半导体光元件及其制造方法与流程

1.本公开涉及半导体光元件及其制造方法。


背景技术：

2.作为光通信等的光源，已知有以对接方式集成有半导体激光元件和其他光学元件的半导体光元件。例如，开发了对分布反馈型(dfb：distributed feed-back)发光区域和电场吸收型(ea：electro absorption)光调制器进行集成的技术(专利文献1以及2)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2002-324936号公报
6.专利文献2：日本特开2011-29595号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的问题
8.在发光区域和调制器区域，例如设置包含多量子阱(mqw：multi quantum well)结构的芯层的台面。在半绝缘性隐埋异质(sibh：semi-insulator buried hetero)结构中，利用半绝缘性的半导体层将台面隐埋。通过使用半绝缘性的隐埋层而使调制器区域的电容降低，因此sibh结构适于高速调制。另一方面，在半绝缘性的隐埋层中，发光区域中的电流约束不充分，电流泄漏到隐埋层。因此，难以增加光输出，尤其是在高温下难以进行高输出的动作。对此，本公开的目的在于提供一种能够实现高输出化以及高速调制的半导体光元件及其制造方法。
9.用于解决问题的手段
10.本公开所涉及的半导体光元件是集成有射出光的发光区域和对所述光进行调制的调制器区域的半导体光元件，其中，所述半导体光元件具备：第一台面，其设置于所述发光区域，沿所述光的传播方向延伸，向与所述光的传播方向交叉的方向突出，包含活性层；第一隐埋层以及第二隐埋层，它们设置于与所述光的传播方向交叉的方向上的所述第一台面的两侧，沿所述第一台面的突出方向依次层叠；第一半导体层，其设置于所述第一台面以及所述第二隐埋层之上；第二台面，其设置于所述调制器区域，沿所述光的传播方向延伸，向与所述光的传播方向交叉的方向突出，包含光吸收层；以及第三隐埋层，其设置于所述第二台面的两侧，所述第一半导体层以及所述第一隐埋层具有第一导电型，所述第二隐埋层具有与所述第一导电型不同的第二导电型，所述第三隐埋层为半绝缘性的半导体层。
11.本公开所涉及的半导体光元件的制造方法是集成有射出光的发光区域和对所述光进行调制的调制器区域的半导体光元件的制造方法，其中，所述制造方法具有：在所述发光区域形成包含活性层的第一台面的工序；在与所述光的传播方向交叉的方向上的所述第一台面的两侧，沿所述第一台面的突出方向依次层叠第一隐埋层以及第二隐埋层的工序；在所述第一台面以及所述第二隐埋层之上形成第一半导体层的工序；在所述调制器区域形
成包含光吸收层的第二台面的工序；以及在所述第二台面的两侧设置第三隐埋层的工序，所述第一半导体层以及所述第一隐埋层具有第一导电型，所述第二隐埋层具有与所述第一导电型不同的第二导电型，所述第三隐埋层为半绝缘性的半导体层。
12.发明效果
13.根据本公开，能够提供能够实现高输出化以及高速调制的半导体光元件及其制造方法。
附图说明
14.图1a是举例示出实施方式所涉及的半导体光元件的立体图。
15.图1b是沿着图1a的线a-a的xz平面内的剖视图。
16.图2a是沿着图1a的线b-b的剖视图。
17.图2b是沿着图1a的线c-c的剖视图。
18.图3是沿着图1a的线a-a的xy平面内的剖视图。
19.图4是举例示出半导体光元件的特性的示意图。
20.图5a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
21.图5b是沿着图5a的线d-d的剖视图。
22.图6是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
23.图7a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
24.图7b是沿着图7a的线d-d的剖视图。
25.图7c是沿着图7a的线e-e的剖视图。
26.图8a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
27.图8b是沿着图8a的线d-d的剖视图。
28.图8c是沿着图8a的线e-e的剖视图。
29.图9a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
30.图9b是沿着图9a的线d-d的剖视图。
31.图9c是沿着图9a的线e-e的剖视图。
32.图10a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
33.图10b是沿着图10a的线d-d的剖视图。
34.图10c是沿着图10a的线e-e的剖视图。
35.图11a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
36.图11b是沿着图11a的线d-d的剖视图。
37.图11c是沿着图11a的线e-e的剖视图。
38.图12a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
39.图12b是沿着图12a的线d-d的剖视图。
40.图12c是沿着图12a的线e-e的剖视图。
41.图13a是举例示出半导体光元件的制造方法的俯视图。
42.图13b是沿着图13a的线d-d的剖视图。
43.图13c是沿着图13a的线e-e的剖视图。
44.图14a是举例示出半导体光元件的制造方法的立体图。
45.图14b是沿着图14a的线c-c的剖视图。
46.图15a是举例示出半导体光元件的制造方法的立体图。
47.图15b是沿着图15a的线c-c的剖视图。
48.图16a是举例示出半导体光元件的制造方法的立体图。
49.图16b是沿着图16a的线c-c的剖视图。
50.图17a是举例示出半导体光元件的制造方法的立体图。
51.图17b是沿着图17a的线b-b的剖视图。
52.图17c是沿着图17a的线c-c的剖视图。
53.图18a是举例示出半导体光元件的制造方法的立体图。
54.图18b是沿着图18a的线b-b的剖视图。
55.图18c是沿着图18a的线c-c的剖视图。
56.附图标记说明
57.10：发光区域；12：衬底；13、43：台面；14：衍射光栅层；16、20、28：包覆层；18：活性层；24、26、32：隐埋层；30：接触层；34、35：绝缘膜；36、38、48：电极；40：光吸收层；44：树脂层；50：调制器区域；52：波导区域；54：波导层；43a、43b、62a、64a：锥形部；60、62、64、66：掩模；100：半导体光元件。
具体实施方式
58.[本公开的实施方式的说明]
[0059]
首先，列举本公开的实施方式的内容进行说明。
[0060]
本公开的一个方式是(1)一种半导体光元件，其集成有射出光的发光区域和对所述光进行调制的调制器区域，其中，所述半导体光元件具备：第一台面，其设置于所述发光区域，沿所述光的传播方向延伸，向与所述光的传播方向交叉的方向突出，包含活性层；第一隐埋层以及第二隐埋层，它们设置于与所述光的传播方向交叉的方向上的所述第一台面的两侧，沿所述第一台面的突出方向依次层叠；第一半导体层，其设置于所述第一台面以及所述第二隐埋层之上；第二台面，其设置于所述调制器区域，沿所述光的传播方向延伸，向与所述光的传播方向交叉的方向突出，包含光吸收层；以及第三隐埋层，其设置于所述第二台面的两侧，所述第一半导体层以及所述第一隐埋层具有第一导电型，所述第二隐埋层具有与所述第一导电型不同的第二导电型，所述第三隐埋层为半绝缘性的半导体层。通过在发光区域层叠第一隐埋层以及第二隐埋层，从而能够较强地实现电流约束。由于向活性层选择性地注入电流，因此能够实现高输出化。通过在调制器区域设置半绝缘性的第三隐埋层，能够降低寄生电容，能够实现高速调制。
[0061]
(2)也可以是，所述第一台面包含依次层叠的第二半导体层以及所述活性层，所述第二台面包含依次层叠的第三半导体层、所述光吸收层以及所述第四半导体层，所述第二半导体层以及所述第三半导体层具有所述第二导电型，所述第四半导体层具有所述第一导电型。通过在活性层之上设置第一导电型的第一半导体层，在活性层之下设置第二导电型的第二半导体层，能够向活性层注入电流。通过在光吸收层之上设置第一导电型的第一半导体层，在光吸收层之下设置第二导电型的第三半导体层，能够对光吸收层施加电压。
[0062]
(3)也可以是，所述半导体光元件具备树脂层，所述树脂层设置于所述第二台面的
两侧且设置于所述第三隐埋层的外侧。由于使寄生电容进一步降低，因此能够进行更高速的调制。
[0063]
(4)也可以是，所述第一半导体层以及所述第一隐埋层包含p型的磷化铟，所述第二隐埋层包含n型的磷化铟。通过在第一台面的两侧设置p型的第一隐埋层和n型的第二隐埋层的pn隐埋结构，能够有效地进行电流约束，从而提高输出。
[0064]
(5)也可以是，所述第三隐埋层包含半绝缘性的磷化铟。通过半绝缘性的磷化铟使寄生电容降低，从而能够实现高速调制。
[0065]
(6)也可以是，所述第二台面具有：第一锥形部，其在所述光的传播方向上从所述调制器区域侧朝向所述发光区域侧而前端变细；以及第二锥形部，其从所述发光区域侧朝向所述调制器区域侧而前端变细。通过第一锥形部以及第二锥形部，能够增强第一台面与第二台面的光耦合而抑制发光区域与调制器区域之间的光的返回等。
[0066]
(7)也可以是，所述第一台面具有沿所述光的传播方向延伸的衍射光栅。发光区域作为dfb激光器而发挥功能。
[0067]
(8)一种半导体光元件的制造方法，所述半导体光元件集成有射出光的发光区域和对所述光进行调制的调制器区域，其中，所述半导体光元件的制造方法具有：在所述发光区域形成包含活性层的第一台面的工序；在与所述光的传播方向交叉的方向上的所述第一台面的两侧，沿所述第一台面的突出方向依次层叠第一隐埋层以及第二隐埋层的工序；在所述第一台面以及所述第二隐埋层之上形成第一半导体层的工序；在所述调制器区域形成包含光吸收层的第二台面的工序；以及在所述第二台面的两侧设置第三隐埋层的工序，所述第一半导体层以及所述第一隐埋层具有第一导电型，所述第二隐埋层具有与所述第一导电型不同的第二导电型，所述第三隐埋层为半绝缘性的半导体层。通过在发光区域层叠第一隐埋层以及第二隐埋层，从而能够较强地实现电流约束。由于向活性层选择性地注入电流，因此能够实现高输出化。通过在调制器区域设置半绝缘性的第三隐埋层，能够降低寄生电容，能够实现高速调制。
[0068]
(9)也可以是，形成所述第二台面的工序是形成具有比所述第一台面大的宽度的所述第二台面的工序，层叠所述第一隐埋层以及所述第二隐埋层的工序包含在所述第一台面以及所述第二台面的两侧层叠所述第一隐埋层以及所述第二隐埋层的工序，所述半导体光元件的制造方法具有去除所述第二台面的两侧的所述第一隐埋层以及所述第二隐埋层且使所述第二台面变细的工序，设置所述第三隐埋层的工序是在所述变细的工序后的所述第二台面的两侧设置所述第三隐埋层的工序。由于从第二台面的两侧去除第一隐埋层以及第二隐埋层并形成第三隐埋层，因此能够有效地降低寄生电容。
[0069]
[本公开的实施方式的详细内容]
[0070]
以下，参照附图对本公开的实施方式所涉及的半导体光元件及其制造方法的具体例进行说明。此外，本公开并不限定于这些示例，而是由技术方案示出，意图包含与技术方案等同的意思以及范围内的全部变更。
[0071]
(半导体光元件)
[0072]
图1a是举例示出实施方式所涉及的半导体光元件100的立体图。图1b是沿着图1a的线a-a的xz平面内的剖视图。图2a是沿着图1a的线b-b的剖视图。图2b是沿着图1a的线c-c的剖视图。在隐埋层等产生的倾斜在立体图中省略。图3是沿着图1a的线a-a的xy平面内的
剖视图。x轴方向为光的传播方向。z轴方向为层的层叠方向，且与x轴方向正交。y轴方向与x轴方向以及z轴方向正交。
[0073]
如图1a以及图1b所示，半导体光元件100是具有发光区域10、波导区域52以及调制器区域50的对接结构的元件。发光区域10、波导区域52以及调制器区域50沿着x轴方向依次排列。图1b所示的发光区域10的x轴方向的长度l1例如为300μm以上且600μm以下。调制器区域50的x轴方向的长度l2例如为50μm以上且200μm以下。波导区域52的x轴方向的长度l3例如为20μm以上且150μm以下。
[0074]
图2a是发光区域10的剖视图。发光区域10作为分布反馈型(dfb)激光器而发挥功能。在发光区域10中，在衬底12之上设置有台面13(第一台面)、隐埋层24、隐埋层26以及隐埋层32、包覆层28。台面13由从衬底12的上表面起依次层叠的衍射光栅层14、包覆层16(第二半导体层)、活性层18以及包覆层20形成。台面13位于衬底12的y轴方向的中央附近，在发光区域10沿x轴方向延伸。台面13的宽度w1例如为1μm～2μm。
[0075]
在衬底12之上且台面13的y轴方向的两侧设置有两个隐埋层24(第一隐埋层)。两个隐埋层24夹着台面13。在隐埋层24之上设置有两个隐埋层26(第二隐埋层)。两个隐埋层26相互分离，在y轴方向上夹着台面13。包覆层28设置在台面13以及隐埋层26之上，在两个隐埋层26之间与包覆层20接触。在包覆层20之上设置有接触层30。
[0076]
两个隐埋层32(第三隐埋层)设置于衬底12之上，从y轴方向的两侧夹着台面13、隐埋层24以及隐埋层26、包覆层28。在接触层30以及隐埋层32之上依次设置有绝缘膜34以及绝缘膜35。电极38设置于绝缘膜35之上，通过绝缘膜34以及绝缘膜35的开口部与接触层30接触，与接触层30电连接。电极38例如由钛、铂以及金的层叠体(ti/pt/au)等金属形成。电极36设置于衬底12的下表面，与衬底12电连接。电极36例如由金、锗以及ni的合金(augeni)等金属形成。
[0077]
活性层18包含多个阱层以及势垒层，具有多量子阱结构(mqw：multi quantum well)。阱层以及势垒层例如由未掺杂的镓铟砷磷(i-gainasp)或铝镓铟砷(i-algainas)形成。衍射光栅层14例如由铟镓砷磷(ingaasp)形成。衬底12以及包覆层16例如由n型的磷化铟(n-inp)形成，作为n型的包覆层而发挥功能。隐埋层26由n-inp形成。在inp中添加的n型的掺杂剂例如为硅(si)。包覆层20以及包覆层28(它们与第一半导体层对应)、隐埋层24例如由p-inp形成。p型的掺杂剂例如为锌(zn)。隐埋层32例如由掺杂了铁(fe)的半绝缘性的inp形成。接触层30例如由p 型的ingaas形成。绝缘膜34以及绝缘膜35例如由氧化硅(sio2)等绝缘体形成。
[0078]
通过层叠n型的包覆层16、mqw的活性层18、p型的包覆层20以及包覆层28，从而沿z轴方向形成包含台面13的p-i-n结构。在台面13的两侧层叠p型的隐埋层24、n型的隐埋层26以及p型的包覆层28，从而形成pn隐埋结构。
[0079]
图2b是调制器区域50的剖视图。调制器区域50作为电场吸收型(ea)调制器而发挥功能。在调制器区域50中，在衬底12之上设置有台面43(第二台面)、隐埋层32、树脂层44。台面43位于衬底12的y轴方向的中央附近，在调制器区域50以及波导区域52中沿x轴方向延伸。在调制器区域50中，台面43由从衬底12侧起依次层叠的衍射光栅层14、包覆层16(第三半导体层)、光吸收层40、包覆层20、包覆层28(这两个层与第四半导体层对应)以及接触层30形成。台面43的宽度w2例如为1μm～2μm。在衬底12之上且台面43的两侧设置有隐埋层32。
两个隐埋层32夹着台面43。如图3所示，在波导区域52中，台面43具有波导层54来代替光吸收层40。
[0080]
绝缘膜34覆盖衬底12的上表面、隐埋层32的侧面以及上表面。在绝缘膜34之上且隐埋层32的外侧设置有树脂层44。两个树脂层44在y轴方向上夹着台面43以及隐埋层32。在树脂层44之上设置有绝缘膜35。在绝缘膜35之上设置有电极48。电极48通过绝缘膜35的开口部与接触层30接触，与接触层30电连接。
[0081]
光吸收层40例如包含多个阱层以及势垒层，具有多量子阱结构。阱层以及势垒层例如由未掺杂的镓铟砷磷(i-gainasp)或铝镓铟砷(i-algainas)形成。通过层叠n型的包覆层16、mqw的光吸收层40、p型的包覆层20，从而沿z轴方向形成包含台面43的p-i-n结构。树脂层44例如由苯并环丁烯(bcb：benzocyclobutene)等形成。电极48例如由ti/pt/au等金属形成。
[0082]
如图1b所示，调制器区域50的光吸收层40、波导区域52的波导层54、发光区域10的活性层18沿着x轴方向排列。波导区域52的波导层54例如由ingaasp形成，与活性层18以及光吸收层40光耦合。波导区域52的波导层54在z轴方向上设置于包覆层16与包覆层20之间。
[0083]
在波导区域52未设置接触层30。调制器区域50的接触层30以及电极48与发光区域10的接触层30以及电极38之间通过绝缘膜34以及绝缘膜35而被绝缘。电极36设置于发光区域10、波导区域52以及调制器区域50。在衍射光栅层14中的发光区域10内的部分设置有沿着x轴方向延伸的周期性的凹凸。该凹凸作为衍射光栅15而发挥功能。也可以在活性层18设置衍射光栅。
[0084]
图3示出了包含活性层18、光吸收层40以及波导层54的剖面。如图3所示，台面43中的波导区域52的部分具有锥形部43a以及锥形部43b。具体而言，在衍射光栅层14、包覆层16和包覆层20以及波导层54中形成有锥形部43a以及锥形部43b。两个锥形部中的锥形部43a位于发光区域10侧，沿着x轴方向从调制器区域50侧朝向发光区域10侧而前端变细。锥形部43b位于调制器区域50侧，沿着x轴方向从发光区域10侧朝向调制器区域50侧而前端变细。锥形部43a以及锥形部43b相对于x轴方向的倾斜角度例如为10
°
以下。
[0085]
在x轴方向上，树脂层44从半导体光元件100的端部延伸至锥形部43b的中央附近。树脂层44与光吸收层40之间的隐埋层32的宽度w3例如为0.3μm。
[0086]
通过使用电极38以及电极36向发光区域10的活性层18注入电流，从而沿x轴方向射出光。通过衍射光栅15将振荡波长控制为例如1550nm。波导层54的带隙比光的能量大，因此波导层54难以吸收光。通过使用电极48以及电极36对调制器区域50的光吸收层40施加电压，使光吸收层40的吸收率变化，从而对光进行调制。调制光从半导体光元件100的端面射出。由于设置有锥形部43b，因此发光区域10与调制器区域50的耦合变强，光的损失得到抑制。由于设置有锥形部43a，因此能够抑制光从调制器区域50向发光区域10返回。
[0087]
如图2a所示，在发光区域10中，由于层叠有p型的隐埋层24、n型的隐埋层26以及p型的包覆层28，因此电流被隐埋层26阻挡而难以通过隐埋层26以及隐埋层24而沿z轴方向流动。另一方面，在活性层18之上层叠有p型的包覆层20以及包覆层28，在活性层18之下设置有n型的包覆层16。通过pn隐埋结构进行有效的电流约束，通过包覆层28向活性层18选择性地输入电流，由此能够实现高输出化。
[0088]
图4是举例示出半导体光元件的特性的示意图。横轴表示输入到发光区域10的电
流，纵轴表示光输出。实线表示实施方式的特性。虚线表示比较例的特性。在比较例中，在发光区域10以及调制器区域50这两者设置有半绝缘性的隐埋层32，在发光区域10未设置隐埋层24以及隐埋层26。
[0089]
随着电流增加而光输出增加。但是，在比较例中，若电流达到i1以上，则光输出不再线性地增加，若电流进一步增加，则光输出减少。基于半绝缘性的隐埋层32的电流约束不充分，电流泄漏，难以进行高效的电流注入。例如在75℃等比室温(约25℃)高的温度下，容易发生光输出的降低。
[0090]
另一方面，在实施方式中，即使电流为i1以上，光输出也线性地增加。通过由隐埋层24以及隐埋层26形成的pn隐埋结构，能够实现比隐埋层32更强的电流约束，能够提高光输出。例如即使在高温下也能够进行高输出动作，从而得到较高的光输出。
[0091]
如图2b所示，在调制器区域50中，在台面43的两侧设置有半绝缘性的隐埋层32。与pn隐埋结构的发光区域10相比，调制器区域50的寄生电容降低，能够实现高速调制。
[0092]
(制造方法)
[0093]
参照图5a至图18c，对半导体光元件100的制造方法进行说明。图5a、图6、图7a、图8a、图9a、图10a、图11a、图12a以及图13a是举例示出半导体光元件100的制造方法的俯视图。图14a、图15a、图16a、图17a以及图18a是举例示出半导体光元件100的制造方法的立体图。图5b、图7b、图8b、图9b、图10b、图11b、图12b以及图13b是沿着对应的俯视图的线d-d的剖视图。图7c、图8c、图9c、图10c、图11c、图12c以及图13c是沿着对应的俯视图的线e-e的剖视图。图14b、图15b、图16b、图17c以及图18c是沿着对应的立体图的线c-c的剖视图。图17b以及图18b是沿着对应的立体图的线b-b的剖视图。在立体图中，省略了有可能在隐埋层的表面等产生的倾斜，将表面图示为平面。
[0094]
如图5a以及图5b所示，通过有机金属气相生长法(omvpe：organometallic vapor phase epitaxy)等，在衬底12之上依次外延生长出衍射光栅层14、包覆层16以及活性层18。
[0095]
如图6所示，在活性层18之上设置例如氧化硅(sio2)的掩模60。活性层18中的成为发光区域10的台面13的部分被掩模60覆盖。通过蚀刻去除活性层18中的从掩模60露出的部分，在蚀刻后外延生长出光吸收层40以及波导层54。光吸收层40以及波导层54的厚度与活性层18的厚度相等。之后，去除掩模60，并生长出在图6中未图示的p-inp的包覆层20。
[0096]
如图7a至图7c所示，在包覆层20上设置掩模62。掩模62在x轴方向上从衬底12的一端延伸到另一端，覆盖包覆层20的y轴方向的中央部。调制器区域50中的掩模62的y轴方向的宽度例如为10μm，发光区域10中的宽度例如为1～2μm。掩模62的宽度从调制器区域50朝向发光区域10逐渐变小。即，掩模62具有沿着x轴方向而前端变细的锥形部62a。通过蚀刻去除衍射光栅层14、包覆层16以及包覆层20、活性层18、光吸收层40中的从掩模62露出的部分。蚀刻例如为反应性离子蚀刻(rie：reactive ion etching)等干式蚀刻、或湿式蚀刻等。如图7b所示，在发光区域10形成台面13。如图7c所示，在调制器区域50形成台面43。衬底12在台面13以及台面43的两侧露出。台面43的宽度大于台面13的宽度。在台面43上转印掩模62的锥形部62a，从而形成图3的锥形部43a。
[0097]
如图8a至图8c所示，例如通过omvpe法等，在从掩膜62露出的衬底12的正面，依次外延生长出隐埋层24以及隐埋层26。通过将p型的掺杂剂与原料气体一起导入至生长装置，从而生长出p-inp的隐埋层24。将掺杂剂切换为n型的掺杂剂，生长出n-inp的隐埋层26。在
生长之后，去除掩模62。
[0098]
如图9a至图9c所示，例如通过omvpe法等，在台面13以及台面43、隐埋层26之上依次外延生长出包覆层28以及接触层30。
[0099]
如图10a至图10c所示，在接触层30之上设置掩模64。如图10a所示，掩模64的宽度从发光区域10朝向调制器区域50而逐渐变小，例如从10μm变化为1～2μm。即，掩模64具有沿着x轴方向(例如－x方向)而前端变细的锥形部64a。如图10b所示，掩模64的宽度大于台面13的宽度。如图10c所示，掩模64的宽度小于台面43的宽度。
[0100]
如图11a至图11c所示，通过蚀刻，去除隐埋层24以及隐埋层26、包覆层28、接触层30中的从掩模64露出的部分。如图11b所示，由于掩模64的宽度大于台面13的宽度，因此在台面13的两侧残留有隐埋层24以及隐埋层26。在台面13以及隐埋层26之上残留有包覆层28以及接触层30。如图11c所示，台面43被加工为较细，从台面43的两侧去除隐埋层24及隐埋层26、包覆层28以及接触层30。在台面43之上残留有包覆层28以及接触层30。在台面43上转印掩模64的锥形部64a，从而形成图3的锥形部43b。
[0101]
如图12a至图12c所示，在衬底12从掩模64露出的表面外延生长出半绝缘性的隐埋层32。如图12b所示，在y轴方向上，隐埋层32位于台面13的两侧，且位于隐埋层24及隐埋层26、包覆层28以及接触层30的外侧。如图12c所示，隐埋层32设置于台面43的两侧。在形成隐埋层32之后，去除掩模64。
[0102]
如图13a至图13c所示，设置掩模66。如图13b所示，掩模66覆盖发光区域10的整体。如图13c所示，掩模66覆盖台面43的整体以及隐埋层32的一部分。在y轴方向上被覆盖的部分的外侧的隐埋层32的上表面从掩膜66露出。
[0103]
如图14a以及图14b所示，进行蚀刻，从而去除在y轴方向上被覆盖的部分的外侧的隐埋层32的部分。隐埋层32中的被掩膜66覆盖的部分残留。通过蚀刻而使衬底12的上表面以及隐埋层32的侧面露出。在蚀刻后，去除掩模66。
[0104]
如图15a以及图15b所示，例如通过化学气相沉积法(cvd：chemical vapor deposition)等，在接触层30的上表面、隐埋层32的上表面以及侧面、衬底12的上表面设置绝缘膜34。也可以不去除掩模66而作为绝缘膜34的一部分来利用。
[0105]
如图16a以及图16b所示，将树脂层44设置于绝缘膜34的上表面以及侧面。如图16b所示，树脂层44将台面43以及隐埋层32的两侧隐埋。
[0106]
如图17a所示，例如通过研磨等去除树脂层44中的上侧的部分，使树脂层44的上表面与发光区域10的绝缘膜34的上表面成为相同程度的高度。之后，通过蚀刻等去除接触层30中的发光区域10与调制器区域50之间的部分，在发光区域10与调制器区域50之间绝缘(参照图1b)。如图17a至图17c所示，在树脂层44以及绝缘膜34的上表面设置绝缘膜35。
[0107]
如图18a所示，设置电极36、电极38以及电极48。如图18b以及图18c所示，通过抗蚀图案形成以及蚀刻等，在绝缘膜34以及绝缘膜35设置开口部。通过蒸镀等在绝缘膜35之上设置电极38以及电极48，在衬底12的背面设置电极36。通过以上的工序形成半导体光元件100。
[0108]
根据本实施方式，如图2a所示，在发光区域10设置有包含活性层18的台面13。通过p型的包覆层28向活性层18注入电流。通过在台面13的两侧层叠有p型的隐埋层24和n型的隐埋层26而成的pn隐埋结构，能够抑制电流向隐埋层的泄漏而增强电流约束。通过向台面
13的活性层18选择性地注入电流，能够得到较高的光输出。尤其是如图4所示那样，即使在高温、高输出下也能够发挥良好的特性。例如在数据中心等的光通信中能够使用半导体光元件100。
[0109]
如图2b所示，在调制器区域50中，在包含光吸收层40的台面43的两侧设置有半绝缘性的隐埋层32。调制器区域50的寄生电容与发光区域10相比降低，因此能够实现高速的调制。根据实施方式，能够兼顾高输出化以及高速调制。
[0110]
如图2a以及图2b所示，在活性层18以及光吸收层40之下设置有n型的包覆层16，在活性层18以及光吸收层40之上设置有p型的包覆层20以及包覆层28。在发光区域10的台面13中，形成包含活性层18的p-i-n结构。另一方面，在台面13的两侧设置有将p型的隐埋层24和n型的隐埋层26层叠而成的pn隐埋结构。因此，能够向活性层18集中地注入电流。在调制器区域50的台面43形成包含光吸收层40的p-i-n结构。在台面43的两侧设置有半绝缘性的隐埋层32。能够降低寄生电容并对光吸收层40施加电压。能够兼顾高输出化和高速调制。
[0111]
如图2b所示，在台面43的两侧设置有树脂层44。通过树脂层44能够进一步降低寄生电容，因此能够实现更高速的光调制。
[0112]
隐埋层24、包覆层20以及包覆层28由p-inp形成。衬底12、隐埋层24以及包覆层16由n-inp形成。可以通过inp形成pn隐埋结构。隐埋层32由掺杂了fe的半绝缘性的inp形成，能够降低寄生电容。这些层也可以使用inp以外的化合物半导体。只要将p型的层和n型的层交替地层叠即可，层叠的顺序也可以与实施方式相反。
[0113]
如图11c所示，在去除台面43的两侧的隐埋层24以及隐埋层26并将台面43加工为较细后，如图12c所示，在台面43的两侧设置隐埋层32。由于在台面43的两侧不残留pn隐埋结构而形成隐埋层32，因此能够有效地降低寄生电容。
[0114]
在图7b以及图7c所示的工序中，台面13的宽度小于台面43的宽度。在图11c所示的工序中，调制器区域50的台面43与台面13相同程度地被加工为较细。在这样的工序中，形成图3所示的锥形部43a以及锥形部43b。存在在台面13与调制器区域50的台面43之间产生例如数μm以下的微小的位置偏移的隐患。通过锥形部43a以及锥形部43b，能够增强发光区域10与调制器区域50的光耦合，抑制光从调制器区域50向发光区域10返回。锥形部43a以及锥形部43b相对于x轴方向的倾斜角度例如为5
°
以上且10
°
以下。能够抑制隐埋层的异常生长。
[0115]
在图3中，波导层54的x轴方向的一端位于锥形部43b的前端，波导层54的另一端比锥形部43a的前端向发光区域10侧突出例如5μm左右。波导层54的一端可以比锥部43b的前端向调制器区域50侧突出，也可以位于发光区域10侧。波导层54的另一端可以位于与锥形部43a的前端相同的位置，也可以位于比锥形部43a的前端靠调制器区域50侧的位置。
[0116]
在台面13的衍射光栅层14设置有衍射光栅15。发光区域10作为dfb激光器而发挥功能。衍射光栅15也可以设置于衍射光栅层14以外的层。发光区域10也可以作为dfb激光器以外的激光器而发挥功能。调制器区域50也可以作为ea调制器以外的调制器而发挥功能。
[0117]
以上，对本公开的实施方式进行了详述，但本公开并不限定于所涉及的特定的实施方式，可以在技术方案所记载的本公开的主旨的范围内进行各种变形、变更。