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公開番号2024080457
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-13
出願番号2022193660
出願日2022-12-02
発明の名称半導体光素子の製造方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人
主分類H01S 5/24 20060101AFI20240606BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ボイドの発生を抑制し、かつ素子構造を形成することが可能な半導体光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン層を有する第1基板と、光学利得を有する半導体素子とを有する半導体光素子の製造方法であって、前記半導体素子は第1面から、前記第1面とは反対の第2面に向けて前記半導体素子の途中まで延伸する穴を有し、前記第1基板の前記シリコン層に、前記半導体素子の前記第1面を接合する工程と、前記接合する工程の後、前記第2面の方向から前記半導体素子の前記穴を露出させる工程と、を有する半導体光素子の製造方法。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
シリコン層を有する第１基板と、光学利得を有する半導体素子とを有する半導体光素子の製造方法であって、
前記半導体素子は第１面から、前記第１面とは反対の第２面に向けて前記半導体素子の途中まで延伸する穴を有し、
前記第１基板の前記シリコン層に、前記半導体素子の前記第１面を接合する工程と、
前記接合する工程の後、前記第２面の方向から前記半導体素子の前記穴を露出させる工程と、を有する半導体光素子の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記接合する工程は、前記半導体素子の前記第１面と前記シリコン層とを接触させる工程と、加熱する工程とを含む請求項１に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン層は導波路を有し、
前記半導体素子は、第１領域と第２領域とを有し、
前記第２領域は複数の前記穴を有し、
前記接合する工程において、前記第１領域は前記導波路と重なる位置に接合される請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１領域と前記穴との間の距離は５０μｍ以下である請求項３に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項５】
前記半導体素子は、第２基板と半導体層とを有し、
前記半導体層の前記第２基板とは反対の面が前記第１面であり、
前記第２基板の前記半導体層とは反対の面が前記第２面であり、
前記穴は前記半導体層を貫通し、前記第２基板の途中まで延伸し、
前記穴を露出させる工程は、前記第２基板を除去する工程を含む請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項６】
前記半導体素子は、第２基板、第１半導体層、および第２半導体層を有し、
前記第１半導体層は前記第２基板と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１半導体層の前記第２基板とは反対の面が前記第１面であり、
前記第２基板の前記第１半導体層とは反対の面が前記第２面であり、
前記穴は前記第１半導体層を貫通し、前記第２半導体層の表面まで延伸し、
前記製造方法は、前記接合する工程の後であって前記露出させる工程の前に、前記第２基板をエッチングによって除去する工程を有し、
前記穴を露出させる工程は、前記第２半導体層を除去する工程を含む請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項７】
前記半導体素子は複数の前記穴を有し、
２つの前記穴の間の距離は２００μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項８】
平面視したときの前記穴の大きさは５μｍ以上である請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項９】
前記穴の深さは２μｍ以上である請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は半導体光素子の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
化合物半導体で形成され光学利得を有する半導体素子を、導波路を形成したＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板（シリコンフォトニクス）などの基板に接合する技術が知られている。接合強度を高めるために、加熱処理が行われる。加熱処理では温度は数百度程度となる。加熱処理において接合界面からガスが発生する。ガスが接合界面に膨らみ（ボイド）が発生する。ＳＯＩ基板の表面に穴および溝などガスを逃がす構造（アウトガス構造）を設ける技術が開発されている（例えば非特許文献１）。アウトガス構造からガスを逃がすことで、ボイドの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Ｄ．Ｌｉａｎｇ，Ｊ．Ｅ．Ｂｏｗｅｒｓ “Ｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｇａｓｓｉｎｇｃｈａｎｎｅｌｓｆｏｒｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＩｎＰ－ｔｏ－ｓｉｌｉｃｏｎｄｉｒｅｃｔｗａｆｅｒｂｏｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｕｂｓｔｒａｔｅ”，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶａｃｃｕｍＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢ：ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＮａｎｏｍｅｔｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄＰｈｅｎｏｍｅｎａ２６，１５６０（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＯＩ基板には導波路など素子の構造が設けられる。ＳＯＩ基板にアウトガス構造と素子構造の両方を設けることは困難であった。そこで、ボイドの発生を抑制し、かつ素子構造を形成することが可能な半導体光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る半導体光素子の製造方法は、シリコン層を有する第１基板と、光学利得を有する半導体素子とを有する半導体光素子の製造方法であって、前記半導体素子は第１面から、前記第１面とは反対の第２面に向けて前記半導体素子の途中まで延伸する穴を有し、前記第１基板の前記シリコン層に、前記半導体素子の前記第１面を接合する工程と、前記接合する工程の後、前記第２面の方向から前記半導体素子の前記穴を露出させる工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によればボイドの発生を抑制し、かつ素子構造を形成することが可能な半導体光素子の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１Ａは第１実施形態に係る半導体光素子を例示する斜視図である。
図１Ｂは図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。
図２は小片を例示する断面図である。
図３は基板を例示する平面図である。
図４は１つの小片を拡大した平面図である。
図５は１つの導波路の付近を拡大した平面図である。
図６Ａは半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
図６Ｂは半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
図７は小片を例示する断面図である。
図８Ａは半導体光素子の製造方法を例示する図である。
図８Ｂは半導体光素子の製造方法を例示する図である。
図８Ｃは半導体光素子の製造方法を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【０００９】
本開示の一形態は、（１）シリコン層を有する第１基板と、光学利得を有する半導体素子とを有する半導体光素子の製造方法であって、前記半導体素子は第１面から、前記第１面とは反対の第２面に向けて前記半導体素子の途中まで延伸する穴を有し、前記第１基板の前記シリコン層に、前記半導体素子の前記第１面を接合する工程と、前記接合する工程の後、前記第２面の方向から前記半導体素子の前記穴を露出させる工程と、を有する半導体光素子の製造方法である。接合の工程において、半導体素子と第１基板との接合界面にガスが発生する。ガスは穴に入り込む。穴を露出させることで、ガスは穴から外に放出される。このため、接合界面におけるボイドの発生が抑制される。接合後の半導体素子を加工することで、素子構造を形成することができる。
（２）上記（１）において、前記接合する工程は、前記半導体素子の前記第１面と前記シリコン層とを接触させる工程と、加熱する工程とを含んでもよい。加熱することで接合強度が高くなる。一方、加熱によって接合界面からガスが発生する。ガスが穴に入り込むため、接合界面におけるボイドの発生が抑制される。
（３）上記（１）または（２）において、前記シリコン層は導波路を有し、前記半導体素子は、第１領域と第２領域とを有し、前記第２領域は複数の前記穴を有し、前記接合する工程において、前記第１領域は前記導波路と重なる位置に接合されてもよい。第２領域が複数の穴を有するため、ボイドの発生が抑制される。第１領域から素子構造を形成することができる。
（４）上記（３）において、前記第１領域と前記穴との間の距離は５０μｍ以下でもよい。第１領域で発生するガスが穴の中にたまることで、ボイドの発生が抑制される。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記半導体素子は、第２基板と半導体層とを有し、前記半導体層の前記第２基板とは反対の面が前記第１面であり、前記第２基板の前記半導体層とは反対の面が前記第２面であり、前記穴は前記半導体層を貫通し、前記第２基板の途中まで延伸し、前記穴を露出させる工程は、前記第２基板を除去する工程を含んでもよい。第２基板を除去することで、穴は露出される。ガスは穴から外に放出される。ボイドの発生が抑制される。
（６）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記半導体素子は、第２基板、第１半導体層、および第２半導体層を有し、前記第１半導体層は前記第２基板と前記第２半導体層との間に設けられ、前記第１半導体層の前記第２基板とは反対の面が前記第１面であり、前記第２基板の前記第１半導体層とは反対の面が前記第２面であり、前記穴は前記第１半導体層を貫通し、前記第２半導体層の表面まで延伸し、前記製造方法は、前記接合する工程の後であって前記露出させる工程の前に、前記第２基板をエッチングによって除去する工程を有し、前記穴を露出させる工程は、前記第２半導体層を除去する工程を含んでもよい。第２基板のエッチングにおいて、第１半導体層が第２半導体層に保護されるため、エッチングされにくい。第２半導体層を除去することで、穴は露出される。ガスは穴から外に放出される。ボイドの発生が抑制される。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記半導体素子は複数の前記穴を有し、２つの前記穴の間の距離は２００μｍ以下でもよい。穴の間から発生するガスが穴の中にたまることで、ボイドの発生が抑制される。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、平面視したときの前記穴の大きさは５μｍ以上でもよい。穴の容積が大きくなる。ガスが穴の中にたまることで、ボイドの発生が抑制される。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記穴の深さは２μｍ以上でもよい。穴の容積が大きくなる。ガスが穴の中にたまることで、ボイドの発生が抑制される。
【００１０】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る半導体光素子の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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