(57)【要約】【課題】  他局から送信される光を精度よく検出することができる電気光学素子、電気光学素子の製造方法、及びその電気光学素子を用いた光伝送モジュールを提供する。【解決手段】  第１の光の光路の一部を含む領域にある第１の受光素子部１２０ａは、発光素子部１４０ａが発するＧａＡｓ基板１０１に略垂直に発せられる第１の光を受けることにより、第１の光の状態を監視し、一方、第２の受光素子部１２０ｂは、第１の光の光路上に形成されていないことから、ほとんど第１の光を受けず、光ファイバから入射される第２の光だけを受けるようにする。【選択図】      図１
2006216640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子であって、
前記電気光学素子は、
半導体基板の表面に形成され、前記表面に対し略垂直に前記第１の光を発する発光素子部と、
前記発光素子部上における、前記第１の光を光路の一部を含む領域に形成されており、前記第１の光の状態を監視するために前記第１の光の一部を受ける第１の受光素子部と、
を有する第１の電気光学素子部と、
前記半導体基板の表面における、前記第１の光の光路の一部を含まない領域に形成されており、前記第２の光を受ける第２の受光素子部を有する第２の電気光学素子部と、
を備えた電気光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の電気光学素子であって、
前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に形成されている電気光学素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気光学素子であって、
少なくとも第２の電気光学素子部に、光学部材を備えた電気光学素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学素子であって、
前記第１の電気光学素子部は、
前記半導体基板の上に形成されている第１のミラー層と、
前記第１のミラー層の上に形成されている活性層と、
前記活性層の上に形成されている第２のミラー層と、
前記第１のミラー層の上に形成されている、前記第１のミラー層と電気的に接続されている第１の電極と、
前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第２の電極と、
を有する発光素子部と、
前記第２のミラー層の上に形成されている光吸収層と、
前記光吸収層の上に形成されているコンタクト層と、
前記コンタクト層の上に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第３の電極と、
を有する第１の受光素子部と、を有し、
前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部と同じ層構造を有し、かつ、
前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第４の電極と、
前記コンタクト層の上に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第５の電極と、
を有する第２の受光素子部と、
を備えた電気光学素子。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学素子であって、
前記第１の電気光学素子部は、
前記半導体基板の上に形成されている第１のミラー層と、
前記第１のミラー層の上に形成されている活性層と、
前記活性層の上に形成されている第２のミラー層と、
前記第１のミラー層の上に形成されている、前記第１のミラー層と電気的に接続されている第１の電極と、
前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第２の電極と、
を有する発光素子部と、
前記第２のミラー層の上に形成されている、前記発光素子部と前記第１の受光素子部とを分離するための、半導体で形成されている半導体分離層と、
前記半導体分離層の上に形成されている光吸収層と、
前記光吸収層の上に形成されているコンタクト層と、
前記半導体分離層の上に形成されている、前記半導体分離層と電気的に接続されている第３の電極と、
前記コンタクト層の上に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第４の電極と、
を有する第１の受光素子部と、を有し、
前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部と同じ層構造を有し、かつ、
前記半導体分離層の上に形成されている、前記半導体分離層と電気的に接続されている第５の電極と、
前記コンタクト層の上に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第６の電極と、
を有する第２の受光素子部と、
を備えた電気光学素子。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学素子であって、
前記第１の電気光学素子部は、
前記半導体基板の上に形成されている第１のミラー層と、
前記第１のミラー層の上に形成されている活性層と、
前記活性層の上に形成されている第２のミラー層と、
前記第１のミラー層の上に形成されている、前記第１のミラー層と電気的に接続されている第１の電極と、
前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第２の電極と、
を有する発光素子部と、
前記第２のミラー層の上に形成されている、前記発光素子部と前記第１の受光素子部とを分離するための、絶縁体で形成されている絶縁体分離層と、
前記絶縁体分離層の上に形成されている第１のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層の上に形成されている光吸収層と、
前記光吸収層の上に形成されている第２のコンタクト層と、
前記第１のコンタクト層の上に形成されている、前記第１のコンタクト層と電気的に接続されている第３の電極と、
前記第２のコンタクト層の上に形成されている、前記第２のコンタクト層と電気的に接続されている第４の電極と、
を備えた第１の受光素子部と、を有し、
前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部と同じ層構造を有し、かつ、
前記第１のコンタクト層の上に形成されている、前記第１のコンタクト層と電気的に接続されている第５の電極と、
前記第２のコンタクト層の上に形成されている、前記第２のコンタクト層と電気的に接続されている第６の電極と、
を有する第２の受光素子部と、
を備えた電気光学素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気光学素子を含む光通信モジュール。
【請求項８】
一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子の製造方法であって、
半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、光吸収層、コンタクト層を順に積層するように形成する層形成工程と、
前記コンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、前記第１の光を監視するために前記第１の光を受ける第１の受光素子部が形成される領域と、前記第１の受光素子部が形成される領域を含まない前記第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記コンタクト層及び前記光吸収層を除去して前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部を形成する受光素子部形成工程と、
前記第１の受光素子部、及び前記第２の受光素子部を有する前記第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記第２のミラー層及び前記活性層を除去して、前記発光素子部を形成する発光素子部形成工程と、
前記発光素子部が有する前記活性層と接している前記第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、
前記第１の電気光学素子部の前記発光素子部が形成されている前記第１のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、前記第１の電気光学素子部と前記第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第３のマスクを形成する第３マスク形成工程と、
前記第３のマスクが形成されている領域以外の前記第１ミラー層を除去して、前記第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、
前記発光素子部の第１のミラー層の上に、前記第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
前記第１の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第３の電極を形成する第３電極形成工程と、
前記第２の受光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層に電気的に接続される第４の電極を形成する第４電極形成工程と、
前記第２の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第５の電極を形成する第５電極形成工程と、
を有する電気光学素子の製造方法。
【請求項９】
一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子の製造方法であって、
半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、半導体分離層、光吸収層、コンタクト層を順に積層するように形成する層形成工程と、
前記コンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、前記第１の光を監視するために前記第１の光を受ける第１の受光素子部が形成される領域と、前記第１の受光素子部が形成される領域を含まない前記第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記コンタクト層及び前記光吸収層を除去して前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部を形成する受光素子部形成工程と、
前記第１の受光素子部、及び前記第２の受光素子部を有する前記半導体分離層の上に、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を覆うための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記半導体分離層を除去して、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を形成する電極形成領域形成工程と、
前記電極形成層が形成されている前記第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第３のマスクを形成する第３マスク形成工程と、
前記第３のマスクが形成されている以外の領域の前記第２のミラー層及び前記活性層を除去して、第１の電気光学素子部の発光素子部を形成する発光素子部形成工程と、
前記発光素子部が有する前記活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、
前記第１の電気光学素子部の前記発光素子部が形成されている前記第１のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、前記第１の電気光学素子部と前記第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第４のマスクを形成する第４マスク形成工程と、
前記第４のマスクが形成されている領域以外の前記第１ミラー層を除去して、前記第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、
前記発光素子部の第１のミラー層の上に、前記第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
前記第１の受光素子部の半導体分離層の上に、前記半導体分離層と電気的に接続される第３の電極を形成する第３電極形成工程と、
前記第１の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第４の電極を形成する第４電極形成工程と、
前記第２の受光素子部の半導体分離層の上に、前記半導体分離層と電気的に接続される第５の電極を形成する第５電極形成工程と、
前記第２の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第６の電極を形成する第６電極形成工程と、
を有する電気光学素子の製造方法。
【請求項１０】
一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子の製造方法であって、
半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、絶縁体分離層、第１のコンタクト層、光吸収層、第２のコンタクト層を順に積層するように形成する層形成工程と、
前記第２のコンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、前記第１の光を監視するために前記第１の光を受ける第１の受光素子部が形成される領域と、前記第１の受光素子部が形成される領域を含まない前記第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記第２のコンタクト層及び前記光吸収層を除去して前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部を形成する受光素子部形成工程と、
前記第１の受光素子部、及び前記第２の受光素子部を有する前記第２のコンタクト層の上に、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を覆うための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記第１のコンタクト層及び前記絶縁体分離層を除去して、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を形成する電極形成領域形成工程と、
前記電極形成層が形成されている前記第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第３のマスクを形成する第３マスク形成工程と、
前記第３のマスクが形成されている以外の領域の前記第２のミラー層及び前記活性層を除去して、第１の電気光学素子部の発光素子部を形成する発光素子部形成工程と、
前記発光素子部が有する前記活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、
前記第１の電気光学素子部の前記発光素子部が形成されている第１のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、前記第１の電気光学素子部と前記第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第４のマスクを形成する第４マスク形成工程と、
前記第４のマスクが形成されている領域以外の第１ミラー層を除去して、前記第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、
前記発光素子部の第１のミラー層の上に、前記第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する第１電極形成工程と、
前記発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する第２電極形成工程と、
前記第１の受光素子部の第１のコンタクト層の上に、前記第１のコンタクト層と電気的に接続される第３の電極を形成する第３電極形成工程と、
前記第１の受光素子部の第２のコンタクト層の上に、前記第２のコンタクト層と電気的に接続される第４の電極を形成する第４電極形成工程と、
前記第２の受光素子部の第１のコンタクト層の上に、前記第１のコンタクト層と電気的に接続される第５の電極を形成する第５電極形成工程と、
前記第２の受光素子部の第２のコンタクト層の上に、前記第２のコンタクト層と電気的に接続される第６の電極を形成する第６電極形成工程と、
を有する電気光学素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の電気光学素子の製造方法であって、
前記第１マスク形成工程では、第１のマスクを前記第１の受光素子部の周囲に環状に形成し、
前記受光素子部形成工程では、前記第２の受光素子部を前記第１の受光素子部の周囲に環状に形成する、電気光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の電気光学素子の製造方法であって、
少なくとも前記第２の受光素子部上に光学部材を形成する光学部材形成工程と、
を有する電気光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＤＭ光通信システムで用いられる、発光素子部と受光素子部とを有する電気光学素子、電気光学素子の製造方法、及び当該電気光学素子を備えた光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの端局間で、１本の光ファイバを用いて波長の異なる（例えばλ１、λ２）２以上の光を送受するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光通信システムでは、一の波長（λ１）の光を送信する発光素子と、他の波長（λ２）の光を受信する受光素子とを有する光通信モジュールが用いられる。
【０００３】
上記の光通信モジュールでは、発光素子及び受光素子の２つの電気光学素子を用いているため、当該光通信モジュールの小型化、コストダウン化に不利である。したがって、例えば、特許文献１に開示されているような、受光素子部と発光素子部とを有する電気光学素子を用いた光通信モジュールが提案されている。
【０００４】
前記発光素子部は、例えば、ＷＤＭ光通信システムにおける自局から、一の波長（λ１）の光を送信する機能を有する。一方、前記受光素子部は、自局の前記発光素子部の一の波長（λ１）の光を、前記発光素子部の発光状態を一定に保つために監視する機能と、自局と対向する他局から送信される他の波長（λ２）の光を受信する機能とを有する。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６９５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の電気光学素子では、前記受光素子部は、前記自局の発光素子部が送信する光、及び前記他局から送信される光を受光することから、当該後者の光を高精度に検出することができないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、他局から送信される光を精度よく検出することができる電気光学素子、電気光学素子の製造方法、及びその電気光学素子を用いた光通信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子であって、前記電気光学素子は、半導体基板の表面に形成され、前記表面に対し略垂直に前記第１の光を発する発光素子部と、前記発光素子部上における、前記第１の光を光路の一部を含む領域に形成されており、前記第１の光の状態を監視するために前記第１の光の一部を受ける第１の受光素子部と、を有する第１の電気光学素子部と、前記半導体基板の表面における、前記第１の光の光路の一部を含まない領域に形成されており、前記第２の光を受ける第２の受光素子部を有する第２の電気光学素子部と、を有することを要旨とする。
【０００９】
本発明に係る電気光学素子によれば、第１の光の光路の一部を含む領域にある前記第１の受光素子部は、発光素子部が発する前記半導体基板に略垂直に発せられる第１の光を受けることにより、第１の光の状態を監視し、一方、前記第２の受光素子部は、第１の光の光路上に形成されていないことから、ほとんど第１の光を受けず、光ファイバを介して入ってくる第２の光だけを受けることから、第１の光と第２の光を別々に受けることができるので、第２の光の検出精度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子であって、前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に形成されていることを要旨とする。
【００１１】
本発明に係る電気光学素子によれば、第２の受光素子部は、第１の電気光学素子部の周囲に環状に形成されていることから、第１の光に対して光ファイバの光軸合せをすると、第２の受光素子部も光ファイバから入光する第２の光を受ける位置に入りやすくなることから、当該電気光学素子との光軸合せが容易になる。
【００１２】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子であって、少なくとも第２の電気光学素子部に、光学部材を備えたことを要旨とする。
【００１３】
本発明に係る電気光学素子によれば、光ファイバから入射される第２の光を受ける第２電気光学素子上に光学部材を備えることにより、第２の光を光学部材で捉える確率が高くなることから、第２の電気光学素子に対して第２の光の入射効率を向上させることができるので、当該第２の光の検出精度をさらに高めることができる。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子であって、前記第１の電気光学素子部は、前記半導体基板の上に形成されている第１のミラー層と、前記第１のミラー層の上に形成されている活性層と、前記活性層の上に形成されている第２のミラー層と、前記第１のミラー層の上に形成されている、前記第１のミラー層と電気的に接続されている第１の電極と、前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第２の電極と、を有する発光素子部と、前記第２のミラー層の上に形成されている光吸収層と、前記光吸収層の上に形成されているコンタクト層と、前記コンタクト層の上に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第３の電極と、を有する第１の受光素子部と、を有し、前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部と同じ層構造を有し、かつ、前記第２のミラー層に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第４の電極と、前記コンタクト層に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第５の電極と、を有する第２の受光素子部と、を備えたことを要旨とする。
【００１５】
本発明に係る電気光学素子によれば、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とが同一の層構造を有することにより、ほぼ同一の工程で第１の電気光学素子部及び第２の電気光学素子部を形成できることから、従来の電気光学素子の製造工程とほぼ同じ工程数で、発光素子部から発せられる第１の光を監視するための第１の受光素子部と、光ファイバから入射される第２の光を受けるための第２の受光素子部とを有する電気光学素子を得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子であって、前記第１の電気光学素子部は、前記半導体基板の上に形成されている第１のミラー層と、前記第１のミラー層の上に形成されている活性層と、前記活性層の上に形成されている第２のミラー層と、前記第１のミラー層の上に形成されている、前記第１のミラー層と電気的に接続されている第１の電極と、前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第２の電極と、を有する発光素子部と、前記第２のミラー層の上に形成されている、前記発光素子部と前記第１の受光素子部とを分離するための、半導体で形成されている半導体分離層と、前記半導体分離層の上に形成されている光吸収層と、前記光吸収層の上に形成されているコンタクト層と、前記半導体分離層に形成されている、前記半導体分離層と電気的に接続されている第３の電極と、前記コンタクト層に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第４の電極と、を有する第１の受光素子部と、を有し、前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部と同じ層構造を有し、かつ、前記半導体分離層に形成されている、前記半導体分離層と電気的に接続されている第５の電極と、前記コンタクト層に形成されている、前記コンタクト層と電気的に接続されている第６の電極と、を有する第２の受光素子部と、を備えたことを要旨とする。
【００１７】
本発明に係る電気光学素子によれば、半導体分離層は、第１の受光素子部及び第２の受光素子部を形成する際に、エッチングストップ層として使用することができる。さらに、半導体分離層を第１の受光素子部及び第２の受光素子部のコンタクト層として使用することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子であって、前記第１の電気光学素子部は、前記半導体基板の上に形成されている第１のミラー層と、前記第１のミラー層の上に形成されている活性層と、前記活性層の上に形成されている第２のミラー層と、前記第１のミラー層の上に形成されている、前記第１のミラー層と電気的に接続されている第１の電極と、前記第２のミラー層の上に形成されている、前記第２のミラー層と電気的に接続されている第２の電極と、を有する発光素子部と、前記第２のミラー層の上に形成されている、前記発光素子部と前記第１の受光素子部とを分離するための、絶縁体で形成されている絶縁体分離層と、前記絶縁体分離層の上に形成されている第１のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層の上に形成されている光吸収層と、前記光吸収層の上に形成されている第２のコンタクト層と、前記第１のコンタクト層に形成されている、前記第１のコンタクト層と電気的に接続されている第３の電極と、前記第２のコンタクト層に形成されている、前記第２のコンタクト層と電気的に接続されている第４の電極と、を備えた第１の受光素子部と、を有し、前記第２の電気光学素子部は、前記第１の電気光学素子部と同じ層構造を有し、かつ、前記第１のコンタクト層に形成されている、前記第１のコンタクト層と電気的に接続されている第５の電極と、前記第２のコンタクト層に形成されている、前記第２のコンタクト層と電気的に接続されている第６の電極と、を有する第２の受光素子部と、を備えたことを要旨とする。
【００１９】
本発明に係る電気光学素子によれば、第１の電気光学素子部の発光素子部と第１の受光素子部とが、絶縁体分離層により分離されることにより、発光素子部と第１の受光素子部とを、より電気的に分離することができ、それぞれの電極を別々に形成することができることから、発光素子部と受光素子部とを独立に駆動させることができる。
【００２０】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子を含む光通信モジュールであることを要旨とする。
【００２１】
本発明に係る光通信モジュールによれば、上記に記載の電気光学素子を用いて光通信モジュールを形成することにより、１つの電気光学素子で、第１の光を発する発光素子部と、当該第１の光を監視するための第１の受光素子部と、第１の光を監視するための受光素子部とは異なる、光ファイバから入射される第２の光を受ける第２の受光素子部とを有することから、第２の光を精度良く検出することができる。また、必要最小限の光ファイバ本数、及び素子数で光通信モジュールを製造することができる。
【００２２】
また、本発明は、一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子の製造方法であって、半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、光吸収層、コンタクト層を順に積層するように形成する層形成工程と、前記コンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、前記第１の光を監視するために前記第１の光を受ける第１の受光素子部が形成される領域と、前記第１の受光素子部が形成される領域を含まない前記第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記コンタクト層及び前記光吸収層を除去して前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部を形成する受光素子部形成工程と、前記第１の受光素子部、及び前記第２の受光素子部を有する前記第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記第２のミラー層及び前記活性層を除去して、前記発光素子部を形成する発光素子部形成工程と、前記発光素子部が有する前記活性層と接している前記第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、前記第１の電気光学素子部の前記発光素子部が形成されている前記第１のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、前記第１の電気光学素子部と前記第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第３のマスクを形成する第３マスク形成工程と、前記第３のマスクが形成されている領域以外の前記第１ミラー層を除去して、前記第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、前記発光素子部の第１のミラー層の上に、前記第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する第１電極形成工程と、前記発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する第２電極形成工程と、前記第１の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第３の電極を形成する第３電極形成工程と、前記第２の受光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層に電気的に接続される第４の電極を形成する第４電極形成工程と、前記第２の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第５の電極を形成する第５電極形成工程と、を有することを要旨とする。
【００２３】
本発明に係る電気光学素子の製造方法によれば、層形成工程により、半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、光吸収層、コンタクト層を順に積層するように形成する。第１マスク形成工程により、コンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、第１の光を監視するために第１の光を受ける第１の受光素子部と、第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する。受光素子部形成工程により、第１のマスクが形成されている領域以外のコンタクト層及び光吸収層を除去して第１の受光素子部及び第２の受光素子部を形成する。第２マスク形成工程により、第１の受光素子部、及び第２の受光素子部を有する第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第２のマスクを形成する。発光素子部形成工程により、第２のマスクが形成されている領域以外の第２のミラー層及び活性層を除去して、発光素子部を形成する。電流狭窄層形成工程により、発光素子部が有する活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する。第３マスク形成工程により、第１の電気光学素子部の発光素子部が形成されている第１のミラー層の上に、第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第３のマスクを形成する。素子分離領域形成工程により、第３のマスクが形成されている領域以外の前記第１ミラー層を除去して、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する。第１電極形成工程により、発光素子部の第１のミラー層の上に、第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する。第２電極形成工程により、発光素子部の第２のミラー層の上に、第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する。第３電極形成工程により、第１の受光素子部のコンタクト層の上に、コンタクト層と電気的に接続される第３の電極を形成する。第４電極形成工程により、第２の受光素子部の第２のミラー層の上に、第２のミラー層に電気的に接続される第４の電極を形成する。第５電極形成工程により、第２の受光素子部のコンタクト層の上に、コンタクト層と電気的に接続される第５の電極を形成する。これにより、発光素子部と第１の受光素子部とを有する第１の電気光学素子部と、第２の電気光学素子部とを有する電気光学素子を、従来の電気光学素子の製造工程とほぼ同じ工程数で製造することができる。また、発光素子部が発する第１の光を、発光素子部の上に形成されている第１の受光素子部が監視し、光ファイバから入射される第２の光は第２の受光素子部が受光するようにできることから、当該第２の光の検出精度を高めることができる。
【００２４】
また、本発明は、一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子の製造方法であって、半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、半導体分離層、光吸収層、コンタクト層を順に積層するように形成する層形成工程と、前記コンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、前記第１の光を監視するために前記第１の光を受ける第１の受光素子部が形成される領域と、前記第１の受光素子部が形成される領域を含まない前記第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記コンタクト層及び前記光吸収層を除去して前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部を形成する受光素子部形成工程と、前記第１の受光素子部、及び前記第２の受光素子部を有する前記半導体分離層の上に、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を覆うための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記半導体分離層を除去して、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を形成する電極形成領域形成工程と、前記電極形成層が形成されている前記第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第３のマスクを形成する第３マスク形成工程と、前記第３のマスクが形成されている以外の領域の前記第２のミラー層及び前記活性層を除去して、第１の電気光学素子部の発光素子部を形成する発光素子部形成工程と、前記発光素子部が有する前記活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、前記第１の電気光学素子部の前記発光素子部が形成されている前記第１のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、前記第１の電気光学素子部と前記第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第４のマスクを形成する第４マスク形成工程と、前記第４のマスクが形成されている領域以外の前記第１ミラー層を除去して、前記第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、前記発光素子部の第１のミラー層の上に、前記第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する第１電極形成工程と、前記発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する第２電極形成工程と、前記第１の受光素子部の半導体分離層の上に、前記半導体分離層と電気的に接続される第３の電極を形成する第３電極形成工程と、前記第１の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第４の電極を形成する第４電極形成工程と、前記第２の受光素子部の半導体分離層の上に、前記半導体分離層と電気的に接続される第５の電極を形成する第５電極形成工程と、前記第２の受光素子部のコンタクト層の上に、前記コンタクト層と電気的に接続される第６の電極を形成する第６電極形成工程と、を有することを要旨とする。
【００２５】
本発明に係る電気光学素子の製造方法によれば、層形成工程により、半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、半導体分離層、光吸収層、コンタクト層を順に積層するように形成する。第１マスク形成工程により、コンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、第１の光を監視するために第１の光を受ける第１の受光素子部と、第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する。受光素子部形成工程により、第１のマスクが形成されている領域以外のコンタクト層及び光吸収層を除去して第１の受光素子部及び第２の受光素子部を形成する。第２マスク形成工程により、第１の受光素子部、及び第２の受光素子部を有する半導体分離層の上に、第１の受光素子部及び第２の受光素子部の電極を形成するための領域を覆うための第２のマスクを形成する。電極形成層形成工程により、第２のマスクが形成されている領域以外の半導体分離層を除去して、第１の受光素子部及び第２の受光素子部の電極を形成するための層を形成する。第３マスク形成工程により、電極形成層が形成されている第２のミラー層の上に、第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第３のマスクを形成する。発光素子部形成工程により、第３のマスクが形成されている以外の領域の第２のミラー層及び活性層を除去して、第１の電気光学素子部の発光素子部を形成する。電流狭窄層形成工程により、発光素子部が有する活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する。第４マスク形成工程により、第１の電気光学素子部の発光素子部が形成されている第１のミラー層の上に、第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第４のマスクを形成する。素子分離領域形成工程により、第４のマスクが形成されている領域以外の第１ミラー層を除去して、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する。第１電極形成工程により、発光素子部の第１のミラー層の上に、第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する。第２電極形成工程により、発光素子部の第２のミラー層の上に、第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する。第３電極形成工程により、第１の受光素子部の半導体分離層の上に、半導体分離層と電気的に接続される第３の電極を形成する。第４電極形成工程により、第１の受光素子部のコンタクト層の上に、コンタクト層と電気的に接続される第４の電極を形成する。第５電極形成工程により、第２の受光素子部の半導体分離層の上に、半導体分離層と電気的に接続される第５の電極を形成する。第６電極形成工程により、第２の受光素子部のコンタクト層の上に、コンタクト層と電気的に接続される第６の電極を形成する。これにより、発光素子部と第１の受光素子部とを有する第１の電気光学素子部と、第２の電気光学素子とを有する電気光学素子を、得ることができる。また、発光素子部が発する第１の光を、発光素子部の上に形成されている第１の受光素子部が監視し、光ファイバから入射される第２の光は第２の受光素子部が受光するようにできることから、当該第２の光の検出精度を高めることができる。また、半導体分離層が、第１の受光素子部及び第２の受光素子部を形成する際に、エッチングストップ層として使用することができることから、受光素子部形成工程における第１の受光素子部および第２の受光素子部を精度良く加工することができる。さらに、半導体分離層を第１の受光素子部及び第２の受光素子部のコンタクト層として使用することができる。
【００２６】
また、本発明は、一の光ファイバの一端に設けられた電気光学素子であり、第１の波長を有する第１の光を発し、かつ、前記光ファイバを介して入射される第２の波長を有する第２の光を受ける電気光学素子の製造方法であって、半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、絶縁体分離層、第１のコンタクト層、光吸収層、第２のコンタクト層を順に積層するように形成する層形成工程と、前記第２のコンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、前記第１の光を監視するために前記第１の光を受ける第１の受光素子部が形成される領域と、前記第１の受光素子部が形成される領域を含まない前記第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、前記第１のマスクが形成されている領域以外の前記第２のコンタクト層及び前記光吸収層を除去して前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部を形成する受光素子部形成工程と、前記第１の受光素子部、及び前記第２の受光素子部を有する前記第２のコンタクト層の上に、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を覆うための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、前記第２のマスクが形成されている領域以外の前記第１のコンタクト層及び前記絶縁体分離層を除去して、前記第１の受光素子部及び前記第２の受光素子部の電極を形成するための領域を形成する電極形成領域形成工程と、前記電極形成層が形成されている前記第２のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第３のマスクを形成する第３マスク形成工程と、前記第３のマスクが形成されている以外の領域の前記第２のミラー層及び前記活性層を除去して、第１の電気光学素子部の発光素子部を形成する発光素子部形成工程と、前記発光素子部が有する前記活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程と、前記第１の電気光学素子部の前記発光素子部が形成されている第１のミラー層の上に、前記第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、前記第１の電気光学素子部と前記第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第４のマスクを形成する第４マスク形成工程と、前記第４のマスクが形成されている領域以外の第１ミラー層を除去して、前記第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程と、前記発光素子部の第１のミラー層の上に、前記第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する第１電極形成工程と、前記発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する第２電極形成工程と、前記第１の受光素子部の第１のコンタクト層の上に、前記第１のコンタクト層と電気的に接続される第３の電極を形成する第３電極形成工程と、前記第１の受光素子部の第２のコンタクト層の上に、前記第２のコンタクト層と電気的に接続される第４の電極を形成する第４電極形成工程と、前記第２の受光素子部の第１のコンタクト層の上に、前記第１のコンタクト層と電気的に接続される第５の電極を形成する第５電極形成工程と、前記第２の受光素子部の第２のコンタクト層の上に、前記第２のコンタクト層と電気的に接続される第６の電極を形成する第６電極形成工程と、を有することを要旨とする。
【００２７】
本発明に係る電気光学素子の製造方法によれば、層形成工程により、半絶縁性の半導体基板の表面に、第１のミラー層、活性層、第２のミラー層、絶縁体分離層、第１のコンタクト層、光吸収層、第２のコンタクト層を順に積層するように形成する。第１マスク形成工程により、第２のコンタクト層の上に、第１の電気光学素子部における、第１の光を監視するために第１の光を受ける第１の受光素子部と、第２の光を受ける第２の受光素子部とが形成される領域に第１のマスクを形成する。受光素子部形成工程により、第１のマスクが形成されている領域以外の第２のコンタクト層及び光吸収層を除去して第１の受光素子部及び第２の受光素子部を形成する。第２マスク形成工程により、第１の受光素子部、及び第１の受光素子部の周囲に環状に形成されている第２の受光素子部を有する第２のコンタクト層の上に、第１の受光素子部及び第２の受光素子部の電極を形成するための領域を覆うための第２のマスクを形成する。電極形成層形成工程により、第２のマスクが形成されている領域以外の第１のコンタクト層及び絶縁体分離層を除去して、第１の受光素子部及び第２の受光素子部の電極を形成するための層を形成する。第３マスク形成工程により、電極形成層が形成されている第２のミラー層の上に、第１の電気光学素子部の発光素子部となる領域を覆うための第３のマスクを形成する。発光素子部形成工程により、第３のマスクが形成されている以外の領域の第２のミラー層及び活性層を除去して、第１の電気光学素子部の発光素子部を形成する。電流狭窄層形成工程により、発光素子部が有する活性層と接している第２のミラー層を、一部酸化して電流狭窄層を形成する。第４マスク形成工程により、第１の電気光学素子部の発光素子部が形成されている第１のミラー層の上に、第１の電気光学素子部の周囲に環状に第２の電気光学素子部が形成されるように、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを素子分離する領域を開口した第４のマスクを形成する。素子分離領域形成工程により、第４のマスクが形成されている領域以外の第１ミラー層を除去して、第１の電気光学素子部と第２の電気光学素子部とを分離するための素子分離領域を形成する。第１電極形成工程により、発光素子部の第１のミラー層の上に、第１のミラー層と電気的に接続される第１の電極を形成する。第２電極形成工程により、発光素子部の第２のミラー層の上に、前記第２のミラー層と電気的に接続される第２の電極を形成する。第３電極形成工程により、第１の受光素子部の第１のコンタクト層の上に、第１のコンタクト層と電気的に接続される第３の電極を形成する。第４電極形成工程により、第１の受光素子部の第２のコンタクト層の上に、第２のコンタクト層と電気的に接続される第４の電極を形成する。第５電極形成工程により、第２の受光素子部の第１のコンタクト層の上に、第１のコンタクト層と電気的に接続される第５の電極を形成する。第６電極形成工程により、第２の受光素子部の第２のコンタクト層の上に、第２のコンタクト層と電気的に接続される第６の電極を形成する。これにより、発光素子部と第１の受光素子部とを有する第１の電気光学素子部と、第１の電気光学素子部の周囲に環状に形成される第２の電気光学素子部とを有する電気光学素子を、得ることができる。また、発光素子部が発する第１の光を、発光素子部の上に形成されている第１の受光素子部が監視し、光ファイバから入射される第２の光は第２の受光素子部が受光するようにできることから、当該第２の光の検出精度を高めることができる。また、第１の電気光学素子部の発光素子部と第１の受光素子部とが、絶縁体分離層により分離されることにより、発光素子部と第１の受光素子部とを、より電気的に分離することができ、それぞれの電極を別々に形成することができることから、発光素子部と受光素子部とを独立に駆動させることができる。
【００２８】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子の製造方法であって、前記第１マスク形成工程では、第１のマスクを前記第１の受光素子部の周囲に環状に形成し、前記受光素子部形成工程では、前記第２の受光素子部を前記第１の受光素子部の周囲に環状に形成することを要旨とする。
【００２９】
本発明に係る電気光学素子の製造方法によれば、第２の受光素子部は、第１の電気光学素子部の周囲に環状に形成されていることから、第１の光に対して光ファイバの光軸合せをすると、第２の受光素子部も光ファイバから入光する第２の光を受ける位置に入りやすくなることから、当該電気光学素子との光軸合せが容易になる。
【００３０】
また、本発明は、上記に記載の電気光学素子の製造方法であって、少なくとも前記第２の受光素子部上に光学部材を形成する光学部材形成工程と、を有することを要旨とする。
【００３１】
本発明に係る電気光学素子の製造方法によれば、少なくとも、光ファイバから入射される第２の光を受けるための第２の受光素子部上に光学部材を形成することにより、斜めに入射してくる第２の光を光学部材で捉える確率が高くなることから、第２の光の入射効率を向上させることができ、当該第２の光の検出精度をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
第１実施形態の説明を、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態の電気光学素子は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光通信システムにおける光通信モジュールの素子として用いられる。ＷＤＭ光通信システムでは、１本の光ファイバにより光通信モジュール間でデータの双方向通信を行う。双方向通信を行う場合、一の光通信モジュールから発せられる第１の光と、他の光通信モジュールから発せられる第２の光とでは、異なる波長の光が用いられる。本実施形態では、一の光通信モジュールに備えられた電気光学素子から発する光を第１の波長を有する第１の光、他の光通信モジュールから電気光学素子に入射される光を第２の波長を有する第２の光と定義する。
【００３３】
次に、電気光学素子１００の構造について説明する。
図１（ａ）に、本実施形態における電気光学素子の模式断面図を示し、図１（ｂ）は、電気光学素子の模式平面図を示す。
【００３４】
電気光学素子１００は、半導体基板としての半絶縁性のＧａＡｓ基板１０１上に形成されており、第１の電気光学素子部１５０と、第１の電気光学素子部１５０の周囲に環状に形成されている第２の電気光学素子部１６０とを備えている。
【００３５】
第１の電気光学素子部１５０と第２の電気光学素子部１６０とは、素子分離領域１１５により、素子分離されている。第１の電気光学素子部１５０は、面発光型発光素子または面発光型レーザである発光素子部１４０ａと、発光素子部１４０ａに積層して形成されている、フォトダイオードである第１の受光素子部１２０ａとを有している。第１の受光素子部１２０ａは、発光素子部１４０ａから発せられる第１の光の光路を一部含む領域に形成されている。同図においては、第１の受光素子部１２０ａが、発光素子部１４０ａの発光面１１２のほぼ中央の上部に形成されている。
【００３６】
第２の電気光学素子部１６０は、第２の受光素子部１２０ｂを有している。また、第２の受光素子部１２０ｂは、第２の受光面１１３ｂの上に、光学部材としてのマイクロレンズ１１１を備えている。
【００３７】
この電気光学素子１００では、第１の電気光学素子部１５０は、発光素子部１４０ａから、ＧａＡｓ基板１０１の表面に対し、略垂直に第１の光を発し、第１の受光素子部１２０ａが有する第１の受光面１１３ａが第１の光を受けることにより、第１の光の状態を監視する。また、第２の電気光学素子部１６０は、第２の受光素子部１２０ｂにより、光ファイバから入射された第２の光を受ける。第２の電気光学素子部１６０は、第１の電気光学素子部１５０と同じＧａＡｓ基板１０１に形成されているため、発光素子部１４０ａから発せられる第１の光が、第２の受光素子部１２０ｂに入射される割合は低いことから、実質的にはほぼ第２の光だけを受ける。したがって、この電気光学素子１００では、他局から送信された、光ファイバから入射される第２の光を精度良く検出することができる。
【００３８】
電気光学素子１００の構造の詳細について説明する。まず、第１の電気光学素子部１５０について説明する。半絶縁性のＧａＡｓ基板１０１上に、第１のミラー層１０２ａが形成されている。第１のミラー層１０２ａは、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とを交互に積層した約４０ペアの分布型多層膜として形成されている。第１のミラー層１０２ａ上には、第１のミラー層１０２ａよりも幅が小さい柱状部１３０が形成されている。
【００３９】
柱状部１３０は、活性層１０３ａ及び第２のミラー層１０４ａを有している。また、活性層１０３ａと第２のミラー層１０４ａとの近傍における第２のミラー層１０４ａ内に、電流狭窄層１０５ａが形成されている。活性層１０３ａは、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造で形成されている。活性層１０３ａの上には、第２のミラー層１０４ａが形成されている。第２のミラー層１０４ａは、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層とを交互に積層した複数のペアの分布型多層膜として形成されている。電流狭窄層１０５ａは、第２のミラー層を酸化した絶縁体である。電流狭窄層１０５ａは、第２のミラー層１０４ａと活性層１０３ａとの電流の経路を狭くすることにより、活性層１０３ａに流れる電流密度を上げて活性層１０３ａでの発光効率を高める働きをする。
【００４０】
第１の電気光学素子部１５０の発光素子部１４０ａは、第１のミラー層１０２ａ及び柱状部１３０により構成されている。発光素子部１４０ａは、第１のミラー層１０２ａに第１の電極１０８を、第２のミラー層１０４ａに第２の電極１０９ａを有する。第１の電極１０８は、第１のミラー層１０２ａがｎ型の導電性を有しているので、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。第２の電極１０９ａは、第２のミラー層１０４ａがｐ型の導電性を有しているので、ＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。
【００４１】
発光素子部１４０ａの発光面１１２上の、第２のミラー層１０４ａの上には、光吸収層１０６ａ及びコンタクト層１０７ａが、第２のミラー層１０４ａよりも小さい幅で形成されている。光吸収層１０６ａは、不純物が導入されていないＧａＡｓ層で形成されている。コンタクト層１０７ａは、ｎ型のＧａＡｓ層で形成されている。コンタクト層１０７ａの上には、第３の電極１１０ａが形成されている。第３の電極１１０ａは、コンタクト層１０７ａがｎ型の導電性を有しているので、第１の電極１０８と同様、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。光吸収層１０６ａ、コンタクト層１０７ａ、第２の電極１０９ａ及び第３の電極１１０ａにより、第１の電気光学素子部１５０の第１の受光素子部１２０ａが構成されている。
【００４２】
次に第２の電気光学素子部１６０について説明する。
第２の電気光学素子部１６０は、第１の電気光学素子部１５０と同じ構造を有する第２の発光素子部１４０ｂを有する。ただし、第２の発光素子部１４０ｂには電極を形成しないので、電圧等が加わらないことから、実際には機能しない。第２の発光素子部１４０ｂの上には、第２の発光素子部１４０ｂよりも幅の小さい、第１の受光素子部１２０ａと同様の構造である第２の受光素子部１２０ｂを有している。第２の発光素子部１４０ｂの第２ミラー面上には、第４の電極１０９ｂが形成されている。第４の電極は、第１の電気光学素子部１５０の第２の電極と同様にｐ型の電極として、ＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。コンタクト層１０７ｂの上には、第５の電極１１０ｂが形成されている。第５の電極１１０ｂは、第３の電極と同様にｎ型の電極として、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。
【００４３】
次に、電気光学素子１００の平面構造について説明する。図１（ｂ）に示すように、電気光学素子１００は、電極パッド１１８ａ〜１１８ｅと、第１の電極１０８〜第５の電極１１０ｂと、電極パッド１１８ａ〜１１８ｅと第１の電極１０８〜第５の電極１１０ｂとを電気的に接続する電気配線１１９ａ〜１１９ｅとを有している。電気配線１１９ａ〜１１９ｅは、他の電気配線または第１の電気光学素子部１５０、第２の電気光学素子部１６０と短絡しないように、配線用絶縁膜１１４ａ〜１１４ｄが形成されている。電極パッド１１８ａ〜１１８ｅの間、第２の電気光学素子部１６０が有する第４の電極１０９ｂ及び第５の電極１１０ｂと電極パッドとを電気的に接続した電気配線１１９ａ及び１１９ｅ、及び第１の電気光学素子部１５０が有する第１の電極１０８〜第３の電極１１０ａとを電気的に接続する電気配線１１９ｂ〜１１９ｄの一部には、配線用絶縁膜１１４ｄが形成されている。配線用絶縁膜１１４ｄは、例えばポリイミド等の有機材料系の膜を用いて形成されている。また、第２の電気光学素子部１６０の内側に形成されている電気配線１１９ｂ〜１１９ｄの一部については、酸化シリコンまたは窒化シリコン等の無機材料系の膜を用いて形成されている。
【００４４】
なお、第２の電気光学素子部１６０が有する第２の受光素子部１２０ｂは、本実施形態では、第１の電気光学素子部１５０の周囲に環状に形成されているが、光ファイバから入射される第２の光を受けることができる所望の位置に形成されていてもよい。
【００４５】
電気光学素子１００の作用・効果について説明する。
第１の電気光学素子部１５０の発光素子部１４０ａでは、図１（ｂ）に示す、第１の電極１０８と電気的に接続されている第１の電極パッド１１８ｂと、第２の電極１０９ａと電気的に接続されている第２の電極パッド１１８ｄとの間に電圧を印加することにより、第１のミラー層１０２ａから活性層１０３ａに電子が導入され、第２のミラー層１０４ａから活性層１０３ａに正孔が導入される。活性層１０３ａ内で、上記の電子と正孔が結合して消滅する。そのときのエネルギーが光として、電流狭窄層１０５ａが形成されていない活性層１０３ａの発光面１１２から、第２のミラー層１０４ａ側に発せられる。すなわち、ＧａＡｓ基板１０１の表面に対して略垂直に第１の波長を有する第１の光が発せられる。
【００４６】
第１の受光素子部１２０ａでは、発光素子部１４０ａと共通の電極である第２の電極１０９ａと電気的に接続されている第２の電極パッド１１８ｄと、第３の電極１１０ａと電気的に接続されている第３の電極パッド１１８ｃとの間に電圧を印加することにより、発光素子部１４０ａから発せられた第１の光が、光吸収層１０６ａの内部で正孔と電子を発生させ、それが第２の電極１０９ａ、第３の電極１１０ａに移動することにより電流が生じる。第１の受光素子部１２０ａは、第１の光を受け、当該第１の光の量に応じた電流（以下「光電流」という。）を発生させる。当該光電流を監視することにより、第１の光の状態の１つである光量を監視することができる。監視された結果を、電気光学素子１００の制御部（図示せず）にフィードバックすることにより、第１の光の状態を常に一定に保持するように制御することができる。
【００４７】
第２の電気光学素子部１６０が有する第２の受光素子部１２０ｂでは、第４の電極１０９ｂと電気的に接続されている第４の電極パッド１１８ｅと、第５の電極１１０ｂと電気的に接続されている第５の電極パッド１１８ａとの間に電圧を印加することにより、光ファイバから入光される第２の光が、光吸収層１０６ｂの内部で正孔と電子を発生させ、それが第４の電極１０９ｂ、第５の電極１１０ｂに移動することにより電流が生じる。第２の受光素子部１２０ｂは、主に光ファイバから入射される第２の波長を有する第２の光を受け、当該第２の光の量に応じた光電流を発生させる。
【００４８】
第２の電気光学素子部１６０は、図１（ｂ）に示すように、第１の電気光学素子部１５０の周囲に環状に形成されているので、発光素子部１４０ａから発せられる第１の光と光ファイバとの光軸を合わせることで、第２の受光素子部１２０ｂも光ファイバから入射される第２の光を受ける位置に入りやすくなる。すなわち、電気光学素子１００を用いた一の光通信モジュールの光軸合せを容易にすることができる。
【００４９】
次に、本実施形態における電気光学素子の製造方法について、図２〜図５の工程断面図を用いて説明する。
図２（ａ）は、層形成工程を示す。層形成工程では、まず半絶縁性のＧａＡｓ基板１０１の表面上に、第１のミラー層１０２、活性層１０３、第２のミラー層１０４、光吸収層１０６及びコンタクト層１０７を、順にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法を用いて積層するように形成する。これらの各層の組成等の詳細は、図１（ａ）で説明したとおりである。
【００５０】
図２（ｂ）は、第１マスク工程を示す。ＧａＡｓ基板１０１の最表面に形成されたコンタクト層１０７上に第１のマスクとしてのフォトレジスト１７０を全面に塗布し、フォトリソグラフィー法により、フォトレジストをパターン形成する。フォトレジスト１７０を、第１の電気光学素子部１５０が有する第１の受光素子部１２０ａが形成される領域と、第２の電気光学素子部１６０が有する第２の受光素子部１２０ｂが形成される領域とにフォトレジスト１７０が残るようにパターン形成する。本実施形態では、第２の受光素子部１２０ｂを、第１の受光素子部１２０ａの周囲に環状に形成するために、フォトレジスト１７０も同様に、略同心円状のパターンとして形成する。
【００５１】
図２（ｃ）は、受光素子部形成工程を示す。フォトレジスト１７０をマスクとして、ドライエッチング法によりコンタクト層１０７及び光吸収層１０６を除去する。その後、フォトレジスト１７０を剥離する。これにより、光吸収層１０６ａ及びコンタクト層１０７ａを有する第１の受光素子部１２０ａと、光吸収層１０６ｂ及びコンタクト層１０７ｂを有する第２の受光素子部１２０ｂとを形成する。なお、本実施形態では、ドライエッチング法を用いているが、ウェットエッチング法を用いて上記の各層を除去してもよい。
【００５２】
図３（ａ）は、第２マスク工程を示す。第１の受光素子部１２０ａ及び第２の受光素子部１２０ｂが形成されたＧａＡｓ基板１０１上に、第１マスク工程と同様に、第２のマスクとしてのフォトレジスト１７１を形成する。フォトレジスト１７１を、第１の電気光学素子部１５０が有する発光素子部１４０ａを形成する領域に残るように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。第２の電気光学素子部１６０においては、電気光学素子１００の最外部を決定する領域にフォトレジスト１７１を残す。すなわち、フォトレジスト１７１は、実質的に電気光学素子１００の素子面積を決定する。
【００５３】
図３（ｂ）は、発光素子部形成工程を示す。フォトレジスト１７１をマスクとして、ドライエッチング法により第２のミラー層１０４及び活性層１０３を除去する。その後、フォトレジスト１７１を剥離する。これにより、第１の電気光学素子部１５０における、活性層１０３ａ及び第２のミラー層１０４ａを有する発光素子部１４０ａの主要部を形成する。また、第２の電気光学素子部１６０においても、第１の電気光学素子部１５０と同様に、活性層１０３ｂ及び第２のミラー層１０４ｂを有する第２の発光素子部１４０ｂの主要部を形成する。ただし、第２の電気光学素子部１６０においては、第２の発光素子部１４０ｂを起動させるような電極を形成しないため、実際には駆動しない。なお、本実施形態では、ドライエッチング法を用いているが、ウェットエッチング法を用いて上記の各層を除去してもよい。
【００５４】
図３（ｃ）は、電流狭窄層形成工程を示す。発光素子部１４０ａ及び第２の発光素子部１４０ｂまで形成されたＧａＡｓ基板１０１を４００℃前後の水蒸気にさらし、活性層１０３上の第２のミラー層１０４ａ及び１０４ｂの一部を側面から酸化することにより、第１の電気光学素子部１５０及び第２の電気光学素子部１６０に、電流狭窄層１０５ａ及び１０５ｂを形成する。第２のミラー層１０４ａ及び１０４ｂは、層形成工程で、活性層１０３近傍の層は、アルミニウムの含有率の高いＧａＡｌＡｓ結晶を形成し、電流狭窄層１０５ａ及び１０５ｂを、酸化アルミニウムが主成分の絶縁性の層で形成する。
【００５５】
なお、電流狭窄層形成工程は、第１の電気光学素子部１５０における第２のミラー層１０４ａが側面が露出するように加工された後であるならば、所望のタイミングで行うことができる。
【００５６】
図４（ａ）は、第３マスク工程を示す。第１の受光素子部１２０ａ及び第２の受光素子部１２０ｂが形成されたＧａＡｓ基板１０１上に、第１マスク工程と同様に、第３のマスクとしてのフォトレジスト１７２を形成する。フォトレジスト１７２を、第１の電気光学素子部１５０と第２の電気光学素子部１６０とを素子分離するための素子分離領域１１５が開口されるように、フォトリソグラフィー法によりバターン形成する。
【００５７】
図４（ｂ）は、素子分離領域形成工程を示す。まず、フォトレジスト１７２をマスクとして、ドライエッチング法により第１のミラー層１０２を除去する。除去された部分は、素子分離領域１１５となる。なお、ここでは、ドライエッチング法を用いているが、ウェットエッチング法を用いて、第１のミラー層１０２を除去してもよい。
【００５８】
図４（ｃ）は、第１の電極、第３の電極及び第５の電極を形成するためのリフトオフ用マスクとしての第４のマスクを形成する第４マスク形成工程を示す。第４のマスクとしてのフォトレジスト１７３を、第１の電気光学素子部１５０における第１の電極１０８及び第３の電極１１０ａを形成する領域、及び第２の電気光学素子部１６０における第５の電極１１０ｂを形成する領域が開口されているように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００５９】
図５（ａ）は、第１電極形成工程、第３電極形成工程及び第５電極形成工程を示す。第１の電極１０８、第３の電極１１０ａ及び第５の電極１１０ｂは、ｎ型の導電性を有する層の上に形成される。したがって、第１の電極１０８、第３の電極１１０ａ及び第５の電極１１０ｂは、同じ材料、構造で形成することができる。したがって、フォトレジスト１７３が形成されているＧａＡｓ基板１０１の表面に、真空蒸着法、スパッタリング法等を用いてＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層した金属層を形成する。次に、リフトオフ法を用いて、第１の電極１０８、第３の電極１１０ａ及び第５の電極１１０ｂを形成する。すなわち、フォトレジスト１７３を剥離することにより、フォトレジスト１７３の上に形成された金属層を、当該フォトレジスト１７３とともに剥離する。
【００６０】
図５（ｂ）は、第２電極及び第４電極を形成するためのリフトオフ用マスクとしての第５のマスクを形成する第５マスク形成工程を示す。第５のマスクとしてのフォトレジスト１７４は、第１の電気光学素子部１５０における第２の電極１０９ａ及び第２の電気光学素子部１６０における第４の電極１０９ｂを形成する領域が開口されているように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００６１】
図５（ｃ）は、第２電極形成工程及び第４電極形成工程を示す。第２の電極１０９ａ及び第４の電極１０９ｂは、ｐ型の導電性を有する層の上に形成される。したがって、第２の電極１０９ａ及び第４の電極１０９ｂは、同じ材料、構造で形成することができる。したがって、フォトレジスト１７４が形成されているＧａＡｓ基板１０１の表面に、真空蒸着法、スパッタリング法等を用いてＡｕとＺｎとの合金とＡｕとを積層した金属層を形成する。次に、図５（ａ）で説明したリフトオフ法を用いることにより、フォトレジスト１７４を剥離し、第２の電極１０９ａ及び第４の電極１０９ｂを形成する。
【００６２】
なお、第１の電極１０８、第２の電極１０９ａ、第３の電極１１０ａ、第４の電極１０９ｂ及び第５の電極１１０ｂの形成においては、リフトオフ法を用いたが、電極となる金属層を予め形成し、第４のマスク、第５のマスクのパターン形成を逆にして、当該金属層をドライエッチング法等で加工することにより、これらの電極を形成してもよい。
また、本実施形態では、導電性が共通の電極について、同時に形成しているが、別々に形成してもよい。
【００６３】
第１の電極１０８、第２の電極１０９ａ、第３の電極１１０ａ、第４の電極１０９ｂ及び第５の電極１１０ｂが形成された後、それぞれの層とオーミック接合にするために、約４００℃で熱処理する。
【００６４】
このように、本実施形態における電気光学素子１００は、第１の電気光学素子部１５０と第２の電気光学素子部１６０とが同一の層構造を有することにより、同一の工程で第１の電気光学素子部１５０及び第２の電気光学素子部１６０を形成できる。したがって、従来の電気光学素子の製造工程とほぼ同じ工程数で、発光素子部１４０ａから発せされる第１の光を監視するための第１の受光素子部１２０ａと、光ファイバから入射される第２の光を受けるための第２の受光素子部１２０ｂとを有する電気光学素子１００を得ることができる。
【００６５】
次に、光学部材形成工程について説明する。
光学部材としてのマイクロレンズ１１１は紫外線硬化樹脂を使用する。液状の紫外線硬化樹脂を液滴吐出法またはディスペンサ法を用いて、第２の受光素子部１２０ｂの第２の受光面１１３ｂ上にマイクロレンズ前駆体（図示せず）を形成する。その後、マイクロレンズ前駆体に紫外線を照射することにより、マイクロレンズ前駆体を硬化させてマイクロレンズ１１１を形成する。このようにして、図１（ａ）に示すマイクロレンズ１１１を有する電気光学素子１００が得られる。
【００６６】
ここで、紫外線硬化樹脂は一般に、プレポリマー、オリゴマー、及びモノマーのうち少なくとも１種と光重合開始剤とを有する。紫外線硬化型樹脂のうち、粘度の選択性の広さを考慮すると、アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。紫外線硬化型アクリル系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエートアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類などのアクリレート類等が利用できる。また、エポキシメタクリレート類、スピロアセタール系メタクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等も利用できる。
【００６７】
また、マイクロレンズ１１１の材料として、紫外線硬化樹脂の他に、ポリイミド系の樹脂、アクリル系の樹脂を用いることもできる。この場合、樹脂をマイクロレンズ１１１にするために、熱処理等を行う。
【００６８】
このように、光ファイバから入射される第２の光を受ける第２の受光素子部１２０ｂ上にマイクロレンズ１１１を備えることにより、第２の光をマイクロレンズ１１１で捉える確率が高くなることから、第２の受光素子部１２０ｂを有する第２の電気光学素子部１６０に対して第２の光の入射効率を向上させることができるので、第２の光の検出精度をさらに高めることができる。
上記の工程を経ることにより、電気光学素子１００が得られる。
【００６９】
（第２実施形態）
第２実施形態の説明を、図６〜図１１を用いて説明する。
図６（ａ）に、本実施形態における電気光学素子の模式断面図を示し、図６（ｂ）は、電気光学素子の模式平面図を示す。
【００７０】
まず、第１実施形態における電気光学素子１００と本実施形態における電気光学素子２００との相違点について述べる。電気光学素子２００は、第１実施形態における電気光学素子１００とは異なり、第１の電気光学素子部２５０は、４つの電極を有している。また、第１の電気光学素子部２５０及び第２の電気光学素子部２６０に半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂを有している。半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂより下側に形成されている層については、電気光学素子１００と同様の構造である。
【００７１】
したがって、本実施形態では、半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂ及び当該半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂよりも上に形成されている層等、第１実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００７２】
図６（ａ）に示すように、第１の電気光学素子部２５０において、半導体分離層２０６ａは、発光素子部２４０ａと第１の受光素子部２２０ａとの間に形成されている。同様に、第２の電気光学素子部２６０においても、半導体分離層２０６ｂは、発光機能を有さない擬似的な第２の発光素子部２４０ｂと第２の受光素子部２２０ｂとの間に形成されている。半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂは、導電性がｎ型の極性を有する、Ａｌ組成比の高いＡｌＧａＡｓ層で形成されている。ここでは、ｎ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層として形成されている。半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂは、第１の電気光学素子部２５０を形成する際に、エッチングストップ層として機能する。また、半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂが、所望の導電性を有するように形成している場合には、第１の受光素子部２２０ａ及び第２の受光素子部２２０ｂにおける電極形成領域としても機能させることができる。
【００７３】
第１の電気光学素子部２５０の半導体分離層２０６ａは、発光素子部２４０ａが有する第２のミラー層２０４ａよりも小さい幅に形成されている。第２のミラー層２０４ａに第２の電極２１０を形成するためである。一方、第２の電気光学素子部２６０における半導体分離層２０６ｂは、第２のミラー層２０４ｂとほぼ同じ幅に形成されている。
【００７４】
半導体分離層２０６ａの上には、光吸収層２０７ａが形成されている。光吸収層２０７ａは、第１実施形態と同様、不純物が導入されていないＧａＡｓ層で形成されている。光吸収層２０７ａの上には、コンタクト層２０８ａが形成されている。コンタクト層２０８ａは、第１実施形態とは違い、導電性がｐ型の極性を有するＡｌＧａＡｓ層で形成されている。したがって、第１の電気光学素子部２５０は、全体として表面側の層から見て、ｐｎｐｎ構造になっている。第２の電気光学素子部２６０についても、同様の構造となっている。
【００７５】
次に、第１の電気光学素子部２５０の電極構造について説明する。発光素子部２４０ａにおいて、第１実施形態と同様、第１の電極２０９は、第１のミラー層２０２ａがｎ型の導電性を有しているので、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。第２の電極２１０は、第２のミラー層２０４ａがｐ型の導電性を有しているので、ＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。第１の受光素子部２２０ａでは、半導体分離層２０６ａ上に第３の電極２１１ａが形成されている。半導体分離層２０６ａは、ｎ型の導電性を有するので、第３の電極２１１ａは、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。コンタクト層２０８ａの上には、第４の電極２１２ａが形成されている。コンタクト層２０８ａはｐ型の導電性を有するので、第４の電極２１２ａは、ＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。第２の電気光学素子部２６０が有する第２の受光素子部２２０ｂは、第１の受光素子部２２０ａと同様の構造であるので、第５の電極２１１ｂは、第３の電極２１１ａと、第６の電極２１２ｂは、第４の電極２１２ａと同様に形成されている。
【００７６】
なお、本実施形態では、半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂ上に第３の電極２１１ａ、第５の電極２１１ｂを形成している。しかし、半導体分離層２０６ａ及び２０６ｂの抵抗が高く、オーミック電極の形成が難しい場合には、第１の電気光学素子部２５０においては、第２の電極２１０と共通の電極としてもよい。また、第２の電気光学素子部２６０においては、半導体分離層２０６ｂの一部を除去して、第２のミラー層２０４ｂ上に第５の電極２１１ｂを形成してもよい。
【００７７】
電気光学素子２００の平面構造について説明する。基本的には、第１実施形態とほぼ同様であるが、第１の電気光学素子部２５０が有する電極が１つ増加したため、電極パッドは、電極数に対応して６つになっている。また、各電極パッド２１８ａ〜２１８ｆ及び各電気配線２１９ａ〜２１９ｆが短絡しないように、配線絶縁膜２１７ａ〜２１７ｄが形成されている。電気光学素子２００の内部に形成されている電気配線２１９ｃ〜２１９ｅの一部には、第１実施形態と同様、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機材料系の膜を用いた配線絶縁膜２１７ａ〜２１７ｃが形成されており、電極パッド２１８ａ〜２１８ｆ及び電気配線２１９ａ〜２１９ｆ間には、ポリイミド等の有機材料系の膜を用いた配線絶縁膜２１７ｄが形成されている。
【００７８】
電気光学素子２００は、第１の電極２０９と電気配線２１９ｂを介して電気的に接続されている電極パッド２１８ｂと、第２の電極２１０と電気配線２１９ｃを介して電気的に接続されている電極パッド２１８ｃとの間に電圧を印加することにより、第１の電気光学素子部２５０の発光素子部２４０ａから、発光面２１４を介して第１の光を発する。また、第３の電極２１１ａと電気配線２１９ｅを介して電気的に接続されている電極パッド２１８ｅと、第４の電極２１２ａと電気配線２１９ｄを介して電気的に接続されている電極パッド２１８ｄとの間に電圧を印加することにより、第１の受光素子部２２０ａは、第１の光を受けるように機能する。
【００７９】
第５の電極２１１ｂと電気配線２１９ｆを介して電気的に接続されている電極パッド２１８ｆと、第６の電極２１２ｂと電気配線２１９ａを介して電気的に接続されている電極パッド２１８ａとの間に電圧を印加することにより、第２の受光素子部２２０ｂは、光ファイバから入射される第２の光を受けるように機能する。
【００８０】
これにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第１の受光素子部２２０ａは、第１の光の状態を監視し、一方、第２の受光素子部２２０ｂは、第２の光を主に受ける。したがって、この電気光学素子２００では、他局から送信された、光ファイバから入射される第２の光を精度良く検出することができる。
【００８１】
次に、本実施形態における電気光学素子の製造方法について、図７〜図１１の工程断面図を用いて説明する。
図７（ａ）は、層形成工程を示す。第１実施形態とほぼ同様であるが、第２のミラー層２０４の上に、半導体分離層２０６を形成する点が異なる。半導体分離層２０６の上に、第１実施形態と同様に光吸収層２０７及びコンタクト層２０８を形成する。
【００８２】
図７（ｂ）は、第１マスク工程を示す。第１実施形態と同様に、第１のマスクとしてのフォトレジスト２７０を第１の受光素子部２２０ａ及び第２の受光素子部２２０ｂが形成される領域に残るようにして形成する。
【００８３】
図７（ｃ）は、受光素子部形成工程を示す。フォトレジスト２７０をマスクとして、ドライエッチング法によりコンタクト層２０８及び光吸収層２０７を除去する。その後、フォトレジスト２７０を剥離する。これにより、光吸収層２０７ａ及びコンタクト層２０８ａを有する第１の受光素子部２２０ａと、光吸収層２０７ｂ及びコンタクト層２０８ｂを有する第２の受光素子部２２０ｂとを形成する。
【００８４】
本実施形態では、光吸収層２０７の下にＡｌ組成の高い半導体分離層２０６が形成されていることにより、この半導体分離層２０６がエッチングストッパ層として機能する。第１実施形態のように、ＧａＡｓ層で形成されている光吸収層２０７の下に、第２のミラー層２０４が形成されている場合、ＧａＡｓ層を除去するエッチャントが、第２のミラー層２０４のＡｌ組成の低い層まで除去してしまう可能性がある。すなわち、第２のミラー層まで余分にエッチングしてしまう、いわゆるオーバーエッチングが起こり、第１の電気光学素子部２５０の電気光学特性に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。本実施形態のように、半導体分離層２０６を形成することにより、オーバーエッチングを抑制することから、エッチング条件が安定化し、第１の受光素子部２２０ａ及び第２の受光素子部２２０ｂの形成が容易になる。
【００８５】
図８（ａ）は、第２マスク工程を示す。第１の受光素子部２２０ａ及び第２の受光素子部２２０ｂが形成されたＧａＡｓ基板２０１上に、第１マスク工程と同様に、第２のマスクとしてのフォトレジスト２７１を形成する。フォトレジスト２７１を、第１の受光素子部２２０ａに形成される第３の電極２１１ａ（図６（ａ）参照）、及び前記第２の受光素子部２２０ｂに形成される第５の電極２１１ｂ（図６（ａ）参照）を形成するための領域に残るように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００８６】
図８（ｂ）は、電極形成領域形成工程を示す。フォトレジスト２７１をマスクとして、ドライエッチング法により半導体分離層２０６を除去する。その後、フォトレジスト２７１を剥離する。これにより、第１の受光素子部２２０ａに形成される第３の電極２１１ａを形成するための領域、及び第２の受光素子部２２０ｂに形成される第５の電極２１１ｂを形成するための領域が形成される。
【００８７】
図８（ｃ）は、第３マスク形成工程を示す。第１実施形態の第２マスク形成工程と同様に、第１の受光素子部２２０ａ及び第２の受光素子部２２０ｂが形成されたＧａＡｓ基板２０１上に、第１マスク工程と同様に、第３のマスクとしてのフォトレジスト２７２を形成する。フォトレジスト２７２を、第１の電気光学素子部２５０が有する発光素子部２４０ａを形成する領域に残るように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００８８】
図９（ａ）は、発光素子部形成工程を示す。これは、第１実施形態の発光素子部形成工程とほぼ同様である。
図９（ｂ）は、電流狭窄層形成工程を示す。これは、第１実施形態の電流狭窄層形成工程とほぼ同様である。
図９（ｃ）は、第４マスク工程を示す。これは、第１実施形態の第３マスク形成工程とほぼ同様である。
図１０（ａ）は、素子分離領域形成工程を示す。これは、第１実施形態の素子分離領域形成工程とほぼ同様である。
【００８９】
図１０（ｂ）は、第２電極、第４電極及び第６電極を形成するためのリフトオフ用マスクとしての第５のマスクを形成する第４マスク形成工程を示す。第４のマスクとしてのフォトレジスト２７４を、第１の電気光学素子部２５０における第２の電極２１０及び第４の電極２１２ａを形成する領域、及び第２の電気光学素子部２６０における第６の電極２１２ｂを形成する領域が開口されているように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００９０】
図１０（ｃ）は、第２電極形成工程、第４電極形成工程及び第６電極形成工程を示す。第２の電極２１０、第４の電極２１２ａ及び第６の電極２１２ｂは、ｐ型の導電性を有する層の上に形成される。したがって、第２の電極２１０、第４の電極２１２ａ及び第６の電極２１２ｂは、同じ材料、構造で形成することができる。したがって、第１実施形態の第３電極及び第５電極形成工程と同様にして第２の電極２１０、第４の電極２１２ａ及び第６の電極２１２ｂを形成することができる。
【００９１】
図１１（ａ）は、第１の電極、第３の電極及び第５の電極を形成するためのリフトオフ用マスクとしての第６のマスクを形成する第６マスク形成工程を示す。第６のマスクとしてのフォトレジスト２７５は、第１の電気光学素子部２５０における第１の電極２０９及び第３の電極２１１ａと、第２の電気光学素子部２６０における第５の電極２１１ｂを形成する領域が開口されているように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００９２】
図１１（ｂ）は、第１電極形成工程、第３電極形成工程及び第５電極形成工程を示す。第１の電極２０９、第３の電極２１１ａ及び第５の電極２１１ｂは、ｎ型の導電性を有する層の上に形成される。したがって、第１実施形態と同様に、第１の電極２０９、第３の電極２１１ａ及び第５の電極２１１ｂは、同じ材料、構造で形成することができる。
【００９３】
第１の電極２０９、第２の電極２１０、第３の電極２１１ａ、第４の電極２１２ａ、第５の電極２１１ｂ及び第６の電極２１２ｂが形成された後、それぞれの層とオーミック接合にするために、約４００℃で熱処理する。
【００９４】
このように、本実施形態における電気光学素子２００は、第１実施形態と同様に、第１の電気光学素子部２５０と第２の電気光学素子部２６０とを同一の工程で形成することができる。また、エッチングストッパ層として機能する半導体分離層２０６を形成することにより、オーバーエッチングを抑制することから、エッチング条件が安定化し、第１の受光素子部２２０ａ及び第２の受光素子部２２０ｂの形成が容易になる。
【００９５】
光学部材形成工程についても、第１実施形態と同様である。すなわち、第２の受光素子部２２０ｂの受光面２１５ｂを含む領域にマイクロレンズ２１３を形成する。これにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、第２の受光素子部２２０ｂを有する第２の電気光学素子部２６０において、第２の光の検出精度をさらに高めることができる。
上記の工程を経ることにより、電気光学素子２００が得られる。
【００９６】
（第３実施形態）
第３実施形態の説明を、図１２〜図１６を用いて説明する。
図１２に、本実施形態における電気光学素子３００の模式断面図を示す。第３実施形態においては、第２実施形態と同様に、第１の電気光学素子部３５０は４つの電極を有している。相違点としては、本実施形態では、第１の電気光学素子部３５０における発光素子部３４０ａと第１の受光素子部３２０ａとの間に絶縁体で形成された絶縁体分離層３０６ａが形成されており、さらにその上に、第１の受光素子部３２０ａにおける第３電極を形成するための第１のコンタクト層３０７ａが形成されている点が相違する。第２の電気光学素子部３６０も第１の電気光学素子部３５０と同様の構造を有している。したがって、第１の受光素子部３２０ａは、絶縁体分離層３０６ａの上に第１のコンタクト層３０７ａ、光吸収層３０８ａ及び第２のコンタクト層３０９ａにより構成され、第２の受光素子部３２０ｂも、第１の受光素子部３２０ａと同様の構造を有している。
【００９７】
電気光学素子３００の平面構造は、第２実施形態と同様の構造を有している（図６（ｂ）参照。）。電気光学素子３００の電気光学的な作用については、第２実施形態とほぼ同様である。本実施形態では、第１の電気光学素子部３５０の発光素子部３４０ａと第１の受光素子部３２０ａとが、絶縁体分離層３０６ａにより分離されることにより、発光素子部３４０ａと第１の受光素子部３２０ａとを、より電気的に分離することができる。したがって、第１実施形態における電気光学素子１００が有する効果に加え、発光素子部３４０ａと第１の受光素子部３２０ａとを独立に駆動させることができる。
【００９８】
本実施形態における電気光学素子の製造方法について、図１３〜図１６の工程断面図を用いて説明する。
図１３（ａ）に、層形成工程を示す。第１実施形態とほぼ同様であるが、第２のミラー層３０４の上に、絶縁体分離層３０６及び第１のコンタクト層３０７を形成する点が相違する。第１のコンタクト層３０７の上に、第１実施形態と同様に光吸収層３０８及び第２のコンタクト層３０９を形成する。
【００９９】
図１３（ｂ）に、第１マスク形成工程を示す。第２実施形態と同様に、第１のマスクとしてのフォトレジスト３７０を第１の受光素子部３２０ａ及び第２の受光素子部３２０ｂが形成される領域に残るようにして形成する。
【０１００】
図１４（ａ）に、受光素子部形成工程を示す。第２実施形態と同様に、フォトレジスト３７０をマスクとして、ドライエッチング法により第２のコンタクト層３０９及び光吸収層３０８を除去する。その後、フォトレジスト３７０を剥離する。
【０１０１】
図１４（ｂ）に、第２マスク形成工程を示す。第１の受光素子部３２０ａ及び第２の受光素子部３２０ｂが形成されたＧａＡｓ基板３０１上に、第１マスク工程と同様に、第２のマスクとしてのフォトレジスト３７１を形成する。フォトレジスト３７１を、第１の受光素子部３２０ａに形成される第３の電極３１２ａ（図１２参照）、及び前記第２の受光素子部３２０ｂに形成される第５の電極３１２ｂ（図１２参照）を形成するための領域に残るように、フォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【０１０２】
図１４（ｃ）に、電極形成領域形成工程を示す。フォトレジスト３７１をマスクとして、ドライエッチング法により第１のコンタクト層３０７及び絶縁体分離層３０６を除去する。その後、フォトレジスト３７１を剥離する。これにより、第１の受光素子部３２０ａに形成される第３の電極３１２ａを形成するための領域、及び第２の受光素子部３２０ｂに形成される第５の電極３１２ｂを形成するための領域が形成される。
【０１０３】
図１５（ａ）に、第３マスク形成工程を示す。これは、第２実施形態における第３マスク形成工程とほぼ同様である。
図１５（ｂ）に、発光素子部形成工程を示す。これは、第１実施形態の発光素子部形成工程とほぼ同様である。
図１５（ｃ）に、電流狭窄層形成工程を示す。これは、第１実施形態の電流狭窄層形成工程とほぼ同様である。
図１６（ａ）に、第４マスク形成工程を示す。これは、第１実施形態の第３マスク形成工程とほぼ同様である。
図１６（ｂ）に、素子分離領域形成工程を示す。これは、第１実施形態の素子分離領域形成工程とほぼ同様である。
図１６（ｃ）に、電極形成工程を示す。これは、第２実施形態の第１電極形成工程〜第６電極形成工程とほぼ同様である。
光学部材形成工程についても、第１実施形態と同様である。
上記の工程を経ることにより、電気光学素子３００が得られる。
【０１０４】
（第４実施形態）
第４実施形態の説明を、図１７を用いて説明する。
図１７（ａ）に、第１実施形態で説明した電気光学素子１００を用いた光通信モジュールを示す。光通信モジュールとしてのＯＳＡ（Optical Sub-Assembly）５００は、ステム５０１の上に、上記で説明した電気光学素子１００が取り付けられている。ステム５０１には、外部電源と電気的に接続するためのステムのピン５０１ａを５本備えている。各ステムのピン５０１ａは、第１の電極１０８、第２の電極１０９ａ、第３の電極１１０ａ、第４の電極１０９ｂ及び第５の電極１１０ｂと電気的に接続されている。また、電気光学素子１００の上方で、かつ第１の電気光学素子部１５０が有する発光素子部１４０ａの光軸上に、レンズ５０３が配置されている。ステム５０１の台から光ファイバ５０４の一部まで、外部の環境から電気光学素子１００等を保護するために、カバー５０２が形成されている。また、レンズ５０３の光軸上に光ファイバ５０４が配置されている。本実施形態では、カバー５０２は、樹脂製であり、レンズ５０３と一体で形成されている。
【０１０５】
ステムのピン５０１ａを介して、電気光学素子１００の第１の電極１０８〜第５の電極１１０ｂに電圧を印加すると、発光素子部１４０ａ、第１の受光素子部１２０ａ及び第２の受光素子部１２０ｂが駆動する。発光素子部１４０ａから第１の波長を有する第１の光５０５を発し、第１の光５０５の一部は、第１の受光素子部１２０ａを通過して、レンズ５０３に到達する。到達した光は、レンズ５０３で集光され、光ファイバ５０４へ入射する。第１の光５０５の一部は、第１の受光素子部１２０ａが受けて、光吸収層１０６ａで光電流を生成する。この光電流を測定することにより、発光素子部１４０ａから発せられる第１の光５０５の光の状態を把握することができる。また、光ファイバ５０４を介して第１の電気光学素子に入射される第２の光５０６を、第１の受光素子部１２０ａ及びマイクロレンズ１１１を有する第２の受光素子部１２０ｂが受ける。第２の光５０６により、第１の受光素子部１２０ａの光吸収層１０６ａ、及び第２の受光素子部１２０ｂの光吸収層１０６ｂのそれぞれに光電流が生成される。ただし、第１の受光素子部１２０ａにおいては、第１の光５０５の光の状態を監視するために機能させ、第２の受光素子部１２０ｂにおいてのみ第２の光５０６の情報を得るようにする。
【０１０６】
したがって、第１の電気光学素子部１５０が発する第１の光５０５を監視する第１の受光素子部１２０ａと、光ファイバ５０４から入射される他のＯＳＡ等から発せられた第２の光５０６を受ける第２の受光素子部１２０ｂとを有することにより、第２の光５０６を精度良く検出することができる。また、必要最小限の光ファイバ本数、及び素子数で光通信モジュールを製造することができる。
【０１０７】
図１７（ｂ）に、第２実施形態または第３実施形態における、電気光学素子２００または３００を用いた光通信モジュール６００を示す。電気光学素子２００または３００は、電極を６つ有しているので、それらの電極に対応するステムのピン６０１ａも、同様に６本備えている。光通信モジュール６００も、上記の光通信モジュール５００と同様の効果を有する。また、電気光学素子３００においては、第１の電気光学素子部３５０における、発光素子部３４０ａと第１の受光素子部３２０ａとを独立に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】（ａ）は、第１実施形態における電気光学素子の模式断面図、（ｂ）は電気光学素子の模式平面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図６】（ａ）は、第２実施形態における電気光学素子の模式断面図、（ｂ）は電気光学素子の模式平面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１２】第３実施形態における電気光学素子の模式断面図。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、第３実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態における電気光学素子の製造工程を示す工程断面図。
【図１７】（ａ）は、第１実施形態における電気光学素子を用いた光通信モジュール、（ｂ）は、第２実施形態または第３実施形態における電気光学素子を用いた光通信モジュール。
【符号の説明】
【０１０９】
１００、２００、３００…電気光学素子、１０１、２０１、３０１…半導体基板としてのＧａＡｓ基板、１０２、２０２、３０２…第１のミラー層、１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ…第１の電気光学素子部における第１のミラー層、１０２ｂ、２０２ｂ、３０２ｂ…第２の電気光学素子部としての第１のミラー層、１０３、２０３、３０３…活性層、１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ…第１の電気光学素子部における活性層、１０３ｂ、２０３ｂ、３０３ｂ…第２の電気光学素子部における活性層、１０４、２０４、３０４…第２のミラー層、１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ…第１の電気光学素子部における第２のミラー層、１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ…第２の電気光学素子部における第２のミラー層、１０５ａ、２０５ａ、３０５ａ…第１の電気光学素子部における電流狭窄層、１０５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ…第２の電気光学素子部における電流狭窄層、１０６、２０７、３０８…光吸収層、１０４ａ、２０７ａ、３０８ａ…第１の電気光学素子部における光吸収層、１０６ｂ、２０７ｂ、３０８ｂ…第２の電気光学素子部における光吸収層、１０７、２０８…コンタクト層、１０７ａ、２０８ａ、…第１の電気光学素子部におけるコンタクト層、１０７ｂ、２０８ｂ…第２の電気光学素子部におけるコンタクト層、１０８、２０９、３１０…第１の電極、１０９ａ、２１０、３１１…第２の電極、１１０ａ、２１１ａ、３１２ａ…第３の電極、１０９ｂ、２１２ａ、３１３ａ…第４の電極、１１０ｂ、２１１ｂ、３１２ｂ…第５の電極、２１２ｂ、３１３ｂ…第６の電極、１１１、２１３、３１４…光学部材としてのマイクロレンズ、１１２、２１４、３１５…発光面、１１３ａ、２１５ａ、３１６ａ…第１の受光素子部における第１受光面、１１３ｂ、２１５ｂ、３１６ｂ…第２の受光素子部における第２の受光面、１１４ａ〜１１４ｄ、２１７ａ〜２１７ｄ…配線用絶縁膜、１１５、２１６、３１７…素子分離領域、１１８ａ〜１１８ｅ、２１８ａ〜２１８ｆ…電極パッド、１１９ａ〜１１９ｅ、２１９ａ〜２１９ｆ…電気配線、１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ…第１の電気光学素子部における第１の受光素子部、１２０ｂ、２２０ｂ、３２０ｂ…第２の電気光学素子部における第２の受光素子部、１３０、２３０、３３０…第１の電気光学素子部における柱状部、１４０ａ、２４０ａ、３４０ａ…第１の電気光学素子部における発光素子部、１４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂ…第２の電気光学素子部における発光素子部、１５０、２５０、３５０…第１の電気光学素子部、１６０、２６０、３６０…第２の電気光学素子部、１７０、２７０、３７０…第１のマスクとしてのフォトレジスト、１７１、２７１、３７１…第２のマスクとしてのフォトレジスト、１７２、２７２、３７２…第３のマスクとしてのフォトレジスト、１７３、２７３、３７３…第４のマスクとしてのフォトレジスト、１７４、２７４…第５のマスクとしてのフォトレジスト、２７５…第６のマスクとしてのフォトレジスト、５００、６００…光通信モジュール、５０１、６０１…ステム、５０１ａ、６０１ａ…ステムのピン、５０２、６０２…カバー、５０３、６０４…レンズ、５０４、６０４…光ファイバ、５０５、６０５…第１の光、５０６、６０６…第２の光。
【図１】
2006216640.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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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