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公開番号2025048692
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023205736
出願日2023-12-06
発明の名称半導体光素子
出願人ネオフォトニクス・コーポレイション,NeoPhotonics Corporation
代理人弁理士法人はるか国際特許事務所
主分類H01S 5/042 20060101AFI20250326BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】同一の面に二つの電極が配置された構造において、電極の接続性に優れ、素子サイズの増大を抑制した半導体光素子を提供する。
【解決手段】
第1及び第2導電型の半導体層、光機能層、第1及び第2電極を備える半導体光素子であって、第1乃至第3バンク部、第1及び第3溝部、光機能部と、を含み、光機能部が延伸する方向と平面視で垂直な第1方向において、第1バンク部、第1溝部、第3バンク部、第3溝部、光機能部、第2バンク部は、この順で配置され、第1バンク部側側面の上端と下端との第1方向の距離は、第3バンク部側側面の上端と下端との第1方向の距離よりも長く、第1電極は、第1溝部の底部で第1導電型の半導体層と接し、第1バンク部側側面を経て、第1バンク部の上面まで延伸する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層の上側に配置された光機能層と、
前記光機能層の上側に配置された第２導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層に電気的に接続される第１電極と、
前記第２導電型の半導体層に電気的に接続される第２電極と、
を備える半導体光素子であって、
前記第１電極の一部が配置される第１バンク部と、
前記第１バンクと隣接する第１溝部と、
前記第２電極の一部が配置される第２バンク部と、
第３バンク部と、
前記第３バンクと隣接する第３溝部と、
前記光機能層を含む光機能部と、
を含み、
前記光機能部が延伸する第１方向と平面視で垂直な第２方向において、前記第１バンク部、前記第１溝部、前記第３バンク部、前記第３溝部、前記光機能部、前記第２バンク部は、この順で配置され、
前記第２電極は、前記光機能部で前記第２導電型の半導体層と接し、
前記第１溝部の前記第１バンク部側の側面である第１バンク部側側面は、テラス部を含む階段形状であり、
前記第１バンク部側側面の上端と下端との前記第２方向の距離は、前記第１溝部の前記第３バンク部側の側面である第３バンク部側側面の上端と下端との前記第２方向の距離よりも長く、
前記第１電極は、前記第１溝部の底部で前記第１導電型の半導体層と接し、前記第１バンク部側側面を経て、前記第１バンク部の上面まで延伸する、半導体光素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第３バンク部側側面は、略垂直面、または、テラス部を含む階段形状である、半導体光素子。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第２バンク部及び前記光機能部の間に第２溝部を有する、半導体光素子。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第１溝部の底面から前記テラス部の上面までの高さは、前記第１溝部の底面から前記第１バンク部の上面までの高さの半分以下である、半導体光素子。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第１溝部の底面から前記テラス部の上面までの高さは、前記第１溝部の底面から前記第１バンク部の上面までの高さの２０％以上４０％以下である、半導体光素子。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第１バンク部側側面の前記テラス部の前記第２方向の幅は、前記第１溝部の底面から前記テラス部の上面までの高さの半分以上２倍以下である、半導体光素子。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第３バンク部側側面と前記第３バンク部の上面との交点と、前記第３バンク部側側面と前記第１溝部の底面との交点と、の前記第２方向の距離は、前記第１バンク部側側面の前記テラス部の幅の１／１０以下である、半導体光素子。
【請求項８】
請求項３に記載の半導体光素子であって、
前記第１バンク部側側面の前記テラス部から前記第１バンク部の上面までの高さは、前記第２溝部の底面から前記第２バンク部の上面までの高さと同じである、半導体光素子。
【請求項９】
請求項３に記載の半導体光素子であって、
前記第２電極は、前記光機能部の上部から前記第２溝部の内側を経て、前記第２バンク部の上面まで延伸する、半導体光素子。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記第１導電型の半導体層と前記光機能層との間に、第１導電型のコンタクト層をさらに備え、
前記第１バンク部側側面の前記テラス部は、前記第１導電型のコンタクト層に設けられる、半導体光素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体光素子は、導電型もしくは絶縁性の半導体基板の上に、第１導電型（例えばｎ型）の半導体層、導電型もしくは非導電型の光機能層、そして第２導電型（例えばｐ型）の半導体層が結晶成長によって多層された半導体多層構造を有する。第１導電型の半導体層には第１導電側の電極、第２導電型の半導体層には第２導電側の電極がそれぞれ電気的に接続されている。二つの電極の間に電圧を加えることで、光機能層は発光、光吸収、光増幅等の動作が行われる。二つの電極は一般的には、金属膜である。第１導電側の電極と第２導電側の電極が、同一面に配置された半導体光素子が知られている（特許文献１、２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１０２６７３
特許６８０９６５５
特開平７－１３５３６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２、３に示されるように、第１導電型の半導体層に第１導電側の電極を接続させるためには半導体多層に溝を形成し、その溝の底（第１導電型の半導体層の表面）から第２導電側の電極が配置されている面と略同じ高さまで第１導電側の電極を引き出す必要がある。この時、第１導電側の電極は溝の側壁を伝わって高い位置まで引き出される。溝の側壁が垂直の場合、電極の接続性が低下し、電極の断線による接続不良、高抵抗化といった不具合が発生する問題がある。特許文献１、２、３では溝の側壁をテーパ形状とすることによりこの問題を解決している。
【０００５】
溝の側壁をテーパ形状とした場合、次の課題が発生する。一つは半導体光素子のサイズが大きくなることによるコストの増大である。例えば、特許文献１、２に示されように溝部の側壁をテーパ形状とした場合、第１導電側の電極は光機能層側から離れる方向に延伸して配置される。垂直な側壁と比較するとテーパ部分を介すために延伸距離が長くなり素子サイズの増大へとつながる。もう一つは、第１導電型の半導体層と第１導電側の電極との接続面箇所から、第１導電型の半導体層と光機能層との接続箇所までの距離が長くなることである。特に特許文献２、３の構造において、溝の両側壁ともテーパ形状を有しており、結果として光機能層と第１導電側の電極との距離が広くなっている。これは電気抵抗の増加を招き、消費電力の観点で不利である。さらに、テーパ形状の側壁の形成は、プロセスの安定性の観点で懸念がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決する半導体光素子を提供する。具体的には、同一の面に二つの電極が配置された構造において、電極の接続性に優れ、素子サイズの増大を抑制した半導体光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本開示の一側面に係る半導体光素子は、
第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層の上側に配置された光機能層と、
前記光機能層の上側に配置された第２導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層に電気的に接続される第１電極と、
前記第２導電型の半導体層に電気的に接続される第２電極と、
を備える半導体光素子であって、
前記第１電極の一部が配置される第１バンク部と、
前記第１バンクと隣接する第１溝部と、
前記第２電極の一部が配置される第２バンク部と、
第３バンク部と、
前記第３バンクと隣接する第３溝部と、
前記光機能層を含む光機能部と、
を含み、
前記光機能部が延伸する第１方向と平面視で垂直な第２方向において、前記第１バンク部、前記第１溝部、前記第３バンク部、前記第３溝部、前記光機能部、前記第２バンク部は、この順で配置され、
前記第２電極は、前記光機能部で前記第２導電型の半導体層と接し、
前記第１溝部の前記第１バンク部側の側面である第１バンク部側側面は、テラス部を含む階段形状であり、
前記第１バンク部側側面の上端と下端との前記第２方向の距離は、前記第１溝部の前記第３バンク部側の側面である第３バンク部側側面の上端と下端との前記第２方向の距離よりも長く、
前記第１電極は、前記第１溝部の底部で前記第１導電型の半導体層と接し、前記第１バンク部側側面を経て、前記第１バンク部の上面まで延伸する、ことを特徴とする。
【０００８】
（２）本開示の他の一側面に係る半導体光素子は、
前記第３バンク部側側面は、略垂直面、または、テラス部を含む階段形状である、ことを特徴とする。
（３）本開示の他の一側面に係る半導体光素子は、
前記第２バンク部及び前記光機能部の間に第２溝部を有する、ことを特徴とする。
【０００９】
（４）本開示の他の一側面に係る半導体光素子は、
前記第１溝部の底面から前記テラス部の上面までの高さは、前記第１溝部の底面から前記第１バンク部の上面までの高さの半分以下である、ことを特徴とする。
【００１０】
（５）本開示の他の一側面に係る半導体光素子は、
前記第１溝部の底面から前記テラス部の上面までの高さは、前記第１溝部の底面から前記第１バンク部の上面までの高さの２０％以上４０％以下である、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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