JP6825251B2 - 発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子に関する。
特許文献１には、ｐ型及びｎ型の分布帰還型反射鏡に活性層が挟まれた層構造からなる発光領域を有する面発光レーザにおいて、発光領域が高抵抗領域で囲まれ、その高抵抗領域の周囲に、発光領域と同じ層構造のモニタ用フォトダイオードを有し、そして、発光領域の光強度分布の裾が、モニタ用フォトダイオードの光吸収部に達するようになっていることを特徴とする面発光レーザが開示されている。
特開２０００−１０６４７１号公報
本発明は、裏面に共通電極を有するモニタ受光素子一体型の発光素子と比較して、発光部と受光部との電気的なクロストークを抑制することが可能な発光素子を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発光素子は、半絶縁性基板の表面側に形成され、量子層を含む半導体層を備える発光部と、前記発光部から連続する前記半導体層によって構成され、前記発光部から当該半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを分離する、予め定められたイオンを前記半導体層に注入して形成されたイオン注入領域と、を備え、前記発光部と前記受光部のアノード電極同士及びカソード電極同士は、お互いに分離された状態で前記表面側に形成されており、前記発光部と前記受光部との間には、前記半絶縁性基板の裏面側から当該半絶縁性基板の厚みを越え、前記量子層は越えない深さの溝が形成されているものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記イオン注入領域は、前記表面側から前記量子層に至らない深さまで形成されているものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記イオン注入領域は、前記表面側から前記量子層を越える深さまで形成されているものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記イオン注入領域は、前記表面側から前記半絶縁性基板に達する深さまで形成されているものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一部はお互いに電気的に分離されているものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記受光部に接続され、前記受光部で受光された光により発生した電流を電圧に変換する電圧変換部を有するものである。
請求項１に記載の発明によれば、裏面に共通電極を有するモニタ受光素子一体型の発光素子と比較して、発光部と受光部との電気的なクロストークが抑制される、という効果を奏する。
また、電流阻止領域がイオン注入領域以外の方法で形成されている場合と比較して、発光部と受光部との電気的な分離がより簡易になされる、という効果を奏する。
請求項２に記載の発明によれば、発光部と受光部との間に、表面側から量子層に至る深さの電流阻止領域が形成されている場合と比較して、活性領域の劣化が抑制される、という効果を奏する。
請求項３に記載の発明によれば、発光部と受光部との間に表面側から量子層に至らない深さの電流阻止領域が形成されている場合と比較して、発光部と受光部とがより確実に電気的に分離される、という効果を奏する。
請求項４に記載の発明によれば、発光部と受光部との間に、表面側から量子層に至る深さまでの電流阻止領域が形成されている場合と比較して、発光部と受光部とがさらに確実に電気的に分離される、という効果を奏する。
請求項５に記載の発明によれば、発光部及び受光部がお互いに電気的に分離されていない場合と比較して、光出力の検出精度が向上する、という効果を奏する。
請求項６に記載の発明によれば、受光部で受光された光により発生した電流を電圧に変換する電圧変換部を有しない場合と比較して、発光部における光出力のモニタ電圧が得られる、という効果を奏する。
第１の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図及び平面図である。 実施の形態に係る発光素子の作用を説明する図である。 実施の形態に係る発光素子の電極構造を、従来技術に係る発光素子の電極構造と比較して説明する図である。 実施の形態に係る発光素子の光出力とモニタ電流との関係を説明する図である。 実施の形態に係る発光素子のＡＰＣ制御について説明する図である。 実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を示す断面図の一部である。 実施の形態に係る発光素子の製造方法の一例を示す断面図の一部である。 第２の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図である。 第５の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図である。 第６の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図及び平面図である。 第７の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す平面図の一部である。 第７の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す平面図の一部である。 第７の実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す平面図の一部である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本実施の形態に係る発光素子は、発光部における光出力の一部を受光するモニタフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ。以下、「モニタＰＤ」）を集積化したモニタＰＤ一体型発光素子である。
［第１の実施の形態］
図１を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０の構成の一例について説明する。本実施の形態では、本発明に係る発光素子を面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）に適用した形態を例示して説明する。図１（ａ）は本実施の形態に係る発光素子１０の断面図であり、図１（ｂ）は発光素子１０の平面図である。図１（ａ）に示す断面図は、図１（ｂ）に示す平面図においてＡ−Ａ’で切断した断面図である。
図１（ａ）に示すように、発光素子１０は、半絶縁性ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）の基板１２上に形成されたｎ型ＧａＡｓのコンタクト層１４、下部ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）１６、活性領域２４、酸化狭窄層３２、及び上部ＤＢＲ２６を含んで構成されている。
図１（ｂ）に示すように、発光素子１０は２つのメサ（柱状構造）、すなわち各々略矩形形状のメサＭ１及びメサＭ２を備え、メサＭ１とメサＭ２とが接続される部分に結合部４０を有している。本実施の形態に係る結合部４０は、メサＭ１とメサＭ２とが接続されることによって形成された半導体層のくびれ部分に設けられている。メサＭ１及びメサＭ２の各々は、コンタクト層１４上に共通に形成された下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、酸化狭窄層３２、上部ＤＢＲ２６を含んでいる。
また、メサＭ１とメサＭ２との間、すなわち結合部４０には、上部ＤＢＲ２６内に形成された電流阻止領域６０が配置されている。本実施の形態に係る電流阻止領域６０は、メサＭ１、Ｍ２の上面から酸化狭窄層３２にかけて（すなわち、活性領域２４に至らない深さまで）、一例としてＨ＋（プロトン）イオンを注入して形成された高抵抗領域であり、メサＭ１とメサＭ２とを電気的に分離する領域である。後述するように、本実施の形態に係る発光素子１０では、メサＭ１が発光部（ＶＣＳＥＬ）を構成し、メサＭ２が発光部における光出力を受光する受光部（モニタフォトダイオード、モニタＰＤ）を構成している。以下では、メサＭ１とメサＭ２とから構成される全体の構造を「メサＭ」という。
なお、電流阻止領域６０は、発光部と受光部との間の少なくとも一部を電気的に分離することにより光出力の検出精度を向上させる（Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）比を改善する）ためのものであり、必須のものではない。つまり、検出精度の許容度によっては電流阻止領域６０を用いなくともよい。
図１（ａ）に示すように、メサＭを含む半導体層の周囲は無機絶縁膜としての層間絶縁膜３４が着膜されている。該層間絶縁膜３４はメサＭの側面から基板１２の表面まで延伸され、ｐ側電極パッド４２−１、ｎ側電極パッド４４−１の下部に配置されている。本実施の形態に係る層間絶縁膜３４は、一例として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で形成されている。なお、層間絶縁膜３４の材料はシリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、あるいはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等であてもよい。
図１（ａ）に示すように、層間絶縁膜３４の開口部を介してｐ側電極配線３６が設けられている。上部ＤＢＲ２６の最上層には、ｐ側電極配線３６との接続のためのコンタクト層（図示省略）が設けられており、該コンタクト層を介してｐ側電極配線３６の一端側が上部ＤＢＲ２６に接続され、上部ＤＢＲ２６との間でオーミック性接触を形成している。
ｐ側電極配線３６の他端側はメサＭの側面から基板１２の表面まで延伸され、ｐ側電極パッド４２−１を構成している。ｐ側電極配線３６は、例えば、Ｔｉ（チタン）／Ａｕ（金）の積層膜を着膜して形成される。なお、以下ではｐ側電極パッド４２−１及びｐ側電極パッド４２−２（図１（ｂ）参照）を総称する場合は、「ｐ側電極パッド４２」という。
発光素子１０では、ｐ側電極がアノード電極を構成している。
同様に、層間絶縁膜３４の開口部を介してｎ側電極配線３０が設けられている。ｎ側電極配線３０の一端側はコンタクト層１４に接続され、コンタクト層１４との間でオーミック性接触を形成している。一方、ｎ側電極配線３０の他端側は基板１２の表面まで延伸され、図１（ａ）に示すように、ｎ側電極パッド４４−１を形成している。ｎ側電極配線３０は、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を着膜して形成される。なお、以下では、ｎ側電極パッド４４−１及びｎ側電極パッド４４−２（図１（ｂ）参照）を総称する場合は、「ｎ側電極パッド４４」という。発光素子１０では、ｎ側電極がカソード電極を構成している。
上記のように、本実施の形態に係る基板１２には、一例として半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いている。半絶縁性のＧａＡｓ基板とは、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ基板である。半絶縁性のＧａＡｓ基板は抵抗率が非常に高く、そのシート抵抗値は数ＭΩ程度の値を示す。
基板１２上に形成されたコンタクト層１４は、一例としてＳｉがドープされたＧａＡｓ層によって形成されている。コンタクト層１４の一端はｎ型の下部ＤＢＲ１６に接続され、他端はｎ側電極配線３０に接続されている。すなわち、コンタクト層１４は、下部ＤＢＲ１６とｎ側電極配線３０との間に介在し、メサＭで構成される半導体層に一定の電位を付与する機能を有する。なお、コンタクト層１４は、サーマルクリーニング後、基板表面の結晶性を良好にするために設けられるバッファ層を兼ねてもよい。
コンタクト層１４上に形成されたｎ型の下部ＤＢＲ１６は、発光素子１０の発振波長をλ、媒質（半導体層）の屈折率をｎとした場合に、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、下部ＤＢＲ１６は、Ａｌ０．９０Ｇａ０．１Ａｓによるｎ型の低屈折率層と、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓによるｎ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。なお、本実施の形態に係る発光素子１０では、発振波長λを、一例として８５０ｎｍとしている。
本実施の形態に係る活性領域２４は、例えば、下部スペーサ層、量子井戸活性層、及び上部スペーサ層を含んで構成されてもよい（図示省略）。本実施の形態に係る量子井戸活性層は、例えば、４層のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる障壁層と、その間に設けられた３層のＧａＡｓからなる量子井戸層と、で構成されてもよい。なお、下部スペーサ層、上部スペーサ層は、各々量子井戸活性層と下部ＤＢＲ１６との間、量子井戸活性層と上部ＤＢＲ２６との間に配置されることにより、共振器の長さを調整する機能とともに、キャリアを閉じ込めるためのクラッド層としての機能も有している。発光素子１０では、メサＭ１がＶＣＳＥＬを構成しているので、メサＭ１における活性領域２４が発光層を構成する一方、メサＭ２はモニタＰＤを構成しているので、メサＭ２における活性領域２４は実質的に光吸収層として機能する。
活性領域２４上に設けられたｐ型の酸化狭窄層３２は電流狭窄層であり、非酸化領域３２ａ及び酸化領域３２ｂを含んで構成されている。ｐ側電極パッド４２−１からｎ側電極パッド４４−２に向かって流れる電流は、非酸化領域３２ａによって絞られる。図１（ｂ）に示す境界１８は、非酸化領域３２ａと酸化領域３２ｂとの境界を表わしている。図１（ｂ）に示すように、境界１８で区画された本実施の形態に係る非酸化領域３２ａは、結合部４０でくびれた形状をなしている。
酸化狭窄層３２上に形成された上部ＤＢＲ２６は、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、上部ＤＢＲ２６は、Ａｌ０．９０Ｇａ０．１Ａｓによるｐ型の低屈折率層と、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓによるｐ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。
上部ＤＢＲ２６上には、光の出射面を保護する出射面保護層３８が設けられている。出射面保護層３８は、一例としてシリコン窒化膜を着膜して形成される。
ところで、上記のような発光素子（ＶＣＳＥＬ）は、基板に垂直な方向にレーザ出力を取り出せ、さらに２次元集積によるアレイ化が容易であることなどから、電子写真システムの書き込み用光源や光通信用光源として利用されている。
ＶＣＳＥＬは、半導体基板（基板１２）上に設けられた一対の分布ブラッグ反射器（下部ＤＢＲ１６及び上部ＤＢＲ２６）、一対の分布ブラッグ反射器の間に設けられた活性領域（活性層、下部スペーサ層、及び上部スペーサ層を含む活性領域２４）を備えて構成されている。そして、分布ブラッグ反射器の両側に設けられた電極（ｐ側電極配線３６及びｎ側電極配線３０）により活性層へ電流を注入し、基板面に対して垂直にレーザ発振を生じさせ、素子の上部（出射面保護層３８の面側）から発振した光を出射させる構成となっている。
一方、ＶＣＳＥＬに限らず半導体レーザにおいては、温度変動や、電源変動等に伴って光出力が変動しないように安定化させることが求められる場合があり、その安定化の一方式としてＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式がある。ＡＰＣ方式とは、半導体レーザの光出力をモニタＰＤ等によってモニタ電流として検出し、検出されたモニタ電流を基準値と比較して差分値を求め、この差分値を用いて駆動電流を変え半導体レーザの光出力を負帰還制御する方式である。
半導体レーザとモニタＰＤとは、構成する半導体材料が異なる等の理由から、モノリシックに集積化することが困難である場合が多い。この場合は、半導体レーザの外部にモニタＰＤを設けることになる。従って、半導体レーザとモニタＰＤとをモノリシックに一体化できれば部品点数の削減につながり、またノイズ等の影響も受けにくくなり安定動作の上からも好ましい。
モニタＰＤをモノリシックに集積化したＶＣＳＥＬの従来例としては、メサ状の発光部を高抵抗領域で囲み、その高抵抗領域の周囲に、発光部と同じ層構造のモニタ用フォトダイオードを配置し、発光部の光強度分布の裾がモニタ用フォトダイオードの光吸収部に達するようにしたＶＣＳＥＬが知られている。
一方、ＰＤと半導体レーザとでは印加するバイアス電圧の極性が異なるため、モニタＰＤ一体型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）では同一チップ上に形成されたＶＣＳＥＬとモニタＰＤとに個別に電源を印加する必要がある。ＶＣＳＥＬでは、従来、一方の電極をチップの裏面（裏面電極）に設けるのが一般的であるため、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬでもこの裏面電極がＶＣＳＥＬとモニタＰＤの共通電極とされる。上記従来例に係るＶＣＳＥＬでも、発光部とモニタ用フォトダイオードとが共通の裏面電極を用いている。
しかしながら、ＶＣＳＥＬとモニタＰＤとに共通電極を用いた構成のモニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬでは、特にＶＣＳＥＬの駆動方式として差動駆動方式を用いた場合、共通電極、あるいは共通電極周辺に電気的なクロストークが発生し、意図しない信号がモニタＰＤに漏れこむ場合がある。モニタＰＤにおいてこのようなクロストークが発生すると、モニタ電流のＳ／Ｎ比が劣化し、正確なＡＰＣ制御の実現が困難となる。
そこで本実施の形態に係る発光素子１０では、共通電極を用いず発光部の電極と受光部の電極とを分離し、両電極を基板１２の表面側に形成している。このことにより、特にＶＣＳＥＬを高速に差動駆動させた場合において、裏面共通電極を有する構成と比較して、発光部と受光部との電気的なクロストークが低減される。
次に、本実施の形態に係る発光素子１０の構成について、より詳細に説明する。ＶＣＳＥＬでは、多くの場合、低閾値電流化、横モードの制御性等の観点から組成にＡｌを含む半導体層を酸化して形成される酸化狭窄層（酸化狭窄層３２）を備えており、このＡｌを含む半導体層を酸化するために、素子はメサ形状にエッチング加工され、酸化処理が施される。その後、エッチング加工により露出したメサ形状の側面やエッチングされた半導体表面は、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの絶縁材料によって覆われるのが一般的である。
発光素子１０では、メサＭに対する酸化処理により、非酸化領域３２ａと酸化領域３２ｂが形成される。図１（ｂ）に示す境界１８は、非酸化領域３２ａと酸化領域３２ｂとの境界を示している。つまり、境界１８で区画された非酸化領域３２ａがメサＭ１からメサＭ２にかけて形成されている。
酸化領域３２ｂは酸化されて電気抵抗が高くなるので非導電領域として機能し、ｐ側電極パッド４２−１から注入された電流は非酸化領域３２ａに閉じ込められる。また、半導体は酸化されると一般に屈折率が低下するので、非酸化領域３２ａの屈折率は酸化領域３２ｂの屈折率よりも大きくなる。そのため、発光部で発光した光は、低屈折率の酸化領域３２ｂによって囲まれた非酸化領域３２ａに閉じ込められる。つまり、酸化狭窄層によって非酸化領域３２ａ内に光と電流が閉じ込められる。
発光素子１０では、非酸化領域３２ａが、メサＭ１で構成された発光部からメサＭ２で構成された受光部にかけて形成されているため、発光部で発生したレーザ発振光の一部が、基板１２に対して平行方向（すなわち、発光部での発振方向と交差する方向、以下「横方向」という場合がある）に伝播し、受光部（モニタＰＤ）に到達して電流に変換される。
このように、本実施の形態に係る発光素子１０では、メサＭ１による発光部とメサＭ２による受光部とが光学的に結合されることにより結合共振器が構成され、発光部から染み出した光が結合部４０を伝播し、受光部に接続された検出部でモニタ電流として検出される。つまり、本実施の形態に係る発光素子１０によれば、小型で簡易なデバイス構造で、高効率なモニタＰＤ一体型が実現される。なお、検出部ではモニタ電流を電圧に変換して検出する場合が多いので、以下では検出部の一例として「電流−電圧変換部」を例示して説明する。
図２を参照して、本実施の形態に係る結合共振器についてより詳細に説明する。上述したように、発光素子１０ではメサＭ１によって発光部５０（ＶＣＳＥＬ）が形成され、メサＭ２によって受光部（モニタＰＤ）５２が形成されている。発光部５０では、ｐ側電極パッド４２−１にＶＣＳＥＬ用電源(図示省略）の正極を接続し、ｎ側電極パッド４４−２に負極を接続する（順バイアス）。そして、ｐ側電極パッド４２−１とｎ側電極パッド４４−２との間に駆動電流を流すことによって、図２に示すように、下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６とで形成された共振器で発振光Ｌｖが発生する。発振光Ｌｖの一部は、出射面保護層３８から出射光Ｌｏとして出射される。
図２に示すように、発振光Ｌｖの一部は伝播光Ｌｍ（モニタ光）として横方向に伝播する。この伝播光Ｌｍは、下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６とで形成された共振器を全反射しつつ発光部５０から受光部５２へと伝播する。そのため、伝播光Ｌｍは群速度が低下し、いわゆるスローライトとなっている。一方、受光部５２では、ｎ側電極パッド４４−１にモニタＰＤ用電源（図示省略）の正極を接続し、ｐ側電極パッド４２−２に負極を接続する（逆バイアス）。そして、ｎ側電極パッド４４−１とｐ側電極パッド４２−２との間に伝播光Ｌｍによる受光電流を流すことによって、発光部５０における光出力をモニタする。この際、受光部５２の光吸収層は、発光部を構成する活性領域２４と兼用となっている。そのため、受光部５２を構成する光吸収層としては必ずしも十分な膜厚とはなっていない。しかしながら、本実施の形態に係るモニタ光は上記のようにスローライトなので、薄い光吸収層でもキャリアが発生しやすく十分な光電流（フォトカレント）が得られる。
次に、本実施の形態に係る結合部４０の作用について説明する。図２（ｂ）に示すように、結合部４０では非酸化領域３２ａ及び酸化領域３２ｂがくびれた形状となっている。
そのため、非酸化領域３２ａの幅が、図２（ｂ）に示す発光部５０から受光部５２にかけて、「広い」→「狭い」→「広い」となっている。
一方、酸化領域３２ｂの面積の非酸化領域３２ａの面積に対する割合でみると、「小さい」→「大きい」→「小さい」となっている。ここで、上記のように、非酸化領域３２ａの屈折率は酸化領域３２ｂの屈折率より大きい。周知のように、光導波路において周囲に屈折率の小さい物質の割合が多くなると光導波路を伝播する光が感ずる屈折率（等価屈折率、又は実効屈折率）が低下する。そのため、結合部４０における非酸化領域３２ａの等価屈折率は、両側の発光部５０及び受光部５２の非酸化領域３２ａの等価屈折率よりも低くなっている。すなわち、非酸化領域３２ａの等価屈折率が、発光部５０から受光部５２にかけて、「高い」→「低い」→「高い」となっている。なお、本実施の形態で用いられる等価屈折率とは、基板に対して垂直方向に積層している、屈折率の異なる半導体層の実効的な屈折率（多層半導体層の屈折率を単層の屈折率とみなす）を、等価屈折率法によって求められたものをさす。
発光素子１０では、上述した構成の等価屈折率分布を有することによって、発光部５０（ＶＣＳＥＬ）で発光した光が効率よく非酸化領域３２ａに閉じ込められるとともに、発光部５０から光（スローライト）が染み出し受光部５２で受光される。なお、発光部５０から受光部５２にかけての、非酸化領域３２ａの等価屈折率が「高い」→「高い」→「高い」、すなわちほぼ一様となっている場合には発光部５０における光の閉じ込めが困難である。一方、発光部５０から受光部５２にかけての、非酸化領域３２ａの等価屈折率が、「高い」→「低い」→「低い」となっている場合には発光部５０における光の閉じ込めは可能であるが、染み出す光が少なくなり、例えばモニタ電流の検出が困難となり、またＳ／Ｎ比も悪くなる。
なお、本実施の形態では、結合部４０における非酸化領域３２ａの幅を狭くすることにより、等価屈折率を「高い」→「低い」→「高い」とする形態を例示して説明たが、これに限られない。例えば、結合部４０の位置（発光部５０と受光部５２との間）に溝を設けて、等価屈折率を「高い」→「低い」→「高い」とする形態としてもよい。また、幅を狭くする構成と溝を設ける構成とを組み合わせてもよい。なお、この場合、該溝には周囲の半導体層よりも屈折率の低い物質（一例として空気）を充填すればよい。
次に図３を参照して、発光素子１０の駆動について説明する。図３（ａ）では電流の流れが直感的に理解できるように、電極を模式化して描いている。すなわち、図３（ａ）に示すように発光部５０にはｐ側電極パッド４２−１とｎ側電極パッド４４−２とが接続され、受光部５２には、ｎ側電極パッド４４−１とｐ側電極パッド４２−２とが接続されている。
図３（ａ）は、本実施の形態に係る発光素子１０に発光部５０を駆動する駆動源Ｄｓ、受光部５２をバイアスする電源Ｖｐｄを接続した状態を示している。また、図３（ｂ）は、発光素子１０との比較のために示す、裏面電極型の比較例に係る発光素子１００に発光部１１２を駆動する駆動源Ｄｓ、受光部１１４をバイアスする電源Ｖｐｄを接続した状態を示している。図３（ａ）、（ｂ）において、駆動源Ｄｓは各々の発光素子の発光部５０、１１２を差動駆動する状態を示している。
比較例に係る発光素子１００は、発光素子１０におけるｎ側電極パッド４４の代わりに裏面電極１１８を有していること以外の構成は発光素子１０と同様である。すなわち、図３（ｂ）に示すように発光素子１００も、半絶縁性ＧａＡｓの基板１０２上に形成されたｎ型ＧａＡｓのコンタクト層（図示省略）、下部ＤＢＲ１０４、活性領域１０６、及び上部ＤＢＲ１０８を含んで構成されている。また、メサＭ１が発光部１１２を構成し、メサＭ２が受光部１１４を構成し、メサＭ１とＭ２との間には電流阻止領域１１６が設けられている。
発光素子１００では、駆動源Ｄｓからｐ側電極配線１１０及び裏面電極１１８を介して発光部１１２に駆動電流Ｉｖが供給されると、先述したように発振光Ｌｖが発生し、その一部が出射光Ｌｏとして外部へ出射される。一方、発振光Ｌｖの一部は伝播光Ｌｍとなって受光部１１４に伝播しモニタ電流Ｉｍ（受光電流）を発生する。
ここで、ＶＣＳＥＬでは一般に積層部分（図１（ａ）では、下部ＤＢＲ１６から出射面保護層３８にかけての、基板１２から上の部分）は厚さが１０μｍ程度であるのに対し、基板の厚さは、強度の確保等の理由から数１００μｍと厚い。そのため、発光素子１００では、積層部分から基板裏面に至る電流経路において駆動電流Ｉｖの経路とモニタ電流Ｉｍの経路とが重なりやすく、クロストークが発生しやすい。このクロストークが発生すると、図３（ｂ）に示すように、クロストーク電流Ｉｘが発光部１１２から受光部１１４に流れる。クロストーク電流Ｉｘはモニタ電流Ｉｍとは無関係な信号であるため雑音となり、受光部１１４における光出力のモニタの妨げとなる。
これに対し、発光素子１０では、図３（ａ）に示すように、裏面電極１１８の代わりにｎ側電極パッド４４−１及び４４−２が設けられており、発光部５０におけるｐ側電極パッド４２−１及びｎ側電極パッド４４−２、受光部５２におけるｐ側電極パッド４２−２及びｎ側電極パッド４４−１とが分離されている。そして、発光部５０ではｐ側電極パッド４２−１とｎ側電極パッド４４−２との間に駆動源Ｄｓが接続される。一方、受光部５２ではｎ側電極パッド４４−１に電源Ｖｐｄの正極が、ｐ側電極パッド４２−２に電源Ｖｐｄの負極が接続される。
そして、発光部５０では駆動源Ｄｓによって差動駆動され、駆動電流Ｉｖによって発振光Ｌｖが発生し、発振光Ｌｖの一部が出射光Ｌｏとして外部に出力される。一方、電源Ｖｐｄで逆バイアスされた受光部５２では伝播光Ｌｍによってモニタ電流Ｉｍが発生し、このモニタ電流Ｉｍによって発光部５０における光出力Ｐｏがモニタされる。
上記のよう、に発光素子１０では、発光部５０におけるｐ側電極配線３６及びｎ側電極配線３０と、受光部５２におけるｐ側電極配線３６及びｎ側電極配線３０とが分離され、各々が発光素子１０の表面側に配置されている。そのため、図３（ａ）に示すように、駆動電流Ｉｖも、モニタ電流Ｉｍも基板１２を貫通して流れないので、クロストーク電流の発生が抑制される。
次に、図４を参照して、発光部５０（ＶＣＳＥＬ）における出射光Ｌｏとモニタ電流Ｉｍとの関係について説明する。
発光部５０では、ｐ側電極パッド４２−１に駆動源Ｄｓの一端を接続しｎ側電極パッド４４−２に他端を接続し、駆動電流Ｉｖを流すことによって（図３（ａ）参照）、図４（ａ）に示すように、下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６とで形成された共振器で発振光Ｌｖが発生する。発振光Ｌｖの一部は、発光面（出射面保護層３８が存在する面）から出射光Ｌｏとして出射される。一方、発振光Ｌｖの一部は伝播光Ｌｍとして横方向に伝播し、受光部５２に入射される。受光部５２では、ｎ側電極パッド４４−１に電源Ｖｐｄの正極を接続し、ｐ側電極パッド４２−２に負極を接続し、伝播光Ｌｍによるモニタ電流Ｉｍ（光電流）を流すことによって、発光部５０における光出力をモニタする。すなわち、発光部５０（ＶＣＳＥＬ）の光出力Ｐｏに応じて伝播光Ｌｍの横方向への染み出し量が変化し、その変化量に応じてモニタ電流Ｉｍ（光電流）の値が変化する。
図４（ｂ）は、駆動電流Ｉｖ、出射光Ｌｏの光パワーである光出力Ｐｏ、及びモニタ電流Ｉｍの間の関係を示すグラフである。
図４（ｂ）に示すように、発光部５０（ＶＣＳＥＬ）は、基本的に駆動電流Ｉｖに略比例する光出力Ｐｏが発生するが、発光部５０は固有の閾値電流（スレッショルド電流）Ｉｔｈを有し、駆動電流Ｉｖがこの閾値電流Ｉｔｈを越えると光出力Ｐｏが発生する。一方、モニタ電流Ｉｍは光出力Ｐｏにほぼ比例して発生する。従って、モニタ電流Ｉｍを用いて発光部５０の光出力Ｐｏの監視が可能となる。
次に、図５を参照してＡＰＣ制御部５４について説明する。図５は、発光素子１０と、発光素子１０に接続されたＡＰＣ制御部５４を示している。
図５に示すように、ＡＰＣ制御部５４は、電流−電圧変換部、基準電圧発生部、比較部、及び駆動部を含んで構成されている。電流−電圧変換部は、発光素子１０の受光部５２で発生したモニタ電流Ｉｍを入力し、該モニタ電流Ｉｍをモニタ電圧Ｖｍに変換する。モニタ電圧Ｖｍもモニタ電流Ｉｍ同様光出力Ｐｏに比例している。基準電圧発生部は、モニタ電圧Ｖｍに対する基準電圧Ｖｒを発生する部位であり、基準電圧Ｖｒは光出力Ｐｏの目標値を決定している。なお、電流−電圧変換部は、例えばモニタ電流Ｉｍを流してモニタ電流Ｉｍに比例するモニタ電圧Ｖｍを発生する抵抗で構成する。その際、モニタ電流Ｉｍを入力とし、モニタ電流Ｉｍに比例する電流を発生させるカレントミラー回路を用い、該抵抗を負荷としてもよい。また、電流−電圧変換部はこれらの回路に限らず、必要に応じ増幅回路等を設けてもよい。
比較部は、モニタ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒと比較し、誤差電圧Ｖｅを発生する部位であり、ＡＰＣ制御ではこの誤差電圧Ｖｅがゼロに近づくように制御される。駆動部は、誤差電圧Ｖｅに応じた駆動電流Ｉｖを発生させ、発光素子１０の発光部５０に負帰還させる部位である。なお、駆動電流は駆動電圧であってもよい。
発光素子１０では、以上のように構成されたＡＰＣ制御部５４によって発光部５０の光出力Ｐｏを制御することにより、光出力Ｐｏの安定化を図っている。
次に、図６及び図７を参照して、実施の形態に係る発光素子１０の製造方法について説明する。本実施の形態では、１枚のウエハ上に複数の発光素子１０が形成されるが、以下ではそのうちの１つの発光素子１０について図示し説明する。
図６（ａ）に示すように、まず、半絶縁性ＧａＡｓの基板１２上に、ｎ型のコンタクト層１４、ｎ型の下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、ｐ型の上部ＤＢＲ２６、及びｐ型のコンタクト層２８をこの順にエピタキシャル成長させる。
その際、ｎ型のコンタクト層１４は、一例として、キャリア濃度を約２×１０１８ｃｍ−３とし、膜厚を２μｍ程度として形成する。また、ｎ型の下部ＤＢＲ１６は、一例として、各々の膜厚が媒質内波長λ／ｎの１／４とされた、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に３７．５周期積層して形成される。Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層のキャリア濃度及びＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のキャリア濃度は、各々約２×１０１８ｃｍ−３とされ、下部ＤＢＲ１６の総膜厚は約４μｍとされる。また、ｎ型キャリアとしては、一例として、Ｓｉ（シリコン）を用いる。
活性領域２４は、一例として、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層による下部スぺーサ層と、ノンドープの量子井戸活性層と、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層による上部スぺーサ層とで形成される。量子井戸活性層は、例えば、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓによる４層の障壁層、及び各障壁層の間に設けられたＧａＡｓによる３層の量子井戸層で構成される。Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓによる障壁層の膜厚は各々約８ｎｍとされ、ＧａＡｓによる量子井戸層の膜厚は各々約８ｎｍとされ、活性領域２４全体の膜厚は媒質内波長λ／ｎとされる。
ｐ型の上部ＤＢＲ２６は、一例として、各々の膜厚が媒質内波長λ／ｎの１／４とされた、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とを交互に２５周期積層して形成される。この際、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層のキャリア濃度及びＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層のキャリア濃度は、各々約４×１０１８ｃｍ−３とされ、上部ＤＢＲ２６の総膜厚は約３μｍとされる。また、ｐ型キャリアとしては、一例として、Ｃ（カーボン）を用いる。さらに、上部ＤＢＲ２６中には、後述の工程において酸化狭窄層３２を形成するためのＡｌＡｓ層が含まれている。
ｐ型のコンタクト層２８は、一例として、キャリア濃度を約１×１０１９ｃｍ−３以上とし、膜厚を１０ｎｍ程度として形成する。
次に、エピ成長の完了したウエハのコンタクト層２８上に電極材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図６（ｂ）に示すように、ｐ側電極配線３６を取り出すためのコンタクトメタルＣＭｐを形成する。コンタクトメタルＣＭｐは、一例として、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成される。
次に、ウエハ面上に出射面保護層となる材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図６（ｂ）に示すように、出射面保護層３８を形成する。出射面保護層３８の材料としては、一例として、シリコン窒化膜を用いる。
次に、フォトリソグラフィによりマスクを形成した後、出射面保護層３８を介してＨ＋イオン等をイオン注入し、図６（ｃ）に示すように電流阻止領域６０を形成する。
次に、フォトリソグラフィ及びエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いてドライエッチングし、図６（ｄ）に示すようにメサＭＳ１を形成する。メサＭＳ１の形成に際しては、平面視で図１（ｂ）に示すメサＭ１、Ｍ２に相当する層を有するメサＭが形成されるようにするエッチングする。
次に、ウエハに酸化処理を施して上記のＡｌＡｓ層を側面から酸化し、図６（ｅ）に示すように、メサＭＳ１内に酸化狭窄層３２を形成する。酸化狭窄層３２は、非酸化領域３２ａ及び酸化領域３２ｂを含んで構成されている。酸化領域３２ｂが上記酸化処理により酸化された領域であり、酸化されないで残された領域が非酸化領域３２ａである。非酸化領域３２ａは、図１（ｂ）に示すようにメサＭ１からＭ２にかけて連続して形成される。
次に、フォトリソグラフィ及びエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いてドライエッチングし、図６（ｆ）に示すようにメサＭＳ２を形成する。
次に、フォトリソグラフィ及びエッチングによりウエハ面上にマスクを形成し、該マスクを用いてドライエッチングし、図７（ａ）に示すようにメサＭＳ３を形成する。
コンタクト層１４上に電極材料を成膜した後、該材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図７（ｂ）に示すように、ｎ側電極配線３０を取り出すためのコンタクトメタルＣＭｎを形成する。コンタクトメタルＣＭｎは、一例として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成される。
次に、図７（ｃ）に示すように、ウエハの出射面保護層３８、コンタクトメタルＣＭｐ、ＣＭｎを除く領域にシリコン窒化膜による層間絶縁膜３４を成膜する。
次に、ウエハ面上に電極材料を成膜した後、該電極材料を例えばフォトリソグラフィによるマスクを用いてドライエッチングし、図７（ｄ）に示すように、ｐ側電極配線３６及びｐ側電極パッド４２、ｎ側電極配線３０及びｎ側電極パッド４４を形成する。ｐ側電極配線３６及びｐ側電極パッド４２、ｎ側電極配線３０及びｎ側電極パッド４４は、一例として、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を用いて形成する。本工程により、ｐ側電極配線３６がコンタクトメタルＣＭｐと接続され、ｎ側電極配線３０がコンタクトメタルＣＭｎと接続される。
次に、図示しないダイシング領域においてダイシングし、発光素子１０を分離して個片化する。以上の工程により、本実施の形態に係るｐ側電極パッド４２、ｎ側電極パッド４４を含む発光素子１０が製造される。
［第２の実施の形態］
図８を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０ａについて説明する。発光素子１０ａは、上記実施の形態に係る発光素子１０の電流阻止領域６０を電流阻止領域６０ａに置き換えた形態である。従って、電流阻止領域以外の構成は発光素子１０と同様なので、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図８に示すように、発光素子１０ａは活性領域２４を貫通し下部ＤＢＲ１６の途中まで至る電流阻止領域６０ａを有する。電流阻止領域６０ａも電流阻止領域６０と同様にＨ＋（プロトン）等をイオン注入して形成される。電流阻止領域が活性領域に至ると活性領域の劣化を招く場合も想定される。そのような場合には、電流阻止領域６０のように活性領域２４に至らない深さまで電流阻止領域を形成すればよい。一方、活性領域２４の劣化が許容される範囲内である場合には、発光素子１０ａのように活性領域２４を貫通させて下部ＤＢＲ１６の途中にまで至る深さの電流阻止領域６０ａを設けてもよい。
本実施の形態に係る発光素子１０ａによれば、発光素子１０と比較して発光部５０と受光部５２とがより確実に電気的に分離されるので、発光部５０を差動駆動した場合のクロストークがより低減される。
［第３の実施の形態］
図９を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０ｂについて説明する。発光素子１０ｂは、上記実施の形態に係る発光素子１０ａの電流阻止領域６０ａを電流阻止領域６０ｂに置き換えた形態である。従って、電流阻止領域以外の構成は発光素子１０ａと同様なので、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図９に示すように、発光素子１０ｂは活性領域２４、コンタクト層１４を貫通し基板１２まで至る電流阻止領域６０ｂを有する、電流阻止領域６０ｂも電流阻止領域６０ａと同様にＨ＋（プロトン）等をイオン注入して形成される。発光素子１０ａでは電流阻止領域６０ａがｎ型の下部ＤＢＲ１６の途中まで形成されているので、発光部５０と受光部５２とは電気的に分離されているわけではない。それに対し発光素子１０ｂの電流阻止領域６０ｂは基板１２まで至っているので、発光部５０と受光部５２とは電気的に分離されている。
本実施の形態に係る発光素子１０ｂによれば、発光素子１０ａと比較して発光部５０と受光部５２とがさらに確実に電気的に分離されるので、発光部５０を差動駆動した場合のクロストークがさらに低減される。
［第４の実施の形態］
図１０を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０ｃについて説明する。発光素子１０ｃは、上記実施の形態に係る発光素子１０の電流阻止領域６０に加えて基板１２の裏面側に素子分離溝６２を設けた形態である。素子分離溝６２は製造工程において、例えばエッチング等によって形成される。発光素子１０ｃにおける電流阻止領域６０ｃは、発光面から活性領域２４の上部まで至る領域に形成されており、発光素子１０における電流阻止領域６０と同じ構成である。従って、素子分離溝６２以外の構成は発光素子１０と同様なので、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
発光素子１０ｃでは、活性領域２４の上側の発光部５０と受光部５２とが電流阻止領域６０ｃによって電気的に分離され、活性領域２４の下側の発光部５０と受光部５２とが素子分離溝６２によって電気的に分離されている。さらに、本実施の形態に係る発光素子１０ｃの活性領域２４は、上記のようにノンドープなので、発光素子１０ｃでは発光部と受光部が電気的に分離される。
本実施の形態に係る発光素子１０ｃによれば、電流阻止領域６０ｃが活性領域２４に至っていないので、同じく発光部５０と受光部５２とが電気的に分離された上記の発光素子１０ｂと比較して、活性領域２４の劣化を抑制しつつ発光部５０と受光部５２とが分離される。
［第５の実施の形態］
図１１を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０ｄについて説明する。発光素子１０ｄは、上記実施の形態に係る発光素子１０の電流阻止領域６０に代えて基板１２の表面側に素子分離溝６４（凹部）を設けた形態である。素子分離溝６４は製造工程において、例えばエッチング等によって形成される。従って、素子分離溝６４以外の構成は発光素子１０と同様なので、同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
発光素子１０ｄの素子分離溝６４は、発光素子１０の電流阻止領域６０と同様に電気的な分離の効果を有する。従って、発光素子１０ｄの素子分離溝６４によっても、発光部５０と受光部５２の一部が電気的に分離される。発光素子１０ｄでは、イオン注入による電流阻止領域６０に代え物理的な溝によって発光部５０と受光部５２の一部を分離させているので、発光部５０と受光部５２の一部が発光素子１０と比較してより確実に電気的に分離される。なお、素子分離溝６４を設けるとその領域において非酸化領域３２ａの等価屈折率が低下するので、本実施の形態に係る発光素子１０ｄでは、結合部において必ずしも半導体層をくびれさせる必要はない。
［第６の実施の形態］
図１２を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０ｅについて説明する。上記各実施の形態では、発光部と受光部との間の少なくとも一部を電気的に分離して光出力の検出精度を向上させる（Ｓ／Ｎ比を改善する）ために電流阻止領域（電流阻止領域６０、６０ａ〜６０ｃ）、あるいは素子分離溝（素子分離溝６２、６４）を設けていた。しかしながら、上述したように、検出精度の許容度によっては必ずしも電流阻止領域、あるいは素子分離溝を用いなくともよい。
図１２に示すように、本実施の形態に係る発光素子１０ｅは、電流阻止領域、あるいは素子分離溝を有していない。一方、発光素子１０ｅでは、発光部５０におけるｐ側電極パッド４２−１及びｎ側電極パッド４４−２と、受光部５２におけるｐ側電極パッド４２−２及びｎ側電極パッド４４−１とが分離され、発光素子１０ｅの表面側に配置されている。従って、発光素子１０ｅは、比較例に係る発光素子１００（図３（ｂ）参照）と比較して、特に発光部５０を差動駆動した際の受光部５２とのクロストークが低減される。
［第７の実施の形態］
図１３ないし図１５を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０ｆないし１０ｊについて説明する。本実施の形態は、上記各実施の形態において、メサＭの形状、及び結合部の形状を変えた形態である。
上記各実施の形態では、平面視でメサＭ１とＭ２とが対称である形態を例示して説明したが、これに限られない。例えば、図１３（ａ）に示す発光素子１０ｆのようにメサＭ１とＭ２とが非対称な形状であってもよく、この場合は結合部４０ｆの形状も平面視で非対称となる。その際、図１３（ａ）に示すように、発光部を構成するメサＭ１より受光部を構成するメサＭ２の方を大きくすると、モニタ電流Ｉｍの検出効率が向上する。
また、上記各実施の形態では、メサＭ１及びメサＭ２が矩形の形態を例示して説明したが、これに限られず、図１３（ｂ）に示す発光素子１０ｇのように円形としてもよい。なお、発光素子１０ｆ、１０ｇでは各々くびれ部を有する結合部４０ｆ、４０ｇを備えているので、各々電流阻止領域６０ｆ、６０ｇのみを有する形態であってもよいし、むろん電流阻止領域と上記素子分離溝を併用する形態であってもよい。電流阻止領域と素子分離溝を併用する形態とは、例えば図１１に示すように素子分離溝６４を活性領域２４の上部まで形成した状態において、素子分離溝６４を介してＨ＋（プロトン）等をイオン注入し、下部ＤＢＲ１６に至る電流阻止領域を形態をいう。
図１４及び図１５は、上記のように電流阻止領域と素子分離溝を併用した形態であり、結合部の位置に、図１１に示すような素子分離溝を設けた形態である。上述したように素子分離溝を設けるとその位置の非酸化領域３２ａの等価屈折率が低下するので、必ずしも半導体層にくびれ部を設ける必要がない。
図１４（ａ）は略正方形のメサＭ１と長方形のメサＭ２とを接続した発光素子１０ｈの形態であり、結合部４０ｈにはくびれを設けていない。発光素子１０ｈでは、メサＭ２の非酸化領域３２ａの等価屈折率がメサＭ１の非酸化領域３２ａの等価屈折率より低い一定値となっている。しかしながら、電流阻止領域６０ｈの位置に配置された素子分離溝（図示省略）により、電流阻止領域６０ｈの位置における等価屈折率がメサＭ２の等価屈折率より低い値となっている。そのため、メサＭ１からメサＭ２にかけての間にメサＭ２よりも等価屈折率が低い領域が存在することになる。従って、発光素子１０ｈによっても、発光部で発光した光が効率よく非酸化領域３２ａに閉じ込められるとともに、発光部から光（スローライト）が染み出し受光部５２で受光される。
図１４（ｂ）はメサＭの全体の形状を１つの長方形として、メサＭ１とメサＭ２とを形成した発光素子１０ｉの形態であり、結合部４０ｉにはくびれを設けていない。従って、非酸化領域３２ａの等価屈折率はメサＭ１からＭ２にかけて一定である。しかしながら、電流阻止領域６０ｉの位置に配置された素子分離溝により、電流阻止領域６０ｉの位置における等価屈折率がメサＭ１、Ｍ２の等価屈折率より低い値となっている。そのため、メサＭ１からメサＭ２にかけての間にメサＭ１、Ｍ２よりも等価屈折率が低い領域が存在することになる。従って、発光素子１０ｉによっても、発光部で発光した光が効率よく非酸化領域３２ａに閉じ込められるとともに、発光部から光（スローライト）が染み出し受光部５２で受光される。
図１５はメサＭの全体の形状を１つの六角形として、メサＭ１とメサＭ２とを形成した発光素子１０ｊの形態であり、結合部４０ｊにはくびれを設けていない。従って、非酸化領域３２ａの等価屈折率はメサＭ１からＭ２にかけて一定である。しかしながら、電流阻止領域６０ｊの位置に配置された素子分離溝により、電流阻止領域６０ｊの位置における等価屈折率がメサＭ１、Ｍ２の等価屈折率より低い値となっている。そのため、メサＭ１からメサＭ２にかけての間にメサＭ１、Ｍ２よりも等価屈折率が低い領域が存在することになる。従って、発光素子１０ｊによっても、発光部で発光した光が効率よく非酸化領域３２ａに閉じ込められるとともに、発光部から光（スローライト）が染み出し受光部５２で受光される。
なお、上記各実施の形態ではＡＰＣ制御部５４を発光素子１０とを別体とする形態を例示して説明したがこれに限られない。例えば、発光素子１０とＡＰＣ制御部５４とを同じ半導体プロセスを用いて集積化し、１チップとする構成としてもよい。また、ＡＰＣ制御部５４のうちの電流−電圧変換部のみをと集積化する形態としてもよく、この場合は、例えばモニタ電流検出用の抵抗、あるいは抵抗とカレントミラーとを組み合わせた回路をと集積化すればよい。
また、上記実施の形態では、半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いたＧａＡｓ系のを例示して説明したが、これに限られず、ＧａＮ（窒化ガリウム）による基板、あるいはＩｎＰ（リン化インジウム）による基板を用いた形態としてもよい。
また、上記実施の形態では、基板にｎ型のコンタクト層を形成する形態を例示して説明したが、これに限られず、基板にｐ型のコンタクト層を形成する形態としてもよい。その場合には、上記の説明において、ｎ型とｐ型を逆に読み替えればよい。
１０、１０ａ〜１０ｊ 発光素子
１２ 基板
１４ コンタクト層
１６ 下部ＤＢＲ
１８ 境界
２４ 活性領域
２６ 上部ＤＢＲ
２８ コンタクト層
３０ ｎ側電極配線
３２ 酸化狭窄層
３２ａ 非酸化領域
３２ｂ 酸化領域
３４ 層間絶縁膜
３６ ｐ側電極配線
３８ 出射面保護層
４０、４０ｆ〜４０ｊ 結合部
４２、４２−１、４２−２ ｐ側電極パッド
４４、４４−１、４４−２ ｎ側電極パッド
５０ 発光部
５２ 受光部
５４ ＡＰＣ制御部
６０、６０ａ〜６０ｃ、６０ｆ〜６０ｊ 電流阻止領域
６２、６４ 素子分離溝
１００ 発光素子
１０２ 基板
１０４ 下部ＤＢＲ
１０６ 活性領域
１０８ 上部ＤＢＲ
１１０ ｐ側電極配線
１１２ 発光部
１１４ 受光部
１１６ 電流阻止領域
１１８ 裏面電極
ＣＭｐ、ＣＭｎ コンタクトメタル
Ｄｓ 駆動源
Ｉｔｈ 閾値電流
Ｉｖ 駆動電流
Ｉｍ モニタ電流
Ｉｘ クロストーク電流
Ｌｏ 出射光
Ｌｖ 発振光
Ｌｍ 伝播光
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２ メサ
ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３ メサ
Ｐｏ 光出力
Ｖｐｄ 電源

Claims (6)

  1. 半絶縁性基板の表面側に形成され、量子層を含む半導体層を備える発光部と、
    前記発光部から連続する前記半導体層によって構成され、前記発光部から当該半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部と、
    前記発光部と前記受光部とを分離する、予め定められたイオンを前記半導体層に注入して形成されたイオン注入領域と、を備え、
    前記発光部と前記受光部のアノード電極同士及びカソード電極同士は、お互いに分離された状態で前記表面側に形成されており、
    前記発光部と前記受光部との間には、前記半絶縁性基板の裏面側から当該半絶縁性基板の厚みを越え、前記量子層は越えない深さの溝が形成されている
    発光素子。
  2. 前記イオン注入領域は、前記表面側から前記量子層に至らない深さまで形成されている
    請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記イオン注入領域は、前記表面側から前記量子層を越える深さまで形成されている
    請求項１に記載の発光素子。
  4. 前記イオン注入領域は、前記表面側から前記半絶縁性基板に達する深さまで形成されている
    請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記発光部及び前記受光部の少なくとも一部はお互いに電気的に分離されている
    請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
  6. 前記受光部に接続され、前記受光部で受光された光により発生した電流を電圧に変換する電圧変換部を有する
    請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光素子。
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