JPH11220166A - Optical semiconductor device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical semiconductor device, wherein while no current interference is produced, a GaN group semiconductor element and an SiC group semiconductor element are integrated on the same substrate. SOLUTION: By forming a semiconductor element 20 of silicon carbide(SiC) on an insulating oxide substrate 12, such as sapphire, spinel, ScAlMgO4 , etc., of the same material as GaN group material, a GaN group semiconductor laser, a photodetector, and an electronic device can be integrated monolithically. In short, on an insulating substrate such as sapphire, a semiconductor element of GaN group and that of SiC group can be easily integrated. As a result, optical axis alignment between elements becomes unnecessary, to realize an optical semiconductor device of high density and high optical coupling efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体装置に関
する。より詳しくは、本発明は、サファイアなどの絶縁
性酸化物からなる基板上に、炭化珪素からなる光半導体
素子がモノリシックに形成されてなる光半導体装置に関
する。[0001] The present invention relates to an optical semiconductor device. More specifically, the present invention relates to an optical semiconductor device in which an optical semiconductor element made of silicon carbide is monolithically formed on a substrate made of an insulating oxide such as sapphire.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、青色から紫外線の波長領域の発光
ダイオードや半導体レーザ用の材料として窒化ガリウム
（ＧａＮ）系化合物半導体を用いたものが知られてい
る。この材料系は、直接遷移型のバンド構造を有してい
ることから高い発光効率を得ることができる点で注目さ
れている。また、ＧａＮ系の発光ダイオードは、高い発
光輝度の青色光を得ることができるために、フルカラー
・ディスプレイなどの各種の表示装置に応用することが
できる。さらに、ＧａＮ系の半導体レーザは、発振波長
を短くすることができるため、高密度の情報処理機器用
の光源として開発が進められている。2. Description of the Related Art In recent years, a material using a gallium nitride (GaN) -based compound semiconductor as a material for a light emitting diode or a semiconductor laser in a wavelength range from blue to ultraviolet has been known. This material system has attracted attention because it has a direct transition-type band structure and can achieve high luminous efficiency. In addition, a GaN-based light-emitting diode can obtain blue light with high emission luminance, and thus can be applied to various display devices such as a full-color display. Furthermore, since a GaN-based semiconductor laser can shorten the oscillation wavelength, it is being developed as a light source for high-density information processing equipment.

【０００３】なお、本明細書において「窒化ガリウム
（ＧａＮ）系化合物半導体」とは、Ｂ_1-x-y-z Ｉｎ_x Ａ
ｌ_y Ｇａ_z Ｎ（ｘ≦１，ｙ≦１，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦
１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ、及びｚをそれぞ
れの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含むも
のとする。また、Ｖ族元素である窒素の一部をＡｓ（砒
素）やＰ（リン）に置換したものもこの定義に含まれる
ものとする。例えば、ＩｎＧａＮ（ｘ＝０．４、ｙ＝
０、ｚ＝０．６）も「窒化ガリウム系化合物半導体」に
含まれるものとする。[0003] In this specification, "gallium nitride (GaN) -based compound semiconductor" refers to B _1-xyz In _x A
_{l y Ga z N (x ≦} 1, y ≦ 1, z ≦ 1, x + y + z ≦
In the chemical formula 1), semiconductors having all compositions in which the composition ratios x, y, and z are changed within the respective ranges are included. In addition, this definition includes those in which part of nitrogen, which is a group V element, is substituted with As (arsenic) or P (phosphorus). For example, InGaN (x = 0.4, y =
0, z = 0.6) is also included in the “gallium nitride-based compound semiconductor”.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらのＧ
ａＮ系の発光素子の出現に伴って、これらから放出され
る短波長の光を検出する受光素子も必要とされている。
例えば、ＧａＮ系半導体レーザの光出力を安定させるた
めには、出力光の一部をモニタすることによってレーザ
への入力電流値にフィードバックをかける方法が一般的
に用いられる。しかしながら、従来広く用いられている
シリコン（Ｓｉ）の受光素子は、このような短波長帯に
おける感度が低いために、十分なフィードバックをかけ
るためにはかなりの量の光を必要とする。すなわち、モ
ニタ用の出力光を増加するために、半導体レーザの出力
を上げなければならなかった。しかし、このような措置
はレーザ素子の劣化を促進するものであり、望ましいも
のではない。By the way, these G
With the advent of aN-based light-emitting elements, light-receiving elements that detect short-wavelength light emitted from these elements are also required.
For example, in order to stabilize the optical output of a GaN-based semiconductor laser, a method is generally used in which a part of output light is monitored to feed back an input current value to the laser. However, a silicon (Si) light receiving element which has been widely used in the past has a low sensitivity in such a short wavelength band, and therefore requires a considerable amount of light to provide sufficient feedback. That is, the output of the semiconductor laser must be increased in order to increase the output light for monitoring. However, such measures promote deterioration of the laser element and are not desirable.

【０００５】一方、近年になって、このようなＳｉの受
光素子に代わって炭化珪素（ＳｉＣ）を用いた受光素子
が提案されつつある。この受光素子は、青色や紫外線な
どの波長帯において高い感度を有するために、半導体レ
ーザのモニタ用の光出力を低く抑えることができるとい
う利点を有する。従って、上述したようにＧａＮ系の発
光ダイオードや半導体レーザからの発光を検出するため
には、ＳｉＣによる受光素子を用いることが望ましい。On the other hand, in recent years, light receiving elements using silicon carbide (SiC) instead of such Si light receiving elements have been proposed. Since this light receiving element has high sensitivity in a wavelength band such as blue or ultraviolet light, it has an advantage that the optical output for monitoring a semiconductor laser can be suppressed low. Therefore, in order to detect light emission from a GaN-based light emitting diode or a semiconductor laser as described above, it is desirable to use a light receiving element made of SiC.

【０００６】従来は、このようなＳｉＣの半導体素子
は、それ自身が半導体であるため、ＳｉＣ基板を用いて
形成されていた。一方、発光ダイオードや半導体レーザ
などのＧａＮ系の半導体素子は、通常、サファイアやＳ
ｉＣを基板として形成されていた。しかし、ＧａＮ系の
半導体素子の基板としてサファイアを用いた場合には、
ＧａＮ系の発光素子とＳｉＣ系の受光素子とがそれぞれ
別の基板上に形成されることとなり、これらの素子の間
の光軸の調整が必要となるという問題が生じる。一方、
ＧａＮ系の半導体素子の基板としてＳｉＣ基板を用いた
場合には、ＧａＮ系発光素子とＳｉＣ系受光素子とを同
一の基板上に形成できる可能性があるように見える。し
かし、実際には、ＳｉＣ基板が半導体であるためにレー
ザに流す電流と受光素子から得られる電流とが干渉を起
こし、それぞれの素子が正常に動作しなくなるという問
題が生じる。Conventionally, such a SiC semiconductor device has been formed using a SiC substrate because it is a semiconductor itself. On the other hand, GaN-based semiconductor devices such as light-emitting diodes and semiconductor lasers usually use sapphire or S
It was formed using iC as a substrate. However, when sapphire is used as a substrate for a GaN-based semiconductor device,
Since the GaN-based light-emitting element and the SiC-based light-receiving element are formed on different substrates, there arises a problem that the optical axis needs to be adjusted between these elements. on the other hand,
When a SiC substrate is used as a substrate for a GaN-based semiconductor element, it seems that there is a possibility that the GaN-based light-emitting element and the SiC-based light-receiving element can be formed on the same substrate. However, in actuality, since the SiC substrate is a semiconductor, a current flowing through the laser and a current obtained from the light receiving element cause interference, which causes a problem that the respective elements do not operate normally.

【０００７】以上説明したように、従来は、ＧａＮ系半
導体素子とＳｉＣ系半導体素子とを同一の基板上に集積
化することは困難であった。本発明は、かかる点に鑑み
てなされたものである。すなわち、その目的は、電流の
干渉を生ずることなく、同一基板上にＧａＮ系半導体素
子とＳｉＣ系半導体素子とを集積化することができる光
半導体装置を提供することにある。As described above, conventionally, it has been difficult to integrate a GaN-based semiconductor device and a SiC-based semiconductor device on the same substrate. The present invention has been made in view of such a point. That is, an object of the present invention is to provide an optical semiconductor device in which a GaN-based semiconductor element and a SiC-based semiconductor element can be integrated on the same substrate without causing current interference.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
光半導体装置は、絶縁性の酸化物の単結晶からなる基板
と、前記基板上に形成された、炭化珪素からなる半導体
素子と、を備えたことを特徴とする。That is, an optical semiconductor device according to the present invention comprises: a substrate made of a single crystal of an insulating oxide; and a semiconductor element made of silicon carbide formed on the substrate. It is characterized by having.

【０００９】または、絶縁性の酸化物の単結晶からなる
基板と、前記基板上に形成された、炭化珪素からなる半
導体素子と、前記基板上に形成された、窒化ガリウム系
化合物半導体からなる半導体素子と、を備えたことを特
徴とする。Alternatively, a substrate made of a single crystal of an insulating oxide, a semiconductor element made of silicon carbide formed on the substrate, and a semiconductor made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed on the substrate And an element.

【００１０】すなわち、電流の干渉が起こらない同一の
絶縁性の酸化物基板の上に、半導体レーザなどのＧａＮ
系半導体素子と、受光素子や駆動回路などを構成するＳ
ｉＣ半導体素子とをモノリシックに形成することによ
り、集積回路を容易に形成することができる。That is, a GaN such as a semiconductor laser is placed on the same insulating oxide substrate where no current interference occurs.
System semiconductor element and S which constitute a light receiving element, a driving circuit, etc.
By forming the iC semiconductor element monolithically, an integrated circuit can be easily formed.

【００１１】また、本発明の実施形態として、前記炭化
珪素からなる半導体素子は、前記基板の第１の主面上に
形成され、前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる半
導体素子は、前記基板の第２の主面上に形成されたこと
を特徴とすることが望ましい。In one embodiment of the present invention, the semiconductor element made of silicon carbide is formed on a first main surface of the substrate, and the semiconductor element made of a gallium nitride-based compound semiconductor is formed on a first surface of the substrate. Desirably, it is formed on the main surface of No. 2.

【００１２】あるいは、前記炭化珪素からなる半導体素
子と前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体素
子とは、前記基板上において、そのいずれか一方がいず
れか他方の上に積層して形成されたことを特徴とするこ
とが望ましい。Alternatively, one of the semiconductor element made of silicon carbide and the semiconductor element made of the gallium nitride-based compound semiconductor is formed by laminating one on the other on the substrate. Desirable.

【００１３】ここで、前記炭化珪素からなる半導体素子
は、光を受けて電気信号に変換する受光素子であること
を特徴とすることが望ましい。Here, it is preferable that the semiconductor element made of silicon carbide is a light receiving element that receives light and converts it into an electric signal.

【００１４】さらに、前記窒化ガリウム系化合物半導体
からなる半導体素子は、光を放出する発光素子であるこ
とを特徴とすることが望ましい。Further, it is desirable that the semiconductor device made of the gallium nitride-based compound semiconductor is a light emitting device that emits light.

【００１５】また、前記基板は、サファイア、スピネ
ル、ＳｃＡｌＭｇＯ₄ 、ＬａＳｒＧａＯ₄ 及び（ＬａＳ
ｒ）（ＡｌＴａ）Ｏ₃ からなる群から選ばれる１つによ
り構成されることを特徴とすることが望ましい。Further, the substrate is made of sapphire, spinel, ScAlMgO ₄ , LaSrGaO ₄ and (LaSrGaO _4).
r) (AlTa) O ₃ , which is desirably constituted by one selected from the group consisting of:

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】本発明は、半導体レーザなどのＧ
ａＮ系半導体素子と、受光素子などのＳｉＣ系半導体素
子とを同一の基板上にモノリシックに形成することを目
的としてなされたものであり、ＳｉＣ系半導体素子を絶
縁性の酸化物基板上に形成することにより実現される。
具体的には、ＧａＮ系素子を形成する際に一般的に用い
られてきたサファイアなどの絶縁性の酸化物基板上にＳ
ｉＣ系半導体素子を形成することにより、ＧａＮ系半導
体レーザとＳｉＣ受光素子とをモノリシックに集積化す
ることができる。酸化物基板の材料としては、サファイ
ア、スピネル、ＳｃＡｌＭｇＯ₄ 、ＬａＳｒＧａＯ₄ 、
（ＬａＳｒ）（ＡｌＴａ）Ｏ₃ のいずれかを用いること
が望ましい。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor laser such as a semiconductor laser.
The purpose is to monolithically form an aN-based semiconductor element and a SiC-based semiconductor element such as a light-receiving element on the same substrate, and form the SiC-based semiconductor element on an insulating oxide substrate. This is achieved by:
Specifically, S is formed on an insulating oxide substrate such as sapphire which has been generally used when forming a GaN-based device.
By forming the iC-based semiconductor device, the GaN-based semiconductor laser and the SiC light-receiving device can be monolithically integrated. As a material for the oxide substrate, sapphire, spinel, ScAlMgO ₄ , LaSrGaO ₄ ,
It is desirable to use any one of (LaSr) (AlTa) O ₃ .

【００１７】以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の
形態について説明する。図１は、本発明の光半導体装置
の要部断面を例示する概略説明図である。すなわち、本
発明の光半導体装置１０は、基板１２とその上に形成さ
れたＳｉＣ系半導体素子２０とを備える。ここで、基板
１２は、絶縁性の酸化物からなるものであり、その材料
としては、例えば、サファイア、スピネル、ＳｃＡｌＭ
ｇＯ₄ 、ＬａＳｒＧａＯ₄ 、（ＬａＳｒ）（ＡｌＴａ）
Ｏ₃ などを用いることが望ましい。一方、ＳｉＣ系半導
体素子２０は、後に詳述するように、ＳｉＣ系の化合物
半導体からなり、図示しない所定の構造を有する受光素
子や増幅回路素子などの半導体素子である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view illustrating a cross section of a main part of an optical semiconductor device of the present invention. That is, the optical semiconductor device 10 of the present invention includes the substrate 12 and the SiC-based semiconductor element 20 formed thereon. Here, the substrate 12 is made of an insulating oxide, and is made of, for example, sapphire, spinel, ScAlM.
gO ₄ , LaSrGaO ₄ , (LaSr) (AlTa)
It is desirable to use O ₃ or the like. On the other hand, the SiC-based semiconductor element 20 is a semiconductor element such as a light-receiving element or an amplifier circuit element having a predetermined structure (not shown) made of a SiC-based compound semiconductor, as will be described in detail later.

【００１８】ここで、半導体素子２０を構成するＳｉＣ
系の化合物半導体の結晶構造は、その素子の種類に応じ
て制御することが望ましい。すなわち、半導体素子２０
を構成するＳｉＣには、多くの多型が存在するが、現状
の技術でサファイアなど六方晶系の基板上に制御して成
長できるものは６Ｈ型、４Ｈ型、２Ｈ型などいくつかに
限られる。このうち、本発明において望ましい結晶構造
は、素子の種類によって異なる。Here, the SiC constituting the semiconductor element 20
It is desirable to control the crystal structure of a compound semiconductor based on the type of the element. That is, the semiconductor element 20
There are many polymorphisms in SiC, but only the 6H type, 4H type, 2H type, and the like that can be controlled and grown on a hexagonal substrate such as sapphire by current technology are limited. . Among them, the crystal structure desirable in the present invention differs depending on the type of element.

【００１９】例えば、受光素子においては、６Ｈ型が望
ましい。その理由は、６Ｈ型はエネルギ・ギャップが、
２．９〜３．０ｅＶ程度であるため、次世代ＤＶＤ用に
用いる４００〜４２０ｎｍの波長領域は受光感度がある
が、２Ｈ型や４Ｈ型では、エネルギ・ギャップが３．２
ｅＶ程度であり、この波長帯で殆ど受光感度が得られな
いからである。逆に、駆動回路などを構成する電子素子
においては６Ｈ型よりも、２Ｈ型や４Ｈ型の方が望まし
い。この理由としては、電子移動度が２Ｈ型や４Ｈ型の
方が大きいからである。For example, in a light receiving element, a 6H type is desirable. The reason is that the 6H type has an energy gap,
Since it is about 2.9 to 3.0 eV, the wavelength region of 400 to 420 nm used for the next generation DVD has light receiving sensitivity, but the energy gap is 3.2 for 2H type and 4H type.
This is because it is about eV, and almost no light receiving sensitivity can be obtained in this wavelength band. Conversely, in the electronic elements constituting the driving circuit and the like, the 2H type and the 4H type are more preferable than the 6H type. The reason is that the electron mobility is higher in the 2H type and the 4H type.

【００２０】また、さらに、ＳｉＣ半導体素子２０を絶
縁性酸化物基板の上に形成する際には、基板の面方位と
ともにバッファ層をどのようにするかということが重要
である。例えば、２Ｈ型ＳｉＣを成長させる場合には、
（０００１）面を主面とする材料を基板として用い、Ａ
ｌＮをバッファ層として用いることが望ましい。これは
ＡｌＮがウルツ鉱型の結晶構造をとりやすい物質である
ためである。また、この場合に、バッファ層としてＡｌ
ＮにＧａを添加した材料を用いるとか、ＳｉＣとＡｌＮ
との混晶を用いることも可能である。また、６Ｈ型Ｓｉ
Ｃを形成する場合には、数度オフした基板を用い、低温
で成長したＳｉＣをバッファ層とすることが可能であ
る。このような場合に、低温バッファ層は６Ｈ型になり
やすいという性質を有する。Further, when forming the SiC semiconductor element 20 on the insulating oxide substrate, it is important how to make the buffer layer together with the plane orientation of the substrate. For example, when growing 2H SiC,
A material having a (0001) plane as a main surface is used as a substrate, and A
It is desirable to use 1N as the buffer layer. This is because AlN is a substance that easily has a wurtzite crystal structure. In this case, Al is used as the buffer layer.
For example, use a material in which Ga is added to N, or use SiC and AlN
It is also possible to use a mixed crystal of In addition, 6H Si
In the case of forming C, it is possible to use a substrate that has been turned off several times and use SiC grown at a low temperature as a buffer layer. In such a case, the low-temperature buffer layer has a property of easily becoming 6H type.

【００２１】一方、４Ｈ型であるが、この場合には、若
干の工夫を要する。すなわち、通常サファイアの表面は
酸素面になりやすい。この面には、ＳｉＣ中で炭素が比
較的結合しやすい。したがって、サファイア基板上に成
長させたＳｉＣの表面は、珪素面となる可能性が高い。
このような珪素面には、４Ｈ型ＳｉＣは成長しにくい。
よって、４Ｈ型ＳｉＣを成長させる場合には、バッファ
層の成長において、先に珪素の原料を供給することによ
って酸素面を珪素で覆い、その後にＳｉＣを成長させ
る。しかし、このようにしてできたＳｉＣは表面は炭素
面であるが、６Ｈ型である。したがって、この上にＣｅ
などを微量添加して、温度条件などを制御することによ
って、４Ｈ型ＳｉＣを成長させることができる。On the other hand, although it is a 4H type, in this case, some contrivance is required. That is, the surface of sapphire usually tends to be an oxygen surface. Carbon is relatively easily bonded to this surface in SiC. Therefore, the surface of SiC grown on the sapphire substrate is likely to be a silicon surface.
It is difficult for 4H SiC to grow on such a silicon surface.
Therefore, when growing 4H-type SiC, in growing the buffer layer, an oxygen surface is first covered by supplying a silicon material, and then SiC is grown. However, the surface of the SiC thus formed is a 6H type although the surface is a carbon surface. Therefore, Ce on this
4H SiC can be grown by controlling the temperature conditions and the like by adding a small amount of SiC.

【００２２】以上説明した方法はあくまでも一例であ
り、基板方位、バッファ層の材料、成長方法などを適宜
変えることによって多型を制御することができる。The method described above is merely an example, and the polymorphism can be controlled by appropriately changing the substrate orientation, the material of the buffer layer, the growth method, and the like.

【００２３】さらに、半導体レーザと受光素子とを集積
化するにあたっては、ＳｉＣの低温薄膜バッファ層をサ
ファイア表面に敷き詰めておくことが望ましい。このよ
うにしておくことにより、ＧａＮ系半導体レーザの部分
にはＧａＮなどの低温バッファ層をＳｉＣバッファ層の
上に成長させることによって良質なＧａＮ系半導体層の
成長が可能となり、また、ＳｉＣ受光素子のためには６
Ｈ型ＳｉＣが望ましいことから、ＳｉＣを成長させる際
には連続的な成長を行うことが望ましい。Further, when integrating the semiconductor laser and the light receiving element, it is desirable to spread a low-temperature thin-film buffer layer of SiC on the sapphire surface. By doing so, a high-quality GaN-based semiconductor layer can be grown on the GaN-based semiconductor laser by growing a low-temperature buffer layer of GaN or the like on the SiC buffer layer. 6 for
Since H-type SiC is desirable, it is desirable to perform continuous growth when growing SiC.

【００２４】また、２Ｈ型が望ましい電子素子において
は、再びＡｌＮなどをバッファ層として用いることによ
って実現が可能となる。ここで、電子素子という観点で
は、３Ｃ型も候補として挙げられるが、この場合にはバ
ッファ層上に、バッファ層の成長温度と６Ｈ型の成長温
度との中間の温度での低温成長を行うことにより実現す
ることができる。Further, in an electronic device desirably of the 2H type, it can be realized by using AlN or the like again as a buffer layer. Here, from the viewpoint of an electronic element, a 3C type is also a candidate. In this case, low-temperature growth is performed on the buffer layer at an intermediate temperature between the growth temperature of the buffer layer and the growth temperature of the 6H type. Can be realized by:

【００２５】本発明によれば、図示しないＧａＮ系の半
導体素子を基板１２の上に併設することができ、同一基
板上にＧａＮ系の半導体素子とＳｉＣ系の半導体素子２
０とを容易に集積化することができる。その結果とし
て、素子間の光軸合わせが不要となり、高密度で光結合
効率も高い光半導体装置を実現することができるように
なる。According to the present invention, a GaN-based semiconductor device (not shown) can be provided on the substrate 12, and the GaN-based semiconductor device and the SiC-based semiconductor device 2 can be provided on the same substrate.
0 can be easily integrated. As a result, optical axis alignment between elements becomes unnecessary, and an optical semiconductor device with high density and high optical coupling efficiency can be realized.

【００２６】さらに、本発明によれば、基板１２は絶縁
性を有するので、ＧａＮ系半導体素子とＳｉＣ系半導体
素子との間で電流の干渉が生ずることもない。Further, according to the present invention, since the substrate 12 has an insulating property, no current interference occurs between the GaN-based semiconductor device and the SiC-based semiconductor device.

【００２７】以下に図面を参照しつつ、本発明の光半導
体装置のさらに詳細な具体例について説明する。Hereinafter, more specific examples of the optical semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００２８】図２は、本発明の光半導体装置の第１の具
体例を表す概略斜視図である。すなちわ、同図に表した
光半導体装置１０Ａは、レーザ素子と受光素子と増幅素
子とを備えた集積化光源である。さらに具体的には、光
半導体装置１０Ａは、ＧａＮ系の半導体レーザ素子１０
０Ａと、ＳｉＣ系の受光素子２０Ａと、増幅回路素子２
００Ａとを備えている。これらの素子は、絶縁性の酸化
物からなる共通の基板１２の上にモノリシックに形成さ
れており、ワイア４００によって、適宜素子間あるいは
外部と接続されている。また、基板１２の材料として
は、例えば、Ｃ面を主面とするサファイア基板を用いる
ことができる。FIG. 2 is a schematic perspective view showing a first specific example of the optical semiconductor device of the present invention. That is, the optical semiconductor device 10A shown in the figure is an integrated light source including a laser element, a light receiving element, and an amplification element. More specifically, the optical semiconductor device 10A includes a GaN-based semiconductor laser element 10A.
0A, the SiC-based light receiving element 20A, and the amplifying circuit element 2
00A. These elements are monolithically formed on a common substrate 12 made of an insulating oxide, and are appropriately connected between the elements or to the outside by a wire 400. Further, as a material of the substrate 12, for example, a sapphire substrate having a C-plane as a main surface can be used.

【００２９】図３は、光半導体装置１０Ａの各素子の構
造断面図を表す模式図である。半導体レーザ素子１００
Ａは、図３（ａ）に示したように、共通基板１２の上に
形成された半導体の積層構造体と、この半導体レーザ素
子に必要な電流（駆動電流）を供給するための一対の電
極１２０及び１３０とから構成される。積層構造体は、
基板１２に近い側から順に、ＧａＮバッファ層１０１、
ｎ型ＧａＮコンタクト層１０２、ｎ型ＡｌＧａＮ（Ａｌ
組成比８％）クラッド層１０３、アンドープＧａＮガイ
ド層１０４、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造のｎ型活性層
１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ（Ａｌ組成比２０％）オーバー
フロー防止層１０６、ｐ型ＧａＮガイド層１０７、ｐ型
ＡｌＧａＮ（Ａｌ組成比８％）クラッド層１０８、ｎ型
ＩｎＧａＮ電流ブロック層１０９、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１１０より構成される。FIG. 3 is a schematic diagram showing a structural sectional view of each element of the optical semiconductor device 10A. Semiconductor laser device 100
3A shows a semiconductor laminated structure formed on the common substrate 12 and a pair of electrodes for supplying a current (drive current) necessary for the semiconductor laser device, as shown in FIG. 120 and 130. The laminated structure is
In order from the side closer to the substrate 12, the GaN buffer layer 101,
n-type GaN contact layer 102, n-type AlGaN (Al
(Composition ratio 8%) cladding layer 103, undoped GaN guide layer 104, n-type active layer 105 having a multiple quantum well (MQW) structure, p-type AlGaN (Al composition ratio 20%) overflow prevention layer 106, p-type GaN guide layer 107 , A p-type AlGaN (Al composition ratio 8%) cladding layer 108, an n-type InGaN current blocking layer 109, and a p-type GaN contact layer 110.

【００３０】以下に、図３（ａ）を参照しつつ、半導体
レ−ザ素子１００Ａの製造方法について説明する。上記
半導体レーザ素子１００Ａは、有機金属気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法により形成することができる。キャリアガス
は、水素及び窒素である。用いた原料は、ガス原料とし
て、アンモニア、シラン（ＳｉＨ₄ ）、有機金属原料と
してトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ₃ ）₃ 、以下「Ｔ
ＭＧ」と記す）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ
₃ ）₃ 、以下「ＴＭＡ」と記す）、トリメチルインジウ
ム（Ｉｎ（ＣＨ₃ ）₃ 、以下「ＴＭＩ」と記す）、ビス
シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ₅ Ｈ₅ ）
₂ 、以下「Ｃｐ₂ Ｍｇ」と記す）を用いることができ
る。Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor laser device 100A will be described with reference to FIG. The semiconductor laser device 100A is formed by metal organic chemical vapor deposition (MO).
It can be formed by a CVD method. Carrier gases are hydrogen and nitrogen. The raw materials used were ammonia and silane (SiH ₄ ) as gas raw materials, and trimethylgallium (Ga (CH ₃ ) ₃ ) as organic metal raw materials.
MG ”), trimethylaluminum (Al (CH
₃ ) ₃ , hereinafter referred to as “TMA”, trimethylindium (In (CH ₃ ) ₃ , hereinafter referred to as “TMI”), biscyclopentadienyl magnesium (Mg (C ₅ H ₅ ))
₂ , hereinafter referred to as “Cp ₂ Mg”).

【００３１】まず、単結晶のサファイア基板１２の表面
の受光素子部２０Ａ及び増幅回路素子２００Ａに対応す
る部分に成長が起こらないように、図示しないマスクを
形成する。マスクの材料としては、例えばＳｉＯ₂ やＳ
ｉ₃ Ｎ₄ などが適当である。マスクの厚さは０．５μｍ
以上あることが望ましい。これは、マスク上に多結晶や
非晶質の膜が成長した場合においてもリフトオフによっ
てエッチングできるために必要な厚さだからである。First, a mask (not shown) is formed on the surface of the single-crystal sapphire substrate 12 so as not to grow on portions corresponding to the light receiving element portion 20A and the amplifier circuit element 200A. As a material of the mask, for example, SiO ₂ or S
i ₃ N ₄ is suitable. Mask thickness is 0.5 μm
It is desirable to have the above. This is because, even when a polycrystalline or amorphous film is grown on the mask, the thickness is necessary for etching by lift-off.

【００３２】次に、上記サファイア基板１２をＭＯＣＶ
Ｄ装置の反応室内に導入し、高周波によって加熱される
サセプタ上に載置する。このサファイア基板を約４９０
℃まで加熱し、水素を１５Ｌ（リッター）／分、窒素を
５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを２５ｃｃ
／分の流量で約４分間流すことにより、厚さ２０ｎｍ程
度のＧａＮバッファ層１０１を形成する。なお、本願明
細書でいう温度は、サセプタに装着した熱電対の指示温
度である。Next, the sapphire substrate 12 is
It is introduced into the reaction chamber of the D apparatus and is placed on a susceptor heated by high frequency. About 490 sapphire substrates
Heated to 15 ° C., 15 L (liter) / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, 10 L / min of ammonia, and 25 cc of TMG.
The GaN buffer layer 101 having a thickness of about 20 nm is formed by flowing at a flow rate of about 4 minutes per minute. In addition, the temperature referred to in the specification of the present application is the indicated temperature of the thermocouple mounted on the susceptor.

【００３３】次に、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／
分、アンモニアを１０Ｌ／分の流量で流しながら、１１
００℃に昇温し、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、
アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを１００ｃｃ／分、水
素によって約１０ｐｐｍに希釈したＳｉＨ₄ を３ｃｃ／
分の流量で、それぞれ約１３０分間流すことにより、厚
さ約４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０２を形成す
る。成長したコンタクト層１０２のキャリア濃度は、２
×１０¹⁸／ｃｍ³ 程度である。次に、１１００℃で水素
を２５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１５Ｌ／
分、ＴＭＧを１００ｃｃ／分、ＴＭＡ５０ｃｃ／分、希
釈したＳｉＨ₄ を３ｃｃ／分の流量で約２２分間流すこ
とにより、厚さ約０．３３μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１０３を形成する。Next, 15 L / min of hydrogen and 5 L / min of nitrogen
While flowing ammonia at a flow rate of 10 L / min.
The temperature was raised to 00 ° C., 15 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen,
Ammonia 10 L / min, TMG 100 cc / min, SiH ₄ diluted to about 10 ppm with hydrogen 3 cc / min.
The n-type GaN contact layer 102 having a thickness of about 4 μm is formed by flowing each of them for about 130 minutes at a flow rate of about 1 minute. The carrier concentration of the grown contact layer 102 is 2
It is about × 10 ¹⁸ / cm ³ . Next, at 1100 ° C., 25 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, and 15 L / min of ammonia
By flowing TMG at a flow rate of 100 cc / min, TMA at 50 cc / min, and diluted SiH ₄ at a flow rate of 3 cc / min for about 22 minutes, an n-type AlGaN cladding layer 103 having a thickness of about 0.33 μm is formed.

【００３４】次に、１１００℃で水素を１５Ｌ／分、窒
素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを１０
０ｃｃ／分の流量で約１０分間流すことにより厚さ約
０．２μｍのアンド−プＧａＮガイド層１０４を形成す
る。次に、窒素を約２０Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／
分を流しながら約３分間で７５０℃まで降温する。そし
て、この温度で窒素を約２０Ｌ／分、アンモニアを１０
Ｌ／分、ＴＭＧを１０ｃｃ／分の流量にそれぞれ維持し
たまま、ＴＭＩを３０ｃｃ／分の流量で約１分、１８０
ｃｃ／分の流量で約３０秒という組み合わせを５回繰り
返し、最後に３０ｃｃ／分で約１分間流し、Ｉｎ組成４
％の障壁層とＩｎ組成１８％の井戸層とを有する積層周
期数が５周期の多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる活
性層１０５を形成する。Next, at 1100 ° C., 15 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, 10 L / min of ammonia, and 10 L / min of TMG were added.
By flowing at a flow rate of 0 cc / min for about 10 minutes, an undoped GaN guide layer 104 having a thickness of about 0.2 μm is formed. Next, about 20 L / min of nitrogen and 10 L / min of ammonia
The temperature is lowered to 750 ° C. in about 3 minutes while flowing. At this temperature, about 20 L / min of nitrogen and 10
L / min and TMG at a flow rate of 10 cc / min, respectively, and a TMI of 30 cc / min at a flow rate of about 1 minute, 180 min.
The combination of about 30 seconds at a flow rate of cc / min was repeated 5 times, and finally, the composition was flowed at a rate of 30 cc / min for about 1 minute to obtain an In composition 4
An active layer 105 having a multiple quantum well (MQW) structure having a five-period lamination period and having a barrier layer of 5% and a well layer of 18% In composition is formed.

【００３５】次に、窒素を約２０Ｌ／分、アンモニアを
１０Ｌ／分の流量で流しながら約３分間で１１００℃ま
で昇温する。この温度で水素を２５Ｌ／分、窒素を５Ｌ
／分、アンモニアを１５Ｌ／分、ＴＭＧを５０ｃｃ／
分、ＴＭＡ１００ｃｃ／分、Ｃｐ₂ Ｍｇを１００ｃｃ／
分の流量で約３分間流すことにより、厚さ約０．０５μ
ｍのｐ型ＡｌＧａＮオーバーフロー防止層１０６を形成
する。次に、１１００℃で水素を１５Ｌ／分、窒素を５
Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを１００ｃｃ
／分、Ｃｐ₂ Ｍｇを５０ｃｃ／分の流量で約１０分間流
すことにより厚さ約０．２μｍのｐ型ＧａＮガイド層１
０７を形成する。次に、１１００℃で水素を２５Ｌ／
分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１５Ｌ／分、ＴＭＧ
を１００ｃｃ／分、ＴＭＡ５０ｃｃ／分、Ｃｐ₂ Ｍｇを
１００ｃｃ／分の流量で約２２分間流すことにより、厚
さ約０．３３μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０８を
形成する。次に、窒素を約２０Ｌ／分、アンモニアを１
０Ｌ／分を流しながら約３分間で７５０℃まで降温す
る。この温度で、窒素を２０Ｌ／分、アンモニアを１０
Ｌ／分、ＴＭＧを１０ｃｃ／分、ＴＭＩを１５０ｃｃ／
分、ＳｉＨ₄ を３ｃｃ／分の流量で約６０分間流すこと
により厚さ約０．２μｍのｎ型ＩｎＧａＮ電流ブロツク
層１０９を形成する。この後、７５０ｃｃでＴＭＧ、Ｔ
ＭＩおよびＳｉＨ₄の供給を停止し、その後３５０℃ま
で降温する。さらに３５０℃で水素およびアンモニアの
供給を停止して室温まで冷却し、ＭＯＣＶＤ反応室から
成長ウェーハを取り出す。Next, the temperature is raised to 1100 ° C. in about 3 minutes while flowing nitrogen at a flow rate of about 20 L / min and ammonia at a flow rate of 10 L / min. At this temperature, 25 L / min of hydrogen and 5 L of nitrogen
/ Min, ammonia 15L / min, TMG 50cc /
Min, TMA 100 cc / min, Cp ₂ Mg 100 cc / min
Flow for about 3 minutes at a flow rate of about 0.05 μm.
An m-type p-type AlGaN overflow prevention layer 106 is formed. Next, at 1100 ° C., 15 L / min of hydrogen and 5
L / min, ammonia 10L / min, TMG 100cc
/ Min, and flowing Cp ₂ Mg at a flow rate of 50 cc / min for about 10 minutes to form a p-type GaN guide layer 1 having a thickness of about 0.2 μm.
07 is formed. Next, 25 L /
Min, nitrogen 5 L / min, ammonia 15 L / min, TMG
Is flowed at a flow rate of 100 cc / min, TMA 50 cc / min, and Cp ₂ Mg at a flow rate of 100 cc / min for about 22 minutes to form a p-type AlGaN cladding layer 108 having a thickness of about 0.33 μm. Next, about 20 L / min of nitrogen and 1 part of ammonia
The temperature is lowered to 750 ° C. in about 3 minutes while flowing 0 L / min. At this temperature, 20 L / min of nitrogen and 10
L / min, TMG 10 cc / min, TMI 150 cc / min
By flowing SiH ₄ at a flow rate of 3 cc / min for about 60 minutes, an n-type InGaN current block layer 109 having a thickness of about 0.2 μm is formed. After that, TMG, T at 750cc
The supply of MI and SiH ₄ is stopped, and then the temperature is lowered to 350 ° C. Further, the supply of hydrogen and ammonia is stopped at 350 ° C., the temperature is cooled to room temperature, and the growth wafer is taken out from the MOCVD reaction chamber.

【００３６】次に、ｎ型ＩｎＧａＮ電流ブロック層１０
９の上に図示しないＳｉ０₂ マスクをプラズマＣＶＤ法
などの方法により形成し、塩素ガスを用いた反応性イオ
ンエッチング（ＲｌＥ）法によってエッチングすること
により、幅が約３μｍのストライプ孔を形成する。次
に、ストライプ孔を形成した積層構造ウェーハを再びＭ
ＯＣＶＤ装置のサセプタ上に載置する。このウェーハを
窒素２０Ｌ／分、アンモニア１０Ｌ／分の流量のもとで
１１００℃まで加熱した。この温度で、窒素を２０Ｌ／
分、アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを１００ｃｃ／
分、Ｃｐ₂ Ｍｇを２００ｃｃ／分の流量で約２０分流す
ことによりｐ型ＧａＮコンタクト層１１０を形成する。
この後にキャリアガスを窒素のみとすることにより、熱
処理等の後処理を必要とせずにｐ型結晶が得られる。ま
た、本実施例においては、直接ｐ型コンタクト層を形成
したが、事前に５００℃程度の低温で２０ｎｍ程度の膜
厚の低温成長層を形成しておくと、ｐ型コンタクト層１
１０の結晶性がより向上する。さらに、本実施例におい
てはｐ型コンタクト層１１０は単層としたが、Ｃｐ₂ Ｍ
ｇの流量を増加させた層、すなわち高キャリア濃度の層
を最表面に設けるように形成すると、電極１２０との接
触抵抗を低減する効果が得られる。Next, the n-type InGaN current blocking layer 10
A not-shown SiO ₂ mask is formed on the substrate 9 by a method such as a plasma CVD method, and is etched by a reactive ion etching (RIE) method using a chlorine gas to form a stripe hole having a width of about 3 μm. Next, the laminated wafer having the stripe holes formed therein is again subjected to M
It is mounted on a susceptor of an OCVD apparatus. The wafer was heated to 1100 ° C. under a flow rate of 20 L / min of nitrogen and 10 L / min of ammonia. At this temperature, 20 L /
Min, ammonia 10 L / min, TMG 100 cc /
By flowing Cp ₂ Mg at a flow rate of 200 cc / min for about 20 minutes, the p-type GaN contact layer 110 is formed.
Thereafter, by using only nitrogen as the carrier gas, a p-type crystal can be obtained without requiring post-treatment such as heat treatment. In this embodiment, the p-type contact layer is formed directly. However, if a low-temperature growth layer having a thickness of about 20 nm at a low temperature of about 500 ° C. is formed in advance, the p-type contact layer 1 is formed.
The crystallinity of No. 10 is further improved. Further, in the present embodiment, the p-type contact layer 110 is a single layer, but Cp ₂ M
When a layer having an increased flow rate of g, that is, a layer having a high carrier concentration is formed on the outermost surface, an effect of reducing the contact resistance with the electrode 120 can be obtained.

【００３７】この後、１１００℃でＴＭＧおよびＣｐ₂
Ｍｇの供給を停止し、その後３５０℃まで降温する。さ
らに３５０℃でアンモニアの供給を停止して室温まで冷
却し、反応室から成長ウェーハを取り出す。この後のエ
ッチング加工や電極１２０、１３０の形成については、
他の素子２０Ａ、２００Ａと共通な工程、材料が使える
ので、後の工程で行うことができる。Thereafter, at 1100 ° C., TMG and Cp ₂
The supply of Mg is stopped, and then the temperature is lowered to 350 ° C. Further, the supply of ammonia is stopped at 350 ° C., the temperature is cooled to room temperature, and the growth wafer is taken out of the reaction chamber. For the subsequent etching process and formation of the electrodes 120 and 130,
Since the same steps and materials as those of the other elements 20A and 200A can be used, they can be performed in later steps.

【００３８】次に、光半導体装置１０Ａの受光素子２０
Ａについて説明する。図３（ｂ）は、受光素子２０Ａの
構造断面を例示する模式図である。受光素子２０Ａは、
前述したように、６Ｈ型（周期が６分子層の六方晶系）
の炭化珪素（ＳｉＣ）で形成することが望ましい。従っ
て、前述したように、基板１２の上に、まず、低温でＳ
ｉＣバッファ層を成長した後に受光素子を構成するＳｉ
Ｃの各層を成長することが望ましい。この場合に、低温
ＳｉＣバッファ層の成長温度としては、例えば７００℃
程度とすることが望ましい。この受光素子２０Ａは、ｐ
ｉｎ構造を有する。具体的には、材料系が同一で、含有
する不純物種あるいはその濃度が互いに異なるｎ型Ｓｉ
Ｃ層２２、キャリア濃度が低いｉ型ＳｉＣ受光層２４、
ｐ型ＳｉＣ層２６により構成される。また、ｎ型層２２
には電極３２が接続され、ｐ型層２６には電極３０が接
続されている。Next, the light receiving element 20 of the optical semiconductor device 10A
A will be described. FIG. 3B is a schematic view illustrating a structural cross section of the light receiving element 20A. The light receiving element 20A is
As mentioned above, 6H type (hexagonal system with a period of 6 molecular layers)
Of silicon carbide (SiC). Therefore, as described above, first, at low temperature, S
After growing the iC buffer layer, the Si
It is desirable to grow each layer of C. In this case, the growth temperature of the low-temperature SiC buffer layer is, for example, 700 ° C.
It is desirable to be about. This light receiving element 20A has p
It has an in structure. More specifically, n-type Si having the same material system and containing different impurity species or different concentrations is used.
C layer 22, i-type SiC light-receiving layer 24 having a low carrier concentration,
The p-type SiC layer 26 is used. The n-type layer 22
Is connected to the electrode 32, and the p-type layer 26 is connected to the electrode 30.

【００３９】受光素子２０Ａは、その内部に形成されて
いるｐｎに対して逆バイアスとなるように、外部からバ
イアス電圧を印加することにより、ｐｎ接合の空乏層が
伸びてｉ型ＳｉＣ受光層２４が空乏化する。そして、外
部から入射した光は、受光層２４において励起キャリア
を生成し、生じた励起キャリアは空乏化により生ずる電
界によってドリフトして光電流として検出することがで
きる。The depletion layer of the pn junction is extended by applying a bias voltage from the outside so that the pn formed inside the light receiving element 20A is reversely biased with respect to the pn formed therein. Is depleted. Light incident from the outside generates excited carriers in the light receiving layer 24, and the generated excited carriers drift by an electric field generated by depletion and can be detected as a photocurrent.

【００４０】ここで、ｎ型層２２に混入する不純物とし
ては窒素（Ｎ）を用いることができる。また、ｉ型Ｓｉ
Ｃ受光層２４には、窒素とアルミニウム（Ａｌ）とを同
時に添加することにより、補償効果を利用して、そのキ
ャリア濃度を低く維持することができる。また、ｐ型Ｓ
ｉＣ層２６に混入する不純物としては、アルミニウムを
用いることができる。Here, nitrogen (N) can be used as an impurity mixed into the n-type layer 22. Also, i-type Si
By simultaneously adding nitrogen and aluminum (Al) to the C light receiving layer 24, the carrier concentration thereof can be kept low by utilizing the compensation effect. In addition, p-type S
Aluminum can be used as the impurity mixed into the iC layer 26.

【００４１】次に、図３（ｂ）を参照しつつ受光素子２
０Ａの製造方法について説明する。ＳｉＣ層の成長方法
としてはＣＶＤ法を用いることができる。原料には、シ
ラン（ＳｉＨ₄ ）およびプロパン（Ｃ₃ Ｈ₈ ）を用いる
ことができる。ドーパント原料としてはＴＭＡおよび窒
素を用いることができる。また、キャリアガスは水素
で、その流量は１０Ｌ／分で固定する。Next, the light receiving element 2 will be described with reference to FIG.
A method of manufacturing 0A will be described. As a method for growing the SiC layer, a CVD method can be used. As a raw material, silane (SiH ₄ ) and propane (C ₃ H ₈ ) can be used. TMA and nitrogen can be used as dopant materials. The carrier gas is hydrogen, and the flow rate is fixed at 10 L / min.

【００４２】まず、受光素子２０Ａの部分のみマスクを
除去した基板１２をＣＶＤ装置内のサセプタ上に載置す
る。そして温度を１２００℃まで昇温する。この温度で
シランおよびプロパンをそれぞれ１０ｃｃ／分、窒素を
１０ｃｃ／分加え約４５分流すことにより、厚さ約３μ
ｍのｎ型ＳｉＣ層２２を形成する。次に、これらの原料
ガスにＴＭＡ８ｃｃ／分を加え約１時間流すことによ
り、厚さ約４μｍのｉ型ＳｉＣ層２４を形成する。次
に、窒素の供給を停止して、他のガスをさらに３０分流
すことにより厚さ約１μｍのｐ型ＳｉＣ層２６を形成す
る。成長が終了した後、キャリアガスのみを流して室温
まで降温し、不活性ガスに置換した後、ＣＶＤ装置から
取り出す。この後に、エッチング加工と電極３０、３２
の形成工程を経て受光素子２０Ａが完成する。First, the substrate 12 from which the mask has been removed only on the light receiving element 20A is placed on a susceptor in the CVD apparatus. Then, the temperature is increased to 1200 ° C. At this temperature, 10 cc / min of silane and 10 cc / min of nitrogen and 10 cc / min of nitrogen were added, and the mixture was allowed to flow for about 45 minutes.
An m-type SiC layer 22 is formed. Next, 8 cc / min of TMA is added to these source gases and allowed to flow for about one hour, thereby forming an i-type SiC layer 24 having a thickness of about 4 μm. Next, the supply of nitrogen is stopped, and another gas is allowed to flow for another 30 minutes to form a p-type SiC layer 26 having a thickness of about 1 μm. After the growth is completed, the temperature is lowered to room temperature by flowing only a carrier gas, and is replaced with an inert gas. After this, the etching process and the electrodes 30, 32
The light receiving element 20A is completed through the forming process.

【００４３】次に、光半導体装置１０Ａの増幅回路素子
２００Ａについて説明する。図３（ｃ）は光半導体装置
１０Ａの増幅回路素子２００Ａの構造断面図を例示する
模式図である。増幅回路素子２００Ａは、６Ｈ型炭化珪
素（ＳｉＣ）により構成され、例えば、図３（ｃ）に示
すようなｐチャネルＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）の構造を有する。すなわち、増幅回路素子２００
Ａは、ｎ型ＳｉＣ層２１０の表面部分に、ｐ型のドレイ
ン領域２２０とソース領域２３０とが選択的に形成さ
れ、その間には、ゲート酸化膜２４０を介してゲート電
極２７０が形成されている。また、ドレイン領域とソー
ス領域には、それぞれドレイン電極２８０、ソース電極
２９０が接続されている。Next, the amplifier circuit element 200A of the optical semiconductor device 10A will be described. FIG. 3C is a schematic diagram illustrating a structural cross-sectional view of the amplifier circuit element 200A of the optical semiconductor device 10A. The amplifier circuit element 200A is made of 6H silicon carbide (SiC) and has, for example, a p-channel MOS FET (field effect transistor) structure as shown in FIG. That is, the amplification circuit element 200
In A, a p-type drain region 220 and a source region 230 are selectively formed on a surface portion of an n-type SiC layer 210, and a gate electrode 270 is formed via a gate oxide film 240 between them. . Further, a drain electrode 280 and a source electrode 290 are connected to the drain region and the source region, respectively.

【００４４】ｎ型層２１０に導入するドーパントとして
は、窒素を用い、ソースおよびドレイン領域２２０、２
３０に導入するドーパントとしては、アルミニウムを用
いることができる。As the dopant to be introduced into the n-type layer 210, nitrogen is used, and the source and drain regions 220, 2
Aluminum can be used as a dopant to be introduced into 30.

【００４５】以下に、図３（ｃ）を参照しつつ、増幅回
路素子２００Ａの製造方法について説明する。まず、増
幅回路素子２００Ａの部分のみ選択成長用マスクを除去
したサファイア基板１２をＣＶＤ装置内のサセプタに載
置する。次に、温度を１２００℃まで昇温し、この温度
でシランおよびプロパンをそれぞれ１０ｃｃ／分、窒素
を１０ｃｃ／分の流量とし、約１．５時間流すことによ
り厚さ約６μｍのｎ型ＳｉＣ層を成長し、シランの供給
を先に停止する。この操作により成長表面を炭素面とす
ることができる。このような操作の後に、降温し、ウェ
ーハを成長装置から取り出す。次に、開管式の酸化炉に
このウエハーを導入し、酸素１００％のキャリアガス中
で１１００℃において約２時間放置することによりＳｉ
Ｏ₂ 膜を０．３μｍの厚さに形成する。次に、ソース領
域およびドレイン領域に対応する部分に開孔を形成した
Ｓｉ０₂ 膜をマスクとし、Ａｌのイオン注入を行なう。
その条件としては、例えば、加速エネルギを２００ｋｅ
Ｖ、ド−ズ量を１×１０¹²／ｃｍ² とすることができ
る。イオン注入を行なう際には１０００℃程度の基板加
熱を行なっておくことが望ましい。Hereinafter, a method for manufacturing the amplifier circuit element 200A will be described with reference to FIG. First, the sapphire substrate 12 from which the selective growth mask has been removed only on the amplifier circuit element 200A is placed on a susceptor in the CVD apparatus. Next, the temperature is raised to 1200 ° C., and at this temperature, a flow rate of silane and propane is set to 10 cc / min and a flow rate of nitrogen is set to 10 cc / min. And the supply of silane is stopped first. By this operation, the growth surface can be made a carbon surface. After such an operation, the temperature is lowered and the wafer is taken out of the growth apparatus. Next, the wafer is introduced into an open-tube oxidizing furnace, and left at 1100 ° C. for about 2 hours in a carrier gas of 100% oxygen to obtain Si.
An O ₂ film is formed to a thickness of 0.3 μm. Next, a Si0 ₂ film formed an opening in a portion corresponding to the source region and the drain region as a mask, ion implantation of Al.
As the condition, for example, the acceleration energy is set to 200 ke
V and the dose can be 1 × 10 ¹² / cm ² . When performing ion implantation, it is desirable to heat the substrate to about 1000 ° C.

【００４６】次に、ゲート領域に対応する約２μｍの幅
を残し、その他の部分の酸化膜を弗酸などによって除去
する。Next, the remaining portion of the oxide film is removed by hydrofluoric acid or the like while leaving a width of about 2 μm corresponding to the gate region.

【００４７】各素子に固有な製造工程は、以上に述べた
通りである。次に、各素子に共通に行なえるエッチング
および電極形成について説明する。エッチングは塩素ガ
ス等を用いたＲｌＥ法によって行なうことができる。エ
ッチングの目的は、半導体レーザ素子１００Ａについて
は、ｎ型コンタクト層１０２の露出および共振器端面の
形成であり、受光素子２０Ａについては、ｎ型ＳｉＣ層
の露出である。The manufacturing process unique to each element is as described above. Next, the etching and electrode formation that can be performed in common for each element will be described. Etching can be performed by an RIE method using chlorine gas or the like. The purpose of the etching is to expose the n-type contact layer 102 and to form the cavity end face for the semiconductor laser element 100A, and to expose the n-type SiC layer for the light receiving element 20A.

【００４８】電極に関しては、２種類の金属積層構造を
使い分けることができる。その一方は、例えば、厚さ約
５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と厚さ約１μｍのアルミニウ
ム（Ａｌ）との積層構造である。この積層構造は、受光
素子２０Ａのｐ側電極３０、および半導体レーザ素子１
００Ａのｎ側電極１３０として用いることができる。も
う一方の電極構造は、厚さ約１００ｎｍの白金（Ｐｔ）
と厚さ約２μｍの金（Ａｕ）との積層構造である。これ
は、受光素子２０Ａのｎ側電極３２、半導体レーザ素子
１００Ａのｐ側電極１２０、及び増幅回路素子２００Ａ
のゲート電極２７０、ドレイン電極２８０、ソース電極
２９０として用いることができる。Regarding the electrodes, two types of metal laminated structures can be used properly. One of them is, for example, a laminated structure of about 50 nm thick titanium (Ti) and about 1 μm thick aluminum (Al). This laminated structure includes the p-side electrode 30 of the light receiving element 20A and the semiconductor laser element 1
It can be used as the 00A n-side electrode 130. The other electrode structure is platinum (Pt) having a thickness of about 100 nm.
And gold (Au) having a thickness of about 2 μm. This is because the n-side electrode 32 of the light receiving element 20A, the p-side electrode 120 of the semiconductor laser element 100A, and the amplifier circuit element 200A
Can be used as the gate electrode 270, the drain electrode 280, and the source electrode 290.

【００４９】なお、上述した例においては、サファイア
基板１２の上にまず、半導体レーザ素子１００Ａの積層
構造を成長した後に、受光素子２０Ａや増幅回路素子２
００Ａの積層構造を成長する例について説明した。しか
し、本発明は、これに限定されるものではない。この他
にも、例えば、ＳｉＣからなる受光素子２０Ａや増幅回
路素子２００Ａの積層構造を先に形成してから、ＧａＮ
系の半導体レーザ素子１００Ａを形成するようにしても
良い。一般に、ＳｉＣ系材料の成長温度の方が、ＧａＮ
系材料の成長温度よりも高い傾向があるので、このよう
にＳｉＣ系の素子を先に成長すると、成長済みの半導体
層が、不必要に高温に曝されるという問題を解消するこ
とができるようになる。In the above-described example, first, after a laminated structure of the semiconductor laser element 100A is grown on the sapphire substrate 12, the light receiving element 20A and the amplifier circuit element 2 are formed.
The example of growing the layered structure of 00A has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition to this, for example, after a stacked structure of the light receiving element 20A and the amplifier circuit element 200A made of SiC is formed first,
The system-based semiconductor laser element 100A may be formed. Generally, the growth temperature of the SiC-based material is higher than that of GaN.
Since the temperature tends to be higher than the growth temperature of the base material, if the SiC-based element is first grown in this way, the problem that the grown semiconductor layer is unnecessarily exposed to a high temperature can be solved. become.

【００５０】また、共通基板１２の上にＳｉＣ系の素子
を先に形成する場合において、一層または、複数層のＳ
ｉＣ層を共通基板の上に残したまま、その上にＧａＮ系
の半導体素子を形成するようにしても良い。このように
すれば、この残したＳｉＣ層がＧａＮ層を成長する際の
バッファ層としての役割を有するために、ＧａＮ系半導
体層の結晶性を改善することができるという効果を得る
ことができる。さらに、残したＳｉＣ層を加工した上で
用いることによって、素子間を電気的に接続することも
可能となる。In the case where a SiC-based element is formed first on the common substrate 12, one or more layers of S
While the iC layer is left on the common substrate, a GaN-based semiconductor element may be formed thereon. In this case, since the remaining SiC layer has a role as a buffer layer when growing the GaN layer, an effect that the crystallinity of the GaN-based semiconductor layer can be improved can be obtained. Further, by using the remaining SiC layer after processing, the elements can be electrically connected.

【００５１】本発明によれば、同一基板上にＧａＮ系半
導体レーザ素子１００ＡとＳｉＣ系受光素子２０Ａとを
モノリシックに集積化して形成することができる。その
結果として、これらの素子を個別に製造して光軸を合わ
せるという不便が解消され、従来よりもはるかに小型で
光結合効率が高い光半導体装置を実現することができ
る。また、共通基板は、絶縁性を有するサファイアなど
の材料からなるので、レーザ素子１００Ａと受光素子２
０Ａとの間で電流の干渉が生ずることもない。According to the present invention, the GaN-based semiconductor laser device 100A and the SiC-based light receiving device 20A can be monolithically integrated on the same substrate. As a result, the inconvenience of individually manufacturing these elements and aligning the optical axes is eliminated, and an optical semiconductor device having a much smaller size and higher optical coupling efficiency than the conventional one can be realized. Since the common substrate is made of a material such as sapphire having an insulating property, the laser element 100A and the light receiving element 2
There is no current interference with 0A.

【００５２】さらに、増幅回路素子２００Ａも併せてモ
ノリシックに集積化することによって、従来よりもはる
かに小型で、寄生抵抗成分や寄生容量成分、インダクタ
ンス成分などを低減し、電気特性を改善するとともに耐
ノイズ性も向上させることができる。Further, the amplifier circuit element 200A is also monolithically integrated, so that it is much smaller than the conventional one, reduces the parasitic resistance component, the parasitic capacitance component, the inductance component, etc., improves the electric characteristics, and improves the resistance. Noise characteristics can also be improved.

【００５３】次に、本発明の光半導体装置の第２の具体
例について説明する。図４は、本発明の光半導体装置の
第２の具体例を表す模式断面図である。すなわち、同図
に表した光半導体装置１０Ｂは、半導体レーザ素子１０
０Ｂと受光素子２０Ｂとが同一基板に形成された集積化
光源である。本装置１０Ｂにおいて特徴的な点は、レー
ザ素子１００Ｂと受光素子２０Ｂとが、それぞれ共通基
板１２の互いに反対面の上に形成されている点である。
このように構成することにより、光半導体装置を極めて
小型にすることができる。Next, a second specific example of the optical semiconductor device of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a second specific example of the optical semiconductor device of the present invention. That is, the optical semiconductor device 10B shown in FIG.
OB and the light receiving element 20B are integrated light sources formed on the same substrate. The characteristic point of this device 10B is that the laser element 100B and the light receiving element 20B are formed on mutually opposite surfaces of the common substrate 12, respectively.
With this configuration, the optical semiconductor device can be made extremely small.

【００５４】ここで、共通基板１２の材料としては、絶
縁性の酸化物であり、サファイア、スピネル、ＳｃＡｌ
Ｍｇ０₄ 、ＬａＳｒＧａＯ₄ 、（ＬａＳｒ）（ＡｌＴ
ａ）Ｏ₃ のいずれかを用いることが望ましい。半導体レ
ーザ素子１００Ｂは、ＧａＮ系の材料からなり、例え
ば、面発光型の素子とすることもできる。その構造及び
製造方法の詳細は、図３（ａ）に関して前述したものと
同様とすることができるので図４においては、その要部
のみを示し、同一の符号を付して説明を省略する。受光
素子２０Ｂは、ＳｉＣ系の材料からなり、その構造及び
製造方法の詳細についても、図３（ｂ）に関して前述し
たものと同様とすることができるので、同一の符号を付
して説明を省略する。また、ここで、図示しない増幅回
路素子などの半導体素子を共通基板１２のいずれかの主
面上に集積しても良い。Here, the material of the common substrate 12 is an insulating oxide such as sapphire, spinel, ScAl
MgO ₄ , LaSrGaO ₄ , (LaSr) (AlT
a) It is desirable to use any of O ₃ . The semiconductor laser device 100B is made of a GaN-based material, and may be, for example, a surface-emitting device. Since the details of the structure and the manufacturing method can be the same as those described above with reference to FIG. 3A, FIG. 4 shows only the main part, and the same reference numerals are given and the description is omitted. The light receiving element 20B is made of a SiC-based material, and the details of the structure and the manufacturing method thereof can be the same as those described above with reference to FIG. 3B. I do. Here, a semiconductor element such as an amplifier circuit element (not shown) may be integrated on one of the main surfaces of the common substrate 12.

【００５５】光半導体装置１０Ｂにおいては、半導体レ
ーザ素子１００Ｂから放出される光のうちで、共通基板
１２の方向に放出される光が基板１２を透過して、受光
素子２０Ｂに入射し、検出される。In the optical semiconductor device 10B, of the light emitted from the semiconductor laser element 100B, the light emitted in the direction of the common substrate 12 passes through the substrate 12, enters the light receiving element 20B and is detected. You.

【００５６】このような構造は、ＧａＮ系素子の形成と
ＳｉＣ系素子の形成に際して、それぞれ原料ガスに触れ
る基板面を変えることによって簡単に作製することがで
きる。また、共通基板１２の主面のうちで、ＧａＮ系半
導体素子を形成する面の面方位およびその表面処理と、
ＳｉＣ系半導体素子を形成する面の面方位及びその表面
処理とをそれぞれ別々に最適化することができる。従っ
て、ＧａＮ系半導体素子とＳｉＣ系半導体素子とをそれ
ぞれ最適化された基板の上に形成することができるとい
う効果も得ることができる。例えば、ＧａＮ系半導体素
子を成長するために最適な面方位と、ＳｉＣ系半導体素
子を成長するために最適な面方位とをそれぞれ選択する
ことも可能となる。Such a structure can be easily manufactured by changing the surface of the substrate that is in contact with the source gas when forming the GaN-based device and forming the SiC-based device. Further, among the main surfaces of the common substrate 12, the plane orientation of the surface on which the GaN-based semiconductor element is formed and the surface treatment thereof;
The plane orientation of the surface on which the SiC-based semiconductor element is formed and the surface treatment thereof can be separately optimized. Therefore, it is possible to obtain an effect that the GaN-based semiconductor element and the SiC-based semiconductor element can be formed on the respective optimized substrates. For example, it is possible to select an optimum plane orientation for growing a GaN-based semiconductor device and an optimum plane orientation for growing a SiC-based semiconductor device.

【００５７】次に、本発明の光半導体装置の第３の具体
例について説明する。図５は、本発明の光半導体装置の
第３の具体例を表す模式断面図である。すなわち、同図
に表した光半導体装置１０Ｃは、半導体レーザ素子１０
０Ｃと受光素子２０Ｃとが同一基板に形成された集積化
光源である。本装置１０Ｃにおいて特徴的な点は、レー
ザ素子１００Ｃと受光素子２０Ｃとが、それぞれ共通基
板１２の上に積層して形成されている点である。このよ
うに構成することによっても、光半導体装置を極めて小
型にすることができる。ここで、半導体レーザ素子１０
０Ｃは、例えば、面発光型の素子とすることもできる。
その構造の詳細は、前述したものと概略同様とすること
ができるので、図５においては、その要部のみを示し、
符号を付して説明を省略する。Next, a third specific example of the optical semiconductor device of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic sectional view showing a third specific example of the optical semiconductor device of the present invention. That is, the optical semiconductor device 10C shown in FIG.
0C and the light receiving element 20C are integrated light sources formed on the same substrate. A characteristic point of the present apparatus 10C is that the laser element 100C and the light receiving element 20C are formed by being laminated on the common substrate 12, respectively. With such a configuration, the optical semiconductor device can be made extremely small. Here, the semiconductor laser element 10
0C may be, for example, a surface-emitting type element.
Since the details of the structure can be substantially the same as those described above, only the main parts are shown in FIG.
The description is omitted by attaching reference numerals.

【００５８】また、図５においては、基板１２の上に、
受光素子２０Ｃと半導体レーザ素子１０Ｃとがこの順序
に積層してなる光半導体装置を例示したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。すなわち、これ以外に
も、共通基板の上に、ＧａＮ系半導体素子とＳｉＣ系半
導体素子とが積層したものであれば、その積層の順序や
それぞれの半導体素子の詳細な構造については、図示し
た以外に当業者に自明のあらゆる構成を含む。In FIG. 5, on the substrate 12,
Although the optical semiconductor device in which the light receiving element 20C and the semiconductor laser element 10C are stacked in this order has been illustrated, the present invention is not limited to this. That is, in addition to this, if a GaN-based semiconductor element and a SiC-based semiconductor element are stacked on a common substrate, the order of stacking and the detailed structure of each semiconductor element are not shown in the drawings. And any configuration obvious to those skilled in the art.

【００５９】ここで、共通基板１２の材料としては、絶
縁性の酸化物であり、サファイア、スピネル、ＳｃＡｌ
ＭｇＯ₄ 、ＬａＳｒＧａＯ₄ 、（ＬａＳｒ）（ＡｌＴ
ａ）Ｏ₃ のいずれかを用いることが望ましい。また、半
導体レーザ素子１００Ｃや受光素子２０Ｃの構造や製造
方法については、前述したものと概略同一とすることが
できるので、同一の符号を付して説明を省略する。Here, the material of the common substrate 12 is an insulating oxide, such as sapphire, spinel, ScAl
MgO ₄ , LaSrGaO ₄ , (LaSr) (AlT
a) It is desirable to use any of O ₃ . Further, the structure and manufacturing method of the semiconductor laser element 100C and the light receiving element 20C can be substantially the same as those described above, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.

【００６０】光半導体装置１０Ｃは、例えば、ＧａＮ系
を用いて作製された面発光型の半導体レ−ザ素子１００
ＣとＳｉＣを用いて作製された受光素子２０Ｃとによっ
て構成される。これらの２つの素子は、共通基板１２の
同一面側に連続成長によって形成されたものである。こ
の際に、レーザ素子１００Ｃと受光素子２０Ｃとの間に
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や２Ｈ型ＳｉＣなどの高抵
抗の層を設けることによって、電気的な干渉を防止する
ことが望ましい。The optical semiconductor device 10C is, for example, a surface-emitting type semiconductor laser device 100 made of GaN.
C and a light receiving element 20C manufactured using SiC. These two elements are formed by continuous growth on the same surface side of the common substrate 12. At this time, it is desirable to provide a high-resistance layer such as aluminum nitride (AlN) or 2H SiC between the laser element 100C and the light receiving element 20C to prevent electrical interference.

【００６１】ここで、共通基板１２の材料として、Ｓｃ
ＡｌＭｇＯ₄ を用いることも可能である。この基板で
は、ＧａＮ系材料やＳｉＣ系材料との格子定数の差が小
さく、Ｃ面を主面とするサファイアの場合のように、成
長面内で結晶方位が回転することがないため、良質な結
晶およびレーザの共振器端面を形成することができる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態につい
て説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定さ
れるものではない。これらの他にも、例えば、半導体レ
ーザ素子の代わりに発光ダイオードを形成しても良い。
また、これらの発光素子から放出される光を変調するた
めの光変調素子を集積化しても良い。さらに、ＳｉＣ系
受光素子は、ＧａＮ系半導体レーザの駆動電流をフィー
ドバックするためのモニタ用だけでなく、この他にも、
例えば、半導体レーザから放出されて外部で反射された
光を検出するための受光素子も共通基板上に集積しても
良い。例えば、ＤＶＤシステムなどの光ディスク装置の
光ピックアップ部分に本発明を適用することにより、従
来よりも、はるかに小型で高性能、高信頼性を有し、し
かも製造が容易な光ピックアップ装置を実現することが
できるようになる。Here, the material of the common substrate 12 is Sc
It is also possible to use AlMgO ₄ . In this substrate, the difference in lattice constant between the GaN-based material and the SiC-based material is small, and the crystal orientation does not rotate in the growth plane as in the case of sapphire having a C-plane as a main surface. Crystal and laser cavity facets can be formed.
The embodiments of the invention have been described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. Besides these, for example, a light emitting diode may be formed instead of the semiconductor laser device.
Further, a light modulation element for modulating light emitted from these light emitting elements may be integrated. Further, the SiC-based light receiving element is used not only for monitoring for feeding back the driving current of the GaN-based semiconductor laser, but also for other purposes.
For example, a light receiving element for detecting light emitted from a semiconductor laser and reflected outside may be integrated on a common substrate. For example, by applying the present invention to an optical pickup portion of an optical disk device such as a DVD system, an optical pickup device that is much smaller, has higher performance, has higher reliability, and is easier to manufacture than before. Will be able to do it.

【００６２】[0062]

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する効果を奏する。まず、本発明に
よれば、サファイアなどの絶縁性の基板上にＧａＮ系の
半導体素子とＳｉＣ系の半導体素子とを容易に集積化す
ることができる。その結果として、素子間の光軸合わせ
が不要となり、高密度で光結合効率も高い光半導体装置
を実現することができるようになる。すなわち、本発明
によれば、同一基板上に例えば、ＧａＮ系半導体レーザ
素子とＳｉＣ系受光素子とをモノリシックに集積化して
形成することができる。その結果として、これらの素子
を個別に製造して光軸を合わせるという不便が解消さ
れ、従来よりもはるかに小型で光結合効率が高い光半導
体装置を実現することができる。The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects. First, according to the present invention, a GaN-based semiconductor element and a SiC-based semiconductor element can be easily integrated on an insulating substrate such as sapphire. As a result, optical axis alignment between elements becomes unnecessary, and an optical semiconductor device with high density and high optical coupling efficiency can be realized. That is, according to the present invention, for example, a GaN-based semiconductor laser device and a SiC-based light receiving device can be monolithically integrated and formed on the same substrate. As a result, the inconvenience of individually manufacturing these elements and aligning the optical axes is eliminated, and an optical semiconductor device having a much smaller size and higher optical coupling efficiency than the conventional one can be realized.

【００６３】一方、本発明によれば、基板は絶縁性を有
するので、ＧａＮ系半導体素子とＳｉＣ系半導体素子と
の間で電流の干渉が生ずることもない。すなわち、レー
ザ素子と受光素子とを電流の干渉を生ずることなく駆動
することができる。On the other hand, according to the present invention, since the substrate has insulating properties, there is no occurrence of current interference between the GaN-based semiconductor device and the SiC-based semiconductor device. That is, the laser element and the light receiving element can be driven without causing current interference.

【００６４】さらに、本発明によれば、増幅回路素子な
どの半導体素子も併せてモノリシックに集積化すること
によって、従来よりもはるかに小型で、寄生抵抗成分や
寄生容量成分、インダクタンス成分などを低減し、電気
特性を改善するとともに耐ノイズ性も向上させることが
できる。Further, according to the present invention, the semiconductor elements such as the amplifier circuit elements are monolithically integrated together, so that they are much smaller than in the past, and the parasitic resistance component, the parasitic capacitance component, the inductance component, etc. are reduced. However, the electrical characteristics can be improved and the noise resistance can be improved.

【００６５】一方、本発明によれば、ＧａＮ系半導体素
子とＳｉＣ系半導体素子とを、それぞれ共通基板の互い
に反対面の上に形成することにより、光半導体装置を極
めて小型にすることができる。このように、共通基板の
反対面にそれぞれの半導体素子を形成するようにすれ
ば、共通基板の主面のうちで、ＧａＮ系半導体素子を形
成する面の面方位およびその表面処理と、ＳｉＣ系半導
体素子を形成する面の面方位及びその表面処理とをそれ
ぞれ別々に最適化することができる。従って、ＧａＮ系
半導体素子とＳｉＣ系半導体素子とをそれぞれ最適化さ
れた基板の上に形成することができるという効果も得る
ことができる。例えば、ＧａＮ系半導体素子を成長する
ために最適な面方位と、ＳｉＣ系半導体素子を成長する
ために最適な面方位とをそれぞれ選択することも可能と
なる。On the other hand, according to the present invention, the optical semiconductor device can be made extremely small by forming the GaN-based semiconductor element and the SiC-based semiconductor element on mutually opposite surfaces of the common substrate. As described above, when each semiconductor element is formed on the opposite surface of the common substrate, of the main surface of the common substrate, the plane orientation of the surface on which the GaN-based semiconductor element is formed, the surface treatment thereof, and the SiC-based The plane orientation of the surface on which the semiconductor element is formed and the surface treatment thereof can be separately optimized. Therefore, it is possible to obtain an effect that the GaN-based semiconductor element and the SiC-based semiconductor element can be formed on the respective optimized substrates. For example, it is possible to select an optimum plane orientation for growing a GaN-based semiconductor device and an optimum plane orientation for growing a SiC-based semiconductor device.

【００６６】一方、本発明によれば、ＧａＮ系半導体素
子とＳｉＣ系半導体素子とを、それぞれ共通基板の上に
積層して形成することによっても、光半導体装置を極め
て小型にすることができる。On the other hand, according to the present invention, the optical semiconductor device can be made extremely small by forming the GaN-based semiconductor element and the SiC-based semiconductor element on the common substrate, respectively.

【００６７】さらに、本発明によれば、半導体レーザか
ら放出されて外部で反射された光を検出するための受光
素子も共通基板上に集積しても良い。例えば、ＤＶＤシ
ステムなどの光ディスク装置の光ピックアップ部分に本
発明を適用することにより、従来よりも、はるかに小型
で高性能、高信頼性を有し、しかも製造が容易な光ピッ
クアップ装置を実現することができるようになる。Further, according to the present invention, a light receiving element for detecting light emitted from a semiconductor laser and reflected outside may be integrated on a common substrate. For example, by applying the present invention to an optical pickup portion of an optical disk device such as a DVD system, an optical pickup device that is much smaller, has higher performance, has higher reliability, and is easier to manufacture than before. Will be able to do it.

【００６８】このように、本発明によれば、高性能で高
信頼性を有する光半導体装置を簡単な工程により高歩留
まりで生産できるようになり、産業上のメリットは多大
である。As described above, according to the present invention, an optical semiconductor device having high performance and high reliability can be produced by a simple process at a high yield, and the industrial advantage is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の光半導体装置の要部断面を例示する概
略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view illustrating a cross section of a main part of an optical semiconductor device of the present invention.

【図２】本発明の光半導体装置の第１の具体例を表す概
略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a first specific example of the optical semiconductor device of the present invention.

【図３】光半導体装置１０Ａの各素子の構造断面図を表
す模式図である。すなわち、同図（ａ）は半導体レーザ
素子１００Ａ、同図（ｂ）は受光素子２０Ａ、同図
（ｃ）は増幅回路素子２００Ａの断面構造を表す。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a structural cross-sectional view of each element of the optical semiconductor device 10A. That is, FIG. 10A shows the cross-sectional structure of the semiconductor laser device 100A, FIG. 10B shows the cross-sectional structure of the light receiving element 20A, and FIG.

【図４】本発明の光半導体装置の第２の具体例を表す模
式断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view illustrating a second specific example of the optical semiconductor device of the present invention.

【図５】本発明の光半導体装置の第３の具体例を表す模
式断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view illustrating a third specific example of the optical semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 光半導体装置 １２ 基板 ２０ ＳｉＣ系半導体素子 ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 受光素子 ２２ ｎ型ＳｉＣ層 ２４ ｉ型ＳｉＣ層 ２６ ｐ型ＳｉＣ層 ３０、３２ 電極 １００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ ＧａＮ系半導体レーザ １０１ バッファ層 １０２、１１０ コンタクト層 １０３、１０８ クラッド層 １０４、１０７ ガイド層 １０５ 活性層 １０６ オーバーフロー防止層 １２０、１３０ 電極 ２００Ａ 増幅回路素子 ２１０ ｎ型ＳｉＣ層 ２２０ ドレイン領域 ２３０ ソース領域 ２４０ ゲート酸化膜 ２７０ ゲート電極 ２８０ ドレイン電極 ２９０ ソース電極 10, 10A, 10B, 10C Optical semiconductor device 12 Substrate 20 SiC-based semiconductor element 20A, 20B, 20C Light-receiving element 22 n-type SiC layer 24 i-type SiC layer 26 p-type SiC layer 30, 32 electrode 100A, 100B, 100C GaN-based Semiconductor laser 101 Buffer layer 102, 110 Contact layer 103, 108 Cladding layer 104, 107 Guide layer 105 Active layer 106 Overflow prevention layer 120, 130 Electrode 200A Amplifier circuit element 210 N-type SiC layer 220 Drain region 230 Source region 240 Gate oxide film 270 Gate electrode 280 Drain electrode 290 Source electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】絶縁性の酸化物の単結晶からなる基板と、 前記基板上に形成された、炭化珪素からなる半導体素子
と、 を備えたことを特徴とする光半導体装置。1. An optical semiconductor device, comprising: a substrate made of a single crystal of an insulating oxide; and a semiconductor element made of silicon carbide formed on the substrate. 【請求項２】絶縁性の酸化物の単結晶からなる基板と、 前記基板上に形成された、炭化珪素からなる半導体素子
と、 前記基板上に形成された、窒化ガリウム系化合物半導体
からなる半導体素子と、 を備えたことを特徴とする光半導体装置。2. A substrate made of an insulating oxide single crystal, a semiconductor element made of silicon carbide formed on the substrate, and a semiconductor made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed on the substrate An optical semiconductor device comprising: an element; 【請求項３】前記炭化珪素からなる半導体素子は、前記
基板の第１の主面上に形成され、 前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体素子
は、前記基板の第２の主面上に形成されたことを特徴と
する請求項２記載の光半導体装置。3. The semiconductor element made of silicon carbide is formed on a first main surface of the substrate, and the semiconductor element made of a gallium nitride-based compound semiconductor is formed on a second main surface of the substrate. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein: 【請求項４】前記炭化珪素からなる半導体素子と前記窒
化ガリウム系化合物半導体からなる半導体素子とは、前
記基板上において、そのいずれか一方がいずれか他方の
上に積層して形成されたことを特徴とする請求項２記載
の光半導体装置。4. A semiconductor device made of silicon carbide and a semiconductor device made of gallium nitride-based compound semiconductor, wherein one of them is formed on the other by laminating on the other. 3. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein: 【請求項５】前記炭化珪素からなる半導体素子は、光を
受けて電気信号に変換する受光素子であることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１つに記載の光半導体装
置。5. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element made of silicon carbide is a light receiving element that receives light and converts the light into an electric signal. 【請求項６】前記窒化ガリウム系化合物半導体からなる
半導体素子は、光を放出する発光素子であることを特徴
とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の光半導体装
置。6. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor element made of the gallium nitride-based compound semiconductor is a light emitting element that emits light. 【請求項７】前記基板は、サファイア、スピネル、Ｓｃ
ＡｌＭｇＯ₄ 、ＬａＳｒＧａＯ₄ 及び（ＬａＳｒ）（Ａ
ｌＴａ）Ｏ₃ からなる群から選ばれる１つにより構成さ
れることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記
載の光半導体装置。7. The substrate is made of sapphire, spinel, Sc.
AlMgO ₄ , LaSrGaO ₄ and (LaSr) (A
LTA) The optical semiconductor device according to be composed of one selected from the group consisting of O ₃ in any one of claims 1 to 6, wherein.