光半导体元件、其控制方法及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201180073700.8 | 申请日 | 2011-10-03 | 公开(公告)号 | CN103827737B | 公开(公告)日 | 2017-03-08 |
| 申请人 | 富士通株式会社; | 发明人 | 秋山知之; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供光 半导体 元件、其控制方法及其制造方法。在光半导体元件中设置有：环形 调制器 ；和光 吸收材料 （9），其被设置在与对环形调制器进行导波的被调制光的路径相分离的 位置 ，吸收从环形调制器的环形 波导 路径（3）漏出的光，使环形波导路径（3）的 温度 上升。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光半导体元件，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 光半导体元件、其控制方法及其制造方法技术领域[0001] 本发明涉及光半导体元件、其控制方法及其制造方法。 背景技术[0002] 为了实现光发送接收器的小型大容量化以及低功耗，重要之处在于将硅用作光波导路径的材料的光器件的实用化。这是因为，由于可使用折射率差大的光波导路径，从而与其它材料相比有利于小型化，并且由于容易进行与电子电路相集成，所以能够在一个芯片中集成多个光发送接收器。在光器件中尤其是调制器，该特性对光发送接收器的功耗以及大小影响较大。因此，在调制器中尤其是环形调制器，由于元件本身是小型的以及调制电压较小、光损耗也较小，因此有利于小型化以及低功耗。 [0003] 然而，在环形调制器中，波长带宽与调制效率处于折中的关系。因此，若要得到较高的调制效率，则波长带宽变窄从而难以使CW（continuous wave：连续波）光等入射光的波长与谐振波长一致。虽然也提出了以解决这种技术问题为目的的技术，但难以实现稳定的控制。 [0005] 专利文献2:日本特开2009-200091号公报 发明内容[0006] 本发明的目的在于，提供能够稳定地控制环形调制器的环形谐振波长的光半导体元件、其控制方法及其制造方法。 [0007] 在光半导体元件的一个方式中，设置有：环形调制器；和光吸收材料，其被设置在与对上述环形调制器进行导波的被调制光的路径相分离的位置，吸收从上述环形调制器的环形波导路径漏出的光，使上述环形波导路径的温度上升。 [0008] 在光半导体元件的控制方法的一个方式中，对光半导体元件使用加热器将环形调制器的温度加热至规定温度以上，开始向上述环形调制器入射被调制光，该光半导体元件具有：上述环形调制器；和光吸收材料，其被设置在与对上述环形调制器进行导波的被调制光的路径相分离的位置，吸收从上述环形调制器的环形波导路径漏出的光，使上述环形波导路径的温度上升。接着，结束使用了上述加热器的加热。在比较上述环形波导路径的环形谐振波长与随着吸收谐振光而发热的发热量之间的第1关系、和上述环形波导路径的发热量与随着该发热量而变化的环形谐振波长之间的第2关系后给出上述第1关系的极大的环形谐振波长中，上述第1关系中的发热量比上述第2关系中的发热量大。此外，上述规定温度是与在表示上述第1关系的图表与表示上述第2关系的图表的交点中、比给出上述第1关系的极大的环形谐振波长靠近短波长侧的最近的交点相当的温度。 [0009] 在光半导体元件的制造方法的一个方式中，形成环形调制器，在与对上述环形调制器进行导波的被调制光的路径相分离的位置，形成吸收从上述环形调制器的环形波导路径漏出的光并使上述环形波导路径的温度上升的光吸收材料。 [0011] 图1A是表示环形调制器的例子的图。 [0012] 图1B是表示图1A所示的环形调制器的特性的图。 [0013] 图2A是表示环形调制器的其它例子的图。 [0014] 图2B是表示图2A所示的环形调制器的特性的图。 [0015] 图3A是表示环形调制器的再一个其它例子的图。 [0016] 图3B是表示图3A所示的环形调制器的特性的图。 [0017] 图4A是表示环形波导路径的发热量与环形谐振波长之间的关系的图。 [0018] 图4B是表示随着吸收谐振光而发热的发热量与环形谐振波长之间的关系的图。 [0019] 图4C是表示使图4A所示的图表与图4B所示的图表重合的图。 [0020] 图5A是表示初始状态的特性的图。 [0021] 图5B是表示加热后的特性的图 [0022] 图5C是表示加热结束后的特性的图。 [0023] 图6是表示调制电压V与透过率之间的关系的图。 [0024] 图7A是表示考虑了调制的环形谐振波长与发热量之间的关系的图。 [0025] 图7B是表示使图7A所示的图表与图4B所示的图表重合的图。 [0026] 图8是表示图6所示的图表与被锁定（lock）的波长之间的关系的图。 [0028] 图10A是表示第2实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图。 [0029] 图10B是沿图10A中的I-II线的剖视图。 [0030] 图10C是沿图10A中的III-II线的剖视图。 [0031] 图11A是表示第3实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图。 [0032] 图11B是沿图11A中的I-II线的剖视图。 [0033] 图11C是沿图11A中的III-II线的剖视图。 [0034] 图12A是表示第4实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图。 [0035] 图12B是沿图12A中的I-II线的剖视图。 [0036] 图12C是沿图12A中的III-II线的剖视图。 [0037] 图13A是沿第5实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图。 [0038] 图13B是沿图13A中的I-II线的剖视图。 [0039] 图13C是沿图13A中的III-II线的剖视图。 [0040] 图14A是表示第6实施方式所涉及的光半导体元件的控制方法的例子的流程图。 [0041] 图14B是表示第6实施方式所涉及的光半导体元件的控制方法的其它例子的流程图。 [0042] 图15A是表示第7实施方式所涉及的光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0043] 图15B是接着图15A，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0044] 图15C是接着图15B，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0045] 图15D是接着图15C，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0046] 图15E是接着图15D，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0047] 图15F是接着图15E，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0048] 图15G是接着图15F，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0049] 图15H是接着图15G，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0050] 图15I是接着图15H，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0051] 图15J是接着图15I，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0052] 图15K是接着图15J，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0053] 图15L是接着图15K，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0054] 图15M是接着图15L，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0055] 图15N是接着图15M，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0056] 图15O是接着图15N，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0057] 图15P是接着图15O，表示光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0058] 图16A是表示第8实施方式所涉及的光半导体元件的结构的图。 [0059] 图16B是表示第8实施方式所涉及的光半导体元件的动作的图。 [0060] 图17是表示第9实施方式所涉及的光半导体元件的图。 具体实施方式[0061] 以下，参照附图，对实施方式具体地进行说明。 [0062] （第1实施方式） [0063] 首先，对第1实施方式进行说明。图1A是表示环形调制器的一例的图。在该环形调制器中，包含两条直线状的波导路径1和波导路径2、以及设置于它们之间的环形波导路径3。另外，在环形波导路径3的外侧设置有调制电极4，在环形波导路径3的内侧设置有调制电极5。 [0064] 而且，入射至波导路径1的输入端口6的CW光在由环形波导路径3的旋回光路长决定的环形谐振波长（旋回光路长的整数分之一）与该CW光的波长一致的情况下，被导入至波导路径2的输出端口8。另一方面，在环形谐振波长与该CW光的波长不一致的情况下，被导入至波导路径1的输出端口7。此外，若使施加到环形波导路径3的调制电压V变化，使环形波导路径3产生折射率变化，使环形波导路径3的旋回光路长变化，则环形谐振波长变化。因此，以特定波长观察的情况下的透过率发生变化，所以能够将其用于光强度调制。例如若入射具有图1B所示的波长的CW光，则向输出端口7输出的输出光的功率在调制电压V为电压Vlow时变大，在调制电压V为电压Vhigh时变小。另一方面，向输出端口8输出的输出光的功率在调制电压V为电压Vlow时变小，在调制电压V为电压Vhigh时变大。因此，通过使调制电压V在电压Vhigh以及电压Vlow之间变化，能够从输出端口7以及输出端口8得到施加了光强度调制的信号。 [0065] 接着，对入射光的损耗进行说明。这里，如图2A所示，假设没有设置波导路径2。在环形调制器中，若入射光波长处于环形谐振波长附近，则入射光在环形波导路径3内旋回，在此期间受到损耗。因此，如图2B所示，向输出端口输出的透过光的功率11与从环形谐振波长离开的情况相比变小。这时受到的损耗具有两种，一种是因环形波导路径3的侧面粗糙而被散射，或者在环形曲面不能完全弯曲而被辐射所引起的损耗。即，是从环形波导路径3漏出的光的功率13所对应的量的损耗。另一中是由环形波导路径3的材料引起的光吸收带来的损耗。即，是被吸收的光的功率12所对应的量的损耗。该光的功率12被转换成热能，使环形波导路径3发热。 [0066] 于是，在第1实施方式中，为了有效地活用从环形波导路径3漏出的光，如图3A所示，在与对环形调制器进行导波的光的路径相分离的位置设置有吸收从环形波导路径3漏出的光并使环形波导路径3的温度上升的光吸收材料9。光吸收材料9吸收光，将该光的功率13转换成热的功率14。而且，使环形波导路径3的温度上升。其结果是，如图3B所示，漏出的光的功率量的损耗几乎消失，有助于吸收以及发热的功率12以及14的和变大。即，能够将占据了在未设置有光吸收材料9的情况下损失的能量的大半的散射光以及放射光转换成热能，有助于环形波导路径3的温度的上升。 [0067] 接着，对伴随着环形波导路径3的温度上升而带来的效果进行说明。一般是，环形谐振波长通过折射率伴随环形波导路径的温度上升而增大从而导致长波长化。因此，在环形波导路径的发热量与环形谐振波长之间，存在图4A所示那样的关系。此外，若环形谐振波长接近CW光的波长，则CW光在环形波导路径中旋回的次数增大，从而发热量增大。因此，在伴随着吸收谐振光而发热的发热量与环形谐振波长之间，处于如图4B所示那样的关系。因此，环形波导路径的发热量以及环形谐振波长在满足图4A所示的关系以及图4B所示的关系这双方的三个交点21、22以及23的任意一个成为稳定化。 [0068] 但是，三个交点中的交点22是不稳定点。例如，若相比交点22环形谐振波长向长波长侧偏移，则因谐振光的吸收而产生的发热量增加，进一步增加长波长化这样的正反馈（positive feedback）。其结果是，最后在交点23稳定化。此外，若相比交点22环形谐振波长向短波长侧偏移，则因谐振光的吸收产生的发热量减少，进一步增加短波长化这样的正反馈。其结果是，最后在交点21稳定化。此外，不仅是交点22的周边，在较大波长范围观察，也如图4C中的直线上的箭头所示那样，以交点22为界限，在比交点22靠近长波长侧存在环形谐振波长的情况下在交点23稳定化，在处于比交点22靠近短波长侧的情况下在交点21稳定化。 [0069] 因此，如图4C所示，在比较环形波导路径的环形谐振波长与伴随吸收谐振光而发热的发热量之间的第1关系、和环形波导路径的发热量与伴随该发热量而变化的环形谐振波长之间的第2关系后给出第1关系的极大的环形谐振波长（CW光波长）中，当第1关系中的发热量比第2关系中的发热量大的情况下，会产生如下现象。即，针对在初始状态下图5A所示的关系成立的环形调制器，如图5B所示，在通过使用了加热器的加热强制地将环形谐振波长设定在比交点22靠近长波长侧之后，如图5C所示，若结束加热，则环形谐振波长在交点23变得稳定化。这样在稳定化后，即使不使加热器动作，环形谐振波长也被锁定在交点23，因此能够使加热器的功耗为零。此外，若锁定一次，则自动地持续锁定，因此不需要出射光的观察以及反馈控制等。 [0070] 另外，在图5B所示的例子中，在环形谐振波长相比交点23成为长波长之前进行加热，但是以相比交点22成为长波长的方式进行加热即可。即，在表示上述第1关系的图表（图4B）与表示上述第2关系的图表（图4A）之间的交点21～23中，在超过与比给出第1关系的极大的环形谐振波长（CW光波长）靠近短波长侧的最近的交点（交点22）相当的温度的温度之前进行加热即可。 [0071] 这样的稳定点的波长是适用于对CW光进行打开关闭的调制的波长。以下对此进行说明。如图6所示，在环形调制器中，通过使调制电压V在电压Vlow与电压Vhigh之间变化，使环形谐振波长发生位移从而对CW光进行调制。此外，如图7A所示，因谐振光的吸收产生的发热量根据调制电压V而变化。由于进行了调制时的环形谐振波长时间性地变化故无法唯一地被决定，但为了方便，在图7A中，定义成调制电压V为电压Vlow时的环形谐振波长。如图7A所示，在调制电压V为电压Vlow时和调制电压V为电压Vhigh时，表示因谐振光的吸收产生的发热量的曲线变化。此外，环形波导路径的温度变化相比调制电压V的切换是低速的。因此，若标志率（mark ratio）为50％，这两个曲线的时间平均成为表示伴随谐振光吸收的发热量的曲线31。这样即使在进行了调制的情况下，也与图5A～图5C所示的关系相同，如图7B所示，通过在利用加热器使环形谐振波长向比交点22靠近长波长侧位移后结束加热，能够在交点23稳定化。这时，CW光波长相对于透过光谱处于图8所示的位置，环形谐振波长被锁定于能够在电压Vlow的透过率与电压Vhigh的透过率之间进行调制的波长。 [0072] 另外，即使对于无信号的状态（突发脉冲低电平状态）和有信号的状态（突发脉冲高电平状态）混合的突发脉冲信号，也能够使环形谐振波长继续锁定于被调制光。即，如图9所示，即使对于调制电压V始终为电压Vlow的状态（突发脉冲低电平状态）和调制电压V为通过电压Vlow和电压Vhigh随机切换的状态（突发脉冲高电平状态）混合的突发脉冲信号，也能够使环形谐振波长继续锁定于被调制光。图9中示出了突发脉冲高电平状态的标志率为50％的情况。突发脉冲低电平状态下的曲线33和直线32的交点与突发脉冲高电平状态下的曲线31和直线32的交点22、23不同。于是，这里将与交点22、23相当的突发脉冲低电平状态的交点记述为22’、23’。 [0073] 在突发脉冲高电平状态下将环形谐振波长锁定在交点23的状态时，若切换到突发脉冲低电平状态，则交点23成为不稳定状态。但是，由于交点23’位于比交点22’靠近长波长侧，因此最后在交点23’稳定化。此外，在交点23’稳定了的状态下，若切换到突发脉冲高电平状态，则同样地交点23’成为不稳定状态，但是由于位于比交点22靠近长波长侧，因此在交点23稳定化。这样，在切换突发脉冲高电平状态与突发脉冲低电平状态的情况下，环形谐振波长在交点23与交点23’之间迁移。而且，即使产生了这种迁移，也不会解锁，从而若成为突发脉冲高电平状态就能够返回至交点23。 [0074] （第2实施方式） [0075] 接着，对第2实施方式进行说明。图10A是表示第2实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图，图10B是沿图10A中的I-II线的剖视图，图10C是沿图10A中的III-II线的剖视图。 [0076] 在第2实施方式中，如图10B以及图10C所示，在Si基板101上形成有SiO2膜102。而且，如图10A～图10C所示，在SiO2膜102上，环状的n＋层105n、n-层104n、p-层104p以及p＋层105p按照该顺序从内侧开始排列而形成。在n＋层105n、n-层104n、p-层104p以及p＋层105p例＋ - - ＋ 如使用有掺杂了杂质的Si。此外，覆盖n 层105n、n层104n、p层104p以及p 层105p的SiO2膜 106形成在SiO2膜102上，在SiO2膜106上且n-层104n以及p-层104p的上方，形成有环状的加热器107。SiO2膜106作为包层而发挥作用。另外，覆盖加热器107的SiO2膜108形成在SiO2膜 106上。在SiO2膜108以及SiO2膜106，形成有到达n＋层105n的孔以及到达p＋层105p的孔，在SiO2膜108上，形成有经由到达n＋层105n的孔而与n＋层105n连接的调制电极110n，以及经由到达p＋层105p的孔而与p＋层105p连接的调制电极110p。而且，覆盖调制电极110n以及110p的SiO2膜111形成在SiO2膜108上。通过这种方式，构成环形波导路径。另外，在图10A中，将SiO2膜102、106、108以及111汇总表示为SiO2膜125。 [0077] 此外，在环形波导路径的附近，形成有使光在与环形波导路径之间往返的直线状的波导路径121。而且，在环形波导路径的周围，与环形波导路径与波导路径121之间的光路径相分离地设置有大致环状的光吸收材料114a。光吸收材料114a以从比Si基板101表面低的位置到达SiO2膜111表面的方式而形成。此外，在光吸收材料114a的周围形成有槽115，在波导路径121的与环形波导路径相反的一侧形成有槽122。 [0078] 另外，设置有使电流流过加热器107的两个电极124。通过在两个电极124间施加规定电压，使电流流过加热器107，产生焦耳热。对于加热器107，例如使用Ti。对于加热器107，也可以使用W、Pt、或者进行了掺杂的Si。只要是能够形成稳定高电阻膜的材料即可，则并不局限于这些。此外，还设置有分别与调制电极110n、110p连接的两个电极123。 [0079] 对于光吸收材料114a，例如使用含有吸收入射光波长的色素的紫外线（UV）固化聚合物或者热固化聚合物。对于光吸收材料114a，可以使用单晶、多晶或者非晶的Si、或者Ge，还可以使用对这些进行高浓度的掺杂而增强了光吸收的材料。只要是对被调制光波长具有强吸收能的材料即可，则并不局限于这些。 [0080] 在这样构成的光半导体元件中，环形波导路径的n-层104n以及p-层104p间的pn结的耗尽区（depletion region）的大小根据调制电压V而变化，伴随着该变化，实现导波模式130的折射率的调制。此外，虽然光131从环形波导路径漏出，但是其一部分被光吸收材料 114a吸收，在吸收了光的光吸收材料114a中产生发热132，使环形波导路径的温度上升。因此，若在开始调制动作前利用加热器107对环形波导路径加热，使环形谐振波长变得比与第 1实施方式中的交点22相同的波长长，之后结束由加热器107进行的加热，则能够锁定环形谐振波长。 [0081] 因此，能够实现稳定的控制。此外，由于无需使加热器107持续动作，因此能够将功耗抑制得低。 [0082] 另外，由于形成有槽115以及122，因此与槽115以及122的外侧的热阻增大，从而能够降低热损耗。因此，能够有效地将由加热器107带来的温度上升以及因光吸收带来的温度上升用于环形波导路径的温度上升。 [0083] （第3实施方式） [0084] 接着，对第3实施方式进行说明。图11A是表示第3实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图，图11B是沿图11A中的I-II线的剖视图，图11C是沿图11A中的III-II线的剖视图。 [0085] 在第3实施方式中，如图11A～图11C所示，在n＋层105n的内侧设置有环状的光吸收材料114b，其内侧也设置有槽115。其它构成与第2实施方式相同。 [0086] 在这样的第3实施方式中，在光吸收材料114b中也产生光131的吸收以及发热132。因此，相比第2实施方式能够更高效地利用热。 [0087] 另外，若设置有光吸收材料114b，则也可以不设置光吸收材料114a。 [0088] （第4实施方式） [0089] 接着，对第4实施方式进行说明。图12A是表示第4实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图，图12B是沿图12A中的I-II线的剖视图，图12C是沿图12A中的III-II线的剖视图。 [0090] 在第4实施方式中，如图12A～图12C所示，环状的光吸收材料114c以连接光吸收材料114a以及114b的方式形成在SiO2膜111上。因此，环形波导路径的大致整体被光吸收材料114c从上方覆盖。其它构成与第3实施方式相同。 [0091] 在这样的第4实施方式中，在光吸收材料114c中也产生光131的吸收以及发热132。因此，相比第3实施方式能够更高效地利用热。 [0092] 另外，若设置有光吸收材料114c，则也可以不设置光吸收材料114a以及114b中的一方或双方。 [0093] （第5实施方式） [0094] 接着，对第5实施方式进行说明。图13A是表示第5实施方式所涉及的光半导体元件的布局的图，图13B是沿图13A中的I-II线的剖视图，图13C是沿图13A中的III-II线的剖视图。 [0095] 在第5实施方式中，如图13A～图13C所示，环状的光吸收材料114d以连接光吸收材料114a以及114b的方式形成在SiO2膜102下。因此，环形波导路径的大致整体被光吸收材料114d从下方覆盖。此外，在光吸收材料114d下存在空洞部116。其它构成与第4实施方式相同。 [0096] 在这种第5实施方式中，在光吸收材料114d中也产生光131的吸收以及发热132。而且，在第5实施方式中，环形波导路径的大致整体被光吸收材料114a、114b、114c以及114d从四周包围。因此，相比第4实施方式能够更高效地利用热，而几乎不产生热损耗。另外，空洞部116的存在也非常有助于热损耗的降低。 [0097] 另外，若设置有光吸收材料114d，则也可以不设置光吸收材料114a、114b以及114c的一部分或者整体。 [0098] （第6实施方式） [0099] 接着，对第6实施方式进行说明。第6实施方式涉及第1实施方式～第5实施方式所涉及的光半导体元件的控制方法。图14A是表示第6实施方式所涉及的光半导体元件的控制方法的例子的流程图，图14B是表示其它例子的流程图。 [0100] 在图14A所示的控制方法中，从初始状态（步骤S11）使加热器107动作（步骤S12）。接着，也使多波长光源动作（步骤S13），之后，结束对加热器107施加电压而使加热器107的动作结束（步骤S14）。然后，开始调制动作（步骤S15）。 [0101] 在图14B所示的控制方法中，从初始状态（步骤S21）使多波长光源动作（步骤S22）。接着，也使加热器107动作（步骤S23），之后，结束对加热器107施加电压而使加热器107的动作结束（步骤S24）。然后，开始调制动作（步骤S25）。 [0102] 通过进行这样的控制，通过哪一个例子都能够锁定环形谐振波长。 [0103] 另外，初始状态下的环形谐振波长被设定为成为比被调制光波长短的波长。即，由于初始状态下的环形谐振波长根据制造精度以及温度而不一致，因此考虑该情况而设定为即使在最长波长侧不一致的情况下也成为比被调制光波长短的波长。此外，动作时的加热器107的电压Vheater，on被设定为当初始状态下的环形谐振波长在最短波长侧不一致的情况下也在加热器107动作时成为比被调制光波长长的波长。 [0104] （第7实施方式） [0105] 接着，对第7实施方式进行说明。第7实施方式涉及制造与第5实施方式相同的光半导体元件的方法。图15A～图15P是以工序顺序表示第7实施方式所涉及的光半导体元件的制造方法的剖视图。 [0106] 首先，如图15A所示，在Si基板201上形成SiO2膜202，在其上形成Si膜203。接着，如＋ ＋图15B所示，通过在形成n 层的预定区域以及形成p 层的预定区域的周围对Si膜203进行蚀刻，在Si膜203形成台面部203a。之后，在形成n＋层的预定区域以及形成n-层的预定区域以低浓度掺杂n型杂质而形成n-层204n，在形成p＋层的预定区域以及形成p-层的预定区域以低浓度掺杂p型杂质而形成p-层204p。n-层204n、p-层204p先形成哪个都可以。接着，如图15D所＋ ＋ ＋ 示，在形成n 层的预定区域进一步掺杂n型杂质而形成n 层205n，在形成p 层的预定区域进一步掺杂p型杂质而形成p＋层205p。n＋层205n、p＋层205p先形成哪个都可以。接着，如图15E所示，对n＋层205n的一部分以及p＋层205p的一部分进行蚀刻，使n＋层205n以及p＋层205p仅残留在构成环形波导路径的区域。 [0107] 之后，如图15F所示，将覆盖n＋层205n、n-层204n、p-层204p以及p＋层205p的SiO2膜206形成在SiO2膜202上。SiO2膜206作为包层而发挥作用。接着，如图15G所示，在SiO2膜206上，在n-层204n以及p-层204p上方的位置形成环状的加热器207。接着，如图15H所示，将覆盖加热器207的SiO2膜208形成在SiO2膜206上。 [0108] 之后，如图15I所示，在SiO2膜208以及SiO2膜206形成达到n＋层205n的孔209n以及达到p＋层205p的孔209p。接着，如图15J所示，在SiO2膜208上，形成经由孔209n而与n＋层205n连接的调制电极210n、以及经由孔209p而与p＋层205p连接的调制电极210p。接着，如图 15K所示，将覆盖调制电极210n以及调制电极210p的SiO2膜211形成在SiO2膜208上。 [0109] 之后，如图15L所示，在形成光吸收材料的预定区域，即在环形波导路径的内侧以及外侧形成槽212。槽212的深度例如为达到Si基板201内部的程度。接着，如图15M所示，通过经由槽212而对Si基板201的表层部各向同性地进行蚀刻，形成连接槽212彼此的空洞部213。接着，如图15N所示，在空洞部213内以及槽212内形成光吸收材料214。这时，光吸收材料214在SiO2膜211上也以连接槽212彼此的方式而形成。 [0110] 之后，如图15O所示，在光吸收材料214的两侧形成槽215。此时，槽215底面的位置比光吸收材料214的底面深。接着，如图15P所示，通过经由槽215而对Si基板201的表层部各向同性地进行蚀刻，形成连接槽215彼此的空洞部216。 [0111] 通过这种方式，能够制造与第5实施方式相同的光半导体元件。另外，在制造与第4实施方式相同的光半导体元件的情况下，省略空洞部213的形成，使得光吸收材料214不进入到环形波导路径的下方，另外，省略槽215以及空洞部216的形成即可。另外在制造与第3实施方式相同的光半导体元件的情况下，光吸收材料214不形成在SiO2膜211上即可。例如，预先形成掩模即可。另外，在制造与第2实施方式相同的光半导体元件的情况下，省略环形波导路径的内侧的槽212的形成，仅将槽212形成在环形波导路径的外侧即可。 [0112] （第8实施方式） [0113] 接着，对第8实施方式进行说明。图16A是表示第8实施方式所涉及的光半导体元件的结构的图。 [0114] 在第8实施方式中，如图16A所示，沿波导路径1设置有与第5实施方式相同的N个环形调制器411～41N。即，纵列连接N个环形调制器411～41N。环形调制器411～41N的环形旋回光路长彼此不同，如图16B所示，环形调制器411～41N的初始状态的各环形谐振波长为λ1’、λ2’、…、λN’。此外，在波导路径的1的输入部连接有多波长光源42，从多波长光源42向波导路径1输入具有N种振荡波长λ1、λ2、…、λN的多波长光。这里，如图16B所示，振荡波长λ1、λ2、…、λN分别成为比初始状态下的环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’长的波长。此外，振荡波长λ1、λ2、…、λN以及环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’在使环形调制器411～41N的各加热器动作时，被设定为环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’成为比振荡波长λ1、λ2、…、λN长的波长。 [0115] 对于这种第8实施方式，与第6实施方式相同，若使各加热器动作，则如图16B所示，环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’成为比振荡波长λ1、λ2、…、λN长的波长。在该状态下，与第6实施方式相同，若使各加热器的动作结束，则如图16B所示，环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’分别被锁定为适用于振荡波长λ1、λ2、…、λN的调制的波长。然后，在该波长下，能够进行适当的调制。 [0116] 另外，在本实施方式中，环形调制器411～41N的环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’从输入侧（光源侧）向输出侧成为长波长，即，“λ1’＜λ2’＜、…、＜λN’”的关系成立，但是环形谐振波长λ1’、λ2’、…、λN’的排列顺序并不局限于此，以怎样的顺序排列环形调制器411～41N都可以。 [0117] 此外，在本实施方式中，设置有与第5实施方式相同的环形调制器411～41N，但是环形调制器411～41N也可以具备与第1实施方式～第4实施方式相同的结构。此外，图16B中，图示了在加热器动作时环形谐振波长仅横穿一个振荡波长这样的控制，但是也可以横穿两个以上的振荡波长。 [0118] （第9实施方式） [0119] 接着，对第9实施方式进行说明。第9实施方式涉及光发送接收器。图17是表示第9实施方式所涉及的光半导体元件的图。 [0120] 在第9实施方式所涉及的光发送接收器51中，设置有发出具有8种振荡波长λ1、λ2、…、λ8的多波长光的多波长光源52，多波长光源52与多个波导路径59连接。按照每个波导路径59设置有具备个环形调制器的环形调制器组50。8个环形调制器的初始状态的环形谐振波长是λ1’、λ2’、…、λ8’。另外，设置有控制各环形调制器的调制的调制器驱动器53。调制器驱动器53例如控制各环形调制器的调制电压。而且，在各波导路径59设置有输出端口57。 [0121] 另外，在光发送接收器51中，设置有多个输入端口58，在各输入端口58，连接由例如波分复用方式（WDM：wavelength division multiplexing）的分波器56。而且，设置有接收从分波器56输出的光信号的光敏二极管55，并设置有被输入光敏二极管55的输出的TIA（trance impedance amplifier：互阻抗放大器）／LA（limiting amplifier：限制放大器）54。 [0122] 在这样的第9实施方式中，环形调制器组50进行与第8实施方式相同的动作。因此，谐振波长λ1’～λ8’分别被锁定在适用于振荡波长λ1～λ8的调制的波长，在该波长下，能够进行适当的调制。 [0123] 另外，上述实施方式都只不过示出了在实施本发明时具体化的例子，不能据此来限定地解释本发明的技术范围。即，本发明只要不脱离其技术思想、或者其主要特征，就能够通过各种形式实施。 [0124] 产业上的可利用性 [0125] 根据这些光半导体元件等，通过光吸收材料的作用，能够将环形谐振波长稳定地控制为适用于调制的波长。 |
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