JP2007324313A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自然放出光を選択的に反射することにより、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを低減し、もって光検出精度をより向上させることの可能な半導体発光装置を提供する。
【解決手段】面発光型半導体レーザ１、フィルタ部３および半導体光検出器２を備える。面発光型半導体レーザ１は基板１１上にｎ型ＤＢＲ層１２〜ｐ型コンタクト層１７をこの順に積層したものである。フィルタ部３は面発光型半導体レーザ１から出力される光のうち誘導放出光の光軸と平行な方向（積層方向）の透過率がその光軸とは異なる方向の透過率よりも高い透過特性を有する。半導体光検出器２はフィルタ部３を透過した光の一部を吸収する光吸収層２１を有する。フィルタ部３および半導体光検出器２はｐ型コンタクト層１の表面にこの順に重ね合わせて面発光型半導体レーザ１と共に一体に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光光を検出するための光検出素子を有する半導体発光装置に係り、特に、光検出精度が高度に要求される用途で好適に適用可能な半導体発光装置に関する。

従来より、光ファイバや、光ディスクなどの用途の半導体発光装置には、これに組み込まれた半導体発光素子の光出力レベルを一定にする目的の一環として、光検出機構により半導体発光素子の発光光を検出することが行われている。この光検出機構は、例えば、発光光の一部を分岐させる反射板と、この分岐した発光光を検出する半導体光検出器とにより構成することが可能である。ところが、このようにすると、部品点数が多くなるだけでなく、反射板や、半導体光検出器を半導体発光素子に対して高精度に配置しなければならないという問題がある。そこで、そのような問題を解決する方策の１つとして、半導体発光素子と半導体光検出器とを一体に形成することが考えられる。

しかし、これらを一体に形成すると、半導体光検出器が、本来検出すべき誘導放出光だけでなく、自然放出光までも検出する可能性がある。そのような場合には、半導体光検出器によって検出された光に基づいて計測される半導体発光素子の光出力レベルには、自然放出光の分だけ誤差が含まれていることとなる。よって、この方法も光出力レベルを高精度に制御することが要求される用途には適さない。

そこで、特許文献１では、半導体光検出器内に制御層を設け、半導体発光素子から入力される自然放出光の一部を半導体光検出器が検出する前に遮断する技術が提案されている。

特許２８７７７８５号

ところで、上記の制御層は、半導体光検出器を構成する半導体物質の一部を酸化することにより形成されるものである。しかし、酸化された半導体物質は自然放出光を選択的に反射させることができないので、自然放出光を多少透過してしまう。また、制御層のうち酸化されていない部分は自然放出光をほとんど減衰することなく透過してしまう。そのため、特許文献１の技術では、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを十分に低減することができず、光検出精度を十分に向上させることができないという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、自然放出光を選択的に反射することにより、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを低減し、もって光検出精度をより向上させることの可能な半導体発光装置を提供することにある。

本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子、フィルタ部および半導体光検出器を備えたものである。半導体発光素子は、第１導電型半導体層、発光領域を有する活性層および第２導電型半導体層をこの順に含んで構成されている。フィルタ部は半導体発光素子から出力される光のうち誘導放出光の光軸と平行な方向の透過率がその光軸とは異なる方向の透過率よりも高い透過特性を有しており、半導体光検出器はフィルタ部を透過した光の一部を吸収する光吸収層を有している。そして、フィルタ部および半導体光検出器は、半導体発光素子の第２導電型半導体層側にこの順に重ね合わせて半導体発光素子と共に一体に形成されている。

本発明の半導体発光装置では、発光領域において生じた発光光により半導体発光素子内で誘導放出が繰り返される結果、所定の波長で発振が生じ、その所定の波長の光が半導体発光素子から出力される。半導体発光素子から出力された光には、誘導放出による光だけでなく、自然放出による光も含まれているが、誘導放出光は指向性を、自然放出光は等方性をそれぞれ有している。ここで、フィルタ部は半導体発光素子から出力される光のうち誘導放出光の光軸と平行な方向の透過率がその光軸とは異なる方向の透過率よりも高い透過特性を有しているので、半導体発光素子から出力された光のうち誘導放出光はフィルタ部を透過して半導体光検出器の光吸収層に入射し、他方、自然放出光のほとんどがフィルタ部によって反射され半導体発光素子に戻される。これにより、フィルタ部を透過する自然放出光の光量がフィルタ部を透過する誘導放出光の光量と比べて極めて小さくなる。

本発明の半導体発光装置によれば、半導体発光素子から出力される光のうち誘導放出光の光軸と平行な方向の透過率がその光軸とは異なる方向の透過率よりも高い透過特性を有するフィルタ部を半導体発光素子と半導体光検出器との間に設けるようにしたので、自然放出光がフィルタ部によって選択的に反射され、自然放出光の半導体光検出器への入射が効果的に遮断される。その結果、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを低減することができるので、光検出精度をより向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の断面構成を表すものである。この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ１上に、フィルタ部３と、半導体光検出器２とをこの順に配置すると共に、これら面発光型半導体レーザ１、フィルタ部３および半導体光検出器２を一体に形成したものである。なお、面発光型半導体レーザ１は本発明の「半導体発光素子」の一例に相当する。

この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ１のレーザ光がフィルタ部３および半導体光検出器２を介して外部に射出されると共に、半導体光検出器２に入射した光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）が半導体光検出器２から出力されるようになっている。すなわち、この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ１のレーザ光が外部に射出される側に、フィルタ部３と、半導体光検出器２とをこの順に配置して構成したものである。なお、図１は、模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。

（面発光型半導体レーザ１）
面発光型半導体レーザ１は、基板１１の一面側に、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７をこの順に積層して構成されている。なお、ｎ型ＤＢＲ層１２およびｎ型クラッド層１３は本発明の「第１導電型半導体層」の一例に相当し、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６およびｐ型コンタクト層１７は本発明の「第２導電型半導体層」の一例に相当する。

基板１１は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型ＤＢＲ層１２は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ₁ （λは発振波長、ｎ₁ は屈折率）のｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓ（０＜ｘ１≦１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ₂ （ｎ₂ は屈折率）のｎ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓ（０≦ｘ２＜ｘ１）によりそれぞれ構成されている。なお、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

ｎ型クラッド層１３は、例えばＡｌ_x3Ｇａ_1-x3Ａｓ（０≦ｘ３≦１）により構成されている。活性層１４は、例えばＡｌ_x4Ｇａ_1-x4Ａｓ（０≦ｘ４≦１）により構成され、後述の電流注入領域１６Ｃ−１と対向する領域に発光領域１４Ａを有している。ｐ型クラッド層１５は、例えばＡｌ_x5Ｇａ_1-x5Ａｓ（０≦ｘ５≦１）により構成されている。このｎ型クラッド層１３、活性層１４およびｐ型クラッド層１５は、不純物が含まれていないことが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。なお、ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。

ｐ型ＤＢＲ層１６は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。この低屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ₃ （ｎ₃ は屈折率）のｐ型Ａｌ_x6Ｇａ_1-x6Ａｓ（０＜ｘ６≦１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ₄(ｎ₄ は屈折率）のｐ型Ａｌ_x7Ｇａ_1-x7Ａｓ（０≦ｘ７＜ｘ６）によりそれぞれ構成されている。

ただし、ｐ型ＤＢＲ層１６において、活性層１４側から数えて数組離れた低屈折率層の部位には、低屈折率層の代わりに、電流狭窄層１６Ｃが形成されている。なお、図１では、活性層１４側から数えて１組目の低屈折率層の部位に電流狭窄層１６Ｃが形成されている場合が例示されている。この電流狭窄層１６Ｃにおいて、その中央領域が電流注入領域１６Ｃ−１であり、この電流注入領域１６Ｃ−１を取り囲む外縁領域が電流狭窄領域１６Ｃ−２となっている。電流注入領域１６Ｃ−１は、例えば、Ａｌ_x8Ｇａ_1-x8Ａｓ（ｘ６＜ｘ８≦１）により構成され、積層方向から見て例えば円形状となっている。電流狭窄領域１６Ｃ−２は、半導体積層構造１１の側面側からこれを酸化することにより得られたＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）を含んで構成され、積層方向から見て例えばドーナツ形状となっている。これにより、電流狭窄層１６Ｃは、ｐ側共通電極１８（後述）およびｎ側電極１９から注入された電流を狭窄する機能を有している。

ｐ型コンタクト層１７は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されている。面発光型半導体レーザ１はまた、ｐ型コンタクト層１７上であって、フィルタ部３の周辺部分にｐ側共通電極１８を有しており、基板の裏面にｎ側電極１９を有している。ここで、ｐ側共通電極１８は、例えばチタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層した構造を有しており、ｐ型コンタクト層１７と電気的に接続されている。ｎ側電極１９は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを基板１１側からこの順に積層した構造を有しており、基板１１と電気的に接続されている。

（半導体光検出器２）
半導体光検出器２は、光吸収層２１、ｎ型コンタクト層２２およびｎ側電極２３をフィルタ部３側からこの順に有する。

光吸収層２１は、例えば、Ａｌ_x9Ｇａ_1-x9Ａｓ（０≦ｘ９≦１）により構成され、発光領域１４Ａから出力されるレーザ光の一部を吸収すると共に、吸収した光を電気信号に変換するようになっている。この電気信号は、半導体光検出器２に接続された光出力演算回路（図示せず）に光出力モニタ信号として入力され、光出力演算回路においてフィルタ部３を透過した光の出力レベルを計測するために用いられる。

ｎ型コンタクト層２２は、例えば、ｎ型Ａｌ_x10 Ｇａ_1-x10 Ａｓ（０≦ｘ１０≦１）により構成され、光吸収層２１と電気的に接続されている。このｎ型コンタクト層２２は、発光領域１４Ａに対応して開口を有しており、ドーナツ形状となっている。

ｎ側電極２３は、例えば、ＡｕＧｅ，ＮｉおよびＡｕをｎ型コンタクト層２２上にこの順に積層した構造を有しており、ｎ型コンタクト層２２と電気的に接続されている。このｎ側電極２３は、ｎ型コンタクト層２２上に形成されているので、ｎ型コンタクト層２２と同様、発光領域１４Ａに対応して開口を有しており、ドーナツ形状となっている。従って、ｎ型コンタクト層２２およびｎ側電極２３に形成されたそれぞれの開口により、開口部Ｗ１が形成されている。

（フィルタ部３）
フィルタ部３は、面発光型半導体レーザ１のｐ型コンタクト層１７と、半導体光検出器２の光吸収層２１との間に設けられている。このフィルタ部３は、角度依存型フィルタであり、具体的には、積層方向から入射する光に対する透過率が積層方向と角度θ（０＜θ≦９０）で交わる方向から入射する光に対する透過率よりも高い透過特性を有している。このような角度依存性を有するフィルタ部３は、積層面内に均一な構造を有しており、他方、積層方向には、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を１組として、それを（２ｎ＋１）／２（ｎは１以上の整数）組分積層してなる積層構造を有している。ここで、低屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ₅ （ｎ₅ は屈折率）のｐ型Ａｌ_x11 Ｇａ_1-x11 Ａｓ（０＜ｘ１１≦１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ₆ （ｎ₆ は屈折率）のｐ型Ａｌ_x12 Ｇａ_1-x12 Ａｓ（０≦ｘ１２＜ｘ１１）によりそれぞれ構成されている。なお、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には、ｐ型コンタクト層１７上に３．５組積層したときのフィルタ部３の屈折率分布の一例と、そのときの反射率の角度依存性の一例と、角度θの定義とがそれぞれ示されている。

このような構成を有する半導体発光装置は、例えば、次のようにして製造することができる。

図３（Ａ），（Ｂ）、図４（Ａ），（Ｂ）はその製造方法を工程順に表したものである。半導体発光装置を製造するためには、ＧａＡｓからなる基板１１上にＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体積層構造１１、フィルタ部３、光吸収層２１およびｎ型コンタクト層２２を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相成長）法により一括に形成する。この際、ＧａＡｓ系化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン (ＡｓＨ₃)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素（Ｈ₂ Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。

具体的には、まず、基板１１上に、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ＡｌＡｓ層１６Ａを最下層に含むｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７、フィルタ部３、光吸収層２１およびｎ型コンタクト層２２をこの順に積層する（図３（Ａ））。

次に、ｎ型コンタクト層２２の表面のうち所定の領域にマスク（図示せず）を形成したのち、例えばドライエッチング法によりｎ型コンタクト層２２、光吸収層２１およびフィルタ部３を選択的に除去してメサ形状を形成し、その後、マスクを除去する（図３（Ｂ））。続いて、メサの上面のうち中央部分に開口を有するマスク（図示せず）を形成したのち、例えばウエットエッチング法によりｎ型コンタクト層２２の表面に開口を形成し、その後、マスクを除去する（図４（Ａ））。

次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、側面からＡｌＡｓ層１６Ａを選択的に酸化する。これによりＡｌＡｓ層１６Ａの周辺領域が絶縁層（酸化アルミニウム）となる。これにより、外縁領域に電流狭窄領域１６Ｃ−２が形成され、その中央領域が電流注入領域１６Ｃ−１となる。このようにして、電流狭窄層１６Ｃが形成される（図４（Ｂ））。

次に、例えば蒸着法によりｎ型コンタクト層２２の表面にｎ側電極２３を形成して、開口部Ｗ１を形成する（図１）。同様にして、ｐ型コンタクト層１７のうち露出している表面にｐ側共通電極１８を、基板１１の裏面にｎ側電極１９をそれぞれ形成する（図１）。このようにして、本実施の形態の半導体発光装置が製造される。

以下、本実施の形態の半導体発光装置の作用について説明する。

この半導体発光装置では、ｐ側共通電極１８とｎ側電極１９の間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１６Ｃにより電流狭窄された電流が活性層１４の利得領域である発光領域１４Ａに注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光には誘導放出によって生じた光だけでなく、自然放出によって生じた光も含まれているが、素子内で誘導放出が繰り返される結果、所定の波長でレーザ発振が生じ、その所定の波長の光Ｌ１がレーザ光として外部に出力される（図５）。

このとき、半導体光検出器２の光吸収層２１が発光領域１４Ａに対応して配置されているので、面発光型半導体レーザ１から出力された光はフィルタ部３を透過したのち、光吸収層２１に入射する。光吸収層２１に入射した光の一部は、光吸収層２１に吸収され、吸収された光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）に変換される。これにより、この電気信号はフィルタ部３を透過した光の出力レベルに応じた大きさを有する。この電流信号はｐ側共通電極１８およびｎ側電極２３に電気的に接続されたワイヤ（図示せず）を介して光出力演算回路（図示せず）に出力されたのち、光出力演算回路において光出力モニタ信号として受信される。これにより、フィルタ部３を透過した光の出力レベルが計測される。

ここで、面発光型半導体レーザ１から出力されたレーザ光には、積層方向に指向性を有する誘導放出光と、等方性を有する自然放出光とが混在しているが、フィルタ部３は上記したように積層方向から入射する光に対する透過率が積層方向と角度θ（０＜θ≦９０）で交わる方向から入射する光に対する透過率よりも高い透過特性を有しているので、面発光型半導体レーザ１から出力されたレーザ光のうち誘導放出光はフィルタ部３を透過して半導体光検出器２の光吸収層２１に入射し、他方、自然放出光のほとんどが例えば図５のＬ２に示したようにフィルタ部３によって反射され面発光型半導体レーザ１に戻される。このように自然放出光はフィルタ部３によって選択的に反射されるので、フィルタ部３を透過する自然放出光の光量をフィルタ部３を透過する誘導放出光の光量と比べて極めて小さくすることができる。これにより、自然放出光の半導体光検出器２への入射を効果的に遮断することができるので、半導体光検出器２による自然放出光の検出レベルを低減することができ、その結果、光検出精度をより向上させることができる。

また、本実施の形態では、フィルタ部３をｐ型コンタクト層１７と光吸収層２１との間に形成して、ｐ型ＤＢＲ層１６から離間して配置するようにしたので、フィルタ部３が低屈折率層および高屈折率層を１組として、それを（２ｎ＋１）／２組分積層してなる積層構造を有していても、ｎが比較的小さい（例えばｎ≦５）場合には、ｐ型ＤＢＲ層１６の位相や反射率に悪影響を及ぼす虞はない。

ところで、有機金属気相成長法を用いて角度依存型のフィルタ部３を形成するようにした場合には、例えば特許文献１のように、制御性の容易でない酸化工程を用いて半導体層の一部を酸化することにより自然放出光の透過を妨げる酸化層を形成した場合と比べて、その形状や大きさなどを高精度に形成することができる。これにより、半導体発光装置ごとの特性のばらつきを極めて小さくすることができる。

また、有機金属気相成長法を用いて角度依存型のフィルタ部３を形成するようにした場合には、例えば特許文献１のように、半導体層の酸化などの体積収縮が生じる工程を用いる必要がない。これにより、フィルタ部３において特許文献１のような体積収縮による剥離が生じる虞はないので、自然放出光の半導体光検出器２への入射を遮断するために酸化などの体積収縮が生じる工程を用いた場合と比べて、歩留りや信頼性が極めて高い。

また、有機金属気相成長法を用いて角度依存型のフィルタ部３を形成するようにした場合には、ｎ型ＤＢＲ層１２からｎ型コンタクト層２２までを一括に形成することができる。これにより、フィルタ部３を他の方法を用いて形成する場合と比べて製造工程を簡略化することができ、製造に要する時間を短縮することができる。

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置の構造を表すものである。なお、図６は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。また、以下の説明において、上記実施の形態と同一の符号が用いられている場合は、その同一符号の要素と同様の構成・機能を有することを意味している。

この半導体発光装置は、半導体光検出器４上に、フィルタ部６と、面発光型半導体レーザ５とをこの順に配置すると共に、これら半導体光検出器４、フィルタ部６および面発光型半導体レーザ５を一体に形成して構成したものである。この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ５の発光光が開口部Ｗ２（後述）から外部に射出されると共に、フィルタ部６を介して半導体光検出器４にわずかに出力されるようになっている。さらに、半導体光検出器４に入射した光の出力レベルに応じた電気信号が半導体光検出器４から出力されるようになっている。

すなわち、この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ５の発光光が主として外部に射出される側とは反対側に、フィルタ部６および半導体光検出器４をこの順に配置したものであり、フィルタ部６および半導体光検出器４の面発光型半導体レーザ５に対する位置が上記実施の形態の構成と主に相違する。そこで、以下、主として上記相違点について詳細に説明し、上記実施の形態と同様の構成・作用・効果についての説明を適宜省略する。

（半導体光検出器４）
半導体光検出器４は、基板４０の表面側に光吸収層４１を、基板４０の裏面側にｎ側電極４２をそれぞれ有する。基板４０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。光吸収層４１は、上記実施の形態の光吸収層２１と同様の材料により構成され、発光領域１４Ａから出力されるレーザ光の一部を吸収すると共に、吸収した光を電気信号に変換するようになっている。この電気信号は、半導体光検出器４に接続された光出力演算回路（図示せず）に光出力モニタ信号として入力され、光出力演算回路においてフィルタ部６を透過した光の出力レベルを計測するために用いられる。ｎ側電極４２は、ＡｕＧｅ合金，ＮｉおよびＡｕとを基板４０側からこの順に積層した構造を有しており、基板４０と電気的に接続されている。

（面発光型半導体レーザ５）
面発光型半導体レーザ５は、フィルタ部６の表面上に、ｐ型コンタクト層１７、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型クラッド層１５、発光領域１４Ａを有する活性層１４、ｎ型クラッド層１３、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型コンタクト層５２をこの順に積層したのち、ｎ型コンタクト層５２からｐ型ＤＢＲ層１６まで選択的にエッチングしてｐ型ＤＢＲ層１６の中途に段差を有するメサ形状とすると共に、ｐ型コンタクト層１７の一部を露出させたものである。なお、ｎ型クラッド層１３、ｎ型ＤＢＲ層１２およびｎ型コンタクト層５２は本発明の「第１導電型半導体層」の一例に相当し、ｐ型コンタクト層１７、ｐ型ＤＢＲ層１６およびｐ型クラッド層１５は本発明の「第２導電型半導体層」の一例に相当する。ここで、ｎ型コンタクト層５２は、例えばＡｌ_x13 Ｇａ_1-x13 Ａｓ（０≦ｘ１３≦１）により構成される。このｎ型コンタクト層５２は、発光領域１４Ａに対応して開口を有しており、ドーナツ形状となっている。

面発光型半導体レーザ５はまた、ｐ型コンタクト層１７上であって、面発光型半導体レーザ５の周辺部分にｐ側共通電極５３を有しており、ｎ型コンタクト層５２上にｎ側電極５４を有している。ここで、ｐ側共通電極５３は、例えばＴｉ，ＰｔおよびＡｕをこの順に積層した構造を有しており、ｐ型コンタクト層１７と電気的に接続されている。ｎ側電極５４は、例えば、ＡｕＧｅ合金，ＮｉおよびＡｕとを基板４０側からこの順に積層した構造を有しており、ｎ型コンタクト層５２と電気的に接続されている。このｎ側電極５４は、ｎ型コンタクト層５２上に形成されているので、ｎ型コンタクト層５２と同様、発光領域１４Ａに対応して開口を有しており、ドーナツ形状となっている。従って、ｎ型コンタクト層５２およびｎ側電極５４に形成されたそれぞれの開口により、開口部Ｗ２が形成されている。

（フィルタ部６）
フィルタ部６は、半導体光検出器４の光吸収層４１と、面発光型半導体レーザ５のｐ型コンタクト層１７との間に設けられている。このフィルタ部６は、上記実施の形態のフィルタ部３と同様、角度依存型フィルタである。

このような構成を有する半導体発光装置は、例えば、次のようにして製造することができる。

図７（Ａ）〜（Ｂ），図８（Ａ）〜（Ｂ）はその製造方法を工程順に表したものである。半導体発光装置を製造するためには、ＧａＡｓからなる基板４０上にＧａＡｓ系化合物半導体からなる光吸収層４１、フィルタ部６および半導体積層構造５１を、例えば、ＭＯＣＶＤ法により一括に形成する。

具体的には、まず、基板４０上に、光吸収層４１、ｐ型コンタクト層１７、ＡｌＡｓ層１６Ａを最上層に含むｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型クラッド層１５、活性層１４、ｎ型クラッド層１３、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型コンタクト層５２をこの順に積層する（図７（Ａ））。

次に、ｎ型コンタクト層５２の表面のうち所定の領域にマスク（図示せず）を形成したのち、例えばドライエッチング法によりｎ型コンタクト層５２からｐ型ＤＢＲ層１６の一部までを選択的に除去してメサ形状を形成し、その後、マスクを除去する（図７（Ｂ））。同様にして、ｐ型ＤＢＲ層１６のうち露出している部分を選択的に除去してｐ型ＤＢＲ層１６の中途に段差を有するメサ形状を形成する（図７（Ｂ））。続いて、メサの上面のうち中央部分に開口を有するマスク（図示せず）を形成したのち、例えばウエットエッチング法によりｎ型コンタクト層５２の表面に開口を形成し、その後、マスクを除去する（図８（Ａ））。

次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、側面からＡｌＡｓ層１６Ａを選択的に酸化する。これによりＡｌＡｓ層１６Ａの周辺領域が絶縁層（酸化アルミニウム）となる。これにより、外縁領域に電流狭窄領域１６Ｃ−２が形成され、その中央領域が電流注入領域１６Ｃ−１となる。このようにして、電流狭窄層１６Ｃが形成される（図８（Ｂ））。

次に、例えば蒸着法によりｎ型コンタクト層５２の表面にｎ側電極５４を形成して、開口部Ｗ２を形成する（図６）。同様にして、ｐ型コンタクト層１７のうち露出している表面にｐ側共通電極５３を、基板４０の裏面にｎ側電極４２をそれぞれ形成する（図６）。このようにして、本実施の形態の半導体発光装置が製造される。

以下、本実施の形態の半導体発光装置の作用について説明する。

この半導体発光装置では、ｐ側共通電極５３とｎ側電極５４の間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層１６Ｃにより電流狭窄された電流が発光領域１４Ａに注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光により素子内で誘導放出が繰り返される結果、所定の波長でレーザ発振が生じ、その所定の波長の光Ｌ３がレーザ光として開口部Ｗ２から外部に射出されると共に、フィルタ部６側に光Ｌ３よりも微弱な光Ｌ４が出力される。

このとき、半導体光検出器４の光吸収層４１が発光領域１４Ａに対応して配置されているので、面発光型半導体レーザ５からわずかに出力された光Ｌ４はフィルタ部６を透過したのち、光吸収層４１に入射する。光吸収層４１に入射した光の一部は、光吸収層４１に吸収され、吸収された光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）に変換される。これにより、この電気信号はフィルタ部６を透過した光の出力レベルに応じた大きさを有する。この電流信号はｐ側共通電極５３およびｎ側電極４２に電気的に接続されたワイヤ（図示せず）を介して光出力演算回路（図示せず）に出力されたのち、光出力演算回路において光出力モニタ信号として受信される。これにより、フィルタ部６を透過した光の出力レベルが計測される。

ここで、面発光型半導体レーザ５からフィルタ部６側にわずかに出力されたレーザ光には、積層方向に指向性を有する誘導放出光と、等方性を有する自然放出光とが混在しているが、フィルタ部６は上記実施の形態のフィルタ部３と同様に、積層方向から入射する光に対する透過率が積層方向と角度θ（０＜θ≦９０）で交わる方向から入射する光に対する透過率よりも高い透過特性を有しているので、面発光型半導体レーザ５から出力されたレーザ光のうち誘導放出光はフィルタ部６を透過して半導体光検出器４の光吸収層４１に入射し、他方、自然放出光のほとんどが例えば図９のＬ５に示したようにフィルタ部６によって反射され面発光型半導体レーザ１に戻される。このように自然放出光はフィルタ部６によって選択的に反射されるので、フィルタ部６を透過する自然放出光の光量をフィルタ部６を透過する誘導放出光の光量と比べて極めて小さくすることができる。これにより、自然放出光の半導体光検出器４への入射を効果的に遮断することができるので、半導体光検出器４による自然放出光の検出レベルを低減することができ、その結果、光検出精度をより向上させることができる。

また、本実施の形態では、フィルタ部６をｐ型コンタクト層１７と光吸収層４１との間に形成して、ｐ型ＤＢＲ層１６から離間して配置するようにしたので、フィルタ部６が低屈折率層および高屈折率層を１組として、それを（２ｎ＋１）／２組分積層してなる積層構造を有していても、ｎが比較的小さい（例えばｎ≦５）場合には、ｐ型ＤＢＲ層１６の位相や反射率に悪影響を及ぼす虞がない。

また、有機金属気相成長法を用いて角度依存型のフィルタ部６を形成するようにした場合には、上記実施の形態と同様に、半導体発光装置ごとの特性のばらつきを極めて小さくすることができ、歩留りや信頼性が極めて高く、製造工程を簡略化することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、フィルタ部３，６をｐ型ＤＢＲ層１６から離間して配置するようにしていたが、フィルタ部３，６のｐ型ＤＢＲ層１６への影響が特に問題とならないような場合には、例えば図１０または図１１に示したように、フィルタ部３，６をｐ型ＤＢＲ層１６に接して配置するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、フィルタ部３，６を導電性の半導体材料により構成した場合について説明したが、例えば、図１２に示したようにフィルタ部３と光吸収層２１との間にｐ型コンタクト層２４およびｐ側電極２５をフィルタ部３側からこの順に形成したり、図１３に示したようにフィルタ部６と光吸収層４１との間に露出面を有するｐ型コンタクト層５６を形成すると共にｐ型コンタクト層５６の露出面にｐ側電極５５を形成した場合には、フィルタ部３，６をＳｉＮやＳｉＯ₂ などの絶縁性材料により構成することも可能である。なお、フィルタ部３，６をＳｉＮやＳｉＯ₂ などの絶縁性材料により構成する場合には、面発光型半導体レーザ１，５と、半導体光検出器２，４とをフィルタ部３，６を介して互いに張り合わせることが必要となる。

また、上記実施の形態では、半導体材料をＧａＡｓ系化合物半導体により構成した場合について説明したが、他の材料系、例えば、ＧａＩｎＰ系（赤系）材料またはＡｌＧａＡｓ系（赤外系）や、ＧａＮ系（青緑色系）などにより構成することも可能である。

また、上記実施の形態では、半導体光検出器２，４をフィルタ部３，６を介して面発光型半導体レーザ１，５と一体に形成した場合について説明したが、半導体光検出器２，４以外の素子、例えば自然放出光による影響を受けやすい素子をフィルタ部３，６を介して面発光型半導体レーザ１，５と一体に形成するようにしてもよい。また、例えば図１４に示したように、半導体光検出器２をなくして、フィルタ部３だけを面発光型半導体レーザ１と共に一体に形成するようにしてもよい。この場合に、フィルタ部３に入射する誘導放出光のうち積層方向と角度θ（０＜θ≦９０）で交わる方向から入射する光に対する透過率を積層方向から入射する光に対する透過率と比べて極めて低くしたときには、フィルタ部３から外部へ射出されたレーザ光のＦＦＰ（Far Field Pattern ：遠視野像）を改善することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の断面構成図である。 フィルタ部の特徴について説明するための関係図である。 半導体発光装置の製造工程を説明するための断面図である。 図３に続く工程を説明するための断面図である。 半導体発光装置の作用を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置の断面構成図である。 図６の半導体発光装置の製造工程を説明するための断面図である。 図７に続く工程を説明するための断面図である。 図６の半導体発光装置の作用を説明するための断面図である。 一変形例に係る半導体発光装置の断面構成図である。 他の変形例に係る半導体発光装置の断面構成図である。 他の変形例に係る半導体発光装置の断面構成図である。 他の変形例に係る半導体発光装置の断面構成図である。 他の変形例に係る半導体発光装置の断面構成図である。

符号の説明

１，５…面発光型半導体レーザ、２，４…半導体光検出器、３，６…フィルタ部、１１，４０…基板、１２…ｎ型ＤＢＲ層、１３…ｎ型クラッド層、１４…活性層、１４Ａ…発光領域、１５…ｐ型クラッド層、１６…ｐ型ＤＢＲ層、１６Ａ…ＡｌＡｓ層、１６Ｃ…電流狭窄層、１６Ｃ−１…電流注入領域、１６Ｃ−２…電流狭窄領域、１７，２４，５６…ｐ型コンタクト層、１８，５３…ｐ側共通電極、１９，２３，５４…ｎ側電極、２１，４１…光吸収層、２２，５２…ｎ型コンタクト層、２５，５５…ｐ側電極、Ｌ１〜Ｌ５…光、Ｗ１，Ｗ２…開口部。

Claims (3)

1. 第１導電型半導体層、発光領域を有する活性層および第２導電型半導体層をこの順に含んで構成された半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子から出力される光のうち誘導放出光の光軸と平行な方向の透過率がその光軸とは異なる方向の透過率よりも高い透過特性を有するフィルタ部と、
   前記フィルタ部を透過した光の一部を吸収する光吸収層を有する半導体光検出器と
   を備え、
   前記フィルタ部および前記半導体光検出器は、前記半導体発光素子の前記第２導電型半導体層側にこの順に重ね合わせて前記半導体発光素子と共に一体に形成されている
   ことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記フィルタ部は、低屈折率層および高屈折率層を１組として、それを（２ｎ＋１）／２（ｎは１以上の整数）組分積層して構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記半導体発光素子は前記第２導電型半導体層の前記フィルタ部との間にコンタクト層をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
   

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