(57)【要約】【課題】光結合効率の向上できる光半導体装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】光半導体装置１０は、半導体基板２０上に形成された端面入射型の受光素子４０と、半導体基板２０上に、受光素子４０の端面４１に相対するようにして形成され、端面４１に相対する面の対面に、半導体基板２０面に対して垂直方向に周期構造３１を有するフレネルレンズ３０とを具備することを特徴としている。【選択図】　　図１
2004128064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された端面入射型の受光素子と、
前記半導体基板上に、前記受光素子の前記端面に相対するようにして形成され、前記端面に相対する面の対面に、前記半導体基板面に対して垂直方向に周期構造を有するフレネルレンズと
を具備することを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記フレネルレンズは、前記端面に相対する面の対面に、前記半導体基板面に対して平行方向に凸部を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記フレネルレンズは、第１半導体層及び前記第１半導体層上に形成された第２半導体層の積層構造を複数重ねてなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記第１、第２半導体層は、互いにエッチングレートの異なる材料により形成される
ことを特徴とする請求項３記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記周期構造は、前記受光素子の前記端面に相対する面の対面に、前記半導体基板面に対して垂直に方向に形成された凹凸形状であり、該凹凸形状の凹部及び凸部は、それぞれ前記第１、第２半導体層によって形成される
ことを特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記第１、第２半導体層は、それぞれＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓＰ層である
ことを特徴とする請求項３乃至５いずれか１項記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記フレネルレンズは、前記周期構造が形成された面に入射された光を、前記半導体基板面に対して垂直方向に集光し、集光した光を前記受光素子の端面に入射する
ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記受光素子は、前記半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成され、前記クラッド層よりも小さいバンドギャップを有する第１導電型の光吸収層と、
前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層と略同一のバンドギャップを有する第２導電型の第３半導体層と、
前記第３半導体層上に形成され、前記第３半導体層よりも大きいバンドギャップを有する第２導電型の第２クラッド層と
を具備し、前記フレネルレンズから入射された光は、前記第１、第２クラッド層間を導波しつつ、前記光吸収層に吸収される
ことを特徴とする請求項７記載の光半導体装置。
【請求項９】
半導体基板上に端面入射型の受光素子を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記受光素子の前記端面に相対するようにして、エッチングレートの異なる複数の半導体層の積層構造を形成する工程と、
前記積層構造における、前記受光素子の前記端面に相対する面の対面に、前記半導体基板面に対して垂直方向の周期構造を形成する工程と
を具備することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記積層構造を形成する工程は、半導体基板上の前記受光素子の前記端面に相対する位置に第１半導体層を形成する工程と、
前記第１半導体層上に第２半導体層を形成する工程と、
前記第２半導体層上に前記第１半導体層を形成する工程と、
前記第２、第１半導体層を形成する工程を繰り返す工程とを備え、
前記周期構造を形成する工程は、前記第１、第２半導体層における前記受光素子の前記端面に相対する面をエッチングして、前記第１、第２半導体層のいずれか一方を、他方よりも多くエッチングすることにより、凹凸形状を形成する
ことを特徴とする請求項９記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１、第２半導体層は、それぞれＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓＰ層である
ことを特徴とする請求項１０記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１、第２半導体層のエッチングは、少なくとも塩酸を含む溶液を用いて行う
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光半導体装置及びその製造方法に関し、特に、導波路型受光素子を用いた光通信用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信用に用いられる半導体受光素子として、面入射型及び導波路型が広く知られている。
【０００３】
面入射型の受光素子では、光吸収層の膜厚を大きくすることで、受光感度を向上させることが出来る。しかしながら、面入射型であると、光が入射する方向と発生光電流の流れる電流の方向が同じである。従って、光吸収層の膜厚を大きくすると、キャリアの走行時間が大きくなり、周波数特性が悪化する場合があった。すなわち、受光感度と周波数特性とはトレードオフの関係にある。
【０００４】
他方、導波路型の受光素子については、例えば特許文献１に記載がある。導波路型であると、光の入射方向と電流の流れる方向とが異なる。従って、面入射型と異なり、受光感度及び周波数特性の向上を両立出来る。そのため、現在の１０Ｇｂ／ｓ程度の高速通信用の半導体受光素子には、導波路型受光素子が広く用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２８８５４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の導波路型受光素子であると、素子端面が受光領域となる。その受光領域は、通常、幅５μｍ、厚さ〜３μｍ程度であり、面入射型受光素子と比較して非常に狭い。その結果、光結合が困難となり、結合効率が低くなるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光結合効率の向上できる光半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光半導体装置は、半導体基板上に形成された端面入射型の受光素子と、前記半導体基板上に、前記受光素子の前記端面に相対するようにして形成され、前記端面に相対する面の対面に、前記半導体基板面に対して垂直方向に周期構造を有するフレネルレンズとを具備することを特徴としている。
【０００９】
上記構成を有する光半導体装置であると、入射光はフレネルレンズにおける周期構造の存在により、半導体基板面に垂直方向に集光されて、受光素子に入射される。従って、光結合効率が向上できる。またフレネルレンズは、受光素子と同一基板の同一面上にモノリシックに形成されている。従って、受光素子への光の入射率が悪化することを防止できると同時に、受光素子とレンズとを組み合わせた構成をコンパクトに出来、生産性を向上できる。
【００１０】
また、この発明に係る光半導体装置の製造方法は、半導体基板上に端面入射型の受光素子を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記受光素子の前記端面に相対するようにして、エッチングレートの異なる複数の半導体層の積層構造を形成する工程と、前記積層構造の、前記端面に相対する面の対面に、前記半導体基板面に対して垂直方向の周期構造を形成する工程とを具備することを特徴としている。
【００１１】
上記光半導体装置の製造方法であると、第１半導体層及び第１半導体層とエッチングレートの異なる第２半導体層とを積層し、その端面をエッチングすることでフレネルレンズが形成出来る。従って、フレネルレンズの製造が非常に容易である。すなわち、製造工程が簡略化できる結果、製造コストを削減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１３】
この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る光半導体装置の斜視図であり、図２は上面図である。
【００１４】
図示するように、光半導体装置１０は、半絶縁性（ＳＩ：ｓｅｍｉ−ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ）ＩｎＰ基板２０の主面上に形成されたフレネルレンズ３０、受光素子４０、及び電極５０、６０を備えている。
【００１５】
フレネルレンズ３０は、外部より入射された入射光を集光し、受光素子４０へ入射する。フレネルレンズ３０における光の入射面には、ＩｎＰ基板２０面に対して垂直方向に、周期構造３１が形成されている。本実施形態における周期構造３１は、ＩｎＰ基板２０面に対する凹凸面として形成されている。なお、周期構造３１上には、反射防止膜３２が形成されている（図１では図示を省略）。
【００１６】
受光素子４０は、フレネルレンズ３０と同一面上に形成されており、フレネルレンズ３０の後方に配置されている。すなわち、フレネルレンズ３０における光の入射面の対面に、端面４１が相対するようにして形成されている。受光素子４０は、フレネルレンズ３０によって集光された光を、端面４１において受ける。そして端面４１にて受けた光を吸収し、光電流に変換する、導波路型受光素子である。なお、受光素子４０の端面４１にも、反射防止膜４２が形成されている。
【００１７】
受光素子４０で得られた光電流は、電極５０、６０において取り出される。
【００１８】
次に、上記光半導体装置の詳細な断面構造について、図３を用いて説明する。図３は、図１におけるＸ１−Ｘ１’線方向に沿った断面図である。
【００１９】
まずフレネルレンズ３０の構成について説明する。
【００２０】
図示するように、フレネルレンズ３０は、ＩｎＰ層３３及びＩｎＧａＡｓＰ層３４の積層構造によって形成されている。すなわち、ＩｎＰ基板２０上に、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層３５が形成され、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層３５上に更に複数のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層３５が形成されている。そして、光の入射面においては、ＩｎＰ層３３がＩｎＧａＡｓＰ層３４よりも光の入射方向に沿って窪んだ形状を有することにより、周期構造３１すなわち凹凸面が形成されている。そして、周期構造３１上には、図示せぬ反射防止膜が形成される。
【００２１】
次に受光素子４０の構成について説明する。
【００２２】
図示するように、ＩｎＰ基板２０上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層４３が形成され、ＩｎＰバッファ層４３上にはｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４４が形成されている。ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４４上には、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５が形成され、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５上には、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層４６が形成されている。ＩｎＧａＡｓ層４６上にはｐ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４７が形成され、ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４７上にはｐ型ＩｎＰ窓層４８が形成されている。
【００２３】
受光素子４０は、フレネルレンズ３０に相対する端面４１及び、ＩｎＰ窓層４８上の一部領域を除いて、その周囲をＳｉＮｘ膜２１によって取り囲まれている。端面４１上には、図示せぬ反射防止膜が形成される。
【００２４】
受光素子４０のＩｎＰ窓層４８上には、受光素子４０の側面に沿ってＩｎＰ基板２０に達するようにして、ｐ型電極５０が形成されている。ｐ型電極５０は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成される。更に、受光素子４０のＩｎＰバッファ層４３に接するようにして、ｎ型電極６０がＩｎＰ基板２０上に形成されている。ｎ型電極６０は、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕで形成される。
【００２５】
次に、上記構成の光半導体装置の動作について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、図３と同じく図１におけるＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図であり、図５は、受光素子４０のバンド構造及び光強度分布を示す図である。
【００２６】
まず、例えば光ファイバ等（図示せず）によって伝送された光Ｌ１は、フレネルレンズ３０に入射する。前述の通り、光Ｌ１は、フレネルレンズ３０における、周期構造３１の形成された面に入射される。すると、光Ｌ１は、ＩｎＰ基板２０面に対して垂直方向の周期構造３１の存在により、ＩｎＰ基板２０面に対して垂直方向に集光される。フレネルレンズ３０で集光された光Ｌ１は、受光素子４０の端面４１からＩｎＧａＡｓ光吸収層４５に入射される。そして、入射された光は、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５で吸収される。
【００２７】
なお、フレネルレンズ３０によって集光された入射光Ｌ１の全てが必ずしもＩｎＧａＡｓ光吸収層４５に入射されるわけではない。ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５の膜厚は、例えば０．５μｍ、幅５μｍ程度であり、端面４１における光の入射範囲は狭い。従って、入射光Ｌ１のうちの一部Ｌ２は、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５から漏れる場合がある。しかし、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５から漏れた光Ｌ２は、ＩｎＰ層４３、４８間に閉じこめられる。これは、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰとの間の屈折率差によるもので、光強度は図５に示されるように分布する。すなわち、光Ｌ２は、ＩｎＰバッファ層４３とＩｎＧａＡｓＰクラッド層４４との境界、及びＩｎＰ窓層４８とＩｎＧａＡｓＰクラッド層４７との境界で反射を繰り返しながら、受光素子内を光Ｌ１の入射方向に沿って伝搬する。そして、伝搬する光Ｌ２は、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５を通過する際に吸収される。
【００２８】
ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５においては、光Ｌ１、Ｌ２が入射することで電子−正孔対が形成され、光電流が発生する。なお、受光素子４０の動作時において、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層４６はｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５とのｐｎ接合によって、全面空乏化されている。ｐ型ＩｎＧａＡｓ層４６は、周波数特性の悪化を防止するためのものである。すなわち、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＧａＡｓＰ層とでｐｎ接合を形成すると、両者のバンドギャップ差から、ホールに対するトラップが形成される場合があり、このことが周波数特性を悪化させる原因となる。そのため、バンドギャップが等しいＩｎＧａＡｓ層同士でｐｎ接合を形成しているのである。
【００２９】
次に、上記光半導体装置の製造方法について、図６乃至図１２を用いて説明する。図６乃至図１２は、本実施形態に係る光半導体装置の製造工程を順次示す断面図である。
【００３０】
まず図６に示すように、ＩｎＰ基板２０の主面上に、絶縁膜２３を形成する。絶縁膜２３は、例えばＳｉＮｘ膜である。そして、リソグラフィ技術とエッチングとにより、受光素子４０を形成すべき領域２４のＳｉＮｘ膜２３を除去する。従って、領域２４内にはＩｎＰ基板２０が露出される。
【００３１】
次に図７に示すように、領域２４内のＩｎＰ基板２０上に、例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ｎ型ＩｎＰバッファ層４３、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４４、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層４６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４７、及びｐ型ＩｎＰ窓層４８を順次選択成長する。各層の膜厚は、例えばＩｎＰバッファ層４３が３μｍ、ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４４が１μｍ、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４５が０．５μｍ、ＩｎＧａＡｓ層４６が０．１μｍ、ＩｎＧａＡｓＰクラッド層４７が１μｍ、ＩｎＰ窓層４８が１μｍである。その結果、図７に示すような受光素子４０が完成する。
【００３２】
次に図８に示すように、ＳｉＮｘ層２３上及び受光素子４０上に、絶縁膜２５を形成する。絶縁膜２５は例えばＳｉＮｘ層である。ＳｉＮｘ層２５は、受光素子４０の上面及び側面の全てを被覆するように形成される。
【００３３】
次に図９に示すように、リソグラフィ技術とエッチングとにより、フレネルレンズ３０を形成すべき領域２６のＳｉＮｘ膜２３、２５を除去する。従って、領域２６内にはＩｎＰ基板２０が露出される。
【００３４】
次に図１０に示すように、領域２６内のＩｎＰ基板２０上に、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、ＩｎＰ層３３、ＩｎＧａＡｓＰ層３４を交互に選択成長する。ＩｎＰ層３３及びＩｎＧａＡｓＰ層３４の膜厚は、例えば共に０．１μｍである。その結果、図１０に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層３５の積層構造が完成する。
【００３５】
次に、領域２６内のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層３５の積層構造の前方、すなわち、受光素子４０の端面に相対する面の対面のエッチングを行う。エッチングには、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとでエッチングレートの異なる例えば塩酸をエッチャントとして用いる。すると、ＩｎＧａＡｓＰ層３４が殆どエッチングされず、ＩｎＰ層３３のみがエッチングされる。すなわち、ＩｎＰ層３３の前面が後退される結果、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層３５の積層構造の前方には図１１に示すような周期構造（凹凸）３１が形成され、フレネルレンズ３０が完成する。引き続き、フレネルレンズ３０の周期構造３１上に、図示せぬ反射防止膜を形成する。
【００３６】
次に図１２に示すように、リソグラフィ技術とエッチングとにより、受光素子４０のＩｎＰ窓層４８上のＳｉＮｘ膜２５の一部を除去する。ＳｉＮｘ膜２５が除去された領域２７には、ＩｎＰ窓層４８上面が露出される。引き続き、受光素子４０の、フレネルレンズ３０に相対する面におけるＳｉＮｘ膜２５を除去する。その結果、受光素子４０の端面４１が露出される。そして、受光素子４０の端面４１上に、図示せぬ反射防止膜を形成する。
【００３７】
その後は、ＩｎＰ基板２０上におけるｐ型電極形成予定領域のＳｉＮｘ膜２３、２５を除去する。そして、受光素子４０上の領域２７においてＩｎＰ窓層４８と接し、且つ、上記ＳｉＮｘ膜２３、２５が除去された領域でＩｎＰ基板２０に接するように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜を真空蒸着法により形成し、ｐ型電極５０を形成する。ｐ型電極５０は、受光素子４０上から受光素子４０の後部側面を介して、ＩｎＰ基板２０主面上に渡って連続的に形成される。更に、ｎ型電極形成予定領域のＳｉＮｘ膜２３、２５を除去する。そして、受光素子４０のＩｎＰバッファ層４３に接するように、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜をＩｎＰ基板２０の主面上に真空蒸着法により形成し、ｎ型電極６０を形成する。その後、電極を約３５０℃の熱処理により合金化する。その結果、図１乃至図３に示す光半導体装置が完成する。
【００３８】
上記のように、この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置及びその製造方法によれば、導波路型受光素子４０において光が入射される端面４１前方に、フレネルレンズ３０を設けている。そのフレネルレンズ３０は、前面、すなわち、受光素子４０の端面４１に相対する面の対面に、半導体基板２０面に垂直方向の周期構造３１を有している。従って、入射光はフレネルレンズ３０で半導体基板２０面に垂直方向に集光された後、受光素子４０に入射される。従って、入射光が受光素子４０に効果的に入射されることとなり、光結合効率が向上できる。
【００３９】
また、フレネルレンズ３０は、受光素子４０と同一基板の同一面上にモノリシックに形成されている。従って、フレネルレンズ３０間の焦点位置がずれて、受光素子４０への光の入射率が悪化することを防止できる。同時に、受光素子とレンズとを組み合わせた構成をコンパクトに出来、生産性を向上できる。
【００４０】
更に、フレネルレンズ３０は、第１半導体層（ＩｎＰ層３３）及び第１半導体層とエッチングレートの異なる第２半導体層（ＩｎＧａＡｓＰ層３４）とを積層し、その端面をエッチングすることにより形成される。従って、フレネルレンズ３０の製造が非常に容易である。すなわち、製造工程が簡略化できる結果、製造コストを削減できる。
【００４１】
次に、この発明の第２の実施形態に係る光半導体装置について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、本実施形態に係る光半導体装置の斜視図であり、図１４は上面図である。
【００４２】
本実施形態に係る光半導体装置１０は、上記第１の実施形態に係る光半導体装置において、フレネルレンズ３０に凸部を設けた構成を有している。図示するように、フレネルレンズ３０における光の入射面、すなわち受光素子４０の端面４１に相対する面の対面に、凸部３６が設けられている。より具体的には、フレネルレンズ３０を構成するＩｎＰ層３３及びＩｎＧａＡｓＰ層３４のそれぞれに、凸部３６が形成されている。凸部３６は、ＩｎＰ基板２０面内において、光源に対して凸となる形状を有している。
【００４３】
フレネルレンズ３０に入射した光Ｌ１は、第１の実施形態で説明した通り、周期構造３１の存在により、ＩｎＰ基板２０面に対して垂直方向に集光される。また図１４に示すように、凸部３６の存在により、ＩｎＰ基板２０面に対して水平方向にも集光される。このように、フレネルレンズ３０においてＩｎＰ基板２０面に対して垂直方向及び水平方向に集光された光は、受光素子４０で光電流に変換される。
【００４４】
次に、上記光半導体装置の製造方法について、図１５及び図１６を用いて説明する。図１５及び図１６は、本実施形態に係る光半導体装置の製造工程を順次示す断面図である。
【００４５】
まず、上記第１の実施形態で説明した工程により、図８の構造を形成する。その後図１５に示すように、リソグラフィ技術とエッチングとにより、フレネルレンズ３０を形成すべき領域２８のＳｉＮｘ膜２３、２５を除去する。従って、領域２８内にはＩｎＰ基板２０が露出される。この際領域２８は、フレネルレンズの形状に従って凸部２９を有するように形成される。
【００４６】
次に、領域２８内のＩｎＰ基板２０上に、第１の実施形態と同様、ＩｎＰ層３３、ＩｎＧａＡｓＰ層３４を交互に選択成長する。ＩｎＰ層３３及びＩｎＧａＡｓＰ層３４は、ＩｎＰ基板２０上にのみ選択的に成長されるから、領域２８の凸部２９を反映した形状となる。すなわち、図１６に示すように、ＩｎＰ層３３及びＩｎＧａＡｓＰ層３４は、受光素子４０に相対する面の反対面に、凸部３６を有する形状として形成される。
【００４７】
その後は第１の実施形態と同様に、図１１、図１２の工程を経て、図１３及び図１４に示す光半導体装置１０が完成する。
【００４８】
上記のように、この発明の第２の実施形態に係る光半導体装置及びその製造方法によれば、上記第１の実施形態で説明した効果が得られる。また、本実施形態に係る構成であると、フレネルレンズはその光の入射面に、ＩｎＰ基板２０面内において光源に対して凸となる形状を有している。この凸部３６によって、入射光はＩｎＰ基板２０に対して垂直方向だけでなく水平方向にも集光される。その結果、第１の実施形態に係る構成よりも更に光の結合効率を向上できる。
【００４９】
なお、上記第１、第２の実施形態においてフレネルレンズを構成するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層の組成や膜厚、またＩｎＰ層３３のエッチング量は、焦点位置や入射光の波長等によって決定できる。勿論、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層をエッチングする際には、塩酸を含む溶液を用いる場合に限らず、選択的にエッチング出来れば足りる。その点では、材料自体もＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰに限られない。フレネルレンズを構成する材料は、入射する光の波長に対して透明で有れば良い。また、フレネルレンズの形成方法も、上記したＩｎＰ基板上への選択成長に限られるものではない。例えばＩｎＰ基板上へＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層を形成した後、リソグラフィ技術とエッチングとによりパターニングすることで行っても良い。
【００５０】
更に、上記実施形態では受光素子を備えた光半導体装置を例に挙げて説明したが、発光素子を備え、発光素子の出力する光をレンズによって集光して出力する場合であっても良い。また、通信用（λ＝０．９８μｍ〜）の光半導体装置だけでなく、可視から紫外域の短波長の光を扱う光半導体装置にも適用できるのは言うまでもない。勿論、３−５族化合物半導体だけでなく、２−６族化合物半導体を含む光半導体装置であっても良い。
【００５１】
なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光結合効率の向上できる光半導体装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の斜視図。
【図２】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の上面図。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の断面図であり、図１におけるＸ１−Ｘ１’線に沿った断面図。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の断面図。
【図５】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の備える受光素子のバンド構造及び光強度分布を示す概念図。
【図６】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第１の製造工程の断面図。
【図７】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第２の製造工程の断面図。
【図８】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第３の製造工程の断面図。
【図９】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第４の製造工程の断面図。
【図１０】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第５の製造工程の断面図。
【図１１】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第６の製造工程の断面図。
【図１２】この発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の第７の製造工程の断面図。
【図１３】この発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の斜視図。
【図１４】この発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の上面図。
【図１５】この発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の第１の製造工程の断面図。
【図１６】この発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の第２の製造工程の断面図。
【符号の説明】
１０…光半導体装置
２０…ＩｎＰ基板
２１、２２、２３、２５…ＳｉＮｘ膜
２４…受光素子形成領域
２６、２８…フレネルレンズ形成領域
２７…電極形成領域
３０…フレネルレンズ
３１…周期構造
３２、４２…反射防止膜
３３…ＩｎＰ層
３４…ＩｎＧａＡｓＰ層
３５…ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層
３６…凸部
４０…受光素子
４１…端面
４３…ｎ型ＩｎＰバッファ層
４４…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層
４５…ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４６…ｐ型ＩｎＧａＡｓ層
４７…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層
４８…ｐ型ＩｎＰ窓層
５０、６０…電極
【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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【図１６】
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