(57)【要約】      （修正有）【課題】  正確な光検出を行うことのできる光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】  光素子１００は、面発光型半導体レーザ１３０と、面発光型半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を検出するＭＳＭ検出素子２１０と、外部からのレーザ光を受光する受光素子２３０とを含み、ＭＳＭ検出素子は、基板の上方に形成された第１の光吸収層２０１と、第１の光吸収層の上方に形成された第１電極２０２および第２電極２０３とを有し、面発光型半導体レーザは、第１の光吸収層の上方に形成された第１ミラー１０２と、第１ミラーの上方に形成された活性層１０３と、活性層の上方に形成された第２ミラー１０４とを有し、受光素子は、第２の光吸収層２２１と、第３電極２２２と、第４電極２２３とを有し、ＭＳＭ検出素子における第１電極および第２電極の間の距離は、受光素子における第３電極および第４電極の間の距離より大きい。【選択図】      図１
2006222343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を検出するＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）検出素子と、
外部からのレーザ光を受光する受光素子と、
を含み、
前記ＭＳＭ検出素子は、
基板の上方に形成された第１の光吸収層と、
前記第１の光吸収層の上方に形成された第１電極および第２電極と、を有し、
前記面発光型半導体レーザは、
前記第１の光吸収層の上方に形成された第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、を有し、
前記受光素子は、第２の光吸収層と、第３電極と、第４電極とを有し、
前記ＭＳＭ検出素子における前記第１電極および前記第２電極の間の距離は、前記受光素子における前記第３電極および前記第４電極の間の距離より大きい、光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の光吸収層と前記第２の光吸収層は、同一の工程で形成された層を有する、光素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１ミラーは、前記第１電極と前記第２電極とに挟まれるようにして形成される、光素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記受光素子は、ＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型構造を有する、光素子。
【請求項５】
請求項４において、
前記第３電極および第４電極は、櫛型形状を有し、第１の方向に延在する主軸部と、前記第１の方向に直行する第２の方向に延在する櫛歯部とを有しており、当該櫛歯部が互いに噛み合わさるようにして設けられ、
前記第３電極の前記主軸部と前記第４電極の前記櫛歯部との間の距離、および前記第４電極の前記主軸部と前記第３電極の前記櫛歯部との間の距離は、前記第１電極と前記第２電極との間の距離より大きい、光素子。
【請求項６】
請求項１において、
前記ＭＳＭ検出素子は、前記面発光型半導体レーザが出射する主なレーザ光の出射方向と略垂直方向に前記活性層から出射される漏れ光の少なくとも一部を受光する、光素子。
【請求項７】
請求項６において、
前記ＭＳＭ受光素子は、前記第１の光吸収層の上方に、前記漏れ光を当該ＭＳＭ受光素子に導くための光学部をさらに有する、光素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記光学部は、前記面発光型半導体レーザの周囲に形成される、光素子。
【請求項９】
面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を検出するＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）検出素子と、
外部からのレーザ光を受光する受光素子とを含む光素子の製造方法であって、
基板の上方に第１半導体層を形成する工程と、前記第１半導体層の上方に第１導電型の第２半導体層を形成する工程と、前記第２半導体層の上方に活性層を形成する工程と、前記活性層の上方に第２導電型の第３半導体層を形成する工程と、を含む半導体多層膜を形成する工程と、
前記第３半導体層をパターニングして前記ＭＳＭ検出素子の第１の光吸収層および前記受光素子の第２の光吸収層を形成する工程と、
前記第２半導体層、前記活性層、および前記第３半導体層をパターニングして、それぞれ面発光型半導体レーザの第１ミラー、活性層、第２ミラーを形成する工程と、
前記第１半導体層をパターニングして前記ＭＳＭ検出素子の第１の光吸収層および前記受光素子の第２の光吸収層を形成する工程と、
前記ＭＳＭ検出素子を駆動するための第１電極および第２電極と、前記受光素子を駆動するための第３電極および第４電極とを形成する工程と、を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間の距離を、前記第３電極と前記第４電極との間の距離より大きく形成する、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し、特に、面発光型半導体レーザと、当該面発光型半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を検出する検出素子と、外部からのレーザ光を受光する受光素子とを含む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、環境温度等の条件によって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素子が備えられている場合がある。たとえば、特開平１０−１３５５６８号公報には、面発光レーザと検出素子とが共通電極を有する３端子構造の光素子が開示されている。
【０００３】
検出素子を有する光素子において、検出素子は、モニタするための光だけでなく、外部から発信された光も受光してしまう場合があり、正確な光検出を行うことができない場合がある。
【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】
【０００４】
本発明の目的は、正確な光検出を行うことのできる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】
【０００５】
本発明の光素子は、
面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を検出するＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）検出素子と、
外部からのレーザ光を受光する受光素子と、
を含み、
前記ＭＳＭ検出素子は、
基板の上方に形成された第１の光吸収層と、
前記第１の光吸収層の上方に形成された第１電極および第２電極と、を有し、
前記面発光型半導体レーザは、
前記第１の光吸収層の上方に形成された第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、を有し、
前記受光素子は、第２の光吸収層と、第３電極と、第４電極とを有し、
前記ＭＳＭ検出素子における前記第１電極および前記第２電極の間の距離は、前記受光素子における前記第３電極および前記第４電極の間の距離より大きい。
【０００６】
本発明にかかる光素子によれば、ＭＳＭ検出素子と受光素子との電極間の距離を、ＭＳＭ検出素子の応答速度と、受光素子の応答速度とをそれぞれの機能に応じた距離とすることができる。また、この光素子は、面発光型半導体レーザ、ＭＳＭ検出素子、および受光素子をモノリシックに集積するため、素子面積を小さくすることができる。さらに、本発明にかかる光素子は、ＭＳＭ検出素子の上方に面発光型半導体レーザを形成するため、ＭＳＭ検出素子の面積を平面視において大きくとることができるため、電極間隔を広くとることができる。
【０００７】
なお、本発明において、特定のもの（以下、「Ａ」という）の上方に形成された他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）とは、Ａ上に直接形成されたＢと、Ａ上に、Ａ上の他のものを介して形成されたＢと、を含む。また、本発明において、Ａの上方にＢを形成するとは、Ａ上に直接Ｂを形成する場合と、Ａ上に、Ａ上の他のものを介してＢを形成する場合と、を含む。
【０００８】
本発明に係る光素子において、前記第１の光吸収層と前記第２の光吸収層は、同一の工程で形成された層を有することができる。
【０００９】
本発明に係る光素子において、前記第１ミラーは、前記第１電極と前記第２電極とに挟まれるようにして形成されることができる。
【００１０】
本発明に係る光素子において、前記受光素子は、ＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型構造を有することができる。
【００１１】
本発明に係る光素子において、前記第３電極および第４電極は、櫛型形状を有し、第１の方向に延在する主軸部と、前記第１の方向に直行する第２の方向に延在する櫛歯部とを有しており、当該櫛歯部が互いに噛み合わさるようにして設けられ、
前記第３電極の前記主軸部と前記第４電極の前記櫛歯部との間の距離、および前記第４電極の前記主軸部と前記第３電極の前記櫛歯部との間の距離は、前記第１電極と前記第２電極との間の距離より大きくすることができる。
【００１２】
本発明に係る光素子において、前記ＭＳＭ検出素子は、前記面発光型半導体レーザが出射する主なレーザ光の出射方向と略垂直方向に前記活性層から出射される漏れ光の少なくとも一部を受光することができる。
【００１３】
本発明に係る光素子において、前記ＭＳＭ受光素子は、前記第１の光吸収層の上方に、前記漏れ光を当該ＭＳＭ受光素子に導くための光学部をさらに有することができる。
【００１４】
本発明に係る光素子において、前記光学部は、前記面発光型半導体レーザの周囲に形成されることができる。
【００１５】
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と、前記面発光型半導体レーザから出射されたレーザ光の一部を検出するＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）検出素子と、
外部からのレーザ光を受光する受光素子とを含む光素子の製造方法であって、
基板の上方に第１半導体層を形成する工程と、前記第１半導体層の上方に第１導電型の第２半導体層を形成する工程と、前記第２半導体層の上方に活性層を形成する工程と、前記活性層の上方に第２導電型の第３半導体層を形成する工程と、を含む半導体多層膜を形成する工程と、
前記第３半導体層をパターニングして前記ＭＳＭ検出素子の第１の光吸収層および前記受光素子の第２の光吸収層を形成する工程と、
前記第２半導体層、前記活性層、および前記第３半導体層をパターニングして、それぞれ面発光型半導体レーザの第１ミラー、活性層、第２ミラーを形成する工程と、
前記第１半導体層をパターニングして前記ＭＳＭ検出素子の第１の光吸収層および前記受光素子の第２の光吸収層を形成する工程と、
前記ＭＳＭ検出素子を駆動するための第１電極および第２電極と、前記受光素子を駆動するための第３電極および第４電極とを形成する工程と、を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間の距離を、前記第３電極と前記第４電極との間の距離より大きく形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
１．光素子の構造
図１は、本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。図２は、本実施の形態に係る光素子１００を模式的に示す平面図である。また、図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。
【００１８】
本実施の形態にかかる光素子１００は、図１および図２に示すように面発光型半導体レーザ１３０と、ＭＳＭ検出素子２１０と、受光素子２３０とを含む。ＭＳＭ検出素子２１０は、面発光型半導体レーザ１３０から出射された光の一部を検出する。受光素子２３０は、外部から光ファイバ等を介してレーザ光を受光する。
【００１９】
まず、面発光型半導体レーザ１３０、ＭＳＭ検出素子２１０、および受光素子２３０の各々の構成について詳細に説明する。
【００２０】
１．１．ＭＳＭ検出素子
ＭＳＭ検出素子２１０は、基板１０１の上方に形成される。ＭＳＭ検出素子２１０は、第１の光吸収層２０１と、第１電極２０２と、第２電極２０３とを有する。
【００２１】
第１の光吸収層２０１は、基板１０１上に形成されている。第１の光吸収層２０１は、図２に示すように矩形の平面形状を有し、面発光型半導体レーザ１３０の下方に形成されている。第１の光吸収層２０１は、たとえば不純物がドーピングされていないＧａＡｓ層からなる。
【００２２】
第１電極２０２および第２電極２０３は、ＭＳＭ検出素子２１０に電圧を印加して、ＭＳＭ検出素子２１０を駆動させるために使用される。第１電極２０２および第２電極２０３は、図２に示すように、矩形の平面形状を有し、面発光型半導体レーザ１３０の第１ミラー１０２を挟むようにして形成される。
【００２３】
第１電極２０２および第２電極２０３には、第１の光吸収層２０１とショットキー接触する材料を用いることができる。第１電極２０２および第２電極２０３は、たとえば、チタン（Ｔｉ）と、白金（Ｐｔ）と、金（Ａｕ）との積層膜、または、チタンと金との積層膜、アルミニウム（Ａｌ）、チタンとパラジウム（Ｐｄ）と金との積層膜などからなることができる。第１電極２０２および第２電極２０３によって第１の光吸収層２０１に電圧が印加される。なお、第１電極２０２および第２電極２０３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い。
【００２４】
１．２．面発光型半導体レーザ
面発光型半導体レーザ１３０は、第１ミラー１０２と、活性層１０３と、第２ミラー１０４と、電流狭窄層１０５と、第５電極１０８、第６電極１０７とを有する。
【００２５】
第１ミラー１０２は、ＭＳＭ検出素子２１０の第１の光吸収層２０１上に形成されており、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ペアの分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーからなる。
【００２６】
まず、第１ミラー１０２と、活性層１０３と、第２ミラー１０４から構成される垂直共振器について説明する。
【００２７】
活性層１０３は、第１ミラー１０２上に形成されており、たとえば、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層とから構成される量子井戸構造を３層重ねた多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する。
【００２８】
第２ミラー１０４は、活性層１０３上に形成されており、たとえば、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布ブラッグ反射型ミラーからなる。なお、第２ミラー１０４の最上層は、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の最上層のＡｌ組成は、０．３未満であることが好ましい。第２ミラー１０４の最上層のＡｌ組成を０．３未満にすることによって、第２ミラー１０４の最上層と第６電極１０７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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、面発光型半導体レーザ１３０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、図２に示すように平面視において円形にエッチングされて柱状部１３２が形成されている。なお、本実施の形態では、柱状部１３２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。
【００３１】
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、柱状部１３２の周縁に沿ったリング状に形成されている。電流狭窄層１０５は、たとえば酸化アルミニウムからなることができる。
【００３２】
次に面発光型半導体レーザ１３０を駆動するために用いられている第５電極１０８と第６電極１０７について説明する。
【００３３】
第５電極１０８は、第１ミラー１０２上に形成されている。第５電極１０８は、たとえば、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。
【００３４】
第６電極１０７は、第２ミラー１０４上に形成されている。第６電極１０７および第５電極１０８は、図２に示すように、平面視においてリング形状を有する。第５電極１０８は、柱状部１３２を取り囲むようにして形成されている。第６電極１０７は、たとえば白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）の積層膜からなる。第５電極１０８と第６電極１０７とによって活性層１０３に電流が注入される。なお、第５電極１０８と第６電極１０７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。
【００３５】
１．３．受光素子
受光素子２３０は、基板１０１の上方かつ面発光型半導体レーザ１３０の周囲に形成されている。受光素子２３０は、第２の光吸収層２２１と、第３電極２２２と、第４電極２２３とを有する。
【００３６】
第２の光吸収層２２１は、基板１０１上に形成されている。第２の光吸収層２２１は、図２に示すように矩形の平面形状を有し、上述した第１の光吸収層２０１と同様の材料からなることができ、たとえば不純物がドーピングされていないＧａＡｓ層からなることができる。
【００３７】
第３電極２２２および第４電極２２３は、受光素子２３０に電圧を印加して、受光素子２３０を駆動させるために使用される。第３電極２２２および第４電極２２３は、図２に示すように、平面視において、それぞれ櫛型形状を有し、互いに所定の間隔をあけて櫛歯が噛み合わさるようにして設けられている。
【００３８】
具体的には、第３電極２２２は、第１の方向（図２の例ではＸ方向）に延在する主軸部２２２ａと、第１の方向に直交する第２の方向（図２の例ではＹ方向）に延在する櫛歯部２２２ｂと、を有する。第４電極２２３は、第３電極２２２と同様に第１の方向に延在する主軸部２２３ａと、第１の方向に直交する第２の方向に延在する櫛歯部２２３ｂと、を有する。
【００３９】
なお、第３電極２２２および第４電極２２３は、櫛型形状を有する場合に限定されず、たとえば矩形状、螺旋状などの形状を有していてもよい。
【００４０】
第３電極２２２および第４電極２２３は、第２の光吸収層２２１とショットキー接触する材料を用いることができる。第３電極２２２および第４電極２２３は、上述した第１電極２０２および第２電極２０３と同様の材料からなることができる。すなわち、第３電極２２２および第４電極２２３は、たとえば、チタン（Ｔｉ）と、白金（Ｐｔ）と、金（Ａｕ）との積層膜、または、チタンと金との積層膜、アルミニウム（Ａｌ）、チタンとパラジウム（Ｐｄ）と金との積層膜などからなることができる。第３電極２２２および第４電極２２３によって第２の光吸収層２２１に電圧が印加される。なお、第３電極２２２および第４電極２２３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い。
【００４１】
１．４．全体の構成
面発光型半導体レーザ１３０の光出力は、主として面発光型半導体レーザ１３０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１３０の光出力は、面発光型半導体レーザ１３０の周囲温度や面発光型半導体レーザ１３０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１３０において所定の光出力を維持することが必要である。
【００４２】
そこで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１３０の光出力をモニタし、ＭＳＭ検出素子２１０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１３０に印加する電圧値を調整する。これにより、面発光型半導体レーザ１３０内を流れる電流の値を調整することができ、面発光型半導体レーザ１３０は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１３０の光出力を面発光型半導体レーザ１３０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。
【００４３】
ＭＳＭ検出素子２１０は、基板の上方かつ面発光型半導体レーザ１３０の下方に形成される。受光素子２３０は、ＭＳＭ検出素子２１０の周囲に形成される。ＭＳＭ検出素子２１０の第１の光吸収層２０１と、受光素子２３０の第２の光吸収層２２１とは、同一の工程により形成されることができる。
【００４４】
図２に示すように、ＭＳＭ検出素子２１０の第１電極２０２は、Ｘ方向において第２電極２０３と距離ａ１離れた位置に形成される。
【００４５】
第３電極２２２の櫛歯部２２２ｂは、Ｘ方向において第４電極２２３の櫛歯部２２３ｂと距離ｂ１離れた位置に形成される。また第４電極２２３における櫛歯部２２３ｂは、Ｙ方向において第３電極２２２の主軸部２２２ａと距離ｂ２離れた位置に形成される。同様に第３電極２２２の櫛歯部２２２ｂは、第４電極２２３の主軸部２２３ａと距離ｂ２離れた位置に形成される。
【００４６】
ＭＳＭ検出素子２１０の第１電極２０２と第２電極２０３との距離ａ１は、受光素子２３０における第３電極２２２と第４電極２２３との間の距離ｂ１、ｂ２より大きい。
【００４７】
第３電極２２２および第４電極２２３が櫛型の平面形状を有するのに対し、第１電極２０２と第２電極２０３は矩形の平面形状を有し、面発光型半導体レーザ１３０を挟むようにして形成されている。このような構成により、ＭＳＭ検出素子２１０の第１電極２０２と第２電極２０３との距離は、受光素子２３０の第３電極２２２と第４電極２２３との距離と比べて、はるかに大きくすることができる。このようにＭＳＭ検出素子２１０の電極間隔を大きくすることによって、ＭＳＭ検出素子２１０の応答速度を受光素子２３０の応答速度より遅くすることができる。
【００４８】
なお、ＭＳＭ検出素子２１０の応答速度を遅くしたとしても、ＭＳＭ検出素子２１０は面発光型半導体レーザ１３０からの光量の平均値をモニタすることができればよいため、その機能を果たすことは可能である。一方、受光素子２３０は、受信信号の駆動周波数に対応可能な電極間隔を有することが要求されるため、ＭＳＭ検出素子２１０のように電極間隔を広げることはできない。
【００４９】
２．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３〜図１０を用いて説明する。図３〜図９は、図１および図２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。図１０は、図１および図２に示す光素子１００の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図２に示す平面図に対応している。図９は、図１０のＢ−Ｂ線の断面を示す図である。
【００５０】
（１）まず、ＧａＡｓ層からなる基板１０１の上面に、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３に示すように、第１半導体層１０、第１導電型の第２半導体層２０、活性層３０、および第２導電型の第３半導体層４０が形成される。
【００５１】
また、第１の光吸収層２０１および第２の光吸収層２２１のための第１半導体層１０の光学的膜厚は、面発光型半導体レーザ１３０の設定波長がλの場合、λ／４の奇数倍とすることができる。その結果、第１の光吸収層２０１は、ミラーとして機能することができる。
【００５２】
また、後の工程において第６電極１０７が形成される際に、第３半導体層４０のうち少なくとも第６電極１０７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６電極１０７とのオーム性接触をとりやすくしておくのが望ましい。
【００５３】
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１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜の種類、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。
【００５４】
（２）次に、パターニングにより、柱状部１３２を形成する（図５参照）。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Ｒ１が形成される（図４参照）。次いで、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３半導体層４０、活性層３０、および第２半導体層２０の一部をエッチングする。これにより、図５に示すように、第２ミラー１０４、活性層１０３、および第１ミラー１０２ａを有する柱状部１３２が形成される。
【００５５】
以上の工程により、基板１０１上に、柱状部１３２を含む垂直共振器（面発光型半導体レーザ１３０）が形成される。その後、レジスト層Ｒ１が除去される。
【００５６】
（３）次に、第２半導体層２０の下部（第１ミラー１０２ａ）をパターニングすることにより第１ミラー１０２を形成する（図７参照）。具体的には、まず、第１ミラー１０２ａおよび第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Ｒ２が形成される（図６参照）。次いで、レジスト層Ｒ２をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第１ミラー１０２ａをエッチングして第１ミラー１０２を形成する。
【００５７】
（４）次に、第１半導体層１０をパターニングすることにより第１の光吸収層２０１および第２の光吸収層２２１を形成する（図９および図１０参照）。具体的には、まず、第１半導体層１０、第１ミラー１０２、および第２ミラー１０４の上にレジスト（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（図８参照）。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１半導体層１０をエッチングして第１の光吸収層２０１および第２の光吸収層２２１を形成する。
【００５８】
ここで形成された第１の光吸収層２０１および第２の光吸収層２２１は、図１０に示すように矩形の平面形状を有する。第２の光吸収層２２１は、第１の光吸収層２０１の周囲に複数設けられているが、単数でもよい。また第２の光吸収層２２１は、たとえば第１の光吸収層２０１を取り囲むようにしてリング状の平面形状を有していてもよい。
【００５９】
（５）次に、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１３２が形成された基板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１参照）。
【００６０】
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。
【００６１】
（６）次に、第２ミラー１０４の上面に第６電極１０７が形成され、第１ミラー１０２の上面に第５電極１０８が形成され、第１の光吸収層２０１の上面に第１電極２０２および第２電極２０３が形成され、第２の光吸収層２２１の上面に第３電極２２２および第４電極２２３が形成される（図１および図２参照）。
【００６２】
まず、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、第１の光吸収層２０１の上面、第２の光吸収層２２１の上面、および第１ミラー１０２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。
【００６３】
次いで、第１電極２０２および第２電極２０３を形成する。第１電極２０２および第２電極２０３は、同一の材料で形成することができ、例えば真空蒸着法により、第１の光吸収層２０１の上面に、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１電極２０２および第２電極２０３が形成される。同様の工程および材料により第３電極２２２および第４電極２２３が形成される。
【００６４】
第１電極２０２、第２電極２０３、第３電極２２２、および第４電極２２３の材料としては、それぞれ第１の光吸収層２０１および第２の光吸収層２２１とショットキーバリアが形成される材料であれば特に限定されず、チタン（Ｔｉ）と、白金（Ｐｔ）と、金（Ａｕ）との積層膜、または、チタンと金との積層膜、アルミニウム（Ａｌ）、チタンとパラジウム（Ｐｄ）と金との積層膜等を用いてもよい。
【００６５】
また、たとえば真空蒸着法により、柱状部１３２の上面に、たとえば金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）の合金と金（Ａｕ）との積層膜を形成した後、リフトオフ法により第６電極１０７を形成する。
【００６６】
また、第１ミラー１０２の上面に、たとえば真空蒸着法により、たとえば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金と金（Ａｕ）との積層膜を形成し、第５電極１０８を形成する。
【００６７】
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。
【００６８】
（７）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電極２０２、第２電極２０３、第３電極２２２、および第４電極２２３、第５電極１０８、および第６電極１０７が形成される。
【００６９】
以上の工程により、図１および図２に示すように、本実施の形態の光素子１００が得られる。
【００７０】
３．変形例
３．１．第１の変形例
次に第１の変形例にかかる光素子３００について説明する。図１１は、光素子３００を模式的に示す断面図である。図１２は、光素子３００を模式的に示す平面図である。図１１は、図１２のＣ−Ｃ線における断面を示す図である。
【００７１】
光素子３００は、光学部３３０をさらに有する点で図１および図２に示す光素子１００と異なる。
【００７２】
光学部３３０は、凸レンズ構造を有し、面発光型半導体レーザ１３０の側面から出射される漏れ光を第１の光吸収層３０１の入射面に導く機能を有する。たとえば、面発光型半導体レーザ１３０の側面から出射された漏れ光は、図１１に示すように、矢印Ｃ１方向に出射され、光学部３３０によって、矢印Ｃ２およびＣ３方向に屈折し、第１の光吸収層３０１に入射する。このようにしてＭＳＭ検出素子３１０は、面発光型半導体レーザ１３０から出射された光を検出することができる。光学部３３０は、たとえば熱または光等のエネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成される。具体的には、光学部３３０は、液体材料からなる液滴を後述するバンク３３２の内側に吐出して、硬化させることにより形成される。前記液体材料としては、たとえば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることができる。紫外線硬化型樹脂としては、たとえばアクリル樹脂、およびエポキシ樹脂が挙げられる。熱硬化型樹脂としては、たとえばポリイミド樹脂が挙げられる。
【００７３】
光学部３３０は、図１１および図１２に示すような平面形状に限定されず、たとえば面発光型半導体レーザ１３０の周囲を囲むリング状の平面形状を有してもよい。特に面発光型半導体レーザ１３０が円形の平面形状を有する場合には、光学部３３０がリング状の平面形状を有することにより、面発光型半導体レーザ１３０の漏れ光をより多く第１の光吸収層３０１に導くことができる。また光学部３３０の立体形状は、凸状、たとえば、円球状または切断円球状に形成することができる。これにより、光学部３３０は、光を集光する機能を有することができる。
【００７４】
光素子３００は、さらにバンク３３２を有することができる。バンク３３２は、第１の光吸収層３０１上に形成される。バンク３３２は、図１２に示すように矩形のリング状の平面形状を有する。バンク３３２は、絶縁層からなり、たとえば窒化珪素、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂から形成されることが望ましい。
【００７５】
バンク３３２を形成することにより、たとえばインクジェット法により光学部３３０を形成する場合に、より精密に光学部３３０の立体形状を制御することができる。
【００７６】
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、上記実施の形態において、面発光型半導体レーザのレーザ光を基板の裏面側から出射するとしても本発明の趣旨を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施の形態にかかる光素子を模式的に示す断面図。
【図２】本実施の形態にかかる光素子を模式的に示す平面図。
【図３】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図４】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図５】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図６】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図７】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図８】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図９】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図１０】本実施の形態にかかる光素子の製造工程を模式的に示す図。
【図１１】第１の変形例にかかる光素子を模式的に示す断面図。
【図１２】第１の変形例にかかる光素子を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００７８】
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６電極、１０８  第５電極、１３０  面発光レーザ、１３２  柱状部、２０１  第１の光吸収層、２０２  第１電極、２０３  第２電極、２１０  ＭＳＭ検出素子、２２１  第２の光吸収層、２２２  第３電極、２２３  第４電極、２３０  受光素子
【図１】
2006222343.tif 000003
【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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