JP2006165220A - Electrooptical element and its fabrication process, optical transmission module - Google Patents

Electrooptical element and its fabrication process, optical transmission module Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrooptical element in which a light emitting element section and a light receiving element section can be driven independently by inputting a modulation signal, and the light receiving element section can have good high frequency characteristics. <P>SOLUTION: The electrooptical element comprises a light emitting element section formed in the light emitting element section forming region of a substrate, a light detecting section formed in the light receiving element section forming region provided in the horizontal direction excepting the light emitting element section forming region, and an optical waveguide layer formed from the light emitting element section to the light detecting section and introducing a part of light emitted from the light emitting element section to the light receiving element section. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発光素子部と受光素子部とを有する電気光学素子及びその製造方法に関し、特に発光素子部から放出される光出力を受光素子部でモニターする機能を有する電気光学素子に関する。   The present invention relates to an electro-optical element having a light-emitting element part and a light-receiving element part and a manufacturing method thereof, and more particularly to an electro-optical element having a function of monitoring light output emitted from the light-emitting element part by the light-receiving element part.

上記のような電気光学素子において、発光素子部上に受光素子部を積層させた、一体型構造を有するものが多い。   Many of the above electro-optical elements have an integrated structure in which a light receiving element portion is laminated on a light emitting element portion.

特許文献１は、図８（ａ）に示すような３端子構造を有する電気光学素子５０が開示されている。発光素子部６２を起動させる電極は、第１電極５９と第２電極６０であり、一方、受光素子部６３を起動させる電極は、第２電極６０と、第３電極６１である。このように、３端子構造では、第２電極が、発光素子部６２及び受光素子部６３を起動させる共通電極となっている。   Patent Document 1 discloses an electro-optic element 50 having a three-terminal structure as shown in FIG. The electrodes that activate the light emitting element portion 62 are the first electrode 59 and the second electrode 60, while the electrodes that activate the light receiving element portion 63 are the second electrode 60 and the third electrode 61. As described above, in the three-terminal structure, the second electrode is a common electrode that activates the light emitting element portion 62 and the light receiving element portion 63.

上記の電気光学素子では、第２電極６０が共通電極となっているため、第２電極側に変調信号を入力して、発光素子部６２と受光素子部６３とを独立に駆動させることができないという、すなわち、駆動方法に制限が生じるという課題がある。   In the above electro-optic element, since the second electrode 60 is a common electrode, it is impossible to drive the light emitting element part 62 and the light receiving element part 63 independently by inputting a modulation signal to the second electrode side. That is, there is a problem that the driving method is limited.

上記の課題を解決するために、特許文献２では、図８（ｂ）に示すような４端子構造を有する電気光学素子７０が開示されている。発光素子部８４を起動させる電極は、第１電極８０と、第２電極８１であり、一方、受光素子部８５を起動させる電極は、第３電極８２と、第４電極８３である。このように、発光素子部８４と受光素子部８５を独立に駆動させることができるので、上記の課題は解決される。   In order to solve the above problem, Patent Document 2 discloses an electro-optic element 70 having a four-terminal structure as shown in FIG. The electrodes that activate the light emitting element portion 84 are the first electrode 80 and the second electrode 81, while the electrodes that activate the light receiving element portion 85 are the third electrode 82 and the fourth electrode 83. Thus, since the light emitting element part 84 and the light receiving element part 85 can be driven independently, said subject is solved.

特開平１０−１３５５６８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-135568 特開２０００−１１４６５８号公報JP 2000-114658 A

ところが、上記の特許文献２が開示する４端子構造を有する電気光学素子７０についても以下に示すような課題がある。すなわち、４端子構造においては、発光素子部８４と受光素子部８５とを、独立に駆動させるために、その間に絶縁層７５を形成している。この、絶縁層７５は第２電極８１と第４電極８３で挟まれた寄生容量として機能してしまうため、電気光学素子７０を高周波領域で駆動させた場合、受光素子部の高周波特性を劣化させる可能性がある。   However, the electro-optic element 70 having the four-terminal structure disclosed in Patent Document 2 has the following problems. That is, in the four-terminal structure, the insulating layer 75 is formed between the light emitting element portion 84 and the light receiving element portion 85 in order to drive them independently. Since the insulating layer 75 functions as a parasitic capacitance sandwiched between the second electrode 81 and the fourth electrode 83, when the electro-optic element 70 is driven in a high frequency region, the high frequency characteristics of the light receiving element portion are deteriorated. there is a possibility.

本発明の目的は、発光素子部及び受光素子部を独立に変調信号を入力して駆動させることができ、かつ受光素子部が良好な高周波特性を有するようにすることができる電気光学素子及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to drive a light emitting element portion and a light receiving element portion by independently inputting a modulation signal, and to make the light receiving element portion have good high frequency characteristics, and its It is to provide a manufacturing method.

上記課題を解決するために、本発明に係る電気光学素子は、基板の発光素子部形成領域に形成されている発光素子部と、前記発光素子部形成領域以外の水平方向に設けられている受光素子部形成領域に形成されている光検出部と、前記発光素子部から前記光検出部にわたって、前記発光素子部が放出する光の一部を前記受光素子部へ導くように形成されている光導波路層とを有することを要旨とする。   In order to solve the above-described problems, an electro-optical element according to the present invention includes a light emitting element part formed in a light emitting element part forming region of a substrate and a light receiving element provided in a horizontal direction other than the light emitting element part forming region. A light detection portion formed in the element portion formation region, and a light beam formed so as to guide a part of light emitted from the light emitting element portion to the light receiving element portion from the light emitting element portion to the light detection portion. The gist is to have a waveguide layer.

本発明に係る電気光学素子によれば、基板上に形成されている発光素子部と受光素子部とを、当該発光素子部から放出される光を当該受光素子部へ導くように形成されている光導波路層を有することにより、発光素子部から放出される光を光検出部で検出することができる。これにより、発光素子部の環境、特に温度により生じる光出力の変動を光検出部でモニターすることができる。また、発光素子部と受光素子部を別々に形成していることにより、発光素子部を起動させる電極と、受光素子部を起動させる電極とを別々に形成することができる。これにより、発光素子部と受光素子部を独立に制御することができる。また、上記の構造を有することにより、この電気光学素子を起動させた場合、発光素子部上に受光素子部を有する一体型電気光学素子のように、寄生容量を生じることがないため高周波特性に劣化を低減できる。   According to the electro-optical element of the present invention, the light emitting element part and the light receiving element part formed on the substrate are formed so as to guide the light emitted from the light emitting element part to the light receiving element part. By having the optical waveguide layer, the light emitted from the light emitting element portion can be detected by the light detection portion. Thereby, the fluctuation of the light output caused by the environment of the light emitting element part, particularly the temperature can be monitored by the light detection part. Further, since the light emitting element portion and the light receiving element portion are separately formed, the electrode for starting the light emitting element portion and the electrode for starting the light receiving element portion can be formed separately. Thereby, a light emitting element part and a light receiving element part can be controlled independently. In addition, by having the above structure, when this electro-optical element is activated, the parasitic capacitance is not generated as in the case of the integrated electro-optical element having the light receiving element portion on the light emitting element portion. Degradation can be reduced.

また、本発明は、上記の発明の電気光学素子であって、前記光導波路層は、少なくとも前記発光素子部が放出する光の光路上に形成されていることを要旨とする。   The gist of the present invention is the electro-optical element according to the invention, wherein the optical waveguide layer is formed at least on an optical path of light emitted from the light-emitting element section.

本発明に係る電気光学素子によれば、光導波路層が少なくとも発光素子部が放出する光の光路上に形成されていることによって、確実に受光素子部に伝達することができる。   According to the electro-optical element of the present invention, the optical waveguide layer is formed at least on the optical path of the light emitted from the light-emitting element part, so that it can be reliably transmitted to the light-receiving element part.

また、本発明は、上記の発明の電気光学素子であって、前記発光素子部と前記受光素子部とは絶縁層を介して、略隣接して形成されていることを要旨とする。   Further, the gist of the present invention is the electro-optical element according to the above invention, wherein the light emitting element portion and the light receiving element portion are formed substantially adjacent to each other through an insulating layer.

本発明に係る電気光学素子によれば、発光素子部と受光素子部とを絶縁層を介して隣接して形成することにより、当該発光素子部及び当該受光素子部が有する電極と、当該電極に電圧等を供給する電源とを電気的に接続する電気配線の形成の自由度が高くなる。   According to the electro-optic element of the present invention, the light emitting element part and the light receiving element part are formed adjacent to each other via the insulating layer, so that the light emitting element part and the light receiving element part have electrodes, The degree of freedom in forming an electrical wiring that electrically connects a power supply that supplies a voltage or the like is increased.

また、本発明は、上記の発明の電気光学素子であって、前記発光素子部と前記受光素子部とは絶縁層を介して、略同心円状に形成されていることを要旨とする。   The gist of the present invention is the electro-optical element according to the invention described above, wherein the light emitting element portion and the light receiving element portion are formed substantially concentrically via an insulating layer.

本発明に係る電気光学素子によれば、発光素子部と受光素子部とを絶縁層を介して同心円状に形成することにより、当該電気光学素子を小さく形成することができる。   According to the electro-optic element of the present invention, the electro-optic element can be formed small by forming the light-emitting element portion and the light-receiving element portion concentrically via the insulating layer.

また、本発明は、上記の発明の電気光学素子であって、前記光導波路層は、誘電体多層反射層で形成されていることを要旨とする。   The gist of the present invention is the electro-optical element according to the above invention, wherein the optical waveguide layer is formed of a dielectric multilayer reflective layer.

本発明に係る電気光学素子によれば、光導波路層を誘電体多層反射層で形成することにより、発光素子部と受光素子部とを電気的に絶縁した状態に保ちつつ、発光素子部から放出される光を受光素子部に伝達することができる。   According to the electro-optical element of the present invention, the light guide element is formed of a dielectric multilayer reflective layer, and thus the light emitting element part and the light receiving element part are emitted from the light emitting element part while being kept electrically insulated. The transmitted light can be transmitted to the light receiving element portion.

また、本発明は、上記の発明の電気光学素子であって、前記誘電体多層反射層は、酸化シリコン層と金属酸化層とを交互に形成されていることを要旨とする。   The gist of the present invention is the electro-optical element according to the above invention, wherein the dielectric multilayer reflective layer is formed by alternately forming a silicon oxide layer and a metal oxide layer.

本発明に係る電気光学素子によれば、誘電体多層反射層を酸化シリコン層と金属酸化層とを交互に形成することにより、発光素子部が放出する光を受光素子部に伝達することができる。また、当該放出光を誘電体多層反射層を通過させて、発光素子部の上方に光を放出させることができる。   According to the electro-optical element according to the present invention, the light emitted from the light-emitting element part can be transmitted to the light-receiving element part by alternately forming the silicon oxide layer and the metal oxide layer in the dielectric multilayer reflective layer. . In addition, the emitted light can pass through the dielectric multilayer reflective layer to emit light above the light emitting element portion.

また、本発明は、上記の発明の電気光学素子であって、前記受光素子部の下に、前記発光素子部と同等の発光素子部を有することを要旨とする。   In addition, the gist of the present invention is the electro-optical element according to the invention described above, wherein the light-emitting element portion equivalent to the light-emitting element portion is provided below the light-receiving element portion.

本発明に係る電気光学素子によれば、当該受光素子部の下にも発光素子部と同等の発光素子部を有することにより、受光素子部が形成されている部分は、発光素子部上に受光素子部を積層して形成した電気光学素子となっているので、受光素子部からも光を放出することができる。これにより、当該電気光学素子は発光素子部を２つ有することになり、光伝送モジュール等を形成する際の、当該電気光学素子の配置の自由度が増加する。   According to the electro-optical element according to the present invention, the portion where the light receiving element portion is formed is received on the light emitting element portion by having the light emitting element portion equivalent to the light emitting element portion under the light receiving element portion. Since the electro-optical element is formed by stacking the element portions, light can be emitted also from the light receiving element portion. Accordingly, the electro-optical element has two light-emitting element portions, and the degree of freedom of arrangement of the electro-optical element when forming an optical transmission module or the like increases.

また、本発明に係る電気光学素子の製造方法は、半導体基板表面に第１ミラー層を形成し、前記第１ミラー層上に活性層を形成し、前記活性層の上に第２ミラー層を形成し、前記第２ミラー層上に第１コンタクト層を形成し、前記第１コンタクト層上に光吸収層を形成し、前記光吸収層上に第２コンタクト層を形成する結晶成長工程と、前記第２コンタクト層上の光検出部を形成する領域に、第１のマスクを形成する第１マスク工程と、前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記第２コンタクト層及び前記光吸収層を除去して光検出部を形成する光検出部形成工程と、前記第１コンタクト層上に、発光素子部及び前記光検出部を有する受光素子部を形成する領域にマスクを形成する第２マスク形成工程と、前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記第１コンタクト層及び前記第２ミラー層を除去して、前記発光素子部及び前記受光素子部の素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、前記発光素子部及び前記受光素子部と前記活性層と接している第２ミラー層を、前記素子分離領域側から前記発光素子部または受光素子部内の一部にかけて酸化することにより電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、前記素子分離領域に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記半導体基板の裏面に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、前記発光素子部の少なくとも前記第１コンタクト層の一部に第２電極を形成する第２電極形成工程と、前記受光素子部の少なくとも前記第１コンタクト層の一部に第３電極を形成する第３電極形成工程と、前記光検出部の前記第２コンタクト層の一部に第４電極を形成する第４電極形成工程と、前記発光素子部上の前記第１コンタクト層と、前記光検出部上の第２コンタクト層とを連続した光導波路層を形成する光導波路層形成工程と、を有することを要旨とする。   In the electro-optic element manufacturing method according to the present invention, a first mirror layer is formed on a surface of a semiconductor substrate, an active layer is formed on the first mirror layer, and a second mirror layer is formed on the active layer. Forming a first contact layer on the second mirror layer, forming a light absorption layer on the first contact layer, and forming a second contact layer on the light absorption layer; A first mask step of forming a first mask in a region where the photodetecting portion on the second contact layer is to be formed; and the second contact layer and the light other than the region where the first mask is formed Forming a photodetection portion by removing the absorption layer and forming a mask in a region where a light emitting element portion and a light receiving element portion having the photodetection portion are formed on the first contact layer; 2 mask forming steps and the second mask is formed An element isolation region forming step of removing the first contact layer and the second mirror layer other than the region where the first contact layer and the second mirror layer are formed to form an element isolation region of the light emitting element portion and the light receiving element portion; Current confinement layer forming step of forming a current confinement layer by oxidizing the second mirror layer in contact with the light receiving element portion and the active layer from the element isolation region side to the light emitting element portion or a part of the light receiving element portion An insulating layer forming step of forming an insulating layer in the element isolation region; a first electrode forming step of forming a first electrode on the back surface of the semiconductor substrate; and at least the first contact layer of the light emitting element portion. A second electrode forming step of forming a second electrode in a part; a third electrode forming step of forming a third electrode in at least a part of the first contact layer of the light receiving element portion; An optical waveguide layer in which a fourth electrode forming step of forming a fourth electrode on a part of the two contact layers, the first contact layer on the light emitting element portion, and the second contact layer on the light detection portion are continuous. And a step of forming an optical waveguide layer.

本発明に係る電気光学素子の製造方法によれば、結晶成長工程により電気光学素子の発光素子部及び受光素子部の機能を有する層を形成し、第１マスク工程により、第２コンタクト層上の光検出部を形成する領域に第１のマスクを形成し、光検出部形成工程により、第１のマスクが形成されている領域以外の第２コンタクト層及び光吸収層を除去して光検出部を形成し、第２マスク形成工程により、第１コンタクト層上に、発光素子部及び光検出部を有する受光素子部を形成する領域にマスクを形成し、素子分離領域形成工程により、第２のマスクが形成されている領域以外の第１コンタクト層及び第２ミラー層を加工して、発光素子部と受光素子部との素子分離領域を形成し、電流狭窄層形成工程により、発光素子部及び受光素子部と活性層と接している第２ミラー層を、素子分離領域側から発光素子部または受光素子部内の一部にかけて酸化することにより電流狭窄層を形成し、絶縁層形成工程により、素子分離領域に絶縁層を形成し、第１電極形成工程により、半導体基板の裏面に第１の電極を形成し、第２電極形成工程により、発光素子部の少なくとも第１コンタクト層の１部に第２電極を形成し、第３電極形成工程により、受光素子部の少なくとも第１コンタクト層の一部に第３電極を形成し、第４電極形成工程により、光検出部の第２コンタクト層の一部に第４電極を形成し、光導波路形成工程により、前記光検出部上の第２コンタクト層とを連続した光導波路を形成することから、発光素子部から放出される光を光検出部で検出することができる。これにより、発光素子部の環境、特に温度により生じる光出力の変動を光検出部でモニターすることができる。また、発光素子部と受光素子部を別々に形成していることにより、発光素子部を起動させる電極と、受光素子部を起動させる電極とを別々に形成することができる。これにより、発光素子部と受光素子部を独立に制御することができる。また、上記の構造を有することにより、この電気光学素子を起動させた場合、発光素子部上に受光素子部を有する一体型電気光学素子のように、寄生抵抗を生じることがないため高周波特性に劣化を低減できる。   According to the method for manufacturing an electro-optical element according to the present invention, a layer having functions of a light-emitting element part and a light-receiving element part of the electro-optical element is formed by a crystal growth process, and the first mask process is performed on the second contact layer. A first mask is formed in a region where the photodetection portion is to be formed, and the photodetection portion is formed by removing the second contact layer and the light absorption layer other than the region where the first mask is formed in the photodetection portion forming step. And forming a mask in a region for forming a light receiving element portion having a light emitting element portion and a light detection portion on the first contact layer by a second mask forming step, and forming a second region by an element isolation region forming step. The first contact layer and the second mirror layer other than the region where the mask is formed are processed to form an element isolation region between the light emitting element portion and the light receiving element portion. Light receiving element and activity The second mirror layer in contact with the substrate is oxidized from the element isolation region side to a part of the light emitting element portion or the light receiving element portion to form a current confinement layer, and an insulating layer is formed in the element isolation region by the insulating layer forming step. Forming a first electrode on the back surface of the semiconductor substrate by the first electrode forming step, and forming a second electrode on at least a part of the first contact layer of the light emitting element portion by the second electrode forming step; A third electrode is formed on at least a part of the first contact layer of the light receiving element portion by the third electrode forming step, and a fourth electrode is formed on a portion of the second contact layer of the light detection portion by the fourth electrode forming step. By forming and forming an optical waveguide that is continuous with the second contact layer on the photodetecting portion by the optical waveguide forming step, light emitted from the light emitting element portion can be detected by the photodetecting portion. Thereby, the fluctuation of the light output caused by the environment of the light emitting element part, particularly the temperature, can be monitored by the light detection part. Further, since the light emitting element portion and the light receiving element portion are separately formed, the electrode for starting the light emitting element portion and the electrode for starting the light receiving element portion can be formed separately. Thereby, a light emitting element part and a light receiving element part can be controlled independently. In addition, by having the above structure, when this electro-optical element is started, unlike the integrated electro-optical element having the light-receiving element portion on the light-emitting element portion, parasitic resistance is not generated, so that high-frequency characteristics are achieved. Deterioration can be reduced.

また、本発明は、上記に記載の電気光学素子を利用して、光伝送モジュールとして利用することができる。   In addition, the present invention can be used as an optical transmission module using the electro-optic element described above.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図５を用いて説明する。
図１（ａ）は、本実施形態で得られる電気光学素子の模式断面図を示す。まず、電気光学素子１０の構造について説明する。
電気光学素子１０は、同一の半導体基板１１上に、発光素子部３０及び受光素子部４０を有する。同図では、左側に発光素子部３０、右側に受光素子部４０を示している。本実施形態では、発光素子部３０は、面発光型発光素子または面発光型レーザであり、一方、受光素子部４０はフォトダイオードである。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the electro-optic element obtained in this embodiment. First, the structure of the electro-optical element 10 will be described.
The electro-optical element 10 includes a light emitting element unit 30 and a light receiving element unit 40 on the same semiconductor substrate 11. In the figure, the light emitting element portion 30 is shown on the left side, and the light receiving element portion 40 is shown on the right side. In the present embodiment, the light emitting element unit 30 is a surface emitting light emitting element or a surface emitting laser, while the light receiving element unit 40 is a photodiode.

半導体基板としてＧａＡｓ基板１１を用いており、ＧａＡｓ基板１１上に第１ミラー層１２が形成されている。第１ミラー層１２は、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とを交互に積層した約４０ペアの分布型多層膜として形成されている。また、第１ミラー層１２が形成されていない裏面側のＧａＡｓ基板１１の全面には第１電極２０が形成されている。第１電極２０は、ｎ型の電極であり、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。 A GaAs substrate 11 is used as a semiconductor substrate, and a first mirror layer 12 is formed on the GaAs substrate 11. The first mirror layer 12 is formed as a distributed multilayer film of about 40 pairs in which n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layers and n-type Al 0.15 Ga 0.85 As layers are alternately stacked. A first electrode 20 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 11 on the back surface side where the first mirror layer 12 is not formed. The first electrode 20 is an n-type electrode and is formed of a laminate of an alloy of Au and Ge and Au.

第１ミラー層１２上には、活性層１３が形成されている。活性層１３は、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造に形成されている。活性層１３の上には発光素子部３０及び受光素子部４０が形成されており、素子分離領域には絶縁層１９が形成されている。   An active layer 13 is formed on the first mirror layer 12. The active layer 13 is formed in a quantum well structure having three well layers. A light emitting element portion 30 and a light receiving element portion 40 are formed on the active layer 13, and an insulating layer 19 is formed in the element isolation region.

発光素子部３０は、活性層１３上に第２ミラー層１４が形成されている。第２ミラー層１４は、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とを交互に積層した複数のペアの分布型多層膜として形成されている。ここで、第２ミラー層１４は、第１ミラー層１２よりもかなり薄く形成されている。第２ミラー層１４の上には第１コンタクト層１５が形成されている。第１コンタクト層１５はｐ型のＧａＡｓ層で形成されている。第１コンタクト層１５及び絶縁層１９上の一部に第２電極２１が形成されている。第２電極２１は、ｐ型の電極でありＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。なお、第２電極２１により形成される第１コンタクト層１５の開口部は、発光面２１ａとなる。活性層１３に接している第２ミラー層１４の一部には、電流狭窄層１８が形成されている。電流狭窄層１８は、第２ミラー層１４の一部を素子分離領域の側面から酸化することによって形成されている。なお、電流狭窄層１８の形成領域を制御することにより、活性層１３等の電流密度を制御することができる。 In the light emitting element portion 30, the second mirror layer 14 is formed on the active layer 13. The second mirror layer 14 is formed as a plurality of pairs of distributed multilayer films in which p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layers and p-type Al 0.15 Ga 0.85 As layers are alternately stacked. Here, the second mirror layer 14 is formed much thinner than the first mirror layer 12. A first contact layer 15 is formed on the second mirror layer 14. The first contact layer 15 is formed of a p-type GaAs layer. A second electrode 21 is formed on part of the first contact layer 15 and the insulating layer 19. The second electrode 21 is a p-type electrode and is formed of a laminate of an alloy of Au and Zn and Au. The opening of the first contact layer 15 formed by the second electrode 21 serves as the light emitting surface 21a. A current confinement layer 18 is formed on a part of the second mirror layer 14 in contact with the active layer 13. The current confinement layer 18 is formed by oxidizing a part of the second mirror layer 14 from the side surface of the element isolation region. Note that the current density of the active layer 13 and the like can be controlled by controlling the formation region of the current confinement layer 18.

このように、発光素子部３０は、第１電極２０、ＧａＡｓ基板１１、第１ミラー層１２、活性層１３、第２ミラー層１４、第１コンタクト層１５及び電流狭窄層１８を有している。本実施形態では、上記の複数の層を発光層２５と称することにする。   As described above, the light emitting element unit 30 includes the first electrode 20, the GaAs substrate 11, the first mirror layer 12, the active layer 13, the second mirror layer 14, the first contact layer 15, and the current confinement layer 18. . In the present embodiment, the plurality of layers are referred to as a light emitting layer 25.

一方、受光素子部４０は、発光層２５上に、すなわち第１コンタクト層１５の上には、第１コンタクト層１５よりも小さい面積を有する光吸収層１６が形成されている。光吸収層１６は、不純物が導入されていないＧａＡｓ層で形成されている。光吸収層１６の上には、第２コンタクト層１７が形成されている。第２コンタクト層１７は、ｎ型のＧａＡｓ層で形成されている。光吸収層１６が形成されていない第１コンタクト層１５と絶縁層１９上の一部には、第３電極２２が形成されている。第３電極２２は、ｐ型の電極でありＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。また、第２コンタクト層１７の上には、第４電極２３が形成されている。第４電極２３は、ｎ型の電極であり、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。なお、第４電極２３により形成される第２コンタクト層１７の開口部は、受光面２３ａとなる。ここで、受光素子部４０が有する光吸収層１６及び第２コンタクト層１７を光検出部２６と称する。   On the other hand, in the light receiving element portion 40, the light absorption layer 16 having an area smaller than that of the first contact layer 15 is formed on the light emitting layer 25, that is, on the first contact layer 15. The light absorption layer 16 is formed of a GaAs layer into which no impurity is introduced. A second contact layer 17 is formed on the light absorption layer 16. The second contact layer 17 is formed of an n-type GaAs layer. A third electrode 22 is formed on part of the first contact layer 15 and the insulating layer 19 where the light absorption layer 16 is not formed. The third electrode 22 is a p-type electrode and is formed of a laminate of an alloy of Au and Zn and Au. A fourth electrode 23 is formed on the second contact layer 17. The fourth electrode 23 is an n-type electrode and is formed of a laminate of an alloy of Au and Ge and Au. The opening of the second contact layer 17 formed by the fourth electrode 23 becomes the light receiving surface 23a. Here, the light absorption layer 16 and the second contact layer 17 included in the light receiving element unit 40 are referred to as a light detection unit 26.

発光素子部３０の発光面２１ａの少なくとも一部を含む領域から、受光素子部４０の受光面２３ａにかけて、光導波路層としての誘電体多層反射層２４が形成されている。誘電体多層反射層２４は、酸化シリコン層と金属酸化物の層を交互に積層した複数のペアの分布型多層膜として形成されている。   A dielectric multilayer reflective layer 24 as an optical waveguide layer is formed from a region including at least a part of the light emitting surface 21 a of the light emitting element unit 30 to the light receiving surface 23 a of the light receiving element unit 40. The dielectric multilayer reflective layer 24 is formed as a plurality of pairs of distributed multilayer films in which silicon oxide layers and metal oxide layers are alternately stacked.

ここで、本実施形態の電気光学素子１０を機能的な構造で捉えた場合、発光素子部３０は、発光層２４のみから形成されており、一方、受光素子部４０は、発光層２５の上に光検出部２６が形成されている構造となっている。発光素子部３０から光検出部２６にわたって、誘電体多層反射層２４を形成した構造となっている。   Here, when the electro-optical element 10 of the present embodiment is captured with a functional structure, the light-emitting element unit 30 is formed of only the light-emitting layer 24, while the light-receiving element unit 40 is formed on the light-emitting layer 25. In this structure, the light detection unit 26 is formed. The dielectric multilayer reflective layer 24 is formed from the light emitting element portion 30 to the light detection portion 26.

図１（ｂ）は、電気光学素子１０を発光素子部３０及び受光素子部４０が形成されている面を上からみた模式平面図を示す。発光素子部３０及び受光素子部４０は、隣接して形成されており、それぞれ円状に形成されている。また、発光素子部３０と受光素子部４０との間は、絶縁層１９が形成されている。発光素子部３０の発光面２１ａから、受光素子部４０の受光面２３ａにかけて、誘電体多層反射層２４が円筒形に形成されている。   FIG. 1B is a schematic plan view of the electro-optic element 10 as viewed from above the surface on which the light emitting element portion 30 and the light receiving element portion 40 are formed. The light emitting element portion 30 and the light receiving element portion 40 are formed adjacent to each other and are formed in a circular shape. An insulating layer 19 is formed between the light emitting element unit 30 and the light receiving element unit 40. A dielectric multilayer reflective layer 24 is formed in a cylindrical shape from the light emitting surface 21 a of the light emitting element portion 30 to the light receiving surface 23 a of the light receiving element portion 40.

次に、電気光学素子１０の作用について説明する。第１電極２０と第２電極２１との間に電圧を印加することにより、活性層１３で正孔と電子が結合することにより光を放出する。放出された光は、発光面２１ａから誘電体多層反射層２４に入射する。入射した光は、誘電体多層反射層２４の中で反射を繰り返しながら、受光面２３ａに入射する。受光素子部４０が有する第３電極２２と第４電極２３との間に電圧を印加しておくことにより、受光面２３ａから入射された光は、光吸収層１６の内部で電子と正孔を発生させ、それが第３電極２２、第４電極２３に移動することにより電流が生じる。受光素子部４０で発生したこの光電流を計測することにより、発光素子部３０から放出された光の特性を把握できる。   Next, the operation of the electro-optical element 10 will be described. By applying a voltage between the first electrode 20 and the second electrode 21, holes and electrons are combined in the active layer 13 to emit light. The emitted light is incident on the dielectric multilayer reflective layer 24 from the light emitting surface 21a. The incident light enters the light receiving surface 23 a while being repeatedly reflected in the dielectric multilayer reflective layer 24. By applying a voltage between the third electrode 22 and the fourth electrode 23 of the light receiving element portion 40, the light incident from the light receiving surface 23 a can generate electrons and holes inside the light absorption layer 16. When it is generated and moved to the third electrode 22 and the fourth electrode 23, a current is generated. By measuring this photocurrent generated in the light receiving element section 40, the characteristics of the light emitted from the light emitting element section 30 can be grasped.

また、発光素子部３０を起動させるための電極は第１電極２０と第２電極２１であり、一方、受光素子部４０を起動させるための電極は第３電極２２と第４電極２３であることから、発光素子部３０と受光素子部４０とを独立に制御することができる。すなわち、変調信号を発光素子部３０または受光素子部４０のどちらかだけに伝達することができるので、電気光学素子１０の駆動方法の自由度が増加する利点がある。また、発光素子部３０と発光素子部３０から放出される光を検出する受光素子部４０とは、積層して形成されていないので、寄生容量が発生しない。したがって、高周波で当該電気光学素子１０を駆動させた場合、高周波特性の劣化を低減することができる。また、発光素子部３０と受光素子部４０とを隣接して形成することにより、当該電極に電圧等を供給する電源とを電気的に接続する電気配線の配置が容易になるという利点がある。   The electrodes for starting the light emitting element section 30 are the first electrode 20 and the second electrode 21, while the electrodes for starting the light receiving element section 40 are the third electrode 22 and the fourth electrode 23. Therefore, the light emitting element unit 30 and the light receiving element unit 40 can be controlled independently. That is, since the modulation signal can be transmitted only to either the light emitting element unit 30 or the light receiving element unit 40, there is an advantage that the degree of freedom of the driving method of the electro-optical element 10 is increased. Further, since the light emitting element unit 30 and the light receiving element unit 40 that detects the light emitted from the light emitting element unit 30 are not stacked, no parasitic capacitance is generated. Therefore, when the electro-optical element 10 is driven at a high frequency, it is possible to reduce the deterioration of the high frequency characteristics. Further, by forming the light emitting element portion 30 and the light receiving element portion 40 adjacent to each other, there is an advantage that it is easy to dispose electric wiring that electrically connects a power source that supplies a voltage or the like to the electrode.

次に、電気光学素子１０の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the electro-optical element 10 will be described.

図２（ａ）は、結晶成長工程を示す。結晶成長工程では、まずｎ型のＧａＡｓ基板１１の表面上に、第１ミラー層１２、活性層１３、第２ミラー層１４、第１コンタクト層１５、光吸収層１６及び第２コンタクト層１７を、順にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法を用いて積層するように形成する。これらの各層の構造は、図１（ａ）で説明したとおりである。   FIG. 2A shows a crystal growth process. In the crystal growth step, first, the first mirror layer 12, the active layer 13, the second mirror layer 14, the first contact layer 15, the light absorption layer 16 and the second contact layer 17 are formed on the surface of the n-type GaAs substrate 11. Then, the layers are formed so as to be laminated by using MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. The structure of each of these layers is as described with reference to FIG.

図２（ｂ）は、第１マスク工程を示す。結晶成長工程を経たＧａＡｓ基板１１の表面にフォトレジスト２７を全面に塗布し、フォトリソグラフィー法により、フォトレジストのパターン形成を行う。   FIG. 2B shows the first mask process. A photoresist 27 is applied to the entire surface of the GaAs substrate 11 that has undergone the crystal growth process, and a photoresist pattern is formed by photolithography.

図２（ｃ）は、光検出部形成工程を示す。まず、フォトレジスト２７をマスクとして、ドライエッチング法により第２コンタクト層１７及び光吸収層１６を除去する。その後、フォトレジスト２７を剥離する。これにより、光検出部２６が形成される。なお、ここでは、ドライエッチング法を用いているが、ウェットエッチング法を用いて、上記の層を除去してもよい。   FIG. 2C shows a light detection portion forming process. First, the second contact layer 17 and the light absorption layer 16 are removed by dry etching using the photoresist 27 as a mask. Thereafter, the photoresist 27 is peeled off. Thereby, the light detection part 26 is formed. Although the dry etching method is used here, the above-described layer may be removed by using a wet etching method.

図３（ａ）は、第２マスク工程を示す。光検出部２６が形成されたＧａＡｓ基板１１上に、第１マスク工程と同様に、第２マスクとしてのフォトレジスト２８を形成する。   FIG. 3A shows a second mask process. Similar to the first mask process, a photoresist 28 as a second mask is formed on the GaAs substrate 11 on which the light detection unit 26 is formed.

図３（ｂ）は、素子分離領域形成工程を示す。まず、フォトレジスト２８をマスクとして、ドライエッチング法により第１コンタクト層１５及び第２ミラー層１４を除去する。除去された部分は、素子分離領域となり、ここで、発光素子部３０の領域と光検出部２６を有する受光素子部４０の領域とが形成される。なお、ここでは、ドライエッチング法を用いているが、ウェットエッチング法を用いて、上記の層を除去してもよい。   FIG. 3B shows an element isolation region forming step. First, the first contact layer 15 and the second mirror layer 14 are removed by dry etching using the photoresist 28 as a mask. The removed portion becomes an element isolation region, in which a region of the light emitting element unit 30 and a region of the light receiving element unit 40 having the light detection unit 26 are formed. Although the dry etching method is used here, the above-described layer may be removed by using a wet etching method.

図３（ｃ）は、電流狭窄層形成工程を示す。素子分離領域が形成されたＧａＡｓ基板１１を４００℃前後の水蒸気にさらすことにより、活性層１３上の第２ミラー層１４の一部を、素子分離領域の側面から酸化することにより、電流狭窄層１８を形成する。電流狭窄層１８は、酸化アルミニウムが主成分の絶縁性の層となっている。第２ミラー層１４は、結晶成長工程で、活性層１３近傍の層は、アルミニウムの含有率の高いＧａＡｌＡｓ結晶を形成している。   FIG. 3C shows a current confinement layer forming step. By exposing the GaAs substrate 11 on which the element isolation region is formed to water vapor at around 400 ° C., a part of the second mirror layer 14 on the active layer 13 is oxidized from the side surface of the element isolation region, thereby forming a current confinement layer. 18 is formed. The current confinement layer 18 is an insulating layer mainly composed of aluminum oxide. The second mirror layer 14 is a crystal growth step, and the layer in the vicinity of the active layer 13 forms GaAlAs crystals having a high aluminum content.

図４（ａ）は、絶縁層形成工程を示す。絶縁層１９として、ポリイミド等を用いる。ＧａＡｓ基板１１の表面に液状のポリイミド等を塗布し、素子分離領域にポリイミド１９を埋め込むようにして形成する。その後、余分なポリイミドを除去する。   FIG. 4A shows an insulating layer forming step. As the insulating layer 19, polyimide or the like is used. A liquid polyimide or the like is applied to the surface of the GaAs substrate 11 and the polyimide 19 is embedded in the element isolation region. Thereafter, excess polyimide is removed.

図４（ｂ）は、第１電極形成工程を示す。第１電極２０は、ＧａＡｓ基板１１の裏面に、真空蒸着法、スパッタリング法等を用いて形成する。第１電極２０は、ＧａＡｓ基板がｎ型であるので、ｎ型のオーミック接合ができる金属層を形成する。ここでは、図１（ａ）で説明したように、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層を形成する。第１電極２０が形成されたら、約４００℃の熱処理を行い、ＧａＡｓ基板１１とオーミック接合を形成する。   FIG. 4B shows a first electrode forming step. The first electrode 20 is formed on the back surface of the GaAs substrate 11 using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. Since the GaAs substrate is n-type, the first electrode 20 forms a metal layer that can form an n-type ohmic junction. Here, as described with reference to FIG. 1A, a laminate of an alloy of Au and Ge and Au is formed. When the first electrode 20 is formed, a heat treatment at about 400 ° C. is performed to form an ohmic junction with the GaAs substrate 11.

図４（ｃ）は、第２電極形成工程及び第３電極形成工程を示す。第２電極２１及び第３電極２２は、ｐ型のオーミック接合ができる金属層を形成する。同じｐ型の導電性を有する電極であるので、第２電極２１及び第３電極２２は同じ工程で形成することができる。第２電極２１及び第３電極２２のパターン形成は、リフトオフ法またはドライエッチング法を用いる。   FIG. 4C shows the second electrode forming step and the third electrode forming step. The second electrode 21 and the third electrode 22 form a metal layer capable of forming a p-type ohmic junction. Since the electrodes have the same p-type conductivity, the second electrode 21 and the third electrode 22 can be formed in the same process. The lift-off method or the dry etching method is used for pattern formation of the second electrode 21 and the third electrode 22.

リフトオフ法を用いる場合には、まずフォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト（図示せず）をパターン形成する。フォトレジストは、第２電極２１及び第３電極２２が形成される部分が開口されたパターンを有する。次に、第１電極形成工程と同様に、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて、ｐ型のオーミック接合ができる金属層を形成する。ここでは、図１（ａ）で説明したように、ＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。この金属層を形成した後、フォトレジストを金属層とともに除去することにより、フォトレジストが形成されていない部分にのみ金属層、すなわち第２電極２１及び第３電極２２が残ることになる。その後、第１電極形成工程と同様に、約４００℃で熱処理を行い、第１コンタクト層１５とオーミック接合を形成する。   In the case of using the lift-off method, first, a photoresist (not shown) is patterned by using a photolithography method. The photoresist has a pattern in which portions where the second electrode 21 and the third electrode 22 are formed are opened. Next, similarly to the first electrode forming step, a metal layer capable of forming a p-type ohmic junction is formed by using a sputtering method or a vacuum evaporation method. Here, as described with reference to FIG. 1A, an alloy of Au and Zn and a laminate of Au are formed. After the metal layer is formed, the photoresist is removed together with the metal layer, so that the metal layer, that is, the second electrode 21 and the third electrode 22 remain only in a portion where the photoresist is not formed. Thereafter, similarly to the first electrode forming step, heat treatment is performed at about 400 ° C. to form an ohmic junction with the first contact layer 15.

ドライエッチング法では、先に金属層を形成してから、第２電極２１及び第３電極２２を形成する領域にフォトレジストを形成する。次に金属層をドライエッチングして第２電極２１及び第３電極２２以外の金属層を除去する。その後、フォトレジストを剥離する。   In the dry etching method, a metal layer is formed first, and then a photoresist is formed in a region where the second electrode 21 and the third electrode 22 are formed. Next, the metal layer is dry etched to remove the metal layer other than the second electrode 21 and the third electrode 22. Thereafter, the photoresist is peeled off.

なお、本実施形態では、第２電極２１と第３電極２２を同じ工程で形成しているが、例えば、第２電極２１と第３電極２２とを違う導電性を有する電極として形成する場合は、それぞれ別工程で形成する。   In the present embodiment, the second electrode 21 and the third electrode 22 are formed in the same process. For example, when the second electrode 21 and the third electrode 22 are formed as electrodes having different conductivity, These are formed in separate steps.

図５（ａ）は、第４電極形成工程を示す。第４電極２３は、第２電極形成工程（第３電極形成工程）とほぼ同様である。ただし、第４電極２３は、ｎ型なので第１電極２０とほぼ同様の金属層で形成する。   FIG. 5A shows a fourth electrode forming step. The fourth electrode 23 is substantially the same as the second electrode formation step (third electrode formation step). However, since the fourth electrode 23 is n-type, it is formed of a metal layer that is substantially the same as the first electrode 20.

図５（ｂ）は、光導波路層形成工程を示す。光導波路として、誘電体多層反射層２４を形成する。誘電体多層反射層として、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、シリコン（Ｓｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等の材料から２層を選択して、交互に積層することによって形成される。例えば、ＳｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2／Ｓｉ、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2等の組み合わせで誘電体多層反射層２４を形成する。誘電体多層反射層２４の形成方法は、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い、ＧａＡｓ基板１１の表面全体に形成する。 FIG. 5B shows an optical waveguide layer forming process. A dielectric multilayer reflective layer 24 is formed as an optical waveguide. As the dielectric multilayer reflective layer, two layers are selected from materials such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon (Si), titanium oxide (TiO 2 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and are laminated alternately. Formed by. For example, the dielectric multilayer reflective layer 24 is formed by a combination of SiO 2 / Ta 2 O 5 , SiO 2 / Si, SiO 2 / TiO 2, and the like. The dielectric multilayer reflective layer 24 is formed on the entire surface of the GaAs substrate 11 using an EB (Electron Beam) vapor deposition method, a CVD method or a sputtering method.

図５（ｃ）は、光導波路層加工工程を示す。光導波路層としての誘電体多層反射層２４上に、フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト（図示せず）をパターン形成する。パターン形成されたいフォトレジストをマスクとして、ドライエッチング法により、誘電体多層反射層２４を除去する。同図においては、第２電極２１、第３電極２２及び第４電極２３の上部の誘電体多層反射層２４を除去しているようにしている。なお、誘電体多層反射層２４の加工形状は、発光素子部３０から受光素子部４０へ光が伝達されるように形成されていればよい。すなわち、発光素子部３０の発光面２１ａの少なくとも一部から受光素子部４０の受光面２３ａの一部にかけて連続した誘電体多層反射層２４が形成されていればよい。   FIG. 5C shows an optical waveguide layer processing step. A photoresist (not shown) is patterned on the dielectric multilayer reflective layer 24 as the optical waveguide layer by photolithography. Using the photoresist to be patterned as a mask, the dielectric multilayer reflective layer 24 is removed by dry etching. In the figure, the dielectric multilayer reflective layer 24 above the second electrode 21, the third electrode 22, and the fourth electrode 23 is removed. The processed shape of the dielectric multilayer reflective layer 24 may be formed so that light is transmitted from the light emitting element unit 30 to the light receiving element unit 40. That is, it is only necessary that the dielectric multilayer reflective layer 24 is formed continuously from at least a part of the light emitting surface 21a of the light emitting element part 30 to a part of the light receiving surface 23a of the light receiving element part 40.

（変形例）
本発明の実施形態は上記に限らず、例えば、図６のように変形してもよい。
図６（ａ）は、電気光学素子１０が有する発光素子部３０と受光素子部４０とを同心円状に形成したときの模式断面図を示し、（ｂ）は模式平面図を示す。
図６（ａ）では、電気光学素子１０の中心付近に発光素子部３０を形成し、発光素子部３０の周囲を囲むように受光素子部が形成されているので、同図では、発光素子部３０の両側に受光素子部４０が配置されている。また、光導波路層としての誘電体多層反射層２４は、光検出部２６から発光素子部３０の全面を覆うように形成されている。 (Modification)
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and may be modified as shown in FIG.
6A shows a schematic cross-sectional view when the light-emitting element portion 30 and the light-receiving element portion 40 of the electro-optical element 10 are formed concentrically, and FIG. 6B shows a schematic plan view.
In FIG. 6A, the light emitting element portion 30 is formed near the center of the electro-optic element 10 and the light receiving element portion is formed so as to surround the light emitting element portion 30. Light receiving element portions 40 are arranged on both sides of 30. Further, the dielectric multilayer reflective layer 24 as an optical waveguide layer is formed so as to cover the entire surface of the light emitting element unit 30 from the light detection unit 26.

図６（ｂ）に示すように、この模式平面図においては、第１コンタクト層１５よりも内側にある第４電極２３、第２コンタクト層１７、絶縁層１９、第２電極２１及び発光面２１ａになっている第１コンタクト層１５の上には誘電体多層反射層２４が、これらの層を覆うように形成されている。   As shown in FIG. 6B, in this schematic plan view, the fourth electrode 23, the second contact layer 17, the insulating layer 19, the second electrode 21, and the light emitting surface 21a located inside the first contact layer 15. A dielectric multilayer reflective layer 24 is formed on the first contact layer 15 so as to cover these layers.

このように、同心円状に発光素子部３０と受光素子部４０とを形成することにより、電気光学素子１０を形成する面積をあまり増加させずに済む。なお、本例においては、発光素子部３０を中心に形成し、受光素子部４０をその周囲に形成したが、その逆に、受光素子部４０を中心に形成し、発光素子部３０を周囲に形成してもよい。   Thus, by forming the light emitting element portion 30 and the light receiving element portion 40 concentrically, it is not necessary to increase the area for forming the electro-optic element 10 so much. In this example, the light emitting element portion 30 is formed around the light receiving element portion 40, and the light receiving element portion 40 is formed around the light emitting element portion 40. Conversely, the light receiving element portion 40 is formed around the light emitting element portion 30 around the light emitting element portion 30. It may be formed.

（第２実施形態）
図７に、本実施形態の電気光学素子を用いた光伝送モジュールの一例を示す。光伝送モジュールとしてのＯＳＡ（Optical Sub-Assembly）１００は、ステム１０１の上に、上記で説明した電気光学素子１０が取り付けられている。また、電気光学素子１０の上方で、かつ発光素子部３０の光軸上に、レンズ１０３が配置されている。またステム１０１の台から光ファイバ１０４の一部まで、外部の環境から電気光学素子１０等を保護するために、カバー１０２が形成されている。また、レンズ１０３の光軸上に光ファイバ１０４が配置されている。また、本実施形態では、カバー１０２は、樹脂製であり、レンズ１０３と一体で形成されている。 (Second Embodiment)
FIG. 7 shows an example of an optical transmission module using the electro-optic element of this embodiment. An OSA (Optical Sub-Assembly) 100 as an optical transmission module has the electro-optical element 10 described above mounted on a stem 101. In addition, a lens 103 is disposed above the electro-optical element 10 and on the optical axis of the light-emitting element unit 30. A cover 102 is formed from the base of the stem 101 to a part of the optical fiber 104 in order to protect the electro-optical element 10 and the like from the external environment. An optical fiber 104 is disposed on the optical axis of the lens 103. In the present embodiment, the cover 102 is made of resin and is formed integrally with the lens 103.

ステム１０１のピンを介して、電気光学素子１０の第１電極２０〜第４電極２３に電圧を印加すると、発光素子部３０及び受光素子部４０が駆動する。発光素子部３０から光を放出し、その光の一部は誘電体多層反射層２４を通過して、レンズ１０３に到達する。到達した光は、レンズ１０３で集光され、光ファイバ１０４へ入射する。また、発光素子部３０から放出された光の一部は、誘電体多層反射層２４の内部で多重反射して受光素子部４０が有する光検出部２６に入射する。光検出部２６で入射した光は、光吸収層１６で光電流を生成する。この光電流を測定することにより、発光素子部３０から放出される光学特性を把握することができる。１つの電気光学素子１０だけで、発光機能を有し、かつその発光状態を監視することができることから、従来のＯＳＡ１００と比べて、カバーガラスや発光素子の発光状態を監視する受光素子等が不要になるので、コスト的にも、または、ＯＳＡ１００の小型化にも利点を有する。   When a voltage is applied to the first electrode 20 to the fourth electrode 23 of the electro-optical element 10 via the pins of the stem 101, the light emitting element unit 30 and the light receiving element unit 40 are driven. Light is emitted from the light emitting element unit 30, and part of the light passes through the dielectric multilayer reflective layer 24 and reaches the lens 103. The reached light is collected by the lens 103 and enters the optical fiber 104. In addition, a part of the light emitted from the light emitting element unit 30 is multiple-reflected inside the dielectric multilayer reflective layer 24 and enters the light detection unit 26 included in the light receiving element unit 40. The light incident on the light detection unit 26 generates a photocurrent in the light absorption layer 16. By measuring this photocurrent, the optical characteristics emitted from the light emitting element section 30 can be grasped. Since only one electro-optic element 10 has a light emitting function and can monitor the light emission state, a light receiving element or the like for monitoring the light emission state of the cover glass or the light emitting element is unnecessary as compared with the conventional OSA100. Therefore, there is an advantage in terms of cost or downsizing of the OSA 100.

（ａ）は、本発明における、光導波路層を有する電気光学素子の模式断面図、（ｂ）は、光導波路層を有する電気光学素子の一例としての模式平面図。(A) is a schematic cross-sectional view of an electro-optical element having an optical waveguide layer in the present invention, and (b) is a schematic plan view as an example of an electro-optical element having an optical waveguide layer. （ａ）〜（ｃ）は、電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing process of an electro-optic element. （ａ）〜（ｃ）は、電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing process of an electro-optic element. （ａ）〜（ｃ）は、電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing process of an electro-optic element. （ａ）〜（ｃ）は、電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing process of an electro-optic element. （ａ）は、本発明の変形例における、光導波路層を有する電気光学素子の模式断面図、（ｂ）は、光導波路層を有する電気光学素子の一例としての模式平面図。(A) is a schematic cross-sectional view of an electro-optical element having an optical waveguide layer in a modification of the present invention, and (b) is a schematic plan view as an example of an electro-optical element having an optical waveguide layer. 本実施形態で得られた電気光学素子を用いた光伝送モジュールの模式断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an optical transmission module using an electro-optic element obtained in the present embodiment. （ａ）及び（ｂ）は、従来の電気光学素子を示す模式断面図。(A) And (b) is a schematic cross section which shows the conventional electro-optical element.

符号の説明Explanation of symbols

１０…発光素子部及び受光素子部を有する電気光学素子、１１…ＧａＡｓ基板、１２…第１ミラー層、１３…活性層、１４…第２ミラー層、１５…第１コンタクト層、１６…光吸収層、１７…第２コンタクト層、１８…電流狭窄層、１９…絶縁層、２０…第１電極、２１…第２電極、２２…第３電極、２３…第４電極、２４…誘電体多層反射層、２５…発光層、２６…光検出部、２７…第１マスクとしてのフォトレジスト、２８…第２マスクとしてのフォトレジスト、３０…発光素子部、４０…受光素子部、１００…光伝送モジュール、１０１…ステム、１０２…カバー、１０３…レンズ、１０４…光ファイバ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electro-optical element which has a light emitting element part and a light receiving element part, 11 ... GaAs substrate, 12 ... 1st mirror layer, 13 ... Active layer, 14 ... 2nd mirror layer, 15 ... 1st contact layer, 16 ... Light absorption Layer, 17 ... second contact layer, 18 ... current confinement layer, 19 ... insulating layer, 20 ... first electrode, 21 ... second electrode, 22 ... third electrode, 23 ... fourth electrode, 24 ... dielectric multilayer reflection Layer, 25 ... light emitting layer, 26 ... photodetection part, 27 ... photoresist as first mask, 28 ... photoresist as second mask, 30 ... light emitting element part, 40 ... light receiving element part, 100 ... light transmission module , 101 ... stem, 102 ... cover, 103 ... lens, 104 ... optical fiber.

Claims (9)

基板の発光素子部形成領域に形成されている発光素子部と、
前記発光素子部形成領域以外の水平方向に設けられている受光素子部形成領域に形成されている光検出部と、
前記発光素子部から前記光検出部にわたって、前記発光素子部が放出する光の一部を前記受光素子部へ導くように形成されている光導波路層と、を有する電気光学素子。 A light emitting element portion formed in a light emitting element portion forming region of the substrate;
A light detection part formed in a light receiving element part forming region provided in a horizontal direction other than the light emitting element part forming region;
And an optical waveguide layer formed so as to guide part of the light emitted from the light emitting element portion to the light receiving element portion from the light emitting element portion to the light detecting portion. 請求項１に記載の電気光学素子であって、
前記光導波路層は、少なくとも前記発光素子部が放出する光の光路上に形成されている電気光学素子。 The electro-optic element according to claim 1,
The optical waveguide layer is an electro-optical element formed on at least an optical path of light emitted from the light emitting element unit. 請求項１に記載の電気光学素子であって、
前記発光素子部と前記受光素子部とは絶縁層を介して、略隣接して形成されている電気光学素子。 The electro-optic element according to claim 1,
The electro-optic element in which the light emitting element part and the light receiving element part are formed substantially adjacent to each other via an insulating layer. 請求項１に記載の電気光学素子であって、
前記発光素子部と前記受光素子部とは絶縁層を介して、略同心円状に形成されている電気光学素子。 The electro-optic element according to claim 1,
The electro-optic element in which the light emitting element part and the light receiving element part are formed substantially concentrically via an insulating layer. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学素子であって、
前記光導波路層は、誘電体多層反射層で形成されている電気光学素子。 The electro-optic element according to any one of claims 1 to 4,
The optical waveguide layer is an electro-optical element formed of a dielectric multilayer reflective layer. 請求項５に記載の電気光学素子であって、
前記誘電体多層反射層は、酸化シリコン層と金属酸化層とを交互に形成されている電気光学素子。 The electro-optical element according to claim 5,
The dielectric multilayer reflective layer is an electro-optical element in which silicon oxide layers and metal oxide layers are alternately formed. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気光学素子であって、
前記受光素子部の下に、前記発光素子部と同等の発光素子部を有する電気光学素子。 The electro-optic element according to any one of claims 1 to 6,
An electro-optic element having a light emitting element portion equivalent to the light emitting element portion under the light receiving element portion. 半導体基板表面に第１ミラー層を形成し、前記第１ミラー層上に活性層を形成し、前記活性層の上に第２ミラー層を形成し、前記第２ミラー層上に第１コンタクト層を形成し、前記第１コンタクト層上に光吸収層を形成し、前記光吸収層上に第２コンタクト層を形成する結晶成長工程と、
前記第２コンタクト層上の光検出部を形成する領域に、第１のマスクを形成する第１マスク工程と、
前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記第２コンタクト層及び前記光吸収層を除去して光検出部を形成する光検出部形成工程と、
前記第１コンタクト層上に、発光素子部及び前記光検出部を有する受光素子部を形成する領域にマスクを形成する第２マスク形成工程と、
前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記第１コンタクト層及び前記第２ミラー層を除去して、前記発光素子部及び前記受光素子部の素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、
前記発光素子部または前記受光素子部と前記活性層と接している第２ミラー層を、前記素子分離領域側から前記発光素子部または受光素子部内の一部にかけて酸化することにより電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、
前記素子分離領域に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記半導体基板の裏面に第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記発光素子部の少なくとも前記第１コンタクト層の一部に第２電極を形成する第２電極形成工程と、
前記受光素子部の少なくとも前記第１コンタクト層の一部に第３電極を形成する第３電極形成工程と、
前記光検出部の前記第２コンタクト層の一部に第４電極を形成する第４電極形成工程と、
前記発光素子部上の前記第１コンタクト層と、前記光検出部上の第２コンタクト層とを連続した光導波路層を形成する光導波路層形成工程と、を有する電気光学素子の製造方法。 A first mirror layer is formed on the surface of the semiconductor substrate, an active layer is formed on the first mirror layer, a second mirror layer is formed on the active layer, and a first contact layer is formed on the second mirror layer Forming a light absorption layer on the first contact layer, and forming a second contact layer on the light absorption layer; and
A first mask step of forming a first mask in a region for forming a light detection portion on the second contact layer;
A photodetection portion forming step of forming a photodetection portion by removing the second contact layer and the light absorption layer other than the region where the first mask is formed;
A second mask forming step of forming a mask in a region where a light receiving element portion having a light emitting element portion and the light detection portion is formed on the first contact layer;
An element isolation region forming step of removing the first contact layer and the second mirror layer other than the region where the second mask is formed to form element isolation regions of the light emitting element portion and the light receiving element portion When,
A current confinement layer is formed by oxidizing the second mirror layer that is in contact with the active layer with the light emitting element part or the light receiving element part from the element isolation region side to a part of the light emitting element part or the light receiving element part A current confinement layer forming step,
An insulating layer forming step of forming an insulating layer in the element isolation region;
A first electrode forming step of forming a first electrode on the back surface of the semiconductor substrate;
A second electrode forming step of forming a second electrode on at least a part of the first contact layer of the light emitting element portion;
A third electrode forming step of forming a third electrode on at least a part of the first contact layer of the light receiving element portion;
A fourth electrode forming step of forming a fourth electrode on a part of the second contact layer of the light detection unit;
An electro-optic element manufacturing method comprising: forming an optical waveguide layer in which the first contact layer on the light-emitting element part and the second contact layer on the light detection part are continuously formed. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電気光学素子を含む光伝送モジュール。

An optical transmission module comprising the electro-optic element according to claim 1.

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