受发光装置的制作方法

专利名称：受发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种受发光装置(也称光发射接收装置)。
背景技术：
在光通信等所使用的半导体发光设备中，通常在装置的外部配置半透射反射镜及衍射元件将所射出的光的一部分取出且该光由受光装置(也称光接收装置)检测，从而进行光量的调整等。 例如，在专利文献1中提案了使来自激光二极管的光由分光棱镜进行分光、且具有对该分光后的光进行检测的监测器用光电二极管的光拾波器装置。 另一方面，近年来，作为在放映机及显示器等显示装置的光源用发光装置，也期待高亮度并且色再现性优良的激光装置。然而，在将激光二极管用于显示装置的情况下，有时如果不使用多个激光二极管就不能得到充分的亮度。在这种显示装置中，为了降低亮度不匀，也需要检测发光装置的光量并进行光量的调节。
专利文献1 :(日本)特开平10-3691号公报 然而，在上述专利文献1中公开的方法等中，存在下述问题为了分别设置发光装置(也称光发射装置)和受光装置，另外需要分光棱镜等光学元件，零件个数变多，小型化困难；为了用于显示装置，需要对多个激光二极管的光量分别进行检测，但难以分别设置受光元件。另外，在将激光二极管用于发光装置的情况下，有时在屏幕面的漫反射光相互干涉而产生的斑点噪声成为问题。为了降低斑点噪声，也考虑使用通常的LED (1 i ghtemi tt ingdiode)作为光源用的发光装置。然而，就LED而言有时得不到充分的光输出。

发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可以将发光装置及受光装置集成于一体、且能够分别进行光量检测的受发光装置。 另外，本发明的目的之一在于提供一种可以降低斑点噪声且是高输出的新型的受发光装置。 本发明的受发光装置具有半导体层，该半导体层包含第一包层、在所述第一包层的上方形成的有源层、在所述有源层的上方形成的第二包层，所述半导体层经由分离槽被电分离为发光区域和受光区域，所述发光区域的所述有源层中的至少一部分构成增益区域(也称放大区域)，所述增益区域从在所述发光区域的所述有源层的第一侧面所设置的第一端面到被设置在所述第一侧面的第二端面为止连续，所述增益区域具有在从所述第一端面到所述第二端面之间将所述增益区域产生的光进行反射的反射面，在所述反射面设有镜部(也称反射镜部)，从所述增益区域的所述第一端面延伸的第一部分及从所述增益区域的所述第二端面延伸的第二部分，以平面视观察，分别朝向相对于所述第一侧面的垂线倾斜的方向进行设置，所述增益区域的所述第一部分所产生的光的一部分在所述反射面反射并从所述第二端面射出，所述增益区域的所述第二部分所产生的光的一部分在所述反射面
4反射并从第一端面射出，所述增益区域所产生的光的一部分在所述反射面透过所述镜部， 在所述半导体层的所述受光区域对透过所述镜部的光进行接收。 在本发明的发光装置中，可以将发光装置及受光装置集成于一体，且可以分别进 行光量的检测。另外，根据本发明，可以提供一种能够降低斑点噪声且高输出的新型受发光 装置。 另外，在本发明的记载中，"上方"一词用作例如"在特定的部件(以下称为"A部 件")的"上方"所形成的另一特定的部件(以下称为"B部件")"等。在本发明的记载中， 在上例这样的情况下，使用"上方" 一词作为包含在A部件上直接形成B部件的情况和在A 部件上经由另一部件形成B部件的情况。 在本发明的受发光装置中，所述镜部可以由分布布拉格反射镜或光子晶体区域构 成。 在本发明的受发光装置中，所述分布布拉格反射镜由多个槽构成，所 述多个槽可以沿所述反射面的垂线方向以规定的间隔配置。 在本发明的受发光装置中，所述多个槽的至少一个可以兼作所述分离槽。 在本发明的受发光装置中，所述光子晶体区域可以由在所述有源层的面内方向以
规定的格子排列被周期性地配置的多个孔构成。 在本发明的受光装置中，所述增益区域的所述第一部分从所述第一端面到所述反 射面为止朝向一方向设置，所述增益区域的所述第二部分从所述第二端面到所述反射面为 止朝向与一方向不同的另一方向设置，在所述反射面上，所述第一部分的端面和所述第二 部分的端面可以重合。 在本发明的受发光装置中，在所述第一部分和所述第二部分，从所述第一侧面以
平面视观察，所述第一侧面侧的端面和构成所述发射面的端面可以不重合。 在本发明的受发光装置中，以平面观察，所述分离槽设置在所述发光区域和所述
受光区域之间，所述分离槽的底面的位置可以比所述有源层的底面的位置更靠下。 在本发明的受发光装置中，所述发光区域具有与所述发光区域的所述第一包层
电连接的第一电极、和与所述发光区域的所述第二包层电连接的第二电极，所述受光区域
可以具有与所述受光区域的所述第一包层电连接的第三电极、和与所述受光区域的所述
第二包层电连接的第四电极。 另外，在本发明的记载中，"电连接"一词用作例如与"特定的部件(以下称为"C 部件")"电连接"的另一特定的部件(以下称为"D部件")等。在本发明的记载中，在该 例的情况下，使用"电连接"一词作为C部件和D部件直接电连接的情况、C部件和D部件经 由另一部件电连接的情况。 在本发明的受发光装置中，所述第一 电极和所述第三电极可以为共用的电极。 在发明的受发光装置中，所述发光区域及所述受光区域可以设置多个。 在本发明的受发光装置中，所述发光区域可以设置多个，所述受光区域可以为一


图1是示意性地表示本实施方式 受发光装置的立体 图2是示意性地表示本实施方式的受发光装置的平面图； 图3是示意性地表示本实施方式的受发光装置的剖面图； 图4是示意性地表示本实施方式的受发光装置的剖面图； 图5是从第一侧面侧平面地看本实施方式的有源层的图； 图6是示意性地表示本实施方式的制造工序的剖面图； 图7是示意性地表示本实施方式的制造工序的剖面图； 图8是示意性地表示本实施方式的制造工序的剖面图； 图9是示意性地表示本实施方式的发光装置的第一变形例的平面图； 图10是示意性地表示本实施方式的发光装置的第二变形例的平面图; 图11是示意性地表示本实施方式的发光装置的第二变形例的剖面图; 图12是示意性地表示本实施方式的发光装置的第三变形例的剖面图; 图13是示意性地表示本实施方式的发光装置的第四变形例的平面图; 图14是示意性地表示本实施方式的发光装置的第五变形例的平面图; 图15是示意性地表示本实施方式的发光装置的第五变形例的剖面图; 图16是示意性地表示本实施方式的发光装置的第六变形例的平面图。 符号说明 10光 20第一射出光 22第二射出光 100发光装置 102基板 103半导体层 104第一包层 105第一侧面 106有源层 107第二侧面 108第二包层 110接触层 112绝缘部 114防反射膜 120第一电极 122第二电极 130柱状部 140增益区域 142第一部分 144第二部分 146第三部分 151第一端面 152第二端面
6
153第三端面154第四端面160反射面170分布布拉格反射镜172槽180光子晶体区域182孔100发光区域200受光区域300分离槽1000受发光装置2000受发光装置3000受发光装置4000受发光装置5000受发光装置6000受发光装置7000受发光装置7160开口部
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。
1、受发光装置 首先，对本实施方式的受发光装置1000进行说明。 图1是示意性地表示受发光装置1000的立体图。图2是示意性地表示受发光装 置1000的平面图。图3是图2的III-III线剖面图，图4是图2的IV-IV线剖面图。另夕卜， 在图1中，为了便利省略了第二电极122及防反射膜114的图示。在图2中，为了便利省略 了第二电极122的图示。另外，在这里，对受发光装置1000为InGaAIP系(红色)的半导 体受发光装置的情况进行说明。 如图1 图4所示，受发光装置IOOO具有包含第一包层104、有源层(活性 层)106、第二包层108的半导体层103。受发光装置1000还可以包含例如基板102、绝缘部 112、防反射膜114、第一电极120、第二电极122、镜部170。 作为基板102，例如可以使用第一导电型(例如n型)的GaAs基板等。 半导体层103形成在基板102上。半导体层103具有第一包层104、有源层106、
第二包层108。半导体层103例如还可以具有接触层110。 第一包层104形成在基板102上。第一包层104例如由第一导电型的半导体构成。 作为第一包层104，例如可以使用n型AlGaP层等。另外，虽然未图示，但在基板102和第一 包层104之间形成缓冲层也可。作为缓冲层可以使用例如比基板102结晶性良好的(例如 缺陷密度低)第一导电型(n型)的GaAs层、InGaP层等。 有源层106形成在第一包层104上。有源层106例如具有将由InGaP势阱层和InGaAlP阻挡层构成的量子阱结构重叠三个而成的多重量子阱(丽Q)结构。有源层106的形状例如为正方体(包含为立方体的情况)等。有源层106具有发光区域IOO侧的第一侧面105和受光区域200侧的第二测面107。第一侧面105和第二侧面107例如为平行状态。
第二包层108形成在有源层106上。第二包层108例如由第二导电型(例如p型)的半导体构成。作为第二包层108，可以使用例如p型AlGaP层等。 如图3所示，接触层IIO可以形成在第二包层108上。作为接触层IIO，可以使用与第二电极122电阻接触的层。接触层110例如由第二导电型的半导体构成。作为接触层110可以使用例如p型GaAs层等。 在半导体103中，例如利用p型的第二包层108、不掺杂杂质的有源层106、及n型的第一包层104构成pin 二极管。第一包层104及第二包层108分别为比有源层106禁带宽度大且折射率小的层。 半导体层103通过分离槽300被电分离为发光区域100和受光区域200。
首先，对发光区域100进行说明。 在半导体层103的发光区域100中，在第一电极102和第二电极122之间施加pin二极管的顺向偏压时，在发光区域100的有源层106的增益区域140会引起电子和空穴的再结合。由该再结合产生发光。以该产生的光为起点，引起连锁式受激发射，而使在增益区域140内光的强度被增幅。增益区域140所产生的光的一部分从第一端面151及第二端面152射出。S卩，发光区域100可以构成发光装置。 发光区域100的有源层106的一部分构成增益区域140。在增益区域140可以产生光，该光可以在增益区域140内受到增益。增益区域140从设置在有源层106的第一侧面105的第一端面151到设置在第一侧面105的第二端面152为止连续。另外，增益区域140具有在从第一端面151到第二端面152之间使增益区域140所产生的光反射的反射面160。反射面160可以为一个也可以为多个。增益区域140可以具有从第一端面151延伸的第一部分142和从第二端面152延伸的第二部分144。在图示的例中，增益区域140由第一部分142和第二部分144构成，也可以具有不同的部分。 第一部分142具有设于第一侧面105的第一端面151和构成反射面160的第三端面153。第二部分144具有设置在第一侧面105的第二端面152和构成反射面160的第四端面154。如图2所示，增益区域140的第一部分142及第二部分144各部分，就平面看而言，从第一侧面105到反射面160为止朝向相对于第一侧面105的垂线P1倾斜的方向进行设置。由此，可以防止或抑制增益区域140所产生的光的激光振荡。第一部分142和第二部分144朝向不同的方向进行设置。在图示的例中，第一部分142朝向相对于垂线P1具有角度ej勺倾斜的一方向A进行设置。第二部分144朝向相对于垂线P1具有角度92的倾斜的另一方向B进行设置。另外，所谓第一部分142朝向一方向设置的情况是指，就平面看而言，该一方向与连结第一部分142的第一端面151的中心和反射面160侧的第三端面153的中心的方向一致的情况。该情况对于另一部分也同样。第一部分142相对于垂线P1的角度9i和第二部分144相对于垂线Pl的角度92在图示的例中可以相等也可以不同。第一部分142及第二部分144的平面形状例如为平行四边形。 图5是从第一侧面105侧平面看有源层106的图。如图5所示，第一部分142的第一端面151和第三端面153不重合。同样，第二部分144的第二端面152和第四端面154不重合。由此，可以使产生于第一部分142的光在第一端面151和第三端面153之间不直接 产生多重反射，及使产生于第二部分144的光在第二端面152和第四端面154之间不直接 产生多重反射。其结果，由于可以不构成直接的共振器，可以更确实地抑制或防止产生于增 益区域140的光的激光振荡。因此，发光装置可以发出不是激光的光。另外，在该情况下， 如图5所示，例如在第一部分142，第一端面151和第三端面153的偏离幅度x可以为正值。
反射面160由第一部分142的第三端面153和第二部分144的第四端面154构成。 在图示的例中，第三端面153和第四端面154完全重合，反射面160为与第三端面153及第 四端面154—致的面。另外，虽然未图示，但第三端面153和第四端面154为一部分重合也 可。在图2的例中，就平面看而言，反射面160可以平行于第一侧面105。在反射面160设 置有镜部170。在图2的例中，镜部170为分布布拉格反射镜(下面，也可称为DBR镜)170。 由此，反射面160可以得到高的反射率。 在产生于增益区域140的光的波段中，反射面160的反射率比第一端面151及第 二端面152的反射率高。在第一端面151及第二端面152，例如通过设置防反射膜114可以 得到低的反射率。防反射膜114可以设置在第一侧面105的全面。作为防反射膜114，可 以使用例如Al203单层或Si02层、SiN层、Ta20s层及这些的多层膜等。反射面160通过设置 DBR镜170可以得到高的反射率。 DBR镜170可以由多个槽172构成。槽172的平面形状例如为矩形。理想的是，槽 172的底面的位置比有源层106的下表面的位置更靠下设置。在图4的例中，槽172的底面 位置比基板102的上表面位置更靠下。槽172的内部可以为空洞(空气)，也可以用绝缘材 料填充。在图示的例中，槽172设置有4个，该数没有限定。DBR镜170可以通过槽172的 数或底面的位置(槽的深度)对反射率进行调节。具体来说，通过增加槽172的数量，反射 率提高；通过减少槽172的数量，反射率降低。另外，通过加深槽172的深度，反射率提高； 通过使槽172的深度变浅，反射率降低。因此，可以调节传输于后述的受光区域200的光12 的量。 槽172沿反射面160的垂线方向P2以规定的间隔形成。如图4所示，槽172的宽 度a的大小可以按照(2ma+l)入/(4nac0S e / )或(2ma+l)入/(化cos e 2，)，间隔b的大小 为(2mb+l)入/(4nbcoS e》或(2mb+l)入/(4nbcoS e 2)进行设置。另外，nia、mb为0以上的整 数，A为增益区域140所产生的光的波长，~为槽172的垂直截面的有效折射率， 为未形
成槽172的区域的垂直截面的有效折射率。另外，e /及e 2'为从增益区域140以e工或
9 2向第一反射面160入射时的折射角，9 / = sin—、(rib/rOsin e》及e 2' = sin—、(rib/ na)Sine2)。由此，通过将具有规定的宽度的槽172以规定的间隔进行设置，可以构成DBR 镜170。 发光区域100的接触层110和发光区域100的第二包层108的一部分可以构成柱 状的半导体堆积体(下面称为"柱状部")130。发光区域100的接触层110可以具有与增 益区域140相同的平面形状。即在发光区域IOO，例如根据柱状部130的平面形状确定电极 120、122之间的电流路径，其结果，增益区域140的平面形状被确定。另外，例如，虽然未图 示，但发光区域100的半导体层103的一部分可以构成柱状部130。 如图1及图3所示，绝缘部112例如在发光区域100的第二包层108上，可以设置 在柱状部130的侧方。绝缘部112连接于柱状部130的侧面。绝缘部112的上表面例如可以与接触层110的上表面相连。作为绝缘部112，可以使用例如SiN层、Si02层、聚酰亚胺层等。作为绝缘部112使用这些材料时，第一电极120及第二电极122间的电流可以避开绝缘部112在被该绝缘部112夹着的柱状部130内流动。绝缘部112在图2的例中，可以设置在除柱状部130的区域之外的与第二电极122同样的区域。 虽然未图示，但绝缘部112例如可以覆盖发光区域100的有源层106的侧面中、除从第一端面151到第四端面154以外的侧面。绝缘部112可以具有比有源层106的折射率更低的折射率。在该情况下，形成有绝缘部112的部分的垂直截面的有效折射率比未形成绝缘部112的部分即形成有柱状部130的部分的垂直截面的有效折射率小。由此，对于平面方向，可以在增益区域140有效地将光约束(限域)。另外，也可以不设置绝缘部112。例如，绝缘部112也可以为空气。该情况下，也可以按照在柱状部130不包含有源层106及第一包层104的方式形成。另外，后述的第二电极122可以不与有源层106及第一包层104直接连接。 第一电极120可以形成在基板102的下面。在图1的例中，第一电极120为与第三电极210共用的电极，形成在基板102的下部的全面。第一电极120可以和与该第一电极120电阻接触的层(图示的例中为基板102)连接。第一电极120经由基板102与发光区域100的第一包层104电连接。第一电极120为用于驱动发光装置的一电极。作为第一
电极120例如可以使用从基板102侧按Cr层、AuGe层、Ni层、Au层的顺序层叠而成的部件等。 第二电极122可以形成于发光区域100的接触层110及绝缘部112上的全面。第二电极122经由发光区域100的接触层110与发光区域100的第二包层108电连接。第二电极122为用于驱动发光装置的另一电极。作为第二电极122，例如可以使用从接触层110侧按Cr层、AuZn层、Au层的顺序层叠而成的部件等。第二电极122和发光区域100的接触层110的接触面可以具有与增益区域140相同的平面形状。
接着，对受光区域200进行说明。 在半导体层103的受光区域200中，在第三电极210和第四电极220之间施加pin二极管的逆向偏压时，由入射的光生成的电子-空穴对被加速并作为电流被取出。即，受光区域200可以构成作为受光装置发挥功能的pin光电二极管。 第三电极210可以形成在基板102的下面。第三电极210在图示的例中，为与第一电极120共用的电极。第三电极210为用于驱动受光装置的一电极。第三电极210经由基板102与受光区域200的第一包层104电连接。作为第三电极210，可以使用与第一电极120相同的材料。 如图1所示，第四电极220形成在受光区域200的接触层110上。第四电极220为用于驱动受光装置的另一电极。第四电极220经由受光区域200的接触层110，与受光区域200的第二包层108电连接。在图示的例中，第四电极220决定实质上作为pin光电二极管发挥功能的区域。第四电极220的反射面160的垂线方向的长度L例如可以为(2m。+l)入/4n。。另外，m。为0以上的整数，A为产生于增益区域140的光的波长，n。为受光区域200的垂直截面的有效折射率。由此，可以防止在受光区域200中形成共振器。若在受光区域200中形成共振器，则由于从共振模件射出的光和由反射面160反射的光10相互抵消，有时会产生反射面160的实质的反射率降低的现象。如上所述，通过设定第四电极220的长度，可以防止这种现象的产生。
接着，对分离槽300进行说明。 分离槽300可以将发光区域100和受光区域200进行电分离。如图l所示，就平面看而言，分离槽300可以设置在发光区域100和受光区域200之间。分离槽300的底面的位置可以比有源层106的底面的位置更靠下。在图4的例中，分离槽300的底面的位置比第一包层104的上表面的位置更靠下。
接着，对受发光装置1000的动作进行说明。 在半导体层103的发光区域100中，在第一电极120和第二电极122之间施加pin二极管的顺向偏压时，在增益区域140中会引起电子和空穴的再结合。通过该再结合产生发光。以该产生的光为起点，引起连锁式地受激发射，而在增益区域140内光的强度被增幅。如图1所示，例如产生于增益区域140的第一部分142的光的一部分10在反射面160反射，从第二端面152作为第二射出光22射出，在其间，光强度被增幅。同样，产生于第二部分144的光的一部分在反射面160反射，从第一端面151作为第一射出光20射出，在其间，光强度被增幅。在产生于第一部分142的光中存在直接从第一端面151作为第一射出光20射出的部分。同样，在产生于第二部分144的光中，存在直接从第二端面152作为第二射出光22射出的部分。这些光同样在各增益区域被增幅。另外，产生于增益区域140的光的一部分具有在反射面160未反射而透过的透过光12。透过光12在受发光装置1000内传输至受光区域200。 在半导体层103的受光区域200中，在第三电极210和第四电极220之间施加pin半导体的逆向偏压时，由传输到受光区域200的光12所生产的电子_空穴对被加速，可以作为电流取出。由此，对应于所传输的光12的光量的光电流在第三电极210和第四电极220之间流动。通过检测该光电流，可以对产生于该增益区域140的光输出进行监测。
本实施方式的受发光装置1000例如可以适用于放映机、显示器、照明装置、测量装置等的光源。该情况对后述的实施方式也同样。
受发光装置1000例如具有以下特征。 在本实施方式的受发光装置1000中，以整体化方式形成发光区域IOO和受光区域200。 S卩，在受发光装置1000中，可以将发光装置和受光装置集成为一整体。由此，可以如后所述容易地进行受发光装置的阵列化。另外，例如与设置另外的受光装置的情况比较，可以实现零件个数减少及制造成本的降低。 在本实施方式的受发光装置1000中，可以在受光区域200中对产生于增益区域140的光的光输出进行监测。因此，根据被监测的光输出可以调节施加于发光区域100的电压值。由此，可以提供一种减少亮度不匀，还可以自动调节亮度的受发光装置。将产生于增益区域140的光的光输出反馈至施加于发光区域100的电压值的控制，例如可以使用外部电子电路(未图示)进行。 在本实施方式的受发光装置1000中，可以抑制或防止产生于增益区域140的光的激光振荡。因此，可以降低斑点噪声。进而，在本实施方式的受发光装置1000中，产生于增益区域140的光可以在增益区域140内边受到增益边行进而被射出到外部。因此，可以得到比现有普通的LED高的输出。如上所述，根据本实施方式，可以提供一种具有可以降低斑点噪声且为高输出的新型发光装置的受发光装置。
在本实施方式的受发光装置1000中，可以在反射面160设置由多个槽172构成的 DBR镜170。因此，由于可以用平面工序制造DBR镜170，可以按整体化方式形成受光区域， 另外，与按每片进行电介质镜的形成及劈裂的情况相比，可以提高生产性且也可以削减使 用的资源量。另外，根据受发光装置1000，可以容易地调节DBR镜170的反射率，因此可以 对输送到受光区域2000的光12的量进行调节并可以高效地进行光输出的监测。
2 、受发光装置的制造方法 接着，参照附图对本实施方式的受发光装置1000的制造方法进行说明。 图6 图8是示意性地表示受发光装置1000的制造工序的剖面图。图6、图7对
应于图3表示的剖面图。图8对应于图4表示的剖面图。 首先，如图6所示，在基板102上使第一包层104、有源层106、第二包层108及接触 层110依次外延生长。作为外延生长的方法，可以使用例如M0CVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)法、MBE (Molecular Beam Epitaxy)法等。 接着，如图7所示，对发光区域100的接触层110及发光区域200的第二包层108 进行图案制作。图案制作(也称图案化)例如使用光刻技术及蚀刻技术等进行。由此，形 成柱状部130。 接着，如图8所示，通过对接触层110、第二包层108、有源层106、第一包层104及 基板102进行图案化，形成槽172及分离槽300。就蚀刻而言，通过与图7所示的工序相同 的工序进行。由此，形成由槽172构成的DBR镜170及分离槽300。 接着，如图3所示，按照覆盖柱状部130的侧面的方式形成绝缘部112。具体来说， 首先，例如通过CVD(Chemical Vapor D印osition)法、涂敷法等使绝缘层(未图示)在第 二包层108的上方(包含接触层110)成膜。接着，例如使用蚀刻技术等使接触层110的上 表面露出。通过以上的工序，可以形成绝缘部112。另外，在本工序中，可以用绝缘层埋入槽 172及分离槽300。另外，也可以通过用抗蚀膜(未图示)等覆盖槽172的区域而不必在槽 172内埋入绝缘层。 接着，如图3所示，在构成柱状部130的接触层110上及绝缘部112上形成第二电 极122，在受光区域200的接触层110上形成第四电极220。第二电极122及第四电极220 例如可以用光刻用技术由抗蚀膜(未图示)等覆盖规定的区域后，通过进行真空蒸镀法及 提离法(lift-off)，形成为希望的形状。另外，理想的是，在形成有DBR镜170的区域，例如 用抗蚀膜等覆盖比槽172更宽广的区域，以使槽172内不会因填入电极材料而短路，。
接着，在基板102的下表面下形成第一电极120及第三电极210。第一电极120及 第三电极210的制法例如与上述的第二电极122及第四电极220的制法的示例相同。另外， 第一电极120及第三电极210、第二电极122及第四电极220的形成顺序没有特别限定。
接着，如图2所示，在第一侧面105的整个面形成防反射膜114。防反射膜114 例如通过CVD (Chemical Vapor D印osition)法、溅射法、离子辅助蒸镀(Ion Assisted D印osition)法等形成。 通过以上的工序可以制造受发光装置1000。
3、变形例 接着，对本实施方式的发光装置的变形例进行说明。另外，对与图1 图4所示的 受发光装置1000的例不同的方面进行说明，对于相同的方面省略说明。
首先，对第一变形例进行说明。 图9是示意性地表示本变形例的受发光装置2000的平面图。 在受发光装置1000的例中，对分离槽300与DBR镜170分开设置的情况进行了说 明。与此相对，在本变形例中，分离槽300可以兼作DBR镜170。 S卩，分离槽300与槽172同 样，例如，可以按照分离槽300的宽度a的大小为(2ma+l) A /(4nac0S e /)，间隔b的大小为 (2mb+l)入〃4nbC0S e》的方式进行配置。兼作D服镜170的分离槽300具有与槽172相同 宽度，且与槽172以等间隔进行配置也可；具有不同的宽度及间隔的大小也可。例如，也可 以将与受光区域200接近侧的槽172的宽度的大小设定为(2ma+l) A /(4nac0S e / )，使其 具有比槽172的宽度大的宽度。另外，nv〉m^由此，分离槽300可以更可靠地将发光区 域100和受光区域200电分离。
(2)接着，对第二变形例进行说明。 图10是示意性地表示本变形例的受发光装置3000的平面图。图11是图10的 XI-XI剖面图。图10所示的平面图与图2对应。 在受发光装置1000的例中，对镜部为DBR镜170的情况进行了说明。与此相对， 在本变形例中，镜部可以为光子晶体区域180。光子晶体区域180由在有源层106的面内 方向以规定的格子排列周期性地配置的多个孔182构成。S卩，光子晶体区域180可以具有 在面方向形成周期性的折射率分布的二维光子晶体结构。孔182的形状例如为圆柱状。孔 182的平面形状例如为圆形、椭圆形、三角形、四角形等。孔182的底面位置例如可以比有 源层106的下表面的位置更靠下。如果确保充分的周期数，也可以比有源层106的上表面 的位置更靠上。在图示的例中，多个孔182以等间隔排列为正方格子状。孑U82的排列例 如可以为三角格子状、长方格子状、蜂窝格子状等。设计波长为630nm的情况下，可以使用 孔182的间隔d的大小例如为231nm左右、孔182的开口的半径r的大小例如为134nm左 右的。光子晶体区域180即使是可以使用光刻技术(包含干涉曝光技术及液浸曝光技术 等)形成的程度的大小，也可以具有充分的反射带域。孔182的内部也可以为空洞，也可以 用绝缘性材料填满。另外，光子晶体区域为具有周期性的光子晶体结构的区域时，例如可以 包含具有拟周期性的光子晶体的光子准晶体结构及圆坐标格子结构等。通过设置光子晶体 区域，反射面160可以得到高的反射率。 孔182例如可以使用光刻技术及蚀刻技术等形成。由此，可以形成由孔182构成 的光子晶体区域180。 根据该变形例，在反射面160上可以代替DBR镜170而设置光子晶体区域180。由
此，可以提供一种与上述的受发光装置1000同样，具有可以降低斑点噪声且为高输出的新
型的发光装置的受发光装置。 (3)接着，对第三变形例进行说明。 图12是示意性地表示变形例的受发光装置4000的剖面图。 在受发光装置1000的例中，对第一电极120和第三电极210为共用电极的情况进 行了说明。与此相对，在本变形例中，第一电极120和第三电极210可以分别为不同的电极。 根据本实施例，可以提供一种发光装置和受光装置可以独立驱动的受发光装置。
(4)接着，对第四变形例进行说明。 图13是示意性地表示本变形例的受发光装置5000的平面图。图13所示的平面
13图与图2对应。 在受发光装置1000的例中，对发光区域100及受光区域200为一对的情况进行了 说明。与此相对，在本变形例中，发光区域100及受光区域200也可以设有多个。可以在增 益区域140的反射面160分别设置DBR镜170。另外，也可以代替DBR镜170设置光子晶体 区域180。 DBR镜170及光子晶体区域180如上所述，由于可以用平面工序制造，例如与按 每片进行电介质镜的形成及劈裂的情况相比，可以容易地进行阵列化。另外，如图13所示， 可以分别对多个增益区域140设置受光区域200。由此，可以对各个增益区域140的光输出 进行检测。另外，虽然未图示，但发光区域100和受光区域200的数也可以不同。例如，相对 于多个发光区域100，可以对应一个受光区域200。这样的构成在交替驱动多个增益区域的 情况下，具有受光元件的总数减少，进行发光装置的电压调节等的外部电路简单化等优点。
根据本变形例的受发光装置5000，与受发光装置1000的例相比，可以实现发光装 置整体的高输出化。另外，根据受发光装置5000可以对各个增益区域140的光输出进行检 (5)接着，对第五变形例进行说明。 图14是示意性地表示本变形例的受发光装置6000的平面图。图15是图14的 XV-XV剖面图。图14所示的平面图与图2对应。 在受发光装置1000的例中，对在形成有绝缘部112的区域和未形成绝缘部112的 区域即形成柱状部130的区域设置折射率差而使光受到约束的折射率波导型进行了说明。 与此相对，在本变形例中，可以使用通过形成柱状部130而不设置折射率差，增益区域140 直接作为波导区域的增益波导型。 第二包层108可以形成在有源层106上。接触层110可以形成在第二包层108上。 如图15所示，第二包层108和接触层110不构成柱状部130。 第二电极122形成在接触层110上。第二电极122经由接触层IIO与第二包层108 电连接。如图14所示，第二电极122的下表面具有与增益区域140相同的平面形状。在图 示的例中，根据第二电极122和接触层110的接触面的平面形状确定电极120U22间的电 流路径，其结果，可以确定增益区域140的平面形状。在图示的例中，第二电极122的上表 面和下表面具有与增益区域140相同的平面形状。 根据本实施方式，与上述的受发光装置1000同样，可以提供一种具有可以降低斑
点噪声且为高输出的新型的发光装置的受发光装置。 (6)接着，对第六变形例进行说明。 图16是示意性地表示本实施例的发光装置7000的平面图。 在受发光装置1000的例中，对镜部为DBR镜170的情况进行了说明。与此相对， 在本变形例中，镜部可以是使反射面160露出的开口部7160的侧面。 开口部7160可以设置在使产生于增益区域140的光全反射的反射面160。在图 示的例中，可以由连接增益区域140的第一部分142和第二部分144的第三部分146的端 面155、和第二部分144的第四端面154构成的反射面160，对产生于增益区域140的光进 行全反射。 受光区域200与设置有开口部7160的反射面160对向设置。在受光区域200中， 在该反射面160可以接收所散射的光。
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根据本变形例，与上述的受发光装置1000同样，可以提供一种发光装置和受光装
置形成为一整体的受发光装置。
(7)接着，对第七变形例进行说明。 在受发光装置1000的例中，对InGaAlP系的情况进行了说明，在本变形例中，可以 使用能够形成发光增益区域的所有材料系。如果，就半导体材料而言，可以使用例如AlGaN 系、InGaN系、GaAs系、InGaAs系、GalnNAs系、ZnCdSe等半导体材料。在本变形例中，例如 也可以使用GaN基板等作为基板102。另外，在本变形例中，可以使用例如有机材料等。
另外，上述的变形例为一例，对这些没有特别限制。例如，也可以将各变形例适当 组合。 4、如上所述，对本发明的实施方式进行了详细的说明，本领域研究人员很容易理 解从本发明的新型事项及效果实质上不脱离的多种变形是可能的。因此，这种变形例全部
包含在本发明的范围内。
权利要求
一种受发光装置，具有半导体层，该半导体层包含第一包层、在所述第一包层的上方形成的有源层、在所述有源层的上方形成的第二包层，所述半导体层经由分离槽被电分离为发光区域和受光区域，所述发光区域的所述有源层中的至少一部分构成增益区域，所述增益区域从在所述发光区域的所述有源层的第一侧面所设置的第一端面到被设置在所述第一侧面的第二端面为止连续，所述增益区域具有在从所述第一端面到所述第二端面之间使所述增益区域所产生的光进行反射的反射面，在所述反射面设有镜部，从所述增益区域的所述第一端面延伸的第一部分及从所述增益区域的所述第二端面延伸的第二部分，以平面视观察，分别朝向相对于所述第一侧面的垂线倾斜的方向进行设置，所述增益区域的所述第一部分所产生的光的一部分，在所述反射面反射并从所述第二端面射出，所述增益区域的所述第二部分所产生的光的一部分，在所述反射面反射并从所述第一端面射出，所述增益区域所产生的光的一部分在所述反射面透过所述镜部，在所述半导体层的所述受光区域对透过所述镜部的光进行接收。
2. 如权利要求1所述的受发光装置，其中，所述镜部由分布布拉格反射镜或光子晶体 区域构成。
3. 如权利要求2所述的受发光装置，其中，所述分布布拉格反射镜由多个槽构成， 所述多个槽沿所述反射面的垂线方向以规定的间隔配置。
4. 如权利要求3所述的受发光装置，其中，所述多个槽的至少一个兼作所述分离槽。
5. 如权利要求2所述的受发光装置，其中，所述光子晶体区域由在所述有源层的面内 方向以规定的格子排列被周期性地配置的多个孔构成。
6. 如权利要求1 5中任一项所述的受发光装置，其中，所述增益区域的所述第一部分，从所述第一端面到所述反射面为止朝向一方向设置， 所述增益区域的所述第二部分，从所述第二端面到所述反射面为止朝向与一方向不同 的另一方向设置，在所述反射面上，所述第一部分的端面和所述第二部分的端面重合。
7. 如权利要求6所述的受发光装置，其中，在所述第一部分和所述第二部分，从所述第 一侧面以平面视观察，所述第一侧面侧的端面与构成所述发射面的端面不重合。
8. 如权利要求1 7中任一项所述的受发光装置，其中， 以平面视观察，所述分离槽设置在所述发光区域和所述受光区域之间， 所述分离槽的底面的位置比所述有源层的底面的位置更靠下。
9. 如权利要求1 8中任一项所述的受发光装置，其中， 所述发光区域具有与所述发光区域的所述第一包层电连接的第一电极、禾口与所述发光区域的所述第二包层电连接的第二电极，所述受光区域具有与所述受光区域的所述第一包层电连接的第三电极、禾口与所述受光区域的所述第二包层电连接的第四电极。
10. 如权利要求9所述的受发光装置，其中，所述第一 电极和所述第三电极为共用的电极。
11. 如权利要求1 10中任一项所述的受发光装置，其中，所述发光区域及所述受光区域设置有多个。
12. 如权利要求1 10中任一项所述的受发光装置，其中，所述发光区域设置有多个，且所述受光区域为一个。
全文摘要
本发明提供一种受发光装置。该装置具有半导体层，其包含第一包层、在第一包层上方形成的有源层、在有源层的上方形成的第二包层，就半导体层而言，通过分离槽被电分离为发光区域和受光区域；发光区域的有源层中的至少一部分构成增益区域，增益区域从设置在发光区域的有源层的第一侧面的第一端面到设置在第一侧面的第二端面为止连续；增益区域具有在从第一端面到第二端面之间使增益区域产生的光反射的反射面；在反射面设有镜部，从第一端面延伸的第一部分所产生的光的一部分在反射面反射并从第二端面射出，从第二端面延伸的第二部分所产生的光的一部分在反射面反射并从第一端面射出；增益区域所产生的光的一部分在反射面透过镜部，发光区域的半导体层对透过镜部的光进行接收。
文档编号H01L27/15GK101794805SQ20101010807
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月28日 优先权日2009年1月29日
发明者望月理光 申请人:精工爱普生株式会社