(57)【要約】【課題】製造プロセスを複雑化せずに面発光型半導体レーザの静電破壊耐圧を向上させることができる光半導体素子を提供する。【解決手段】光半導体素子１は、基板上に形成された面発光型半導体レーザ１１と、面発光型半導体レーザ１１の多層構造と同一の層構造を有し、面発光型半導体レーザ１１を静電破壊から保護するための保護用面発光型半導体レーザ１２を備える。。ここで、「層構造が同一」であるとは、対象となる２つの層の厚み及び組成が同一であることを意味し、対象となる２つの層の層構造が多層構造である場合には、多層構造をなす各層の厚み及び組成が対象となる２つの層でそれぞれ同一であることを意味する。尚、製造誤差によって層の厚みや組成にバラツキが生ずることがあるが、このバラツキがあるものも同一の範囲内に含まれる。【選択図】図２
2007129012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に直交する方向にレーザ光を射出する多層構造の面発光型半導体レーザを前記基板上に備える光半導体素子において、
前記面発光型半導体レーザの前記多層構造と同一の層構造を有し、前記面発光型半導体レーザを静電破壊から保護するための保護用面発光型半導体レーザを備えることを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記保護用面発光型半導体レーザは、前記基板上における前記面発光型半導体レーザの形成位置とは異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【請求項３】
前記面発光型半導体レーザを駆動する第１電極及び第２電極を備えており、
前記保護用面発光型半導体レーザは、前記面発光型半導体レーザとは逆方向の整流作用を有するよう前記第１電極と前記第２電極との間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光半導体素子。
【請求項４】
前記面発光型半導体レーザ及び前記保護用面発光型半導体レーザが形成された半導体多層膜には、前記面発光型半導体レーザ及び前記保護用面発光型半導体レーザの各々に流れる電流を狭窄する電流狭窄部を形成するための孔が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光半導体素子。
【請求項５】
前記半導体多層膜は、前記基板表面に沿う平面内で前記面発光型半導体レーザが占める面積よりも大な面積を有し、前記面発光型半導体レーザが形成された柱状形状の第１柱部と、
前記平面内で前記保護用面発光型半導体レーザが占める面積よりも大な面積を有し、前記保護用面発光型半導体レーザが形成された柱状形状の第２柱部と
を有することを特徴とする請求項４記載の光半導体素子。
【請求項６】
前記基板上には、前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部が含まれる第１柱状部と、
前記保護用面発光型半導体レーザの少なくとも一部が含まれる第２柱状部と
が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光半導体素子。
【請求項７】
前記第１柱状部及び前記第２柱状部には、前記面発光型半導体レーザに流れる電流及び前記保護用面発光型半導体レーザに流れる電流をそれぞれ狭窄する電流狭窄部が前記第１柱状部の外周及び前記第２柱状部の外周に沿って形成されていることを特徴とする請求項６記載の光半導体素子。
【請求項８】
前記第１柱状部及び前記第２柱状部の周囲を覆う絶縁層を備えることを特徴とする請求項７記載の光半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を射出する光半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を射出する光半導体素子の一種に面発光型半導体レーザがある。この面発光型半導体レーザは、基板の表面に対して直交する方向に共振器が形成されており、基板表面からレーザ光を射出するレーザである。基板の平行な劈開面を共振器として用いる従来の端面発光型半導体レーザに比べて、面発光型半導体レーザは、量産性に適している、直接変調が可能である、低閾値動作が可能である、単一縦モード発振が可能である、二次元レーザアレイ構造を容易に形成することができる等の特徴を有している。
【０００３】
ところで、面発光型半導体レーザは、従来の端面発光型半導体レーザに比べて素子の体積が小さいため、素子自体の静電破壊耐圧が低い。静電破壊耐圧が低いと、素子を基板や台座等へ実装している最中に機械又は作業者から加えられる静電気によって素子が破壊される虞がある。このため、素子の実装を行う際には、静電気を除去する様々な対策が施されている。例えば、作業者の静電気を除去するために、作業者が帯電防止素材を用いた作業着を着用して作業を行ったり、作業環境の湿度を制御するとともにイオナイザー等を用いて作業環境を常に電気的に中和した状態にしている。
【０００４】
しかしながら、これらの対策には限界があり、静電破壊耐圧がおよそ２００Ｖ以下の素子は実装中に破壊される可能性が高くなる。尚、以下の特許文献１には、静電破壊耐圧を向上させた半導体レーザの一例が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−６５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の特許文献１に開示されている光半導体素子のように、面発光型半導体レーザの静電耐圧素子を形成するには、面発光型半導体レーザを形成する工程と、静電耐圧素子を形成する工程とが必要になって光半導体素子の製造プロセスが複雑になり、コスト上昇を招いてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造プロセスを複雑化せずに面発光型半導体レーザの静電破壊耐圧を向上させることができる光半導体素子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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の光半導体素子は、基板表面に直交する方向にレーザ光を射出する多層構造の面発光型半導体レーザを前記基板上に備える光半導体素子において、前記面発光型半導体レーザの前記多層構造と同一の層構造を有し、前記面発光型半導体レーザを静電破壊から保護するための保護用面発光型半導体レーザを備えることを特徴としている。
この発明によると、基板上に面発光型半導体レーザが形成されており、更に面発光型半導体レーザの多層構造と同一の層構造を有し、面発光型半導体レーザを静電破壊から保護する保護用面発光型半導体レーザが基板上に形成されている。かかる構成の光半導体素子においては、面発光型半導体レーザが保護用面発光型半導体レーザによって静電破壊から保護されているため、面発光型半導体レーザの静電破壊耐圧を向上させることができる。また、面発光型半導体レーザと保護用面発光型半導体レーザとは同一の層構造であるため、製造プロセスを複雑化せずに静電破壊耐性の高い光半導体素子を得ることができる。
尚、「層構造が同一」であるとは、対象となる２つの層の厚み及び組成が同一であることを意味し、対象となる２つの層の層構造が多層構造である場合には、多層構造をなす各層の厚み及び組成が対象となる２つの層でそれぞれ同一であることを意味する。尚、上記構成の光半導体素子を製造する場合に、製造誤差によって層の厚みや組成にバラツキが生ずることがあるが、このバラツキがあるものも同一の範囲内に含まれる。
ここで、本発明の光半導体素子は、前記保護用面発光型半導体レーザが、前記基板上における前記面発光型半導体レーザの形成位置とは異なる位置に形成されていることを特徴としている。
また、本発明の光半導体素子は、前記面発光型半導体レーザを駆動する第１電極及び第２電極を備えており、前記保護用面発光型半導体レーザは、前記面発光型半導体レーザとは逆方向の整流作用を有するよう前記第１電極と前記第２電極との間に電気的に接続されていることを特徴としている。
この発明によると、面発光型半導体レーザを駆動する第１電極と第２電極との間に、面発光型半導体レーザとは逆方向の整流作用を有する保護用面発光型半導体レーザが電気的に並列に接続されている。このため、面発光型半導体レーザに逆バイアスの電圧が印加されても保護用面発光型半導体レーザに電流が流れるため、逆バイアスに対する静電破壊耐圧を著しく向上させることができる。
また、本発明の光半導体素子は、前記面発光型半導体レーザ及び前記保護用面発光型半導体レーザが形成された半導体多層膜には、前記面発光型半導体レーザ及び前記保護用面発光型半導体レーザの各々に流れる電流を狭窄する電流狭窄部を形成するための孔が形成されていることを特徴としている。
ここで、本発明の光半導体素子は、前記半導体多層膜が、前記基板表面に沿う平面内で前記面発光型半導体レーザが占める面積よりも大な面積を有し、前記面発光型半導体レーザが形成された柱状形状の第１柱部と、前記平面内で前記保護用面発光型半導体レーザが占める面積よりも大な面積を有し、前記保護用面発光型半導体レーザが形成された柱状形状の第２柱部とを有することを特徴としている。
これらの発明によると、半導体多層膜には面発光型半導体レーザ及び保護用面発光型半導体レーザの各々に流れる電流を狭窄する電流狭窄部を形成するための孔が形成されており、電流狭窄のために面発光型半導体レーザをメサ構造にする必要がない。また、半導体多層膜は、面発光型半導体レーザが占める面積よりも大な面積を有し、面発光型半導体レーザが形成された柱状形状の第１柱部と、保護用面発光型半導体レーザが占める面積よりも大な面積を有し、保護用面発光型半導体レーザが形成された柱状形状の第２柱部とを有している。このため、半導体多層膜内に面発光型半導体レーザが形成されている構造（第１半導体多層膜内の面発光型半導体レーザが形成されている部分の周囲に発光に寄与しない部分が形成されている構造）とすることができ放熱を良好に行うことができる。これは、保護用面発光型半導体レーザについても同様である。
また、本発明の光半導体素子は、前記基板上には、前記面発光型半導体レーザの少なくとも一部が含まれる第１柱状部と、前記保護用面発光型半導体レーザの少なくとも一部が含まれる第２柱状部とが形成されていることを特徴としている。
ここで、本発明の光半導体素子は、前記第１柱状部及び前記第２柱状部には、前記面発光型半導体レーザに流れる電流及び前記保護用面発光型半導体レーザに流れる電流をそれぞれ狭窄する電流狭窄部が前記第１柱状部の外周及び前記第２柱状部の外周に沿って形成されていることを特徴としている。
これらの発明によると、面発光型半導体レーザを少なくとも一部が第１柱状部に含まれた構造にすることができ、保護用面発光型半導体レーザを少なくとも一部が第２柱状部に含まれた構造にすることができる。このため、本発明においては、面発光型半導体レーザと保護用面発光型半導体レーザとを共にメサ構造とすることもでき、設計の自由度が高まる等の利点がある。
更に、本発明の光半導体素子は、前記第１柱状部及び前記第２柱状部の周囲を覆う絶縁層を備えることを特徴としている。
この発明によると、第１柱状部及び第２柱状部の周囲が絶縁層によって覆われているため、信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光半導体素子について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の説明で参照する各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【０００９】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態による光半導体素子を模式的に示す平面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２に示す通り、本実施形態の光半導体素子１は、半導体基板ＳＢ上に、例えばｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層からなる分離層ＳＰと半導体多層膜Ｌ１１とが順に積層されており、半導体多層膜Ｌ１１に形成された面発光型半導体レーザ１１と保護用面発光型半導体レーザ１２とを含んで構成される。
【００１０】
図１，図２に示す通り、半導体多層膜Ｌ１１は、平面形状が略円形である第１柱部Ｐ１１と、半導体基板ＳＰ上において第１柱部Ｐ１１とは異なる位置に形成された第２柱部Ｐ１２とを有しており、第１柱部Ｐ１１に面発光型半導体レーザ１１が形成され、第２柱部Ｐ１２に保護用面発光型半導体レーザ１２が形成される。第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２は、その周囲において半導体多層膜Ｌ１１がリング状にエッチングされて平面形状が略円形とされており、半導体多層膜Ｌ１１がエッチングされた箇所においては分離層ＳＰが露出している。以下、面発光型半導体レーザ１１及び保護用面発光型半導体レーザ１２の構成及び全体構成について順に説明する。
【００１１】
〈面発光型半導体レーザ〉
面発光型半導体レーザ１１は、分離層ＳＰ上に積層された半導体多層膜Ｌ１１の第１柱部Ｐ１１に形成されている。この面発光型半導体レーザ１１は垂直共振器を有し、半導体基板ＳＢの表面に直交する方向にレーザ光を射出する。面発光型半導体レーザ１１は、例えば、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２１と、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）２２と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層２３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）２４とが順次積層された多層構造である。
【００１２】
尚、本実施形態において、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成とは、ガリウム（Ｇａ）に対するアルミニウム（Ａｌ）の組成をいう。ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成は、「０」から「１」までである。即ち、ＡｌＧａＡｓ層は、ＧａＡｓ層（Ａｌ組成が「０」の場合）及びＡｌＡｓ層（Ａｌ組成が「１」の場合）を含む。また、以上説明したコンタクト層２１、第１ミラー２２、活性層２３、及び第２ミラー２４を構成する各層の組成及び層数は特に限定される訳ではない。
【００１３】
面発光型半導体レーザ１１をなす第１ミラー２２は、例えばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされており、第２ミラー２４は、例えば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。従って、ｐ型の第２ミラー２４、不純物がドーピングされていない活性層２３、及びｎ型の第１ミラー２２によりｐｉｎダイオードが形成される。
【００１４】
第２ミラー２４を構成する層のうち活性層２３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部２５が形成されている。この電流狭窄部２５は、面発光型半導体レーザ１１を流れる電流（活性層２３を流れる電流）を狭窄するためのものである。また、図１に示す通り、面発光型半導体レーザ１１の周囲には、面発光型半導体レーザ１１に電流狭窄部２５を形成するための複数の孔ｈ１が形成されている。
【００１５】
この孔ｈ１は、図２に示す通り、第２ミラー２４の表面から活性層２３を貫通して第１ミラー２２の途中までの深さに形成されている。尚、電流狭窄部２５を形成するには、第２ミラー２４の表面から活性層２３に至る深さであれば良い。また、図１に示す通り、面発光型半導体レーザ１１の周囲に３つの孔ｈ１が形成されている場合を例に挙げて説明するが、その数は任意である。
【００１６】
半導体多層膜Ｌ１１の内の孔ｈ１に囲まれた領域が、実質的に面発光型半導体レーザ１１ということができる。よって、本実施形態においては、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で第１柱部Ｐ１１が占める面積は、面発光型半導体レーザ１１が占める面積よりも大に設定されている。
【００１７】
半導体多層膜Ｌ１１に形成された第２ミラー２４の上面であって、孔ｈ１に囲まれた領域内には凹部２６が形成されており、この凹部２６の底面が面発光型半導体レーザ１１からのレーザ光の射出面２７とされている。第２ミラー２４上には、凹部２６の外周に沿うようにリング状の平面形状を有する電極Ｅ１１の接続部ｅ１１が形成されている。図１に示す通り、電極Ｅ１１は、リング状の平面形状を有する接続部ｅ１１と、第１柱部Ｐ１１上から第１柱部Ｐ１１の側面にかけて形成された引き出し部ｅ１２と、分離層ＳＰ上に形成された引き回し部ｅ１３と、第２柱部Ｐ１２側に設けられた平面が矩形形状の接続部ｅ１４とを有する。
【００１８】
この電極Ｅ１１は、接続部ｅ１１において第１柱部Ｐ１１の第２ミラー２４と電気的に接続され、接続部ｅ１４において第２柱部Ｐ１２のコンタクト層２１と電気的に接続される。電極Ｅ１１の引き出し部ｅ１２及び引き回し部ｅ１３は、接続部ｅ１１と接続部ｅ１４とを接続している。尚、第１柱部Ｐ１１の側面の一部には絶縁膜Ｚ１が形成されており、第１柱部Ｐ１１の側面にかけて形成された引き出し部ｅ１２と第１柱部Ｐ１１の側面（活性層２３、第１ミラー２２、及びコンタクト層２１）とが絶縁されている。
【００１９】
また、図１，図２に示す通り、コンタクト層２１は一部が平面的に見て第１柱部Ｐ１１からはみ出すように形成されており、このコンタクト層２１上に電極Ｅ１２が形成されている。この電極Ｅ１２は、コンタクト層２１に接続される平面形状が矩形形状の接続部ｅ２１と、第２柱部Ｐ１２の第２ミラー２４に接続されてリング状の平面形状を有する接続部ｅ２３と、接続部ｅ２１と接続部ｅ２３とを接続する引き出し部ｅ２２とを有する。
【００２０】
電極Ｅ１１，Ｅ１２は、電源に接続される不図示のパッド部に、例えば例えばワイヤボンディングで接続される。或いは、例えば分離層ＳＰ上に配線を形成して上記の不図示のパッド部に接続しても良い。かかる配線を形成した方が、電極Ｅ１１，Ｅ１２とパッド部とをワイヤボンディングで接続するよりも信頼性を高めることができるため、好ましい。
【００２１】
尚、ここでは、簡単のために第１柱部Ｐ１１の第２ミラー２４と、第２柱部Ｐ１２のコンタクト層２１とを電極Ｅ１１で接続するとともに、第１柱部Ｐ１１のコンタクト層２１と、第２柱部Ｐ１２の第２ミラー２４とを電極Ｅ１２で接続する例を挙げて説明している。しかしながら、コンタクト層２１はｎ型であり、第２ミラー２４はｐ型である。このため、電極Ｅ１１，Ｅ１２の材質によってはオーミックコンタクトが取れないことが考えられる。
【００２２】
かかる不具合を防止するために、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の各々のコンタクト層２１上、及び第２ミラー２４上に電極を形成し、これらの電極を電極配線で接続するのが望ましい。コンタクト層２１上に形成される電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）の積層膜で形成することができる。また、第２ミラー２４上に形成される電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、及び金（Ａｕ）の積層膜で形成することができる。更に、半導体多層膜Ｌ１１の第１コンタクト層１１上の電極と半導体多層膜Ｌ１１の第２ミラー２４上の電極を接続する電極配線は、例えば金（Ａｕ）を用いて形成することができる。
【００２３】
〈保護用面発光型半導体レーザ〉
保護用面発光型半導体レーザ１２は、分離層ＳＰ上に積層された半導体多層膜Ｌ１１の第２柱部Ｐ１２に形成されている。面発光型半導体レーザ１１と同様に、保護用面発光型半導体レーザ１２も垂直共振器を有しており、例えば、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２１と、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）２２と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層２３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）２４とが順次積層された多層構造である。
【００２４】
保護用面発光型半導体レーザ１２をなす第１ミラー２２は、面発光型半導体レーザ１１をなす第１ミラー２２と同様に、例えばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされている。また、保護用面発光型半導体レーザ１２をなす第２ミラー２４は、面発光型半導体レーザ１１をなす第２ミラー２４と同様に、例えば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。従って、ｐ型の第２ミラー２４、不純物がドーピングされていない活性層２３、及びｎ型の第１ミラー２２によりｐｉｎダイオードが形成される。
【００２５】
つまり、保護用面発光型半導体レーザ１２は、面発光型半導体レーザ１１の層構造と同一の層構造を有している。ここで、「層構造が同一」であるとは、対象となる２つの層の厚み及び組成が同一であることを意味し、対象となる２つの層の層構造が多層構造である場合には、多層構造をなす各層の厚み及び組成が対象となる２つの層でそれぞれ同一であることを意味する。但し、面発光型半導体レーザ１１及び保護用面発光型半導体レーザ１２は構造が全く同一である必要はない。例えば、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で面発光型半導体レーザ１１が占める面積と保護用面発光型半導体レーザ１２が占める面積とが異なっていても良い。特に、保護用面発光型半導体レーザ１２については、必要な耐圧特性が得られるように、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で占める面積等を設計するのが望ましい。また、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の径を互いに異ならせてもよい。
【００２６】
第２ミラー２４を構成する層のうち活性層２３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部２５が形成されている。この電流狭窄部２５は、保護用面発光型半導体レーザ１２を流れる電流（活性層２３を流れる電流）を狭窄するためのものである。また、図１に示す通り、保護用面発光型半導体レーザ１２の周囲には、面発光型半導体レーザ１１と同様に、保護用面発光型半導体レーザ１２に電流狭窄部２５を形成するための複数の孔ｈ２が形成されている。
【００２７】
この孔ｈ２は、面発光型半導体レーザ１１の周囲に形成される孔ｈ１と同様に、第２ミラー２４の表面から活性層２３を貫通して第１ミラー２２の途中までの深さに形成されている。尚、電流狭窄部２５を形成するには、第２ミラー２４の表面から活性層２３に至る深さであれば良い。また、図１に示す通り、保護用面発光型半導体レーザ１２の周囲に３つの孔ｈ２が形成されている場合を例に挙げて説明するが、その数は任意である。
【００２８】
半導体多層膜Ｌ１１の内の孔ｈ２に囲まれた領域が、実質的に保護用面発光型半導体レーザ１２ということができる。よって、本実施形態においては、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で第２柱部Ｐ１２が占める面積は、保護用面発光型半導体レーザ１２が占める面積よりも大に設定されている。
【００２９】
半導体多層膜Ｌ１１に形成された第２ミラー２４の上面であって、孔ｈ２に囲まれた領域内には凹部３６が形成されており、この凹部３６の底面が保護用面発光型半導体レーザ１２からのレーザ光の射出面３７とされている。尚、本実施形態では、第２ミラー２４の上面に形成された凹部３６の底面が保護用面発光型半導体レーザ１２からのレーザ光の射出面３７とされている場合を例に挙げて説明するが、保護用面発光型半導体レーザ１２からのレーザ光を積極的に使用しない場合には凹部３６を省略しても良い。保護用面発光型半導体レーザ１２からのレーザ光を積極的に使用する場合としては、例えば保護用面発光型半導体レーザ１２から射出されるレーザ光を用いて光半導体素子１に対する逆バイアスの印加を検出する場合が考えられる。
【００３０】
第２ミラー２４上には、前述した電極Ｅ１２の接続部ｅ２３及び引き出し部ｅ２２の一部が形成されている。尚、第２柱部Ｐ１２の側面（第１柱部Ｐ１１側の側面）には絶縁膜Ｚ２が形成されており、第２柱部Ｐ１２の側面にかけて形成された引き出し部ｅ２２と第２柱部Ｐ１２の側面（活性層２３、第１ミラー２２、及びコンタクト層２１）とが絶縁されている。また、図１，図２に示す通り、コンタクト層２１は一部が平面的に見て第２柱部Ｐ１２からはみ出すように形成されており、このコンタクト層２１上に前述した電極Ｅ１１の接続部ｅ１４が形成されている。
【００３１】
〈全体の構成〉
本実施形態の光半導体素子１は、面発光型半導体レーザ１１のｐ型の第２ミラー２４と保護用面発光型半導体レーザ１２のｎ型のコンタクト層２１とが電極Ｅ１１によって電気的に接続されており、面発光型半導体レーザ１１のｎ型のコンタクト層２１と保護用面発光型半導体レーザ１２のｐ型の第２ミラー２４とが電極Ｅ１２によって電気的に接続されている。従って、保護用面発光型半導体レーザ１２は、電極Ｅ１１，Ｅ１２によって、面発光型半導体レーザ１１に対して逆極性となるよう（逆方向の整流作用を有するよう）並列に接続されている。
【００３２】
図３は、本発明の第１実施形態による光半導体素子１の電気的な等価回路図である。図３に示す通り、面発光型半導体レーザ１１は、アノード電極（正電極）が電極Ｅ１１に、カソード電極（負電極）が電極Ｅ１２にそれぞれ接続されている。また、保護用面発光型半導体レーザ１２は、アノード電極（正電極）が電極Ｅ１２に、カソード電極（負電極）が電極Ｅ１１にそれぞれ接続されている。
【００３３】
〔光半導体素子の動作〕
次に、実施形態の光半導体素子１の一般的な動作について説明する。尚、下記の光半導体素子１の駆動方法は一例であり、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。まず、電極Ｅ１１，Ｅ１２を不図示の電源に接続して面発光型半導体レーザ１１に対して順方向の電圧を印加すると、面発光型半導体レーザ１１の活性層２３において、電子と正孔との再結合が生じ、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２４と第１ミラー２２との間を往復する間に誘導放出が起こって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２４の上面（射出面２７）からレーザ光が射出される。
【００３４】
ここで、静電気等の外的要因によって面発光型半導体レーザ１１に対して逆方向の電圧が印加されたとする。この逆方向の電圧は、面発光型半導体レーザ１１にとっては逆方向の電圧であるが、保護用面発光型半導体レーザ１２にとっては順方向の電圧である。このため、面発光型半導体レーザ１１にとって逆方向の電圧が印加されても保護用面発光型半導体レーザ１２に電流が流れるため、面発光型半導体レーザ１１を静電破壊から保護することができる。また、本実施形態では、面発光型半導体レーザ１１と保護用面発光型半導体レーザ１２とは同一の層構造であるため、製造プロセスを複雑化せずに静電破壊耐性の高い光半導体素子を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態の光半導体素子１は、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で占める第１柱部Ｐ１１の面積が、面発光型半導体レーザ１１が占める面積よりも大に設定されている。同様に、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で占める第２柱部Ｐ１２の面積が、保護用面発光型半導体レーザ１２が占める面積よりも大に設定されている。また、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の各々には、面発光型半導体レーザ１１と保護用面発光型半導体レーザ１２に流れる電流を狭窄する電流狭窄部２５を形成するための孔ｈ１，ｈ２がそれぞれ形成されており、電流狭窄のためにメサ構造にする必要がない。よって、第２半導体多層膜Ｌ１１内の面発光型半導体レーザ１１が形成されている部分の周囲に、発光に寄与しない部分が形成されている構造とすることができるため、放熱を良好に行うことができる。
【００３６】
〔光半導体素子の製造方法〕
次に、以上説明した光半導体素子１の製造方法について説明する。図４，図５は、本発明の第１実施形態による光半導体素子の製造工程の一例を模式的に示す断面図である。尚、これらの図は図２に示す断面図に対応している。本実施形態の光半導体素子１を製造するには、図４（ａ）に示す通り、まずｎ型ＧａＡｓ層からなる半導体基板ＳＢの表面に組成を変調させながらエピタキシャル成長させて分離層ＳＰ及び半導体多層膜Ｌ１１を形成する。
【００３７】
ここで、分離層ＳＰは、例えばｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層からなる。また、半導体多層膜Ｌ１１は、例えばｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２１、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２２、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層とからなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層２３、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２４からなる。
【００３８】
エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、半導体基板ＳＢの種類、或いは形成する半導体多層膜の種類、厚さ、及びキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃に設定するのが好ましい。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、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、或いはＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法を用いることができる。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示す通り、第１柱部Ｐ１１、第２柱部Ｐ１２、及び孔ｈ１，ｈ２を形成する。これらを形成するには、まず、半導体多層膜上にレジスト（図示省略）を塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２が形成されるべき位置の周囲、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２が形成されるべき位置の間、電極Ｅ１１が形成されるべき位置、及び孔ｈ１，ｈ２が形成されるべき位置に開口を有するレジスト層が形成される。次いで、このレジスト層をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２ミラー２４及び活性層２３をエッチングし、更に第１ミラー２２の途中までエッチングする。これにより、孔ｈ１，ｈ２が形成される。
【００４０】
次に、上記のエッチングに用いたレジスト層を除去して、半導体多層膜上にレジスト（図示省略）を新たに塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２が形成されるべき位置の周囲、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２が形成されるべき位置の間、及び電極Ｅ１１が形成されるべき位置に開口を有するレジスト層が形成される。尚、孔ｈ１，ｈ２上又はその内部にはレジストが充填されている。そして、このレジスト層をマスクとして、例えばドライエッチング法により第１ミラー２２をエッチングする。これにより、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２が形成される。
【００４１】
次に、上記のレジスト層を除去して、半導体多層膜上にレジスト（図示省略）を新たに塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の周囲及びその間、並びに、電極Ｅ１１が形成されるべき位置に開口を有するレジスト層が形成される。尚、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の周囲であって、平面的に見て第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２からはみ出すように形成されるコンタクト層２１上はレジスト層により覆われている。
【００４２】
そして、このレジスト層をマスクとして、例えばドライエッチング法によりコンタクト層２１をエッチングする。これにより、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の周囲及びその間、並びに電極Ｅ１１が形成されるべき位置には分離層ＳＰが露出した状態になる。また、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２からはみ出すようにコンタクト層２１の一部が露出した状態に形成される。以上の工程が終了すると、レジスト層は除去される。尚、以上の工程はあくまでも一例であって、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２を形成してから孔ｈ１，ｈ２を形成しても良い。
【００４３】
続いて、図４（ｃ）に示す通り、電流狭窄部２５を形成する。この電流狭窄部２５を形成するには、上記工程によって孔ｈ１，ｈ２が形成された半導体基板ＳＢを、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に投入する。これにより、前述した第２ミラー２４中のＡｌ組成が高い層が孔ｈ１，ｈ２を中心として酸化されて電流狭窄部２５が形成される。尚、第２ミラー２４中のＡｌ組成が高い層のうちの第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の側面に露出している部分も酸化される。
【００４４】
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、及び膜厚に依存する。酸化により形成される電流狭窄部２５を備えた面発光型半導体レーザでは、駆動する際に、電流狭窄部２５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。従って、電流狭窄部２５を形成する工程において、形成する電流狭窄部２５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。
【００４５】
次に、図５（ａ）に示す通り、半導体多層膜Ｌ１１に形成された第２ミラー２４の上面であって、孔ｈ１，ｈ２に囲まれた領域内に凹部２６，３６を形成する。具体的には、第２ミラー２４上にレジスト（図示省略）を塗布した後、リソグラフィ法によりレジストをパターニングする。これにより、凹部２６，３６が形成されるべき位置に開口を有するレジスト層が形成される。このレジスト層をマスクとして、例えばウェットエッチング法により第２ミラー２４をエッチングする。これにより、凹部２６，３６が形成される。この凹部２６，３６を形成することにより、第２ミラー２４の光学的膜厚を微調整することが可能であり、また上記の電流狭窄部２５を形成するときに、仮に第２ミラー２４の上面が酸化されてしまった場合には、この部分を除去することもできる。尚、この凹部２６，３６を形成する必要がない場合には、この工程を省略することも可能である。
【００４６】
次いで、図５（ｂ）に示す通り、第１柱部Ｐ１１及び第２柱部Ｐ１２の側面の一部に絶縁膜Ｚ１，Ｚ２をそれぞれ形成する。これらの絶縁膜Ｚ１，Ｚ２として、熱又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及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、例えば、絶縁膜Ｚ１，Ｚ２は、上記材料を複数用いて積層膜とすることもできる。
【００４７】
以上の工程が終了すると、図５（ｂ）に示す通り、電極Ｅ１１，Ｅ１２が形成される。ここで、電極Ｅ１１は、リング状の平面形状を有する接続部ｅ１１、直線状の平面形状を有する引き出し部ｅ１２、コ字形状の平面形状を有する引き回し部ｅ１３、及び直線状の平面形状を有する接続部ｅ１４を有している。接続部ｅ１１は第１柱部Ｐ１１の第２ミラー２４上に形成され、引き出し部ｅ１２は第１柱部Ｐ１１の第２ミラー２４上から絶縁膜Ｚ１上及びその側面に亘って形成され、引き回し部ｅ１３は分離層ＳＰ上に形成され、接続部ｅ１４は、分離層ＳＰ及び第２柱部Ｐ１２からはみ出すように形成されたコンタクト層２１上に形成される。
【００４８】
また、電極Ｅ１２は、平面形状が矩形形状の接続部ｅ２１、直線状の平面形状を有する引き出し部ｅ２２、及びリング状の平面形状を有する接続部ｅ２３を有している。接続部ｅ２１は第１柱部Ｐ１１からはみ出すように形成されたコンタクト層２１上に形成され、引き出し部ｅ２２は分離層ＳＰから絶縁膜Ｚ２の側面及びその上部を介して第２柱部Ｐ１２上まで形成され、接続部ｅ２３は、第２柱部Ｐ１１の第２ミラー２４上に形成される。
【００４９】
電極Ｅ１，Ｅ２を形成する具体的な方法は以下の通りである。まず、電極Ｅ１，Ｅ２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２ミラー２４の上面、露出している分離層ＳＰ及びコンタクト層２１の上面を洗浄する。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。次に、例えば真空蒸着法により金属膜を形成し、その後にリフトオフ法により、所定の位置以外の金属膜を除去することにより電極Ｅ１１，Ｅ１２が形成される。
【００５０】
尚、上記の電極Ｅ１１，Ｅ１２を形成する工程において、リフトオフ法の代わりにドライエッチング法又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、真空蒸着法の代わりにスパッタ法を用いることもできる。最後に、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が、通常４００℃前後で行う。これによって工程によって図１，図２に示す本実施形態の光半導体素子１が製造される。
【００５１】
〔第２実施形態〕
図６は本発明の第２実施形態による光半導体素子を模式的に示す平面図であり、図７は図６中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。尚、図６，図７においては、図１，図２に示した光半導体素子１が備える部材と同一の部材には同一の符号を付してある。図７に示す通り、本実施形態の光半導体素子２は、図１，図２に示す光半導体素子１と同様に、半導体基板ＳＢ上に、例えばｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層からなる分離層ＳＰと半導体多層膜Ｌ２１とが順に積層されており、半導体多層膜Ｌ２１に形成された面発光型半導体レーザ１３と保護用面発光型半導体レーザ１４とを含んで構成される。
【００５２】
図６，図７に示す通り、半導体多層膜Ｌ２１は、平面形状が略円形である第１柱状部Ｐ２１と、半導体基板ＳＰ上において第１柱状部Ｐ２１とは異なる位置に形成された第２柱状部Ｐ２２とを有している。面発光型半導体レーザ１３は、その一部が第１柱状部Ｐ２１に含まれるよう形成され、保護用面発光型半導体レーザ１４は、その一部が第２柱状部Ｐ２２に含まれるよう形成される。これら第１柱状部Ｐ２１及び第２柱状部Ｐ２２は、その周囲が絶縁層Ｚ３によって覆われている。以下、面発光型半導体レーザ１３及び保護用面発光型半導体レーザ１４の構成及び全体構成について順に説明する。
【００５３】
〈面発光型半導体レーザ〉
面発光型半導体レーザ１３は、分離層ＳＰ上に積層された半導体多層膜Ｌ２１に形成されている。この面発光型半導体レーザ１３は垂直共振器を有し、半導体基板ＳＢの表面に直交する方向にレーザ光を射出する。面発光型半導体レーザ１３は、例えば、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層４１と、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）４２と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層４３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）４４とが順次積層された多層構造である。
【００５４】
面発光型半導体レーザ１３をなす第１ミラー４２は、例えばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされており、第２ミラー４４は、例えば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。従って、ｐ型の第２ミラー４４、不純物がドーピングされていない活性層４３、及びｎ型の第１ミラー４２によりｐｉｎダイオードが形成される。面発光型半導体レーザ１３は、第２ミラー４４、活性層４３、及び第１ミラー４２の一部が第１柱状部Ｐ２１に形成されている。
【００５５】
第２ミラー４４を構成する層のうち活性層４３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部４５が形成されている。この電流狭窄部４５は、面発光型半導体レーザ１３を流れる電流（活性層４３を流れる電流）を狭窄するためのものである。本実施形態では、第１柱状部Ｐ２１の側面からＡｌＧａＡｓ層を側面から酸化することで電流狭窄部４５が形成される。つまり、この電流狭窄部４５は、第１柱状部Ｐ２１の外周に沿って形成され、その平面形状はリング状である。本実施形態では、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で面発光型半導体レーザ１３が占める面積は、第１柱状部Ｐ２１が占める面積と同程度ということができる。
【００５６】
第１柱状部Ｐ２１の上面（第２ミラー４４の上面）には凹部４６が形成されており、この凹部４６の底面が面発光型半導体レーザ１３からのレーザ光の射出面４７とされている。第２ミラー４４上には、凹部４６の外周に沿うようにリング状の平面形状を有する電極Ｅ２１の接続部ｅ３１が形成されている。図６に示す通り、電極Ｅ２１は、リング状の平面形状を有する接続部ｅ３１と、絶縁層Ｚ３上に形成されたコ字形状の平面形状を有する引き回し部ｅ３２と、第２柱状部Ｐ２２側に設けられた平面が矩形形状の接続部ｅ３３とを有する。この電極Ｅ２１は、接続部ｅ３１において第１柱状部Ｐ２１の第２ミラー４４と電気的に接続され、接続部ｅ３３において第２柱状部Ｐ２２のコンタクト層４１と電気的に接続される。電極Ｅ２１の引き回し部ｅ３２は、接続部ｅ３１と接続部ｅ３３とを接続している。
【００５７】
また、図６，図７に示す通り、コンタクト層４１は一部が平面的に見て面発光型半導体レーザ１３の第１ミラー４２、及び保護用面発光型半導体レーザ１４の第１ミラー４２からはみ出すように形成されており、保護用面発光型半導体レーザ１４の第１ミラー４２からはみ出すように形成されたコンタクト層４１上に電極Ｅ２１の接続部ｅ３３が形成されている。更に、面発光型半導体レーザ１３の第１ミラー４２からはみ出すように形成されたコンタクト層４１上には電極Ｅ２２が形成されている。この電極Ｅ２２は、面発光型半導体レーザ１３の第１ミラー４２からはみ出すように形成されたコンタクト層４１に接続される平面形状が矩形形状の接続部ｅ４１と、第２柱状部Ｐ２２の第２ミラー４４に接続されてリング状の平面形状を有する接続部ｅ４３と、接続部ｅ４１と接続部ｅ４３とを接続する引き出し部ｅ４２とを有する。
【００５８】
電極Ｅ２１，Ｅ２２は、電源に接続される不図示のパッド部に、例えば例えばワイヤボンディングで接続される。或いは、例えば絶縁層Ｚ３上に配線を形成して上記の不図示のパッド部に接続しても良い。かかる配線を形成した方が、電極Ｅ２１，Ｅ２２とパッド部とをワイヤボンディングで接続するよりも信頼性を高めることができるため、好ましい。
【００５９】
尚、ここでは、簡単のために第１柱状部Ｐ２１の第２ミラー４４と、第２柱状部Ｐ２２のコンタクト層４１とを電極Ｅ２１で接続するとともに、第１柱状部Ｐ２１のコンタクト層４１と、第２柱状部Ｐ２２の第２ミラー４４とを電極Ｅ２２で接続する例を挙げて説明している。しかしながら、コンタクト層４１はｎ型であり、第２ミラー４４はｐ型である。このため、電極Ｅ２１，Ｅ２２の材質によってはオーミックコンタクトが取れないことが考えられる。
【００６０】
かかる不具合を防止するために、第１柱状部Ｐ２１及び第２柱状部Ｐ２２の各々のコンタクト層４１上、及び第２ミラー４４上に電極を形成し、これらの電極を電極配線で接続するのが望ましい。コンタクト層４１上に形成される電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）の積層膜で形成することができる。また、第２ミラー４４上に形成される電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、及び金（Ａｕ）の積層膜で形成することができる。更に、半導体多層膜Ｌ２１の第１コンタクト層１１上の電極と半導体多層膜Ｌ２１の第２ミラー４４上の電極を接続する電極配線は、例えば金（Ａｕ）を用いて形成することができる。
【００６１】
〈保護用面発光型半導体レーザ〉
保護用面発光型半導体レーザ１４は、分離層ＳＰ上に積層された半導体多層膜Ｌ２１に形成されている。面発光型半導体レーザ１３と同様に、保護用面発光型半導体レーザ１４も垂直共振器を有しており、例えば、ｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層４１と、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）４２と、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層４３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）４４とが順次積層された多層構造である。
【００６２】
保護用面発光型半導体レーザ１４をなす第１ミラー４２は、面発光型半導体レーザ１３をなす第１ミラー４２と同様に、例えばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされている。また、保護用面発光型半導体レーザ１４をなす第２ミラー４４は、面発光型半導体レーザ１３をなす第２ミラー４４と同様に、例えば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされている。従って、ｐ型の第２ミラー４４、不純物がドーピングされていない活性層４３、及びｎ型の第１ミラー４２によりｐｉｎダイオードが形成される。
【００６３】
つまり、保護用面発光型半導体レーザ１４は、面発光型半導体レーザ１３の層構造と同一の層構造を有している。但し、面発光型半導体レーザ１３及び保護用面発光型半導体レーザ１４は構造が全く同一である必要はない。例えば、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で面発光型半導体レーザ１３が占める面積と保護用面発光型半導体レーザ１４が占める面積とが異なっていても良い。特に、保護用面発光型半導体レーザ１４については、必要な耐圧特性が得られるように、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で占める面積等を設計するのが望ましい。また、第１柱状部Ｐ２１及び第２柱状部Ｐ２２の径を互いに異ならせてもよい。
【００６４】
第２ミラー４４を構成する層のうち活性層４３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部４５が形成されている。この電流狭窄部４５は、保護用面発光型半導体レーザ１４を流れる電流（活性層４３を流れる電流）を狭窄するためのものである。本実施形態では、第２柱状部Ｐ２２の側面からＡｌＧａＡｓ層を側面から酸化することで電流狭窄部４５が形成される。つまり、この電流狭窄部４５は、第２柱状部Ｐ２２の外周に沿って形成され、その平面形状はリング状である。本実施形態では、半導体基板ＳＢの表面に沿う平面内で保護用面発光型半導体レーザ１４が占める面積は、第２柱状部Ｐ２２が占める面積と同程度ということができる。
【００６５】
第２柱状部Ｐ２２の上面（第２ミラー４４の上面）には凹部５６が形成されており、この凹部５６の底面が面発光型半導体レーザ１３からのレーザ光の射出面５７とされている。尚、本実施形態では、第２ミラー４４の上面に形成された凹部５６の底面が保護用面発光型半導体レーザ１４からのレーザ光の射出面５７とされている場合を例に挙げて説明するが、保護用面発光型半導体レーザ１４からのレーザ光を積極的に使用しない場合には凹部５６を省略しても良い。保護用面発光型半導体レーザ１４からのレーザ光を積極的に使用する場合としては、例えば保護用面発光型半導体レーザ１４から射出されるレーザ光を用いて光半導体素子２に対する逆バイアスの印加を検出する場合が考えられる。第２ミラー４４上には、前述した電極Ｅ２２の接続部ｅ４３及び引き出し部ｅ４２の一部が形成されている。
【００６６】
〈全体の構成〉
本実施形態の光半導体素子２は、面発光型半導体レーザ１３のｐ型の第２ミラー４４と保護用面発光型半導体レーザ１４のｎ型のコンタクト層４１とが電極Ｅ２１によって電気的に接続されており、面発光型半導体レーザ１３のｎ型のコンタクト層４１と保護用面発光型半導体レーザ１４のｐ型の第２ミラー４４とが電極Ｅ２２によって電気的に接続されている。従って、保護用面発光型半導体レーザ１４は、電極Ｅ２１，Ｅ２２によって、面発光型半導体レーザ１３に対して逆極性となるよう（逆方向の整流作用を有するよう）並列に接続されている。このため、本実施形態においても、静電気等の外的要因により面発光型半導体レーザ１３にとって逆方向の電圧が印加されても保護用面発光型半導体レーザ１４に電流が流れるため、面発光型半導体レーザ１３を静電破壊から保護することができる。
【００６７】
また、本実施形態においても、面発光型半導体レーザ１３と保護用面発光型半導体レーザ１４とは同一の層構造であるため、製造プロセスを複雑化せずに静電破壊耐性の高い光半導体素子を得ることができる。更に、本実施形態の光半導体素子２は、面発光型半導体レーザ１３の一部が第１柱状部Ｐ２１に含まれるよう形成されており、保護用面発光型半導体レーザ１４の一部が第２柱状部Ｐ２２に含まれるよう形成されている。即ち、面発光型半導体レーザ１３及び保護用面発光型半導体レーザ１４は、メサ構造とすることもでき、設計の自由度が高まる等の利点がある。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。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範囲外となるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態による光半導体素子を模式的に示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光半導体素子１の電気的な等価回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光半導体素子の製造工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による光半導体素子の製造工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光半導体素子を模式的に示す平面図である。
【図７】図６中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，２……光半導体素子
１１，１３……面発光型半導体レーザ
１２，１４……保護用面発光型半導体レーザ
２５……電流狭窄部
４５……電流狭窄部
Ｅ１１，Ｅ１２……電極
Ｅ２１，Ｅ２２……電極
ｈ１，ｈ２……孔
Ｐ１１……第１柱部
Ｐ１２……第２柱部
Ｐ２１……第１柱状部
Ｐ２２……第２柱状部
ＳＢ……半導体基板
Ｚ２……絶縁層
【図１】
2007129012.tif 000003
【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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