[发明专利]半导体光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有脊(ridge)型或高台(high mesa)型的台面结构的半导体光元件及其制造方法。

背景技术

一般，半导体光元件使用脊型或高台型的光波导。脊型的光波导中将顶部包层蚀刻成台面条状而进行水平方向的光封闭。又，由于脊型的光波导中不蚀刻芯层而能够降低缺陷水平。另一方面，高台型的光波导具有不仅将顶部包层蚀刻为台面条状而且将芯层及底部包层也蚀刻为台面条状的结构。高台型的水平方向的光封闭效果较大，所以在应用于半导体光元件时，具有能够降低电容量等的特征。

这种具有脊型的波导的半导体光元件和具有高台型的波导的半导体光元件都具有台面结构，该台面结构是利用湿蚀刻来形成的。利用湿蚀刻的优点主要有以下两方面。第一，具有通过适当地选择蚀刻药液及要蚀刻的半导体层来能够在具有不同成分的层间停止蚀刻的优点。第二，具有在蚀刻后能够形成具备具有特定面方位的面的台面结构的优点。因而，如果使用湿蚀刻就能作成所希望的台面结构。

例如，在“S.Adachi et al.，Journal of The Electrochemical Society，vol.129，no.5，pp.1053-1062(1982)”中有如下记载。即，在(001)面n-InP衬底上层叠了n-InP包层、不掺杂InGaAsP波导、p-InP包层的晶片形成SiO₂掩模。其后若用HCl(盐酸)∶H₃PO₄(磷酸)＝1∶5混合液进行蚀刻，则p-InP包层被蚀刻，且在InGaAsP导波层上面停止蚀刻。再者，该蚀刻后所形成的台面结构的侧面形状为在(100)面劈开时，相对(001)面大致垂直，与之相对，在(-110)面劈开时成为相对(100)面倾斜35°的倾斜面。

在湿蚀刻中例如这样形成台面结构。对于半导体光元件的其它制造方法公开于专利文献1-4。

专利文献1：日本特开2004-327904号公报

专利文献2：日本特开2001-189523号公报

专利文献3：日本特开2004-071701号公报

专利文献4：日本特开2002-198514号公报

非专利文献1：S.Adachi et al.，Journal of The ElectrochemicalSociety，vol.129，no.5，pp.1053-1062(1982)

发明内容

如上述那样使用湿蚀刻的情况下，能够在所希望的面方位停止蚀刻并形成台面结构。可是，当所要形成的台面结构为具有角部的结构时，存在该角部中发生异常蚀刻而无法形成所希望的台面结构的问题。

角部指的是例如台面结构的2个侧面以呈90°角度地相交的部分。作为异常蚀刻的具体例，就在(001)面n-InP衬底上依次层叠了n-InP包层、InGaAsP波导、p-InP包层的晶片形成SiO₂掩模，其后用HCl∶H₃PO₄＝1∶5混合液蚀刻p-InP包层的脊型多模干涉(MMI)光耦合器进行说明。

在脊型MMI光耦合器中，输入侧及输出侧波导连接于长方形的台面结构。长方形的台面结构中当长边与InP衬底的(-110)面平行、短边与InP衬底的(110)面平行时，长边形成与(001)面大致垂直的面(垂直面)，短边形成相对(001)面倾斜35°的面(35°面)。由此，在上述的长边和短边相交的“角部”中在垂直面和35°面上蚀刻不会停止，而进一步进行蚀刻。将这样在台面结构的角部进行蚀刻的情形称为异常蚀刻。

台面结构的角部被异常蚀刻的结果，台面结构没有按设计的那样形成而存在不是所要目标的半导体光元件的元件特性的问题。

本发明为了解决上述课题而构思，提供在进行湿蚀刻并形成台面结构的半导体光元件及其制造方法中能够避免在台面结构的角部发生异常蚀刻的情况的半导体光元件及其制造方法。

本发明的半导体光元件是经湿蚀刻而形成了台面结构的半导体光元件，其特征在于包括：脊型或高台型的该台面结构，形成在半导体衬底上；以及延伸台，形成在该半导体衬底上，且该延伸台的材料与连接于该台面结构的角部的该台面结构的材料相同。