半导体光元件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体光元件及其制造方法。

背景技术：

已知有将由化合物半导体形成的发光元件与形成有波导的soi(silicononinsulator：绝缘硅)基板(硅光子学)接合的技术(例如非专利文献1)。

在先技术文献

非专利文献

非专利文献1：shahramkeyvaniniaetal.光学快报(opticsexpress)vol.21,no.3,3784-3792,2013

技术实现要素：

发明要解决的课题

在soi基板形成波导、谐振器及衍射光栅等。通过谐振器选择光的波长，衍射光栅对具有该波长的光进行反射。有时在soi基板的硅(si)设置凹凸，作为衍射光栅发挥功能。根据凹凸的深度而衍射光栅的反射特性确定。由于si与其外侧的折射率之差大，因此由于凹凸的深度的偏差而反射特性较大地变化。其结果是，光输出的控制变得困难。因此，目的在于提供能够抑制衍射光栅的反射特性的偏差的半导体光元件及其制造方法。

用于解决课题的方案

本发明的半导体光元件具备：基板，包含硅且具有波导；第一半导体元件，接合于所述基板，包含由iii-v族化合物半导体形成的芯层；及第二半导体元件，包含接合于所述基板的衍射光栅，所述衍射光栅具有第一半导体层和将所述第一半导体层埋入的第二半导体层，所述第一半导体层及所述第二半导体层由iii-v族化合物半导体形成，所述衍射光栅对在所述波导中传播的光进行反射。

本发明的半导体光元件的制造方法包括：在包含硅且具有波导的基板上接合包含iii-v族化合物半导体的芯层的第一半导体元件的工序；及将包含衍射光栅的第二半导体元件接合的工序，所述衍射光栅具有第一半导体层和将所述第一半导体层埋入的第二半导体层，所述第一半导体层及所述第二半导体层由iii-v族化合物半导体形成。

发明效果

根据上述发明，能够抑制衍射光栅的反射特性的偏差。

附图说明

图1(a)是例示实施例1的半导体光元件的俯视图，图1(b)是例示半导体光元件的剖视图。图1(c)是表示环形谐振器的特性的图。

图2(a)是将半导体元件附近放大的俯视图，图2(b)是例示半导体元件的剖视图。

图3(a)是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。图3(b)是例示半导体光元件的制造方法的剖视图。

图4(a)是例示半导体光元件的制造方法的俯视图，图4(b)是例示半导体光元件的制造方法的剖视图。

图5(a)是例示半导体光元件的制造方法的俯视图。图5(b)是例示半导体光元件的制造方法的剖视图。

图6(a)是例示半导体光元件的制造方法的俯视图，图6(b)是例示半导体光元件的制造方法的剖视图。

图7(a)是例示半导体光元件的制造方法的俯视图，图7(b)及图7(c)是例示半导体光元件的制造方法的剖视图。

图8(a)是例示比较例1的半导体光元件的俯视图。图8(b)是例示衍射光栅的剖视图。

图9(a)是表示比较例1的折射率耦合系数的计算结果的图，图9(b)是表示实施例1的折射率耦合系数的计算结果的图。

图10(a)是例示比较例1的衍射光栅的反射特性的图，图10(b)是例示实施例1的衍射光栅的反射特性的图。

图11(a)是例示比较例1的衍射光栅的反射特性的图，图11(b)是例示实施例1的衍射光栅的反射特性的图。

图12(a)是例示实施例2的半导体光元件200的俯视图。图12(b)是例示实施例3的半导体光元件300的俯视图。图12(c)是例示实施例4的半导体光元件400的俯视图。

图13是例示实施例5的半导体元件的俯视图。

图14(a)是表示比较例2的反射特性的图，图14(b)是放大图。

图15(a)是表示实施例5的反射特性的图，图15(b)是放大图。

符号说明

10、50、72基板

11sio2层

12、14、16、17、23、83波导

13si层

15平台

18、20环形谐振器

19si基板

21、22、24、56、84电极

30、60、62半导体元件

31台面

32、38接触层

34芯层

36包层

40埋入层

42、44绝缘膜

48欧姆电极

52金属层

64、80、81衍射光栅

66锥部

68gainasp层

70、70a、70binp层

71开口部

73桥

74牺牲层

75捣锤

82马赫－曾德干涉计

100、200、300、400半导体光元件

具体实施方式

[本申请发明的实施方式的说明]

首先，列举本申请发明的实施方式的内容进行说明。

本申请发明的一方式涉及：

(1)一种半导体光元件，具备：包含硅且具有波导的基板；与所述基板接合，包含由iii-v族化合物半导体形成的芯层的第一半导体元件；包含与所述基板接合的衍射光栅的第二半导体元件，所述衍射光栅具有第一半导体层和将所述第一半导体层埋入的第二半导体层，所述第一半导体层及所述第二半导体层由iii-v族化合物半导体形成，所述衍射光栅对在所述波导中传播的光进行反射。衍射光栅的反射特性相对于第一半导体层的厚度的变化的变化率小。因此能够抑制反射特性的偏差。

(2)可以是，所述第一半导体层包含周期性地配置的多个镓铟砷磷层，所述第二半导体层包含磷化铟层。衍射光栅的反射特性相对于镓铟砷磷层的厚度的变化的变化率小。因此，能够抑制反射特性的偏差。

(3)可以是，两个所述第二半导体元件接合于所述基板，所述两个第二半导体元件中的一方与所述第一半导体元件的一端进行光耦合，另一方与所述第一半导体元件的另一端进行光耦合，所述两个第二半导体元件的反射率互不相同。能够使由一方的第二半导体元件反射的光从另一方的第二半导体元件侧射出。

(4)可以是，所述基板具有位于所述第一半导体元件与所述两个第二半导体元件中的所述一方之间的谐振器，对于通过所述谐振器选择的波长的光，所述两个第二半导体元件中的所述一方的反射率比所述另一方的反射率高。由此，能够将通过谐振器选择的波长的光利用一方的第二半导体元件反射，从另一方的第二半导体元件侧射出。

(5)可以是，所述第二半导体元件具有位于所述波导上且沿所述波导的延伸方向而顶端变细的锥部。光难以被第二半导体元件的端面反射，容易向衍射光栅转移。因此，能抑制光损失。

(6)可以是，所述波导的与所述衍射光栅重叠的部分的宽度比不与所述衍射光栅重叠的部分的宽度小。能够提高折射率耦合系数。

(7)可以是，所述谐振器包含至少一个环形谐振器。通过环形谐振器能够控制光的波长。

(8)可以是，所述第二半导体元件的衍射光栅形成sg-dbr。

(9)一种半导体光元件的制造方法，包括：在包含硅且具有波导的基板上接合包含iii-v族化合物半导体的芯层的第一半导体元件的工序；及将包含衍射光栅的第二半导体元件接合的工序，所述衍射光栅具有第一半导体层和将所述第一半导体层埋入的第二半导体层，所述第一半导体层及所述第二半导体层由iii-v族化合物半导体形成。衍射光栅的反射特性相对于第一半导体层的厚度的变化的变化率小。因此，能够抑制反射特性的偏差。

(10)可以是，所述半导体光元件的制造方法包括：通过形成牺牲层、所述第一半导体层及所述第二半导体层而形成所述第二半导体元件的工序；及通过蚀刻而将所述牺牲层除去的工序，在将所述第二半导体元件接合的工序中，将通过除去所述牺牲层而露出的所述第二半导体元件的面接合于所述基板。露出的面平坦，因此接合强度提高。

[本申请发明的实施方式的详情]

以下，参照附图，说明本申请发明的实施方式的半导体光元件及其制造方法的具体例。需要说明的是，本发明没有限定为上述的例示，由请求保护的范围公开，包含与请求保护的范围等同的意思及范围内的全部变更。

【实施例1】

图1(a)是例示实施例1的半导体光元件100的俯视图。如图1(a)所示，半导体光元件100具有基板10、半导体元件30(第一半导体元件)、半导体元件60及62(第二半导体元件)，是使用了硅光子学的混合型的波长可变激光元件。

基板10是如后所述那样包含硅(si)层和氧化硅(sio2)层的soi基板，具有沿x轴方向延伸的边及沿y轴方向延伸的边。在基板10的表面设有波导12、14及16、环形谐振器18及20，接合有半导体元件30、60及62。半导体元件30是射出激光的发光元件。半导体元件60及62具有衍射光栅。衍射光栅作为对激光进行反射的分布布喇格反射镜(dbr：distributedbraggreflector)发挥功能。

波导及环形谐振器向空气露出。波导12、14及16例如沿着半导体光元件100的一边，朝向x轴方向呈直线状地延伸，并在y轴方向上相互分离。半导体元件30设置在波导12上，与波导12进行光耦合。半导体元件60设置在波导12上，与波导12进行光耦合。半导体元件62设置在波导16上，与波导16进行光耦合。半导体元件60与半导体元件30的一端相对，半导体元件62位于半导体元件30的另一端侧。在半导体元件30、60及62的端部形成锥部，这些锥部位于波导上。

电极21位于波导12上且半导体元件30的另一端侧。环形谐振器18位于波导12与波导14之间，并与它们光学性地耦合。环形谐振器20位于波导14与波导16之间，并与它们光学性地耦合。环形谐振器18及20的透过特性通过曲率半径及折射率等来决定。环形谐振器18的曲率半径与环形谐振器20的曲率半径不同。通过使用了两个环形谐振器18及20的游标效应，能够选择特定的波长作为振荡波长。在环形谐振器18上设置电极22，在环形谐振器20上设置电极24。电极21、22及24作为加热器发挥功能。

图1(c)是表示环形谐振器的特性的图。纵轴表示两个环形谐振器18及20的光的透光率，横轴表示光的波长。如图1(c)所示，相对于波长，周期性地得到高的透光率。在图1(c)的例子中，在波长1550nm附近存在最大的峰值，随着波长从1550nm离开而峰值的高度减小。通过调节向设置于环形谐振器18的电极22及设置于环形谐振器20的电极24施加的电压，使环形谐振器18及20的温度变化。由于温度变化而环形谐振器18及20的折射率变化，能够使峰值的位置移动。由此波长能够变化。

(半导体元件30)

图1(b)是例示半导体光元件100的剖视图，图示出图1(a)的沿着线a-a的剖面。如图1(b)所示，基板10是在厚的硅基板(si基板19)上层叠有sio2层11和si层13的结构。在si层13的一方的面上接合有半导体元件30。在si层13的与接合半导体元件30的面的相反侧的面上设置sio2层11。si层13包含波导12及平台15。在波导12的两侧设有槽，平台15位于槽的外侧。

半导体元件30包括台面31及埋入层40。台面31包括沿z轴方向顺次层叠的接触层32、芯层34、包层36及接触层38，位于波导12之上。半导体元件30的接触层32从波导12至平台15扩展。埋入层40位于接触层32之上，将台面31的两侧埋入。在埋入层40上层叠绝缘膜42及44。绝缘膜42由例如氮化硅(sin)形成，绝缘膜44由例如氮氧化硅(sion)形成。

绝缘膜42及44在台面31的上方具有开口部。在从开口部露出的接触层38之上设有欧姆电极48。在欧姆电极48之上顺次层叠金属层52及电极56。它们形成p型的电极。金属层52及电极56从台面31的上方延伸至下方。欧姆电极48例如是将钛(ti)、铂(pt)及金(au)层叠的结构。金属层52例如由钛钨(tiw)形成。电极56例如由金(au)形成。未图示的n型的电极与接触层32电连接。

接触层32例如由n型磷化铟(n-inp)形成。芯层34例如包括由未掺杂的镓铟砷(i-gainas)形成的多个阱层及阻隔层，具有多重量子阱结构(mqw：multiquantumwell)。包层36例如由p-inp形成。接触层38例如由p-gainas形成。埋入层40例如由掺杂有铁(fe)的inp形成。半导体元件30可以由上述以外的半导体形成。半导体元件30具有光学增益，通过被注入电流而射出激光。

(半导体元件62)

图2(a)是例示半导体元件62的俯视图。如图2(a)所示，半导体元件62具有衍射光栅64及锥部66。锥部66位于基板10的波导16之上，沿波导16的延伸方向变细。波导16中的与衍射光栅64重叠的部分的宽度w1例如为0.5μm，锥部66附近的宽度w2比w1大，例如为2μm。衍射光栅64的宽度w3例如比宽度w1大8μm以上。

图2(b)是例示半导体元件62的剖视图，图示出图2(a)的沿着线b-b的剖面。如图2(b)所示，半导体元件62具有镓铟砷磷(gainasp)层68(第一半导体层)及inp层70(第二半导体层)。gainasp层68的折射率与inp层70的折射率不同。多个gainasp层68相互分离，沿波导16的延伸方向周期性地排列。inp层70将多个gainasp层68埋入。gainasp层68与inp层70的排列部分形成衍射光栅64。通过衍射光栅64的x轴方向的长度l1、及gainasp层68的厚度t1、在x轴方向上相邻的gainasp层68间的周期x1等，来确定衍射光栅64的反射特性。周期x1例如为0.3μm，厚度t1例如为0.05μm以上且0.2μm以下。半导体元件62的厚度t2例如为0.1μm以上且0.25μm以下。

半导体元件60具有与半导体元件62同样的构成。半导体元件60的gainasp层68的数目比半导体元件62的gainasp层68的数目少。因此，半导体元件60的反射率比半导体元件62的反射率低。

通过向半导体元件30注入载流子而半导体元件30射出激光。波导12、14及16、环形谐振器18及20形成半导体元件30的出射光的路径。使用两个环形谐振器18及20的fsr(自由谱区域)之差产生的游标效应，来控制光的波长。被控制后的波长的光在波导16中传播，向半导体元件62入射。半导体元件62的衍射光栅对该波长的光进行反射。反射后的光在波导12、14及16等中传播。光中的至少一部分透过半导体元件60向半导体光元件100的外部射出。

(制造方法)

图3(a)、图4(a)、图5(a)、图6(a)及图7(a)是例示半导体元件62的制造方法的俯视图。图3(b)、图4(b)、图5(b)、图6(b)、图7(b)及图7(c)是例示半导体元件62的制造方法的剖视图，图示出对应的俯视图的沿线c-c的剖面。需要说明的是，半导体元件60也通过与半导体元件62同样的方法制造。

如图3(b)所示，在基板72上，通过例如有机金属气相生长法(omvpe：organometallicvaporphaseepitaxy)等顺次地外延生长出牺牲层74、inp层70a、gainasp层68及inp层70b。基板72例如由inp形成，牺牲层74例如由alinas形成。

例如通过电子线描绘等形成抗蚀剂图案，通过使用了ch4及h2系气体的干蚀刻，如图4(a)及图4(b)所示那样对inp层70b及gainasp层68进行蚀刻，形成inp层70b及gainasp层68的图案。

如图5(a)及图5(b)所示，通过omvpe法等外延生长出inp层。inp层与inp层70a及70b成为一体，形成将gainasp层68埋入的inp层70。

如图6(a)及图6(b)所示，通过对inp层70及牺牲层74进行干蚀刻而在这些层形成开口部71。开口部71将gainasp层68包围，牺牲层74的侧面及基板72的表面从开口部71露出。如图6(a)所示，开口部71的内侧与外侧通过桥73连接。

如图7(a)及图7(b)所示，通过湿蚀刻将牺牲层74除去。由此，形成半导体元件62，半导体元件62的面62a露出。半导体元件62由桥73支承。

图7(c)是例示接合的工序的剖视图。如图7(c)所示，捣锤(stamp)75(pdms)拾取半导体元件62，并以面62a与基板10接触的方式配置在基板10上。通过将半导体元件62朝向基板10加压而半导体元件62与基板10接合。半导体元件60也通过与半导体元件62同样的工序形成，并与基板10接合。在接合之后，在半导体元件60及62上形成抗蚀剂图案，通过使用了甲烷/氢系的气体(ch4及h2)的干蚀刻，形成锥部66。

半导体元件30通过基于omvpe法等的半导体层的生长、基于蚀刻的台面31的形成、基于蒸镀等的电极的形成等来制造。半导体元件30也使用捣锤75与基板10接合。

(比较例1)

图8(a)是例示比较例1的半导体光元件100c的俯视图。如图8(a)所示，半导体光元件100c不具有半导体元件60及62而具有衍射光栅80及81。其他的构成与半导体光元件100相同。

图8(b)是例示衍射光栅81的剖视图。如图8(b)所示，衍射光栅81是设置于基板10的si层13并沿波导16的延伸方向排列的凹凸。衍射光栅80也是与衍射光栅81同样的构成。这样的衍射光栅80及81的凹凸向空气露出。衍射光栅80及81的反射特性通过凹凸的周期及槽的深度d等来确定。

(折射率耦合系数)

图9(a)是表示比较例1的折射率耦合系数的计算结果的图，图9(b)是表示实施例1的折射率耦合系数的计算结果的图。在图9(a)及图9(b)中，三角是波导16的宽度w1为0.5μm的例子，方形是宽度w1为1μm的例子，圆是宽度w1为2μm的例子。波导16的宽度w1越小，则从波导16向衍射光栅光越容易转移，因此折射率耦合系数变大。

图9(a)的横轴是si层13的蚀刻深度d，纵轴是波导16与衍射光栅81的折射率耦合系数。如图9(a)所示，在比较例1中，蚀刻深度d变大时，折射率耦合系数也变大。在w1＝0.5μm的例子中，蚀刻深度d发生0.01μm变化，由此折射率耦合系数发生约700cm^-1变化。衍射光栅80的折射率耦合系数也表现出与图9(a)同样的性质。

图9(b)的横轴是半导体元件62具有的衍射光栅64的厚度t2，纵轴是波导16与衍射光栅64的折射率耦合系数。衍射光栅64中的gainasp层68的上下各自的inp层70的厚度固定为20μm，通过改变gainasp层68的厚度t1而使衍射光栅64的厚度t2变化。如图9(b)所示，在实施例1中，当厚度t2变大时，折射率耦合系数也变大。在w1＝0.5μm的例子中，通过厚度t2发生0.05μm变化而折射率耦合系数发生约500cm^-1变化。半导体元件60的衍射光栅也表现出与图9(b)同样的性质。

如图8(b)所示，si层13向空气露出，si与空气之间的折射率差大。因此，如图9(a)所示，相对于蚀刻深度d的变化而衍射光栅81的折射率耦合系数也较大地变化。因此，折射率耦合系数的控制困难。另一方面，如图2(b)所示，衍射光栅64由gainasp层68和inp层70形成，gainasp层68埋入于inp层70。由于层间的折射率差小，因此相对于gainasp层68的厚度t1的变化而折射率耦合系数平缓地变化。衍射光栅64的折射率耦合系数的变化率与衍射光栅81相比为1/10左右。因此，通过调整厚度t1，能够高精度地控制衍射光栅64的折射率耦合系数。

折射率耦合系数对衍射光栅的反射特性有影响，由于折射率耦合系数变化而反射特性变化。反射特性是指能得到图10(a)～图11(b)所示那样的反射率、及高的反射率的波长带域(反射带域)。折射率耦合系数越大，则反射率越升高，反射带域越变宽。在折射率耦合系数的控制困难的情况下，反射特性产生偏差。在能够准确地控制折射率耦合系数的情况下，反射特性也能够稳定地控制。

图10(a)是例示比较例1的衍射光栅80的反射特性的图，图10(b)是例示实施例1的衍射光栅64的反射特性的图。横轴表示光的波长，纵轴表示反射率。衍射光栅的长度为4μm。图10(a)的实线是si层13的蚀刻深度d为20nm的例子，虚线是蚀刻深度d为30nm的例子，点线是蚀刻深度d为40nm的例子。图10(b)的实线是衍射光栅64的厚度t2为220nm的例子，虚线是厚度t2为230nm的例子，点线是厚度t2为240nm的例子。与图9(b)同样地通过改变gainasp层68的厚度t1而使衍射光栅64的厚度t2变化。如图10(a)及图10(b)所示，在所有的例子中都是在波长1550nm附近反射率成为最大，随着波长从1550nm远离而反射率缓慢地减少。

如图10(a)所示，在比较例1中，当深度d增大时，反射率增加。由于深度d发生10nm变化而反射率发生约20％变化。在d1＝20nm的例子和d1＝40nm的例子中，反射率相差约40％。另一方面，如图10(b)所示，在实施例1中，当厚度t2增大时，反射率增加。厚度t2发生20nm变化引起的反射率的变化为10％以下。即，相对于gainasp层68的厚度t2的变化的反射率的变化率小于比较例1的变化率。因此，能抑制反射率的偏差。

图11(a)是例示比较例1的衍射光栅81的反射特性的图，图11(b)是例示实施例1的衍射光栅64的反射特性的图。衍射光栅的长度为30μm。所有的例子都具有反射率高的带域(反射带域)。

如图11(a)所示，在比较例1中，蚀刻深度d越小，则反射带域越宽。在d＝40nm的例子中，反射带域大致位于1540～1560nm的范围。在d＝30nm的例子中，反射带域大致位于1530～1570nm的范围。在d＝20nm的例子中，反射带域大致位于1520～1580nm的范围。当蚀刻深度d发生10nm变化时，反射带域发生约20nm变化。

如图11(b)所示，在实施例1中，厚度t2越小，则反射带域越宽。当厚度t2发生20nm变化时，反射带域发生约2nm变化。实施例1中的反射带域的变化率小于比较例1。因此，能抑制反射带域的偏差。

根据比较例1，由于si层13的蚀刻深度d产生偏差而如图9(a)所示，折射率耦合系数较大地变化，如图10(a)及图11(a)所示，反射率及反射带域也较大地偏差。如图8(a)所示，通过对si层13进行蚀刻而形成两个衍射光栅80及81。在si层13的两个部位，难以将蚀刻深度d控制成所希望的大小，反射特性产生偏差。

另一方面，根据实施例1，半导体元件30、60及62接合于基板10，半导体元件60及62具有衍射光栅64。如图2(b)所示，衍射光栅64由gainasp层68和将gainasp层68埋入的inp层70形成。由于这些层的折射率差小，因此如图9(b)所示，相对于gainasp层68的厚度t1的变化的折射率耦合系数的变化率小。因此，如图10(b)及图11(b)所示，反射率及反射带域的偏差也减小。即，即使在gainasp层68的厚度产生了偏差的情况下，也能够抑制衍射光栅64的反射特性的偏差。

衍射光栅64由周期性地配置的多个gainasp层68及将多个gainasp层68埋入的inp层70形成。衍射光栅64的反射特性通过例如gainasp层68的数目及厚度t1来确定。厚度t1的变化引起的折射率耦合系数及反射特性的变化率小于比较例1。因此，能够抑制衍射光栅64的反射特性的偏差。调整例如omvpe法中的气体的流量及生长时间等，控制gainasp层68的厚度t1。

实施例1中的衍射光栅64的iii-v族化合物半导体与基板10的si的折射率差小于比较例1中的空气与si的折射率差。因此，能得到例如1000cm^-1以上等的大的折射率耦合系数，能得到充分宽的反射带域。而且，在si层13的光栅向空气露出的比较例1中，折射率的分布为非对称。因此，光的散射损失增加。gainasp层68由inp层70埋入，因此衍射光栅64处的折射率的分布在上下方向(z轴方向)上成为对称。因此，能够抑制散射损失。需要说明的是，半导体元件60及62可以由gainasp及inp以外的iii-v族化合物半导体形成，优选由难以吸收半导体元件30的出射光的材料形成。

在基板10上接合两个半导体元件60及62。半导体元件60与半导体元件30的-x侧端部进行光耦合，半导体元件62与半导体元件30的+x侧端部进行光耦合。半导体元件62的反射率比半导体元件60的反射率高。由半导体元件62反射的光的一部分通过半导体元件60并射出。为了提高半导体元件62的反射率，例如只要与半导体元件60相比增大长度l1并增加gainasp层68的数目即可即可。

在半导体元件30与半导体元件62之间设置两个环形谐振器18及20。环形谐振器18及20具有图1(c)所示那样的特性，通过这些谐振器能够选择振荡波长。半导体元件62的衍射光栅64对于通过环形谐振器18及20而选择的波长的光，具有例如100％的高的反射率。而且，半导体元件60的衍射光栅64对于选择的波长的光而具有例如30％左右的反射率，对于光的一部分进行反射，并使一部分透过。因此，能够利用半导体元件62对半导体元件30射出的光进行反射，使透过了半导体元件60的光向半导体光元件100的外部射出。可以在半导体光元件100设置环形谐振器以外的谐振器，只要设置光的波长可变的光回路即可。

如图2(a)所示，半导体元件62在波导16上具有沿波导16的延伸方向而顶端变细的锥部66。半导体元件60也同样地具有锥部66。通过设置锥部66，光在半导体元件60及62的端面难以反射，向衍射光栅64容易转移。因此，能抑制光损失。可以在锥部66的形成后接合半导体元件60及62，也可以在接合后形成锥部66。为了进行锥部66与波导的位置对合而优选在接合后形成锥部66。

如图2(a)所示，波导16中的与衍射光栅64重叠的部分的宽度w1比不与衍射光栅64重叠的部分的宽度w2小。由此，光向衍射光栅64容易转移，折射率耦合系数升高。半导体元件60及62的厚度t2例如为0.1μm以上且0.25μm以下等。通过对半导体元件60及62进行薄膜化而抑制光的耦合损失，但是折射率耦合系数减少。优选如上所述减小宽度w1而提高折射率耦合系数。宽度w1优选为例如0.5μm以上且1.5μm以下。

半导体元件60及62的宽度w3(衍射光栅64的宽度)比波导的宽度w1大例如8μm以上。光在衍射光栅64之中比波导的宽度w1宽。通过增大衍射光栅64的宽度w3而折射率耦合系数升高。而且，即使在接合时半导体元件60及62的位置偏离几μm左右，衍射光栅64也位于波导上。

如图7(b)～图7(c)所示，在牺牲层74的蚀刻后进行将半导体元件62拿起而接合于基板10的所谓转印。对牺牲层74进行蚀刻而露出的面62a设为接合界面。面62a平坦，因此接合强度提高。

【实施例2】

图12(a)是例示实施例2的半导体光元件200的俯视图。关于与实施例1相同的构成，省略说明。如图12(a)所示，在环形谐振器20与半导体元件62之间设有非对称型的马赫－曾德干涉计82。马赫－曾德干涉计82包括波导16及83、及电极84。波导83弯曲，两端连接于波导16。在波导16中传播的光的一部分向波导83分支传播，向波导16汇合。通过向设置在波导83上的电极84施加电压而波导83的折射率变化。通过马赫－曾德干涉计82对光进行调制，能够改善例如相邻的模的抑制比。根据实施例2，与实施例1同样，能够抑制衍射光栅64的反射特性的偏差。

【实施例3】

图12(b)是例示实施例3的半导体光元件300的俯视图。关于与实施例1相同的构成，省略说明。如图12(b)所示，环形谐振器18设置在半导体元件30的+x侧端部与半导体元件62之间。环形谐振器20设置在半导体元件30的-x侧端部与半导体元件60之间。环形谐振器20与波导12及23进行光耦合。波导23弯曲。半导体元件60设置在波导23上，与波导23进行光耦合。根据实施例3，与实施例1同样，能够抑制衍射光栅64的反射特性的偏差。

【实施例4】

图12(c)是例示实施例4的半导体光元件400的俯视图。关于与实施例1相同的构成，省略说明。如图12(c)所示，半导体光元件400具有一个环形谐振器18。根据实施例4，与实施例1同样，能够抑制衍射光栅64的反射特性的偏差。与通过两个环形谐振器的游标效应使波长可变的实施例1相比，在实施例4中通过一个环形谐振器18控制波长，因此波长的可变范围窄。

如实施例1～4所示，可以使用环形谐振器作为用于选择激光振荡的波长的谐振器。环形谐振器的数目至少为一个，可以为一个，也可以为两个及三个以上。可以设置环形谐振器以外的谐振器。

【实施例5】

图13是例示实施例5的半导体元件62的俯视图。半导体元件62具有沿x轴方向排列的多个衍射光栅64。多个衍射光栅64形成sg-dbr(sampledgrating-distributedbraggreflector：取样光栅分布布喇格反射镜)区域。一个衍射光栅64的长度l1为例如10μm，衍射光栅64间的周期l2为例如100μm。衍射光栅64的个数例如为6个。半导体元件60也同样地具有sg-dbr区域。具有sg-dbr区域的半导体元件60及62与基板10接合。

图14(a)是表示比较例2的反射特性的图，图14(b)是放大图。在比较例2中，如图8(b)那样由凹凸形成的衍射光栅在基板10的si层13排列多个，设置sg-dbr区域。实线是蚀刻深度d为10nm的例子，虚线是蚀刻深度d为20nm的例子。图15(a)是表示实施例5的反射特性的图，图15(b)是放大图。实线是gainasp层68的厚度t1为90nm的例子，虚线是厚度t1为100nm的例子。在比较例2及实施例5中，一个衍射光栅的长度为10μm，衍射光栅间的周期为100μm，衍射光栅的个数为6个。

如图14(a)所示，在比较例2中，蚀刻深度d从10nm变化为20nm，由此，例如1520nm附近及1580nm附近等不需要的波长带域的反射率上升。而且，如图14(b)所示，反射带域变化。对于通过环形谐振器18及20选择的波长的光的反射率下降，具有所希望的波长的光的输出下降。

如图15(a)所示，在实施例2中厚度t1从90nm变化为100nm时的反射率的变化小于比较例2。而且，如图15(b)所示，反射带域的移动量也为几nm左右，小于比较例2。因此，对于通过环形谐振器18及20选择的波长的光的反射率高，能够输出具有所希望的波长的光。

以上，详细叙述了本发明的实施例，但是本发明没有限定为上述特定的实施例，在权利要求书记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。