１５ａと、Ｎ型領域１８、２８とにより、ＰＩＮ構造２０ａが形成されている。
【０１１５】
ＰＩＮ構造２０ａを覆うように、例えばシリコン酸化膜のクラッド層３０が形成されている。クラッド層２２とクラッド層２４とクラッド層３０とが相俟って、上部クラッド層が形成されている。
【０１１６】
こうして本実施形態による光半導体装置が形成されている。
【０１１７】
このように、半導体層１４ａの材料としてシリコンを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用いてもよい。本実施形態によれば、光導波路１５ａの材料としてシリコンゲルマニウムが用いられているため、シリコンよりもバンドギャップが小さくなるヘテロ構造が形成される。シリコンゲルマニウムの光導波路１５ａには、シリコンの光導波路と比べて１桁以上多くのキャリアが蓄積される。このため、本実施形態によれば、より効率的に屈折率を変化させ得る光半導体装置を提供することができる。
【０１１８】
（光半導体装置の製造方法）
次に、本実施形態による光半導体装置の製造方法について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０乃至図１２は、本実施形態による光半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０１１９】
まず、基板１０上にクラッド層１２を介して半導体層１４ａが形成された基板１１ａを用意する（図１０（ａ）参照）。基板１０としては、例えばシリコン基板が用いられている。クラッド層１２としては、例えば膜厚３μｍ程度のシリコン酸化膜が形成されている。半導体層１４としては、Ｐ−型のシリコン層が形成されている。ここでは、シリコン基板１０上に二酸化シリコンの埋め込み酸化膜１２を介してシリコン層１４が形成されたＳＯＩ基板１１ａが用いられている。半導体層１４ａの厚さは、例えば膜厚５０ｎｍ程度とする。半導体層１４ａに導入されているドーパント不純物は、例えばボロン（Ｂ）である。半導体層１４ａにおける不純物濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３程度である。
【０１２０】
なお、半導体層１４ａの導電型が、例えばＩ型やＮ−型であってもよい。
【０１２１】
また、クラッド層１２の材料は、二酸化シリコンに限定されるものではない。光導波路１５ａより屈折率の低い材料を、クラッド層１２の材料として適宜用いることができる。
【０１２２】
次に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２００ｎｍの半導体層１５ａを形成する（図１０（ｂ）参照）。半導体層１５ａとしては、シリコンゲルマニウム層１５ａを形成する。シリコンゲルマニウム層１５ａの組成は、例えばＳｉ０．９Ｇｅ０．１とする。原料ガスとしては、例えばＳｉ２Ｈ６ガスとＧｅＨ４ガスとを用いる。成膜温度は、例えば６８０℃程度とする。
【０１２３】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜のクラッド層２２を形成する（図１０（ｃ）参照）。クラッド層２２を形成する際に成膜室内に導入するガスとしては、例えばＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの混合ガスと、Ｎ２Ｏガスとを用いる。かかる混合ガス中におけるＳｉＨ４ガスとＨｅガスとの割合は、例えば２０％：８０％とする。成膜温度は、例えば７９０℃程度とする。
【０１２４】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜３６を形成する。
【０１２５】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜３６を光導波路１５ａの平面形状にパターニングする（図１１（ａ）参照）。
【０１２６】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥにより、クラッド層２２を異方性エッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスを用いる。チャンバ内の圧力は、例えば１００ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば１５０Ｗ程度とする。
【０１２７】
次に、フォトレジスト膜３６をマスクとし、ＲＩＥにより、半導体層１５ａを異方性エッチングする。チャンバ内の圧力は、例えば５ｍＴｏｒｒ程度とする。ＲＦパワーは、例えば２００Ｗ程度とする。エッチングガスとしては、例えばＣｌ２ガスを用いる。エッチングガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。これにより、ストライプ状の光導波路１５ａが形成される。半導体層１４ａとストライプ状の光導波路１５ａとにより全体としてメサストライプ状の半導体光導波路層１７が形成される（図１１（ｂ）参照）。光導波路１５ａの幅、即ち、図１１（ｂ）における光導波路１５ａの紙面左右方向の寸法は、例えば５００ｎｍ程度とする。光導波路１５ａの高さ、即ち、図１１（ｂ）における光導波路１５ａの紙面上下方向の寸法は、例えば２５０ｎｍ程度とする。光導波路１５ａは、図１１（ｂ）における紙面垂直方向に延在するように形成される。
【０１２８】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜３６を除去する。
【０１２９】
この後の光半導体装置の製造方法は、図５（ｂ）乃至図８（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による光半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
【０１３０】
こうして、本実施形態による光半導体装置が形成される（図１２参照）。
【０１３１】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１３２】
例えば、第１実施形態では、半導体層１４の材料としてシリコンを用いる場合を例に説明したが、半導体層１４の材料はシリコンに限定されるものではない。半導体層１４の材料として、例えばシリコンゲルマニウムを用いてもよい。
【０１３３】
また、第２実施形態では、半導体層１４ａの材料としてシリコンを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用いる場合を例に説明したが、半導体層１４ａ及び光導波路１５ａの材料はこれに限定されるものではない。例えば、半導体層１４ａとしてシリコンを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンを用いてもよい。また、半導体層１４ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用い、光導波路１５ａとしてシリコンゲルマニウムを用いてもよい。また、半導体層１４ａの材料としてシリコンゲルマニウムを用い、光導波路１５ａの材料としてシリコンを用いてもよい。
【０１３４】
上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１３５】
（付記１）
基板上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域と、前記第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域と前記第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路とを有する半導体光導波路層と、
前記第１の不純物領域と前記光導波路の一方の側壁の上部とを接続する前記第１導電型の第１の半導体層と、
前記第２の不純物領域と前記光導波路の他方の側壁の上部とを接続する前記第２導電型の第２の半導体層と
を有することを特徴とする光半導体装置。
【０１３６】
（付記２）
付記１記載の光半導体装置において、
前記半導体光導波路層は、前記基板上に形成された第３の半導体層と、前記第３の半導体層上に形成されたストライプ状の前記光導波路とを有し、
前記第１の不純物領域及び前記第２の不純物領域は、前記第３の半導体層に形成されている
ことを特徴とする半導体光導波路。
【０１３７】
（付記３）
付記１又は２記載の光半導体装置において、
前記光導波路の前記側壁のうちの上部を除く部分に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１３８】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の光半導体装置において、
前記光導波路上に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第２の層を更に有し、
前記第１の半導体層の端部及び前記第２の半導体層の端部が、前記第２の層上に位置している
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１３９】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の光半導体装置において、
前記基板と前記半導体光導波路層との間に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第３の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１４０】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の光半導体装置において、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆うように形成され、前記光導波路より屈折率の低い第４の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【０１４１】
（付記７）
基板上に、ストライプ状の光導波路を有する半導体光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路の側壁のうちの上部を除く部分に、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を形成する工程と、
前記半導体光導波路層上及び前記第１の層上に半導体膜を形成する工程と、
前記光導波路の一方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に第１導電型の不純物を導入し、前記光導波路の他方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を導入する工程と
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４２】
（付記８）
付記７記載の光半導体装置の製造方法において、
前記第１の不純物及び前記第２の不純物を導入する工程の後、前記半導体膜のうちの前記第１の不純物が導入された部分と、前記半導体膜のうちの前記第２の不純物が導入された部分とを互いに分離する工程を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４３】
（付記９）
付記７又は８記載の光半導体装置の製造方法において、
前記半導体光導波路層を形成する工程は、基板上に形成された第１の半導体層上に第２の半導体層を形成する工程と、前記第２の半導体層をエッチングすることにより、前記第１の半導体層上にストライプ状の前記第２の半導体層の前記光導波路が形成された前記半導体光導波路層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４４】
（付記１０）
付記７又は８記載の光半導体装置の製造方法において、
前記半導体光導波路層を形成する工程の前に、基板上に形成された第１の半導体層上に、前記第１の半導体層より屈折率の低い第２の層を形成する工程を更に有し、
前記半導体光導波路層を形成する工程では、前記第２の層と前記第１の半導体層とをエッチングすることにより、上部に前記第２の層が形成され、前記第１の半導体層の一部である前記光導波路を形成する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４５】
（付記１１）
付記９記載の光半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体層を形成する工程の後、前記第２の半導体層をエッチングする工程の前に、前記第２の半導体層上に、前記第２の半導体層より屈折率の低い第２の層を形成する工程とを更に有し、
前記第２の半導体層をエッチングする工程では、前記第２の層と前記第２の半導体層とをエッチングすることにより、上部に前記第２の層が形成された前記第２の半導体層の前記光導波路を形成する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４６】
（付記１２）
付記７乃至１１のいずれかに記載の光半導体装置の製造方法において、
前記基板と前記第１の半導体層との間に、前記光導波路より屈折率の低い第３の層が形成されている
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【０１４７】
（付記１３）
付記７乃至１２のいずれかに記載の光半導体装置の製造方法において、
前記第１の不純物及び前記第２の不純物を導入する工程の後、前記半導体膜を覆うように、前記光導波路より屈折率の低い第４の層を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…基板
１１…ＳＯＩ基板
１２…クラッド層
１４…半導体層、半導体光導波路層
１４ａ…半導体層
１５、１５ａ…光導波路
１６…Ｐ型の不純物領域
１７…半導体光導波路層
１８…Ｎ型の不純物領域
２０、２０ａ…ＰＩＮ構造
２２…クラッド層
２４…クラッド層
２６…Ｐ型の半導体層
２８…Ｎ型の半導体層
３０…クラッド層
３２…コンタクトホール
３４…電極
３６…フォトレジスト膜
３８…半導体層
４０…フォトレジスト膜
４２…開口部
４４…フォトレジスト膜
４６…開口部
４８…フォトレジスト膜
５０…開口部
５２…フォトレジスト膜
５４…開口部
１１０…基板
１１２…クラッド層
１１４…半導体層、半導体光導波路層
１１５…光導波路
１１６…Ｐ型の不純物領域
１１８…Ｎ型の不純物領域
１２０…ＰＩＮ構造
１３０…クラッド層
１３２…コンタクトホール
１３４…電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域と、前記第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域と前記第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路とを有する半導体光導波路層と、
前記第１の不純物領域と前記光導波路の一方の側壁の上部とを接続する前記第１導電型の第１の半導体層と、
前記第２の不純物領域と前記光導波路の他方の側壁の上部とを接続する前記第２導電型の第２の半導体層と
を有することを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体装置において、
前記半導体光導波路層は、前記基板上に形成された第３の半導体層と、前記第３の半導体層上に形成されたストライプ状の前記光導波路とを有し、
前記第１の不純物領域及び前記第２の不純物領域は、前記第３の半導体層に形成されている
ことを特徴とする半導体光導波路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光半導体装置において、
前記光導波路の前記側壁のうちの上部を除く部分に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記光導波路上に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第２の層を更に有し、
前記第１の半導体層の端部及び前記第２の半導体層の端部が、前記第２の層上に位置している
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
基板上に、ストライプ状の光導波路を有する半導体光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路の側壁のうちの上部を除く部分に、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を形成する工程と、
前記半導体光導波路層上及び前記第１の層上に半導体膜を形成する工程と、
前記光導波路の一方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に第１導電型の不純物を導入し、前記光導波路の他方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を導入する工程と
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板上に形成され、第１導電型の第１の不純物領域と、前記第１導電型の反対の第２導電型の第２の不純物領域と、前記第１の不純物領域と前記第２の不純物領域との間に形成されたストライプ状の光導波路とを有する半導体光導波路層と、
前記第１の不純物領域と前記光導波路の一方の側壁の上部とを接続する前記第１導電型の第１の半導体層と、
前記第２の不純物領域と前記光導波路の他方の側壁の上部とを接続する前記第２導電型の第２の半導体層と
を有することを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体装置において、
前記半導体光導波路層は、前記基板上に形成された第３の半導体層と、前記第３の半導体層上に形成されたストライプ状の前記光導波路とを有し、
前記第１の不純物領域及び前記第２の不純物領域は、前記第３の半導体層に形成されている
ことを特徴とする半導体光導波路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光半導体装置において、
前記光導波路の前記側壁のうちの上部を除く部分に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を更に有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記光導波路上に形成され、前記光導波路より屈折率の低い第２の層を更に有し、
前記第１の半導体層の端部及び前記第２の半導体層の端部が、前記第２の層上に位置している
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
基板上に、ストライプ状の光導波路を有する半導体光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路の側壁のうちの上部を除く部分に、前記光導波路より屈折率の低い第１の層を形成する工程と、
前記半導体光導波路層上及び前記第１の層上に半導体膜を形成する工程と、
前記光導波路の一方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に第１導電型の不純物を導入し、前記光導波路の他方の側における前記半導体膜及び前記半導体光導波路層に、前記第１導電型と反対の第２導電型の不純物を導入する工程と
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１２−１２８０６５（Ｐ２０１２−１２８０６５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７８５９（Ｐ２０１０−２７７８５９）
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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