DE602006000482T2

DE602006000482T2 - Oberflächenemittierender Laser mit integriertem gleichrichtenden Element

Info

Publication number: DE602006000482T2
Application number: DE602006000482T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Suwa-shi Kaneko
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: US20060284197A1; KR20060132467A; DE602006000482D1; JP4470819B2; KR100768535B1; JP2006351921A; EP1734623B1; CN1881606A; CN100502027C; EP1734623A1

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft optische Elemente.
Verwandte Technik
Ein optisches Element wie z. B. eine Emissionsdiode, ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser und eine Fotodiode hat eine Struktur, bei der ein Randabschnitt unterschiedliche Abstufungen aufweist, da ein säulenförmiger Abschnitt ausgebildet ist, um einen Lichtemissions- oder einen Lichtempfangsbereich festzulegen. Auch hat ein optisches Element in Bereichen, in denen Isolierfilme, Anschlussflecken und Ähnliches ausgebildet sind, eine Struktur mit unterschiedlichen Abstufungen. Ein Problem besteht darin, dass sich Elektroden des optischen Elements in den Bereichen mit einer Struktur mit unterschiedlichen Abstufungen leicht lösen.
Die japanische Offenlegungsschrift JP-A-2004-311701 beschreibt ein Verfahren, das ein Lösen von Elektroden verhindert, indem die Seitenfläche eines Elements in einer positiv konisch geformten Konfiguration ausgebildet wird.
Die US-A-5 404 373 offenbart ein optisches Element gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Vorteil einiger Aspekte der vorliegenden Erfindung kann ein optisches Element bereitgestellt werden, das verhindern kann, dass die Zuverlässigkeit des optischen Elements durch das Lösen von Elektroden verringert wird.
Ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält: ein erstes Halbleiterelement und ein zweites Halbleiterelement, bei denen das erste Halbleiterelement eine Halbleiterschicht, erste und zweite Elektroden eines ersten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des ersten Halbleiterelements, die an voneinander getrennten Positionen und über der Halbleiterschicht ausgebildet sind, sowie eine dritte Elektrode eines zweiten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des ersten Halbleiterelements enthält, und das zweite Halbleiterelement eine vierte Elektrode des ersten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des zweiten Halbleiterelements und eine fünfte Elektrode des zweiten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des zweiten Halbleiterelements enthält. Das optische Element ist weiterhin mit einer Verbindungselektrode zum Anschließen der ersten und der fünften Elektrode und zum Anschließen der zweiten und der fünften Elektrode bestückt.
Auf diese Weise ist die fünfte Elektrode des zweiten Halbleiterelements über die Verbindungselektrode mit dem ersten Halbleiterelement an einer Mehrzahl Positionen derart elektrisch verbunden, dass das erste Halbleiterelement und das zweite Halbleiterelement zusammen funktionsfähig sind, auch wenn einer der Anschlüsse getrennt ist, und daher kann die Zuverlässigkeit des optischen Elements erhöht werden.
Beim optischen Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung können die erste, die zweite und die fünfte Elektrode in unterschiedlicher Höhe ausgebildet werden, und die Verbindungselektrode kann über einem Substrat durchgängig von einer oberen Fläche der ersten Elektrode zu einer oberen Fläche der fünften Elektrode sowie durchgängig von einer oberen Fläche der zweiten Elektrode zu einer oberen Fläche der fünfte Elektrode ausgebildet werden.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn die erste, die zweite und die fünfte Elektrode in unterschiedlicher Höhe ausgebildet sind, verhindert werden, dass sie sich lösen, indem sie in mehrfache Richtungen ausgebildet sind.
Das optische Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung kann ferner eine zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterelement gebildete Isolierschicht enthalten, bei der die Verbindungselektrode durch eine obere Fläche der Isolierschicht durchgängig von der oberen Fläche der ersten Elektrode zur oberen Fläche der fünften Elektrode und durch die obere Fläche der Isolierschicht durchgängig von der oberen Fläche der zweiten Elektrode zur oberen Fläche der fünften Elektrode ausgebildet werden kann.
Beim optischen Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung können die erste und die zweite Elektrode in einer höheren Position als die fünfte Elektrode, von der Substratseite aus gesehen, ausgebildet sein, und die Isolierschicht weist eine von der Seite der ersten und der zweiten Elektrode zur Seite der fünften Elektrode nach unten geneigte seitliche Fläche auf.
Beim optischen Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung können die erste und die zweite Elektrode auf einer oberen Fläche der Halbleiterschicht ausgebildet sein, und die Halbleiterschicht kann in einem Bereich ausgebildet sein, der nicht mindestens einen Teil eines Bereichs über eine gedachte Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Elektrode, von oben aus gesehen, einschließt.
Beim optischen Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung kann die Verbindungselektrode durch einen anderen Bereich als den, der einen Bereich der Halbleiterschicht bildet, durchgängig von der oberen Fläche der ersten Elektrode zur oberen Fläche der zweiten Elektrode ausgebildet sein.
Beim optischen Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Halbleiterelement ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser sein.
Beim optischen Element gemäß einem Aspekt der Ausführungsform der Erfindung kann das erste Halbleiterelement ein Gleichrichterelement sein, das parallel zum oberflächenemittierenden Halbleiterlaser geschaltet ist.
Ein optisches Element gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser und ein parallel zum oberflächenemittierenden Halbleiterlaser geschaltetes Gleichrichterelement, bei dem das Gleichrichterelement eine erste Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, die nacheinander von der Seite eines Substrats ausgebildet sind, eine erste und eine zweite Elektrode des ersten Leitfähigkeitstyps, die an voneinander getrennten Positionen über der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet sind, und eine dritte Elektrode des zweiten Leitfähigkeitstyps. Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser enthält einen ersten Spiegel, eine aktive Schicht und einen zweiten Spiegel, die nacheinander von der Seite des Substrats aus gebildet sind, eine vierte Elektrode des ersten Leitfähigkeitstyps und eine fünfte Elektrode des zweiten Leitfähigkeitstyps. Das optische Element ist weiterhin mit einer Verbindungselektrode zum Anschließen der ersten und der fünften Elektrode und zum Anschließen der zweiten und der fünften Elektrode ausgestattet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
2 ist eine Schnittansicht, die ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
3 zeigt einen Fertigungsschritt eines optischen Elements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
7 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
8 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
10 zeigt einen Fertigungsschritt des optischen Elements gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1. Struktur des optischen Elements
1 ist eine Draufsicht, die ein optisches Element 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt. 2 ist eine Schnittansicht, die ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt. 2 ist eine Sehnittansicht entlang der Linie A-A in 1.
Das optische Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 1 und 2 gezeigt wird, ein Gleichrichterelement 170, das ein Beispiel für ein erstes Halbleiterelement ist, einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 160, der ein Beispiel für ein zweites Halbleiterelement ist, eine erste Verbindungselektrode 141 und eine zweite Verbindungselektrode 142, die den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 160 und das Gleichrichterelement 160 parallel zueinander schalten. Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 und das Gleichrichterelement 170 sind über einem gemeinsamen Substrat (einem Halbleitersubstrat 101) ausgebildet.
Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160, das Gleichrichterelement 170 und die Gesamtstruktur des Elements werden nachfolgend beschrieben.
1.1 Oberflächenemittierender Halbleiterlaser
Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 hat einen vertikalen Resonator. Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 kann auch einen säulenförmig abgeschiedenen Halbleiterkörper (im Folgenden als "Säulenabschnitt" bezeichnet) 162 enthalten.
Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 hat einen ersten Spiegel 102, eine aktive Schicht 103, einen zweiten Spiegel 104 und eine Kontaktschicht 106. Als erster Spiegel kann beispielsweise ein Spiegel mit verteiltem Bragg-Reflektor (DBR) aus 40 Paaren abwechselnd geschichteter n-Typ-Al_0.9Ga_0.1As-Schichten und n-Typ-Al_0.15Ga_0.85As-Schichten verwendet werden. Als aktive Schicht 103 kann eine aus GaAs-Trogschichten und Al_0.3Ga_0.7As-Sperrschichten zusammengesetzte Schicht verwendet werden, bei der die Trogschichten eine aus drei Schichten bestehende Wannenstruktur enthalten. Als zweiter Spiegel 104 kann ein Mehrschicht-Spiegel mit verteiltem Reflektor aus 25 Paaren abwechselnd geschichteter p-Typ-Al_0.9Ga_0.1As-Schichten und p-Typ-Al_0.15Ga_0.85As-Schichten verwendet werden. Als Kontaktschicht 106 kann z. B. eine p-Typ-GaAs-Schicht verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebene Zusammensetzung der einzelnen Schichten und die Anzahl der Schichten nicht darauf beschränkt sind.
Der zweite Spiegel 104 kann beispielsweise durch Dotieren mit Kohlenstoff (C) als p-Typ und der erste Spiegel 102 durch Dotieren mit Silizium (Si) als n-Typ gestaltet werden. Daher bilden der zweite Spiegel 104 des p-Typs, die aktive Schicht 103, die mit keiner Störstelle dotiert ist, und der erste Spiegel 102 des n-Typs eine pin-Diode. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Säulenabschnitt 162 in der Schnittebene kreisförmig konfiguriert ist, er kann aber auch beliebig anders konfiguriert werden.
In einem Bereich der Schichten, die den zweiten Spiegel 104 bilden, ist nahe der aktiven Schicht 103 eine Strombegrenzungsschicht 105 ausgebildet, die durch Oxidieren einer AlGaAs-Schicht von ihrer seitlichen Fläche aus erhalten werden kann. Die Strombegrenzungsschicht 105 kann längs des Umfangs des Säulenabschnitts 162 ringförmig ausgebildet sein.
Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 enthält ferner eine vierte Elektrode 121 des p-Typs und eine fünfte Elektrode 122 des n-Typs. Die vierte Elektrode 121 ist auf dem zweiten Spiegel 104 angeordnet. Die vierte Elektrode 121 kann z. B. ringförmig ausgebildet sein und ihr Öffnungsabschnitt fungiert als Emissionsfläche 108 für einen Laserstrahl. Die fünfte Elektrode 122 ist auf dem ersten Spiegel 102 so angeordnet, dass sie den Säulenabschnitt 162 unterhalb der zweiten Verbindungselektrode 142 umschließt. Die vierte Elektrode 121 und die fünfte Elektrode 122 dienen zum Ansteuern des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160.
1.2 Gleichrichterelement
Das Gleichrichterelement kann aus einer Flächendiode wie z. B. einer pn-Flächendiode, einer Schottky-Sperrdiode oder Ähnlichem mit Gleichrichterfunktion bestehen.
Das Gleichrichterelement 170 enthält eine erste Halbleiterschicht 116, eine zweite Halbleiterschicht 117, eine dritte Halbleiterschicht 118, eine erste Elektrode 131a, eine zweite Elektrode 131b und eine dritte Elektrode 132, die in dieser Reihenfolge von der Seite des Halbleitersubstrats 101 aus angeordnet sind.
Die erste Halbleiterschicht 116 hat, wie in 1 gezeigt ist, in der Draufsicht eine gekrümmte Form (d. h. im Allgemeinen eine L-Form).
Die zweite Halbleiterschicht 117 und die dritte Halbleiterschicht 118 sind, wie in 2 dargestellt ist, in einem Teil des Bereichs der ersten Halbleiterschicht 116 ausgebildet. Ebenso sind zweite Halbleiterschicht 117 und die dritte Halbleiterschicht 118 in einem Bereich ausgebildet, der den mittleren Bereich der ersten Halbleiterschicht 116, in der Draufsicht gesehen, einschließt. Die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b sind in einem Bereich auf der ersten Halbleiterschicht 116 ausgebildet, in dem die zweite Halbleiterschicht 117 und die dritte Halbleiterschicht 118 nicht ausgebildet sind. Die erste Elektrode 131a ist an einem der Endabschnitte auf der ersten Halbleiterschicht 116 und die zweite Elektrode 131b an den anderen Endabschnitten ausgebildet. Die dritte Elektrode 312 ist auf der dritten Halbleiterschicht 118 ausgebildet.
Die erste Halbleiterschicht 116 besteht aus der gleichen Zusammensetzung wie die der oben beschriebenen Kontaktschicht 106. Als zweite Halbleiterschicht 117 kann z. B. eine GaAs-Schicht, die mit keiner Störstelle dotiert ist, verwendet werden. Als dritte Halbleiterschicht 118 kann z. B. eine GaAs-Schicht des n-Typs verwendet werden.
Ferner kann das Gleichrichterelement 170 eine vierte Halbleiterschicht 114 enthalten, die aus der gleichen Zusammensetzung wie die des oben beschriebenen zweiten Spiegels 104 besteht. Mit anderen Worten, die vierte Halbleiterschicht 114 kann als Teil der Flächendiode fungieren.
Das Gleichrichterelement 170 ist über einer fünften Halbleiterschicht 113 ausgebildet, die aus der gleichen Zusammensetzung wie die der aktiven Schicht 103 und des ersten Spiegels 102 besteht. Auf diese Weise können durch Ausbildung des Gleichrichterelements 170 über den Schichten, die den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 160 bilden, das Gleichrichterelement 170 und der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 monolithisch gebildet werden.
Die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b sind Elektroden, die die gleiche Funktion haben und an voneinander getrennten Positionen ausgebildet sind. Die erste Halbleiterschicht 116 ist außerdem in einem Bereich ausgebildet, der nicht mindestens einen Teil eines Bereichs über eine gedachte Verbindungslinie zwischen der ersten Elektrode 131a und der zweiten Elektrode 131b, in der Draufsicht gesehen, einschließt. Mit anderen Worten, die erste Halbleiterschicht 116 ist so gekrümmt, dass die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b an entgegengesetzten Endabschnitten der ersten Halbleiterschicht 116 ausgebildet sind. Die Krümmungsrichtung ist die gleiche wie die der zweiten Verbindungselektrode 142, wodurch die Fläche des Elements kleiner gehalten werden kann.
Da außerdem die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b nicht auf einer linearen ersten Halbleiterschicht 116 angeordnet sind, kann die durch das Zusammenziehen der ersten Halbleiterschicht 116 bei der Fertigung verursachte Belastung verteilt werden, wodurch ein Lösen der zweiten Verbindungselektrode 142 verhindert werden kann.
1.3 Gesamtstruktur
Wie oben beschrieben sind der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 und das Gleichrichterelement 170 zueinander parallel geschaltet. Mit anderen Worten, die vierte Elektrode 121 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 und die dritte Elektrode 132 des Gleichrichterelerents 170 sind durch die erste Verbindungselektrode 141 elektrisch verbunden, und die fünfte Elektrode 122 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 und die erste Elektrode 131a sowie die zweite Elektrode 131b des Gleichrichterelements 170 sind durch die zweite Verbindungselektrode 142 elektrisch verbunden.
Die erste Verbindungselektrode 141 ist von der oberen Fläche der vierten Elektrode 121 durchgängig bis zur oberen Fläche der dritten Elektrode 132 ausgebildet. Die vierte Elektrode 121 und die dritte Elektrode 132 sind zueinander unterschiedlich hoch ausgebildet. Da außerdem der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 160 den Säulenabschnitt 162 und das Gleichrichterelement 170 einen Säulenabschnitt 174 haben, kann zwischen dem Säulenabschnitt 162 und dem Säulenabschnitt 174 eine Vertiefung gebildet sein. Daher sind zwischen der vierten Elektrode 121 und der dritten Elektrode 132 mehrere Abstufungen ausgebildet, so dass sich die erste Verbindungselektrode 141 über den Abstufungen leicht lösen kann.
Daher ist beim optischen Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Säulenabschnitt 162 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 und dem Säulenabschnitt 174 des Gleichrichterelements 170 eine Harzschicht 143 als Beispiel einer Isolierschicht ausgebildet. Die Harzschicht 143 weist eine von der Seite der dritten Elektrode 132 zur Seite der vierten Elektrode 121 nach unten geneigte Fläche auf, wie in 2 dargestellt ist.
Dadurch bedeckt die Harzschicht 143 die längs der ersten Verbindungselektrode 141 zwischen der vierten Elektrode 121 und der dritten Elektrode 132 gebildeten unterschiedlichen Abstufungen, so dass ein Ablösen der ersten Verbindungselektrode 141 vermieden werden kann, das erfolgen könnte, wenn die Elektrode direkt über die mehreren unterschiedlichen Abstufungen geführt wird.
Die zweite Verbindungselektrode 142 ist von der oberen Fläche der ersten Elektrode 131a und der zweiten Elektrode 131b durchgängig bis zur oberen Fläche der fünften Elektrode 122 ausgebildet. Die zweite Verbindungselektrode 142, die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b sind zueinander unterschiedlich hoch ausgebildet. Da außerdem das Gleichrichterelement 170 den Säulenabschnitt 174 hat, sind zwischen dem Säulenabschnitt 174 und der fünften Elektrode 122 unterschiedliche Abstufungen ausgebildet. Aus diesem Grund kann sich die zweite Verbindungselektrode 142 über den Abstufungen leicht lösen.
Daher ist beim optischen Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen der ersten Elektrode 131a, der zweiten Elektrode 131b und der fünften Elektrode 122 eine Harzschicht 144 als Beispiel einer Isolierschicht ausgebildet. Die Harzschicht 144 weist eine von der Seite der ersten Elektrode 131a und der zweiten Elektrode 131b zur Seite der fünften Elektrode 122 nach unten geneigte Fläche auf, wie aus 2 zu ersehen ist.
Dadurch bedeckt die Harzschicht 144 die längs der zweiten Verbindungselektrode 142 zwischen der fünften Elektrode 122 und der ersten Elektrode 131a und der zweiten Elektrode 131b gebildeten unterschiedlichen Abstufungen, so dass ein Ablösen der zweiten Verbindungselektrode 142 vermieden werden kann, das erfolgen könnte, wenn die Elektrode direkt über die mehreren Abstufungen geführt wird.
Ferner ist die zweite Verbindungselektrode 142 an zwei Stellen mit der fünften Elektrode 122 verbunden. Mit anderen Worten, die zweite Verbindungselektrode 142 verbindet die erste Elektrode 131a mit der fünften Elektrode 122 und die zweite Elektrode 131b mit der fünften Elektrode 122. Dadurch hält, selbst wenn eine der Verbindungen getrennt ist, die andere die elektrische Verbindung aufrecht, so dass die Zuverlässigkeit des optischen Elements 100 erhöht werden kann.
2. Verfahren zur Fertigung des optischen Elements
Ein Beispiel eines Fertigungsverfahrens für das optische Element 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 beschrieben. Die 3 bis 10 sind Ansichten der Fertigungsschritte des optischen Elements 100, wobei jedes der 2 entspricht.

(1) Zuerst wird, wie in 3 dargestellt ist, auf der Oberfläche eines GaAs-Halbleitersubstrats 101 des n-Typs durch epitaktisches Aufwachsen ein mehrlagiger Halbleiterfilm gebildet, wobei seine Zusammensetzung modifiziert wird. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der mehrlagige Halbleiterfilm z. B. aus einem ersten Spiegel 102a, der aus 40 Paaren abwechselnd geschichteter n-Typ-Al_0.9Ga_0.1As-Schichten und n-Typ-Al_0.15Ga_0.85As-Schichten besteht, einer aus GaAs-Trogschichten und Al₀₃Ga₀₇As-Sperrschichten zusammengesetzten aktiven Schicht 103a, bei der die Trogschichten eine aus drei Schichten bestehende Quantum-Trogstruktur enthalten, einem zweiten Spiegel 104a, der aus 25 Paaren abwechselnd geschichteter p-Typ-Al_0.9Ga_0.1As-Schichten und p-Typ-Al_0.15Ga_0.85As-Schichten zusammengesetzt ist, einer aus einer p-Typ-GaAs-Schicht bestehenden ersten Halbleiterschicht 106a, einer aus einer GaAs-Schicht bestehenden zweiten Halbleiterschicht 107a, die mit keiner Störstelle dotiert ist, und einer n-Typ-GaAs-Schicht bestehen den dritten Halbleiterschicht 108a gebildet wird. Diese Schichten werden nacheinander auf dem Halbleitersubstrat 101 aufgebaut und bilden so den mehrlagigen Halbleiterfilm von 3. Die Temperatur, bei der das epitaktische Aufwachsen erfolgt, wird je nach dem Aufwachsverfahren, der Art des Rohmaterials, dem Typ des Halbleitersubstrats 101 und der zu bildenden Art, Dicke und Trägerdichte des zu bildenden mehrlagigen Halbleiterfilms entsprechend bestimmt und kann im Allgemeinen vorzugsweise 450°C bis 800°C betragen. Ebenso wird die zur Durchführung des epitaktischen Aufwachsens erforderliche Zeit in entsprechender Weise wie die Temperatur bestimmt. Als Epitaxialaufwachsverfahren kann auch ein metallorganisches Aufwachsen aus der Dampfphase (MOVPE: Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy – Metallorganische Epitaxie aus der Dampfphasen), ein MBE(Molecular Beam Epitaxy: Molekularstrahl-Epitaxie)-Verfahren oder ein LPE(Liquid Phase Epitaxy: Flüssigkeitsphasen-Epitaxie)-Verfahren angewendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass beim Aufwachsen des zweiten Spiegels 104a mindestens eine der Schichten nahe der aktiven Schicht 103a als Schicht ausgebildet wird, die später oxidiert und eine dielektrische Schicht wird (siehe 8).
(2) Danach werden die dritte Halbleiterschicht 108a und die zweite Halbleiterschicht 107a zu einer bestimmten Konfiguration strukturiert, wodurch eine dritte Halbleiterschicht 118 und eine zweite Halbleiterschicht 117 ausgebildet werden (siehe 4 und 5). Zuerst wird eine Resist-Schicht (nicht dargestellt) auf dem der mehrlagigen Halbleiterfilm aufgebracht und dann in einem lithografischen Verfahren strukturiert, wodurch eine Resist-Schicht R1 mit einem bestimmten Muster geformt wird, wie in 4 dargestellt ist. Dann wird unter Verwendung der Resist-Schicht R1 als Maske ein Abschnitt der dritten Halbleiterschicht 108a und der zweiten Halbleiterschicht 107a geätzt. Dann wird die Resist-Schicht R1 entfernt.
(3) Anschließend werden die dritte Halbleiterschicht 118, die zweite Halbleiterschicht 117, die erste Halbleiterschicht 106a, der zweite Spiegel 104a, die aktive Schicht 103a und ein Abschnitt des ersten Spiegels 102a zu einer bestimmten Konfiguration strukturiert (siehe 6 und 7). Konkret wird Resist (nicht dargestellt) auf der ersten Halbleiterschicht 106a aufgebracht und dann die Resist-Schicht mit einem lithografischen Verfahren strukturiert, wodurch eine Resist-Schicht R2 mit einer zweiten Konfiguration ausgebildet wird. Dann wird unter Verwendung der Resist-Schicht R2 als Maske Ätzen z. B. ein Trockenätzverfahren ausgeführt. Anschließend wird die Resist-Schicht R2 entfernt. Auf diese Weise können ein Säulenabschnitt 172 des Gleichrichterelements 170 und ein Säulenabschnitt 162 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 gleichzeitig ausgebildet werden.
(4) Anschließend wird durch Einbringen des Halbleitersubstrats 101, auf dem der Säulenabschnitt 162 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 und der Säulenabschnitt 172 des Gleichrichterelements 170 in den obigen Schritten ausgebildet werden, in eine Wasserdampfatmosphäre bei z. B. ca. 400°C eine Schicht mit hohem Al-Anteil, die im oben beschriebenen zweiten Spiegel 104 bereitgestellt worden ist, von ihrer seitlichen Fläche aus oxidiert, wodurch eine Strombegrenzungsschicht 105 (siehe 8) des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 ausgebildet wird.
(5) Dann werden in bestimmten Bereichen über dem Halbleitersubstrat 101 Harzschichten 143 und 144 ausgebildet (siehe 9). Die Harzschichten 143 und 144 können aus anorganischem Material wie z. B. Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder dgl. oder aus einem anderen Harz, wie z. B. Polyamidharz, Fluorharz, Acrylharz oder Epoxyharz bestehen. Die Harzschicht kann auch in einer Mehrzahl Schichten oder als einzelne Schicht bereitgestellt werden.
(6) Darauf werden eine erste Elektrode 131a, eine zweite Elektrode 131b, eine dritte Elektrode 132, eine vierte Elektrode 121 und eine fünfte Elektrode 122 ausgebildet (siehe 10). Zuerst können vor dem Ausbilden der Elektroden nötigenfalls die die Elektroden bildenden Flächen mit einer Plasmabehandlung oder dgl. gereinigt werden. Die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b werden aus demselben Material gebildet. Die vierte Elektrode 121, die erste Elektrode 131a und die zweite Elektrode 131b werden aus Elektrodenmaterial des p-Typs ausgebildet und können z. B. aus einer geschichteten Lage Platin (Pt) und Gold (Au) ausgebildet werden. Die fünfte Elektrode 122 und die dritte Elektrode 132 werden aus Elektrodenmaterial des n-Typs ausgebildet und können z. B. aus einem geschichteten Film aus einer Gold- und Germaniumlegierung (AuGe), aus Nickel (Ni) und Gold (Au) gebildet werden. Als ein Verfahren zum Ausbilden der Elektrode kann auch z. B. mindestens eine leitende Schicht in einer einzelnen Schicht mit einem Sputter-Verfahren oder einem Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase gebildet und dann ein Teil der leitenden Schicht mit einem Abhebeverfahren entfernt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass statt des Abhebeverfahrens ein Trockenätzverfahren angewendet werden kann. Ein Öffnungsabschnitt der vierten Elektrode 121 legt eine Emissionsfläche 108 des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 fest. Weiterhin können gleichzeitig mit der Ausbildung der Elektroden Passmarkierungen 220 (siehe 1) ausgebildet werden.
(7) Dann werden eine erste Verbindungselektrode 141 und eine zweite Verbindungselektrode 142 ausgebildet (siehe 1 und 2).

Die erste Verbindungselektrode 141 und die zweite Verbindungselektrode 1 können z. B. mit Gold (Au) gebildet werden. Als ein Verfahren zum Ausbilden der Elektrode kann ein den oben beschriebenen Verfahren ähnliches Verfahren angewendet werden.
Auf diese Weise kann das optische Element 100 einschließlich des Gleichrichterelements 170 und des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 160 gebildet werden. Dadurch fließt der Strom, auch wenn an den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 160 in Sperrrichtung vorgespannt ist, zum Gleichrichterelement 170, wodurch die elektrostatische Durchbruchtoleranz gegenüber der Vorspannung in Sperrrichtung beträchtlich verbessert wird. Daher kann ein elektrostatischer Durchbruch beim Aufbauprozess und Ähnliches vermieden und die Zuverlässigkeit erhöht werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren zur Fertigung eines optischen Elements gemäß der vorliegenden Ausführungsform Einzelheiten enthält, die aus der Beschreibung des obigen optischen Elements abgeleitet werden können.
3. Modifiziertes Beispiel
Im optischen Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Vielzahl modifizierter Beispiele implementiert werden, die aus der Beschreibung des obigen optischen Elements abgeleitet werden können.
3.1 Erstes modifiziertes Beispiel
Obwohl sich die Harzschicht 143 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht über die Kontaktschicht 106 oder die dritte Halbleiterschicht 118 erstreckt, wie in 2 gezeigt ist, kann sich beispielsweise ein Teil von ihr anstelle dieser Struktur darüber erstrecken. Wenn sich die Harzschicht 143 nicht über die Kontaktschicht 106 oder die dritte Halbleiterschicht 118 erstreckt, kann sich zwischen der Harzschicht 143 und dem Säulenabschnitt 162 bzw. 172 ein Spalt bilden und das Elektrodenmaterial kann in den Spalt eindringen, wodurch ein Ablösen bewirkt werden kann. Wenn daher die Harzschicht 143 so ausgebildet wird, dass sie sich teilweise über die Kontaktschicht 106 und die dritte Halbleiterschicht 118 erstreckt, kann ein Ablösen der ersten Verbindungselektrode 141 vermieden werden.
Die Harzschicht 144 kann ebenfalls so ausgebildet werden, dass sie sich wie die Harzschicht 143 über die erste Halbleiterschicht 116 erstreckt, wodurch ein Ablösen der zweiten Verbindungselektrode 142 vermieden werden kann.
3.2 Zweites modifiziertes Beispiel
In 1 hat der Säulenabschnitt 174 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration, die in der Draufsicht in dieselbe Richtung wie die zweite Verbindungselektrode 142 gekrümmt ist. Er kann aber auch eine Konfiguration haben, die in Bezug auf die zweite Verbindungselektrode 142 in die entgegengesetzte Richtung gekrümmt ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Ausführungsformen können z. B. Zusammensetzungen enthalten, die im Wesentlichen die gleichen sind, wie sie in den Ausführungsformen beschrieben sind (z. B. eine Zusammensetzung mit der gleichen Funktion, dem gleichen Verfahren und dem gleichen Ergebnis, oder eine Zusammensetzung mit den gleichen Aufgaben und dem gleichen Ergebnis). Ferner können Ausführungsformen Zusammensetzungen enthalten, bei denen Anteile, die in den in der Ausführungsform beschriebenen Zusammensetzungen nicht von Bedeutung sind, durch andere ersetzt werden. Weiterhin können Ausführungsformen Zusammensetzungen enthalten, die die gleiche Funktion und Wirkung erzielen oder die gleichen Aufgaben wie die in der Ausführungsform beschriebenen Zusammensetzungen erfüllen können. Ferner können Ausführungsformen Zusammensetzungen enthalten, die zusätzlich zu den in den Ausführungsformen beschriebenen Zusammensetzungen eine allgemein bekannte Technologie aufweisen.

Claims

Optisches Element mit: einem ersten Halbleiterelement (170); einem zweiten Halbleiterelement (160), wobei das erste Halbleiterelement enthält: eine Halbleiterschicht, eine erste Elektrode (131a) des ersten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des ersten Halbleiterelements, und eine dritte Elektrode (132) des zweiten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des ersten Halbleiterelements, und wobei das zweite Halbleiterelement enthält: eine vierte Elektrode (121) des ersten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des zweiten Halbleiterelements, und eine fünfte Elektrode (122) des zweiten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des zweiten Halbleiterelements; und eine erste Verbindungselektrode (142), die die erste und die fünfte Elektrode verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiterelement eine zweite Elektrode (131b) des ersten Leitfähigkeitstyps zum Ansteuern des ersten Halbleiterelements enthält, wobei die erste und zweite Elektrode in voneinander getrennten Positionen und über der Halbleiterschicht ausgebildet sind, und dadurch, dass eine zweite Verbindungselektrode die zweite und die fünfte Elektrode verbindet.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die erste Elektrode und die zweite Elektrode, und die fünfte Elektrode in verschiedenen Höhen ausgebildet sind, und die Verbindungselektrode durchgängig über ein Substrat von einer oberen Oberfläche der ersten Elektrode zu einer oberen Oberfläche der fünften Elektrode ausgebildet ist und durchgängig von einer oberen Oberfläche der zweiten Elektrode zu einer oberen Oberfläche der fünften Elektrode ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 2, ferner eine Isolierschicht (143) aufweisend, die zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem zweiten Halbleiterelement ausgebildet ist, wobei die Verbindungselektrode durch die obere Oberfläche der Isolierschicht durchgängig von der oberen Oberfläche der ersten Elektrode zur oberen Oberfläche der fünften Elektrode und durch die obere Oberfläche der Isolierschicht durchgängig von der oberen Oberfläche der zweiten Elektrode zur oberen Oberfläche der fünften Elektrode ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 3, bei dem die erste und die zweite Elektrode bei Betrachtung von der Substratseite aus in einer höheren Position als die fünfte Elektrode ausgebildet sind, und die Isolierschicht eine von der Seite der ersten und der zweiten Elektrode zur Seite der fünften Elektrode nach unten geneigte Seitenfläche hat.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Elektrode auf einer oberen Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet sind.
Optisches Element nach Anspruch 5, bei dem die Halbleiterschicht, in der Draufsicht, in einem Bereich ausgebildet ist, der nicht zumindest einen Teil eines Bereichs auf einer die erste Elektrode und die zweite Elektrode verbindenden gedachten Linie enthält.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungselektrode durch einen anderen Bereich als den Formbereich der Halbleiterschicht durchgängig von der oberen Oberfläche der ersten Elektrode zur oberen Oberfläche der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem das zweite Halbleiterelement ein Halbleiterlaser des oberflächenemittierenden Typs ist.
Optisches Element nach Anspruch 8, bei dem das erste Halbleiterelement ein Gleichrichterelement ist, das elektrisch parallel zum Halbleiterlaser des oberflächenemittierenden Typs geschaltet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem das zweite Halbleiterelement ein Halbleiterlaser des oberflächenemittierenden Typs und das erste Halbleiterelement ein Gleichrichterelement ist, das parallel zum Halbleiterlaser des oberflächenemittierenden Typs geschaltet ist, wobei das Gleichrichterelement enthält: eine erste Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die nacheinander von der Seite eines Substrats aus ausgebildet sind, wobei die erste Elektrode und zweite Elektrode des ersten Leitfähigkeitstyps, die in voneinander getrennten Positionen über der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet sind, und die dritte Elektrode des zweiten Leitfähigkeitstyps, und der Halbleiterlaser des oberflächenemittierenden Typs enthält: einen ersten Spiegel, eine aktive Schicht und einen zweiten Spiegel, die nacheinander von der Seite des Substrats aus ausgebildet sind, die vierte Elektrode des ersten Leitfähigkeitstyps, und die fünfte Elektrode des zweiten Leitfähigkeitstyps, und die erste Verbindungselektrode, die die erste und die fünfte Elektrode verbindet, sowie die zweite Verbindungselektrode, die die zweite und die fünfte Elektrode verbindet.