JP4572369B2 - 光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光素子及びその製造方法に関する。

面発光型半導体レーザは、環境温度により光出力が変動するという特性を有する。このため、面発光型半導体レーザを用いた光素子においては、面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光の一部を検出して光出力値をモニタするための光検出機能が備えられている場合がある。例えば、面発光型半導体レーザ上にフォトダイオード等の光検出部を設けることにより、面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光の一部を同一素子内でモニタすることができる。例えば、特開２０００−１８３４４４号公報には、分離絶縁層を介して面発光型半導体レーザとフォトダイオードが分離している、いわゆる４端子構造の光素子が開示されている。この分離絶縁層の形成方法として、ＣＶＤ法等によりＳｉＯ_２を堆積することが知られているが、その場合、分離絶縁層上に光検出部を形成するためのエピタキシャル成長を行わなければならず、良好な特性が得られる膜質を形成することは難しい。また、ＡｌＡｓ酸化物により分離絶縁層を形成することが知られているが、かかる酸化物は脆いため薄く形成せざるを得ず、これにより大きな寄生容量が発生し、面発光型半導体レーザの高周波特性が劣化するという問題がある。
特開２０００−１８３４４４号公報

本発明の目的は、良好な高周波特性を有する光素子及びその製造方法を提供することにある。

（１）本発明に係る光素子は、
基板と、
前記基板の上方に、該基板側から設けられた、第１半導体層と、活性層と、第２半導体層と、を含む発光部と、
前記発光部の上方に設けられた分離層と、
前記分離層の上方に、該分離層側から設けられた、第１コンタクト層と、光吸収層と、第２コンタクト層と、を含む光検出部と、
を含み、
前記分離層は、少なくとも前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層の半導体材料よりもバンドギャップが大きい他の半導体材料により形成されている。

本発明によれば、分離層は、少なくとも第１半導体層、活性層及び第２半導体層の半導体材料よりもバンドギャップが大きい他の半導体材料により形成されている。そのため、第２半導体層、分離層及び第１コンタクト層により寄生容量が発生した場合であっても、分離層の比誘電率を小さくして寄生容量の低減を図ることができる。また、分離層は、半導体材料により形成されているので、ＡｌＡｓ酸化物などの絶縁層に比べて機械的な脆さがなく、例えば比較的容易に厚く形成することができ、こうすることで寄生容量のさらなる低減を図ることができる。

なお、本発明において、特定のＡ層の上方にＢ層が設けられているとは、Ａ層上に直接Ｂ層が設けられている場合と、Ａ層上に他の層を介してＢ層が設けられている場合と、を含むものとする。このことは、以下の発明においても同様である。

（２）この光素子において、
前記発光部、前記分離層及び前記光検出部を構成する全ての層は、エピタキシャル成長により形成されていてもよい。

これによれば、発光部、分離層及び光検出部を構成する全ての層がエピタキシャル成長により形成されるので、良好な特性が得られる膜質を容易に形成することができる。

（３）この光素子において、
前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層のそれぞれは、ＡｌＧａＡｓ層を含み、
前記分離層は、ＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＰ層を含んでもよい。

（４）この光素子において、
前記発光部は、面発光型半導体レーザとして機能し、
前記第１半導体層は、第１ミラーであり、
前記第２半導体層は、第２ミラーであってもよい。

（５）本発明に係る光素子の製造方法は、
（ａ）基板の上方に、少なくとも、第１半導体層、活性層、第２半導体層、分離層、第１コンタクト層、光吸収層、及び第２コンタクト層を形成するための複数の半導体層を順にエピタキシャル成長させること、
（ｂ）パターニングにより、前記第２コンタクト層及び前記光吸収層を形成すること、
（ｃ）パターニングにより、前記第１コンタクト層及び前記分離層を形成すること、
（ｄ）パターニングにより、前記第２半導体層及び前記活性層を形成すること、
を含み、
前記（ａ）工程において、前記分離層を形成するための半導体層は、少なくとも前記第１半導体層、前記活性層及び前記第２半導体層の半導体材料よりもバンドギャップが大きい他の半導体材料によりエピタキシャル成長によって形成される。

本発明によれば、第２半導体層、分離層及び第１コンタクト層により寄生容量が発生した場合であっても、分離層の比誘電率を小さくして寄生容量の低減を図ることができる。また、分離層を形成するための半導体層も、他の半導体層と同様にエピタキシャル成長により形成することができる。そのため、基板上に格子整合を図りながら全ての層を積層できるため、良好な膜質を得るとともに、製造プロセスの容易化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（光素子）
図１は、本発明を適用した実施の形態に係る光素子の断面図である。光素子１００は、基板１１０と、発光部１２０と、分離層１３０と、光検出部１４０と、を含む。

基板１１０は、例えば半導体基板（例えばｎ型ＧａＡｓ基板）である。基板１１０上に、発光部１２０、分離層１３０及び光検出部１４０が順に積層されている。発光部１２０及び光検出部１４０は、同一基板（同一チップ）に支持され、モノリシック構造をなしている。

１．発光部
発光部１２０は、基板１１０上に設けられている。発光部１２０は、基板１１０側から設けられた、第１半導体層１２２と、活性層１２４と、第２半導体層１２８と、を含む。第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８は、いずれも半導体材料（化合物半導体材料）により形成されている。なお、本実施の形態では、発光部１２０が面発光型半導体レーザとして機能する場合について説明する。発光部１２０は、垂直共振器を有する。

第１半導体層１２２は、例えば、ｎ型Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓ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（第１ミラー）である。活性層１２４は、例えば、ＧａＡｓウエル層とＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む。第２半導体層１２８は、例えば、ｐ型Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓ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（第２ミラー）である。なお、第２半導体層１２８の最上層は、Ａｌ組成の小さいほう（Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓ層）であることが好ましい。こうすることで、第２半導体層１２８の上面に設けられる第２電極１５２とのオーミック接触を良好に図ることができる。なお、第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８の各組成及び層数は限定されるものではない。

第１半導体層１２２は、Ｓｉ，Ｓｅなどがドーピングされることによりｎ型（第１導電型）に形成され、第２半導体層１２８は、Ｃ，Ｚｎ，Ｍｇなどがドーピングされることによりｐ型（第２導電型）に形成されている。したがって、ｐ型の第２半導体層１２８、不純物がドーピングされていない活性層１２４、及びｎ型の第１半導体層１２２によって、ｐｉｎダイオードが形成されている。

また、発光部１２０のうち、第２半導体層１２８から第１半導体層１２２の途中にかけての部分が、第２半導体層１２８の上面からみて円形の形状にエッチングされて柱状部１２１が形成されている。柱状部１２１は、円形状に限らず、四角形状などのその他の形状であってもよい。

さらに、第２半導体層１２８を構成する層のうち、活性層１２４に近い領域に、絶縁層１２６が形成されている。絶縁層１２６は、電流経路を規制する電流狭搾層として機能する。絶縁層１２６は、例えば発光部１２０の平面形状の周縁に沿ってリング形状に形成されている。絶縁層１２６は、例えば酸化アルミニウムであり、ＡｌＧａＡｓ層を酸化することにより形成することができる。

発光部１２０には、駆動用の第１及び第２電極１５０，１５２が形成されている。

第１電極１５０は、基板１１０の裏面（第１半導体層１２２とは反対側の面）に形成され、第１半導体層１２２に電気的に接続されている。あるいは、第１電極１５０は、第１半導体層１２２に形成されていてもよい。その場合、第１電極１５０は、第１半導体層１２２の上面であって柱状部１２１の外側の領域に形成してもよい。第１電極１５０は、例えばＡｕＧｅの合金（又はＧｅ）とＡｕとの積層膜から形成することができる。

第２電極１５２は、第２半導体層１２８に電気的に接続され、例えば第２半導体層１２８の上面に形成されていてもよい。第２電極１５２は、第２半導体層１２８（柱状部１２１）の上面の端部に沿ってリング形状に形成されている。少なくとも第２半導体層１２８のうち第２電極１５２により囲まれた領域内が光の経路となる。第２電極１５２は、例えばＰｔ（又はＡｕＺｎの合金）とＡｕとの積層膜から形成することができる。

第１及び第２電極１５０，１５２によって、活性層１２４に電流を流すことができる。なお、第１及び第２電極１５０，１５２の材料は、上述に限定されず、例えば密着性強化や拡散防止などの観点から、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ａｕ又はＰｔなどの金属やこれらの合金などを利用してもよい。

２．分離層
分離層１３０は、発光部１２０（詳しくは第２半導体層１２８）上に設けられている。分離層１３０は、発光部１２０と光検出部１４０の間に設けられ、両者を電気的に分離する。分離層１３０により、発光部１２０の第２電極１５２と、光検出部１４０の第３電極１５４との短絡を防止し、光素子１００の４端子構造が実現可能になる。

分離層１３０は、少なくとも第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８の半導体材料よりもバンドギャップが大きい他の半導体材料（構成元素の異なる半導体材料）により形成されている。上述したように、第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８がＡｌＧａＡｓ系材料からなる場合、分離層１３０は、ＡｌＧａＡｓ系材料よりもバンドギャップが大きい性質を有する材料系により形成されている。分離層１３０としてバンドギャップが大きい半導体材料を使用することで、比誘電率を小さくすることができる。分離層１３０は、例えばＧａＡｓＰ（ガリウムヒ素リン）層又はＩｎＧａＰ（インジウムガリウムリン）層などの化合物半導体層であってもよい。上述のＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＰのそれぞれの組成比は限定されるものではない。これらの半導体材料の場合、比誘電率がε_ｒ＝９程度となり、ＡｌＧａＡｓ系材料（比誘電率ε_ｒ＝１２程度）に比べて比誘電率（すなわち寄生容量）を３／４に低減することができる。なお、分離層１３０は、単層であってもよいし、複数層であってもよい。分離層１３０が複数層からなる場合、それぞれの層の構成元素又は組成比を異なるように形成してもよい。

また、分離層１３０の半導体材料は、光素子１００を構成する半導体材料のうち、最もバンドギャップが大きくてもよい。すなわち、分離層１３０は、後述の光検出部１４０を構成する第１コンタクト層１４２、光吸収層１４４及び第２コンタクト層１４６の半導体材料よりもバンドギャップが大きくてもよい。なお、分離層１３０は、半導体特性を示すもの（酸化物などの絶縁層を除くもの）であれば、その構成元素及び組成比は限定されない。

分離層１３０は、エピタキシャル成長により形成されている。基板１１０上に、発光部１２０、分離層１３０及び光検出部１４０を構成する全ての層がエピタキシャル成長により形成されている。言い換えれば、分離層１３０は、基板１１０（第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８）と格子整合が図れる半導体材料により形成されている。上述のＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＰ層は、ＡｌＧａＡｓ層と格子定数がほぼ同程度であるので格子整合を図ることができる。なお、かかる格子整合は、エピタキシャル成長により積層できる程度に各層の格子定数が同一又は近似していることを意味する。

これによれば、発光部１２０、分離層１３０及び光検出部１４０を構成する全ての層がエピタキシャル成長により形成されるので、良好な特性が得られる膜質を容易に形成することができる。

３．光検出部
光検出部１４０は、分離層１３０上に設けられている。光検出部１４０は、分離層１３０側から設けられた、第１コンタクト層１４２と、光吸収層１４４と、第２コンタクト層１４６と、を含む。第１コンタクト層１４２、光吸収層１４４及び第２コンタクト層１４６は、いずれも半導体材料（化合物半導体材料）により形成されている。なお、本実施の形態では、光検出部１４０がｐｉｎ型フォトダイオードとして機能する場合について説明する。

例えば、第１コンタクト層１４２はｎ型ＧａＡｓ層により形成され、光吸収層１４４は不純物が導入されていないＧａＡｓ層により形成され、第２コンタクト層１４６はｐ型ＧａＡｓ層により形成されている。第１コンタクト層１４２は、Ｓｉ，Ｓｅなどがドーピングされることによりｎ型（第１導電型）に形成され、第２コンタクト層１４６は、Ｃ，Ｚｎ，Ｍｇなどがドーピングされることによりｐ型（第２導電型）に形成されている。したがって、ｐ型の第２コンタクト層１４６、不純物がドーピングされていない光吸収層１４４、及びｎ型の第１コンタクト層１４２によって、ｐｉｎダイオードが形成されている。

また、光検出部１４０のうち、第２コンタクト層１４６から光吸収層１４４にかけての部分が、第２コンタクト層１４６の上面からみて円形の形状にエッチングされて柱状部１４１が形成されている。柱状部１４１は、円形状に限らず、四角形状などのその他の形状であってもよい。

光検出部１４０には、駆動用の第３及び第４電極１５４，１５６が形成されている。

第３電極１５４は、第１コンタクト層１４２の上面に形成され、例えば第１コンタクト層１４２の上面であって柱状部１４１の外側の領域に形成されている。第３電極１５４は、分離層１３０により、第２電極１５２との電気的導通が遮断されている。第３電極１５４は、第１コンタクト層１４２の上面の端部に沿ってリング形状に形成されている。

第４電極１５６は、第２コンタクト層１４６に電気的に接続され、例えば第２コンタクト層１４６の上面に形成されていてもよい。第４電極１５６は、第２コンタクト層１４６（柱状部１４１）の上面の端部に沿ってリング形状に形成されている。第２コンタクト層１４６（光検出部１４０）の上面のうち、第４電極１５６により囲まれた領域は、光学面１４８となっている。第４電極１５６の内側の幅（すなわち光学面１４８の幅）は、上述した電流狭搾層として機能する絶縁層１２６の内側の幅よりも小さい。光学面１４８は、絶縁層１２６の内側の領域を含む大きさに形成されている。これによって、発光部１２０により生じた光を効率良く出射することができる。

なお、第３電極１５４は第１電極１５０と同一の材質により形成することができ、第４電極１５６は第２電極１５２と同一の材質により形成することができる。

上述の光素子１００では、発光部１２０のｎ型第１半導体層１２２及びｐ型第２半導体層１２８、並びに光検出部１４０のｎ型第１コンタクト層１４２及びｐ型第２コンタクト層１４６により、全体としてｎｐｎｐ構造が構成されている。

上述の光素子１００では、発光部１２０の光出力を光検出部１４０により検出し、この検出結果を発光部１２０にフィードバックすることにより、発光部１２０に流れる電流値（光出力値）を制御する。光検出部１４０は、発光部１２０により生じた光の出力をモニタする機能を有する。具体的には、光検出部１４０は、発光部１２０により生じた光を電流に変換し、かかる電流値に基づいて発光部１２０により生じた光の出力値を検出する。

なお、光検出部１４０は、発光部１２０の光出力をモニタする機能に加えて、さらに、外部光（上方向からの光）を取り込む受光部としての機能を兼ねていてもよい。その場合、光検出部１４０の光学面１４８から光が入射される。

上述の光素子１００の動作方法の一例について説明する。まず、第１及び第２電極１５０，１５２を介して、発光部１２０のｐｉｎダイオードの順方向に電圧を印加し、発光部１２０の活性層１２４において、電子と正孔の再結合が起こり、かかる再結合により発光が生じる。そこで生じた光が第１及び第２半導体層１２２，１２８の間を往復する際に誘導放出が起こり、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半導体層１２８の上面からレーザ光が出射し、分離層１３０、第１コンタクト層１４２を通過し、光吸収層１４４に入射される。この入射光の一部が光吸収層１４４において吸収される結果、光吸収層１４４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、電子は第３電極１５４に、正孔は第４電極１５６にそれぞれ移動する。その結果、光検出部１４０において、第１コンタクト層１４２（第３電極１５４）から第２コンタクト層１４６（第４電極１５６）の方向に電流が生じる。この電流値を測定することにより、発光部１２０の光出力を検出することができる。

本実施の形態に係る光素子によれば、分離層１３０は、少なくとも第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８の半導体材料よりもバンドギャップが大きい他の半導体材料により形成されている。そのため、第２半導体層１２８、分離層１３０及び第１コンタクト層１４２により寄生容量が発生した場合であっても、分離層１３０の比誘電率を小さくして寄生容量の低減を図ることができる。また、分離層１３０は、半導体材料により形成されているので、ＡｌＡｓ酸化物などの絶縁層に比べて機械的な脆さがなく、例えば比較的容易に厚く形成することができ、こうすることで寄生容量のさらなる低減を図ることができる。したがって、良好な高周波特性を有する光素子を提供することができる。

なお、本発明において、発光部１２０は、面発光型半導体レーザに限定されず、その他の発光部（例えば半導体発光ダイオードや有機ＬＥＤ）に適用することができる。また、上述の各半導体において、ｐ型とｎ型を入れ替えてもよい。

（光素子の製造方法）
図２〜図５は、本発明を適用した実施の形態に係る光素子の製造方法を示す図である。

（１）図２に示すように、基板１１０（例えばｎ型ＧａＡｓ基板）上に、複数の半導体層１２２ａ〜１４６ａをエピタキシャル成長により形成する。複数の半導体層１２２ａ〜１４６ａは、上述の第１半導体層１２２、活性層１２４、第２半導体層１２８、分離層１３０、第１コンタクト層１４２、光吸収層１４４、及び第２コンタクト層１４６を形成するためのものであり、半導体材料及びその組成などは上述した通りである。

なお、第２半導体層１２８を形成するための半導体層１２８ａを成長させるときに、活性層１２４近傍の少なくとも１層を、ＡｌＡｓ層又はＡｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層に形成する。この層は後に酸化され、電流狭窄層として機能する絶縁層１２６となる（図１参照）。

エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、基板１１０の種類、あるいは形成するそれぞれの半導体層の種類、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℃であるのが好ましい。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）法や、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、あるいはＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法などを用いることができる。

本実施の形態によれば、分離層１３０を形成するための半導体層１３０ａも、他の半導体層と同様にエピタキシャル成長により形成することができる。そのため、基板１１０上に格子整合を図りながら全ての層を積層できるため、良好な膜質を得るとともに、製造プロセスの容易化を図ることができる。

また、分離層１３０を形成するための半導体層１３０ａは、少なくとも第１半導体層１２２、活性層１２４及び第２半導体層１２８の半導体材料よりもバンドギャップが大きい他の半導体材料（構成元素の異なる半導体材料）により形成する。分離層１３０の具体的な半導体材料は上述した通りである。

（２）次に、図３及び図４に示すように、光検出部１４０及び分離層１３０をパターニングにより形成する。

まず、図３に示すように、半導体層１４６ａ，１４４ａをパターニングすることにより、第２コンタクト層１４６及び光吸収層１４４を形成する。詳しくは、最上層の半導体層１４６ａ上にフォトリソグラフィ技術によりパターニングされたレジスト層Ｒ１０を形成し、その後、レジスト層Ｒ１０をマスクとしてエッチング（例えばドライエッチング又はウエットエッチング）し、レジスト層Ｒ１０により被覆された部分を残す。エッチングは、半導体層１４２ａが露出するまで進行させる。こうして形成された光吸収層１４４及び第２コンタクト層１４６は、光検出部１４０の柱状部１４１となる（図１参照）。光吸収層１４４及び第２コンタクト層１４６は、同一平面形状に形成してもよい。

次に、図４に示すように、半導体層１４２ａ，１３０ａをパターニングすることにより、第１コンタクト層１４２及び分離層１３０を形成する。詳しくは、上述したフォトリソグラフィ技術によりレジスト層Ｒ２０を半導体層１４２ａ上に形成し、レジスト層Ｒ２０をマスクとしてエッチング（例えばドライエッチング又はウエットエッチング）する。ウエットエッチングを使用する場合、半導体層１４２ａ，１３０ａの各エッチングレートが異なる場合には、複数のエッチャントを使用してもよい。例えば、半導体層１４２ａを第１エッチャント（例えばアンモニア過水）によりウエットエッチングし、半導体層１３０ａを第２エッチャント（例えばフッ酸）によりウエットエッチングしてもよい。その場合、第１エッチャントは、半導体層１４２ａ（例えばＧａＡｓ層）に対するエッチングレートのほうが、半導体層１３０ａのエッチングレートよりも大きい性質を有する。また、第２エッチャントは、半導体層１３０ａに対するエッチングレートのほうが、半導体層１２８ａ（例えばＡｌＧａＡｓ層（特にＡｌ組成の小さいほうのＡｌＧａＡｓ層））に対するエッチングレートよりも大きい性質を有する。こうすることで、半導体層１２８ａの面が露出した時点で、正確かつ容易にエッチングの進行を止めることができる。なお、第１コンタクト層１４２及び分離層１３０は、同一平面形状に形成してもよい。

（３）次に、図５に示すように、発光部１２０をパターニングにより形成する。

詳しくは、半導体層１２８ａ，１２４ａをパターニングすることにより、第２半導体層１２８及び活性層１２４を形成する。その場合、半導体層１２２ａも同時にパターニングし、第１半導体層１２２を形成してもよい。具体的には、上述したフォトリソグラフィ技術により、レジスト層Ｒ３０を半導体層１２８ａ上に形成し、レジスト層Ｒ３０をマスクとしてエッチング（例えばドライエッチング又はウエットエッチング）する。エッチングは、第１半導体層１２２の一部をさらに除去するまで進行させてもよい。これにより、例えば、第１半導体層１２２のうち、Ａｌ組成の小さいほうのＡｌＧａＡｓ層を露出させてもよい。こうして形成された第２半導体層１２８、活性層１２４及び第１半導体層１２２の一部は、発光部１２０の柱状部１２１となる。第２半導体層１２８及び活性層１２４は、同一平面形状に形成してもよい。

なお、上述の（２）及び（３）のパターニング工程の順番は限定されるものではなく、例えば、基板１１０に近い側から順番にパターニングしてもよい。

（４）次に、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程により発光部１２０、分離層１３０及び光検出部１４０が形成された基板１１０を投入することにより、第２半導体層１２８中のＡｌ組成の高い層を側面から酸化して、絶縁層１２６を形成する。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。発光部１２０に絶縁層１２６を有する場合、駆動する際に絶縁層１２６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。したがって、酸化により絶縁層１２６を形成する工程において、絶縁層１２６の形成領域を制御することにより、電流密度の制御が可能となる。

（５）その後、第１から第４電極１５０〜１５６を所定領域に形成する。電極の形成領域及び材質などは上述した通りである。電極の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法又はメッキ法により少なくとも１層の導電層を形成し、その後、リフトオフ法により導電層の一部を除去してもよい。電極形成後に、例えば４００℃前後の温度により数分間にわたり、アニール処理を行ってもよい。なお、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法を適用してもよい。

こうして、図１に示すように光素子１００を製造することができる。本実施の形態に係る光素子の製造方法によれば、上述したように、寄生容量の低減を図ることにより、良好な高周波特性を有する光素子を製造することができる。また、基板１１０に、発光部１２０、分離層１３０及び光検出部１４０を構成する全ての半導体層を一括してエピタキシャル成長させた後に、それぞれの半導体層のパターニング工程を行うので、例えばエピタキシャル成長工程とパターニング工程とを交互に繰り返し行う場合に比べて製造プロセスの容易化が図れる。

なお、本実施の形態に係る面発光型装置の製造方法は、上述の面発光型装置の説明から導き出せる内容を含む。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

本発明の実施の形態に係る光素子の断面図。 本発明の実施の形態に係る光素子の製造方法を示す図。 本発明の実施の形態に係る光素子の製造方法を示す図。 本発明の実施の形態に係る光素子の製造方法を示す図。 本発明の実施の形態に係る光素子の製造方法を示す図。

符号の説明

１００…光素子 １１０…基板 １２０…発光部 １２１…柱状部
１２２…第１半導体層 １２４…活性層 １２６…絶縁層 １２８…第２半導体層
１３０…分離層 １４０…光検出部 １４１…柱状部 １４２…第１コンタクト層
１４４…光吸収層 １４６…第２コンタクト層 １４８…光学面 １５０…第１電極
１５２…第２電極 １５４…第３電極 １５６…第４電極

Claims (2)

1. 基板と、
   前記基板の上方に、該基板側から設けられた、第１半導体層と、活性層と、第２半導体層と、を含む発光部と、
   前記発光部の上方に設けられた分離層と、
   前記分離層の上方に、該分離層側から設けられた、第１コンタクト層と、光吸収層と、第２コンタクト層と、を含む光検出部と、
   を含み、
   前記基板は、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、
   前記第１半導体層は、ｎ型Ａｌ _０．９ Ｇａ _０．１ Ａｓ層とｎ型Ａｌ _０．１５ Ｇａ _０．８５ Ａｓ層とを交互に積層した分布反射型多層膜ミラーであり、
   前記活性層は、ＧａＡｓウエル層とＡｌ _０．３ Ｇａ _０．７ Ａｓバリア層で構成される量子井戸構造を含み、
   前記第２半導体層は、ｐ型Ａｌ _０．９ Ｇａ _０．１ Ａｓ層とｐ型Ａｌ _０．１５ Ｇａ _０．８５ Ａｓ層とを交互に積層した分布反射型多層膜ミラーであり、
   前記第２半導体層の最上層は、前記ｐ型Ａｌ _０．１５ Ｇａ _０．８５ Ａｓ層であり、
   前記分離層は、ＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＰ層を含み、
   前記第１コンタクト層は、ｎ型ＧａＡｓ層であり、
   前記光吸収層は、不純物が導入されていないＧａＡｓ層であり、
   前記第２コンタクト層は、ｐ型ＧａＡｓ層であり、
   前記基板、前記第１半導体層、前記活性層、前記第２半導体層、前記分離層、前記第１コンタクト層、前記光吸収層、および前記第２コンタクト層を構成するすべての層は、エピタキシャル成長により形成されており、
   前記発光部は、面発光型半導体レーザとして機能する、光素子。
2. （ａ）基板の上方に、第１半導体層、活性層、第２半導体層、分離層、第１コンタクト層、光吸収層、及び第２コンタクト層を形成するための複数の半導体層を順にエピタキシャル成長させること、
   （ｂ）パターニングにより、前記第２コンタクト層及び前記光吸収層を形成すること、
   （ｃ）パターニングにより、前記第１コンタクト層及び前記分離層を形成すること、
   （ｄ）パターニングにより、前記第２半導体層及び前記活性層を形成すること、
   を含み、
   前記基板は、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、
   前記第１半導体層は、ｎ型Ａｌ _０．９ Ｇａ _０．１ Ａｓ層とｎ型Ａｌ _０．１５ Ｇａ _０．８５ Ａｓ層とを交互に積層した分布反射型多層膜ミラーであり、
   前記活性層は、ＧａＡｓウエル層とＡｌ _０．３ Ｇａ _０．７ Ａｓバリア層で構成される量子井戸構造を含み、
   前記第２半導体層は、ｐ型Ａｌ _０．９ Ｇａ _０．１ Ａｓ層とｐ型Ａｌ _０．１５ Ｇａ _０．８５ Ａｓ層とを交互に積層した分布反射型多層膜ミラーであり、
   前記第２半導体層の最上層は、前記ｐ型Ａｌ _０．１５ Ｇａ _０．８５ Ａｓ層であり、
   前記分離層は、ＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＰ層を含み、
   前記第１コンタクト層は、ｎ型ＧａＡｓ層であり、
   前記光吸収層は、不純物が導入されていないＧａＡｓ層であり、
   前記第２コンタクト層は、ｐ型ＧａＡｓ層であり、
   前記基板、前記第１半導体層、前記活性層、前記第２半導体層、前記分離層、前記第１コンタクト層、前記光吸収層、および前記第２コンタクト層を構成するすべての層は、エピタキシャル成長により形成されており、
   前記発光部は、面発光型半導体レーザとして機能する、光素子の製造方法。

Images