專利名稱：光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，具有隨環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生光輸出變動(dòng)的特性。因此，在使用面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的光模塊中，有時(shí)具有光檢測(cè)功能，用于檢測(cè)面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器出射的一部分激光而監(jiān)控光輸出值。例如，在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器中設(shè)置光電二極管等光檢測(cè)元件，可以在同一元件內(nèi)監(jiān)控由面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器射出的激光的一部分(例如，參照專利文獻(xiàn)1特開平10-135568號(hào)公報(bào))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光元件及其制造方法，該光元件包括能夠高精度加工的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和光檢測(cè)元件。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，其包括在襯底的上方從所述襯底側(cè)配置的第一反射器、活性層、以及第二反射器；光檢測(cè)元件，其包括在所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的上方從所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器側(cè)配置的第一接觸層、光吸收層、以及第二接觸層；并且，在所述第二反射器和所述第一接觸層之間具有隔離層。
在根據(jù)本發(fā)明的光元件中，所謂在特定的物質(zhì)(以下，稱為“A”)的上方形成其他特定物質(zhì)(以下，稱為“B”)，包括在A上直接形成B，或通過(guò)在A上的其他物質(zhì)形成B。這在根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法中，同樣適用。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述隔離層、所述第二反射器的最上層、以及所述第一接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述第二反射器的最上層中的Al成分，并且大于所述第一接觸層中的Al成分。
在根據(jù)本發(fā)明的光元件及其制造方法中，AlGaAs層的Al成分是對(duì)于鎵(Ga)的鋁(Al)的成分。在根據(jù)本發(fā)明的光元件及其制造方法中，AlGaAs層的Al成分為0至1。即，AlGaAs層包括GaAs層(Al成分為0)和AlAs層(Al成分為1)。
根據(jù)本發(fā)明的的光元件，其中，所述隔離層中的Al成分大于等于0.3。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述光吸收層和所述第二接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述光吸收層中的Al成分，并且大于所述第二接觸層中的Al成分。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述第二反射器包括將AlGaAs層從側(cè)面氧化而得到的電流狹窄層，所述隔離層中的Al成分小于用于形成所述電流狹窄層的AlGaAs層中的Al成分。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述隔離層中的Al成分不足0.95。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，所述隔離層的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
在根據(jù)本發(fā)明的光元件及其制造方法中，所謂設(shè)計(jì)波長(zhǎng)是指在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器中生成的光當(dāng)中強(qiáng)度最大的光的波長(zhǎng)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的光元件及其制造方法中，所謂光學(xué)膜厚度是指在層的實(shí)際膜厚度乘以構(gòu)成該層的物質(zhì)的折射率而得到的值。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，整個(gè)所述光檢測(cè)元件的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述光元件包括第一電極，其與所述襯底或所述第一反射器電連接；第二電極，其與所述第二反射器電連接；第三電極，其與所述第一接觸層電連接；第四電極，其與所述第二接觸層電連接；其中，所述第二電極和所述第三電極電連接。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述第二反射器由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第二電極包括鉑。
根據(jù)本發(fā)明的光元件，其中，所述第一接觸層由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第三電極包括鉑。
一種光元件的制造方法，所述光元件包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和光檢測(cè)元件，其中，所述方法包括如下步驟在所述襯底的上方層疊半導(dǎo)體層的步驟，所述半導(dǎo)體層用于至少形成第一反射器、活性層、第二反射器、隔離層、第一接觸層、光吸收層、以及第二接觸層；通過(guò)蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成第二接觸層和光吸收層的步驟；通過(guò)用第一蝕刻劑蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成第一接觸層的步驟；通過(guò)用第二蝕刻劑蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成所述隔離層的步驟；通過(guò)蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成柱狀部的步驟，所述柱狀部至少包括所述第二反射器的一部分；其中，所述隔離層使用所述第一蝕刻劑時(shí)的蝕刻率，比所述第一接觸層使用所述第一蝕刻劑時(shí)的蝕刻率小，所述隔離層使用所述第二蝕刻劑時(shí)的蝕刻率，比所述第二反射器的最上層使用所述第二蝕刻劑時(shí)的蝕刻率大。
根據(jù)該光元件的制造方法，在將第一接觸層進(jìn)行蝕刻的步驟中，由于在第一接觸層的下面有隔離層，此隔離層具有作為蝕刻阻層的功能，因此，能夠?qū)Φ谝唤佑|層進(jìn)行高精度、正確、簡(jiǎn)單的蝕刻。
根據(jù)該光元件的制造方法，在蝕刻隔離層的步驟中，由于在隔離層的下面存在第二反射器的最上層，此第二反射器的最上層具有作為蝕刻阻層的功能，因此能夠高精度、正確、容易的露出第二反射器的最上層的上面。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述隔離層、所述第二反射器的最上層、以及所述第一接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述第二反射器的最上層中的Al成分，并且大于所述第一接觸層中的Al成分。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述隔離層中的Al成分大于等于0.3。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述光吸收層和所述第二接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述光吸收層中的Al成分，并且大于所述第二接觸層中的Al成分。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，包括從側(cè)面氧化所述第二反射器內(nèi)的AlGaAs層而形成電流狹窄層的步驟，所述隔離層中的Al成分小于用于形成所述電流狹窄層的AlGaAs層中的Al成分。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述隔離層中的Al成分不足0.95。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，所述隔離層的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，整個(gè)所述光檢測(cè)元件的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述方法包括形成第一電極的步驟，所述第一電極與所述襯底或所述第一反射器電連接；形成第二電極的步驟，所述第二電極與所述第二反射器電連接；形成第三電極的步驟，所述第三電極與所述第一接觸層電連接；形成第四電極的步驟，所述第四電極與所述第二接觸層電連接；并且，所述第二電極和所述第三電極電連接。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，用同樣的工藝進(jìn)行形成所述第一電極的步驟和形成所述第三電極的步驟，用同樣的工藝進(jìn)行形成所述第二電極的步驟和形成所述第四電極的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述第二反射器由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第二電極包括鉑。
根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法，其中，所述第一接觸層由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第三電極包括鉑。


圖1為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的剖面示意圖。
圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的剖面示意圖。
圖3為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的平面示意圖。
圖4為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖6為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖8為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖9為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖10為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖11為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖12為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖13為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的制造方法的剖面示意圖。
圖14為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的剖面示意圖。
圖15為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
1.光元件的結(jié)構(gòu)圖1和圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光元件100的剖面示意圖。另外，圖3為表示圖1和圖2所示的光元件100的平面示意圖。并且，圖1為沿圖3的A-A線的剖面示意圖，圖2為沿圖3的B-B線的剖面示意圖。
本實(shí)施方式的光元件100，如圖1所示，包括面發(fā)光型激光器140、隔離層20、以及光檢測(cè)元件120。
下面，對(duì)面發(fā)光型激光器140、隔離層20、以及光檢測(cè)元件120、以及整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
1-1.面發(fā)光型激光器面發(fā)光型激光器140，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底(本實(shí)施例中為n型GaAs襯底)101上。該面發(fā)光型激光器140，具有垂直諧振器。另外，該面發(fā)光型激光器140，可以包括柱狀的半導(dǎo)體堆積體(以下稱為“柱狀部”)130。
面發(fā)光型激光器140，例如，由n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層交互層疊的40對(duì)分布反射型多層膜反射器(以下，稱為“第一反射器”)102、由GaAs勢(shì)阱層與Al0.3Ga0.7As勢(shì)壘層構(gòu)成，且由包括勢(shì)阱層是用三層構(gòu)成的量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)的活性層103、以及25對(duì)分布反射型多層膜反射器(以下，稱為“第二反射器”)104依次層壓而成。并且，第二反射器104的最上層14，是Al成分小的即p型Al0.15Ga0.85As。構(gòu)成第一反射器102、活性層103、以及第二反射器104的各層的成分和層數(shù)并不限定于此。并且，第二反射器104的最上層14的Al成分，優(yōu)選為不足0.3。對(duì)于其原因，在下面說(shuō)明。
第二反射器104，例如摻雜進(jìn)碳(C)而形成p型；第一反射器102，例如摻雜進(jìn)硅(Si)而形成n型。從而，由p型的第二反射器104、未摻雜雜質(zhì)的活性層103、以及n型第一反射器102形成pin二極管。
在面發(fā)光型激光器140中，在從第二反射器104到第一反射器102的中間部分，從第二反射器104的上表面104a看，刻蝕成圓形形狀，形成圓柱部130。在本實(shí)施例中，雖然柱狀部130的平面形狀為圓形，但其形狀可以形成任意的形狀。
另外，形成主要圍住柱狀部130的第一絕緣層30。第一絕緣層30，形成于第一反射器102的上方。并且，第一絕緣層30形成于后述的第二電極109的引出部109b和墊部109c的下方。并且，第一絕緣層30形成于后述的第二絕緣層40的下方。
在構(gòu)成第二反射器104的層中接近于活性層103的區(qū)域，形成將AlGaAs層從側(cè)面氧化而得到的電流狹窄層105。該電流狹窄層105形成環(huán)狀。即，該電流狹窄層105，與如圖1和圖2所示的半導(dǎo)體襯底101的表面101a平行的面切斷時(shí)的剖面形狀，柱狀部130的平面形狀的圓形同心的圓的環(huán)狀。
在面發(fā)光型激光器140中設(shè)置有第一電極107以及第二電極109。該第一電極107以及第二電極109用于驅(qū)動(dòng)向面發(fā)光型激光器140。
具體地，如圖1所示，第一電極107設(shè)置在第一反射器102的上面102a上。如圖3所示，第一電極107具有環(huán)狀的平面形狀。即，第一電極107主要圍住柱狀部130。也就是說(shuō)，柱狀部130設(shè)置在第一電極107的內(nèi)側(cè)。
第二電極109設(shè)置在面發(fā)光型激光器140的上面104a上。如圖3所示，第二電極109包括具有環(huán)狀的平面形狀的連接部109a、具有直線狀的平面形狀的引出部109b、具有圓形的平面形狀的墊部109c。第二電極109，在連接部109a中與第二反射器104電連接。第二電極109的引出部109b，使連接部109a和墊部109c連接。第二電極109的墊部109c可以用作電極墊。第二電極109的連接部109a主要圍住后述的隔離層20。也就是說(shuō)，隔離層20設(shè)置在第二電極109的內(nèi)側(cè)。
在本實(shí)施方式中，僅示出了將第一電極107設(shè)置在第一反射器102上的情況，但是，也可以將第一電極107設(shè)置在半導(dǎo)體襯底101的里面101b。
第一電極107，由例如金(Au)與鍺(Ge)的合金和金(Au)的層壓膜構(gòu)成。另外，第二電極109，例如由鉑(Pt)、鈦(Ti)以及金(Au)的層壓膜構(gòu)成。通過(guò)第一電極107和第二電極109向活性層103注入電流。還有，用于形成第一電極107以及第二電極109的材料也并不限定于前面所述的材料，例如，還可以利用金(Au)與鋅(Zn)的合金等。
1-2.隔離層本實(shí)施例中的光元件100中，在面發(fā)光型激光器140上形成隔離層20。隔離層20設(shè)置在面發(fā)光型激光器140和后述的光檢測(cè)元件120之間。具體地，如圖1和圖2所示，隔離層20設(shè)置在第二反射器104上。即，隔離層20設(shè)置在第二反射器104和后述的第一接觸層111之間。
隔離層20的平面形狀為圓形。在圖示例中，隔離層20的平面形狀與第一接觸層111的平面形狀相同。隔離層20的平面形狀，可以比第一接觸層111的平面形狀大。對(duì)于隔離層20，在后述的光元件的制造方法中詳細(xì)說(shuō)明。
1-3.光檢測(cè)元件光檢測(cè)元件120設(shè)置在隔離層20上。本實(shí)施形式中的光元件100，光檢測(cè)元件120的上面包括激光出射面108。
另外，光檢測(cè)元件120包括第一接觸層111、光吸收層112、第二接觸層113。第一接觸層111設(shè)置在隔離層20上；光吸收層112設(shè)置在第一接觸層111上；第二接觸層113設(shè)置在光吸收層112上。第一接觸層111的平面形狀比光吸收層112以及第二接觸層113的平面形狀大(參照?qǐng)D1以及圖2)。第二接觸層113和光吸收層112構(gòu)成柱狀的半導(dǎo)體堆積體。
第一接觸層111可以由例如n型GaAs層構(gòu)成；光吸收層112可以由例如未攙雜雜質(zhì)的GaAs層構(gòu)成；第二接觸層113可以由例如p型GaAs層構(gòu)成。具體地，第一接觸層111，例如通過(guò)摻雜進(jìn)硅(Si)而形成n型；第二接觸層113，例如通過(guò)摻雜進(jìn)碳(C)而形成p型。從而，由p型第二接觸層113、未摻雜雜質(zhì)的光吸收層112、以及n型第一接觸層111形成pin二極管。
在光檢測(cè)部120上，設(shè)置有第三電極116以及第四電極110。該第三電極116以及第四電極110用于驅(qū)動(dòng)光檢測(cè)元件120。具體地，如圖1和圖2所示，第三電極116覆蓋第一接觸層111。第三電極116的一部分形成于上述的第二電極109上。即，第三電極116與第二電極109電連接。如圖3所示，第三電極116具有環(huán)狀的平面形狀。即，第三電極116主要圍住第一接觸層111和第二絕緣層40。也就是說(shuō)，第一接觸層111和第二絕緣層40設(shè)置在第三電極116的內(nèi)側(cè)。
如圖3所示，第四電極110包括具有環(huán)狀的平面形狀的連接部110a、具有直線狀的平面形狀的引出部110b、具有圓形的平面形狀的墊部110c。第四電極110，在連接部110a中與第二接觸層11 3電連接。第四電極110的引出部110b，使連接部110a和墊部110c連接。第四電極110的墊部110c可以用作電極墊(Electrode Pad)。第四電極110設(shè)置在光檢測(cè)元件120的上表面(第二接觸層113上)。第四電極110上設(shè)置有開口部114，通過(guò)該開口部114裸露第二接觸層113上面的一部分。該裸露的面為激光出射面108。從而，通過(guò)恰當(dāng)設(shè)定開口部114的平面形狀及大小，便可以恰當(dāng)設(shè)定出射面108的形狀及大小。在本實(shí)施方式中，如圖3所示，示出的出射面108為圓形。
在本實(shí)施方式的光元件100中，第三電極116可以使用與第一電極107相同的材質(zhì)形成，而第四電極110則可以使用與第二電極109相同的材質(zhì)形成。
另外，形成主要圍住光吸收層112和第二接觸層113的第二絕緣層40。如圖1至3所示，第二絕緣層40形成于第一接觸層111、第二反射器104、以及第一絕緣層30的上方。并且，第二絕緣層40形成于第四電極110的引出部110b和墊部110c的下方。
1-4.整體結(jié)構(gòu)在本實(shí)施方式的光元件100中，由面發(fā)光型激光器140的n型第一反射器102以及p型第二反射器104、以及光檢測(cè)元件120的n型第一接觸層111以及p型第二接觸層113整體構(gòu)成npnp結(jié)構(gòu)。
光檢測(cè)元件120，具有監(jiān)測(cè)由面發(fā)光型激光器140產(chǎn)生的光輸出的功能。具體地，光檢測(cè)元件120，將由面發(fā)光型激光器140產(chǎn)生的光變換為電流。根據(jù)該電流值，檢測(cè)由面發(fā)光型激光器140產(chǎn)生的光輸出。
更具體地，在光檢測(cè)元件120中，由面發(fā)光型激光器140產(chǎn)生的光的一部分被吸收層112所吸收，而通過(guò)該被吸收的光在光吸收層112中生成光激勵(lì)，并生成電子及空穴。通過(guò)從元件外部施加的電場(chǎng)，電子向第三電極116遷移，而空穴則向第四電極110遷移。其結(jié)果，在光檢測(cè)元件120中，沿從第一接觸層111到第二接觸層113的方向生成電流。
另外，面發(fā)光型激光器140的光輸出，主要取決于施加在面發(fā)光型激光器140上的偏置電壓。面發(fā)光型激光器140的光輸出會(huì)因?yàn)槊姘l(fā)光型激光器140的周圍溫度及面發(fā)光型激光器140的壽命不同而產(chǎn)生大幅度的變化。因此，在面發(fā)光型激光器140中需要維持預(yù)定的光輸出。
在根據(jù)本實(shí)施形式的光元件100中，通過(guò)監(jiān)測(cè)由面發(fā)光型激光器140產(chǎn)生的光輸出、調(diào)整基于光檢測(cè)元件120產(chǎn)生的電流值施加在面發(fā)光型激光器140上的電壓，從而調(diào)整在面發(fā)光型激光器140內(nèi)流動(dòng)的電流值。因此，可以在面發(fā)光型激光器140中維持預(yù)定的光輸出。可利用外部電子電路(驅(qū)動(dòng)電路圖中未示出)實(shí)施反饋控制，該反饋控制是將面發(fā)光型激光器140的光輸出反饋為施加在面發(fā)光型激光器140的電壓值。
2.光元件的動(dòng)作以下示出了本實(shí)施方式的光元件100的常規(guī)動(dòng)作。下述的光元件100的驅(qū)動(dòng)方法僅僅是一個(gè)例子，在不超出本發(fā)明宗旨的前提下可作各種變形。
首先，通過(guò)第一電極107和第二電極109向pin二極管施加正方向的電壓時(shí)，在面發(fā)光型激光器140的活性層103中，引起電子和空穴的再結(jié)合并因該再結(jié)合而發(fā)光。此時(shí)生成的光在第二反射器104與第一反射器102之間往返時(shí)，引起受激發(fā)射，從而放大光的強(qiáng)度。當(dāng)光增益超過(guò)光損失時(shí)，將發(fā)生激光振蕩，從第二反射器104的上面104a射出激光，入射到隔離層20。之后，該激光入射到光檢測(cè)元件120的第一接觸層111。
其次，在光檢測(cè)元件120中，入射到第一接觸層111的光，隨后入射到光吸收層112。該入射光的一部分在光吸收層112被吸收，結(jié)果，在光吸收層112中生成光激勵(lì)，并生成電子和空穴。另外，通過(guò)施加在元件外部的電場(chǎng)，電子向第三電極116移動(dòng)，而空穴則向第四電極110移動(dòng)。其結(jié)果，在光檢測(cè)元件120生成從第一接觸層111到第二接觸層113方向的電流(光電流)。通過(guò)檢測(cè)該電流值，可檢檢測(cè)面發(fā)光型激光器140的光輸出。
3.光元件的制造方法下面，圍繞適用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光元件100的制造方法的一例，參照?qǐng)D4～圖13進(jìn)行說(shuō)明。圖4～圖13為圖1至3所示的光元件100的一個(gè)制造過(guò)程的剖面示意圖，各自對(duì)應(yīng)于圖1所示的剖面圖。
(1)首先，在由n型GaAs構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底101的表面101a上，通過(guò)一邊調(diào)整組成一邊進(jìn)行外延生長(zhǎng)的方法，形成如圖4所示的半導(dǎo)體多層膜150。其中，半導(dǎo)體多層膜150例如，可由以下部分構(gòu)成n型Al0.9Ga0.1As層和n型Al0.15Ga0.85As層交替層疊的40對(duì)第一反射器102；包括由GaAs勢(shì)阱層和Al0.3Ga0.7As阻擋層構(gòu)成的且由3層構(gòu)成勢(shì)阱層的多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層103；由p型Al0.9Ga0.1As層和p型Al0.15Ga0.85As層交替層疊的5對(duì)第一區(qū)104a以及20對(duì)第二區(qū)104b構(gòu)成的第二反射器104、由n型GaAs構(gòu)成的第一接觸層111、由未摻雜雜質(zhì)的GaAs構(gòu)成的光吸收層112、以及由p型GaAs構(gòu)成的第二接觸層113組成。通過(guò)將這些層按序?qū)盈B在半導(dǎo)體襯底101上，形成了半導(dǎo)體多層膜150。并且，隔離層20也可以由p型或n型AlGaAs層構(gòu)成。
隔離層20可以是使用后述的第二蝕刻劑時(shí)的蝕刻率，比第二反射器104的最上層14使用第二蝕刻劑時(shí)的蝕刻率大。具體地，例如隔離層20，可以由具有比第二反射器104的最上層14的Al成分大的Al成分的AlGaAs層構(gòu)成。也就是說(shuō)，使第二反射器104生長(zhǎng)的時(shí)候，第二反射器104的最上層14，由Al成分比隔離層20的Al成分小的AlGaAs層構(gòu)成。更具體地，優(yōu)選形成如下所述的第二反射器104的最上層14和隔離層20，例如，第二反射器104的最上層14的Al成分不足0.3，隔離層20的Al成分大于0.3。
隔離層20可以是使用后述的第一蝕刻劑時(shí)的蝕刻率，比第一接觸層111使用第一蝕刻劑時(shí)的蝕刻率小。具體地，例如隔離層20，可以由具有比第一接觸層111的Al成分大的Al成分的AlGaAs層構(gòu)成。也就是說(shuō)，使第一接觸層111生長(zhǎng)的時(shí)候，第一接觸層111，由Al成分比隔離層20的Al成分小的AlGaAs層(包括GaAs)構(gòu)成。更具體地，優(yōu)選形成如下所述的第一接觸層111和隔離層20，例如，第一接觸層111的Al成分不足0.3，隔離層20的Al成分大于0.3。
在使第二反射器104生長(zhǎng)時(shí)，在活性層103附近形成的至少一層，之后進(jìn)行氧化，形成要變成電流狹窄層105的層(參照?qǐng)D9)。具體地，成為電流狹窄層105的層，是Al成分比隔離層20的Al成分大的AlGaAs層(包括AlAs)。也就是說(shuō)，隔離層20可以是Al成分比成為電流狹窄層105的層小的AlGaAs層。因此，在后述的形成電流狹窄層105的氧化步驟中(參照?qǐng)D9)，隔離層20可以不被氧化。具體地，例如，優(yōu)選使成為電流狹窄層105的層的Al成分大于等于0.95，使隔離層20的Al成分不足0.95。
當(dāng)面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140(參照?qǐng)D1和圖2)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，隔離層20的光學(xué)膜厚例如可以為λ/4的奇數(shù)倍。
第一接觸層111、光吸收層112、以及第二接觸層113的光學(xué)膜厚度的總和，即，整個(gè)光檢測(cè)元件120(參照?qǐng)D1和圖2)的光學(xué)膜厚度例如可以為λ/4的奇數(shù)倍。其結(jié)果，整個(gè)光檢測(cè)元件120可以作為分布反射型反射器起作用。即，在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的活性層103的上方，整個(gè)光檢測(cè)元件120可以作為分布反射型反射器起作用。因此，不會(huì)影響面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的特性，光檢測(cè)元件120可以作為分布反射型反射器起作用。
優(yōu)選在后工序形成第二電極109時(shí)，要提高第二反射器104的至少與第二電極109連接部分附近的載流子密度，使其容易取得與第二電極109的歐姆性接觸。同樣，要在第一接觸層111中的至少與第三電極116連接部分附近，提高載流子密度，以使容易取得與第三電極116的歐姆性接觸。
進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的溫度，根據(jù)生長(zhǎng)方法和原料以及半導(dǎo)體襯底101的種類或者形成半導(dǎo)體多層膜150的種類、厚度和載流子密度適當(dāng)決定，一般優(yōu)選為450℃至800℃。另外，也和溫度一樣，適當(dāng)決定外延生長(zhǎng)時(shí)的所需時(shí)間。外延生長(zhǎng)方法可以采用有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法(MOVPEMetal-Organic Vapor Phase Epitaxy)及MBE(分子束外延法Molecular Beam Epitaxy)法或LPE(液相外延法Liquid Phase Epitaxy)法。
(2)然后，將第二接觸層113和光吸收層112形成預(yù)定形狀的圖案(參照?qǐng)D5)。
首先，在半導(dǎo)體多層膜150上涂敷抗蝕劑(無(wú)圖示)之后，采用光刻法在該抗蝕劑層上形成圖案，形成預(yù)定圖案的抗蝕劑層R1。
然后，把抗蝕劑層R1作為掩模，例如，采用干蝕刻法對(duì)第二接觸層113和光吸收層112進(jìn)行蝕刻。由此形成第二接觸層113和具有第二接觸層113相同平面形狀的光吸收層112。第二接觸層113和光吸收層112構(gòu)成柱狀的半導(dǎo)體堆積體。之后，去掉抗蝕劑層R1。
(3)接著，將第一接觸層111形成規(guī)定形狀的圖案(參照?qǐng)D6)。具體來(lái)講，首先在第一接觸層111上涂敷抗蝕劑(無(wú)圖示)，然后采用光刻法使該抗蝕劑層上形成圖案，從而形成規(guī)定圖形的抗蝕劑層R2。
其次，將抗蝕劑層R2作為掩模，用第一蝕刻劑蝕刻第一接觸層111。此時(shí)，在第一接觸層111的下面配置隔離層20，由于隔離層20作為蝕刻阻層起作用，隔離層20露出第一接觸層111的蝕刻，因此，精確且容易。在下面，進(jìn)行具體的說(shuō)明。
如上所述，隔離層20可以是，用第一蝕刻劑的蝕刻率比用第一蝕刻劑的第一接觸層111的蝕刻率小。即，首先，第一接觸層111用大的蝕刻率將隔離層20蝕刻直到露出為止。于是，隔離層20露出。
隔離層20的蝕刻率比第一接觸層111的蝕刻率小。換句話說(shuō)，隔離層20比第一接觸層111不易被蝕刻。從而，隔離層20露出的時(shí)候，由于用第一蝕刻劑的蝕刻不易發(fā)生，因此，在此時(shí)容易停止蝕刻。即，在露出20的時(shí)候，能夠準(zhǔn)確且容易停止第一接觸層111蝕刻。
更具體地，例如，隔離層20可以由Al成分比第一接觸層111的Al成分大的AlGaAs層構(gòu)成。并且，可以選擇第一蝕刻劑，其在Al成分大的AlGaAs層中的蝕刻率小，Al成分小的AlGaAs層中的蝕刻率大。即，選擇第一蝕刻劑，其可以選擇性地蝕刻Al成分小的AlGaAs層。因此，可以使用第一蝕刻劑的隔離層20的蝕刻率小于用第一蝕刻劑的第一接觸層111的蝕刻率。
如上所述，隔離層20的Al成分優(yōu)選為0.3以上，且第一接觸層111的Al成分不足0.3。此時(shí)，作為第一蝕刻劑可以使用氨和過(guò)氧化氫和水的混合溶液。例如，氨和過(guò)氧化氫和水的混合比例可以是1∶10∶150，但是，混合比例沒(méi)有特別限定，可以適當(dāng)選擇。
因此，圖6所示，形成光檢測(cè)元件120。光檢測(cè)元件120包括第二接觸層113、光吸收層112、以及第一接觸層111。并且，第一接觸層111的平面形狀比第二接觸層113及光吸收層112的平面形狀大。
在上述步驟中，說(shuō)明了在第二接觸層113及光吸收層112形成圖案后，在第一接觸層111形成圖案的情況，但也可以在第一接觸層111形成圖案后，在第二接觸層113及光吸收層112形成圖案。
(4)其次，在隔離層20形成預(yù)定形狀的圖案(參照?qǐng)D7)。具體地，將上述抗蝕劑層R2作為掩模，用第二蝕刻劑蝕刻隔離層20。這時(shí)，在隔離層20的下面，設(shè)置有第二反射器104的最上層14，由于第二反射器104的最上層14作為蝕刻阻層起作用，在第二反射器104的最上層14露出的時(shí)候，正確且容易停止蝕刻隔離層20。在下面，進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
如上所述，隔離層20可以是，用第二蝕刻劑的蝕刻率比用第二蝕刻劑的第二反射器104的最上層14的蝕刻率大。即，首先，第二反射器104的最上層14用大的蝕刻率將隔離層20蝕刻直到露出為止。于是，第二反射器104的最上層14露出。
第二反射器104的最上層14的蝕刻率比隔離層20的蝕刻率小。換句話說(shuō)，第二反射器104的最上層14比隔離層20不易被蝕刻。從而，第二反射器104的最上層14露出的時(shí)候，由于用第二蝕刻劑的蝕刻不易發(fā)生，因此，在此時(shí)容易停止蝕刻。即，在露出第二反射器104的最上層14的時(shí)候，能夠準(zhǔn)確且容易停止隔離層20的蝕刻。
更具體地，例如，隔離層20可以由Al成分比第二反射器104的最上層14的Al成分大的AlGaAs層構(gòu)成。并且，可以選擇第二蝕刻劑，其在Al成分大的AlGaAs層中的蝕刻率大，Al成分小的AlGaAs層中的蝕刻率小。即，選擇第二蝕刻劑，其可以選擇性地蝕刻Al成分大的AlGaAs層。因此，可以使用第二蝕刻劑的隔離層20的蝕刻率大于用第二蝕刻劑的第二反射器104的最上層14的蝕刻率。
如上所述，隔離層20的Al成分優(yōu)選為0.3以上，且第二反射器104的最上層14的Al成分不足0.3。此時(shí)，作為第二蝕刻劑可以使用氟化酸。此氟化酸濃度例如可以是0.1％，但沒(méi)有特別限定，可以適當(dāng)選擇。
因此，圖7所示，形成被形成圖案的隔離層20。其后，抗蝕劑層R2被去除。如圖所示，隔離層20的平面形狀與第一接觸層111的平面形狀相同，但隔離層20的平面形狀可以比第一接觸層111的平面形狀大。具體地，采用比抗蝕劑層R2的平面形狀大的其他抗蝕劑層，代替上述在隔離層20形成圖案時(shí)的抗蝕劑層R2，在隔離層20形成圖案。
(5)其次，根據(jù)形成圖案，形成包括柱狀部130的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140(參照?qǐng)D8)。具體地，首先，在第二反射器104上涂布抗蝕劑(無(wú)圖示)后，通過(guò)光刻法在該抗蝕劑層形成圖案，形成預(yù)定圖案的抗蝕劑層R3。其次，將抗蝕劑層R3作為掩模，例如，通過(guò)干蝕刻法蝕刻第二反射器104、活性層103、以及第一反射器102的一部分。因此，如圖8所示，形成柱狀部130。
根據(jù)以上步驟，在半導(dǎo)體襯底101上，形成包括柱狀部130的垂直共振器(面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140)。即，形成面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140、隔離層20、以及光檢測(cè)元件120的疊層體。然后，抗蝕劑層R3被除去。
在本實(shí)施方式中，如上所述，對(duì)首先形成光檢測(cè)元件120和隔離層20然后形成柱狀部分130的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以在形成柱狀部分130后形成光檢測(cè)元件120和隔離層20。
(6)接著，例如，將采用上述工藝已經(jīng)形成柱狀部分130的半導(dǎo)體襯底101放到400℃的水蒸氣介質(zhì)氣體中，從側(cè)面對(duì)第二反射器104中設(shè)置的Al成分大的層進(jìn)行氧化，形成狹窄電流層105(參照?qǐng)D9)。如上所述，在該步驟中，隔離層20可以不被氧化。
氧化率取決于爐溫、水蒸氣的供給量、應(yīng)氧化層的Al組成以及膜厚度。在具有因氧化而形成的電流狹窄層的面發(fā)光型激光器中，在驅(qū)動(dòng)時(shí)，電流只在未形成電流狹窄層的部分(未氧化部分)流動(dòng)。從而，在通過(guò)氧化而形成電流狹窄層的步驟中，通過(guò)控制形成電流狹窄層105的范圍，可以控制電流密度。
另外，優(yōu)選調(diào)整電流狹窄層105的直徑，使從面發(fā)光型激光器140發(fā)射的大部分光能夠入射第一接觸層111。
(7)其次，如圖10所示，在第一反射器102上，在柱狀部130的周圍，形成第一絕緣層30。第一絕緣層30可以使用與第二絕緣層40相比易厚膜化的物質(zhì)。例如，第一絕緣層30可以采用根據(jù)熱或光等的能量將可硬化的液體材料(例如紫外線硬化型樹脂和熱硬化型樹脂的前體)通過(guò)硬化作用得到的物質(zhì)。作為紫外線硬化型樹脂，例如，有紫外線硬化型丙烯系樹脂及環(huán)氧系樹脂。并且，作為熱硬化型樹脂，有熱硬化型聚酰亞胺系樹脂。
在此，作為形成第一絕緣層30的材料，采用聚酰亞胺系樹脂前體。首先，例如，使用自旋涂布法將前體(聚酰亞胺系樹脂前體)涂布在半導(dǎo)體襯底101上，形成前體層。并且，作為前體層的形成方法，除了自旋涂布法，也可以使用浸漬法、噴涂法、噴墨法等公知技術(shù)。
接著，將此半導(dǎo)體襯底101，例如使用電爐等加熱去除溶媒后，放入350℃左右的爐內(nèi)，通過(guò)將前體層酰亞胺化，形成幾乎完全硬化的聚酰亞胺系樹脂層。然后，如圖10所示，通過(guò)采用眾所周知的光刻法技術(shù)在聚酰亞胺系樹脂層形成圖案，形成第一絕緣層30。作為形成圖案時(shí)使用的蝕刻法，可以采用干蝕刻法等。干蝕刻法例如可通過(guò)氧或氬等等離子體進(jìn)行蝕刻。
并且，在上述的第一絕緣層30的形成方法中，硬化聚酰亞胺系樹脂的前體層之后，進(jìn)行圖案形成，但是，也可以在硬化聚酰亞胺系樹脂的前體層之前，進(jìn)行圖案形成。作為在形成圖案時(shí)使用的蝕刻方法，可以使用濕蝕刻法。濕蝕刻例如可利用堿溶液或有機(jī)溶液等進(jìn)行。
(8)其次，如圖11所示，在第一接觸層111上，在光吸收層112及第二接觸層113的周圍形成第二絕緣層40。第二絕緣層40可以采用比第一絕緣層30更容易進(jìn)行精細(xì)加工的物質(zhì)。例如，第二絕緣層40可以采用二氧化硅膜和四氮化三硅膜等無(wú)機(jī)類的電介質(zhì)膜。下面，具體說(shuō)明第二絕緣層40的形成方法。
首先，在形成面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140及光檢測(cè)元件120的半導(dǎo)體襯底101上全面形成絕緣層(未圖示)。此絕緣層通過(guò)等離子體CVD法等形成。另外，將此絕緣層通過(guò)采用眾所周知的光刻法進(jìn)行圖案形成，形成第二絕緣層40。如上所述，第二絕緣層40的圖案形成可以進(jìn)行比第一絕緣層30更精細(xì)的加工。作為形成此圖案時(shí)使用的蝕刻法，可以使用干蝕刻法或濕蝕刻法等。干蝕刻法是通過(guò)含有氟基的等離子體進(jìn)行。濕蝕刻是通過(guò)氟酸進(jìn)行。
(9)然后，在第二反射器104的上面104a，形成第二電極109；而在光檢測(cè)元件120的上面(第二接觸層113的上面113a)，形成第四電極110(參照?qǐng)D12)。
首先，在形成第二電極109以及第四電極110之前，根據(jù)需要，可以利用等離子體處理法將第二反射器104的上面104a以及第二接觸層113上表面的113a洗凈。從而，形成具有更穩(wěn)定特性的元件。
其次，通過(guò)例如真空蒸鍍法，形成例如鉑(Pt)、鈦(Ti)以及金(Au)的層疊膜(圖中未示出)。然后，采用剝離法(lift-off)，將規(guī)定位置之外的層疊膜去掉，形成第二電極109和第四電極110。此時(shí)，在第二接觸層113的上面113a，形成沒(méi)有被形成所述層疊膜的部分。該部分為開口部分114，通過(guò)開口部分114，露出一部分第二接觸層113的上面113a。該露出的面為激光的出射面108。
如上所述，第二電極109至少含有鉑(Pt)。第二電極109可以使用金(Au)和鋅(Zn)的合金，但第二電極109優(yōu)選含有鉑。下面，說(shuō)明其原因。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，第二電極109與p型第二反射器104接觸(參照?qǐng)D1及圖2)。如果在第二電極109中含鋅(Zn)，由于鋅比鉑的熱擴(kuò)散量大，在后述退火步驟中，鋅擴(kuò)散至p型第二反射器中，可能到達(dá)鄰接的n型第一接觸層111。在GaAs層構(gòu)成的第一接觸層111上，鋅為p型摻雜物，因此，可能造成n型第一接觸層111的性質(zhì)變成p型。其結(jié)果是，在光檢測(cè)元件120中，pin構(gòu)造可能被破壞。而鉑與鋅相比，由于熱擴(kuò)散量小，因此，能夠防止n型第一接觸層111向p型改變。
另外，在上述步驟中，代替剝離法可采用干蝕刻法或濕蝕刻法。另外，在上述步驟中，代替真空蒸鍍法可采用噴射法。另外，在上述步驟中，第二電極109及第四電極110同時(shí)形成圖案，但第二電極109及第四電極110可以各自形成圖案。
(10)其次，采用同樣的方法，例如，在金(Au)和鍺(Ge)的合金和金(Au)的疊層膜上形成圖案，在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的第一反射器102上形成第一電極107，在光檢測(cè)元件120的第一接觸層111上形成第三電極116(參照?qǐng)D13)。第一電極107及第三電極116可同時(shí)形成圖案，或第一電極107及第三電極116，可各自形成圖案。
(11)其次，進(jìn)行退火。根據(jù)電極材料決定退火的溫度。對(duì)于在本實(shí)施方式中采用的電極材料，通常在400℃左右進(jìn)行。通過(guò)以上步驟，形成第一至第四電極107、109、110、116。
根據(jù)以上步驟，如圖1～圖3所示，得到本實(shí)施方式的光元件100。
4.作用和效果根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100及其制造方法，具有如下所述的作用和效果。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100及其制造方法，在將第一接觸層111進(jìn)行蝕刻的步驟中，由于在第一接觸層111的下面有隔離層20，此隔離層20具有作為蝕刻阻層的功能，因此，能夠?qū)Φ谝唤佑|層111進(jìn)行高精度、正確、簡(jiǎn)單的蝕刻。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，第一接觸層111的Al成分比隔離層20的Al成分少。從而，由于可以使第一接觸層111的Al成分少，因此容易得到第一接觸層111與第三電極116的歐姆性接觸。如上所述，第一接觸層111的Al成分優(yōu)選為不足0.3。由于第一接觸層111的Al成分不足0.3，得到很好的第一接觸層111與第三電極116的歐姆性接觸。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100及其制造方法，在蝕刻隔離層20的步驟中，由于在隔離層20的下面存在第二反射器104的最上層14，此第二反射器104的最上層14具有作為蝕刻阻層的功能，因此能夠高精度、正確、容易的露出第二反射器104的最上層14的上面。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，第二反射器104的最上層14的Al成分比隔離層20的Al成分少。從而，由于可以使第二反射器104的最上層14的Al成分少，因此容易得到第二反射器104的最上層14與第二電極109的歐姆性接觸。如上所述，第二反射器104的最上層14的Al成分優(yōu)選為不足0.3。由于第二反射器104的最上層14的Al成分不足0.3，得到很好的第二反射器104的最上層14與第二電極109的歐姆性接觸。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，隔離層20的Al成分比第二反射器104的最上層14的Al成分大，比第一接觸層111的Al成分大。換句話說(shuō)，在第二反射器104的最上層14上，形成具有比第二反射器104的最上層14的Al成分大的隔離層20。并且，在隔離層20上，形成具有Al成分比該隔離層20的Al成分小的第一接觸層111。如上所述，通過(guò)層疊Al成分不同的層，可以將此疊層膜(第二反射器104的最上層14、隔離層20、及第一接觸層111)作為反射器使用。也就是說(shuō)，在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的特性不受影響的情況下，采用隔離層20及第一接觸層111作為反射器，提高裝置的設(shè)計(jì)自由度。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，通過(guò)使隔離層20的光學(xué)膜厚成為λ/4的奇數(shù)倍，隔離層20具有作為分布反射型反射器的功能。也就是說(shuō)，在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140中第二反射器104及隔離層20，在活性層103的上方，具有作為分布反射型反射器的功能。從而，不影響面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的特性，隔離層20具有作為分布反射型反射器的功能。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，在柱狀部130的周圍形成第一絕緣層30。第一絕緣層30與第二絕緣層40相比，容易厚膜化。通過(guò)形成厚的第一絕緣層30，可降低面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的寄生電容。其結(jié)果為，可以實(shí)現(xiàn)面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的高速驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，在光吸收層112及第二接觸層113的周圍形成第二絕緣層40。第二絕緣層40與第一絕緣層30相比容易進(jìn)行精細(xì)加工。通過(guò)對(duì)第二絕緣層40進(jìn)行精細(xì)加工，使在光檢測(cè)元件120中具有精細(xì)且復(fù)雜構(gòu)造的電極進(jìn)行絕緣。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100及其制造方法，分別進(jìn)行形成第一絕緣層30的步驟和形成第二絕緣層40的步驟。因此，可以形成具有取得上述作用及效果的第一絕緣層30與第二絕緣層40的光元件100。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，形成不被氧化的隔離層20。也就是說(shuō)，在根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100及其制造方法中，在用于形成電流狹窄層105的氧化步驟中，可以使隔離層20不被氧化。由于隔離層20不被氧化，能夠防止氧化引起的強(qiáng)度低下。另外，由于隔離層20不被氧化，能夠防止氧化引起的折射率低下等。其結(jié)果，隔離層20作為反射器起作用時(shí)，可以防止對(duì)反射率等帶來(lái)不良影響。
根據(jù)本實(shí)施方式的光元件100，用光檢測(cè)元件120監(jiān)控面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的光輸出的一部分，并反饋給驅(qū)動(dòng)電路，補(bǔ)正溫度等引起的輸出變動(dòng)，可以得到穩(wěn)定的光輸出。
以上說(shuō)明的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明不限定于此，可以采取各種形態(tài)。例如，如圖14所示，第二電極109和第三電極116，可以通過(guò)連接電極117連接。具體地，連接電極117，連接在第二電極109上面，并且，連接在第三電極116的上面及側(cè)面。作為連接電極117，可以采用金等的物質(zhì)，但不限定于此，可以采用眾所周知的金屬、合金、或其疊層膜。并且，圖14是表示根據(jù)圖1的剖面圖。
并且，在上述實(shí)施方式中，形成第三電極116以覆蓋第二電極109上面的一部分，但如圖15所示，也可形成第二電極109以覆蓋第三電極116的上面的一部分及側(cè)面。并且，圖15是表示根據(jù)圖1的剖面圖。
另外，在上述實(shí)施方式中，即使互相交換各半導(dǎo)體層的p型n型，也不會(huì)脫離本發(fā)明的宗旨。在此，面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器140的p型第一反射器102及n型第二反射器104，以及光檢測(cè)元件120的p型第一接觸層111及n型第二接觸層113，構(gòu)成作為整體的pnpn結(jié)構(gòu)。并且，此時(shí)，可以互相交換第二電極109及第三電極116的材料。也就是說(shuō)，具體地，與n型第二反射器104連接的第二電極109，可以采用金(Au)和鍺(Ge)的合金以及金(Au)的疊層膜等，與p型第一接觸層111連接的第三電極116，可以采用含鉑(Pt)的物質(zhì)等。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了第一絕緣層30與第二絕緣層40是用分別不同的材料形成，但也能用同一材料同時(shí)形成。
符號(hào)說(shuō)明14最上層；20隔離層；30第一絕緣層；40第二絕緣層；100光元件；101襯底；102第一反射器；103活性層；104第二反射器；105電流狹窄層；107第一電極；108出射面；109第二電極；110第四電極；111第一接觸層；112光吸收層；113第二接觸層；114開口部；116第三電極；117連接電極；120光檢測(cè)元件；130柱狀部；140面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器。
權(quán)利要求
1.一種光元件，包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，其包括在襯底的上方從所述襯底側(cè)配置的第一反射器、活性層、以及第二反射器；光檢測(cè)元件，其包括在所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的上方從所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器側(cè)配置的第一接觸層、光吸收層、以及第二接觸層；并且，在所述第二反射器和所述第一接觸層之間具有隔離層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光元件，其中，所述隔離層、所述第二反射器的最上層、以及所述第一接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述第二反射器的最上層中的Al成分，并且大于所述第一接觸層中的Al成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光元件，其中，所述隔離層中的Al成分大于等于0.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光元件，其中，所述光吸收層和所述第二接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述光吸收層中的Al成分，并且大于所述第二接觸層中的Al成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，所述第二反射器包括將AlGaAs層從側(cè)面氧化而得到的電流狹窄層，所述隔離層中的Al成分小于用于形成所述電流狹窄層的AlGaAs層中的Al成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光元件，其中，所述隔離層中的Al成分不足0.95。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，所述隔離層的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，整個(gè)所述光檢測(cè)元件的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光元件，其中，所述光元件包括第一電極，其與所述襯底或所述第一反射器電連接；第二電極，其與所述第二反射器電連接；第三電極，其與所述第一接觸層電連接；第四電極，其與所述第二接觸層電連接；其中，所述第二電極和所述第三電極電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光元件，其中，所述第二反射器由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第二電極包括鉑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光元件，其中，所述第一接觸層由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第三電極包括鉑。
12.一種光元件的制造方法，所述光元件包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器和光檢測(cè)元件，其中，所述方法包括如下步驟在所述襯底的上方層疊半導(dǎo)體層的步驟，所述半導(dǎo)體層用于至少形成第一反射器、活性層、第二反射器、隔離層、第一接觸層、光吸收層、以及第二接觸層；通過(guò)蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成第二接觸層和光吸收層的步驟；通過(guò)用第一蝕刻劑蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成第一接觸層的步驟；通過(guò)用第二蝕刻劑蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成所述隔離層的步驟；通過(guò)蝕刻所述半導(dǎo)體層，形成柱狀部的步驟，所述柱狀部至少包括所述第二反射器的一部分；其中，所述隔離層使用所述第一蝕刻劑時(shí)的蝕刻率，比所述第一接觸層使用所述第一蝕刻劑時(shí)的蝕刻率小，所述隔離層使用所述第二蝕刻劑時(shí)的蝕刻率，比所述第二反射器的最上層使用所述第二蝕刻劑時(shí)的蝕刻率大。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光元件的制造方法，其中，所述隔離層、所述第二反射器的最上層、以及所述第一接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述第二反射器的最上層中的Al成分，并且大于所述第一接觸層中的Al成分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光元件的制造方法，其中，所述隔離層中的Al成分大于等于0.3。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的光元件的制造方法，其中，所述光吸收層和所述第二接觸層分別由AlGaAs層構(gòu)成，所述隔離層中的Al成分大于所述光吸收層中的Al成分，并且大于所述第二接觸層中的Al成分。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的光元件的制造方法，其中，包括從側(cè)面氧化所述第二反射器內(nèi)的AlGaAs層而形成電流狹窄層的步驟，所述隔離層中的Al成分小于用于形成所述電流狹窄層的AlGaAs層中的Al成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光元件的制造方法，其中，所述隔離層中的Al成分不足0.95。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的光元件的制造方法，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，所述隔離層的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的光元件的制造方法，其中，當(dāng)所述面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為λ的時(shí)候，整個(gè)所述光檢測(cè)元件的光學(xué)膜厚為λ/4的奇數(shù)倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的光元件的制造方法，其中，所述方法包括形成第一電極的步驟，所述第一電極與所述襯底或所述第一反射器電連接；形成第二電極的步驟，所述第二電極與所述第二反射器電連接；形成第三電極的步驟，所述第三電極與所述第一接觸層電連接；形成第四電極的步驟，所述第四電極與所述第二接觸層電連接；并且，所述第二電極和所述第三電極電連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光元件的制造方法，其中，用同樣的工藝進(jìn)行形成所述第一電極的步驟和形成所述第三電極的步驟，用同樣的工藝進(jìn)行形成所述第二電極的步驟和形成所述第四電極的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的光元件的制造方法，其中，所述第二反射器由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第二電極包括鉑。
23.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的光元件的制造方法，其中，所述第一接觸層由p型半導(dǎo)體層構(gòu)成，所述第三電極包括鉑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光元件及其制造方法，該光元件包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器，能夠高精度加工的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器。根據(jù)本發(fā)明的光元件包括面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器(140)，其包括在襯底(101)的上方從襯底側(cè)配置的第一反射器(102)、活性層(103)、以及第二反射器(104)；光檢測(cè)元件(120)，其包括在面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器(140)的上方從面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器(140)側(cè)配置的第一接觸層(111)、光吸收層(112)、以及第二接觸層(113)；并且，在第二反射器(104)和第一接觸層(111)之間具有隔離層(20)。
文檔編號(hào)H01S5/026GK1638217SQ20041009879
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月8日
發(fā)明者金子剛 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社