(57)【要約】【課題】  光検出部を有すると共に、良好な高周波特性を有する電気光学素子および光伝送モジュールを提供する。【解決手段】  基板に形成されている発光素子部３０と、前記基板における発光素子部３０の形成側面であって発光素子部３０の形成領域以外に形成されている受光素子部（光検出部）４０と、発光素子部３０から受光素子部４０にわたって形成されている透明部材からなる透明層５１と、透明層５１の少なくとも上面における発光素子部３０の発光軸の近傍以外に形成されている反射層５２とを有することを特徴とする。【選択図】    図１
2007059770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成されている発光素子部と、
前記基板における前記発光素子部の形成側面であって該発光素子部の形成領域以外に形成されている光検出部と、
前記発光素子部から前記光検出部にわたって形成されている透明部材からなる透明層と、
前記透明層の少なくとも上面における前記発光素子部の発光軸の近傍以外に形成されている反射層と、を有することを特徴とする電気光学素子。
【請求項２】
基板と、
前記基板に形成されている発光素子部と、
前記基板における前記発光素子部の形成側面であって該発光素子部の形成領域以外に形成されている光検出部と、
前記発光素子部から前記光検出部にわたって、前記発光素子部が放出する光の一部を前記受光素子部へ導くように形成されている光導波路層と、を有し、
前記光導波路層は、前記発光素子部の発光軸近傍には形成されていないことを特徴とする電気光学素子。
【請求項３】
前記発光素子部は、面発光レーザであり、
前記反射層は、前記発光素子部の発光軸に対して同軸となる位置に開口部を有し、
前記開口部の大きさは、前記面発光レーザの電流狭窄層の内径と同じ又は該内径よりも大きく、かつ、前記面発光レーザの開口部に形成された電極の内径と同じ又は該内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電気光学素子。
【請求項４】
前記反射層は、前記透明層の露出面における前記発光軸の近傍以外のほぼ全てを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の電気光学素子。
【請求項５】
前記透明層は、前記発光素子部から出射された光が透過するものであって、ポリイミド、エポキシ系樹脂、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮのいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載の電気光学素子。
【請求項６】
前記透明層は、防湿層として機能するものであることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載の電気光学素子。
【請求項７】
前記反射層は、前記発光素子部から出射された光の一部を反射するものであり、
前記光検出部は、前記反射層で反射された光を少なくとも受光するように配置されていることを特徴とする請求項１、３、４、５、６のいずれかに記載の電気光学素子。
【請求項８】
前記光導波路層は、誘電体多層反射層で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気光学素子。
【請求項９】
前記透明層の下層であって、前記発光素子部の上面、前記光検出部上面、絶縁膜の上面のうちの少なくとも一つに、配置された下側反射層を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気光学素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の電気光学素子を有して構成されていることを特徴とする光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学素子および光伝送モジュールに関するものである。また、本発明は、発光素子部の光出力を受光素子部によりモニタする機能を有する電気光学素子および光伝送モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学素子の一つとして面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）がある。面発光レーザは、周囲温度により光出力が変動する。このため、面発光レーザを用いた光モジュールでは、面発光レーザの出射光の一部を検出することにより、光出力値をモニタして自動出力制御する機能を備えているものがある。面発光レーザの場合、面発光レーザと受光素子（フォトダイードなど）とを積層させ、面発光レーザの出射光の一部を同一素子内でモニタできる一体型素子の開発が可能である。
【０００３】
例えば、面発光レーザの上層にフォトダイードを積層すると共に、面発光レーザのアノード電極とフォトダイードのアノード電極とを共通電極とした３端子構造の電気光学素子が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、面発光レーザの上層にフォトダイオードを積層すると共に、その面発光レーザとフォトダイードとの間に絶縁膜を配置した４端子構造の電気光学素子が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、一つの基板の上面に面発光レーザとフォトダイオードとを隣接して配置して、面発光レーザ及びフォトダイードを覆うように誘電体ミラーを配置した電気光学素子が考えられている。この電気光学素子では、面発光レーザの出射光の大半は誘電体ミラーを突き抜けて信号光などとなり、その出射光の一部が誘電体ミラー内を伝播してフォトダイードに入射し、出力をモニタできる構成となっている。
【特許文献１】特開平１０−１３５５６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１８３４４４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、特許文献１に記載の電気光学素子では、比較的に製造が容易であるが、面発光レーザのアノード電極とモニタ用のフォトダイオードのアノード電極とが共通電極となっているので、面発光レーザへの変調信号をカソード電極からしか入力できないという制約がある。このため、面発光レーザを多数接近して配置したアレイ構造とすると、各面発光レーザを独立して変調することができないという不都合が生じてしまう。
【０００７】
また、特許文献２に記載の電気光学素子では、面発光レーザとフォトダイオードとの間に配置されている絶縁膜が寄生容量を発生し、面発光レーザの高周波特性を劣化させてしまうという問題点がある。また、絶縁膜の上層にフォトダイオードを配置した構造では、良好なフォトダイオード特性を得るだけ、絶縁膜の膜厚を確保する構造とすることが困難である。例えば、絶縁膜をＡｌＡｓの酸化などで形成すると、その絶縁膜は脆いものとなり、厚い絶縁膜を形成することは困難である。
【０００８】
また、面発光レーザ及びフォトダイードを覆うように誘電体ミラーを配置した電気光学素子では、面発光レーザの出射光の一部が誘電体ミラーを伝播して受光素子に入射する構成としなければならない。このため、誘電体ミラーの反射率を所定値以上にする必要があり、面発光レーザの出射光における信号光まで放射角が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光検出部を有すると共に、良好な高周波特性を有する電気光学素子および光伝送モジュールの提供を目的とする。
また、本発明は、アレイ構造とした場合でも各発光素子部を独立して変調でき、光検出部を有すると共に良好な高周波特性を有する電気光学素子および光伝送モジュールの提供を目的とする。
また、本発明は、アレイ構造とした場合でも各発光素子部を独立して変調でき、光検出部を有すると共に良好な高周波特性を有し、さらに発光素子部から出射された信号光の放射角が大きくなることを回避できる電気光学素子および光伝送モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電気光学素子は、基板に形成されている発光素子部と、前記基板における前記発光素子部の形成側面であって該発光素子部の形成領域以外に形成されている光検出部と、前記発光素子部から前記光検出部にわたって形成されている透明部材からなる透明層と、前記透明層の少なくとも上面における前記発光素子部の発光軸の近傍以外に形成されている反射層とを有することを特徴とする。
本発明によれば、発光素子部からの出射光の一部（例えば大半）は発光軸の近傍を進んで透明層を突き抜け信号光となることができ、出射光の他の一部は発光軸の近傍から離れた位置を進み、反射層で反射され光検出部に入射することができる。したがって、光検出部は、発光素子部の光出力を検出することができる。そこで、本発明の電気光学素子は、特許文献２に記載されているような、発光素子部とその上層の光検出部との間に薄い絶縁膜を設ける構成ではないので、良好な高周波特性を有することができる。
また、本発明の電気光学素子は、発光素子部と光検出部とが基板の同一平面上に形成されているので、アレイ構造とした場合でも各発光素子部を独立して変調できる構成に容易にすることができる。さらに、本発明の電気光学素子は、発光素子部の上方における発光軸の近傍には透明層のみが配置されているので、発光素子部から出射された信号光の放射角が大きくなることを回避することができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の電気光学素子は、基板に形成されている発光素子部と、前記基板における前記発光素子部の形成側面であって該発光素子部の形成領域以外に形成されている光検出部と、前記発光素子部から前記光検出部にわたって、前記発光素子部が放出する光の一部を前記受光素子部へ導くように形成されている光導波路層と、を有し、前記光導波路層は、前記発光素子部の発光軸近傍には形成されていないことを特徴とする。
本発明によれば、発光素子部からの出射光の一部（例えば大半）は発光軸の近傍を進んで信号光となることができ、出射光の他の一部は光導波路層に入射して、その光導波路層内を伝播し、光検出部に入射することができる。したがって、光検出部は、発光素子部の光出力を検出することができる。そこで、本発明の電気光学素子は、特許文献２に記載されているような、発光素子部とその上層の光検出部との間に薄い絶縁膜を設ける構成ではないので、良好な高周波特性を有することができる。
また、本発明の電気光学素子は、発光素子部と光検出部とが基板の同一平面上に形成されているので、アレイ構造とした場合でも各発光素子部を独立して変調できる構成に容易にすることができる。さらに、本発明の電気光学素子は、発光素子部の上方における発光軸の近傍には光導波路層が形成されていないので、発光素子部から出射された信号光の放射角が大きくなることを回避することができる。
【００１２】
また、本発明の電気光学素子は、前記発光素子部が面発光レーザであり、前記反射層は前記発光素子部の発光軸に対して同軸となる位置に開口部を有し、前記開口部の大きさは前記面発光レーザの電流狭窄層の内径と同じ又は該内径よりも大きく、かつ、前記面発光レーザの開口部に形成された電極（第２電極）の内径と同じ又は該内径よりも小さいことが好ましい。
本発明によれば、反射層の開口部の大きさを上記のように設定したので、発光素子部から出射された信号光の放射角を、より狭くすることができる。
【００１３】
また、本発明の電気光学素子は、前記反射層が前記透明層の露出面における前記発光軸の近傍以外のほぼ全てを覆うように形成されていることが好ましい。
本発明によれば、発光素子部から出射された光が所望の方向（発光軸方向）以外に外に出ることを、反射層によって防ぐことができ、安全な電気光学素子を構成することができる。なお、透明層の側面などにおいて、発光素子部又は光検出部についての配線が通る部位は、反射層におけるその対応部位に開口を設けることで対応することができる。
【００１４】
また、本発明の電気光学素子は、前記透明層が前記発光素子部から出射された光が透過するものであって、ポリイミド、エポキシ系樹脂、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮのいずれかで形成されていることが好ましい。
本発明によれば、透明層は、モニタ光についての伝播路として機能するのみならず、発光素子部及び光検出部について防湿層としても機能することができる。
【００１５】
また、本発明の電気光学素子は、前記透明層が防湿層として機能するものであることが好ましい。
本発明の電気光学素子によれば、高性能な機能を長期間に渡って安定に維持することができる。
【００１６】
また、本発明の電気光学素子は、前記反射層が前記発光素子部から出射された光の一部を反射するものであり、前記光検出部は、前記反射層で反射された光を少なくとも受光するように配置されていることが好ましい。
本発明によれば、光検出部によって発光素子部の出力をモニタすることができる。したがって、光検出部の出力を用いて、発光素子部の出力をフィードバック制御等することができる。
【００１７】
また、本発明の電気光学素子は、前記光導波路層が誘電体多層反射層で形成されていることが好ましい。
本発明によれば、誘電体多層反射層により、発光素子部の出射光の一部を良好に光検出部に導くことができる。
【００１８】
また、本発明の電気光学素子は、前記透明層の下層であって、前記発光素子部の上面、前記光検出部上面、絶縁膜の上面のうちの少なくとも一つに、配置された下側反射層を有することが好ましい。
本発明によれば、反射層と下側反射層とにより、発光素子部の出射光の一部を良好に光検出部に導くことができる。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の光伝送モジュールは、前記電気光学素子を有して構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、良好な高周波特性を有し、コンパクト化することができ、長期間に渡って安定に動作する光伝送モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の縮尺を適宜変更して表示している。
【００２１】
［第１実施形態］
（電気光学素子の構造）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気光学素子の一例を示す模式断面図である。まず、電気光学素子１０の構造について説明する。
電気光学素子１０は、同一の半導体基板（ＧａＡｓ基板１１）上に、発光素子部３０及び受光素子部（光検出部）４０を有する。図１では、左側に発光素子部３０、右側に受光素子部４０を示している。また、発光素子部３０と受光素子部４０は、ＧａＡｓ基板１１の同一面上に形成されている。本実施形態では、発光素子部３０は、面発光型発光素子または面発光レーザであり、一方、受光素子部４０はフォトダイオードである。
【００２２】
半導体基板としてＧａＡｓ基板１１を用いており、ＧａＡｓ基板１１上に第１ミラー層１２が形成されている。第１ミラー層１２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。また、第１ミラー層１２が形成されていない裏面側のＧａＡｓ基板１１の全面には第１電極２０が形成されている。第１電極２０は、ｎ型の電極であり、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。
【００２３】
第１ミラー層１２上には、活性層１３が形成されている。活性層１３は、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造に形成されている。活性層１３の上には発光素子部３０及び受光素子部４０が形成されており、素子分離領域には絶縁層１９が形成されている。
【００２４】
発光素子部３０は、活性層１３上に第２ミラー層１４が形成されている。第２ミラー層１４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。ここで、第２ミラー層１４は、第１ミラー層１２よりもかなり薄く形成されている。第２ミラー層１４の上には第１コンタクト層１５が形成されている。第１コンタクト層１５はｐ型のＧａＡｓ層で形成されている。第１コンタクト層１５及び絶縁層１９上の一部に第２電極２１が形成されている。第２電極２１は、ｐ型の電極でありＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。なお、第２電極２１により形成される第１コンタクト層１５の開口部は、発光面２１ａとなる。活性層１３に接している第２ミラー層１４の一部には、電流狭窄層１８が形成されている。
電流狭窄層１８は、第２ミラー層１４の一部を素子分離領域の側面から酸化することによって形成されている。なお、電流狭窄層１８の形成領域を制御することにより、活性層１３等の電流密度を制御することができる。
【００２５】
このように発光素子部３０は、第１電極２０、ＧａＡｓ基板１１、第１ミラー層１２、活性層１３、第２ミラー層１４、第１コンタクト層１５及び電流狭窄層１８を有している。本実施形態では、上記の複数の層を発光層２５と称することにする。
【００２６】
一方、受光素子部４０では、発光層２５上に、すなわち第１コンタクト層１５の上に、第１コンタクト層１５よりも小さい面積を有する光吸収層１６が形成されている。光吸収層１６は、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１６の上には、第２コンタクト層１７が形成されている。第２コンタクト層１７は、ｎ型のＧａＡｓ層で形成されている。光吸収層１６が形成されていない第１コンタクト層１５と絶縁層１９上の一部には、第３電極２２が形成されている。第３電極２２は、ｐ型の電極でありＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。また、第２コンタクト層１７の上には、第４電極２３が形成されている。第４電極２３は、ｎ型の電極であり、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層で形成されている。なお、第４電極２３により形成される第２コンタクト層１７の開口部は、受光面２３ａとなる。ここで、受光素子部４０が有する光吸収層１６及び第２コンタクト層１７を光検出部２６と称する。
【００２７】
さらに、本実施形態の電気光学素子１０は、発光素子部３０から受光素子部４０にわたって形成されている透明部材からなる透明層５１を有する。すなわち透明層５１は、発光素子部３０及び受光素子部４０を覆うように形成されている。透明層５１は、発光素子部３０から出射される光が透過する部材で構成できる。例えば、ポリイミド、エポキシ系樹脂、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮなどで、透明層５１を構成するのが好ましい。このような部材で透明層５１を構成すると、その透明層５１は、発光素子部３０及び受光素子部４０について防湿材として機能することもできる。
【００２８】
透明層５１の上面及び側面、すなわち透明層５１の露出面全体には、反射層５２が形成されている。ただし、透明層５１の上面における発光素子部３０の発光軸の近傍には、反射層５２が形成されておらず、開口部５３が形成されている。反射層５２の開口部５３は、発光素子部３０の発光軸と同軸となるように形成されていることが好ましい。また、開口部５３の大きさは、発光素子部３０の電流狭窄層１８の内径と同じ又は電流狭窄層１８の内径よりも大きく、かつ、発光素子部３０の発光面２１ａに形成された第２電極２１の内径と同じ又は第２電極２１の内径よりも小さいことが好ましい。反射層５２は、反射率の高い金属などで構成でき、例えば、金、クロム、チタン、カッパーなどが適用できる。
【００２９】
ここで、本実施形態の電気光学素子１０を機能的な構造で捉えた場合、発光素子部３０は、発光層２５のみから形成されており、一方、受光素子部４０は、発光層２５の上に光検出部２６が形成されている構造となっている。さらに、発光素子部３０から受光素子部４０にわたって透明層５１が形成されており、透明層５１の上層に反射層５２が形成された構造となっている。
【００３０】
図２は、電気光学素子１０を発光素子部３０及び受光素子部４０が形成されている面を上からみた模式平面図である。発光素子部３０及び受光素子部４０は、隣接して形成されており、それぞれ円状に形成されている。また、発光素子部３０と受光素子部４０との間は、絶縁層１９が形成されている。また、図１も参照して、発光素子部３０と受光素子部４０とを覆うように透明層５１が形成されており、透明層５１の上層に反射層５２が形成されている。反射層５２の開口部５３は、円状に形成されており、発光素子部３０の発光面２１ａと同軸に位置している。
【００３１】
（電気光学素子の動作）
次に、電気光学素子１０の動作について説明する。第１電極２０と第２電極２１との間に電圧を印加することにより、活性層１３で正孔と電子が結合することにより光を放出する。この光は、第１ミラー層１２と第２ミラー層１４とで反射してレーザ光Ｌ１となって発光面２１ａから出射する。レーザ光Ｌ１の大部分は透明層５１を突き抜けて、開口部５３から電気光学素子１０の外に出て、信号光などなる。
【００３２】
発光面２１ａから出射したレーザ光Ｌ１の一部である光Ｌ２は、図１に示すように、透明層５１に入射した後に反射層５２で反射して受光素子部４０の受光面２３ａに入射する。ここで、光Ｌ２は、反射層５２で反射した後に、第４電極（下側反射層）２３で反射し、さらに反射層５２で反射して、受光素子部４０の受光面２３ａに入射する場合もある。
【００３３】
受光素子部４０が有する第３電極２２と第４電極２３との間に電圧を印加しておくことにより、受光面２３ａから入射された光Ｌ２は、光吸収層１６の内部で電子と正孔を発生させ、それが第３電極２２、第４電極２３に移動することにより電流が生じる。受光素子部４０で発生したこの光電流を計測することにより、発光素子部３０から放出された光の特性（強度など）を把握できる。
【００３４】
本実施形態の電気光学素子１０によれば、発光素子部３０を起動させるための電極は第１電極２０と第２電極２１であり、一方、受光素子部４０を起動させるための電極は第３電極２２と第４電極２３であることから、発光素子部３０と受光素子部４０とを独立に制御することができる。すなわち、変調信号を発光素子部３０または受光素子部４０のどちらかだけに伝達することができるので、電気光学素子１０の駆動方法の自由度が増加する利点がある。また、発光素子部３０と発光素子部３０から放出される光を検出する受光素子部４０とは、積層して形成されていないので、寄生容量が発生しない。したがって、高周波で当該電気光学素子１０を駆動させた場合、高周波特性の劣化を低減することができる。また、発光素子部３０と受光素子部４０とを隣接して形成することにより、当該電極に電圧等を供給する電源とを電気的に接続する電気配線の配置が容易になるという利点がある。
【００３５】
さらに、本実施形態の電気光学素子１０によれば、発光素子部の上方における発光軸の近傍には透明層のみが配置されているので、例えば発光素子部の上方に誘電体多層反射層を積層した場合よりも、発光素子部の発光面２１ａから出射されたレーザ光Ｌ１の放射角を小さくすることができる。また、電気光学素子１０は、受光素子部４０の第４電極２３が、モニタ光である光Ｌ２に対しての下側反射層として機能するので、光Ｌ２を効率良く受光面２３ａに導くことができる。
【００３６】
また、電気光学素子１０の透明層５１における開口部５３の部分は、レンズ形状としてもよい。このようにすると、レーザ光Ｌ１の放射角をさらに小さくでき、レーザ光Ｌ１の焦点を調節することもできる。
【００３７】
次に、光Ｌ２の放射角θ、発光面２１ａから反射膜５２の下面までの距離（ｄ１）、受光面２３ａから反射膜５２の下面までの距離（ｄ２）、発光面２１ａの中心と受光面２３ａの中心との距離（ｄ３）の関係について、説明する。
【００３８】
先ず、反射膜５２での反射が１回の場合、すなわち、発光面２１ａから出射された光Ｌ２が反射膜５２で反射した後に受光面２３ａに入射する場合について述べる。この場合は下記の式（１）が成立する。
ｄ３＝（ｔａｎθ×ｄ１）＋（ｔａｎθ×ｄ２）          （１）
【００３９】
次いで、反射膜５２及び下側反射層（第４電極２３）での反射が３回の場合、すなわち発光面２１ａから出射された光Ｌ２が反射膜５２で反射した後に、第４電極２３で反射して、その後、反射膜５２で反射した後に、受光面２３ａに入射する場合について述べる。この場合は下記の式（２）が成立する。ここで、第４電極２３の上面から反射膜５２の下面までの距離をｄ４とする。
ｄ３＝（ｔａｎθ×ｄ１）＋（２ｔａｎθ×ｄ４）＋（ｔａｎθ×ｄ２）      （２）
【００４０】
なお、上記の式（１），式（２）では、ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４がそれぞれ一定値であること、すなわち、発光面２１ａ、反射膜５２、第４電極２３、受光面２３ａが相互に平行であることを前提としている。
【００４１】
（変形例）
図３は、本実施形態の変形例に係る電気光学素子を発光素子部及び受光素子部が形成されている面を上からみた模式平面図である。図３において、図１，図２の電気光学素子の構成要素と同一機能の構成要素には同一符号を付けている。本電気光学素子は、発光素子部３０と受光素子部４０とを同心円状に配置した点が、図１の電気光学素子１０と異なっている。すなわち、発光素子部３０の外周に受光素子部４０を配置した構成となっている。その他は、図１の電気光学素子１０と同一である。本変形例においても、図１及び図２に示す電気光学素子と同一の作用・効果を発揮することができる。
【００４２】
（電気光学素子の製造方法）
次に、電気光学素子１０の製造方法について、図４から図１４を参照して説明する。
【００４３】
図４は、結晶成長工程を示す。結晶成長工程では、まずｎ型のＧａＡｓ基板１１の表面上に、第１ミラー層１２、活性層１３、第２ミラー層１４、第１コンタクト層１５、光吸収層１６及び第２コンタクト層１７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。これらの各層の構造は、図１で説明したとおりである。
【００４４】
図５は、受光素子部４０を形成するためのエッチング工程を示している。まず、フォトレジストをマスクとして、ドライエッチング法により第２コンタクト層１７及び光吸収層１６を除去する。その後、フォトレジストを剥離する。これにより、光検出部２６が形成される。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、上記の層を除去してもよい。
【００４５】
図６は、発光素子部３０を形成するためのエッチング工程（素子分離領域形成工程）を示している。まず、フォトレジストをマスクとして、ドライエッチング法により第１コンタクト層１５及び第２ミラー層１４を除去する。除去された部分は、素子分離領域となり、ここで、発光素子部３０の領域と光検出部２６を有する受光素子部４０の領域とが形成される。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、上記の層を除去してもよい。
【００４６】
また、図７は、電流狭窄層形成工程を示している。素子分離領域が形成されたＧａＡｓ基板１１を４００℃前後の水蒸気にさらすことにより、活性層１３上の第２ミラー層１４の一部を、素子分離領域の側面から酸化することにより、電流狭窄層１８を形成する。電流狭窄層１８は、酸化アルミニウムが主成分の絶縁性の層となっている。第２ミラー層１４は、結晶成長工程で、活性層１３近傍の層は、アルミニウムの含有率の高いＧａＡｌＡｓ結晶を形成している。
【００４７】
図８は、絶縁層形成工程を示す。絶縁層１９として、ポリイミド等を用いる。ＧａＡｓ基板１１の表面に液状のポリイミド等を塗布し、素子分離領域にポリイミド１９を埋め込むようにして形成する。その後、余分なポリイミドを除去する。
【００４８】
図９は、電極形成工程を示す。第１電極２０は、ＧａＡｓ基板１１の裏面に、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等を用いて形成する。第１電極２０は、ＧａＡｓ基板がｎ型であるので、ｎ型のオーミック接合ができる金属層を形成する。ここでは、図１で説明したように、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層を形成する。第１電極２０が形成されたら、約４００℃の熱処理を行い、ＧａＡｓ基板１１とオーミック接合を形成する。
【００４９】
第２電極２１及び第３電極２２は、ｐ型のオーミック接合ができる金属層を形成する。同じｐ型の導電性を有する電極であるので、第２電極２１及び第３電極２２は同じ工程で形成することができる。ｐ型の導電性を有する電極としては、ＰｔとＡｕの積層構造が適用できる。第２電極２１及び第３電極２２のパターン形成は、リフトオフ法またはドライエッチング法を用いる。
【００５０】
リフトオフ法を用いる場合には、まずフォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト（図示せず）をパターン形成する。フォトレジストは、第２電極２１及び第３電極２２が形成される部分が開口されたパターンを有する。次に、第１電極形成工程と同様に、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて、ｐ型のオーミック接合ができる金属層を形成する。ここでは、図１（ａ）で説明したように、ＡｕとＺｎとの合金とＡｕの積層で形成されている。この金属層を形成した後、フォトレジストを金属層とともに除去することにより、フォトレジストが形成されていない部分にのみ金属層、すなわち第２電極２１及び第３電極２２が残ることになる。その後、第１電極形成工程と同様に、約４００℃で熱処理を行い、第１コンタクト層１５とオーミック接合を形成する。
【００５１】
ドライエッチング法では、先に金属層を形成してから、第２電極２１及び第３電極２２を形成する領域にフォトレジストを形成する。次に金属層をドライエッチングして第２電極２１及び第３電極２２以外の金属層を除去する。その後、フォトレジストを剥離する。
【００５２】
なお、本実施形態では、第２電極２１と第３電極２２を同じ工程で形成しているが、例えば、第２電極２１と第３電極２２とを違う導電性を有する電極として形成する場合は、それぞれ別工程で形成する。
【００５３】
第４電極２３は、第２電極２１と第３電極２２の形成工程と同様にして形成できる。ただし、第４電極２３は、ｎ型なので第１電極２０とほぼ同様の金属層で形成する。
【００５４】
図１０は、透明層５１の成工程を示す。透明層５１は、例えば、ポリイミド、エポキシ系樹脂、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮなどの透明材料を用いる。なお、色が付いている材料であっても、発光素子部３０から出射される光が透過する材料であればよい。透明層５１を形成するための成膜方法としては、スピンコート法、インクジェット法などを適用できる。また、透明層５１を形成するためのパターニング方法としては、現像法、インクジェット法、ディスペンサ法、リフトオフ法などが適用できる。例えば、リフトオフ法の場合、レジストをフォトリソによりパターニング（透明層５１の形成部分にレジストが残らないように）し、スパッタリングなどにより、ＳｉＯ２を成膜する。その成膜の後、有機溶液（ＩＰＡ、アセトンなど）中でリフトオフする。
【００５５】
図１１は、反射層５２の形成工程を示す。まず、蒸着、スパッタリングなどにより、金属層を透明層５１の露出面に形成する。次いで、リフトオフ法などにより、金属層をパターニングして、開口部５３を有する反射層５２を形成する。これらにより、図１及び図２に示すような電気光学素子１０が完成する。
【００５６】
図１２は、上記のようにして製造した電気光学素子１０の変形例を示す模式平面図である。図１２では、発光素子部３０及び受光素子部４０が形成されている面を上からみたものである。この変形例は、図２に示す構成に似ており、発光素子部３０と受光素子部４０とが隣接した配置となっている。ただし、本変形例では、第２電極２１、第３電極２２及び第４電極２３の平面形状などが図２のものと異なっている。
【００５７】
図１３及び図１４は、上記のようにして製造した電気光学素子１０の他の変形例を示す図である。図１３は模式断面図でる。図１４は、図１３の構成について、発光素子部３０及び受光素子部４０が形成されている面を上からみた模式平面図である。この変形例は、図３に示す変形例に似ており、発光素子部３０と受光素子部４０とが同心円上に配置された構成となっている。ただし、本変形例では、第２電極２１、第３電極２２及び第４電極２３の平面形状などが図３のものと異なっている。
【００５８】
［第２実施形態］
図１５は、本発明の第２実施形態に係る電気光学素子１０Ａの一例を示す模式断面図である。図１５において図１及び図２に示すものと同一の構成要素には、同一符号を付けている。本実施形態の電気光学素子１０Ａと第１実施形態の電気光学素子１０との相違点は、電気光学素子１０Ａでは誘電体ミラー（光導波路層）６１を有している点である。
【００５９】
誘電体ミラー６１は、第１実施形態の電気光学素子１０における透明層５１及び反射層５２に対応するものである。誘電体ミラー６１は、発光素子部３０から受光素子部４０にわたって形成されている。そして、誘電体ミラー６１は、発光素子部３０が放出する光の一部（光Ｌ２）を受光素子部４０の受光面２３ａへ導くように形成されており、光導波路層として機能する。さらに、誘電体ミラー６１は、発光素子部３０の発光軸近傍には形成されておらず、開口部６３を有する。
【００６０】
本実施形態の電気光学素子１０Ａによれば、発光素子部３０からの出射光（レーザ光Ｌ１）の一部（例えば大半）は発光軸の近傍を進んで信号光となることができる。また、出射光の他の一部（光Ｌ２）は誘電体ミラー６１に入射して、その誘電体ミラー６１内を伝播し、受光素子部４０の受光面２３ａに入射することができる。したがって、受光素子部４０は、発光素子部３０の光出力を検出することができる。
【００６１】
そこで、電気光学素子１０Ａは、特許文献２に記載されているような、発光素子部とその上層の光検出部との間に薄い絶縁膜を設ける構成ではないので、良好な高周波特性を有することができる。
【００６２】
また、電気光学素子１０Ａは、発光素子部３０と受光素子部４０とが基板の同一平面上に形成されているので、アレイ構造とした場合でも各発光素子部４０を独立して変調できる構成に容易にすることができる。さらに、電気光学素子１０Ａは、発光素子部３０の上方における発光軸の近傍には誘電体ミラー（光導波路層）６１が形成されていないので、発光素子部３０から出射された信号光の放射角が大きくなることを回避することができる。
【００６３】
誘電体ミラー６１は、誘電体多層反射層で形成されていることが好ましい。このようにすると、発光素子部３０の出射光の一部を良好に受光面２３ａに導くことができる。
【００６４】
［第３実施形態］
図１６に、本実施形態の電気光学素子を用いた光伝送モジュールの一例を示す。光伝送モジュールとしてのＯＳＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１００は、システム１０１の上に、上記で説明した電気光学素子１０（又は電気光学素子１０Ａ）が取り付けられている。また、電気光学素子１０の上方で、かつ発光素子部３０の光軸上に、レンズ１０３が配置されている。また、システム１０１の台から光ファイバ１０４の一部まで、外部の環境から電気光学素子１０等を保護するために、カバー１０２が形成されている。また、レンズ１０３の光軸上に光ファイパ１０４が配置されている。また、本実施形態では、カバー１０２は、樹脂製であり、レンズ１０３と一体で形成されている。
【００６５】
システム１０１のピンを介して、電気光学素子１０の第１電極２０〜第４電極２３に電圧を印加すると、発光素子部３０及び受光素子部４０が駆動する。発光素子部３０から光を放出し、その光の一部は誘電体多層反射暦２４を通過して、レンズ１０３に到達する。到達した光は、レンズ１０３で集光され、光ファイバ１０４へ入射する。また、発光素子部３０から放出された光の一部は、誘電体多層反射層２４の内部で多重反射して受光素子部４０が有する光検出部２６に入射する。光検出部２６で入射した光は、光吸収層１６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３０から放出される光学特性を把握することができる。１つの電気光学素子１０だけで、発光機能を有し、かつその発光状態を監視することができることから、従来のＯＳＡ１００と比べて、カバーガラスや発光素子の発光状態を監視する受光素子等が不要になるので、コスト的にも、または、ＯＳＡ１００の小型化にも利点を有する。
【００６６】
（光伝達装置）
図１７は、本発明の実施形態に係る電気光学素子１０（又は電気光学素子１０Ａ）を有してなる光伝達装置を示す図である。光伝達装置２００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２０２を相互に接続するものである。電子機器２０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置２００は、ケーブル２０４の両端にプラグ２０６が設けられたものであってもよい。ケーブル２０４は、光ファイバを含む。プラグ２０６は、図１に示す電気光学素子１０（又は電気光学素子１０Ａ）を内蔵する。また、プラグ２０６は、図１６に示す電気光学素子１０を含むＯＳＡ１００であってもよい。プラグ２０６は、半導体チップをさらに内蔵してもよい。
【００６７】
ケーブル２０４の一方の端部に設けられたプラグ２０６は上述の実施形態に係る電気光学素子１０を内蔵し、ケーブル２０４の他方の端部に設けられたプラグ２０６は受光素子を内蔵することとしてもよい。このようなケーブル２０４及びプラグ２０６を２組用いることにより、双方向通信をすることができる。すなわち、電子機器２０２から出力された電気信号は、ケーブル２０４の一方端部のプラグ２０６において光信号に変換される。この光信号は、ケーブル２０４を通りそのケーブル２０４の他方端部のプラグ２０６において電気信号に変換される。この電気信号は、他方端部のプラグ２０６が接続されている電子機器２０２に取り込まれる。こうして、本実施形態に係る光伝達装置２００によれば、光信号を用いて、電子機器２０２間において情報伝達を行うことができる。
【００６８】
（光伝達装置の使用形態）
図１８は、図１７に示す光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置２１２は、図１７の光伝達装置２００に相当するものである。光伝達装置２１２は、電子機器２１０間を接続する。電子機器２１０として、液晶表示モニタ又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、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【００６９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態において、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。また、本発明に係る電気光学素子は、光を用いる電子機器などに対して広く適用できる。すなわち、本発明に係る電気光学素子を備えた応用回路又は電子機器としては、光インターコネクション回路、光ファイバ通信モジュール、レーザプリンタ、レーザビーム投射器、レーザビームスキャナ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、変位センサ、圧力センサ、ガスセンサ、血液血流センサ、指紋センサ、高速電気変調回路、無線ＲＦ回路、携帯電話、無線ＬＡＮなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気光学素子の一例を示す模式断面図である。
【図２】同上の電気光学素子の模式平面図である。
【図３】同上の電気光学素子の変形例を示す模式平面図である。
【図４】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図５】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図６】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図７】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図８】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図９】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図１０】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図１１】同上の電気光学素子の製造工程を示す模式断面図である。
【図１２】同上の製造工程で製造された電気光学素子の模式平面図である。
【図１３】同上の電気光学素子の変形例を示す模式断面図である。
【図１４】同上の変形例の模式平面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る電気光学素子の一例を示す模式断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る光伝送モジュールの一例を示す模式断面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る光伝送装置を示す図である。
【図１８】同上の光伝送装置の使用形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…電気光学素子、１１…ＧａＡｓ基板、１２…第１ミラー層、１３…活性層、１４…第２ミラー層、１５…第１コンタクト層、１６…光吸収層、１７…第２コンタクト層、１８…電流狭窄層、１９…絶縁層、２０…第１電極、２１…第２電極、２２…第３電極、２３…第４電極、２５…発光層、２６…光検出部、３０…発光素子部、４０…受光素子部（光検出部）、５１…透明層、５２…反射層、５３…開口部、６１…誘電体ミラー（光導波路層）、６３…開口部、１００…光伝送モジュール、１０１…システム、１０２…カバー、１０３…レンズ、１０４…光ファイバ
【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】
2007059770.tif 000017
【図１６】
2007059770.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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