半导体光元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够兼顾散热性和光封闭的半导体光元件及其制造方法。该半导体光元件具备：含有硅的衬底；以及半导体元件，其与所述衬底接合，所述半导体元件由化合物半导体形成且具有光学增益，所述衬底具有波导和第一区域，该第一区域在所述波导的延伸方向上与所述波导连接，所述第一区域具有多个凹部和多个凸部，所述凹部相比于所述衬底的与所述半导体元件接合的面而在所述衬底的厚度方向上凹陷，所述凸部相比于所述凹部的底面而在所述衬底的厚度方向上突出，所述多个凹部与所述多个凸部在与所述波导的延伸方向交叉的方向上交替排列，所述半导体元件与所述第一区域接合。所述半导体元件与所述第一区域接合。所述半导体元件与所述第一区域接合。

【技术实现步骤摘要】
半导体光元件及其制造方法


[0001]本公开涉及半导体光元件及其制造方法。

技术介绍

[0002]已知有一种将由化合物半导体形成且具有光学增益的半导体元件与形成有波导的SOI(Silicon On Insulator)衬底(硅光子学)等衬底接合的技术(例如非专利文献1)。
[0003]现有技术文献
[0004]非专利文献
[0005]非专利文献1：Dhoore et al.“Demonstration of a Discretely Tunable III
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V
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on
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Silicon Sampled Grating DFB Laser”，IEEE，PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL.28，NO.21，NOVEMBER 1，2016

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的问题
[0007]通过向半导体元件注入电流而形成光。伴随着半导体元件的动作而产生热。为了抑制温度上升所引起的特性的劣化，优选提高散热性。另一方面，为了得到良好的特性，提高针对半导体元件的光封闭是重要的。但是，难以兼顾散热性和光封闭。于是，本专利技术的目的在于，提供一种能够兼顾散热性和光封闭的半导体光元件及其制造方法。
[0008]用于解决问题的方法
[0009]本公开的半导体光元件具备：含有硅的衬底；以及半导体元件，其与所述衬底接合，所述半导体元件由化合物半导体形成且具有光学增益，所述衬底具有波导和第一区域，该第一区域在所述波导的延伸方向上与所述波导连接，所述第一区域具有多个凹部和多个凸部，所述多个凹部分别相比于所述衬底的与所述半导体元件接合的面而在所述衬底的厚度方向上凹陷，所述多个凸部分别相比于所述多个凹部的底面而在所述衬底的厚度方向上突出，所述多个凹部与所述多个凸部在与所述波导的延伸方向交叉的方向上交替排列，所述半导体元件与所述第一区域接合。
[0010]本公开的半导体光元件的制造方法具有如下工序：准备含有硅的衬底；以及将由化合物半导体形成且具有光学增益的半导体元件与所述衬底接合，所述衬底具有波导和第一区域，该第一区域在所述波导的延伸方向上与所述波导连接，所述第一区域具有多个凹部和多个凸部，所述多个凹部分别相比于所述衬底的与所述半导体元件接合的面而在所述衬底的厚度方向上凹陷，所述多个凸部分别相比于所述多个凹部的底面而在所述衬底的厚度方向上突出，所述多个凹部与所述多个凸部在与所述波导的延伸方向交叉的方向上交替排列，在与所述衬底接合的工序中，所述半导体元件与所述第一区域接合。
[0011]专利技术效果
[0012]根据本公开，可提供能够兼顾散热性和光封闭的半导体光元件及其制造方法。
附图说明
[0013]图1A是例示实施方式的半导体光元件的俯视图。
[0014]图1B是沿着图1A的线A
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A剖切的剖视图。
[0015]图1C是沿着图1A的线B
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B剖切的剖视图。
[0016]图2A是例示衬底的俯视图。
[0017]图2B是沿着图2A的线A
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A剖切的剖视图。
[0018]图3A是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。
[0019]图3B是沿着图3A的线A
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A剖切的剖视图。
[0020]图3C是例示半导体光元件的制造方法的剖视图。
[0021]图4A是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。
[0022]图4B是沿着图4A的线A
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A剖切的剖视图。
[0023]图4C是沿着图4A的线B
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B剖切的剖视图。
[0024]图5A是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。
[0025]图5B是沿着图5A的线A
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A剖切的剖视图。
[0026]图5C是沿着图5A的线B
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B剖切的剖视图。
[0027]图6A是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。
[0028]图6B是沿着图6A的线A
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A剖切的剖视图。
[0029]图6C是沿着图6A的线B
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B剖切的剖视图。
[0030]图7A是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。
[0031]图7B是沿着图7A的线A
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A剖切的剖视图。
[0032]图7C是沿着图7A的线B
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B剖切的剖视图。
[0033]图8A是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。
[0034]图8B是沿着图8A的线A
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A剖切的剖视图。
[0035]图9是例示比较例的半导体光元件的剖视图。
[0036]图10是例示变形例的半导体光元件的剖视图。
[0037]图11A是例示第二实施方式的半导体光元件的剖视图。
[0038]图11B是例示衬底的剖视图。
[0039]图12是例示光封闭系数和散热性的图。
[0040]图13A是例示第三实施方式的半导体光元件的剖视图。
[0041]图13B是例示衬底的剖视图。
具体实施方式
[0042]本公开的实施方式的说明
[0043]首先列举本公开的实施方式的内容进行说明。
[0044]本公开的一方式为，(1)一种半导体光元件，其中，所述半导体光元件具备：含有硅的衬底；以及半导体元件，其与所述衬底接合，所述半导体元件由化合物半导体形成且具有光学增益，所述衬底具有波导和第一区域，该第一区域在所述波导的延伸方向上与所述波导连接，所述第一区域具有多个凹部和多个凸部，所述多个凹部分别相比于所述衬底的与所述半导体元件接合的面而在所述衬底的厚度方向上凹陷，所述多个凸部分别相比于所述
多个凹部的底面而在所述衬底的厚度方向上突出，所述多个凹部与所述多个凸部在与所述波导的延伸方向交叉的方向上交替排列，所述半导体元件与所述第一区域接合。由于设置有多个凸部，因此能够提高散热性。由于设置有多个凹部，因此衬底的波导的有效的折射率下降，能够提高光封闭。能够兼顾散热性和光封闭。
[0045](2)也可以是，所述衬底具有硅层，所述波导、所述多个凸部及所述多个凹部设置在所述硅层。由于设置有多个硅的凸部，因此，容易通过硅层来释放热，能够提高散热性。由于凹部是缺少硅的部分，因此，由硅层形成的波导的有效的折射率下降，能够提高光封闭。
[0046](3)也可以是，所述衬底具有第二区域和槽，所述槽在与所述波导的延伸方向交叉的方向上位于所述波导的两侧中的任意一侧，所述第二区域位于以所述槽为基准而与所述波导相反的一侧，所述第一区域在与所述波导的延伸方向交叉的方向上与所述第二区域连接，所述半导体元件与所述第一区域及所述第二区域接合。在第一区域的两侧没有设置槽。与具有槽的情况相比，半导体元件的下方的空气的量减少。通过热传导率低的空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体光元件，其中，所述半导体光元件具备：含有硅的衬底；以及半导体元件，其与所述衬底接合，所述半导体元件由化合物半导体形成且具有光学增益，所述衬底具有波导和第一区域，该第一区域在所述波导的延伸方向上与所述波导连接，所述第一区域具有多个凹部和多个凸部，所述多个凹部分别相比于所述衬底的与所述半导体元件接合的面而在所述衬底的厚度方向上凹陷，所述多个凸部分别相比于所述多个凹部的底面而在所述衬底的厚度方向上突出，所述多个凹部与所述多个凸部在与所述波导的延伸方向交叉的方向上交替排列，所述半导体元件与所述第一区域接合。2.根据权利要求1所述的半导体光元件，其中，所述衬底具有硅层，所述波导、所述多个凸部及所述多个凹部设置在所述硅层。3.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其中，所述衬底具有第二区域和槽，所述槽在与所述波导的延伸方向交叉的方向上位于所述波导的两侧中的任意一侧，所述第二区域位于以所述槽为基准而与所述波导相反的一侧，所述第一区域在与所述波导的延伸方向交叉的方向上与所述第二区域连接，所述半导体元件与所述第一区域及所述第二区域接合。4.根据权利要求3所述的半导体光元件，其中，所述半导体元件与所述多个凸部的上表面及所述第二区域的上表面接触。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体光元件，其中，所述半导体元件包括具有第一导电型的第一包覆层、活性层、以及具有第二导电型的第二包覆层，所述第一包覆层、所述活性层及所述第二包覆层从所述衬底侧依次层叠，所述半导体元件具有台面，所述台面位于所述第一区域的上方，从所述衬底侧向与所述衬底相反的一侧突出，且包括所述第二包覆层，所述半导体元件具备：第一电极，其与所述第一包覆层电连接；以及第二电极，其与所述台面的所述第二包覆层电连接。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：平谷拓生，藤原直树，菊地健彦，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：