(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型層、活性層および第２導電型層をこの順に含むと共に、電流注入領域が形成された電流狭窄層を前記第２導電型層内に含む第１半導体積層構造を有し、前記活性層から射出された発光光を前記第２導電型層のうち前記電流注入領域と対向する領域から積層方向に射出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の前記第２導電型層側に設けられると共に、前記半導体発光素子から射出されてきた光の一部を吸収する光吸収層を含む第２半導体積層構造を有する半導体光検出器と、
前記半導体発光素子と前記半導体光検出器との間であって、かつ前記電流注入領域と積層方向において対応する領域に設けられると共に、前記半導体発光素子および前記半導体光検出器の双方に接する光透過部と、
前記半導体発光素子と前記半導体光検出器との間であって、かつ前記光透過部の、積層面内方向の周囲に設けられると共に、前記半導体発光素子および前記半導体光検出器の双方に接する金属部と
を備え、
前記金属部は、前記半導体発光素子および前記半導体光検出器の双方の電極として機能し、かつ、ワイヤボンディングするための領域を有する
半導体発光装置。
【請求項２】
第１導電型層、活性層および第２導電型層をこの順に含むと共に、電流注入領域が形成された電流狭窄層を前記第１導電型層内に含む第１半導体積層構造を有し、前記活性層から射出された発光光を前記第２導電型層のうち前記電流注入領域と対向する領域から積層方向に主に射出すると共に、前記活性層から射出された発光光を前記第１導電型層のうち前記電流注入領域と対向する領域から積層方向にわずかに射出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の前記第１導電型層側に設けられると共に、前記半導体発光素子から射出されてきた光の一部を吸収する光吸収層を含む第２半導体積層構造を有する半導体光検出器と、
前記半導体発光素子と前記半導体光検出器との間であって、かつ前記電流注入領域と積層方向において対応する領域に設けられると共に、前記半導体発光素子および前記半導体光検出器の双方に接する光透過部と、
前記半導体発光素子と前記半導体光検出器との間であって、かつ前記光透過部の、積層面内方向の周囲に設けられると共に、前記半導体発光素子および前記半導体光検出器の双方に接する金属部と
を備え、
前記金属部は、前記半導体発光素子および前記半導体光検出器の双方の電極として機能し、かつ、ワイヤボンディングするための領域を有する
半導体発光装置。
【請求項３】
前記光透過部は、前記発光領域の発光光を透過することの可能な絶縁物質により構成される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光光を検出するための光検出素子を有する半導体発光装置に係り、特に、光検出精度が高度に要求される用途で好適に適用可能な半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバや、光ディスクなどの用途の半導体発光装置には、これに組み込まれた半導体発光素子の光出力レベルを一定にする目的の一環として、半導体発光素子の発光光を検出する光検出機構が設けられている。この光検出機構は、例えば、発光光の一部を分岐させる反射板と、この分岐した発光光を検出する半導体光検出器とにより構成することも可能である。ところが、このような構成では、部品点数が多くなるだけでなく、反射板や、半導体光検出器を半導体発光素子に対して高精度に配置しなければならない。そこで、そのような問題を解決する方策の１つとして、半導体発光素子と半導体光検出器とを一体に形成して構成することが考えられる。
【０００３】
しかし、これらを一体に形成して構成すると、半導体光検出器は、本来検出すべき誘導放出光だけでなく、自然放出光までも検出する可能性がある。そのため、このような場合には、半導体光検出器によって検出された光に基づいて計測される半導体発光素子の光出力レベルは、自然放出光の分だけ誤差を含んでいるので、このような構成の半導体発光装置は光出力レベルを高精度に制御することが要求される用途には適さない。
【０００４】
そこで、特許文献１では、半導体光検出器内に制御層を設け、半導体発光素子から入力される自然放出光の一部を半導体光検出器が検出する前に遮断する技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特許２８７７７８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の制御層は、半導体光検出器を構成する半導体物質の一部を酸化することにより形成されるものである。しかし、酸化された半導体物質は反射率があまり高くなく、自然放出光を多少透過してしまうので、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを十分に低減することは困難である。そのため、光検出精度を十分に向上させることができないという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、自然放出光を高反射率で反射することにより、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを低減し、もって光検出精度をより向上させることの可能な半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の半導体発光装置は、半導体発光素子、半導体光検出器、光透過部および金属部を備えたものである。半導体発光素子は、第１導電型層、活性層および第２導電型層をこの順に含むと共に、電流注入領域が形成された電流狭窄層を第２導電型層内に含む第１半導体積層構造を有している。半導体発光素子は、活性層から射出された発光光を第２導電型層のうち電流注入領域と対向する領域から射出するようになっている。半導体光検出器は、半導体発光素子の第１導電型層側に設けられており、半導体発光素子から射出されてきた光の一部を吸収する光吸収層を含む第２半導体積層構造を有している。光透過部は、半導体発光素子と半導体光検出器との間であって、かつ電流注入領域と対応する領域に設けられると共に、半導体発光素子および半導体光検出器の双方に接している。金属部は、半導体発光素子と半導体光検出器との間であって、かつ光透過部の、面内方向の周囲に設けられると共に、半導体発光素子および半導体光検出器の双方に接している。さらに、金属部は、半導体発光素子および半導体光検出器の双方の電極として機能し、かつ、ワイヤボンディングするための領域を有する。
【０００９】
本発明の第２の半導体発光装置は、半導体発光素子、半導体光検出器、光透過部および金属部を備えたものである。半導体発光素子は、第１導電型層、活性層および第２導電型層をこの順に含むと共に、電流注入領域が形成された電流狭窄層を第１導電型層内に含む第１半導体積層構造を有している。半導体発光素子は、活性層から射出された発光光を第２導電型層のうち電流注入領域と対向する領域から主に射出すると共に、活性層から射出された発光光を第１導電型層のうち電流注入領域と対向する領域からわずかに射出するようになっている。半導体光検出器は、半導体発光素子の第１導電型層側に設けられており、半導体発光素子から射出されてきた光の一部を吸収する光吸収層を含む第２半導体積層構造を有している。光透過部は、半導体発光素子と半導体光検出器との間であって、かつ電流注入領域と対応する領域に設けられると共に、半導体発光素子および半導体光検出器の双方に接している。金属部は、半導体発光素子と半導体光検出器との間であって、かつ光透過部の、面内方向の周囲に設けられると共に、半導体発光素子および半導体光検出器の双方に接している。さらに、金属部は、半導体発光素子および半導体光検出器の双方の電極として機能し、かつ、ワイヤボンディングするための領域を有する。
【００１０】
本発明の第１および第２の半導体発光装置では、活性層のうち電流注入領域と対向する領域（発光領域）において生じた発光光には、誘導放出による光だけでなく、自然放出による光も含まれているが、この発光光により第１半導体積層構造内で誘導放出が繰り返される結果、所定の波長で発振が生じ、その所定の波長の光が第１半導体積層構造から射出される。このとき、光透過部および金属部からなる層が半導体発光素子と半導体光検出器との間に設けられているので、この光透過部を透過した光が半導体光検出器の光吸収層に入射する。光吸収層に入射した光の一部は、光吸収層に吸収され、吸収された光の光量に応じた電気信号が生成される。これにより、この電気信号を利用して光射出窓から射出される光の出力レベルを計測することを可能にする。
【００１１】
ここで、光透過部は発光領域と対応する領域に設けられ、金属部は第１半導体積層構造のうち発光領域の外縁領域と対応する領域に設けられているので、発光領域で発生した発光光のうち半導体光検出器側へ放出された誘導放出光のほとんどは光透過部を透過して半導体光検出器に入射する。一方、その発光光のうち半導体光検出器側へ放出された自然放出光のほとんどは金属部で半導体発光素子側に反射され、半導体光検出器への入射が遮断される。これは、誘導放出光は指向性を有しており、金属部側へ放出されることがほとんど無いからであり、一方、自然放出光は指向性を有しておらず、そのほとんどが金属部側へ放出されるからである。これより、光透過部を透過する自然放出光の光量を、光透過部を透過する誘導放出光の光量と比べて極めて小さくすることができる。また、金属部は通常、反射率が極めて高いので、金属部を透過する自然放出光の光量は、光透過部を透過する自然放出光の光量と比べてほとんど無視することができる。
【００１２】
ここで、半導体光検出器が半導体発光素子の光射出窓側に配置されている場合は、光射出窓側から射出された光の一部が光吸収層に吸収されることとなり、半導体発光素子の光射出窓とは反対側に配置されている場合は、発光領域で発生した発光光のうち光射出窓とは反対側に放出された光の一部が光吸収層に吸収されることとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体発光装置によれば、光透過部および金属部からなる層を半導体発光素子と半導体光検出器との間に設けるようにしたので、金属部側に放出された自然放出光の半導体光検出器への入射がほとんど遮断される。その結果、半導体光検出器による自然放出光の検出レベルを低減することができるので、光検出精度をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の断面構成を表すものである。この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ１上に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、半導体光検出器２とをこの順に配置すると共に、これら面発光型半導体レーザ１、半導体光検出器２、ならびに光透過部３１および金属部３２からなる層を一体に形成して構成したものである。この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ１の発光光が光射出窓１７Ａ（後述）、光透過部３１および半導体光検出器２を介して開口部Ｗ１（後述）から外部に射出されると共に、光射出窓１７Ａから射出された光の出力レベルに応じた電気信号が半導体光検出器２から出力されるようになっている。すなわち、この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ１の発光光が外部に射出される側に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、半導体光検出器２とをこの順に配置して構成したものである。なお、図１は、模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。
【００１６】
（面発光型半導体レーザ１）
面発光型半導体レーザ１は、基板１０の一面側に半導体積層構造１１を備える。この半導体積層構造１１は、基板１０上に、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７をこの順に積層して構成される。なお、半導体積層構造１１は、本発明の「第１半導体積層構造」に相当し、ｎ型ＤＢＲ層１２およびｎ型クラッド層１３は、本発明の「第１導電型の第１半導体層」に相当し、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６およびｐ型コンタクト層１７は、本発明の「第２導電型の第２半導体層」に相当する。
【００１７】
基板１０および半導体積層構造１１は、例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）系の化合物半導体によりそれぞれ構成される。なお、ＧａＡｓ系化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。
【００１８】
基板１０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成される。ｎ型ＤＢＲ層１２は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ1 （λは発振波長、ｎ1 は屈折率）のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１＜１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ2 （ｎ2 は屈折率）のｎ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０＜ｘ２＜ｘ１）によりそれぞれ形成されている。なお、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
【００１９】
ｎ型クラッド層１３は、例えばＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（０＜ｘ３＜１）により構成される。活性層１４は、例えばＡｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（０＜ｘ４＜１）により構成され、後述の電流注入領域１６Ｃ−１と対向する領域に発光領域１４Ａを有する。ｐ型クラッド層１５は、例えばＡｌx5Ｇａ1-x5Ａｓ（０＜ｘ５＜１）により構成される。このｎ型クラッド層１３、活性層１４およびｐ型クラッド層１５は、不純物が含まれていないことが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。なお、ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。
【００２０】
ｐ型ＤＢＲ層１６は、低屈折率層（図示せず）および高屈折率層（図示せず）を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。この低屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ3 （λは発振波長、ｎ3 は屈折率）のｐ型Ａｌx6Ｇａ1-x6Ａｓ（０＜ｘ６＜１）、高屈折率層は、例えば厚さがλ／４ｎ4(ｎ4 は屈折率）のｐ型Ａｌx7Ｇａ1-x7Ａｓ（０＜ｘ７＜ｘ６）によりそれぞれ形成されている。
【００２１】
ただし、ｐ型ＤＢＲ層１６において、活性層１４側から数えて数組離れた低屈折率層の部位には、低屈折率層の代わりに、電流狭窄層１６Ｃが形成されている。なお、図１では、活性層１４側から数えて１組離れた低屈折率層の部位に電流狭窄層１６Ｃが形成されている場合が例示されている。この電流狭窄層１６Ｃにおいて、その中央領域が電流注入領域１６Ｃ−１であり、この電流注入領域１６Ｃ−１を取り囲む周辺領域が電流狭窄領域１６Ｃ−２となっている。電流注入領域１６Ｃ−１は、例えば、Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ（ｘ６＜ｘ８≦１）により構成され、積層方向から見て例えば円形状となっている。電流狭窄領域１６Ｃ−２は、半導体積層構造１１の側面側からこれを酸化することにより得られたＡｌ2 Ｏ3 （酸化アルミニウム）を含んで構成され、積層方向から見て例えばドーナツ形状となっている。これにより、電流狭窄層１６Ｃは、ｐ側電極として機能する金属部３２（後述）と、ｎ側電極１８とから注入された電流を狭窄する機能を有する。
【００２２】
ｐ型コンタクト層１７は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成され、上記の電流注入領域１６Ｃ−１と対向する領域に、例えば円形状の光射出窓１７Ａを有する。ｎ側電極１８は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とを基板１０の側から順に積層した構造を有しており、基板１０と電気的に接続されている。
【００２３】
（半導体光検出器２）
半導体光検出器２は、半導体積層構造２１と、ｎ側電極２５とを有する。この半導体積層構造２１は、例えば、基板２０（図２参照）上に、ｎ型コンタクト層２２、光吸収層２３、ｐ型コンタクト層２４をこの順に積層したのち、基板２０を除去してｎ型コンタクト層２２を露出させると共に、その露出したｎ型コンタクト層２２のうち発光領域１４Ａと対抗する領域を除去することにより形成されたものである。なお、半導体積層構造２１が、本発明の「第２半導体積層構造」に相当し、ｐ型コンタクト層２４が本発明の「第２導電型の第３半導体層」に相当する。
【００２４】
基板２０および半導体積層構造２１は、例えば、上記した基板１０および半導体積層構造１１と同様、ＧａＡｓ系の化合物半導体によりそれぞれ構成される。基板２０は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成される。ｎ型コンタクト層２２は、例えば、ｎ型Ａｌｘ９Ｇａ１−ｘ９Ａｓ（０≦ｘ９≦１）により構成され、発光領域１４Ａと対抗する領域に開口を有する。光吸収層２３は、例えば、ｎ型Ａｌｘ１０Ｇａ１−ｘ１０Ａｓ（０≦ｘ１０≦１）により構成され、発光領域１４Ａから射出されてきた光の一部を吸収すると共に、吸収した光を電気信号に変換するようになっている。この電気信号は、金属部３２に接続された光出力演算回路（図示せず）に光出力モニタ信号として入力され、光出力演算回路において光射出窓１７Ａから射出されるレーザ光の出力レベルを計測するために用いられる。ｐ型コンタクト層２４は、例えば、ｐ型Ａｌｘ１１Ｇａ１−ｘ１１Ａｓ（０≦ｘ１１≦１）により構成され、光吸収層２３と電気的に接続されている。ｎ側電極２５は、ｎ型コンタクト層２２上に形成されたものであり、ｎ型コンタクト層２２と同様、発光領域１４Ａと対抗する領域に開口を有する。このｎ側電極２５は、ｎ型コンタクト層２２と電気的に接続されている。ここで、ｎ型コンタクト層２２およびｎ側電極２５に形成されたそれぞれの開口により、開口部Ｗ１が形成されている。
【００２５】
（光透過部３１および金属部３２からなる層）
光透過部３１および金属部３２からなる層は、面発光型半導体レーザ１の光射出窓１７Ａ側（ｐ型コンタクト層１７）と、半導体光検出器２のｐ型コンタクト層２４との間に設けられている。この光透過部３１は発光領域１４Ａと対応する領域に設けられ、金属部３２は発光領域１４Ａの外縁領域と対応する領域に設けられている。
【００２６】
ここで、光透過部３１は、発光領域１４Ａから射出された発光光を透過することの可能な絶縁物質、例えばＳｉＮや、ＳｉＯ2 、空気、半導体などにより構成される。この光透過部３１は、発光領域１４Ａから射出された発光光のうち半導体光検出器２側へ放出された光（誘導放出光および自然放出光）を透過するようになっている。一方、金属部３２は、反射率の高い金属、例えば金（Ａｕ）などにより構成される。この金属部３２は、発光領域１４Ａから射出された発光光のうち半導体光検出器２側へ放出された光（誘導放出光および自然放出光）を面発光型半導体レーザ１側に反射して、半導体光検出器への入射を遮断するようになっている。また、金属部３２は、ｐ型コンタクト層１７とｐ型コンタクト層２４との間に設けられていることから、ｐ型コンタクト層１７およびｐ型コンタクト層２４の双方に電気的に接続されている。そのため、金属部３２は、面発光型半導体レーザ１および半導体光検出器２のそれぞれのｐ側電極としても機能するようになっている。
【００２７】
なお、この光透過部３１および金属部３２からなる層は、例えば、後述の製造方法の説明において例示したように、面発光型半導体レーザ１および半導体光検出器２を重ね合わせる際に、半導体積層構造１１の表面に形成された、光透過部３１Ａおよび金属部３２Ａからなる層と、半導体積層構造２１の表面に形成された、光透過部３１Ｂおよび金属部３２Ｂからなる層とを互いに貼り合わせることにより形成されることが好ましい。ただし、この場合は、光透過部３１Ａおよび光透過部３１Ｂを互いに貼り合わせることにより光透過部３１が形成され、金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂを互いに貼り合わせることにより金属部３２が形成されることとなる。また、この光透過部３１および金属部３２からなる層は、例えば、面発光型半導体レーザ１および半導体光検出器２を重ね合わせる際に、半導体積層構造１１および半導体積層構造２１のいずれか一方の表面にあらかじめ形成されていてもよい。
【００２８】
このような構成を有する半導体発光装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００２９】
図２ないし図５はその製造方法を工程順に表したものである。半導体発光装置を製造するためには、ＧａＡｓからなる基板１０上にＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体積層構造１１や、ＧａＡｓからなる基板２０上にＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体積層構造２１を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相成長）法により形成する。この際、ＧａＡｓ系化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン (ＡｓＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
【００３０】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７をこの順に積層すると共に、基板２０上に、ｎ型コンタクト層２２、光吸収層２３、ｐ型コンタクト層２４をこの順に積層する。
【００３１】
次に、ｐ型コンタクト層１７およびｐ型コンタクト層２４上にＳｉＯ2 などの絶縁物質を堆積させたのち、その堆積させた絶縁物質の表面のうち発光領域１４Ａと対応する領域にフォトレジスト（図示せず）を形成する。続いて、このフォトレジストをマスクとして、例えばフッ酸系エッチング液によるウエットエッチング法により絶縁物質を選択的に除去する。これにより、光透過部３１Ａ、３１Ｂが形成される。その後、例えば金（Ａｕ）などの金属を真空蒸着法にて形成したのち、フォトレジストを除去する。これにより、金属部３２Ａ、３２Ｂが形成される。
【００３２】
次に、光透過部３１Ａおよび光透過部３１Ｂ、ならびに金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂをそれぞれ互いに対向させると共に高温にした状態で、基板１０および基板２０側から圧力Ｆを加えて、光透過部３１Ａおよび光透過部３１Ｂ、ならびに金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂを貼り合わせる（図２）。これにより、光透過部３１および金属部３２からなる層が形成され、その結果、基板１０、半導体積層構造１１、光透過部３１および金属部３２からなる層、半導体積層構造２１、ならびに基板２０がこの順に重ね合されると共に一体に形成される。その後、例えばＣＭＰ( 化学機械研磨:Chemical mechanical planarization) 法により基板２０を除去する（図３）。
【００３３】
このように、本実施の形態では、半導体光検出器２側へ向かう光を透過するための層（光透過部３１）にＳｉＯ2 などの絶縁物質を用いると共に、半導体光検出器２側へ向かう光を反射して、半導体光検出器への入射を遮断するための層（金属部３２）に金属を用いるようにしたので、これらの層をパターニングにより形成することが可能となる。これにより、このような機能を有する層を、例えば特許文献１のように、半導体光検出器２を構成する半導体積層構造２１の一部を酸化することにより形成する場合と比べて、精密に形成することができる。このように、本実施の形態では、制御性の極めてよい方法を用いることができるので、半導体発光素子ごとの特性のばらつきを極めて小さくすることができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、半導体光検出器２側へ向かう光を透過するための層（光透過部３１）にＳｉＯ2 などの絶縁物質を用いると共に、半導体光検出器２側へ向かう光を反射して、半導体光検出器への入射を遮断するための層（金属部３２）に金属を用いるようにしたので、半導体層の酸化などの体積収縮が生じる工程を用いる必要がない。これにより、特許文献１のような体積収縮による剥離が生じる虞はないので、酸化などの体積収縮が生じる工程を用いる場合と比べて、歩留りや信頼性が極めて高い。
【００３５】
また、本実施の形態では、金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂ同士を互いに貼り合わせるようにしたので、基板１０側の半導体積層構造１１と、基板２０側の半導体積層構造２１との密着性を高めることができる。これにより、貼り合わせた部分が剥離する虞はないので、貼り合わせによって歩留りや信頼性が低下する虞はない。
【００３６】
次に、ｎ型コンタクト層２２上にフォトレジスト（図示せず）を成膜し、フォトリソグラフィ技術に基づき、発光領域１４Ａを含む領域と対応する領域にフォトレジストを形成する。続いて、フォトレジストをマスクとして、例えば塩素系のエッチングガスを使ったドライエッチング法によりｎ型コンタクト層２２、光吸収層２３、ｐ型コンタクト層２４を選択的に除去すると共に、金属部３２を露出させる（図４）。これにより、ｐ側電極としても機能する金属部３２にワイヤボンディングするための領域が形成される。その後、上記と同様にして、ｎ型コンタクト層２２のうち発光領域１４Ａと対応する領域を選択的に除去して開口を形成する（図５）。その後、フォトレジストを除去する。
【００３７】
次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、活性層１４側から数えて１組離れた低屈折率層の部位に高濃度に含まれるＡｌを選択的に酸化する。これによりその部位のうち中央領域以外の領域（周辺領域）が絶縁層（酸化アルミニウム）となる。これにより、周辺領域に電流狭窄領域１６Ｃ−２が形成されるので、中央領域が電流注入領域１６Ｃ−１となる（図５）。
【００３８】
次に、表面全体に渡ってフォトレジスト（図示せず）を成膜し、フォトリソグラフィ技術に基づき、ｎ型コンタクト層２２以外の領域にフォトレジストを形成する。続いて、例えば蒸着法を用いてＡｕＧｅ，ＮｉおよびＡｕをこの順に積層する。その後、そのフォトレジストを除去する。これにより、ｎ側電極２５が形成されると共に、開口部Ｗ１が形成される（図１）。その後、上記と同様にして、基板１０の裏面側にＡｕＧｅ，ＮｉおよびＡｕをこの順に積層することにより、ｎ側電極１８が形成される（図１）。このようにして、本実施の形態の半導体発光装置が製造される。
【００３９】
この半導体発光装置では、金属部３２とｎ側電極１８との間にそれぞれ所定の電位差の電圧が印加されると、電流狭窄層１６Ｃにより電流狭窄された電流が活性層１４の利得領域である発光領域１４Ａに注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この発光光には、誘導放出によって生じた光だけでなく、自然放出によって生じた光も含まれているが、この発光光により半導体積層構造１１内で誘導放出が繰り返される結果、所定の波長でレーザ発振が生じ、その所定の波長の光Ｌ１がビームとして光射出窓１７Ａから射出される（図６参照）。
【００４０】
このとき、面発光型半導体レーザ１の光射出窓１７Ａには、光透過部３１および半導体光検出器２がこの順に配置されているので、光射出窓１７Ａから射出された光Ｌ１は、光透過部３１を透過したのち、半導体光検出器２の光吸収層２３に入射する。光吸収層２３に入射した光Ｌ１の一部は、光吸収層２３に吸収され、吸収された光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）に変換される。これより、この電気信号は、光射出窓１７Ａから射出された光の出力レベルに応じた大きさを有する。この電流信号は金属部３２に接続されたワイヤを介して光出力演算回路（図示せず）に出力される。金属部３２からの電流信号は、光出力演算回路において光出力モニタ信号として受信され、これにより、光射出窓１７Ａから射出されるレーザ光の出力レベルが計測される。
【００４１】
ここで、発光領域１４Ａで発生した発光光のうち半導体光検出器２側へ放出された誘導放出光（光Ｌ１）のほとんどは光透過部３１を透過して半導体光検出器２に入射する。一方、その発光光のうち半導体光検出器２側へ放出された自然放出光（光Ｌ２）のほとんどは金属部で面発光型半導体レーザ１側に反射され、半導体光検出器２への入射が遮断される。これは、誘導放出光は指向性を有しており、金属部３２側へ放出されることがほとんど無いからであり、一方、自然放出光は指向性を有しておらず、そのほとんどが金属部３２側へ放出されるからである。これより、光透過部３１を透過する自然放出光の光量を、光透過部３１を透過する誘導放出光の光量と比べて極めて小さくすることができる。また、金属部３２は通常、反射率が極めて高いので、金属部３２を透過する自然放出光の光量は、光透過部３１を透過する自然放出光の光量と比べてほとんど無視することができる。
【００４２】
これより、本実施の形態の半導体発光装置では、光透過部３１および金属部３２からなる層を面発光型半導体レーザ１と半導体光検出器２との間に設けるようにしたので、光透過部３１および金属部３２からなる層側に放出された自然放出光の半導体光検出器２への入射がほとんど遮断される。その結果、半導体光検出器２による自然放出光の検出レベルを低減することができるので、光検出精度をより向上させることができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、面発光型半導体レーザ１上に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、半導体光検出器２とを設けている関係上、必然的にｐ型コンタクト層１７と金属部３２との接触面積が大きくなるので、直列抵抗を低くすることができる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置の構造を表すものである。なお、図７は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。また、以下の説明において、上記実施の形態と同一の符号が用いられている場合は、その同一符号の要素と同様の構成・機能を有することを意味している。
【００４５】
この半導体発光装置は、半導体光検出器５上に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、面発光型半導体レーザ４とをこの順に配置すると共に、これら面発光型半導体レーザ４、半導体光検出器５、ならびに光透過部３１および金属部３２からなる層を一体に形成して構成したものである。この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ４の発光光が開口部Ｗ２（後述）から外部に射出されると共に、光射出窓１７Ａと、光透過部３１および金属部３２からなる層を介して半導体光検出器５にわずかに射出されるようになっている。さらに、半導体光検出器５に入射した光の出力レベルに応じた電気信号が半導体光検出器５から出力されるようになっている。
【００４６】
すなわち、この半導体発光装置は、面発光型半導体レーザ４の発光光が主として外部に射出される側とは反対側に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、半導体光検出器５とをこの順に配置して構成したものであり、面発光型半導体レーザ１の発光光が主として外部に射出される側に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、半導体光検出器２とをこの順に配置して構成した上記実施の形態と、その点で主に相違する。そこで、以下、主として上記相違点について詳細に説明し、上記実施の形態と同様の構成・作用・効果についての説明を適宜省略する。
【００４７】
（面発光型半導体レーザ４）
面発光型半導体レーザ４は、半導体積層構造４１と、ｎ側電極４３とを備える。この半導体積層構造４１は、例えば、基板１０上に、ｎ型コンタクト層４２、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７をこの順に積層したのち、基板１０を除去してｎ型コンタクト層４２を露出させると共に、その露出したｎ型コンタクト層４２のうち発光領域１４Ａと対抗する領域を除去することにより形成されたものである。なお、半導体積層構造４１は、本発明の「第１半導体積層構造」に相当し、ｎ型コンタクト層４２、ｎ型ＤＢＲ層１２およびｎ型クラッド層１３は、本発明の「第１導電型の第１半導体層」に相当し、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６およびｐ型コンタクト層１７は、本発明の「第２導電型の第２半導体層」に相当する。
【００４８】
ｎ型コンタクト層４２は、例えばｎ型ＧａＡｓにより構成され、上記の電流注入領域１６Ｃ−１と対向する領域に、例えば円形状の開口を有する。ｎ側電極４３は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層とをｎ型コンタクト層４２上にこの順に積層した構造を有しており、ｎ型コンタクト層４２と同様、上記の電流注入領域１６Ｃ−１と対向する領域に、例えば円形状の開口を有する。このｎ側電極４３は、ｎ型コンタクト層４２と電気的に接続されている。ここで、ｎ型コンタクト層４２およびｎ側電極４３の開口により、開口部Ｗ２が形成されている。
【００４９】
（半導体光検出器５）
半導体光検出器５は、半導体積層構造５１と、ｎ側電極５２とを有する。この半導体積層構造５１は、基板２０上に光吸収層２３およびｐ型コンタクト層２４をこの順に結晶成長させることにより形成されたものである。なお、半導体積層構造５１が、本発明の「第２半導体積層構造」に相当し、ｐ型コンタクト層２４が本発明の「第２導電型の第３半導体層」に相当する。
【００５０】
（光透過部３１および金属部３２からなる層）
光透過部３１および金属部３２からなる層は、面発光型半導体レーザ４の光射出窓１７Ａ側（ｐ型コンタクト層１７）と、半導体光検出器５のｐ型コンタクト層２４との間に設けられている。光透過部３１は、発光領域１４Ａと対応する領域に設けられ、金属部３２は、発光領域１４Ａの外縁領域と対応する領域に設けられている。
【００５１】
なお、この光透過部３１および金属部３２からなる層は、上記実施の形態と同様、例えば、面発光型半導体レーザ４および半導体光検出器５を重ね合わせる際に、半導体積層構造４１の表面に形成された、光透過部３１Ａおよび金属部３２Ａからなる層と、半導体積層構造５１の表面に形成された、光透過部３１Ｂおよび金属部３２Ｂからなる層とを互いに貼り合わせることにより形成されることが好ましい。また、この光透過部３１および金属部３２からなる層は、例えば、面発光型半導体レーザ４および半導体光検出器５を重ね合わせる際に、半導体積層構造４１および半導体積層構造５１のいずれか一方の表面にあらかじめ形成されていてもよい。
【００５２】
このような構成を有する半導体発光装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５３】
図８ないし図１１はその製造方法を工程順に表したものである。半導体発光装置を製造するためには、ＧａＡｓからなる基板１０上にＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体積層構造４１や、ＧａＡｓからなる基板２０上にＧａＡｓ系化合物半導体からなる半導体積層構造５１を、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００５４】
具体的には、まず、基板１０上に、ｎ型コンタクト層４２、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７をこの順に積層すると共に、基板２０上に、光吸収層２３、ｐ型コンタクト層２４をこの順に積層する。
【００５５】
次に、上記実施の形態と同様にして、光透過部３１Ａ、３１Ｂおよび金属部３２Ａ、３２Ｂを形成したのち、光透過部３１Ａおよび光透過部３１Ｂ、ならびに金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂをそれぞれ互いに対向させると共に高温にした状態で、基板１０および基板２０側から圧力Ｆを加えて、光透過部３１Ａおよび光透過部３１Ｂ、ならびに金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂを貼り合わせる（図８）。これにより、光透過部３１および金属部３２からなる層が形成され、その結果、基板１０、半導体積層構造４１、光透過部３１および金属部３２からなる層、半導体積層構造５１、ならびに基板２０がこの順に重ね合されると共に一体に形成される。その後、例えばＣＭＰ法により基板１０を除去する（図９）。
【００５６】
このように、本実施の形態では、半導体光検出器５側へ向かう光を透過するための層（光透過部３１）にＳｉＯ2 などの絶縁物質を用いると共に、半導体光検出器５側へ向かう光を反射して、半導体光検出器への入射を遮断するための層（金属部３２）に金属を用いるようにしたので、これらの層をパターニングにより形成することが可能となる。これにより、このような機能を有する層を、例えば特許文献１のように、半導体光検出器５を構成する半導体積層構造５１の一部を酸化することにより形成する場合と比べて、精密に形成することができる。このように、本実施の形態では、制御性の極めてよい方法を用いることができるので、半導体発光素子ごとの特性のばらつきを極めて小さくすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、半導体光検出器５側へ向かう光を透過するための層（光透過部３１）にＳｉＯ2 などの絶縁物質または半導体を用いると共に、半導体光検出器５側へ向かう光を反射して、半導体光検出器への入射を遮断するための層（金属部３２）に金属を用いるようにしたので、半導体層の酸化などの体積収縮が生じる工程を用いる必要がない。これにより、特許文献１のような体積収縮による剥離が生じる虞はないので、酸化などの体積収縮が生じる工程を用いる場合と比べて、歩留りや信頼性が極めて高い。
【００５８】
また、本実施の形態では、金属部３２Ａおよび金属部３２Ｂ同士を互いに貼り合わせるようにしたので、基板１０側の半導体積層構造４１と、基板２０側の半導体積層構造５１との密着性を高めることができる。これにより、貼り合わせた部分が剥離する虞はないので、貼り合わせによって歩留りや信頼性が低下する虞はない。
【００５９】
次に、ｎ型コンタクト層４２上にフォトレジスト（図示せず）を成膜し、フォトリソグラフィ技術に基づき、発光領域１４Ａを含む領域と対応する領域にフォトレジストを形成する。続いて、フォトレジストをマスクとして、例えば塩素系のエッチングガスを使ったドライエッチング法によりｎ型コンタクト層４２、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６、ｐ型コンタクト層１７を選択的に除去すると共に、金属部３２を露出させる（図１０）。これにより、ｐ側電極としても機能する金属部３２にワイヤボンディングするための領域が形成される。続いて、フォトレジストを除去したのち、新たにフォトレジスト（図示せず）をｎ型コンタクト層４２上に成膜し、フォトリソグラフィ技術に基づき、発光領域１４Ａを含む領域と対応する領域であっても先のフォトレジストよりも小さな面積のフォトレジストを形成する。続いて、そのフォトレジストをマスクとして、例えば塩素系のエッチングガスを使ったドライエッチング法によりｎ型コンタクト層４２、ｎ型ＤＢＲ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型ＤＢＲ層１６の一部を選択的に除去する（図１０）。その後、フォトレジストを除去する。
【００６０】
次に、上記と同様にして、ｎ型コンタクト層４２のうち発光領域１４Ａと対応する領域を選択的に除去して開口を形成する（図１１）。その後、フォトレジストを除去する。次に、水蒸気雰囲気中において、高温で酸化処理を行い、活性層１４側から数えて１組離れた低屈折率層の部位に高濃度に含まれるＡｌを選択的に酸化する。これによりその部位のうち中央領域以外の領域（周辺領域）が絶縁層（酸化アルミニウム）となる。これにより、周辺領域に電流狭窄領域１６Ｃ−２が形成され、中心領域に電流注入領域１６Ｃ−１が形成される（図１１）。
【００６１】
次に、表面全体に渡ってフォトレジスト（図示せず）を成膜し、フォトリソグラフィ技術に基づき、ｎ型コンタクト層４２以外の領域にフォトレジストを形成する。続いて、例えば蒸着法を用いてＡｕＧｅ，ＮｉおよびＡｕをこの順に積層する。その後、そのフォトレジストを除去する。これにより、ｎ側電極４３が形成されると共に、開口部Ｗ２が形成される（図７）。その後、上記と同様にして、基板２０の裏面側にＡｕＧｅ，ＮｉおよびＡｕをこの順に積層することにより、ｎ側電極５２が形成される（図７）。このようにして、本実施の形態の半導体発光装置が製造される。
【００６２】
この半導体発光装置では、金属部３２とｎ側電極４３との間にそれぞれ所定の電位差の電圧が印加されると、電流狭窄層１６Ｃにより電流狭窄された電流が活性層１４の利得領域である発光領域１４Ａに注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この発光光には、誘導放出によって生じた光だけでなく、自然放出によって生じた光も含まれているが、この発光光により半導体積層構造４１内で誘導放出が繰り返される結果、所定の波長でレーザ発振が生じ、その所定の波長の光Ｌ３がビームとして開口部Ｗ２から射出される（図１２参照）。
【００６３】
このとき、面発光型半導体レーザ４の光射出窓１７Ａは、上記実施の形態と同様、半導体光検出器５側に設けられているものの、開口部Ｗ２側とは反対側に設けられているので、光射出窓１７Ａのうち光射出窓１７Ａ側に放出された光Ｌ４は、光透過部３１を透過したのち、半導体光検出器５の光吸収層２３に入射する。光吸収層２３に入射した光Ｌ４の一部は、光吸収層２３に吸収され、吸収された光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）に変換される。これより、この電気信号は、光射出窓１７Ａから射出された光の出力レベルや、開口部Ｗ２から射出された光の出力レベルに応じた大きさを有する。この電流信号は金属部３２に接続されたワイヤを介して光出力演算回路（図示せず）に出力される。金属部３２からの電流信号は、光出力演算回路において光出力モニタ信号として受信され、これにより、開口部Ｗ２から射出されるレーザ光の出力レベルが計測される。
【００６４】
ここで、発光領域１４Ａで発生した発光光のうち半導体光検出器５側へ放出された誘導放出光（光Ｌ４）のほとんどは光透過部３１を透過して半導体光検出器５に入射する。一方、その発光光のうち半導体光検出器５側へ放出された自然放出光（光Ｌ５）のほとんどは金属部で面発光型半導体レーザ４側に反射され、半導体光検出器５への入射が遮断される。これは、誘導放出光は指向性を有しており、金属部３２側へ放出されることがほとんど無いからであり、一方、自然放出光は指向性を有しておらず、そのほとんどが金属部３２側へ放出されるからである。これより、光透過部３１を透過する自然放出光の光量を、光透過部３１を透過する誘導放出光の光量と比べて極めて小さくすることができる。また、金属部３２は通常、反射率が極めて高いので、金属部３２を透過する自然放出光の光量は、光透過部３１を透過する自然放出光の光量と比べてほとんど無視することができる。
【００６５】
これより、本実施の形態の半導体発光装置では、光透過部３１および金属部３２からなる層を面発光型半導体レーザ４と半導体光検出器５との間に設けるようにしたので、光透過部３１および金属部３２からなる層側に放出された自然放出光の半導体光検出器５への入射がほとんど遮断される。その結果、半導体光検出器５による自然放出光の検出レベルを低減することができるので、光検出精度をより向上させることができる。
【００６６】
また、半導体発光装置では、半導体光検出器５上に、光透過部３１および金属部３２からなる層と、面発光型半導体レーザ４とが配置されているので、上記実施の形態の場合よりも、面発光型半導体レーザ４の径を小さくすることができ、そのようにした場合は、電流狭窄層１６Ｃに起因する寄生容量を低減することができる。
【００６７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施の形態では、半導体材料として、ＧａＡｓ系化合物半導体により構成される場合について説明したが、ＧａＩｎＰ系（赤系）材料またはＡｌＧａＡｓ系（赤外系）半導体や、ＧａＮ系（青緑色系）などにより構成されていてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態では、光透過部３１および金属部３２からなる層は、ｐ型の半導体層（ｐ型コンタクト層１７，２４）と接触するようにしていたが、ｎ型の半導体層と接触するようにしてもよい。
【００７０】
また、本発明は、上記実施の形態で具体的に説明した製造方法に限定されるものではなく、他の製造方法であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の断面構成図である。
【図２】図１の半導体発光装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】図１の半導体発光装置の作用を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置の断面構成図である。
【図８】図７の半導体発光装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す断面図である。
【図１２】図７の半導体発光装置の作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，４…面発光型半導体レーザ、２，５…半導体光検出器、１１，２１，４１，５１…半導体積層構造、１２…ｎ型ＤＢＲ層、１３…ｎ型クラッド層、１４…活性層、１４Ａ…発光領域、１５…ｐ型クラッド層、１６…ｐ型ＤＢＲ層、１６Ｃ…電流狭窄層、１６Ｃ−１…電流注入領域、１６Ｃ−２…電流狭窄領域、１７，２４…ｐ型コンタクト層、１７Ａ…光射出窓、１８，２５，４３，５２…ｎ側電極、２３…光吸収層、２４，４２…ｎ型コンタクト層、３１…光透過部、３２…金属部、Ｆ…圧力、Ｌ１〜Ｌ５…光、Ｗ１，Ｗ２…開口部。
【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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