(57)【要約】【課題】  複数の受発光素子をモノリシックに集積することができ、かつ各受発光素子を独立に駆動させることができる受発光素子アレイを提供する。【解決手段】  本発明にかかる受発光素子アレイ１００は，基板１０１の上方に形成された発光部１４０、および発光部１４０の上方に形成された受光部１２０を有する複数の受発光素子２００と、各受発光素子２００間に形成された、各受発光素子２００を電気的に分離する素子分離部２０と、を含み、基板１０１は、絶縁性または半絶縁性であり、発光部１４０は、第１半導体層１０２と、活性層１０３と、第２半導体層１０４と、を含み、受光部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、を含み、受発光素子２００は、第１半導体層１０２と電気的に接続された第１電極１０７、および第２半導体層１０４と電気的に接続された第２電極１０９を有し、第１電極１０７は、各受発光素子２００間において電気的に分離されており、第２電極１０９は、発光部１４０および受光部１２０を駆動するための共通電極である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に形成された発光部、および該発光部の上方に形成された受光部を有する複数の受発光素子と、
各受発光素子間に形成された、各受発光素子を電気的に分離する素子分離部と、を含み、
前記基板は、絶縁性または半絶縁性であり、
前記発光部は、第１半導体層と、活性層と、第２半導体層と、を含み、
前記受光部は、第１コンタクト層と、光吸収層と、第２コンタクト層と、を含み、
前記受発光素子は、前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極、および前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極を有し、
前記第１電極は、各受発光素子間において電気的に分離されており、
前記第２電極は、前記発光部および前記受光部を駆動するための共通電極である、受発光素子アレイ。
【請求項２】
請求項１において、
前記素子分離部は、溝である、受発光素子アレイ。
【請求項３】
請求項２において、
前記溝は、絶縁性の樹脂により埋め込まれている、受発光素子アレイ。
【請求項４】
請求項１において、
前記素子分離部は、イオン注入により形成された不純物層である、受発光素子アレイ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記受発光素子は、前記第２コンタクト層と電気的に接続された第３電極を有する、受発光素子アレイ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記第１コンタクト層は、前記第２半導体層の最上層を兼ねており、
前記第２電極は、前記第１コンタクト層と接触して形成されている、受発光素子アレイ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記受発光素子は、前記第１コンタクト層と電気的に接続された第４電極を有する、受発光素子アレイ。
【請求項８】
請求項７において、
前記第４電極は、前記第２電極と電気的に接続されている、受発光素子アレイ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記発光部は、発光ダイオードとして機能し、
前記第１半導体層は、第１導電型であり、
前記第２半導体層は、第２導電型である、受発光素子アレイ。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記発光部は、面発光型半導体レーザとして機能し、
前記第１半導体層は、第１ミラーであり、
前記第２半導体層は、第２ミラーである、受発光素子アレイ。
【請求項１１】
請求項１〜１０において、
前記受発光素子は、前記受光部の上方にレンズとして機能する光学部材を有する、受発光素子アレイ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の受発光素子アレイと、光導波路と、を含む、光モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光モジュールを含む、光伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受発光素子アレイ、光モジュール、および光伝達装置に関する。
【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）。
【０００３】
この素子は、面発光型半導体レーザおよび光検出素子を駆動するための共通電極を有している。たとえば光検出素子には、一定の逆バイアスを印加させて動作させる。すなわち、前述した共通電極と、光検出素子の他方の電極との間に一定の逆バイアスを印加させて動作させる。このため、面発光型半導体レーザの変調を行うためには、前述した共通電極にではなく、面発光型半導体レーザの他方の電極に変調信号を印加することとなる。
【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、複数の受発光素子をモノリシックに集積することができ、かつ各受発光素子を独立に駆動させることができる受発光素子アレイを提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、前記受発光素子アレイを含む光モジュール、および前記光モジュールを含む光伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる受発光素子アレイは、
基板の上方に形成された発光部、および該発光部の上方に形成された受光部を有する複数の受発光素子と、
各受発光素子間に形成された、各受発光素子を電気的に分離する素子分離部と、を含み、
前記基板は、絶縁性または半絶縁性であり、
前記発光部は、第１半導体層と、活性層と、第２半導体層と、を含み、
前記受光部は、第１コンタクト層と、光吸収層と、第２コンタクト層と、を含み、
前記受発光素子は、前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極、および前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極を有し、
前記第１電極は、各受発光素子間において電気的に分離されており、
前記第２電極は、前記発光部および前記受光部を駆動するための共通電極である。
【０００７】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、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、本発明にかかる受発光素子アレイの製造方法においても同様である。
【０００８】
この受発光素子アレイによれば、前記素子分離部によって各受発光素子が電気的に分離されている。特に、各受発光素子における前記第１電極が、前記素子分離部によって電気的に分離されている。たとえば、各受発光素子における前記第１電極に異なる変調信号を送信すると、各受発光素子は異なる動作をすることができる。したがって、この受発光素子アレイによれば、前記第２電極が前記発光部および前記受光部を駆動するための共通電極でありながら、各受発光素子を独立に駆動することが可能である。
【０００９】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記素子分離部は、溝であることができる。
【００１０】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記溝は、絶縁性の樹脂により埋め込まれていることができる。
【００１１】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記素子分離部は、イオン注入により形成された不純物層であることができる。
【００１２】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記受発光素子は、前記第２コンタクト層と電気的に接続された第３電極を有することができる。
【００１３】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記第１コンタクト層は、前記第２半導体層の最上層を兼ねており、
前記第２電極は、前記第１コンタクト層と接触して形成されていることができる。
【００１４】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記受発光素子は、前記第１コンタクト層と電気的に接続された第４電極を有することができる。
【００１５】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記第４電極は、前記第２電極と電気的に接続されていることができる。
【００１６】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記発光部は、発光ダイオードとして機能し、
前記第１半導体層は、第１導電型であり、
前記第２半導体層は、第２導電型であることができる。
【００１７】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記発光部は、面発光型半導体レーザとして機能し、
前記第１半導体層は、第１ミラーであり、
前記第２半導体層は、第２ミラーであることができる。
【００１８】
本発明にかかる受発光素子アレイにおいて、
前記受発光素子は、前記受光部の上方にレンズとして機能する光学部材を有することができる。
【００１９】
本発明の光モジュールは、上述の受発光素子アレイと、光導波路と、を含むことができる。
【００２０】
本発明の光伝達装置は、上述の光モジュールを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
１．第１の実施の形態
１−１．受発光素子アレイの構造
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受発光素子アレイ１００を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１に示す受発光素子アレイ１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線における断面を示す図である。
【００２３】
本実施の形態にかかる受発光素子アレイ１００は、図１に示すように、２つの受発光素子２００と、素子分離部２０と、を含む。受発光素子２００は、発光部１４０と、受光部１２０と、を含む。本実施の形態においては、発光部１４０が面発光型半導体レーザとして機能し、受光部１２０が光検出部として機能する場合を示す。
【００２４】
以下、発光部１４０、受光部１２０、受発光素子２００の全体の構成、および素子分離部２０について説明する。
【００２５】
１−２．発光部１４０
発光部１４０は、基板１０１上に設けられている。この発光部１４０は垂直共振器を有する。また、この発光部１４０は、柱状の半導体堆積体（以下、「第１柱状部」という）１３０を含むことができる。
【００２６】
基板１０１は、絶縁性または半絶縁性である。絶縁性の基板１０１としては、たとえば、サファイア、またはガラスなどを用いることができる。半絶縁性の基板１０１としては、たとえば、アンドープまたはＣｒＯを添加したＧａＡｓ、あるいは、Ｆｅを添加したＩｎＰなどを用いることができる。本実施の形態では、ＣｒＯを添加したＧａＡｓ基板を用いた場合について説明する。
【００２７】
発光部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特に限定されるわけではない。
【００２８】
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。ここで、第２ミラー１０４の最上層は、電極（第２電極１０９）とのオーミック接触を取りやすくするために、キャリア密度を高くして形成されている。また、第２ミラー１０４の最上層は、後述する受光部１２０の第１コンタクト層１１１を兼ねている。
【００２９】
また、発光部１４０のうち、第２ミラー１０４（第１コンタクト層１１１）から第１ミラー１０２の途中にかけての部分が、発光部１４０（第１コンタクト層１１１）の上面１１１ａからみて円形の形状にエッチングされて第１柱状部１３０が形成されている。なお、本実施の形態では、第１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。
【００３０】
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に示す基板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、第１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。
【００３１】
また、発光部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、発光部１４０を駆動するために使用される。また、第２電極１０９は、後述するように、受光部１２０を駆動するためにも使用される。すなわち、第２電極１０９は、発光部１４０および受光部１２０を駆動するための共通電極である。
【００３２】
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１および図２に示すように、主として第１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、第１柱状部１３０は第１電極１０７の内側に設けられている。
【００３３】
第２電極１０９は、発光部１４０（第１コンタクト層１１１）の上面１１１ａ上に設けられている。第２電極１０９は、図２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１０９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、図１および図２に示すように、主として、後述する第２柱状部１３２を取り囲むように設けられている。言い換えれば、第２柱状部１３２は第２電極１０９の内側に設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
本実施の形態にかかる受発光素子２００においては、主として第１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、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。
【００３６】
なお、上述では、発光部１４０が面発光型半導体レーザとして機能する場合について説明したが、本発明は、面発光型半導体レーザ以外の発光素子にも適用可能である。なお、本発明を適用できる発光素子としては、例えば、半導体発光ダイオードなどが挙げられる。このことは、後述する第２〜第４の実施の形態の発光部でも同様に適用される。
【００３７】
１−３．受光部１２０
受光部１２０は、発光部１４０上に設けられている。本実施の形態の受発光素子２００においては、受光部１２０の上面はレーザ光の出射面１０８を含んでいる。
【００３８】
また、受光部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は発光部１４０の第２ミラー１０４の最上層を兼ねている。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。光吸収層１１２、および第２コンタクト層１１３は、柱状の半導体堆積体（第２柱状部）１３２を構成する。
【００３９】
第１コンタクト層１１１は、前述した発光部１４０の第２ミラー１０４の最上層を兼ねており、例えばｐ型ＧａＡｓ層からなることができる。また、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ｎ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、たとえば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされ、第２コンタクト層１１３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１コンタクト層１１１、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２コンタクト層１１３により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００４０】
受光部１２０には、第２電極１０９および第３電極１１０が設けられている。この第２電極１０９および第３電極１１０は受光部１２０を駆動させるために使用される。上述したように、第２電極１０９は、発光部１４０を駆動するためにも使用される。すなわち、第２電極１０９は、発光部１４０および受光部１２０を駆動するための共通電極である。
【００４１】
第３電極１１０は、図２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３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３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３電極１１０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３電極１１０は受光部１２０の上面上（第２コンタクト層１１３上）に設けられている。第３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２に示すように、出射面１０８が円形である場合を示す。
【００４２】
また、本実施の形態の受発光素子２００においては、第３電極１１０は第１電極１０７と同じ材質にて形成することができる。
【００４３】
本実施の形態にかかる受発光素子２００において、主として第２柱状部１３２を取り囲むように第２絶縁層３２が形成されている。第２絶縁層３２は、図１および図２に示すように、第２ミラー１０４の上に形成されている。さらに、第２絶縁層４０は、第３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。
【００４４】
１−４．受発光素子２００の全体の構成
本実施の形態の受発光素子２００においては、発光部１４０のｎ型第１ミラー１０２およびｐ型第２ミラー１０４、ならびに受光部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ｎｐｎ構造が構成される。
【００４５】
受光部１２０は、発光部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、受光部１２０は、発光部１４０で生じた光を電流に変換する。この電流の値によって、発光部１４０で生じた光の出力が検知される。
【００４６】
より具体的には、受光部１２０において、発光部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、正孔は第２電極１０９に、電子は第３電極１１０にそれぞれ移動する。その結果、受光部１２０において、第２コンタクト層１１３から第１コンタクト層１１１の方向に電流が生じる。
【００４７】
また、発光部１４０の光出力は、主として発光部１４０に印加するバイアス電圧によって決定される。特に、発光部１４０の光出力は、発光部１４０の周囲温度や発光部１４０の寿命によって大きく変化する。このため、発光部１４０において所定の光出力を維持することが必要である。
【００４８】
本実施の形態にかかる受発光素子２００では、発光部１４０の光出力をモニタし、受光部１２０にて発生した電流の値に基づいて発光部１４０に印加する電圧値を調整することによって、発光部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、発光部１４０において所定の光出力を維持することができる。発光部１４０の光出力を発光部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。
【００４９】
１−５．素子分離部２０
本実施の形態の受発光素子アレイ１００においては、２つの受発光素子２００間に素子分離部２０が形成されている。具体的には、図１および図２に示すように、素子分離部２０は、第１ミラー１０２および基板１０１に形成された溝である。図２に示すように、素子分離部２０の平面形状は直線状である。
【００５０】
素子分離部２０は、２つの受発光素子２００を電気的に分離している。具体的には、素子分離部２０は、第１ミラー１０２を貫通している。そして、２つの受発光素子２００は、基板１０１の接続部２２によって接続されている。上述したように、基板１０１は、絶縁性または半絶縁性である。すなわち、基板１０１には、電流が流れない、もしくは流れにくい。当然ながら、基板１０１の接続部２２にも、電流が流れない、もしくは流れにくい。したがって、２つの受発光素子２００を接続している接続部２２に、電流が流れない、もしくは流れにくいため、２つの受発光素子２００を電気的に分離することができる。
【００５１】
１−６．受発光素子２００の動作
本実施の形態にかかる受発光素子２００の一般的な動作を以下に示す。なお、下記の受発光素子２００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。
【００５２】
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、発光部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する。次いで、レーザ光は、受光部１２０の第１コンタクト層１１１へと入射する。
【００５３】
次に、受光部１２０において、第１コンタクト層１１１に入射した光は、光吸収層１１２へと入射する。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、正孔は第２電極１０９に、電子は第３電極１１０にそれぞれ移動する。その結果、受光部１２０において、第２コンタクト層１１３から第１コンタクト層１１１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、発光部１４０の光出力を検知することができる。
【００５４】
１−７．受発光素子アレイ１００の製造方法
次に、本発明を適用した実施の形態にかかる受発光素子アレイ１００の製造方法の一例について、図３〜図９を用いて説明する。図３〜図９は、図１および図２に示す受発光素子アレイ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。
【００５５】
（１）まず、ｉ型ＧａＡｓ層からなる基板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３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、ｐ型ＧａＡｓ層からなり、第２ミラー１０４の最上層を兼ねる第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ｎ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。
【００５６】
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層を、後に酸化されて電極狭窄用の絶縁層１０５となるＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ層に形成することができる。この絶縁層１０５となるＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成は、たとえば０．９５以上である。また、第１コンタクト層１１１および第２コンタクト層１１３は、キャリア密度を高くし、電極（第２電極１０９および第３電極１１０）とのオーミック接触をとりやすくしておくのが望ましい。
【００５７】
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。
【００５８】
（２）次に、第２柱状部１３２を形成する（図４参照）。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。
【００５９】
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、レジスト層Ｒ１と同じ平面形状を有する、第２コンタクト層１１３と、光吸収層１１２と、が形成される。すなわち、第２柱状部１３２が形成される。その後、レジスト層Ｒ１が除去される。
【００６０】
（３）次いで、パターニングにより、第１柱状部１３０を含む発光部１４０を形成する（図５参照）。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。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コンタクト層１１１、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５に示すように、第１柱状部１３０が形成される。
【００６１】
以上の工程により、基板１０１上に、第１柱状部１３０を含む垂直共振器（発光部１４０）が形成される。すなわち、発光部１４０と、受光部１２０と、の積層体が形成される。その後、レジスト層Ｒ２が除去される。
【００６２】
なお、本実施の形態においては前述したように、第２柱状部１３２をまず形成した後に第１柱状部１３０を形成する場合について説明したが、第１柱状部１３０を形成した後に第２柱状部１３２を形成してもよい。
【００６３】
（４）次いで、パターニングにより、素子分離部２０を形成する（図６参照）。具体的には、まず、第１ミラー１０２の上面１０２ａ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１ミラー１０２および基板１０１の一部をエッチングする。そして、第１ミラー１０２および基板１０１の一部に溝を形成する。この溝は、第１ミラー１０２を貫通するように形成される。この溝は、基板１０１を貫通しないように形成される。この溝の幅は、２つの受発光素子２００のレイアウトなどにより適宜設定される。これにより、図６に示すように、素子分離部２０が形成される。その後、レジスト層Ｒ３を除去する。
【００６４】
なお、本実施の形態においては前述したように、第２柱状部１３２および第１柱状部１３０をまず形成した後に素子分離部２０を形成する場合について説明したが、素子分離部２０を形成する工程と他の工程との順番は特に限定されない。たとえば、素子分離部２０を形成した後に第２柱状部１３２および第１柱状部１３０を形成することもできる。
【００６５】
（５）続いて、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって第１柱状部１３０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７参照）。
【００６６】
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。
【００６７】
また、発光部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。
【００６８】
（６）次に、図８に示すように、第１ミラー１０２上であって、第１柱状部１３０の周囲に、第１絶縁層３０を形成し、第２ミラー１０４上であって、第２柱状部１３２の周囲に、第２絶縁層３２を形成する。
【００６９】
第１絶縁層３０および第２絶縁層３２は、たとえば、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。また、第１絶縁層３０および第２絶縁層３２は、たとえば、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。また、第１絶縁層３０および第２絶縁層３２は、たとえば上記材料を複数用いて積層膜とすることもできる。
【００７０】
ここでは、第１絶縁層３０および第２絶縁層３２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、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。
【００７１】
次いで、この基板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８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および第２絶縁層３２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。
【００７２】
なお、上述の第１絶縁層３０および第２絶縁層３２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。
【００７３】
（７）次いで、第１ミラー１０２の上面１０２ａ上に第１電極１０７が形成され、受光部１２０の上面（第２コンタクト層１１３の上面１１３ａ）上に第３電極１１０が形成される（図９参照）。
【００７４】
まず、第１電極１０７および第３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１ミラー１０２の上面１０２ａ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。
【００７５】
次いで、例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（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１０７および第３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。
【００７６】
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１電極１０７および第３電極１１０を同時にパターニングしているが、第１電極１０７および第３電極１１０を個々に形成してもかまわない。
【００７７】
（８）次に、同様の方法で、例えば白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）の積層膜をパターニングすることで、発光部１４０の第２ミラー１０４上に第２電極１０９が形成される（図１および図２参照）。
【００７８】
（９）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３電極１０７、１０９、１１０が形成される。
【００７９】
以上の工程により、図１および図２に示すように、本実施の形態にかかる受発光素子アレイ１００が得られる。
【００８０】
１−８．作用・効果
本実施の形態にかかる受発光素子アレイ１００によれば、素子分離部２０によって２つの受発光素子２００が電気的に分離されている。特に、各受発光素子２００における第１電極１０９が、素子分離部２０によって電気的に分離されている。たとえば、各受発光素子２００における第１電極１０９に異なる変調信号を送信すると、２つの受発光素子２００は異なる動作をすることができる。したがって、本実施の形態にかかる受発光素子アレイ１００によれば、第２電極１０９が発光部１４０および受光部１２０を駆動するための共通電極でありながら、２つの受発光素子２００を独立に駆動することが可能である。
【００８１】
本実施の形態にかかる受発光素子アレイ１００によれば、発光部１４０の光出力の一部を受光部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。
【００８２】
１−９．変形例
図１および図２に示す受発光素子アレイ１００では、素子分離部２０が溝である場合について示したが、図１０に示すように、上述の溝は、絶縁性の樹脂に埋め込まれていることもできる。このことにより、素子分離部２０が溝である場合に比べ、機械的強度を向上させることができる。すなわち、素子分離部２０が溝である場合には、基板１０１が溝に沿ってへき開されやすいが、溝が樹脂によって埋め込まれていることにより、へき開されにくくなる。絶縁性の樹脂には、たとえば上述の第１絶縁層３０または第２絶縁層３２と同じ材料を用いることができる。なお、図１０は、この場合の受発光素子アレイ３００を模式的に示す断面図であり、図１の断面図に対応している。
【００８３】
また、図１および図２に示す受発光素子アレイ１００では、素子分離部２０が溝である場合について示したが、図１１に示すように、素子分離部２０は、イオン注入により形成された不純物層であることもできる。この場合の素子分離部２０は、第１ミラー１０２および基板１０１の素子分離部２０の形成領域に、公知のイオン注入技術を用いてイオン注入することによって形成される。この場合の素子分離部２０は、平面視において、２つの受発光素子２００の形成領域以外の全領域に形成することもできる。注入されるイオンとしては、たとえば、Ｈ＋、Ｂ＋、Ｏ＋、またはＣｒ＋などを用いることができる。これらのイオンを注入することによって、第１ミラー１０２および基板１０１を高抵抗化することができる。すなわち、２つの受発光素子２００を電気的に分離する素子分離部２０を形成することができる。
【００８４】
図１１に示す受発光素子アレイ４００によれば、素子分離部２０が溝である場合に比べ、機械的強度を向上させることができる。すなわち、素子分離部２０が溝である場合には、基板１０１が溝に沿ってへき開されやすいが、素子分離部２０が不純物層であることにより、へき開されにくくなる。なお、図１１は、この場合の受発光素子アレイ４００を模式的に示す断面図であり、図１の断面図に対応している。
【００８５】
また、たとえば、図１２に示すように、受光部１２０の上面上に光学部材５０を形成することもできる。光学部材５０は、たとえばレンズとして機能する。この場合、発光部１４０で生じた光は、出射面１０８から出射した後、光学部材５０よって集光されてから、外部に放出させることができる。なお、図１２は、この場合の受発光素子アレイ５００を模式的に示す断面図であり、図１の断面図に対応している。
【００８６】
光学部材５０は、例えば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形成される。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。
【００８７】
光学部材５０の形成方法は、具体的には、まず受光素子部１２０の上面に対して液体材料からなる液滴を、たとえば液滴吐出法などにより吐出して、光学部材前駆体を形成する。次に、この光学部材前駆体を硬化させることによって、光学部材５０が得られる。
【００８８】
また、光学部材５０は切断円球状である。光学部材５０が切断円球状であることにより、光学部材５０を例えばレンズまたは偏向素子として用いることができる。例えば、受光部１２０の上面を円にすることにより、光学部材５０の立体形状を切断円球状にすることができる。あるいは、受光部１２０の上面を楕円にすることにより、光学部材５０の立体形状を切断楕円球状にすることもできる。
【００８９】
ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、この円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、この楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【００９０】
受光部１２０の上面上に光学部材５０が設けられていることにより、発光部１４０において生じた光の放射角を調整した後、外部に放出させることができる。例えば、光学部材５０が設置されていることにより、発光部１４０で生じた光の放射角を狭めることができる。これにより、本実施の形態の受発光素子２００から出射する光を例えば光ファイバ等の光導波路に導入する場合、前記光導波路へと前記光を導入するのが容易となる。
【００９１】
また、図１２に示す受発光素子２００においては、受光部１２０が外部からの光を吸収し、電流へと変換することができる。この場合、まず、外部からの光が光学部材５０に入射した後、入射面（出射面）１０８から受光部１２０へと光が入射する。光は光吸収層１１２によって吸収され、電流へと変換される。ここで得られた電流の値から、外部から入射した光量を検知することができる。図１２に示す受発光素子２００によれば、受光部１２０の上面上に光学部材５０が設けられていることにより、広範囲の光を入射面（出射面）１０８へと入射させることができる。
【００９２】
２．第２の実施の形態
図１３は、本発明を適用した第２の実施の形態にかかる光モジュール６００を模式的に示す図である。この光モジュール６００は、２つの受発光素子アレイ１００（図１および図２参照）と、半導体チップ７０と、光導波路（光ファイバ）７２と、を含む。この光モジュール６００は、４つの受発光素子２００（第１受発光素子２００ａ、第２受発光素子２００ｂ、第３受発光素子２００ｃ、第４受発光素子２００ｄ）を含む。受発光素子２００は、受光部３２０が、発光部３４０から受光部３２０へと入射する光を電流に変換する機能と、光学部材３６０から入射面（出射面）３０８へと入射する光を電流に変換する機能とを有する。以下、第１〜第４受発光素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの共通の構造または機能に関する記載については、「受発光素子２００」と記載して説明する。
【００９３】
なお、本実施の形態の光モジュール６００において、受発光素子アレイ１００のかわりに、第１の実施の形態にかかる他の受発光素子アレイを用いた場合においても同様の作用および効果を奏することができる。このことは、後述する第３および第４の実施の形態においても同様である。
【００９４】
２−１．光モジュールの構造
光モジュール６００においては、図１３に示すように、光ファイバ７２の端面７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄにそれぞれ第１〜第４受発光素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄが設けられている。この第１〜第４受発光素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄは同じ構造を有する。第１〜第４受発光素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄはそれぞれ、発光部３４０および受光部３２０を含む。発光部３４０および受光部３２０を構成する各層は、電極の設置位置を除いて、図１および図２に示す受発光素子２００の発光部１４０および受光部１２０とほぼ同様の構成を有する。なお、図１３においては、発光部３４０および受光部３２０を構成する各層の表示が省略されている。
【００９５】
図１３に示す受発光素子２００においては、第１電極３０７および第２電極３０９が発光部３４０を駆動させるために機能し、第２電極３０９および第３電極３１０が受光部３２０を駆動させるために機能する。また、第３電極３１０のうち受光部３２０上に位置する領域の一部に開口部３１４が設けられている。この開口部３１４の底面が出射面（入射面）３０８である。
【００９６】
さらに、出射面（入射面）３０８の上には光学部材３６０が設けられている。この光学部材３６０は、図１２に示す受発光素子アレイ５００の光学部材５０と同様の材質からなり、かつ、同様の方法により形成することができる。第１〜第３電極３０７，３０９，３１０はそれぞれ、一部が絶縁層３０６上に設けられている。絶縁層３０６は例えば、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、またはエポキシ系樹脂等の樹脂、あるいは窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等の絶縁材料であることが望ましい。
【００９７】
第１〜第４受発光素子２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄはそれぞれ、受光素子または発光素子として機能する。この光モジュール６００では双方向並列通信が可能である。たとえば、第１受発光素子２００ａが発光素子として機能し、第２受発光素子２００ｂが受光素子として機能する場合、第１受発光素子２００ａの発光部３４０にて生じた光が出射面（入射面）３０８を出射して光学部材３６０に入射した後、光学部材３６０にて前記光が集光される。その後、光学部材３６０から出射した前記光は、光ファイバ７２の端面７２ａに入射する。この入射光は光ファイバ７２内を伝搬して端面７２ｂから出射し、光学部材３６０を経て第２受発光素子２００ｂの入射面（出射面）３０８に入射した後、第２受発光素子２００ｂの受光部３２０にて吸収される。
【００９８】
あるいは、たとえば、第１受発光素子２００ａが受光素子として機能し、第２受発光素子２００ｂが受光素子として機能する場合、第２受発光素子２００ｂの発光部３４０にて生じた光が出射面（入射面）３０８を出射した後、光学部材３６０にて前記光が集光される。その後、光学部材３６０から出射した前記光は、光ファイバ７２の端面７２ｂに入射する。この入射光は光ファイバ７２内を伝搬して端面７２ａから出射し、光学部材３６０を経て第１受発光素子２００ａの入射面（出射面）３０８に入射した後、第１受発光素子２００ａの受光部３２０にて吸収される。
【００９９】
なお、上述では、第１受発光素子２００ａおよび第２受発光素子２００ｂの機能について説明したが、第３受発光素子２００ｃおよび第４受発光素子２００ｄの機能についても同様である。
【０１００】
第１受発光素子２００ａは、光ファイバ７２の端面７２ａとの相対的な位置が固定された状態となっており、第２受発光素子２００ｂは、光ファイバ７２の端面７２ｂとの相対的な位置が固定された状態となっており、第３受発光素子２００ｃは、光ファイバ７２の端面７２ｃとの相対的な位置が固定された状態となっており、第４受発光素子２００ｄは、光ファイバ７２の端面７２ｄとの相対的な位置が固定された状態となっている。また、第１受発光素子２００ａの出射面（入射面）３０８は光ファイバ７２の端面７２ａと対向しており、第２受発光素子２００ｂの出射面（入射面）３０８は光ファイバ７２の端面７２ｂと対向しており、第３受発光素子２００ｃの出射面（入射面）３０８は光ファイバ７２の端面７２ｃと対向しており、第４受発光素子２００ｄの出射面（入射面）３０８は光ファイバ７２の端面７２ｄと対向している。
【０１０１】
半導体チップ７０は、受発光素子２００を駆動するために設置されている。すなわち、半導体チップ７０には、受発光素子２００を駆動するための回路が内蔵されている。半導体チップ７０上には、内部の回路に電気的に接続された複数の配線パターン２４，３４，６４が設けられている。
【０１０２】
半導体チップ７０と受発光素子２００とは電気的に接続されている。例えば、第１電極３０７と配線パターン２４とがハンダ２６を介して電気的に接続されている。また、第２電極３０９と配線パターン６４とがハンダ２６を介して電気的に接続されている。さらに、第３電極３１０と配線パターン３４とがハンダ２６を介して電気的に接続されている。
【０１０３】
受発光素子２００は、半導体チップ７０に対してフェースダウン実装させることができる。こうすることで、ハンダ２６によって電気的な接続を行えるのみならず、受発光素子２００と半導体チップ７０とを固定することができる。なお、上記各電極と配線パターンとの接続に、ハンダ２６を用いるかわりに、ワイヤを使用してもよく、あるいは導電ペーストを用いてもよい。
【０１０４】
また、図１３に示すように、受発光素子２００と半導体チップ７０との間を、樹脂５６を用いて固定することができる。すなわち、樹脂５６は受発光素子２００と半導体チップ７０との接合状態を保持する機能を有する。この場合、図１３に示すように、樹脂５６が光学部材３１１を覆わないようにすることにより、光学部材３１１とその周囲との屈折率の差を確保することができる。これにより、光学部材３１１の集光機能を担保することができる。なお、光学部材３１１を設けないような場合には、いわゆるアンダーフィルとして、樹脂５６を受発光素子２００と半導体チップ７０との間のすべてに形成することもできる。
【０１０５】
半導体チップ７０には、穴（例えば貫通穴）２８が設けられている。光ファイバ７２はこの穴２８に挿入されている。この穴２８は、内部の回路を避けて、半導体チップ７０の配線パターン２４，３４，６４が設置されている面からその反対側の面に至るまで設けられている。なお、穴２８の少なくとも一方の開口端部に、テーパ（図示せず）を設けてもよい。テーパを形成することで、穴２８に光ファイバ７２を挿入しやすくなる。
【０１０６】
なお、光導波路として、たとえば多芯光ファイバなどを用いる場合、光ファイバ間のピッチに合わせて、受発光素子アレイ１００における受発光素子２００のピッチを設計することができる。これにより、１回のアライメントによって、複数の受発光素子２００と多芯光ファイバとを光学的に接続することができる。
【０１０７】
２−２．光モジュールの駆動方法
次に、図１３に示す光モジュール６００の駆動方法について、図１４を参照して説明する。図１４は、図１３に示す受発光素子２００の駆動回路（要部）の一例を模式的に示す図である。
【０１０８】
図１３に示す光モジュール６００では、たとえば、第１受発光素子２００ａと第２受発光素子２００ｂとの間において、時分割によって光送信と光受信とを切り替えるように制御が行なわれる。前述したように、第１受発光素子２００ａが発光素子として機能するときは、第１受発光素子２００ａで発生した光を第２受発光素子２００ｂが受光するように制御が行なわれ、第２受発光素子２００ｂが発光素子として機能するときは、第２受発光素子２００ｂで発生した光を第１受発光素子２００ａが受光するように制御が行なわれる。また、時分割は、ドライバＩＣ４０およびスイッチング回路４２にそれぞれ入力されるクロック５４，５５によって制御される。
【０１０９】
受発光素子２００の駆動回路は、図１４に示すように、ドライバＩＣ４０と、スイッチング回路４２と、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）４４と、を含む。図１４に示す駆動回路は１つの受発光素子２００毎に設置される。また、受発光素子２００においては、発光部３４０と受光部３２０とに逆方向のバイアスを印加することができる。
【０１１０】
ドライバＩＣ４０は受発光素子２００の発光部３４０の一方の電極と電気的に接続され、スイッチング回路４２は受発光素子２００の受光部３２０の一方の電極と電気的に接続されている。一方、図１４に示すように、発光部３４０の他方の電極および受光部３２０の他方の電極は接地されている。さらに、受光部３２０の一方の電極に逆バイアスが印加される。ＴＩＡ４４はスイッチング回路４２に電気的に接続されている。
【０１１１】
ドライバＩＣ４０は、受発光素子２００の発光部３４０を駆動させるために設けられている。具体的には、送信信号５８がドライバＩＣ４０に入力されている間は、発光部３４０で生じた光が出射する。また、発光部３４０が駆動している間、受光部３２０は、発光部３４０で生じた光の出力をモニタすることができる。以下、図１４を参照しながら、発光部３４０の駆動時における回路の動作をより具体的に説明する。まず、送信信号５８がドライバＩＣ４０に入力されると、ドライバＩＣ４０は発光部３４０の駆動を開始する。そして、送信信号５８がドライバＩＣ４０に入力されている間、受光部３２０によって、発光部３４０で生じた光の出力が検知される。検知された光出力は、スイッチング回路４２により、ＡＰＣ入力５２としてドライバＩＣ４０へと入力される。
【０１１２】
一方、送信信号５８がドライバＩＣ４０に入力されていない間は、光ファイバ７２の端面７２ａから出射された光が、光学部材３６０を経て受発光素子２００の入射面（出射面）３０８に入射する。具体的には、受発光素子２００に送信信号５８が入力されていない間は、スイッチング回路４２はＴＩＡ４４側に切り替わる（図１４参照）。このＴＩＡ４４は受信信号５１を増幅する機能を有する。
【０１１３】
以上に説明したように、本実施の形態の光モジュール６００においては、第１受発光素子２００ａが発光状態であるときに第２受発光素子２００ｂが受光状態となり、第１受発光素子２００ａが受光状態であるときに第２受発光素子２００ｂが発光状態となるように、第１および第２受発光素子２００ａ，２００ｂを時分割により制御することができる。
【０１１４】
なお、上述では、第１受発光素子２００ａおよび第２受発光素子２００ｂの制御について説明したが、第３受発光素子２００ｃおよび第４受発光素子２００ｄの制御についても同様である。
【０１１５】
３．第３の実施の形態
図１５は、本発明を適用した第３の実施の形態にかかる光伝達装置を模式的に示す図である。光伝達装置９０は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器９２を相互に接続するものである。電子機器９２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置９０は、ケーブル９４の両端にプラグ９６が設けられたものであってもよい。ケーブル９４は、光ファイバ７２（図１３参照）を含む。プラグ９６は、受発光素子２００（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）および半導体チップ７０を内蔵する。なお、光ファイバ７２はケーブル９４に内蔵され、受発光素子２００および半導体チップ７０はプラグ９６に内蔵されているため、図１５には図示されていない。光ファイバ７２と受発光素子２００との取り付け状態は、第２の実施の形態にて説明した通りである。
【０１１６】
光ファイバ７２の両端部にはそれぞれ、第２の実施の形態にかかる第１および第２受発光素子２００ａ，２００ｂが設けられている。光ファイバ７２の一方の端部に設置された第１受発光素子２００ａが受光素子として機能する場合、この第１受発光素子２００ａの受光部３２０において、光信号を電気信号に変換した後、この電気信号を電子機器９２に入力する。この場合、光ファイバ７２の他方の端部に設置された第２受発光素子２００ｂは発光素子として機能する。すなわち、この第２受発光素子２００ｂの発光部３４０において、電子機器９２から出力された電気信号が光信号に変換される。この光信号は光ファイバ７２を伝わり、受光素子として機能する第１受発光素子２００ａに入力される。なお、上述では第１受発光素子２００ａおよび第２受発光素子２００ｂについて説明したが、第３受発光素子２００ｃおよび第４受発光素子２００ｄについても同様である。
【０１１７】
以上説明したように、本実施の形態の光伝達装置９０によれば、光信号によって、電子機器９２間の情報伝達を行うことができる。
【０１１８】
４．第４の実施の形態
図１６は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を模式的に示す図である。光伝達装置９０は、電子機器８０間に接続されている。電子機器８０として、液晶表示モニタまたはディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【０１１９】
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、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、発光部１４０のｐ型第１ミラー１０２およびｎ型第２ミラー１０４、ならびに受光部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ｐｎｐ構造を構成することができる。
【０１２０】
また、図１７に示すように、たとえば発光部１４０または受光部１２０のいずれか一方において、各層のｐ型とｎ型とを入れ替えることにより、発光部１４０および受光部１２０が全体としてｎｐｎｐ構造またはｐｎｐｎ構造をなすことができる。なお、図１７は、この場合の受発光素子アレイ７００を模式的に示す断面図であり、図１の断面図に対応している。
【０１２１】
なお、この場合には、図１７に示すように、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、かつ第２ミラー１０４の平面形状よりも小さくなるように形成することができる。また、第１コンタクト層１１１および第２電極１０９の上に第４電極１１６が形成されている。第１コンタクト層１１１は、第２電極１０９および第４電極１１６に接している。第４電極１１６は、その一部が第２電極１０９上に形成されている。すなわち、第１コンタクト層１１１は、その側面にて第２電極１０９に接し、かつ、その上面にて第４電極１１６に接している。また、第４電極１１６は、第２電極１０９と電気的に接続されている。
【０１２２】
この場合、第３電極１１０および第４電極１１６は、受光部１２０を駆動させるために使用される。たとえば、第４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る。
【０１２３】
図１７に示す受発光素子アレイ７００によれば、発光部１４０に印加する順バイアスと、受光部１２０に印加する逆バイアスとを、同一極性の電源から供給することができる。具体的には、たとえば、第２電極１０９および第４電極１１６を接地して、発光部１４０に印加する順バイアスを正電源から、受光部１２０に印加する逆バイアスを他の正電源から供給することができる。あるいは、たとえば、第２電極１０９および第４電極１１６を接地して、発光部１４０に印加する順バイアスを負電源から、受光部１２０に印加する逆バイアスを他の負電源から供給することができる。
【０１２４】
また、たとえば、上記実施の形態の受発光素子では、発光部が柱状部を一つ有する場合について説明したが、発光部に柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。
【０１２５】
また、たとえば、上記実施の形態の受発光素子アレイでは、２つの受発光素子がアレイ化されている場合について説明したが、３つ以上の受発光素子がアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を有する。たとえば、４つの受発光素子２００がアレイ化されている場合を図１８〜図２１に示す。図１８は、この場合の受発光素子アレイ８００，８１０，８２０，８３０を模式的に示す平面図である。なお、図１８〜図２１においては、第１柱状部１３０、第２柱状部１３２、第１ミラー１０２、第１電極１０７、および素子分離部２０を表示しており、その他の部材の表示が省略されている。
【０１２６】
図１８に示す受発光素子アレイ８００では、４つの受発光素子２００が、直線状の十字状の平面形状を有する素子分離部２０によって、電気的に分離されている。
【０１２７】
図１９に示す受発光素子アレイ８１０では、各受発光素子２００のそれぞれが、矩形のリング状の平面形状を有する素子分離部２０によって取り囲まれている。各受発光素子２００が、素子分離部２０によって取り囲まれていることによって、４つの受発光素子２００が電気的に分離されている。
【０１２８】
図２０に示す受発光素子アレイ８２０では、各受発光素子２００のそれぞれが、円形のリング状の平面形状を有する素子分離部２０によって取り囲まれている。各受発光素子２００が、素子分離部２０によって取り囲まれていることによって、４つの受発光素子２００が電気的に分離されている。
【０１２９】
図２１に示す受発光素子アレイ８３０では、各受発光素子２００のそれぞれが、素子分離部２０によって取り囲まれている。素子分離部２０の平面形状は、円形のリング状の一部が直線状になった形状である。そして、素子分離部２０の平面形状が直線状の部分は、隣り合う受発光素子２００間の素子分離部２０として共有されている。各受発光素子２００が、素子分離部２０によって取り囲まれていることによって、４つの受発光素子２００が電気的に分離されている。
【０１３０】
なお、素子分離部２０の平面形状は、各受発光素子２００を電気的に分離することができる形状であればよく、上述した平面形状に限定されるわけではない。
【０１３１】
また、たとえば、上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系のものについて説明したが、発振波長に応じてその他の材料系、例えば、ＧａＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系の半導体材料を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図２】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す平面図。
【図３】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図４】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図７】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図８】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図９】第１の実施の形態に係る受発光素子アレイの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１０】第１の実施の形態の変形例に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図１１】第１の実施の形態の変形例に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図１２】第１の実施の形態の変形例に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図１３】第２の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す断面図。
【図１４】第２の実施の形態に係る受発光素子の駆動回路（要部）の一例を模式的に示す図。
【図１５】第３の実施の形態に係る光伝達装置を模式的に示す図。
【図１６】第４の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を模式的に示す図。
【図１７】実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図１８】実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図１９】実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図２０】実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【図２１】実施の形態に係る受発光素子アレイを模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【０１３３】
２０  素子分離部、２２  接続部、２４  配線パターン、２６  ハンダ、２８  穴、３０  第１絶縁層、３２  第２絶縁層、３４  配線パターン、４０  ドライバＩＣ、４２  スイッチング回路、４４  ＴＩＡ、５０  光学部材、５１  受信信号、５２  ＡＰＣ入力、５４  クロック、５５  クロック、５６  樹脂、５８  送信信号、６４  配線パターン、７０  半導体チップ、７２  光ファイバ、８０  電子機器、９０  光伝達装置、９２  電子機器、９４  ケーブル、９６  プラグ、１００  受発光素子アレイ、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（入射面）、１０９  第２電極、１１０  第３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４電極、１２０  受光部、１３０  第１柱状部、１３２  第２柱状部、１４０  発光部、１５０  半導体多層膜、２００  受発光素子、３００  受発光素子アレイ、３０６  絶縁層、３０７  第１電極、３０８  出射面（入射面）、３０９  第２電極、３１０  第３電極、３１４  開口部、３２０  受光部、３４０  発光部、３６０  光学部材、４００  受発光素子アレイ、５００  受発光素子アレイ、６００  光モジュール、７００  受発光素子アレイ、８００  受発光素子アレイ、８１０  受発光素子アレイ、８２０  受発光素子アレイ、８３０  受発光素子アレイ
【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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【図１７】
2005217147.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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