JP2007173358A - 光半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性が高く良好な性能を有する光半導体素子、及びかかる光半導体素子を高い歩留まりで製造することができる光半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の光半導体素子は、面発光型半導体レーザと、面発光型半導体レーザの上方の光検出素子とを備える。面発光型半導体レーザから射出されるレーザ光の射出面３４の周囲には、面発光型半導体レーザが備えるｎ型の半導体層に接続される電極２６と、光検出素子が備えるｐ型の半導体層に接続される電極３５とが交互に形成されている。レーザ光の射出面３４の周囲には、これら電極２６及び電極３５の双方を覆うように付加電極４１が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ光を射出する光半導体素子及びその製造方法に関する。
レーザ光を射出する光半導体素子の一種に面発光型半導体レーザがある。この面発光型半導体レーザは、基板の表面に対して直交する方向に共振器が形成されており、基板表面からレーザ光を射出するレーザである。基板の平行な劈開面を共振器として用いる従来の端面発光型半導体レーザに比べて面発光型半導体レーザは、消費電力が低い、高速直接変調が可能である、二次元レーザアレイ構造を容易に形成することができる等の種々の特徴を有している。このため、面発光型半導体レーザは、取り扱うデータ量が莫大な光インターコネクションに適した光源として期待されている。現在、面発光型半導体レーザは、発振波長が８５０ｎｍ帯のものを中心にモジュール（光インターコネクションモジュール）への採用が本格化しつつあり、更なる小型化及び低価格化が望まれている。
ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）に代表される光送信モジュールは、面発光型半導体レーザと、面発光型半導体レーザから射出されるレーザ光の一部を反射する斜めガラス等の反射部材と、反射部材で反射されたレーザ光を検出する光検出素子とを備えており、光検出素子の検出結果に基づいて面発光型半導体レーザの駆動電流がフィードバック制御される。これにより、面発光型半導体レーザから射出されるレーザ光のパワーを一定に保つ一定光出力駆動（ＡＰＣ：Automatic Power Control）が実現される。
しかしながら、上記の光送信モジュールは、反射部材で反射されたレーザ光の光検出素子に対する結合効率を高めるために高精度な位置合わせが必要になる。また、上記の光送信モジュールは、面発光型半導体レーザ以外に、反射部材及び光検出素子等を必要とするために部品点数が多くなり、これによって価格が上昇してしまう。近年、光送信モジュールの部品点数を削減して価格の上昇を抑えるために、面発光型半導体レーザと、面発光型半導体レーザから射出されるレーザ光の光量をモニタする光検出素子とを一体化した光半導体素子が提案されている。
例えば、以下の特許文献１，２には、面発光型半導体レーザの上方に光検出素子を備える光半導体素子が開示されている。ここで、以下の特許文献１に開示された光半導体素子の構造を簡単に説明する。光半導体素子が備える面発光型半導体レーザは、例えば半導体多層膜からなるｎ型の第１ミラー、活性層、及び半導体多層膜からなるｐ型の第２ミラーを順に積層して形成されている。また、光検出素子は、例えばｎ型の第１コンタクト層、光吸収層、及びｐ型の第２コンタクト層を順に積層して形成されている。また、この光半導体素子は、面発光型半導体レーザの第１ミラーに接続される電極及び第２ミラーに接続される電極と、光検出素子の第１コンタクト層に接続される電極及び第２コンタクト層に接続される電極とを備えており、面発光型半導体レーザの第２ミラーに接続される電極と光検出素子の第１コンタクト層に接続される電極とが電気的に接続されている。
特開２００５−３３１０６号公報 特開２０００−２６９５８５号公報
ところで、上記の特許文献１，２等に開示された光半導体素子を製造する場合に、各工程において十分なマージンを取らないと不良率が高くなって製造歩留まりが低下し、又は抵抗が高くて所期の性能が得られないものが製造されてしまう。例えば、上記の特許文献１に開示された光半導体素子では、面発光型半導体レーザの第２ミラーに接続される電極と光検出素子の第１コンタクト層に接続される電極とが電気的に接続されているが、これらの電極は異なる材質を用いて別工程で形成される。このため、各々の電極を形成する際に、各電極を形成するためのマスクのマージンを取らないと、段差が形成されて断線が生ずる可能性が考えられる。
また、例えば光半導体素子に設けられる電極について、各電極をなす金属が酸化されてしまうと電極に接続される金属線（ボンディングワイヤー）の接合強度が悪化し、金属線が外れやすくなって信頼性が低下するという問題も生ずる。更に、光検出素子に設けられる電極の第１コンタクト層に対する接触面積、又は第２コンタクト層に対する接触面積が小さいと、抵抗が高くなって良好な特性（ダイオード特性）が得られないという問題も生ずる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、信頼性が高く良好な性能を有する光半導体素子、及びかかる光半導体素子を高い歩留まりで製造することができる光半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による光半導体素子は、レーザ光を射出する面発光型半導体レーザと、当該面発光型半導体レーザの上方の受光素子とを備える光半導体素子において、前記面発光型半導体レーザに形成された第１極性の第１電極と、前記受光素子に形成されて前記第１極性とは異なる第２極性の第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極を覆うように形成された付加電極とを備えることを特徴としている。
この発明によると、面発光型半導体レーザに設けられた第１電極と受光素子に設けられた第２電極とが付加電極によって覆われており、電極の酸化を防止して金属線（ボンディングワイヤー）の接合強度を高めることができる。これによって、光半導体素子の信頼性を向上させることができる。
また、本発明の第１の観点による光半導体素子は、前記第１電極及び前記第２電極が、前記レーザ光の射出面の周りの周方向に交互に形成されており、前記付加電極は、前記射出面の周りを取り囲み、且つ前記第１電極及び前記第２電極を覆うよう形成されていることを特徴としている。
この発明よると、レーザ光の射出面の周りの周方向に第１電極と第２電極とが交互に形成されており、レーザ光に関してほぼ対称に電界が形成されるため、安定したレーザ光のモード（横モード）を得る事ができる。
また、本発明の第１の観点による光半導体素子は、前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部及び前記受光素子の一部を含む第１柱状部と、前記第１柱状部上に形成され、前記第１柱状部の断面積よりも小さな断面積を有し、前記受光素子の残りの部分を含む第２柱状部とを備えることが望ましい。
ここで、具体的には、本発明の第１の観点による光半導体素子は、前記受光素子が、第１導電型からなる第１半導体層と、光吸収層として機能する第２半導体層と、第２導電型からなる第３半導体層とを備えており、前記第１半導体層は前記第１柱状部に含まれ、前記第２半導体層及び前記第３半導体層は前記第２柱状部に含まれることが望ましい、
また、本発明の第１の観点による光半導体素子は、前記第２電極が、前記第１柱状部に含まれる前記第１半導体層上に形成されていることを特徴としている。
この発明によると、第１柱状部に含まれる第１半導体層上に第２電極が形成されているため、第１半導体層と第２電極との接合面積を大きくすることができ、これにより受光素子の抵抗を低減することができる。この結果として、受光素子を良好な特性にすることができる。
また、本発明の第１の観点による光半導体素子は、前記第１柱状部に含まれる前記第１半導体層が、外周部が前記レーザ光の射出面の周りに櫛歯状に形成されており、前記第１電極は、前記第１半導体層の櫛歯の間に形成されていることが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による光半導体素子は、レーザ光を射出する面発光型半導体レーザと、当該面発光型半導体レーザの上方の受光素子とを備える光半導体素子において、前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部及び前記受光素子の一部を含む第１柱状部と、前記第１柱状部上に形成され、前記第１柱状部の断面積よりも小さな断面積を有し、前記受光素子の残りの部分を含む第２柱状部とを備えることを特徴としている。
ここで、本発明の第２の観点による光半導体素子は、前記受光素子が、第１導電型からなる第１半導体層と、光吸収層として機能する第２半導体層と、第２導電型からなる第３半導体層とを備えており、前記第１半導体層は前記第１柱状部に含まれ、前記第２半導体層及び前記第３半導体層は前記第２柱状部に含まれることを特徴としている。
また、本発明の第２の観点による光半導体素子は、前記受光素子に形成される電極の１つが、前記第１柱状部に含まれる前記第１半導体層上に形成されていることを特徴としている。
これらの発明によると、受光素子の一部及び面発光型半導体レーザの少なくとも一部が第１柱状部に含まれており、第１柱状部に含まれる受光素子の一部は具体的には受光素子の第１半導体層である。このため、第１半導体層を第１柱状部の断面積に形成することができ、第１半導体層上に電極を形成する場合には、その接合面積を大きくすることができ、これにより受光素子の抵抗を低減することができる。この結果として、受光素子を良好な特性にすることができる。
また、本発明の第１、第２の観点による光半導体素子は、前記面発光型半導体レーザと前記受光素子との間には、前記面発光型半導体レーザと前記受光素子とを分離する分離層が形成されていることが望ましい。
更に、本発明の第１、第２の観点による光半導体素子は、前記分離層が、前記第１柱状部に含まれることが望ましい。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による光半導体素子及びその製造方法について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の説明で参照する各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
〔光半導体素子の構成〕
図１は本発明の一実施形態による光半導体素子を模式的に示す平面図であり、図２は図１中のＡ−Ｂ線に沿う断面図であり、図３図１中のＡ−Ｃ線に沿う断面図である。図２，図３に示す通り、本実施形態の光半導体素子１０は、面発光型半導体レーザ２０及び光検出素子３０を含んで構成される。以下、これらの構成及び全体構成について順に説明する。
〈面発光型半導体レーザ〉
面発光型半導体レーザ２０は、半導体基板（本実施形態ではｎ型ＧａＡｓ基板）１１上に形成されている。この面発光型半導体レーザ２０は垂直共振器を有しており、本実施形態では垂直共振器をなす一方の分布反射型多層膜ミラーが柱状の半導体堆積体（以下、第１柱状部という）Ｐ１に形成されている。つまり、面発光型半導体レーザ２０はその一部が第１柱状部Ｐ１に含まれた構成である。
面発光型半導体レーザ２０は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、第１ミラーという）２１と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層２２と、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラー（以下、第２ミラーという）２３と、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２４とが順次積層された多層構造である。
尚、本実施形態において、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成とは、ガリウム（Ｇａ）に対するアルミニウム（Ａｌ）の組成をいう。ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成は、「０」から「１」までである。即ち、ＡｌＧａＡｓ層は、ＧａＡｓ層（Ａｌ組成が「０」の場合）及びＡｌＡｓ層（Ａｌ組成が「１」の場合）を含む。また、以上説明した第１ミラー２１、活性層２２、第２ミラー２３、及びコンタクト層２４を構成する各層の組成及び層数は特に限定される訳ではない。
面発光型半導体レーザ２０をなす第１ミラー２１は、例えばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされており、第２ミラー２３は、例えば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。従って、ｐ型の第２ミラー２３、不純物がドーピングされていない活性層２２、及びｎ型の第１ミラー２１により、ｐｉｎダイオードが形成される。また、面発光型半導体レーザ２０のうち、活性層２２、第２ミラー２３、及びコンタクト層２４が、コンタクト層２４の上面からみて円形の形状にエッチングされており、これにより第１柱状部Ｐ１の一部が形成されている。尚、本実施形態では、第１柱状部Ｐ１の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることができる。
更に、第２ミラー２３を構成する層のうち活性層２２に近い領域に、ＡｌＧａＡｓ層を側面から酸化することにより得られる電流狭窄層２５が形成されている。この電流狭窄層２５はリング状に形成されている。即ち、この電流狭窄層２５は、図２及び図３に示す半導体基板１１の表面１１ａと平行な面で切断した場合における断面形状が、第１柱状部Ｐ１の平面形状の円形と同心の円のリング状である。
また、図２に示す通り、コンタクト層２４上には、第１柱状部Ｐ１の外周に沿って部分的に電極２６が形成されている。つまり、図２を参照すると、電極２６が形成されるべき部分については、コンタクト層２４が露出するまでエッチングされており、この露出したコンタクト層２４上に電極２６が形成されている。これに対し、図３を参照すると、電極２６が形成されない部分については、コンタクト層２４までエッチングされていない。尚、詳細は後述するが、後述する分離層２８及び光検出素子３０の第１コンタクト層３１は、その外周部が面発光型半導体レーザ２０から射出されるレーザ光の射出面３４の周りに櫛歯状に形成されており、櫛歯の間に電極２６が形成されている。また、電極２６上には電極２６を覆うように付加電極４１が形成されている。尚、この付加電極４１の詳細については後述する。
電極２６は、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、及び金（Ａｕ）の積層膜からなる。或いは、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）の積層膜からなる。また、図１に示す通り、第２ミラー２１上の一部には、電極２７が形成されている。この電極２７は、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）の積層膜からなる。これらの電極２６，２７は、面発光型半導体レーザ２０を駆動するためのものであり、電極２６，２７を介して活性層２２に電流が注入される。
〈分離層〉
本実施形態の光半導体素子１０は、面発光型半導体レーザ２０上に分離層２８が形成されている。即ち、分離層２８は、面発光型半導体レーザ２０と後述する光検出素子３０との間に設けられている。具体的には、図２，図３に示す通り、分離層２８は、コンタクト層２４上に形成されている。即ち、分離層２８は、面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４と、後述する光検出素子３０の後述する第１コンタクト層３１との間に設けられている。
この分離層２８は、第１柱状部Ｐ１に含まれており、その外周部が面発光型半導体レーザ２０から射出されるレーザ光の射出面３４の周りに櫛歯状に形成されている。尚、光検出素子３０の第１コンタクト層３１も分離層２８と同様にその外周部がレーザ光の射出面３４の周りに櫛歯状に形成されている。図２に示す通り、分離層２８及び第１コンタクト層３１は、その櫛歯を含む直径が第１柱状部Ｐ１の直径と等しくなるよう形成されている。分離層２８については、後述する光半導体素子の製造方法の項にて更に詳細に説明する。
〈光検出素子〉
光検出素子３０は分離層２８上であって、面発光型半導体レーザ２０からのレーザ光の光路上に設けられている。光検出素子３０は第１コンタクト層３１、光吸収層３２、及び第２コンタクト層３３を含んで構成される。第１コンタクト層３１は分離層２８上に設けられ、光吸収層３２は第１コンタクト層３１上に設けられ、第２コンタクト層３３は光吸収層３２上に設けられている。光吸収層３２及び第２コンタクト層３３の平面形状は、第１コンタクト層３１の平面形状よりも小さく形成されている。第２コンタクト層３３及び光吸収層３２は、柱状の半導体堆積体（以下、第２柱状部という）Ｐ２を構成する。この第２柱状部Ｐ２の断面積は第１柱状部Ｐ１の断面積よりも小さく形成されている。例えば、第２柱状部Ｐ２の円柱部Ｐ２１（図４参照）は、その径が第１柱状部Ｐ１の径よりも５μｍ程度小さく形成されている。光検出素子３０はその一部が第１柱状部Ｐ１に含まれ、残りの部分が第２柱状部Ｐ２に含まれた構成である。尚、光検出素子３０の上面は、面発光型半導体レーザ２０からのレーザ光の射出面３４とされている。
光検出素子３０を構成する第１コンタクト層３１はｎ型ＧａＡｓ層からなり、光吸収層３２は不純物が導入されていないＧａＡｓ層からなり、第２コンタクト層３３はｐ型ＧａＡｓ層からなる。具体的には、第１コンタクト層３１は、例えばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされ、第２コンタクト層３３は、例えば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。従って、ｎ型の第１コンタクト層３１、不純物がドーピングされていない光吸収層３２、及びｐ型の第２コンタクト層３３により、ｐｉｎダイオードが形成される。
図３に示す通り、光検出素子３０の第１コンタクト層３１上には、第１柱状部Ｐ１の外周に沿って部分的に電極３５が形成されている。つまり、図３を参照すると、電極３５が形成されるべき部分については、第１コンタクト層３１が露出するまでエッチングされており、この露出した第１コンタクト層３１上に電極３５が形成されている。これに対し、図２を参照すると、電極３５が形成されない部分については、面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４までエッチングされて電極２６が形成されている。尚、詳細は後述するが、電極３５は、櫛歯状に形成された第１コンタクト層３１の櫛歯上に形成されている。また、電極３５上には電極３５を覆うように付加電極４１が形成されている。尚、この付加電極４１の詳細については後述する。
電極３５は、面発光型半導体レーザ２０の第１ミラー２１上に形成されている電極２７と同じ材質にて形成することができる。つまり、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）の積層膜を用いることができる。
また、光検出素子３０の上面上（第２コンタクト層３３上）には電極３６が形成されている。図１に示す通り、電極３６は、テーパー形の平面形状を有する接続部３６ａと、矩形の平面形状を有する配線部３６ｂと、円状の平面形状を有するパッド部３６ｃとを有する。電極３６は、接続部３６ａにおいて光検出素子３０の上面（第２コンタクト層３３）に接合されて電気的に接続されている。電極３６の配線部３６ｂは、接続部３６ａとパッド部３６ｃとに接続されている。電極３６のパッド部３６ｃは、電極パッドとして用いられる。
また、電極３６は、面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４上に形成される電極２６と同じ材質にて形成することができる。即ち、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、及び金（Ａｕ）の積層膜で形成することができる。或いは、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）の積層膜で形成することができる。
〈絶縁層〉
本実施形態の光半導体素子１０は、図１〜図３に示す通り、主として第１柱状部Ｐ１の周囲を取り囲むよう第１ミラー２１の上に絶縁層４０が形成されている。また、この絶縁層４０によって、第２柱状部Ｐ２の側面の一部（電極３６が形成されている側）も覆われている。
〈付加電極〉
付加電極４１は、面発光型半導体レーザ２０の電極２６と光検出素子３０の電極３５とを電気的に接続するとともに、電極２６，３５の酸化を防止するためのものである。尚、図２，３（特に、図３）においては、付加電極４１の厚みを誇張して図示している点に注意されたい。図１に示す通り、付加電極４１は、リング状の平面形状を有する接続部４１ａと、配線部４１ｂと、円状の平面形状を有するパッド部４１ｃとを有する。付加電極４１は、接続部４１ａにおいて電極２６，３５の上面に形成されて電気的に接続されている。尚、付加電極４１の配線部４１ｂ及びパッド部４１ｃの下方にも面発光型半導体レーザ２０の電極２６を形成し、配線部４１ｂ及びパッド部４１ｃにおいても付加電極４１と電極２６が接続されるようにしても良い。付加電極４１の配線部４１ｂ、接続部４１ａとパッド部４１ｃとに接続されている。付加電極４１のパッド部４１ｃは、電極パッドとして用いられる。
この付加電極４１は、例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜を用いて形成することができる。尚、図１に示す通り、本実施形態では、電極２６，３５の上面にのみ付加電極４１が設けられている場合を例に挙げて説明するが、電極２７及び電極３６の酸化を防止するために、これらの電極の上にも付加電極４１と同様の付加電極を形成しても良い。
次に、面発光型半導体レーザ２０の電極２６、光検出素子３０の電極３５、及び付加電極４１について詳細に説明する。図４は、レーザ光が射出される射出面３４の周囲を拡大した平面透視図である。図４（ａ）に示す通り、円形の平面形状を有する第１柱状部Ｐ１上に第２柱状部Ｐ２が形成されている。この第２柱状部Ｐ２は、第１柱状部Ｐ１と同心に形成された円柱部Ｐ２１と円柱部Ｐ２１の側面から電極３６の配線部３６ｂが延びる方向に突出した突出部Ｐ２２とからなる。円柱部Ｐ２１の上面がレーザ光の射出面３４とされ、突出部Ｐ２２の上面に電極３６の接続部３６ａが接合される。
図４（ａ）に示す通り、射出面３４と交差するレーザ光の射出面３４の周囲には、電極３６の接続部３６ａが接合されている部分を除き、電極２６と電極３５とが交互に形成されている。ここで、電極２６は面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４に接続される電極であり、電極３５は光検出素子３０の第１コンタクト層３１に接続される電極である。これらの電極を、図４（ａ）に示す通りの平面配置とし、且つコンタクト層２４又は第１コンタクト層３１に接続するために、図４（ｂ）に示す通り、光検出素子３０の第１コンタクト層３１及び分離層２８はその外周部が櫛歯状に形成されている。
第１コンタクト層３１の外周部の櫛歯３１ａは、電極３５を形成すべき位置に形成される。また、櫛歯３１ａの間からは面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４が露出している。櫛歯３１ａの上部及びその側面を覆うように電極３５が形成され、櫛歯３５ａの間から露出している面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４上に電極２６が形成される。図４（ｂ）に示す第１コンタクト層３１の櫛歯３１ｂの上部には、図４（ａ）に示す第２柱状部Ｐ２が形成される。尚、第１コンタクト層３１の下に形成される分離層２８も第１コンタクト層３１と同じ平面形状に形成される。
図５は、図４（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図５に示す通り、分離層２８及び第１コンタクト層３１（櫛歯３１ａ）は、レーザ光の光路の周囲に沿って部分的に形成されている。電極３５は、第１コンタクト層３１上であって櫛歯３１ａを覆うように形成されている。また、電極２６は、面発光型半導体レーザ２０のコンタクト層２４上であって、電極３５で覆われている領域以外の領域に形成されている。ここで、図５に示す通り、電極２６と電極３５は互いに接触するように形成される。また、付加電極４１（接続部４１ａ）は、電極２６と電極３５とを覆うように形成される。この付加電極４１を設けることで、電極２６及び電極３５の酸化、及び電極２６と電極３５との接触不良を防止することができる。また、電極２６及び電極３５は、レーザ光の光路の周囲に沿って交互に形成されており、レーザ光に関してほぼ対称に電界が形成されるため、安定したレーザ光のモード（横モード）を得る事ができる。
〈全体の構成〉
本実施形態の光半導体素子１０は、面発光型半導体レーザ２０のｎ型の第１ミラー２１及びｐ型の第２ミラー２３、並びに光検出素子３０のｎ型の第１コンタクト層３１及びｐ型の第２コンタクト層３３から、全体としてｎｐｎｐ構造になっている。光検出素子３０は、面発光型半導体レーザ２０で発生したレーザ光の出力をモニタするために設けられる。具体的には、光検出素子３０は、面発光型半導体レーザ２０で生じたレーザ光を電流に変換し、この電流の値によって面発光型半導体レーザ２０で生じたレーザ光の出力がモニタされる。
より具体的には、光検出素子３０において、面発光型半導体レーザ２０により生じたレーザ光の一部が光吸収層３２にて吸収され、この吸収された光によって光吸収層３２で光励起が生じ、電子及び正孔が生成される。そして、外部から印加された電界によって電子は電極３５に、正孔は電極３６にそれぞれ移動する。その結果、光検出素子３０において、第１コンタクト層３１から第２コンタクト層３３の方向に電流が生じる。
また、面発光型半導体レーザ２０の光出力は、主として面発光型半導体レーザ２０に流すバイアス電流によって決定される。特に、面発光型半導体レーザ２０の光出力は、面発光型半導体レーザ２０の周囲温度や面発光型半導体レーザ２０の寿命によって大きく変化する。このため、面発光型半導体レーザ２０において所定の光出力を維持することが必要である。
本実施形態の光半導体素子１０では、面発光型半導体レーザ２０の光出力を光検出素子３０でモニタし、光検出素子３０にて発生した電流の値に基づいて、面発光型半導体レーザ２０内を流れる電流の値を調整することができる。従って、面発光型半導体レーザ２０において所定の光出力を維持することができる。面発光型半導体レーザ２０の光出力を面発光型半導体レーザ２０に流す電流値にフィードバックする制御は、外部電子回路（駆動回路：図示省略）を用いて実現することができる。
図６は、本発明の一実施形態による光半導体素子１０の電気的な等価回路図である。図６に示す通り、光検出素子３０は、アノード電極（正電極）が電極３６のパッド部３６ｃに、カソード電極（負電極）が付加電極４１のパッド部４１ｃに接続されている。また、面発光型半導体レーザ２０は、アノード電極（正電極）が付加電極４１のパッド部４１ｃに、カソード電極（負電極）が電極２７に接続されている。
〔光半導体素子の動作〕
次に、本実施形態による光半導体素子１０の一般的な動作について説明する。尚、下記の光半導体素子１０の駆動方法は一例であり、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。まず、パッド部４１ｃ及び電極２７を不図示の電源に接続して電極２６と電極２７との間に順方向に電流を流すと、面発光型半導体レーザ２０の活性層２２において、電子と正孔との再結合が生じ、再結合による発光が生じる。そこで生じた光が第２ミラー２３と第１ミラー２１との間を往復する間に誘導放出が起こって光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、第２ミラー２３の上面からレーザ光が射出され、分離層２８へと入射する。次いで、レーザ光は光検出素子３０の第１コンタクト層３１に入射する。
次に、光検出素子３０を構成する第１コンタクト層３１に入射した光は光吸収層３２に入射する。この入射光の一部が光吸収層３２にて吸収されると光吸収層３２において光励起が生じ、電子及び正孔が生じる。そして、外部から印加された電界により、電子は電極３５に、正孔は電極３６にそれぞれ移動する。その結果、光検出素子３０において、第１コンタクト層３１から第２コンタクト層３３の方向に電流（光電流）が生じる。この電流をパッド部３６ｃ，４１ｃから取り出してその値を測定することにより、面発光型半導体レーザ２０の光出力を検知することができる。
〔光半導体素子の製造方法〕
次に、以上説明した光半導体素子１０の製造方法について説明する。図７〜図１１は、本発明の一実施形態による光半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図である。尚、これらの図は図３に示す断面図に対応している。また、図７〜図９及び図１０（ａ）中の領域Ｒ１は、第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域を示している。本実施形態の光半導体素子１０を製造するには、図７（ａ）に示す通り、まずｎ型ＧａＡｓ層からなる半導体基板１１の表面１１ａに組成を変調させながらエピタキシャル成長させて半導体多層膜を形成する。
ここで、半導体多層膜は、第１半導体多層膜Ｌ１と、第１半導体多層膜Ｌ１上の分離層２８と、分離層２８上の第２半導体多層膜Ｌ２とからなる。第１半導体多層膜Ｌ１は、例えばｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー２１、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層とからなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層２２、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの第２ミラー２３、及びｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２４からなる。
分離層２８は、不純物がドーピングされていないＡｌＧａＡｓ層からなる。また、第２半導体多層膜Ｌ２は、ｎ型ＧａＡｓ層からなる第１コンタクト層３１、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ層からなる光吸収層３２、及びｐ型ＧａＡｓ層からなる第２コンタクト層３３からなる。これらの層を順に半導体基板１１上に積層させることにより、半導体多層膜が形成される。尚、分離層２８は、ｐ型又はｎ型のＡｌＧａＡｓ層としてもよい。
尚、第２ミラー２３を成長させる際に、活性層２２近傍の少なくとも１層は、後に酸化されて電流狭窄層２５となる層に形成される（図１０（ｂ）参照）。具体的には、電流狭窄層２５となる層は、Ａｌ組成が分離層２８のＡｌ組成より大きなＡｌＧａＡｓ層（ＡｌＡｓ層を含む）に形成される。換言すると、分離層２８は、Ａｌ組成が電流狭窄層２５となる層より小さなＡｌＧａＡｓ層に形成することが望ましい。これにより、後述する電流狭窄層２５を形成する酸化工程において（図１０（ｂ）参照）、分離層２８は酸化されないようにすることができる。より具体的には、例えば電流狭窄層２５となる層のＡｌ組成が０．９５以上であって、分離層２８のＡｌ組成が０．９５未満であるように、電流狭窄層２５となる層及び分離層２８を形成することが望ましい。分離層２８の光学的膜厚は、面発光型半導体レーザ２０（図２参照）の設計波長がλであるとすると、例えば、λ／４の奇数倍にすることが好適である。
また、第１コンタクト層３１、光吸収層３２、及び第２コンタクト層３３の光学的膜厚の総和、即ち、光検出素子３０（図２、図３参照）の全体の光学的膜厚は、例えばλ／４の奇数倍とすることが好適である。かかる膜厚にすることで、光検出素子３０全体は分布反射型ミラーとして機能することができる。即ち、面発光型半導体レーザ２０における活性層２２の上方において、光検出素子３０全体が、分布反射型ミラーとして機能することができる。従って、面発光型半導体レーザ２０の特性に悪影響を及ぼすことなく、光検出素子３０は分布反射型ミラーとして機能することができる。
エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、半導体基板１１の種類、或いは形成する半導体多層膜の種類、厚さ、及びキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃に設定するのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、或いはＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法を用いることができる。
次に、図７（ｂ）に示す通り、第２半導体多層膜Ｌ２上に第２柱状部Ｐ２を形成するためのレジスト層５１を形成する。具体的には、第２半導体多層膜Ｌ２上にレジストを塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、第２コンタクト層３３の上面に所定の平面形状を有するレジスト層５１が形成される。このとき、レジスト層５１の一部（符号Ｔ１で示す部分）が第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域Ｒ１外に配置されるようレジスト層５１を形成する。次いで、このレジスト層５１をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２コンタクト層３３及び光吸収層３２、並びに第１コンタクト層３１の途中までをエッチングする。その後、レジスト層５１を除去すると、図８（ａ）に示す通り、レジスト層５１と同一の平面形状を有する第２柱状部Ｐ２が形成される。
第２柱状部Ｐ２を形成すると、図８（ｂ）に示す通り、第１コンタクト層３１上に第２柱状部Ｐ２を覆うレジスト層５２を形成する。具体的には、第１コンタクト層３１上にレジストを塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、第１コンタクト層３１の上面に所定の平面形状を有するレジスト層５２が形成される。このとき、レジスト層５２の端部（符号Ｔ２，Ｔ３で示す部分）が第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域Ｒ１外に配置されるようレジスト層５２を形成する。
次いで、このレジスト層５２をマスクとして、第１コンタクト層３１をウェットエッチング法によりエッチングする。ここで、第１コンタクト層３１のエッチングには、エッチャントとして、例えばアンモニア、過酸化水素、及び水の混合溶液を用いることができる。アンモニア、過酸化水素、及び水の混合比率は、例えば１：１０：１５０程度のものを用いることができるが、特にこの混合比率は限定されず、適宜決定される。第１コンタクト層３１の下には分離層２８が配置されており、分離層２８がエッチングストッパ層として機能するため、分離層２８が露出した時点で、第１コンタクト層３１のエッチングを正確且つ容易に止めることができる。
第１コンタクト層３１のエッチングを終えると、レジスト層５２をマスクとして分離層２８をウェットエッチング法によりエッチングする。ここで、分離層２８のエッチングに用いるエッチャントとして、例えばフッ化水素水溶液や、フッ化水素酸系緩衝溶液を用いることができる。分離層２８の下には、コンタクト層２４が配置されており、このコンタクト層２４がエッチングストッパ層として機能するため、分離層２８のエッチングを、コンタクト層２４が露出した時点で、正確且つ容易に止めることができる。その後、レジスト層５２を除去すると、図９（ａ）に示す通り、第１コンタクト層３１及び分離層２８がレジスト層５２と同一の平面形状に形成される。尚、第１コンタクト層３１及び分離層２８は、この工程で外周部が櫛歯形状となるようエッチングされる。
第１コンタクト層３１及び分離層２８をエッチングすると、図９（ｂ）に示す通り、第１コンタクト層３１及び第２コンタクト層３３上に第１柱状部Ｐ１を形成するためのレジスト層５３を形成する。このレジスト層５３は、第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域Ｒ１の内部のみが覆われるよう第１コンタクト層３１及び第２コンタクト層３３上に形成される。このため、第１コンタクト層３１及び第２コンタクト層３３について、レジスト層５３によって覆われておらずに表面に露出している部分がある。
レジスト層５３の形成は、具体的には、第１コンタクト層３１及び第２コンタクト層３３等の上にレジストを塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、第１コンタクト層３１及び第２コンタクト層３３の上面に円形の平面形状を有するレジスト層５３が形成される。次いで、このレジスト層５３をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２コンタクト層３３、光吸収層３２、第１コンタクト層３１、分離層２８、及び第１半導体多層膜Ｌ１（コンタクト層２４、第２ミラー２３、及び活性層２３）をエッチングする。その後、レジスト層５３を除去すると、図１０（ａ）に示す通り、第１柱状部Ｐ１が形成される。
以上の工程を経ることにより、図１０（ａ）に示す通り、光吸収層３２及び第２コンタクト層３３が第２柱状部Ｐ２に含まれ、第１コンタクト層３１が第１柱状部Ｐ１に含まれる光検出素子３０が形成される。また、光検出素子３０とともに、活性層２２、第２ミラー２３、及びコンタクト層２４が第１柱状部Ｐ１に含まれる面発光型半導体レーザ２０が形成される。
ここで、図８（ａ）に示す通り、第２コンタクト層３３及び光吸収層３２の一部を第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域Ｒ１外に形成し、また、図９（ａ）に示す通り、第１コンタクト層３１及び分離層２８一部を第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域Ｒ１外に形成し、その後で、図１０（ａ）に示す通り、第２コンタクト層３３、光吸収層３２、第１コンタクト層３１、及び分離層２８を第１柱状部Ｐ１が形成されるべき領域Ｒ１の大きさにエッチングしている。このため、第２柱状部Ｐ２の大きさ（径）を小さくすることなく、第１コンタクト層３１の露出面積を大きくすることができる。これにより、第１コンタクト層３１上に形成される電極３５（図３参照）の接合面積を大きくすることができる。
続いて、図１０（ｂ）に示す通り、電流狭窄層２５を形成する。この電流狭窄層２５を形成するには、上記工程によって第１柱状部Ｐ１及び第２柱状部Ｐ２が形成された半導体基板１１を、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に投入する。これにより、前述した第２ミラー２３中のＡｌ組成が高い層が側面から酸化されて、電流狭窄層２５が形成される。
酸化レートは、炉の温度、水蒸気の供給量、酸化すべき層のＡｌ組成、及び膜厚に依存する。酸化により形成される電流狭窄層２５を備えた面発光型半導体レーザでは、駆動する際に、電流狭窄層２５が形成されていない部分（酸化されていない部分）のみに電流が流れる。従って、電流狭窄層２５を形成する工程において、形成する電流狭窄層２５の範囲を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。また、面発光型半導体レーザ２０から射出されるレーザ光の大部分が第１コンタクト層３１に入射するように、電流狭窄層２５の径を調整することが望ましい。
次に、図１１（ａ）に示す通り、第１ミラー２１上であって第１柱状部Ｐ１の周囲、及び第２柱状部Ｐ２の側面の一部を覆うように絶縁層４０を形成する。絶縁層４０の材質としては厚膜化が容易なものを用いることが望ましい。絶縁層４０の膜厚は、例えば２〜４μｍ程度であるが、特に限定される訳ではなく、第１柱状部Ｐ１及び第２柱状部Ｐ２の高さに応じて適宜設定することができる。
例えば、絶縁層４０は、熱又は光等のエネルギーによって硬化可能な液体材料（例えば紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体）を硬化させることにより得られるものを用いることができる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂及びエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂等が例示できる。また、例えば、絶縁層４０は、上記材料を複数用いて積層膜とすることもできる。
ここでは、絶縁層４０を形成するための材料として、ポリイミド系樹脂の前駆体を用いた場合について述べる。まず、例えばスピンコート法を用いて前駆体（ポリイミド系樹脂の前駆体）を半導体基板１１上に塗布して前駆体層を形成する。このとき、前駆体層が第１柱状部Ｐ１の上面を覆うように前駆体層を形成する。尚、前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、液滴吐出法等の公知技術が利用できる。次いで、例えばホットプレート等を用いて半導体基板１１を加熱して溶媒を除去した後、例えば３５０℃程度の炉に入れて前駆体層をイミド化させることにより、ほぼ完全に硬化したポリイミド系樹脂層を形成する。続いて、図１１（ａ）に示す通り、ポリイミド系樹脂層を公知のリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、絶縁層４０を形成する。
尚、パターニングの際に用いられるエッチング方法としては、ドライエッチング法等を用いることができる。ドライエッチングは、例えば酸素又はアルゴン等のプラズマにより行うことができる。また、上述の絶縁層４０の形成方法では、ポリイミド系樹脂の前駆体層を硬化した後、パターニングを行う例について示したが、ポリイミド系樹脂の前駆体層を硬化する前に、パターニングを行うこともできる。このパターニングの際に用いられるエッチング方法としては、ウェットエッチング法等を用いることができる。ウェットエッチングは、例えばアルカリ溶液又は有機溶液等により行うことができる。
以上の工程が終了すると、図１１（ｂ）に示す通り、まず、第１コンタクト層３１の上面上の電極３５が形成される。尚、電極３５を形成する際には、同時に第１ミラー２１上の電極２７も形成される。次いで、第２コンタクト層３１上の電極３６が形成される。尚、電極３６を形成する際には、コンタクト層２４上の電極２６も同時に形成される。これにより、レーザ光の射出面３４の周囲には、図４（ａ）及び図５に示す通り、電極２６と電極３５とが交互に形成される。
電極２７，３５を形成する具体的な方法は以下の通りである。まず、電極２７，３５を形成する前に、必要に応じてプラズマ処理法等を用いて、第１ミラー２１の上面及び第１コンタクト層３１の上面を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。次に、例えば真空蒸着法により、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）の積層膜を形成する。次いで、リフトオフ法により、所定の位置以外の積層膜を除去することにより電極２７，３５が形成される。
また、電極２６，３６を形成する具体的な方法は以下の通りである。まず、電極２６，３６を形成する前に、必要に応じてプラズマ処理法等を用いて、コンタクト層２４の上面及び第２コンタクト層３３の上面を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。次に、例えば真空蒸着法により、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、及び金（Ａｕ）の積層膜を形成する。次いで、リフトオフ法により、所定の位置以外の積層膜を除去することにより電極２６，３６が形成される。
但し、電極２６は、第１コンタクト層３１に接触しないように形成する必要がある。これは、電極２６には亜鉛（Ｚｎ）が含まれているからである。つまり、電極２６が第１コンタクト層３１に接触していると、亜鉛はＧａＡｓ層からなる第１コンタクト層３１に対してはｐ型のドーパントであるため、ｎ型の第１コンタクト層３１をｐ型に変質させてしまう場合があり、その結果として、光検出素子３０におけるｐｉｎ構造が破壊されてしまう場合があるからである。
尚、上記の電極２７，３５及び電極２６，３６を形成する工程において、リフトオフ法の代わりにドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いることもできる。また、上記工程において、真空蒸着法の代わりにスパッタ法を用いることもできる。また、上記の工程においては、電極２７，３５を同時にパターニングし、電極２６，３６を同時にパターニングしているが、これらを個々に形成しても良い。更に、上記の工程においては、電極２７，３５を形成してから電極２６，３６を形成しているが、電極２６，３６を形成してから電極２７，３５を形成しても良い。
以上の工程が終了すると、図１１（ｂ）に示す通り、付加電極４１が形成される。ここで、付加電極４１は、面発光型半導体レーザ２０の電極２６と光検出素子３０の電極３５とを電気的に接続するよう形成される。具体的には、上記各電極を形成する場合と同様に、必要に応じてプラズマ処理法等を用いて半導体基板１１上を洗浄する。次いで、例えば真空蒸着法により、例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）とからなる金属膜を形成する。そして、リフトオフ法等により、所定の位置以外の金属膜を除去することにより付加電極４１が形成される。尚、付加電極４１は、電極２６及び電極３５の上部の全て覆うように形成しても良く、電極２６及び電極３５の上部の一部が露出するように形成しても良い。
最後に、アニール処理を行う。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施形態で用いる電極材料の場合は、通常４００℃前後で行う。尚、必要であれば、付加電極４１を形成する前にアニール処理を行っても良い。これによって図１〜図３に示す本実施形態の光半導体素子１０が製造される。
以上説明した本発明の一実施形態による光半導体素子１０によれば、電極２６及び電極３５上に付加電極４１が形成されるため、電極２６と電極３５を互いに接触するように形成しても良好な接続性を得ることができる。換言すると、付加電極４１を形成することで電極２６と電極３５を互いに接触するように形成することができる。これにより、各電極を形成するときに使用するマスクのマージンを考慮する必要はなくなって製造が容易になるとともに歩留まりを向上させることができる。
また、上記実施形態の光半導体素子１０では、光検出素子３０の第１コンタクト層３１が第１柱状部Ｐ１に含まれている。また、上述の通り、電極２６と電極３５を互いに接触するように形成することができる。このため、各電極の接合面積を広げることができ、例えば光検出素子３０の抵抗を低減することができる。この結果として、抵抗が低い良好な特性を有する検出素子３０を得ることができる。
また、付加電極４１が電極２６及び電極３５を覆うよう形成されているため、電極２６及び電極３５の密着度を高めることができるとともに、電極２６及び電極３５の酸化を防止することができる。よって、これらの電極と電気的に接続される金属線（ボンディングワイヤー）の接合強度を高めることができ、光半導体素子１０の信頼性を高めることができる。これにより、信頼性の高い光半導体素子１０を高い歩留まりで製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、光検出素子３０が面発光型半導体レーザ２０から射出されたレーザ光の光強度を検出するために設けられていた。しかしながら、外部からの光を受光するために光検出素子３０を用いても良い。具体的には、例えば光通信の用途に光素子を用い、送信すべき光信号には面発光型半導体レーザ２０から射出されたレーザ光を用い、送信されてきた光信号を光検出素子３０で受光することができる。光検出素子３０で受光された光信号は、電極３５，３６から電気信号として取り出される。更に、上記実施形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の範囲外となるものではない。
本発明の一実施形態による光半導体素子を模式的に示す平面図である。 図１中のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１中のＡ−Ｃ線に沿う断面図である。 レーザ光が射出される射出面３４の周囲を拡大した平面透視図である。 図４（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態による光半導体素子１０の電気的な等価回路図である。 本発明の一実施形態による光半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による光半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による光半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による光半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による光半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図である。
符号の説明
１０……光半導体素子
２０……面発光型半導体レーザ
２６……電極
３０……光検出素子
３１……第１コンタクト層
３１ａ……櫛歯
３２……光吸収層
３３……第２コンタクト層
３５……電極
４１……付加電極
Ｐ１……第１柱状部
Ｐ２……第２柱状部

Claims (15)

  1. レーザ光を射出する面発光型半導体レーザと、当該面発光型半導体レーザの上方の受光素子とを備える光半導体素子において、
    前記面発光型半導体レーザに形成された第１極性の第１電極と、
    前記受光素子に形成されて前記第１極性とは異なる第２極性の第２電極と、
    前記第１電極及び前記第２電極を覆うように形成された付加電極と
    を備えることを特徴とする光半導体素子。
  2. 前記第１電極及び前記第２電極は、前記レーザ光の射出面の周りの周方向に交互に形成されており、
    前記付加電極は、前記射出面の周りを取り囲み、且つ前記第１電極及び前記第２電極を覆うよう形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
  3. 前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部及び前記受光素子の一部を含む第１柱状部と、
    前記第１柱状部上に形成され、前記第１柱状部の断面積よりも小さな断面積を有し、前記受光素子の残りの部分を含む第２柱状部と
    を備えることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
  4. 前記受光素子は、第１導電型からなる第１半導体層と、光吸収層として機能する第２半導体層と、第２導電型からなる第３半導体層とを備えており、
    前記第１半導体層は前記第１柱状部に含まれ、前記第２半導体層及び前記第３半導体層は前記第２柱状部に含まれる
    ことを特徴とする請求項３記載の光半導体素子。
  5. 前記第２電極は、前記第１柱状部に含まれる前記第１半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項４記載の光半導体素子。
  6. 前記第１柱状部に含まれる前記第１半導体層は、外周部が前記レーザ光の射出面の周りに櫛歯状に形成されており、
    前記第１電極は、前記第１半導体層の櫛歯の間に形成されている
    ことを特徴とする請求項５記載の光半導体素子。
  7. レーザ光を射出する面発光型半導体レーザと、当該面発光型半導体レーザの上方の受光素子とを備える光半導体素子において、
    前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部及び前記受光素子の一部を含む第１柱状部と、
    前記第１柱状部上に形成され、前記第１柱状部の断面積よりも小さな断面積を有し、前記受光素子の残りの部分を含む第２柱状部と
    を備えることを特徴とする光半導体素子。
  8. 前記受光素子は、第１導電型からなる第１半導体層と、光吸収層として機能する第２半導体層と、第２導電型からなる第３半導体層とを備えており、
    前記第１半導体層は前記第１柱状部に含まれ、前記第２半導体層及び前記第３半導体層は前記第２柱状部に含まれる
    ことを特徴とする請求項７記載の光半導体素子。
  9. 前記受光素子に形成される電極の１つは、前記第１柱状部に含まれる前記第１半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項８記載の光半導体素子。
  10. 前記面発光型半導体レーザと前記受光素子との間には、前記面発光型半導体レーザと前記受光素子とを分離する分離層が形成されていることを特徴とする請求項３から請求項９の何れか一項に記載の光半導体素子。
  11. 前記分離層は、前記第１柱状部に含まれることを特徴とする請求項１０記載の光半導体素子。
  12. レーザ光を射出する面発光型半導体レーザと、当該面発光型半導体レーザの上方の受光素子とを備える光半導体素子の製造方法において、
    基板上に前記面発光型半導体レーザをなす第１半導体多層膜を形成する第１工程と、
    前記第１半導体多層膜の上方に、前記受光素子をなす第２半導体多層膜を形成する第２工程と、
    前記第２半導体多層膜の少なくとも一部が、前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部が含まれる第１柱状部が形成されるべき領域外に配置されるよう前記第２半導体多層膜をエッチングする第３工程と、
    前記第１柱状部が形成されるべき領域外の前記第１半導体多層膜及び前記第２半導体多層膜をエッチングして、前記第１柱状部を形成するとともに前記受光素子を形成する第４工程と
    を含むことを特徴とする光半導体素子の製造方法。
  13. 前記第３工程は、前記第２半導体多層膜の一部をエッチングして、前記第１柱状部が形成されるべき領域外に少なくとも一部が配置された第２柱状部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の光半導体素子の製造方法。
  14. 前記第２半導体多層膜は、第１コンタクト層、光吸収層、及び第２コンタクト層が順に積層されてなり、
    前記第３工程は、前記第２コンタクト層及び前記光吸収層をエッチングして前記第２柱状部を形成する工程である
    ことを特徴とする請求項１３記載の光半導体素子の製造方法。
  15. 前記第４工程は、前記第１柱状部が形成されるべき領域外に配置された前記第２柱状部及び前記第１コンタクト層と、前記第１半導体多層膜層とをエッチングする工程であることを特徴とする請求項１４記載の光半導体素子の製造方法。
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