(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に、該基板側から配置された、第１ミラーと、活性層と、第２ミラーと、を含む面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザの上方に、該面発光型半導体レーザ側から配置された、第１コンタクト層と、光吸収層と、第２コンタクト層と、を含む光検出素子と、を含み、
前記第２ミラーと前記第１コンタクト層との間に分離層を有し、
前記分離層は、ＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記第２ミラーは、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を有し、
前記分離層のＡｌ組成は、前記電流狭窄層のためのＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成より小さい、光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２ミラーの最上層および前記第１コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記第２ミラーの最上層のＡｌ組成より大きく、前記第１コンタクト層のＡｌ組成よりも大きい、光素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記分離層のＡｌ組成は、０．３以上である、光素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記光吸収層および前記第２コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記光吸収層のＡｌ組成より大きく、前記第２コンタクト層のＡｌ組成よりも大きい、光素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記分離層のＡｌ組成は、０．９５未満である、光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記分離層の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍である、光素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記光検出素子の全体の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍である、光素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記基板または前記第１ミラーと電気的に接続された第１電極と、
前記第２ミラーと電気的に接続された第２電極と、
前記第１コンタクト層と電気的に接続された第３電極と、
前記第２コンタクト層と電気的に接続された第４電極と、を含み、
前記第２電極と前記第３電極は、電気的に接続されている、光素子。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２ミラーはｐ型半導体層からなり、前記第２電極は白金を含む、光素子。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第１コンタクト層はｐ型半導体層からなり、前記第３電極は白金を含む、光素子。
【請求項１１】
面発光型半導体レーザおよび光検出素子を含む光素子の製造方法において、
前記基板の上方に、少なくとも、第１ミラー、活性層、第２ミラー、分離層、第１コンタクト層、光吸収層、および第２コンタクト層を構成するための半導体層を積層する工程と、
前記半導体層をエッチングすることにより第２コンタクト層および光吸収層を形成する工程と、
前記半導体層を、第１エッチャントを用いてエッチングすることにより、第１コンタクト層を形成する工程と、
前記半導体層を、第２エッチャントを用いてエッチングすることにより、前記分離層を形成する工程と、
前記半導体層をエッチングすることにより、少なくとも前記第２ミラーの一部を含む柱状部を形成する工程と、
前記第２ミラー内のＡｌＧａＡｓ層を側面から酸化して、電流狭窄層を形成する工程と、を含み、
前記第１エッチャントに対する前記分離層のエッチングレートは、前記第１エッチャントに対する前記第１コンタクト層のエッチングレートより小さく、
前記第２エッチャントに対する前記分離層のエッチングレートは、前記第２エッチャントに対する前記第２ミラーの最上層のエッチングレートより大きく、
前記分離層は、ＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記電流狭窄層のためのＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成より小さい、光素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第２ミラーの最上層および前記第１コンタクト層は、ＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記第２ミラーの最上層のＡｌ組成より大きく、前記第１コンタクト層のＡｌ組成よりも大きい、光素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記分離層のＡｌ組成は、０．３以上である、光素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかにおいて、
前記光吸収層および前記第２コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記光吸収層のＡｌ組成より大きく、前記第２コンタクト層のＡｌ組成よりも大きい、光素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれかにおいて、
前記分離層のＡｌ組成は、０．９５未満である、光素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれかにおいて、
前記分離層の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍となるように形成する、光素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれかにおいて、
前記光検出素子の全体の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍となるように形成する、光素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれかにおいて、
前記基板または前記第１ミラーと電気的に接続するように第１電極を形成する工程と、
前記第２ミラーと電気的に接続するように第２電極を形成する工程と、
前記第１コンタクト層と電気的に接続するように第３電極を形成する工程と、
前記第２コンタクト層と電気的に接続するように第４電極を形成する工程と、を含み、
前記第２電極と前記第３電極とを、電気的に接続されるように形成する、光素子の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記第１電極を形成する工程と、前記第３電極を形成する工程とは、同一のプロセスで行われ、
前記第２電極を形成する工程と、前記第４電極を形成する工程とは、同一のプロセスで行われる、光素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８または１９において、
前記第２ミラーはｐ型半導体層からなり、前記第２電極は白金を含む、光素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１８または１９において、
前記第１コンタクト層はｐ型半導体層からなり、前記第３電極は白金を含む、光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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モジュールにおいては、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。たとえば、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素子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、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１３５５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高い精度で加工することが可能な、面発光型半導体レーザと光検出素子とを含む光素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明にかかる光素子は、
基板の上方に、該基板側から配置された、第１ミラーと、活性層と、第２ミラーと、を含む面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザの上方に、該面発光型半導体レーザ側から配置された、第１コンタクト層と、光吸収層と、第２コンタクト層と、を含む光検出素子と、を含み、
前記第２ミラーと前記第１コンタクト層との間に分離層を有する。
【０００５】
本発明にかかる光素子において、特定のもの（以下、「Ａ」という）の上方に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）が形成されるとは、Ａ上に直接、Ｂが形成される場合と、Ａ上の他のものを介して、Ｂが形成される場合と、を含む。このことは、本発明にかかる光素子の製造方法においても同様である。
【０００６】
本発明にかかる光素子において、
前記分離層、前記第２ミラーの最上層、および前記第１コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記第２ミラーの最上層のＡｌ組成より大きく、前記第１コンタクト層のＡｌ組成よりも大きいことができる。
【０００７】
本発明にかかる光素子およびその製造方法において、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成とは、ガリウム（Ｇａ）に対するアルミニウム（Ａｌ）の組成である。本発明にかかる光素子およびその製造方法において、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成は、０から１までである。すなわち、ＡｌＧａＡｓ層は、ＧａＡｓ層（Ａｌ組成が０の場合）およびＡｌＡｓ層（Ａｌ組成が１の場合）を含む。
【０００８】
本発明にかかる光素子において、
前記分離層のＡｌ組成は、０．３以上であることができる。
【０００９】
本発明にかかる光素子において、
前記光吸収層および前記第２コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記光吸収層のＡｌ組成より大きく、前記第２コンタクト層のＡｌ組成よりも大きいことができる。
【００１０】
本発明にかかる光素子において、
前記第２ミラーは、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を有し、
前記分離層のＡｌ組成は、前記電流狭窄層のためのＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成より小さいことができる。
【００１１】
本発明にかかる光素子において、
前記分離層のＡｌ組成は、０．９５未満であることができる。
【００１２】
本発明にかかる光素子において、
前記分離層の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍であることができる。
【００１３】
本発明にかかる光素子およびその製造方法において、設計波長とは、前記面発光型半導体レーザにおいて生じる光のうち強度が最大である光の波長をいう。
【００１４】
また、本発明にかかる光素子およびその製造方法において、光学的膜厚とは、層の実際の膜厚に、該層を構成する物質の屈折率を乗じて得られる値をいう。
【００１５】
本発明にかかる光素子において、
前記光検出素子の全体の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍であることができる。
【００１６】
本発明にかかる光素子において、
前記基板または前記第１ミラーと電気的に接続された第１電極と、
前記第２ミラーと電気的に接続された第２電極と、
前記第１コンタクト層と電気的に接続された第３電極と、
前記第２コンタクト層と電気的に接続された第４電極と、を含み、
前記第２電極と前記第３電極は、電気的に接続されていることができる。
【００１７】
本発明にかかる光素子において、
前記第２ミラーはｐ型半導体層からなり、前記第２電極は白金を含むことができる。
【００１８】
本発明にかかる光素子において、
前記第１コンタクト層はｐ型半導体層からなり、前記第３電極は白金を含むことができる。
【００１９】
本発明にかかる光素子の製造方法は、
面発光型半導体レーザおよび光検出素子を含む光素子の製造方法において、
前記基板の上方に、少なくとも、第１ミラー、活性層、第２ミラー、分離層、第１コンタクト層、光吸収層、および第２コンタクト層を構成するための半導体層を積層する工程と、
前記半導体層をエッチングすることにより第２コンタクト層および光吸収層を形成する工程と、
前記半導体層を、第１エッチャントを用いてエッチングすることにより、第１コンタクト層を形成する工程と、
前記半導体層を、第２エッチャントを用いてエッチングすることにより、前記分離層を形成する工程と、
前記半導体層をエッチングすることにより、少なくとも前記第２ミラーの一部を含む柱状部を形成する工程と、を含み、
前記第１エッチャントに対する前記分離層のエッチングレートは、前記第１エッチャントに対する前記第１コンタクト層のエッチングレートより小さく、
前記第２エッチャントに対する前記分離層のエッチングレートは、前記第２エッチャントに対する前記第２ミラーの最上層のエッチングレートより大きい。
【００２０】
この光素子の製造方法によれば、前記第１コンタクト層をエッチングする工程において、前記第１コンタクト層の下に前記分離層が存在することにより、この前記分離層がエッチングストッパとして機能するので、前記第１コンタクト層のエッチングを高い精度で正確かつ容易に行うことができる。
【００２１】
この光素子の製造方法によれば、前記分離層をエッチングする工程において、前記分離層の下に前記第２ミラーの前記最上層が存在することにより、この前記第２ミラーの前記最上層がエッチングストッパ層として機能するので、前記第２ミラーの前記最上層の上面を高い精度で正確かつ容易に露出させることができる。
【００２２】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記分離層、前記第２ミラーの最上層、および前記第１コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記第２ミラーの最上層のＡｌ組成より大きく、前記第１コンタクト層のＡｌ組成よりも大きいことができる。
【００２３】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記分離層のＡｌ組成は、０．３以上であることができる。
【００２４】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記光吸収層および前記第２コンタクト層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなり、
前記分離層のＡｌ組成は、前記光吸収層のＡｌ組成より大きく、前記第２コンタクト層のＡｌ組成よりも大きいことができる。
【００２５】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記第２ミラー内のＡｌＧａＡｓ層を側面から酸化して、電流狭窄層を形成する工程を含み、
前記分離層のＡｌ組成は、前記電流狭窄層のためのＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成より小さいことができる。
【００２６】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記分離層のＡｌ組成は、０．９５未満であることができる。
【００２７】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記分離層の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍となるように形成することができる。
【００２８】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記光検出素子の全体の光学的膜厚は、前記面発光型半導体レーザの設計波長がλである場合、λ／４の奇数倍となるように形成することができる。
【００２９】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記基板または前記第１ミラーと電気的に接続するように第１電極を形成する工程と、
前記第２ミラーと電気的に接続するように第２電極を形成する工程と、
前記第１コンタクト層と電気的に接続するように第３電極を形成する工程と、
前記第２コンタクト層と電気的に接続するように第４電極を形成する工程と、を含み、
前記第２電極と前記第３電極とを、電気的に接続されるように形成することができる。
【００３０】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程と、前記第３電極を形成する工程とは、同一のプロセスで行われ、
前記第２電極を形成する工程と、前記第４電極を形成する工程とは、同一のプロセスで行われることができる。
【００３１】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記第２ミラーはｐ型半導体層からなり、前記第２電極は白金を含むことができる。
【００３２】
本発明にかかる光素子の製造方法において、
前記第１コンタクト層はｐ型半導体層からなり、前記第３電極は白金を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
１．光素子の構造
図１および図２は、本発明を適用した実施の形態に係る光素子１００を模式的に示す断面図である。また、図３は、図１および図２に示す光素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図３のＡ−Ａ線における断面を示す図であり、図２は、図３のＢ−Ｂ線における断面を示す図である。
【００３５】
本実施の形態にかかる光素子１００は、図１に示すように、面発光型半導体レーザ１４０と、分離層２０と、光検出素子１２０と、を含む。
【００３６】
以下、面発光型半導体レーザ１４０、分離層２０、光検出素子１２０、および全体の構成について説明する。
【００３７】
１−１．面発光型半導体レーザ
面発光型半導体レーザ１４０は、半導体基板（本実施形態ではｎ型ＧａＡｓ基板）１０１上に設けられている。この面発光型半導体レーザ１４０は垂直共振器を有する。また、この面発光型半導体レーザ１４０は、柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」とする）１３０を含むことができる。
【００３８】
面発光型半導体レーザ１４０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）１０２と、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ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活性層１０３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）１０４と、が順次積層されて構成されている。なお、第２ミラー１０４の最上層１４は、Ａｌ組成の小さい方、すなわちｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層となるように構成されている。第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。なお、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成は、０．３未満であることが好ましい。この理由については、後述する。
【００３９】
第２ミラー１０４は、たとえば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、たとえばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、ｐ型の第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００４０】
また、面発光型半導体レーザ１４０のうち、第２ミラー１０４から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、第２ミラー１０４の上面１０４ａからみて円形の形状にエッチングされて柱状部１３０が形成されている。なお、本実施の形態では、柱状部１３０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。
【００４１】
また、主として柱状部１３０を取り囲むように第１絶縁層３０が形成されている。第１絶縁層３０は、第１ミラー１０２の上に形成されている。さらに、第１絶縁層３０は、後述する第２電極１０９の引き出し部１０９ｂおよびパッド部１０９ｃの下に形成されている。さらに、第１絶縁層３０は、後述する第２絶縁層４０の下に形成されている。
【００４２】
さらに、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３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１０５が形成されている。この電流狭窄層１０５はリング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層１０５は、図１および図２に示す半導体基板１０１の表面１０１ａと平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部１３０の平面形状の円形と同心の円のリング状である。
【００４３】
また、面発光型半導体レーザ１４０には第１電極１０７および第２電極１０９が設けられている。この第１電極１０７および第２電極１０９は、面発光型半導体レーザ１４０を駆動するために使用される。
【００４４】
具体的には、図１に示すように、第１電極１０７は、第１ミラー１０２の上面１０２ａ上に設けられている。第１電極１０７は、図３に示すように、リング状の平面形状を有する。すなわち、第１電極１０７は主として柱状部１３０を取り囲むように設けられている。言い換えれば、柱状部１３０は第１電極１０７の内側に設けられている。
【００４５】
第２電極１０９は、面発光型半導体レーザ１４０の上面１０４ａ上に設けられている。第２電極１０９は、図３に示すように、リング状の平面形状を有する接続部１０９ａと、直線状の平面形状を有する引き出し部１０９ｂと、円状の平面形状を有するパッド部１０９ｃと、を有する。第２電極１０９は、接続部１０９ａにおいて第２ミラー１０４と電気的に接続されている。第２電極１０９の引き出し部１０９ｂは、接続部１０９ａとパッド部１０９ｃとを接続している。第２電極のパッド部１０９ｃは、電極パッドとして用いることができる。第２電極１０９の接続部１０９ａは、主として後述する分離層２０を取り囲むように設けられている。言い換えれば、分離層２０は第２電極１０９の内側に設けられている。
【００４６】
なお、本実施の形態では、第１電極１０７が第１ミラー１０２上に設けられている場合について示したが、第１電極１０７を半導体基板１０１の裏面１０１ｂに設けてもよい。
【００４７】
第１電極１０７は、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金と、金（Ａｕ）との積層膜からなる。また、第２電極１０９は、例えば白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）の積層膜からなる。第１電極１０７と第２電極１０９とによって活性層１０３に電流が注入される。なお、第１電極１０７および第２電極１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えば金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金などが利用可能である。
【００４８】
１−２．分離層
本実施の形態の光素子１００においては、面発光型半導体レーザ１４０上に分離層２０が形成されている。すなわち、分離層２０は、面発光型半導体レーザ１４０と後述する光検出素子１２０との間に設けられている。具体的には、図１および図２に示すように、分離層２０は、第２ミラー１０４上に形成されている。すなわち、分離層２０は、第２ミラー１０４と後述する第１コンタクト層１１１との間に設けられている。
【００４９】
分離層２０の平面形状は円形である。図示の例では、分離層２０の平面形状は、第１コンタクト層１１１の平面形状と同じである。分離層２０の平面形状は、第１コンタクト層１１１の平面形状よりも大きく形成することもできる。分離層２０については、後述する光素子の製造方法の項にてさらに詳細に説明する。
【００５０】
１−３．光検出素子
光検出素子１２０は分離層２０上に設けられている。本実施の形態の光素子１００においては、光検出素子１２０の上面はレーザ光の出射面１０８を含んでいる。
【００５１】
また、光検出素子１２０は第１コンタクト層１１１と、光吸収層１１２と、第２コンタクト層１１３と、を含む。第１コンタクト層１１１は分離層２０上に設けられ、光吸収層１１２は第１コンタクト層１１１上に設けられ、第２コンタクト層１１３は光吸収層１１２上に設けられている。第１コンタクト層１１１の平面形状は、光吸収層１１２および第２コンタクト層１１３の平面形状よりも大きく形成されている（図１および図２参照）。第２コンタクト層１１３および光吸収層１１２は、柱状の半導体堆積体を構成する。
【００５２】
第１コンタクト層１１１は例えばｎ型ＧａＡｓ層からなり、光吸収層１１２は例えば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１１３は例えばｐ型ＧａＡｓ層からなることができる。具体的には、第１コンタクト層１１１は、たとえばケイ素（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１１３は、たとえば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。したがって、ｐ型の第２コンタクト層１１３、不純物がドーピングされていない光吸収層１１２、およびｎ型の第１コンタクト層１１１により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００５３】
光検出素子１２０には、第３電極１１６および第４電極１１０が設けられている。この第３電極１１６および第４電極１１０は光検出素子１２０を駆動させるために使用される。具体的には、図１および図２に示すように、第３電極１１６は、第１コンタクト層１１１を覆うように形成されている。第３電極１１６の一部は、上述の第２電極１０９上に形成されている。すなわち、第３電極１１６と第２電極１０９とは、電気的に接続されている。図３に示すように、第３電極１１６はリング状の平面形状を有する。すなわち、第３電極１１６は主として第１コンタクト層１１１および第２絶縁層４０を取り囲むように設けられている。言い換えれば、第１コンタクト層１１１および第２絶縁層４０は、第３電極１１６の内側に設けられている。
【００５４】
第４電極１１０は、図３に示すように、リング状の平面形状を有する接続部１１０ａと、直線状の平面形状を有する引き出し部１１０ｂと、円状の平面形状を有するパッド部１１０ｃと、を有する。第４電極１１０は、接続部１１０ａにおいて第２コンタクト層１１３と電気的に接続されている。第４電極１１０の引き出し部１１０ｂは、接続部１１０ａとパッド部１１０ｃとを接続している。第４電極のパッド部１１０ｃは、電極パッドとして用いることができる。第４電極１１０は光検出素子１２０の上面上（第２コンタクト層１１３上）に設けられている。第４電極１１０には開口部１１４が設けられており、この開口部１１４によって第２コンタクト層１１３の上面の一部が露出する。この露出した面が、レーザ光の出射面１０８である。したがって、開口部１１４の平面形状および大きさを適宜設定することにより、出射面１０８の形状および大きさを適宜設定することができる。本実施の形態においては、図３に示すように、出射面１０８が円形である場合を示す。
【００５５】
また、本実施の形態の光素子１００においては、第３電極１１６は第１電極１０７と同じ材質にて形成することができ、第４電極１１０は第２電極１０９と同じ材質にて形成することができる。
【００５６】
また、主として光吸収層１１２および第２コンタクト層１１３を取り囲むように第２絶縁層４０が形成されている。第２絶縁層４０は、図１〜図３に示すように、第１コンタクト層１１１、第２ミラー１０４、および第１絶縁層３０の上に形成されている。さらに、第２絶縁層４０は、第４電極１１０の引き出し部１１０ｂおよびパッド部１１０ｃの下に形成されている。
【００５７】
１−４．全体の構成
本実施の形態の光素子１００においては、面発光型半導体レーザ１４０のｎ型第１ミラー１０２およびｐ型第２ミラー１０４、ならびに光検出素子１２０のｎ型第１コンタクト層１１１およびｐ型第２コンタクト層１１３から、全体としてｎｐｎｐ構造が構成される。
【００５８】
光検出素子１２０は、面発光型半導体レーザ１４０で生じた光の出力をモニタする機能を有する。具体的には、光検出素子１２０は、面発光型半導体レーザ１４０で生じた光を電流に変換する。この電流の値によって、面発光型半導体レーザ１４０で生じた光の出力が検知される。
【００５９】
より具体的には、光検出素子１２０において、面発光型半導体レーザ１４０により生じた光の一部が光吸収層１１２にて吸収され、この吸収された光によって、光吸収層１１２において光励起が生じ、電子および正孔が生じる。そして、素子外部から印加された電界により、電子は第３電極１１６に、正孔は第４電極１１０にそれぞれ移動する。その結果、光検出素子１２０において、第１コンタクト層１１１から第２コンタクト層１１３の方向に電流が生じる。
【００６０】
また、面発光型半導体レーザ１４０の光出力は、主として面発光型半導体レーザ１４０に印加するバイアス電圧によって決定される。特に、面発光型半導体レーザ１４０の光出力は、面発光型半導体レーザ１４０の周囲温度や面発光型半導体レーザ１４０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１４０において所定の光出力を維持することが必要である。
【００６１】
本実施の形態にかかる光素子１００では、面発光型半導体レーザ１４０の光出力をモニタし、光検出素子１２０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１４０に印加する電圧値を調整することによって、面発光型半導体レーザ１４０内を流れる電流の値を調整することができる。したがって、面発光型半導体レーザ１４０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１４０の光出力を面発光型半導体レーザ１４０に印加する電圧値にフィードバックする制御は、外部電子回路（駆動回路；図示せず）を用いて実施することができる。
【００６２】
２．光素子の動作
本実施の形態の光素子１００の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の光素子１００の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【００６３】
まず、第１電極１０７と第２電極１０９とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、面発光型半導体レーザ１４０の活性層１０３において、電子と正孔との再結合が起こり、前記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１０４と第１ミラー１０２と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ミラー１０４の上面１０４ａからレーザ光が出射し、分離層２０へと入射する。次いで、前記レーザ光は、光検出素子１２０の第１コンタクト層１１１へと入射する。
【００６４】
次に、光検出素子１２０において、第１コンタクト層１１１に入射した光は、次に光吸収層１１２に入射する。この入射光の一部が光吸収層１１２にて吸収される結果、光吸収層１１２において光励起が生じ、電子および正孔が生じる。そして、素子外部から印加された電界により、電子は第３電極１１６に、正孔は第４電極１１０にそれぞれ移動する。その結果、光検出素子１２０において、第１コンタクト層１１１から第２コンタクト層１１３の方向に電流（光電流）が生じる。この電流の値を測定することにより、面発光型半導体レーザ１４０の光出力を検知することができる。
【００６５】
３．光素子の製造方法
次に、本発明を適用した実施の形態の光素子１００の製造方法の一例について、図４〜図１３を用いて説明する。図４〜図１３は、図１〜図３に示す光素子１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面図に対応している。
【００６６】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓ層からなる半導体基板１０１の表面１０１ａに、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図４に示すように、半導体多層膜１５０が形成される。ここで、半導体多層膜１５０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１０２、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ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活性層１０３、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１０４、不純物がドーピングされていないＡｌＧａＡｓ層からなる分離層２０、ｎ型ＧａＡｓ層からなる第１コンタクト層１１１、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１１２、およびｐ型ＧａＡｓ層からなる第２コンタクト層１１３からなる。これらの層を順に半導体基板１０１上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。なお、分離層２０は、ｐ型またはｎ型ＡｌＧａＡｓ層からなることもできる。
【００６７】
分離層２０は、後述する第２エッチャントに対するエッチングレートが、第２エッチャントに対する第２ミラー１０４の最上層１４のエッチングレートよりも大きいものを用いることができる。具体的には、たとえば分離層２０は、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成より大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓ層からなることができる。言い換えるならば、第２ミラー１０４を成長させる際に、第２ミラー１０４の最上層１４は、Ａｌ組成が分離層２０のＡｌ組成より小さいＡｌＧａＡｓ層に形成される。より具体的には、たとえば第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成が０．３未満であり、分離層２０のＡｌ組成が０．３以上であるように、第２ミラー１０４の最上層１４および分離層２０を形成することが望ましい。
【００６８】
分離層２０は、後述する第１エッチャントに対するエッチングレートが、第１エッチャントに対する第１コンタクト層１１１のエッチングレートよりも小さいものを用いることができる。具体的には、たとえば分離層２０は、第1コンタクト層１１１のＡｌ組成より大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓ層からなることができる。言い換えるならば、第１コンタクト層１１１を成長させる際に、第１コンタクト層１１１は、Ａｌ組成が分離層のＡｌ組成より小さなＡｌＧａＡｓ層（ＧａＡｓ層を含む）に形成される。より具体的には、たとえば第１コンタクト層１１１のＡｌ組成が０．３未満であり、分離層２０のＡｌ組成が０．３以上であるように、第１コンタクト層１１１および分離層２０を形成することが望ましい。
【００６９】
なお、第２ミラー１０４を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層は、後に酸化され、電流狭窄層１０５となる層に形成される（図９参照）。具体的には、電流狭窄層１０５となる層は、Ａｌ組成が分離層２０のＡｌ組成より大きなＡｌＧａＡｓ層（ＡｌＡｓ層を含む）に形成される。言い換えるならば、分離層２０は、Ａｌ組成が電流狭窄層１０５となる層より小さなＡｌＧａＡｓ層に形成することができる。これにより、後述する電流狭窄層１０５を形成する酸化工程において（図９参照）、分離層２０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、たとえば電流狭窄層１０５となる層のＡｌ組成が０．９５以上であり、分離層２０のＡｌ組成が０．９５未満であるように、電流狭窄層１０５となる層および分離層２０を形成することが望ましい。
【００７０】
分離層２０の光学的膜厚は、面発光型半導体レーザ１４０（図１および図２参照）の設計波長がλである場合、たとえば、λ／４の奇数倍とすることができる。
【００７１】
また、第１コンタクト層１１１、光吸収層１１２、および第２コンタクト層１１３の光学的膜厚の総和、すなわち、光検出素子１２０（図１および図２参照）の全体の光学的膜厚は、たとえば、λ／４の奇数倍とすることができる。その結果、光検出素子１２０全体は、分布反射型ミラーとして機能することができる。すなわち、面発光型半導体レーザ１４０における活性層１０３の上方において、光検出素子１２０全体が、分布反射型ミラーとして機能することができる。したがって、面発光型半導体レーザ１４０の特性に悪影響を及ぼすことなく、光検出素子１２０は分布反射型ミラーとして機能することができる。
【００７２】
また、後の工程において第２電極１０９が形成された際に、第２ミラー１０４のうち少なくとも第２電極１０９と接する部分の近傍は、キャリア密度を高くすることにより、第２電極１０９とのオーム性接触をとりやすくしておくのが望ましい。同様に、第１コンタクト層１１１のうち少なくとも第３電極１１６と接する部分の近傍は、キャリア密度を高くすることにより、第３電極１１６とのオーム性接触をとりやすくしておくのが望ましい。
【００７３】
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１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およ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法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００７４】
（２）次に、第２コンタクト層１１３および光吸収層１１２を所定の形状にパターニングする（図５参照）。
【００７５】
まず、半導体多層膜１５０上にレジスト（図示せず）を塗布した後、リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１が形成される。
【００７６】
ついで、レジスト層Ｒ１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１１３および光吸収層１１２をエッチングする。これにより、第２コンタクト層１１３と、第２コンタクト層１１３と同じ平面形状を有する光吸収層１１２と、が形成される。第２コンタクト層１１３および光吸収層１１２は、柱状の半導体堆積体を構成する。その後、レジスト層Ｒ１が除去される。
【００７７】
（３）次いで、第１コンタクト層１１１を所定の形状にパターニングする（図６参照）。具体的には、まず、第１コンタクト層１１１上にレジスト（図示せず）を塗布した後、リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ２が形成される。
【００７８】
次いで、レジスト層Ｒ２をマスクとして、第１コンタクト層１１１を第1エッチャントによりエッチングする。このとき、第１コンタクト層１１１の下には分離層２０が配置されており、分離層２０がエッチングストッパ層として機能するため、第1コンタクト層１１１のエッチングを、分離層２０が露出した時点で、正確かつ容易に止めることができる。具体的には、以下のとおりである。
【００７９】
分離層２０は、上述したように、第１エッチャントに対するエッチングレートが、第１エッチャントに対する第１コンタクト層１１１のエッチングレートよりも小さなものを用いることができる。すなわち、まず、第1コンタクト層１１１は、大きなエッチングレートで分離層２０が露出するまでエッチングされる。そして分離層２０が露出する。
【００８０】
分離層２０のエッチングレートは第1コンタクト層１１１のエッチングレートよりも小さい。言い換えるならば、分離層２０は第1コンタクト層１１１に比べエッチングされにくい。したがって、分離層２０が露出した時点で、第1エッチャントによるエッチングは起こりにくくなるので、その時点でエッチングを止めることは容易である。すなわち、第1コンタクト層１１１のエッチングを、分離層２０が露出した時点で、正確かつ容易に止めることができる。
【００８１】
より具体的には、たとえば分離層２０は、第1コンタクト層１１１のＡｌ組成より大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓ層からなることができる。そして、Ａｌ組成の大きなＡｌＧａＡｓ層のエッチングレートが小さく、Ａｌ組成の小さなＡｌＧａＡｓ層のエッチングレートが大きいような第１エッチャントを選択することができる。言い換えるならば、Ａｌ組成の小さなＡｌＧａＡｓ層を選択的にエッチングする第１エッチャントを選択することができる。これにより、第１エッチャントに対する分離層２０のエッチングレートを、第１エッチャントに対する第１コンタクト層１１１のエッチングレートよりも小さくすることができる。
【００８２】
上述したように、分離層２０のＡｌ組成は０．３以上であり、かつ第１コンタクト層１１１のＡｌ組成は０．３未満であることが望ましい。この場合には、第１エッチャントとして、たとえばアンモニアと過酸化水素と水との混合溶液を用いることができる。たとえばアンモニアと過酸化水素と水との混合比率は、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。
【００８３】
これにより、図６に示すように、光検出素子１２０が形成される。この光検出素子１２０は、第２コンタクト層１１３、光吸収層１１２および第１コンタクト層１１１を含む。また、第１コンタクト層１１１の平面形状は、第２コンタクト層１１３および光吸収層１１２の平面形状よりも大きく形成することができる。
【００８４】
上記工程では、第２コンタクト層１１３および光吸収層１１２をパターニングした後、第１コンタクト層１１１をパターニングする場合について説明したが、第１コンタクト層１１１をパターニングした後、第２コンタクト層１１３および光吸収層１１２をパターニングしてもよい。
【００８５】
（４）次に、分離層２０を所定の形状にパターニングする（図７参照）。具体的には、上述のレジスト層Ｒ２をマスクとして、分離層２０を第２エッチャントによりエッチングする。このとき、分離層２０の下には、第２ミラー１０４の最上層１４が配置されており、第２ミラー１０４の最上層１４がエッチングストッパ層として機能するため、分離層２０のエッチングを、第２ミラー１０４の最上層１４が露出した時点で、正確かつ容易に止めることができる。具体的には、以下のとおりである。
【００８６】
分離層２０は、上述したように、第２エッチャントに対するエッチングレートが、第２エッチャントに対する第２ミラー１０４の最上層１４のエッチングレートよりも大きなものを用いることができる。すなわち、まず、分離層２０は、大きなエッチングレートで第２ミラー１０４の最上層１４が露出するまでエッチングされる。そして第２ミラー１０４の最上層１４が露出する。
【００８７】
第２ミラー１０４の最上層１４のエッチングレートは分離層２０のエッチングレートよりも小さい。言い換えるならば、第２ミラー１０４の最上層１４は分離層２０に比べエッチングされにくい。したがって、第２ミラー１０４の最上層１４が露出した時点で、第２エッチャントによるエッチングは起こりにくくなるので、その時点でエッチングを止めることは容易である。すなわち、分離層２０のエッチングを、第２ミラー１０４の最上層１４が露出した時点で、正確かつ容易に止めることができる。
【００８８】
より具体的には、たとえば分離層２０は、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成より大きなＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓ層からなることができる。そして、Ａｌ組成の大きなＡｌＧａＡｓ層のエッチングレートが大きく、Ａｌ組成の小さなＡｌＧａＡｓ層のエッチングレートが小さいような第２エッチャントを選択することができる。言い換えるならば、Ａｌ組成の大きなＡｌＧａＡｓ層を選択的にエッチングする第２エッチャントを選択することができる。これにより、第２エッチャントに対する分離層２０のエッチングレートを、第２エッチャントに対する第２ミラー１０４の最上層１４のエッチングレートよりも大きくすることができる。
【００８９】
上述したように、分離層２０のＡｌ組成は０．３以上であり、かつ第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成は０．３未満であることが望ましい。この場合には、第２エッチャントとして、たとえばフッ酸を用いることができる。このフッ酸の濃度は、たとえば０．１％程度であるが、特に限定されず、適宜決定される。
【００９０】
これにより、図７に示すように、パターニングされた分離層２０が形成される。その後、レジスト層Ｒ２が除去される。図示の例では、分離層２０の平面形状は、第１コンタクト層１１１の平面形状と同じとなるように形成したが、分離層２０の平面形状は、第１コンタクト層１１１の平面形状よりも大きく形成することができる。具体的には、上述の分離層２０のパターニングに用いたレジスト層Ｒ２を、レジスト層Ｒ２よりも平面形状の大きな他のレジスト層を用いて、分離層２０をパターニングすることができる。
【００９１】
（５）次いで、パターニングにより、柱状部１３０を含む面発光型半導体レーザ１４０が形成される（図８参照）。具体的には、まず、第２ミラー１０４上にレジスト（図示せず）を塗布した後、リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ３が形成される。次いで、レジスト層Ｒ３をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー１０４、活性層１０３、および第１ミラー１０２の一部をエッチングする。これにより、図８に示すように、柱状部１３０が形成される。
【００９２】
以上の工程により、半導体基板１０１上に、柱状部１３０を含む垂直共振器（面発光型半導体レーザ１４０）が形成される。すなわち、面発光型半導体レーザ１４０と、分離層２０と、光検出素子１２０との積層体が形成される。その後、レジスト層Ｒ３が除去される。
【００９３】
なお、本実施の形態においては前述したように、光検出素子１２０および分離層２０をまず形成した後に柱状部１３０を形成する場合について説明したが、柱状部１３０を形成した後に光検出素子１２０および分離層２０を形成してもよい。
【００９４】
（６）続いて、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって柱状部１３０が形成された半導体基板１０１を投入することにより、前述の第２ミラー１０４中のＡｌ組成が高い層を側面から酸化して、電流狭窄層１０５が形成される（図９参照）。上述したように、この工程において、分離層２０は酸化されないようにすることができる。
【００９５】
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組成および膜厚に依存する。酸化により形成される電流狭窄層を備えた面発光レーザでは、駆動する際に、電流狭窄層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、酸化によって電流狭窄層を形成する工程において、形成する電流狭窄層１０５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。
【００９６】
また、面発光型半導体レーザ１４０から出射する光の大部分が第１コンタクト層１１１に入射するように、電流狭窄層１０５の径を調整することが望ましい。
【００９７】
（７）次に、図１０に示すように、第１ミラー１０２上であって、柱状部１３０の周囲に、第１絶縁層３０を形成する。第１絶縁層３０は、第２絶縁層４０に比べ、厚膜化が容易なものを用いることができる。たとえば第１絶縁層３０は、熱また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およ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。
【００９８】
ここでは、第１絶縁層３０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、たと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１０１上に塗布して、前駆体層を形成する。なお、前記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。
【００９９】
次いで、この半導体基板１０１を、たとえばホットプレート等を用いて加熱して溶媒を除去した後、たとえば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１０に示すように、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、第１絶縁層３０を形成する。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などを用いることができる。ドライエッチングは、たとえば酸素またはアルゴンなどのプラズマにより行うことができる。
【０１００】
なお、上述の第１絶縁層３０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などを用いることができる。ウェットエッチングは、たとえばアルカリ溶液または有機溶液などにより行うことができる。
【０１０１】
（８）次に、図１１に示すように、第１コンタクト層１１１上であって、光吸収層１１２および第２コンタクト層１１３の周囲に、第２絶縁層４０を形成する。第２絶縁層４０は、第１絶縁層３０に比べ、微細加工が容易なものを用いることができる。たとえば第２絶縁層４０は、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの無機系の誘電体膜を用いることができる。第２絶縁層４０の形成方法は、具体的には以下の通りである。
【０１０２】
まず、面発光型半導体レーザ１４０および光検出素子１２０の形成された半導体基板１０１上の全面に絶縁層（図示せず）を形成する。この絶縁層は、たとえばプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。次に、この絶縁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、第２絶縁層４０を形成する。第２絶縁層４０のパターニングは、上述したように第１絶縁層３０に比べ、微細に行うことが可能である。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、ドライエッチング法またはウェットエッチング法などを用いることができる。ドライエッチングは、たとえばフッ素ラジカル含有のプラズマにより行うことができる。ウェットエッチングは、たとえばフッ酸により行うことができる。
【０１０３】
（９）次いで、第２ミラー１０４の上面１０４ａ上に第２電極１０９が形成され、光検出素子１２０の上面（第２コンタクト層１１３の上面１１３ａ）上に第４電極１１０が形成される（図１２参照）。
【０１０４】
まず、第２電極１０９および第４電極１１０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２ミラー１０４の上面１０４ａおよび第２コンタクト層１１３の上面１１３ａ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。
【０１０５】
次いで、例えば真空蒸着法により、たとえば白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）の積層膜（図示せず）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、第２電極１０９および第４電極１１０が形成される。この際、第２コンタクト層１１３の上面１１３ａに、前記積層膜が形成されていない部分が形成される。この部分が開口部１１４となり、開口部１１４によって、第２コンタクト層１１３の上面１１３ａの一部が露出する。この露出した面がレーザ光の出射面１０８となる。
【０１０６】
上述のように第２電極１０９は少なくとも白金（Ｐｔ）を含むことができる。第２電極１０９は、たとえば金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）の合金を用いることもできるが、好ましいのは、第２電極１０９が白金を含む場合である。その理由は以下の通りである。
【０１０７】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、第２電極１０９は、ｐ型の第２ミラー１０４と接触している（図１および図２参照）。第２電極１０９に亜鉛（Ｚｎ）が含まれていると、亜鉛は白金に比べ熱拡散量が大きいため、後述するアニール処理工程において、亜鉛はｐ型の第２ミラー１０４中を拡散して、隣接するｎ型の第１コンタクト層１１１にまで到達する場合がある。亜鉛は、ＧａＡｓ層からなる第１コンタクト層１１１において、ｐ型のドーパントであるため、ｎ型の第１コンタクト層１１１をｐ型に変質させてしまう場合がある。その結果、光検出素子１２０におけるｐｉｎ構造が破壊されてしまう場合がある。これに対し、白金は、亜鉛に比べ、熱拡散量が小さいので、ｎ型の第１コンタクト層１１１をｐ型に変質させるのを防止することができる。
【０１０８】
なお、上記工程において、リフトオフ法のかわりにドライエッチング法また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、真空蒸着法のかわりにスパッタ法を用いることもできる。また、前記工程においては、第２電極１０９および第４電極１１０を同時にパターニングしているが、第２電極１０９および第４電極１１０を個々に形成してもかまわない。
【０１０９】
（１０）次に、同様の方法で、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金と金（Ａｕ）との積層膜をパターニングすることで、面発光型半導体レーザ１４０の第１ミラー１０２上に第１電極１０７が形成され、光検出素子１２０の第１コンタクト層１１１上に第３電極１１６が形成される（図１３参照）。第１電極１０７および第３電極１１６は、同時にパターニングして形成してもよいし、あるいは第１電極１０７および第３電極１１６は、個々に形成してもかまわない。
【０１１０】
（１１）次いで、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。以上の工程により、第１〜第４電極１０７、１０９、１１０、１１６が形成される。
【０１１１】
以上の工程により、図１〜図３に示すように、本実施の形態の光素子１００が得られる。
【０１１２】
４．作用・効果
本実施の形態にかかる光素子１００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１１３】
本実施の形態にかかる光素子１００の製造方法によれば、第１コンタクト層１１１をエッチングする工程において、第１コンタクト層１１１の下に分離層２０が存在することにより、この分離層２０がエッチングストッパとして機能するので、第１コンタクト層１１１のエッチングを高い精度で正確かつ容易に行うことができる。
【０１１４】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、第１コンタクト層１１１のＡｌ組成は、分離層２０のＡｌ組成よりも小さい。したがって、第１コンタクト層１１１のＡｌ組成を小さくすることができるので、第１コンタクト層１１１と第３電極１１６とのオーミックコンタクトを容易に得ることができる。上述したように、第１コンタクト層１１１のＡｌ組成は、０．３未満であることが望ましい。第１コンタクト層１１１のＡｌ組成が０．３未満であることによって、第１コンタクト層１１１と第３電極１１６とのオーミックコンタクトをより良好に得ることができる。
【０１１５】
本実施の形態にかかる光素子１００の製造方法によれば、分離層２０をエッチングする工程において、分離層２０の下に第２ミラー１０４の最上層１４が存在することにより、この第２ミラー１０４の最上層１４がエッチングストッパ層として機能するので、第２ミラー１０４の最上層１４の上面を高い精度で正確かつ容易に露出させることができる。
【０１１６】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成は、分離層２０のＡｌ組成よりも小さい。したがって、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成を小さくすることができるので、第２ミラー１０４の最上層１４と第２電極１０９とのオーミックコンタクトを容易に得ることができる。上述したように、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成は、０．３未満であることが望ましい。第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成が０．３未満であることによって、第２ミラー１０４の最上層１４と第２電極１０９とのオーミックコンタクトをより良好に得ることができる。
【０１１７】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、分離層２０のＡｌ組成は、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成より大きく、第１コンタクト層１１１のＡｌ組成よりも大きい。言い換えるならば、第２ミラー１０４の最上層１４上には、第２ミラー１０４の最上層１４のＡｌ組成よりも大きなＡｌ組成を有する分離層２０が形成されている。そして、その分離層２０上には、該分離層２０のＡｌ組成よりも小さなＡｌ組成を有する第１コンタクト層１１１が形成されている。このようにＡｌ組成の異なる層を積層することによって、この積層膜（第２ミラー１０４の最上層１４、分離層２０、および第１コンタクト層１１１）を、ミラーとして用いることができる。すなわち、面発光型半導体レーザ１４０の特性に悪影響を与えることなく、分離層２０および第１コンタクト層１１１をミラーとして用いることができ、デバイスの設計自由度を高めることが可能となる。
【０１１８】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、分離層２０の光学的膜厚を、λ／４の奇数倍とすることによって、分離層２０は分布反射型ミラーとして機能することができる。すなわち、面発光型半導体レーザ１４０における第２ミラー１０４および分離層２０が、活性層１０３の上方において、分布反射型ミラーとして機能することができる。したがって、面発光型半導体レーザ１４０の特性に悪影響を及ぼすことなく、分離層２０は分布反射型ミラーとして機能することができる。
【０１１９】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、柱状部１３０の周囲に第１絶縁層３０が形成されている。第１絶縁層３０は、第２絶縁層４０に比べ、厚膜化が容易である。第１絶縁層３０を厚く形成することによって、面発光型半導体レーザ１４０における寄生容量を低減することができる。その結果、面発光型半導体レーザ１４０の高速駆動が可能となる。
【０１２０】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、光吸収層１１２および第２コンタクト層１１３の周囲に第２絶縁層４０が形成されている。第２絶縁層４０は、第１絶縁層３０に比べ、微細加工が容易である。第２絶縁層４０を微細加工することによって、光検出素子１２０における微細かつ複雑な構造を有する電極を絶縁することができる。
【０１２１】
本実施の形態にかかる光素子１００の製造方法によれば、第１絶縁層３０を形成する工程と、第２絶縁層４０を形成する工程とを別々に行っている。そのため、上述のような作用効果を奏する第１絶縁層３０および第２絶縁層４０を有する光素子１００を形成することができる。
【０１２２】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、分離層２０を酸化されないように形成することができる。すなわち、本実施の形態にかかる光素子１００の製造方法における電流狭窄層１０５を形成するための酸化工程において、分離層２０を酸化されないように形成することができる。分離層２０が酸化されないことによって、酸化による強度の低下を防ぐことができる。また、分離層２０が酸化されないことによって、酸化による屈折率の低下などを防ぐことができる。その結果、分離層２０がミラーとして機能する際における反射率等に悪影響を与えることを防ぐことができる。
【０１２３】
本実施の形態にかかる光素子１００によれば、面発光型半導体レーザ１４０の光出力の一部を光検出素子１２０でモニタして駆動回路にフィードバックすることで、温度等による出力変動を補正することができるため、安定した光出力を得ることができる。
【０１２４】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、本発明はこれらに限定されず、各種の態様を取りうる。たとえば、図１４に示すように、第２電極１０９と第３電極１１６は、接続電極１１７を用いて接続されることができる。具体的には、接続電極１１７は、第２電極１０９の上面と接しており、かつ第３電極１１６の上面および側面と接している。接続電極１１７としては、たとえば金などを用いることができるが、特に限定されず、公知の金属、合金、あるいはそれらの積層膜を用いることができる。なお、図１４は、図１に示す断面図に対応している。
【０１２５】
また、上述の実施の形態では、第２電極１０９の上面の一部を覆うように第３電極１１６が形成されている例について述べたが、たとえば、図１５に示すように、第３電極１１６の上面の一部および側面を覆うように第２電極１０９を形成することもできる。なお、図１５は、図１に示す断面図に対応している。
【０１２６】
また、たとえば、上記実施の形態において、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趣旨を逸脱するものではない。この場合、面発光型半導体レーザ１４０のｐ型第１ミラー１０２およびｎ型第２ミラー１０４、ならびに光検出素子１２０のｐ型第１コンタクト層１１１およびｎ型第２コンタクト層１１３から、全体としてｐｎｐｎ構造を構成することができる。なお、この場合には、上述の第２電極１０９および第３電極１１６の材料を入れ替えることができる。すなわち、具体的には、ｎ型の第２ミラー１０４と接する第２電極１０９は、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金と金（Ａｕ）との積層膜などを用いることができ、ｐ型の第１コンタクト層１１１と接する第３電極１１６は、白金（Ｐｔ）を含むものなどを用いることができる。
【０１２７】
また、上述の実施の形態では、第１絶縁膜３０と第２絶縁膜４０とを別の材料で個々に形成する例について述べたが、たとえば、これらを同一の材料で同時に形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】実施の形態に係る光素子を模式的に示す断面図。
【図２】実施の形態に係る光素子を模式的に示す断面図。
【図３】実施の形態に係る光素子を模式的に示す平面図。
【図４】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図７】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図８】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図９】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図１０】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図１１】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図１２】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図１３】実施の形態に係る光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図１４】実施の形態に係る光素子を模式的に示す断面図。
【図１５】実施の形態に係る光素子を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【０１２９】
１４  最上層、２０  分離層、３０  第１絶縁層、４０  第２絶縁層、１００  光素子、１０１  基板、１０２  第１ミラー、１０３  活性層、１０４  第２ミラー、１０５  電流狭窄層、１０７  第１電極、１０８  出射面、１０９  第２電極、１１０  第４電極、１１１  第１コンタクト層、１１２  光吸収層、１１３  第２コンタクト層、１１４  開口部、１１６  第３電極、１１７  接続電極、１２０  光検出素子、１３０  柱状部、１４０  面発光型半導体レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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