(57)【要約】【課題】高受光感度のモニター用フォトダイオードと、高速・高性能のトランジスタを同一の半導体基板上に混載することができるようにする。【解決手段】低濃度のｐ型のシリコン基板１と、シリコン基板１上に選択的に形成された高濃度のｎ型カソード層１９のＰＮ接合により構成されたモニター用フォトダイオードと、マイクロミラー部３に、シリコン基板１をエッチングすることにより形成された第一の斜面１０と第二の斜面１１およびミラー底面１２で構成された第一の斜面１０からの入射光に対する受光素子であり、第一の斜面１０と第二の斜面１１はシリコン基板１の主面に対して所定の角度を持ち、ミラー底面１２はシリコン基板１の主面に対して平行であることと、シリコン基板１とｎ型カソード層１９のＰＮ接合で形成される空乏層２０ａと、第一の斜面１０で形成される空乏層２０ｂが接続したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に発光素子と受光素子を搭載した光半導体装置であって、
第１の導電型の半導体基板と、前記半導体基板の主面に設けた溝部と、前記溝部の底面に設置した前記発光素子と、前記溝部に近接又は隣接して前記半導体基板の主面に設けた第２の導電型の拡散層と、前記溝部の側面上に設けた絶縁膜とを備え、
前記受光素子は前記半導体基板と前記拡散層のＰＮ接合からなり、前記ＰＮ接合から前記半導体基板側に生じる第１の空乏層と、前記溝部の側面から前記半導体基板側に生じる第２の空乏層とが接続したことを特徴とする
光半導体装置。
【請求項２】
前記半導体基板上に設けた第２の導電型の半導体層をさらに備え、前記拡散層は前記半導体層からなることを特徴とする
請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板上に設けた第２の導電型の半導体層と、前記半導体層を分離する分離絶縁層と、前記半導体基板と前記半導体層の間に設けた第２の導電型の埋め込み層をさらに備え、
前記拡散層分離された前記半導体層と前記埋め込み層からなることを特徴とする
請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記溝部は前記半導体基板の主面に対して所定の角度をなす側面と、前記半導体基板の主面に対して平行である底面からなることを特徴とする
請求項１〜請求項３の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁膜は前記溝部と前記拡散層の間の前記半導体基板上に拡張していることを特徴とする
請求項１又は請求項３に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記半導体基板上に設けたフィールド膜と、前記フィールド膜又は前記分離絶縁層の上に設けたゲート電極をさらに備えたことを特徴とする
請求項１〜請求項５の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁膜は酸化膜又は窒化膜であることを特徴とする
請求項１〜請求項６の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記絶縁膜は屈折率の異なる多層膜からなることを特徴とする
請求項１〜請求項７の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁膜は、前記発光素子の出射光の波長に対して透過率が最大になる膜厚および屈折率を有することを特徴とする
請求項１〜請求項８の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体基板の不純物濃度は１×１０１５ｃｍ−３以下であることを特徴とする
請求項１〜請求項９の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記拡散層は前記半導体基板よりも不純物濃度が高く、前記拡散層に近接して前記半導体基板又は前記半導体層に設けた第１の導電型の高濃度拡散層（５）をさらに備えたことを特徴とする
請求項１〜請求項１０の何れかに記載の光半導体装置。
【請求項１２】
同一基板上に発光素子と受光素子を搭載した光半導体装置の製造方法であって、
第１の導電型の半導体基板の主面に第２の導電型の拡散層を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板上にフィールド膜を形成する工程と、
前記拡散層に近接又は隣接して前記半導体基板の主面に溝部を形成する工程と、
前記溝部の側面上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後で前記溝部の底面に前記発光素子を設置する工程と
を備えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記拡散層の形成工程は、
前記半導体基板の主面に第２の導電型の埋め込み層を選択的に形成する工程と、
前記半導体基板上に第２の導電型の半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を分離する分離絶縁層を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記溝部の形成工程は、
前記フィールド膜又は前記分離絶縁層を選択的に開口する工程と、
前記開口から前記半導体基板を異方性ウエットエッチングする工程と
を含むことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁膜はＣＶＤ法又はスパッタ法により形成することを特徴とする
請求項１２〜請求項１４の何れかに記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置およびその製造方法に関し、特に、レーザダイオードとレーザ光立ち上げ用ミラーおよび受光素子が同一基板上に混載されたモニター用受光素子の構造および形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
受光素子は、光信号を電気信号に変換する素子であり、様々な分野で用いられている。中でもＣＤやＤＶＤ等の光ディスク分野において、光ディスク上に記録されている信号を読み書きする光ピックアップ装置のキーデバイスとして重要である。
【０００３】
近年、高性能化・高集積化の要請により、受光素子であるフォトダイオードと、バイポーラトランジスタ、抵抗、容量などの各種電子素子を同一基板上に混載したいわゆる光電子集積回路（ＯＥＩＣ）として構成されている。さらなる小型化・高集積化に対応して、上記のＯＥＩＣに発光素子であるレーザダイオードと、レーザ光立ち上げ用の４５°マイクロミラーを一体化したＯＥＩＣも広く用いられている。また、このＯＥＩＣにおいては、高受光感度・高速・低ノイズ特性を有した受光素子と、高速・高性能のバイポーラトランジスタとの混載が要求されている。
【０００４】
図７は従来の光半導体装置を示す。
この例は、低濃度ｐ型のシリコン基板１、シリコン基板１上に形成されたモニター用フォトダイオード２、マイクロミラー部３とが、同一基板上に構成されたＯＥＩＣを例示するものである。１５はレーザダイオードである。
【０００５】
モニター用フォトダイオード２において、４は高濃度ｎ型のカソード層、５は高濃度ｐ型のアノードコンタクト層、６はＬＯＣＯＳ分離層、７はカソード電極、８はアノード電極、９は酸化膜等で形成されるフィールド膜である。ｐ型のシリコン基板１とｎ型のカソード層４によりＰＮ接合が形成されモニター用フォトダイオード２が構成され、光電流はカソード電極７とアノード電極８より取り出される。
【０００６】
マイクロミラー部３は、例えば水酸化カリウム等のアルカリ系水溶液を用いて、シリコン基板１を異方性ウエットエッチングすることにより形成され、モニター用フォトダイオード側の第一の斜面１０と、反モニター用フォトダイオード側の第二の斜面１１と、ミラー底面１２で構成される。ここで、第一の斜面１０と第二の斜面１１はシリコン基板１の主面に対して所定の角度をなしており、ミラー底面１２はシリコン基板１の主面に対して平行である。例えば、シリコン基板１の面方位として（１００）９．７°オフした基板を用いると、アルカリ系水溶液に対するエッチングレートは（１１１）面が極端に遅いため、第一の斜面１０と第二の斜面１１の面方位は（１１１）面となる。（１００）面と（１１１）面は５４．７°の角度をなしているので、第一の斜面１０と第二の斜面１１のシリコン基板１の主面に対する角度はそれぞれ、６４．３°、４５°となる。また、１３は第一の斜面１０と第二の斜面１１およびミラー底面１２上に形成された酸化膜や窒化膜等で構成される絶縁膜、１４は第二の斜面１１上に構成された例えばＡｕ等の金属系の膜でなるミラー反射膜である。
【０００７】
レーザダイオード１５は、ミラー底面１２上にレーザ下部電極１６を介して載置されている。レーザダイオード１５から光ディスク等に照射される信号光である前光１７と、後ろ光１８が出射される。
【０００８】
レーザダイオード１５から出射した前光１７および後ろ光１８は、シリコン基板１の主面に対し平行である。第二の斜面１１をシリコン基板１の主面に対し４５°に形成すると、前光１７はミラー反射膜１４により垂直方向に立ち上がり光ディスク等に照射され、反射光がシリコン基板１上に形成された信号検出用のフォトダイオード（図示せず）に入射し光電流に変換されて、シリコン基板１上のトランジスタや抵抗素子や容量素子により形成された電子回路により、増幅や信号処理されて出力され、光ディスクの記録や再生信号となる。
【０００９】
ところが、前光１７のパワーはレーザダイオード１５に流す電流値により決定されるが、電流−パワー特性の個体差が大きいため、正確なパワーを調整するには出射光のパワーをモニターして、フィードバックをかけてレーザダイオード１５への通電電流を調整するオートパワーコントロール（ＡＰＣ）が必要である。
【００１０】
ここで、レーザダイオード１５からは後ろ光１８も出射され、前光１７と後ろ光１８のパワーの比率はレーザダイオード１５の種類により一義的に決定される。後ろ光１８をモニター用フォトダイオード２により受光し光電流に変換し、その光電流の大きさをモニターしてＡＰＣをかけることが可能となる。
【００１１】
後ろ光１８は第一の斜面１０で一部は反射されるが、一部はシリコン基板１中に入射し、シリコン基板１で吸収され電子・正孔対が発生する。カソード層４はフィールド膜９の下部全体に形成されているため、生成した電子はシリコン基板１とカソード層４で形成されるＰＮ接合まで到達して、カソード電極７より取り出される。また、正孔は一部はシリコン基板１中で再結合するが、一部はアノードコンタクト層５・アノード電極８を介して外部に取り出される。この光電流がモニター電流としてＡＰＣをかけてレーザダイオード１５のパワーを調整する。
【特許文献１】特開平５−３２７１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、トランジスタの高速化が要望されており、それを実現するためには、トランジスタや配線ルールの微細化や、トランジスタの拡散層のシャロー化が必要である。ところが、マイクロミラー部３の段差が約５０μｍと大きいため、マイクロミラー部３の形成後の工程では厚膜レジスト（膜厚約１５μｍ）を用いる必要があり、微細化は困難である。従って、微細化ルールのトランジスタおよび配線を形成した後に、デザインルールの大きなマイクロミラー部３を形成する必要がある。
【００１３】
しかしながら上記構成では、マイクロミラー部３を形成した後にカソード層４を形成する必要があり、不純物の活性化のために熱処理が必要であるが、トランジスタのシャローな拡散層および配線形成後は５００℃以上の熱処理をすることが出来ない。つまり、微細化ルールのトランジスタおよび配線と、上記構成のモニター用フォトダイオードを両立させることはできないという問題が発生する。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、高速のトランジスタとモニター用フォトダイオードを同一基板上に搭載した光半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１記載の光半導体装置は、同一基板上に発光素子と受光素子を搭載した光半導体装置であって、第１の導電型の半導体基板と、前記半導体基板の主面に設けた溝部と、前記溝部の底面に設置した前記発光素子と、前記溝部に近接又は隣接して前記半導体基板の主面に設けた第２の導電型の拡散層と、前記溝部の側面上に設けた絶縁膜とを備え、前記受光素子は前記半導体基板と前記拡散層のＰＮ接合からなり、前記ＰＮ接合から前記半導体基板側に生じる第１の空乏層と、前記溝部の側面から前記半導体基板側に生じる第２の空乏層とが接続したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２記載の光半導体装置は、請求項１において、前記半導体基板上に設けた第２の導電型の半導体層をさらに備え、前記拡散層は前記半導体層からなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３記載の光半導体装置は、請求項１において、前記半導体基板上に設けた第２の導電型の半導体層と、前記半導体層を分離する分離絶縁層と、前記半導体基板と前記半導体層の間に設けた第２の導電型の埋め込み層をさらに備え、前記拡散層は分離された前記半導体層と前記埋め込み層からなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項３の何れかにおいて、前記溝部は前記半導体基板の主面に対して所定の角度をなす側面と、前記半導体基板の主面に対して平行である底面からなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５記載の光半導体装置は、請求項１又は請求項３において、前記絶縁膜は前記溝部と前記拡散層の間の前記半導体基板上に拡張していることを特徴とする。
本発明の請求項６記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項５の何れかにおいて、前記半導体基板上に設けたフィールド膜と、前記フィールド膜又は前記分離絶縁層の上に設けたゲート電極をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項７記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項６の何れかにおいて、前記絶縁膜は酸化膜又は窒化膜であることを特徴とする。
本発明の請求項８記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項７の何れかにおいて、前記絶縁膜は屈折率の異なる多層膜からなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項９記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項８の何れかにおいて、前記絶縁膜は、前記発光素子の出射光の波長に対して透過率が最大になる膜厚および屈折率を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１０記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項９の何れかにおいて、前記半導体基板の不純物濃度は１×１０１５ｃｍ−３以下であることを特徴とする。
本発明の請求項１１記載の光半導体装置は、請求項１〜請求項１０の何れかにおいて、前記拡散層は前記半導体基板よりも不純物濃度が高く、前記拡散層に近接して前記半導体基板又は前記半導体層に設けた第１の導電型の高濃度拡散層をさらに備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項１２記載の光半導体装置の製造方法は、同一基板上に発光素子と受光素子を搭載した光半導体装置の製造方法であって、第１の導電型の半導体基板の主面に第２の導電型の拡散層を選択的に形成する工程と、前記半導体基板上にフィールド膜を形成する工程と、前記拡散層に近接又は隣接して前記半導体基板の主面に溝部を形成する工程と、前記溝部の側面上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を形成した後で前記溝部の底面に前記発光素子を設置する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項１３記載の光半導体装置の製造方法は、請求項１２において、前記拡散層の形成工程は、前記半導体基板の主面に第２の導電型の埋め込み層を選択的に形成する工程と、前記半導体基板上に第２の導電型の半導体層を形成する工程と、前記半導体層を分離する分離絶縁層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項１４記載の光半導体装置の製造方法は、請求項１２又は請求項１３において、前記溝部の形成工程は、前記フィールド膜又は前記分離絶縁層を選択的に開口する工程と、前記開口から前記半導体基板を異方性ウエットエッチングする工程とを含むことを特徴とする。
本発明の請求項１５記載の光半導体装置の製造方法は、請求項１２〜請求項１４の何れかにおいて、前記絶縁膜はＣＶＤ法又はスパッタ法により形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る光半導体装置およびその製造方法は、上記構成を有し、第一の斜面の下に形成される空乏層に到達したキャリアが、モニター用フォトダイオードのＰＮ接合部で形成される空乏層を経由して、カソード層を介して外部に光電流として取り出すことが可能であるため、高感度で安定したモニター用フォトダイオードが実現できる。また、マイクロミラー形成後に注入・熱処理工程は必要でないため、微細化ルールのトランジスタ・配線とモニター用フォトダイオードの集積化が可能となり、高速トランジスタと高感度モニター用フォトダイオードの両立が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の各実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
なお、従来例を示す図７と同一の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の光半導体装置の第１の実施形態を示す。
【００２８】
図１において、１は低濃度ｐ型のシリコン基板、２はモニター用フォトダイオード、３はマイクロミラー部である。１５はレーザダイオードである。
モニター用フォトダイオード２において、５は高濃度ｐ型のアノードコンタクト層、６はＬＯＣＯＳ分離層、７はカソード電極、８はアノード電極、９はフィールド膜である。
【００２９】
マイクロミラー部３において、１０は第一の斜面、１１は第二の斜面、１２はミラー底面、１３は絶縁膜、１４はミラー反射膜、１６はレーザダイオード１５のレーザ下部電極、１７は前光、１８は後ろ光であり、これらは従来の構成と同一である。第一の斜面１０とミラー底面１２と第二の斜面１１とでシリコン基板１の主面に溝部５０が形成されている。
【００３０】
１９はシリコン基板１上に形成された高い高濃度ｎ型の拡散層としてのカソード層で、シリコン基板１よりも不純物濃度が高く、第一の斜面１０とミラー底面１２と第二の斜面１１とで形成された溝部５０に近接又は隣接して半導体基板１の主面に設けられている。モニター用フォトダイオード２は第１の導電型の高濃度拡散層としての高濃度ｐ型の前記アノードコンタクト層５を備えている。モニター用フォトダイオード２はカソード層１９とシリコン基板１のＰＮ接合より構成されている。
【００３１】
２０は空乏層であり、モニター用フォトダイオード２により形成される空乏層２０ａと、第一の斜面１０で形成される空乏層２０ｂとで構成されている。２０−２は第一の斜面１０とカソード層１９の間の境界領域で、ここで空乏層２０ａと空乏層２０ｂとが接続されている。
【００３２】
レーザダイオードの基本的な動作は図７に示した従来の説明と同様である。カソード層１９の不純物濃度に対し、シリコン基板１は１桁以上低い濃度であるため、空乏層２０ａはシリコン基板１側に伸びる。例えばシリコン基板１の濃度が１×１０１４ｃｍ−３、モニター用フォトダイオード２に印加される逆バイアスを５Ｖとすると、約９μｍの空乏層２０ａがシリコン基板１側に伸びる。また、シリコン基板１は低濃度であるため絶縁膜１３とシリコン基板１との界面の表面準位Ｎｓｓにより、常にシリコン基板１側に空乏層２０ｂが発生する。例えばシリコン基板１の濃度が１×１０１４ｃｍ−３、Ｎｓｓ＝１×１０１１ｃｍ−２とすると、空乏層２０ｂは約１０μｍシリコン基板１側に伸びる。ここで第一の斜面１０とカソード層１９の距離を数μｍ以下とすると、空乏層２０ａと空乏層２０ｂが常に接続した状態となる。
【００３３】
例えば、絶縁膜１３としてプラズマＣＶＤ法で形成された窒素膜を用いた場合、表面準位Ｎｓｓは一般的に１×１０１０〜１×１０１２ｃｍ−２程度、スパッタ法で形成された酸化膜を用いた場合、表面準位Ｎｓｓは１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−２となり、上記の空乏層２０ａと空乏層２０ｂの常時接続した状態を実現できる。
【００３４】
ここで、後ろ光１８が第一の斜面１０より入射すると、シリコン基板１中で光が吸収され、電子・正孔対が発生する。空乏層２０の外部に吸収された電子は、拡散により空乏層２０ａまたは２０ｂまで到達した後、ドリフトでカソード層１９まで到達し、カソード電極７から外部に取り出される。一方、正孔は拡散によりアノードコンタクト層５、アノード電極８を介して外部に取り出され光電流となる。この構成においては、モニター用フォトダイオード２のＰＮ接合付近に吸収された光だけでなく、第一の斜面１０の付近に吸収された光により発生したキャリアも光電流として寄与するため、入射光パワーに対する光電流の割合、すなわち受光感度を高くすることができる。例えば、ＤＶＤに用いられる赤色光（λ＝６５０ｎｍ）では、シリコン中では１０μｍで９５％の光が吸収されるので、上記の例の空乏層２０ｂの幅の約９μｍとほぼ同等であるため、生成したキャリアの９０％以上を光電流に寄与することができる。
【００３５】
また、この構成ではマイクロミラー部３の形成後に拡散層を形成する工程がないため、熱処理工程は必要でなく、トランジスタのシャロー化、トランジスタ・配線の微細化が可能となり、高速のトランジスタとの集積化が実現できる。
【００３６】
また、絶縁膜１３の膜厚・屈折率を調整することにより、後ろ光１８が第一の斜面１０での反射を低減することが可能である。例えば第一の斜面１０がシリコン基板１の主面に対し６４．３°の角度をなし、後ろ光１８の波長が６５０ｎｍ、絶縁膜１３として窒化膜を用い屈折率を２．００とすると、絶縁膜１３の膜厚は９０ｎｍで後ろ光１８の透過率は９５％以上得られる。
【００３７】
さらに、絶縁膜１３として屈折率の異なる多層膜を用い、各層の膜厚を最適化することにより、複数の波長に対して透過率を向上させることが可能となり、レーザダイオード１５をＤＶＤ／ＣＤの両方に対応した２波長レーザダイオードとした場合にも、これに対応した、高感度なモニター用フォトダイオード２が実現できる。例えば、多層膜として下層に酸化膜（膜厚７２ｎｍ、屈折率１．４５）・上層に窒化膜（膜厚９０ｎｍ、屈折率２．００）を用い、第一の斜面１０がシリコン基板１の主面に対し６４．３°の角度をなし、後ろ光１８の波長を６５０ｎｍとすると、絶縁膜１３での後ろ光１８の透過率は９９％以上得られる。
【００３８】
境界領域２０―２はシリコン基板１と絶縁膜１３が直接に接した構成である。この構成により、第一の斜面１０上だけでなく、境界領域２０―２においてもシリコン基板１と絶縁膜１３界面の界面準位Ｎｓｓを大きくでき、空乏層を伸ばすことが可能となり、空乏層２０ａと空乏層２０ｂを安定して接続することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図２は本発明の光半導体装置の第２の実施形態を示す。
この第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態のｎ型のカソード層１９の代わりに、シリコン基板１上にｎ型エピタキシャル層２１が追加した構成であり、高性能トランジスタとの集積化に有利な構造である。また、モニター用フォトダイオード２は、ｎ型エピタキシャル層２１とシリコン基板１のＰＮ接合により構成される。ｎ型エピタキシャル層２１は第一の斜面１０に露出しているため、基板濃度や絶縁膜１３とシリコン基板１界面の表面準位Ｎｓｓに関係なく、空乏層２０ａと空乏層２０ｂが常に接続した状態となり、安定して高受光感度特性が得られる。ｎ型エピタキシャル層２１の他の構成は、第１の実施形態の構成と同一である。
【００４０】
（第３の実施形態）
図３は本発明の光半導体装置の第３の実施形態を示す。
図３に示すように、２１はシリコン基板１上に形成されたｎ型エピタキシャル層、２２はシリコン基板１とｎ型エピタキシャル層２１の界面に選択的に形成されたｎ型埋め込み層、２３はシリコン基板１上にアノードコンタクト層５と接続するように選択的に形成されたｐ型埋め込み層である。その他の構成は、第１の実施形態の構成と同一である。
【００４１】
本実施形態の光半導体装置は、第１の実施形態にｎ型エピタキシャル層２１を追加した構成であり、トランジスタの高性能化（高速化・寄生成分の低減等）に有利な構造であり、より高速・高性能のトランジスタとの集積化が可能となる。
【００４２】
また、モニター用フォトダイオード２は、ｎ型埋め込み層２２とシリコン基板１のＰＮ接合により構成され、第１の実施形態に対してＰＮ接合の位置を表面から深い位置に形成することが可能となるため、ＰＮ接合部に到達するキャリアの割合が増大し、受光感度を向上させることができる。
【００４３】
また、ｎ型埋め込み層２２とｐ型埋め込み層２３はバイポーラトランジスタの埋め込み層との共用が可能であり、マスク工程を追加することなく集積化が可能である。
また、ｎ型エピタキシャル層２１を分離するＬＯＣＯＳ分離層６の上にゲート電極を設けることもできる。
【００４４】
（第４の実施形態）
図４は本発明の光半導体装置の第４の実施形態を示す。
図４に示すように、２４は第一の斜面１０とｎ型埋め込み層２２の間の境界領域、２５は絶縁膜１３上に形成されたゲート電極である。その他の構成は、第１の実施形態の構成と同一である。
【００４５】
本実施形態の光半導体装置は、第３の実施形態の構成に対して、境界領域２４はＬＯＣＯＳ分離層６がなく、シリコン基板１またはｎ型エピタキシャル層２１と絶縁膜１３が直接接した構成である。この構成により、第一の斜面１０と同様にシリコン基板１と絶縁膜１３界面の界面準位Ｎｓｓを大きくでき、空乏層２０を伸ばすことが可能となり、空乏層２０ａと空乏層２０ｂを安定して接続することができる。
【００４６】
さらに、絶縁膜１３の上にゲート電極２５を設け、ゲート電極２５に電圧を印加することにより境界領域２４の空乏層２０の幅をさらに伸ばし、高感度化・安定化が可能となる。また、ゲート電極２５への印加電圧を調整することで、空乏層２０を縮小することも可能であり、空乏層２０ｂで吸収されたキャリアの移動を止めて光電流の調整するスイッチング素子としても利用できる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図５は図１に示した光半導体装置の製造方法を示している。
２６はモニター用フォトダイオード用の領域、２７はマイクロミラー部用の領域、２８は低濃度ｐ型のシリコン基板、２９は高濃度のｎ型拡散層、３０は高濃度のｐ型拡散層、３１はＬＯＣＯＳ分離層、３２はカソード電極、３３はアノード電極、３４は酸化膜等によるフィールド膜、３５は第一の斜面、３６は第二の斜面、３７はミラー底面、３８は絶縁膜、３９はレーザ下部電極、４０はレーザダイオードである。
【００４８】
先ず図５（ａ）に示すように、シリコン基板２８中に拡散または注入により、ｎ型拡散層２９とｐ型拡散層３０を選択的に形成し、次いでｎ型拡散層２９とｐ型拡散層３０間にＬＯＣＯＳ分離層３１を形成する。
【００４９】
次に図５（ａ）に示すように、フィールド膜３４をシリコン基板２８上に形成し一部分を開口した後、ｎ型拡散層２９に接続するようにカソード電極３２と、ｐ型拡散層３０に接続するようにアノード電極３３をスパッタ法等により選択的に形成する。
【００５０】
次に図５（ｃ）に示すように、マイクロミラー部用の領域２７のフィールド膜３４を開口した後、これをマスクとして、ＫＯＨ等のアルカリ系水溶液によりシリコン基板２８を異方性ウエットエッチングする。この際シリコン基板の面方位として（１００）９．７°オフ基板を採用すると、（１１１）面のエッチングレートが他の面方位に対して極端に遅いため、斜面に（１１１）面が形成され、第一の斜面３５（シリコン基板の主面に対し６４．３°）、第二の斜面３６（シリコン基板の主面に対し４５°）、ミラー底面３７（シリコン基板の主面に対し平行）が形成される。
【００５１】
その後、図５（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法により窒化膜などで構成された絶縁膜３８を形成する。最後に、図５（ｅ）に示すようにミラー底面３７上に蒸着またはスパッタ法によりＡｕ等で構成されたレーザ下部電極３９を形成後、レーザダイオード４０を接着する。
【００５２】
（第６の実施形態）
図６は図３に示した光半導体装置の製造方法を示している。
４１は高濃度のｎ型埋め込み層、４２は高濃度のｐ型埋め込み層、４３はｎ型エピタキシャル層、４４はアノードコンタクト層、４５はゲート電極である。その他の構成は、図３の構成と同一である。
【００５３】
まず図６（ａ）に示すように、シリコン基板２８中に拡散または注入により、ｎ型埋め込み層４１とｐ型埋め込み層４２を選択的に形成した後、ｎ型エピタキシャル層４３を成長させる。
【００５４】
次いで図６（ｂ）に示すように、ｎ型埋め込み層４１とｐ型埋め込み層４２間と、マイクロミラー部２７にＬＯＣＯＳ分離層３１を選択的に形成した後、アノードコンタクト層４４をｐ型埋め込み層４２に接続するように選択的に形成する。
【００５５】
次に図６（ｃ）に示すように、フィールド膜３４をシリコン基板２８上に形成し一部分を開口した後、ｎ型拡散層２９に接続するようにカソード電極３２と、ｐ型拡散層３０に接続するようにアノード電極３３をスパッタ法等により選択的に形成し、その後マイクロミラー部２７のＬＯＣＯＳ分離層３１とフィールド膜３４を開口する。
【００５６】
図６（ｄ）に示すように、ＬＯＣＯＳ分離層３１をマスクとして、ＫＯＨ等のアルカリ系水溶液によりシリコン基板２８を異方性ウエットエッチングした後、第一の斜面３５と第一の斜面３６周辺のＬＯＣＯＳ分離層３１とフィールド膜３４を除去する。
【００５７】
その後、図６（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法により窒化膜などで構成された絶縁膜３８を形成する。
次に図６（ｆ）に示すように、絶縁膜３８上に蒸着またはスパッタ法によりゲート電極４５を形成し、ミラー底面３７上に蒸着またはスパッタ法によりＡｕ等で構成されたレーザ下部電極３９を形成後、レーザダイオード４０を接着する。
【００５８】
なお、本実施形態において、絶縁膜としてＣＶＤ法により形成された窒化膜を用いたが、必ずしも窒化膜に限定されるものではなく、例えばＣＶＤ法またはスパッタ法により形成された酸化膜、窒化膜と酸化膜の多層膜であってもよい。
【００５９】
なお、本実施形態において、シリコン基板を用いたが、必ずしもシリコン基板に限定されるものではなく、例えば長波長域で広く用いられているゲルマニウム基板や、化合物半導体であってもよい。
【００６０】
また、本発明ではシリコン基板としてｎ型を用いたが、ｐ型を用いても適用可能であることは言うまでもない。
上記の各実施形態において、シリコン基板１の不純物濃度が例えば１×１０１４ｃｍ−３であるとして説明したが１×１０１５ｃｍ−３以下であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、レーザダイオードと高速・高性能のトランジスタ及び高受光感度の受光素子を同一基板上に集積した、いわゆるＯＥＩＣの構造および形成する方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施形態に係る光半導体装置を示す断面図
【図２】第２の実施形態に係る光半導体装置を示す断面図
【図３】第３の実施形態に係る光半導体装置を示す断面図
【図４】第４の実施形態に係る光半導体装置を示す断面図
【図５】図１に係る光半導体装置の製造方法の工程図
【図６】図３に係る光半導体装置の製造方法の工程図
【図７】従来の光半導体装置を示す断面図
【符号の説明】
【００６３】
１  シリコン基板
２  モニター用フォトダイオード
３  マイクロミラー部
４  カソード層
５  アノードコンタクト層
６  ＬＯＣＯＳ分離層
７  カソード電極
８  アノード電極
９  フィールド膜
１０  第一の斜面
１１  第二の斜面
１２  ミラー底面
１３  絶縁膜
１４  ミラー反射膜
１５  レーザダイオード
１６  レーザ下部電極
１７  前光
１８  後ろ光
１９  カソード層
２０  空乏層
２０−２  境界領域
２１  ｎ型エピタキシャル層
２２  ｎ型埋め込み層
２３  ｐ型埋め込み層
２４  境界領域
２５  ゲート電極
２６  モニター用フォトダイオード用の領域
２７  マイクロミラー部用の領域
２８  シリコン基板
２９  ｎ型拡散層
３０  ｐ型拡散層
３１  ＬＯＣＯＳ分離層
３２  カソード電極
３３  アノード電極
３４  フィールド膜
３５  第一の斜面
３６  第二の斜面
３７  ミラー底面
３８  絶縁膜
３９  レーザ下部電極
４０  レーザダイオード
４１  ｎ型埋め込み層
４２  ｐ型埋め込み層
４３  ｎ型エピタキシャル層
４４  アノードコンタクト層
４５  ゲート電極
５０  溝部
【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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