JP2000151015A - 整合された酸化物開口と介在層への接点を備えた半導体デバイス - Google Patents
整合された酸化物開口と介在層への接点を備えた半導体デバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集積型の垂直キャビティ表面放射レーザー
（ＶＣＳＥＬ）を備えた半導体デバイスの製造におい
て、長波長と短波長の２つのＶＣＳＥＬの光モードを正
確に整合する方法を提供する。 【解決手段】 上部酸化物層によって画成された上部酸
化物開口、下部酸化物層によって画成された下部酸化物
開口、及び上部酸化物層と下部酸化物層の間に配置され
た電気接触に適する接点層を備え、中心垂直軸を有し、
かつその上部酸化物開口と下部酸化物開口がその中心垂
直軸と実質的に同一直線上にある半導体デバイスの製造
に使用される方法であって、上部酸化物層を越えて接点
層までエッチングし、上部酸化物層と下部酸化物層を横
切る１以上の孔をエッチングし、上部酸化物層と下部酸
化物層の双方を同時に酸化する、各工程を含むことを特
徴とする半導体デバイスの製造に使用される方法であ
る。
（ＶＣＳＥＬ）を備えた半導体デバイスの製造におい
て、長波長と短波長の２つのＶＣＳＥＬの光モードを正
確に整合する方法を提供する。 【解決手段】 上部酸化物層によって画成された上部酸
化物開口、下部酸化物層によって画成された下部酸化物
開口、及び上部酸化物層と下部酸化物層の間に配置され
た電気接触に適する接点層を備え、中心垂直軸を有し、
かつその上部酸化物開口と下部酸化物開口がその中心垂
直軸と実質的に同一直線上にある半導体デバイスの製造
に使用される方法であって、上部酸化物層を越えて接点
層までエッチングし、上部酸化物層と下部酸化物層を横
切る１以上の孔をエッチングし、上部酸化物層と下部酸
化物層の双方を同時に酸化する、各工程を含むことを特
徴とする半導体デバイスの製造に使用される方法であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積された短波長
の垂直キャビティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）によ
って光ポンピングされる長波長のＶＣＳＥＬを備えた半
導体デバイスに関し、より詳しくは、こうした半導体デ
バイスの製造に使用される方法に関する。
の垂直キャビティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）によ
って光ポンピングされる長波長のＶＣＳＥＬを備えた半
導体デバイスに関し、より詳しくは、こうした半導体デ
バイスの製造に使用される方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】垂直キ
ャビティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）は、ヒ化ガリ
ウムやリン化インジウムのような光活性材料の半導体層
を備えた半導体レーザーである。光活性材料は、金属材
料、誘電性材料、又はエピタキシャルに成長した半導体
材料の高度に反射性の層からなるミラースタックの間に
サンドイッチされる。通常、活性層をサンドイッチする
ミラースタックによって形成される共振キャビティの中
で増強するコヒーレント光の一部を通過させるように、
ミラースタックの１つは部分反射性である。
ャビティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）は、ヒ化ガリ
ウムやリン化インジウムのような光活性材料の半導体層
を備えた半導体レーザーである。光活性材料は、金属材
料、誘電性材料、又はエピタキシャルに成長した半導体
材料の高度に反射性の層からなるミラースタックの間に
サンドイッチされる。通常、活性層をサンドイッチする
ミラースタックによって形成される共振キャビティの中
で増強するコヒーレント光の一部を通過させるように、
ミラースタックの１つは部分反射性である。
【０００３】レイジング構造は、反転分布を介してポン
ピング電子を誘導光子に効率的に転化させるため、共振
キャビティ中の光閉じ込めと活性領域中のキャリア閉じ
込めを必要とする。共振キャビティにおける反射光エネ
ルギーの定在波は、光モードを生じる特徴的な横断面を
有する。望ましい光モードは、例えば、円筒導波路のＨ
Ｅ11モードのような単一基本横モードである。ＶＣＳＥ
Ｌからの単一モード信号は、光ファイバーの中に容易に
接続され、低い発散度を有し、動作において固有の単一
周波数である。
ピング電子を誘導光子に効率的に転化させるため、共振
キャビティ中の光閉じ込めと活性領域中のキャリア閉じ
込めを必要とする。共振キャビティにおける反射光エネ
ルギーの定在波は、光モードを生じる特徴的な横断面を
有する。望ましい光モードは、例えば、円筒導波路のＨ
Ｅ11モードのような単一基本横モードである。ＶＣＳＥ
Ｌからの単一モード信号は、光ファイバーの中に容易に
接続され、低い発散度を有し、動作において固有の単一
周波数である。
【０００４】レイジングのための閾値に達するため、Ｖ
ＣＳＥＬの全利得は、ＶＣＳＥＬの全損失に等しくなけ
ればならない。不都合なことに、ＶＣＳＥＬのコンパク
ト性のため、利得媒体の量は限られている。効率的なＶ
ＣＳＥＬのため、２つ必要なミラーの少なくとも１つ
は、約９９．５％を上回る反射率を有しなければならな
い。長波長のＶＣＳＥＬにおいてこの要件を満たすこと
は、短波長のＶＣＳＥＬにおけるよりも困難であり、こ
れは、こうした高反射性ミラーは、長波長活性領域と同
じエピタキシャル工程で成長させることが困難だからで
ある。エピタキシャルに成長させたミラースタックは、
多くは十分に高い反射率を可能にしないため、一部のＶ
ＣＳＥＬは、上部と底部のミラースタックを活性領域に
ウェハー融着させることによって形成される。
ＣＳＥＬの全利得は、ＶＣＳＥＬの全損失に等しくなけ
ればならない。不都合なことに、ＶＣＳＥＬのコンパク
ト性のため、利得媒体の量は限られている。効率的なＶ
ＣＳＥＬのため、２つ必要なミラーの少なくとも１つ
は、約９９．５％を上回る反射率を有しなければならな
い。長波長のＶＣＳＥＬにおいてこの要件を満たすこと
は、短波長のＶＣＳＥＬにおけるよりも困難であり、こ
れは、こうした高反射性ミラーは、長波長活性領域と同
じエピタキシャル工程で成長させることが困難だからで
ある。エピタキシャルに成長させたミラースタックは、
多くは十分に高い反射率を可能にしないため、一部のＶ
ＣＳＥＬは、上部と底部のミラースタックを活性領域に
ウェハー融着させることによって形成される。
【０００５】ウェハー融着は、圧力と熱を与えることで
異なる格子定数の材料を原子的に結合させ、真の物理的
結合を形成させる方法である。即ち、ミラースタックの
一方又は双方を活性領域にウェハー融着することは、少
量の利得媒体を補償してレイジング閾値に到達・維持す
ることができることで、ミラーの一方又は双方によって
提供される反射率を高めるために使用される。
異なる格子定数の材料を原子的に結合させ、真の物理的
結合を形成させる方法である。即ち、ミラースタックの
一方又は双方を活性領域にウェハー融着することは、少
量の利得媒体を補償してレイジング閾値に到達・維持す
ることができることで、ミラーの一方又は双方によって
提供される反射率を高めるために使用される。
【０００６】低閾値で高効率のＶＣＳＥＬの動作にとっ
て重要な要件は、ＶＣＳＥＬに低い光損失を導入する横
方向の屈折率の変化又は屈折率のガイドメカニズムであ
る。高効率のＶＣＳＥＬを作成するため、ＡｌＧａＡｓ
の横方向酸化が、屈折率のガイドのために使用されてき
た。こうした横方向酸化技術において、ＶＣＳＥＬウェ
ハーの上部表面の中にメサがエッチングされ、ＡｌＧａ
Ａｓ層の露出した側面が、水蒸気に曝される。水蒸気暴
露は、酸化時間に応じて、側面から中心垂直軸の方向の
ある距離でＡｌＧａＡｓのＡｌＧａＯx への転化を生じ
させる。これは、横方向の屈折率の変化を与え、ＡｌＧ
ａＯx 層が十分に薄ければ、低損失の光導波路を形成す
る。
て重要な要件は、ＶＣＳＥＬに低い光損失を導入する横
方向の屈折率の変化又は屈折率のガイドメカニズムであ
る。高効率のＶＣＳＥＬを作成するため、ＡｌＧａＡｓ
の横方向酸化が、屈折率のガイドのために使用されてき
た。こうした横方向酸化技術において、ＶＣＳＥＬウェ
ハーの上部表面の中にメサがエッチングされ、ＡｌＧａ
Ａｓ層の露出した側面が、水蒸気に曝される。水蒸気暴
露は、酸化時間に応じて、側面から中心垂直軸の方向の
ある距離でＡｌＧａＡｓのＡｌＧａＯx への転化を生じ
させる。これは、横方向の屈折率の変化を与え、ＡｌＧ
ａＯx 層が十分に薄ければ、低損失の光導波路を形成す
る。
【０００７】長波長のＶＣＳＥＬは、比較的短い波長の
電気ポンピング式ＶＣＳＥＬに光結合され、それにより
光ポンピングされうる。米国特許第５５１３２０４号
（発明者：Jayaraman 、発明の名称：Long Wavelength,
Vertical Cavity Surface Emitting Laser with Verti
cally Integrated Optical Pump ）は、長波長のＶＣＳ
ＥＬを光ポンピングする短波長のＶＣＳＥＬの例を記載
している。
電気ポンピング式ＶＣＳＥＬに光結合され、それにより
光ポンピングされうる。米国特許第５５１３２０４号
（発明者：Jayaraman 、発明の名称：Long Wavelength,
Vertical Cavity Surface Emitting Laser with Verti
cally Integrated Optical Pump ）は、長波長のＶＣＳ
ＥＬを光ポンピングする短波長のＶＣＳＥＬの例を記載
している。
【０００８】集積型短波長ＶＣＳＥＬによって光ポンピ
ングされる長波長ＶＣＳＥＬを製造するための２つの重
要な要件は、短波長ＶＣＳＥＬのｐ型にドーピングされ
た層とｎ型にドーピングされた層の双方への電気接点と
共に、ウェハースケールを覆う２つのＶＣＳＥＬの光モ
ードの正確な整合である。これは、従来、長波長ＶＣＳ
ＥＬの光モードを画成するパターン化されたウェハー融
着を使用し、同時に短波長ポンプＶＣＳＥＬの光モード
を画成する酸化を使用して行われていた。これは、全ウ
ェハーにわたる正確でサブミクロンの赤外フォトリソグ
ラフィーの困難な課題を必須とする。
ングされる長波長ＶＣＳＥＬを製造するための２つの重
要な要件は、短波長ＶＣＳＥＬのｐ型にドーピングされ
た層とｎ型にドーピングされた層の双方への電気接点と
共に、ウェハースケールを覆う２つのＶＣＳＥＬの光モ
ードの正確な整合である。これは、従来、長波長ＶＣＳ
ＥＬの光モードを画成するパターン化されたウェハー融
着を使用し、同時に短波長ポンプＶＣＳＥＬの光モード
を画成する酸化を使用して行われていた。これは、全ウ
ェハーにわたる正確でサブミクロンの赤外フォトリソグ
ラフィーの困難な課題を必須とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、半導体デバイスの製造に使用される方法を提供す
る。本方法においては、短波長の垂直キャビティ表面放
射レーザー（ＶＣＳＥＬ）を、上部の長波長分布型ブラ
ッグレフレクターの上にエピタキシャル成長させ、それ
と一体にさせる。長波長の活性領域は、下部の長波長分
布型ブラッグレフレクターにウェハー融着される。上部
の長波長分布型ブラッグレフレクターは、長波長活性領
域にウェハー融着され、短波長ＶＣＳＥＬの直下に長波
長ＶＣＳＥＬを形成する。短波長ＶＣＳＥＬはＡｌＧａ
Ａｓの上部酸化物層を備える。長波長ＶＣＳＥＬはＡｌ
ＧａＡｓの下部酸化物層を備える。ｎ型にドーピングさ
れた接点層が、ＡｌＧａＡｓの上部酸化物層とＡｌＧａ
Ａｓの下部酸化物層の間に介在する。ｐ型金属が、短波
長ＶＣＳＥＬの上面上に堆積され、半導体デバイスのｐ
接点を形成する。メサが、短波長ＶＣＳＥＬの中をｎ型
にドーピングされた接点層まで下方にエッチングされ、
それによりメサの周りに場所を形成する。ｎ型金属がそ
の場所に堆積され、半導体デバイスのｎ接点を形成す
る。ｐ型金属堆積の周りで不連続リングの形状に、ｐ型
金属堆積から径方向に外側に、１以上の孔がメサの上部
にパターン化される。パターン化された１以上の孔が、
ＡｌＧａＡｓの上部酸化物層とＡｌＧａＡｓの下部酸化
物層の双方を通して、メサの上部から下方にエッチング
され、１以上のエッチングされた孔が、１つの工程で酸
化され、それにより短波長ＶＣＳＥＬの上部酸化物開口
と長波長ＶＣＳＥＬの下部酸化物開口を形成する。上部
酸化物開口と下部酸化物開口は、半導体デバイスの中心
垂直軸と実質的に同一直線上にある。
は、半導体デバイスの製造に使用される方法を提供す
る。本方法においては、短波長の垂直キャビティ表面放
射レーザー（ＶＣＳＥＬ）を、上部の長波長分布型ブラ
ッグレフレクターの上にエピタキシャル成長させ、それ
と一体にさせる。長波長の活性領域は、下部の長波長分
布型ブラッグレフレクターにウェハー融着される。上部
の長波長分布型ブラッグレフレクターは、長波長活性領
域にウェハー融着され、短波長ＶＣＳＥＬの直下に長波
長ＶＣＳＥＬを形成する。短波長ＶＣＳＥＬはＡｌＧａ
Ａｓの上部酸化物層を備える。長波長ＶＣＳＥＬはＡｌ
ＧａＡｓの下部酸化物層を備える。ｎ型にドーピングさ
れた接点層が、ＡｌＧａＡｓの上部酸化物層とＡｌＧａ
Ａｓの下部酸化物層の間に介在する。ｐ型金属が、短波
長ＶＣＳＥＬの上面上に堆積され、半導体デバイスのｐ
接点を形成する。メサが、短波長ＶＣＳＥＬの中をｎ型
にドーピングされた接点層まで下方にエッチングされ、
それによりメサの周りに場所を形成する。ｎ型金属がそ
の場所に堆積され、半導体デバイスのｎ接点を形成す
る。ｐ型金属堆積の周りで不連続リングの形状に、ｐ型
金属堆積から径方向に外側に、１以上の孔がメサの上部
にパターン化される。パターン化された１以上の孔が、
ＡｌＧａＡｓの上部酸化物層とＡｌＧａＡｓの下部酸化
物層の双方を通して、メサの上部から下方にエッチング
され、１以上のエッチングされた孔が、１つの工程で酸
化され、それにより短波長ＶＣＳＥＬの上部酸化物開口
と長波長ＶＣＳＥＬの下部酸化物開口を形成する。上部
酸化物開口と下部酸化物開口は、半導体デバイスの中心
垂直軸と実質的に同一直線上にある。
【００１０】本発明の代表的な態様によると、製造され
た半導体デバイスは、短波長垂直キャビティ表面放射レ
ーザー（ＶＣＳＥＬ）を備える。短波長ＶＣＳＥＬは上
部酸化物層を備える。長波長ＶＣＳＥＬは、短波長ＶＣ
ＳＥＬとモノリシックに集積され、それより光ポンピン
グされる。長波長ＶＣＳＥＬは下部酸化物層を備える。
上部酸化物開口は上部酸化物層によって画成され、下部
酸化物開口は下部酸化物層によって画成される。ｎ型に
ドーピングされた接点層が、上部酸化物層と下部酸化物
層の間に介在する。この半導体デバイスは、中心垂直軸
を有し、上部酸化物開口と下部酸化物開口は、双方が中
心垂直軸に直角な各平面内で、その中心垂直軸について
それぞれ中心にある。
た半導体デバイスは、短波長垂直キャビティ表面放射レ
ーザー（ＶＣＳＥＬ）を備える。短波長ＶＣＳＥＬは上
部酸化物層を備える。長波長ＶＣＳＥＬは、短波長ＶＣ
ＳＥＬとモノリシックに集積され、それより光ポンピン
グされる。長波長ＶＣＳＥＬは下部酸化物層を備える。
上部酸化物開口は上部酸化物層によって画成され、下部
酸化物開口は下部酸化物層によって画成される。ｎ型に
ドーピングされた接点層が、上部酸化物層と下部酸化物
層の間に介在する。この半導体デバイスは、中心垂直軸
を有し、上部酸化物開口と下部酸化物開口は、双方が中
心垂直軸に直角な各平面内で、その中心垂直軸について
それぞれ中心にある。
【００１１】本発明のこの他の特徴と利益は、本発明の
特徴を例によって示す添付の図面と併せて、以下の詳細
な説明より明らかになるであろう。
特徴を例によって示す添付の図面と併せて、以下の詳細
な説明より明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】この説明において、「上部」又は
「上側」は、基板から離れる側の半導体デバイスの、
「下部」又は「下側」は、基板に向かう方の領域を指称
する相対的な意味である。説明のために図面に示したよ
うに、長波長の垂直キャビティ表面放射レーザー（ＶＣ
ＳＥＬ）は、モノリシック集積型半導体デバイスにおい
て、短波長ＶＣＳＥＬに光接続されてそれにより光ポン
ピングされる。本発明の原理にしたがう半導体デバイス
は、ウェハースケールの集積回路システムにおいて群又
は列で製造可能である。
「上側」は、基板から離れる側の半導体デバイスの、
「下部」又は「下側」は、基板に向かう方の領域を指称
する相対的な意味である。説明のために図面に示したよ
うに、長波長の垂直キャビティ表面放射レーザー（ＶＣ
ＳＥＬ）は、モノリシック集積型半導体デバイスにおい
て、短波長ＶＣＳＥＬに光接続されてそれにより光ポン
ピングされる。本発明の原理にしたがう半導体デバイス
は、ウェハースケールの集積回路システムにおいて群又
は列で製造可能である。
【００１３】モノリシック集積型半導体デバイスの首尾
よい製造は、ウェハースケールの上で２つのＶＣＳＥＬ
の光モードを正確に整合することができ、短波長のＶＣ
ＳＥＬのｐ材料とｎ材料の層の双方に電気接触を形成で
きることを必要とする。長波長ＶＣＳＥＬの光モードを
画成するためのパターン化されたウェハー融着と、短波
長ＶＣＳＥＬポンプの光モードを画成するための酸化を
使用する従来の検討は、多くは、全ウェハーの上に正確
なサブミクロンの赤外フォトリソグラフィーを必要とす
るが、これは困難である。
よい製造は、ウェハースケールの上で２つのＶＣＳＥＬ
の光モードを正確に整合することができ、短波長のＶＣ
ＳＥＬのｐ材料とｎ材料の層の双方に電気接触を形成で
きることを必要とする。長波長ＶＣＳＥＬの光モードを
画成するためのパターン化されたウェハー融着と、短波
長ＶＣＳＥＬポンプの光モードを画成するための酸化を
使用する従来の検討は、多くは、全ウェハーの上に正確
なサブミクロンの赤外フォトリソグラフィーを必要とす
るが、これは困難である。
【００１４】長波長ＶＣＳＥＬの光モードを画成するた
めのパターン化されたウェハー融着と同時に短波長ポン
プの光モードを画成するための酸化を使用することより
も優れた技術は、プロセスの間にマニュアルの整合を必
要としない自己整合プロセスを使用することである。自
己整合プロセスにおいては、２つのＶＣＳＥＬの各々の
酸化物層を通り越して深いメサがエッチングされる。次
いで、２つの酸化物層が同時に酸化される。それぞれ生
じる２つの酸化物層の２つの酸化物開口は、自己整合を
もたらすが、酸化物層の間の層に電気接触を形成するこ
とは全くない。
めのパターン化されたウェハー融着と同時に短波長ポン
プの光モードを画成するための酸化を使用することより
も優れた技術は、プロセスの間にマニュアルの整合を必
要としない自己整合プロセスを使用することである。自
己整合プロセスにおいては、２つのＶＣＳＥＬの各々の
酸化物層を通り越して深いメサがエッチングされる。次
いで、２つの酸化物層が同時に酸化される。それぞれ生
じる２つの酸化物層の２つの酸化物開口は、自己整合を
もたらすが、酸化物層の間の層に電気接触を形成するこ
とは全くない。
【００１５】上記及びその他の欠点を克服するため、本
発明は、短波長ＶＣＳＥＬに光結合されてそれにより光
ポンピングされる長波長ＶＣＳＥＬを備えたモノリシッ
ク集積型半導体デバイスの製造に使用される方法を提供
する。製造された半導体デバイスにおいて、２つの酸化
物層にそれぞれ２つの垂直に整合した酸化物開口が存在
し、２つの酸化物層の間の層に電気接点が形成される。
発明は、短波長ＶＣＳＥＬに光結合されてそれにより光
ポンピングされる長波長ＶＣＳＥＬを備えたモノリシッ
ク集積型半導体デバイスの製造に使用される方法を提供
する。製造された半導体デバイスにおいて、２つの酸化
物層にそれぞれ２つの垂直に整合した酸化物開口が存在
し、２つの酸化物層の間の層に電気接点が形成される。
【００１６】本方法は、図１と図２を参照して説明する
が、ここでは、複数の層を備えたウェハーから複合層の
半導体デバイスが製造される。図１は、製造されたモノ
リシック集積型半導体デバイスの平面図を示す。図１を
参照して、ｎ型金属接点10が、製造された半導体デバイ
スの接点層の上に堆積されている。ｎ型金属接点10が、
クローバーの葉の形をした横断面形状を有するメサ12を
囲んでいる。ｐ型金属接点14が、クローバーの葉の形を
したメサ12の上に堆積されている。４つの深い酸化物の
孔の組16が、クローバーの葉の形をしたメサ12によって
画成され、メサ12の中で上方と下方に延びる。４つの深
い酸化物の孔16が、モノリシック集積回路において、垂
直に整合した上部酸化物開口18と下部酸化物開口（図１
に示さず）を囲む。
が、ここでは、複数の層を備えたウェハーから複合層の
半導体デバイスが製造される。図１は、製造されたモノ
リシック集積型半導体デバイスの平面図を示す。図１を
参照して、ｎ型金属接点10が、製造された半導体デバイ
スの接点層の上に堆積されている。ｎ型金属接点10が、
クローバーの葉の形をした横断面形状を有するメサ12を
囲んでいる。ｐ型金属接点14が、クローバーの葉の形を
したメサ12の上に堆積されている。４つの深い酸化物の
孔の組16が、クローバーの葉の形をしたメサ12によって
画成され、メサ12の中で上方と下方に延びる。４つの深
い酸化物の孔16が、モノリシック集積回路において、垂
直に整合した上部酸化物開口18と下部酸化物開口（図１
に示さず）を囲む。
【００１７】図２は、図１の線Ａ−Ａ’にそって得た横
断面図を示す。図２を参照して、製造されたモノリシッ
ク集積型半導体デバイスの複数の層は、下部の１３００
ｎｍのミラー22、下部の１３００ｎｍのミラー22の上に
配置された１３００ｎｍの活性領域24、及び１３００ｎ
ｍの活性領域24の上に配置された上部の１３００ｎｍの
ミラー26を備え、ここで、上部の１３００ｎｍのミラー
26は、下部酸化物層28の中の下部酸化物開口30を画成す
る下部酸化物層28を備える。下部酸化物層28は、１３０
０ｎｍの活性領域24に対応する。
断面図を示す。図２を参照して、製造されたモノリシッ
ク集積型半導体デバイスの複数の層は、下部の１３００
ｎｍのミラー22、下部の１３００ｎｍのミラー22の上に
配置された１３００ｎｍの活性領域24、及び１３００ｎ
ｍの活性領域24の上に配置された上部の１３００ｎｍの
ミラー26を備え、ここで、上部の１３００ｎｍのミラー
26は、下部酸化物層28の中の下部酸化物開口30を画成す
る下部酸化物層28を備える。下部酸化物層28は、１３０
０ｎｍの活性領域24に対応する。
【００１８】製造された半導体デバイスの複数の層は、
ｎ型にドーピングされた下部の８５０ｎｍのミラー34を
備える。ｎ型にドーピングされた下部の８５０ｎｍのミ
ラー34は、上部１３００ｎｍミラー26の上にエピタキシ
ャルに成長され、上部１３００ｎｍミラー26と一体にさ
れる。下部８５０ｎｍミラー34は、半導体デバイスの接
点層36を備える。ｎ型金属接点10が、ｎ型にドーピング
された接点層36に施され、クローバーの葉の形をしたメ
サ12を部分的に囲む。上部酸化物層38は、上部酸化物開
口18を画成し、接点層36の上に位置する。製造された多
層半導体デバイスは、下部８５０ｎｍミラー34の上に配
置された８５０ｎｍ活性領域（図２に符号なし）、及び
８５０ｎｍ活性領域の上に配置されたｐ型にドーピング
された上部８５０ｎｍミラー42を備える。
ｎ型にドーピングされた下部の８５０ｎｍのミラー34を
備える。ｎ型にドーピングされた下部の８５０ｎｍのミ
ラー34は、上部１３００ｎｍミラー26の上にエピタキシ
ャルに成長され、上部１３００ｎｍミラー26と一体にさ
れる。下部８５０ｎｍミラー34は、半導体デバイスの接
点層36を備える。ｎ型金属接点10が、ｎ型にドーピング
された接点層36に施され、クローバーの葉の形をしたメ
サ12を部分的に囲む。上部酸化物層38は、上部酸化物開
口18を画成し、接点層36の上に位置する。製造された多
層半導体デバイスは、下部８５０ｎｍミラー34の上に配
置された８５０ｎｍ活性領域（図２に符号なし）、及び
８５０ｎｍ活性領域の上に配置されたｐ型にドーピング
された上部８５０ｎｍミラー42を備える。
【００１９】本発明の原理にしたがう半導体デバイスの
製造の際、浅いメサ12が、電気接触されるべきｎ型にド
ーピングされた下部８５０ｎｍミラー34の接点層36まで
下方に、半導体ウェハーの中をエッチングされる。接点
層36の露出領域は、エッチングされたメサ12を部分的に
取り囲む場所を提供する。接点層36は、上部酸化物層38
と下部酸化物層28の間に位置する。
製造の際、浅いメサ12が、電気接触されるべきｎ型にド
ーピングされた下部８５０ｎｍミラー34の接点層36まで
下方に、半導体ウェハーの中をエッチングされる。接点
層36の露出領域は、エッチングされたメサ12を部分的に
取り囲む場所を提供する。接点層36は、上部酸化物層38
と下部酸化物層28の間に位置する。
【００２０】深い酸化物の孔16（図１）が、メサ12の上
部からメサ12を通って下方に、上部酸化物層38（短波長
ＶＣＳＥＬ44の中にある）と下部酸化物層28（長波長Ｖ
ＣＳＥＬ46の中にある）の双方を越えてエッチングされ
る。４つの深い酸化物孔16が、図１の平面図に示されて
いる。図２の断面図に、４つの深い酸化物孔の２つが示
されている。
部からメサ12を通って下方に、上部酸化物層38（短波長
ＶＣＳＥＬ44の中にある）と下部酸化物層28（長波長Ｖ
ＣＳＥＬ46の中にある）の双方を越えてエッチングされ
る。４つの深い酸化物孔16が、図１の平面図に示されて
いる。図２の断面図に、４つの深い酸化物孔の２つが示
されている。
【００２１】ｐ型金属接点14が、短波長ＶＣＳＥＬ44の
ｐ型にドーピングされた上部８５０ｎｍミラー42の上に
施される。ｎ型金属接点10が、接点層36の場所に施され
る。図２を参照して、電流は、仕上られたモノリシック
集積回路の中で、ｎ型金属接点10から接点領域までを、
クローバーの葉の形をしたメサ構造12においては深い酸
化物孔の間を、上部酸化物開口18を通ってｐ型金属接点
14まで流れることができる。
ｐ型にドーピングされた上部８５０ｎｍミラー42の上に
施される。ｎ型金属接点10が、接点層36の場所に施され
る。図２を参照して、電流は、仕上られたモノリシック
集積回路の中で、ｎ型金属接点10から接点領域までを、
クローバーの葉の形をしたメサ構造12においては深い酸
化物孔の間を、上部酸化物開口18を通ってｐ型金属接点
14まで流れることができる。
【００２２】本発明の原理にしたがうモノリシック半導
体デバイスの製造の際の、上部酸化物開口18と下部酸化
物開口30の同時酸化は、モノリシック半導体デバイスに
おいて、長波長ＶＣＳＥＬ46の光モードと短波長ＶＣＳ
ＥＬ44の光モードの整合を与える。下部酸化物開口30
は、長波長ＶＣＳＥＬ46の光モードを画成する。上部酸
化物開口18は、短波長ＶＣＳＥＬ44の光モードを画成
し、そして少なくとも部分的に、短波長ＶＣＳＥＬ44の
電流経路を画成する。
体デバイスの製造の際の、上部酸化物開口18と下部酸化
物開口30の同時酸化は、モノリシック半導体デバイスに
おいて、長波長ＶＣＳＥＬ46の光モードと短波長ＶＣＳ
ＥＬ44の光モードの整合を与える。下部酸化物開口30
は、長波長ＶＣＳＥＬ46の光モードを画成する。上部酸
化物開口18は、短波長ＶＣＳＥＬ44の光モードを画成
し、そして少なくとも部分的に、短波長ＶＣＳＥＬ44の
電流経路を画成する。
【００２３】エピタキシャル成長構造における多数の活
性領域に対応する多数の垂直に整合された酸化物開口
は、本願の教示にしたがって得ることができる。図２を
参照して、各々の酸化物開口18・30は、その各々の酸化
物層38・28の平面内に配置される。各々の酸化物開口が
配置された平面に垂直で各々の酸化物開口の中心を通る
各々の中心線は、本発明の原理にしたがうと、他の中心
線（複数でもよい）と実質的に同一直線上にある。重要
なことは、各々の酸化物開口の中心線は、半導体デバイ
スの共通の中心垂直軸48にそって、他の酸化物開口（複
数でもよい）の中心線（複数でもよい）と同一直線上に
ある。
性領域に対応する多数の垂直に整合された酸化物開口
は、本願の教示にしたがって得ることができる。図２を
参照して、各々の酸化物開口18・30は、その各々の酸化
物層38・28の平面内に配置される。各々の酸化物開口が
配置された平面に垂直で各々の酸化物開口の中心を通る
各々の中心線は、本発明の原理にしたがうと、他の中心
線（複数でもよい）と実質的に同一直線上にある。重要
なことは、各々の酸化物開口の中心線は、半導体デバイ
スの共通の中心垂直軸48にそって、他の酸化物開口（複
数でもよい）の中心線（複数でもよい）と同一直線上に
ある。
【００２４】半導体デバイスの製造プロセスにおいて、
各々の垂直に整合された酸化物開口は、湿式酸化プロセ
スを介して、半導体層を絶縁性で低誘電率の酸化物層に
転化させることによって形成される。得られる酸化物開
口は、１つの整合工程（一般にフォトリソグラフィー工
程）で、全ての酸化物層を通る１つの孔又は複数の孔を
エッチングし、この孔又はこれらの孔のためにエッチン
グマスクを画成することによって整合させられる。この
エッチングに、全ての層を同時に酸化する１つの酸化工
程が追従する。
各々の垂直に整合された酸化物開口は、湿式酸化プロセ
スを介して、半導体層を絶縁性で低誘電率の酸化物層に
転化させることによって形成される。得られる酸化物開
口は、１つの整合工程（一般にフォトリソグラフィー工
程）で、全ての酸化物層を通る１つの孔又は複数の孔を
エッチングし、この孔又はこれらの孔のためにエッチン
グマスクを画成することによって整合させられる。この
エッチングに、全ての層を同時に酸化する１つの酸化工
程が追従する。
【００２５】電気ポンピングされる短波長ＶＣＳＥＬと
その短波長ＶＣＳＥＬによって光ポンピングされる長波
長ＶＣＳＥＬの光モードの正確な整合は、光ポンピング
される長波長構造の製造の重要な局面である。電気ポン
ピングされるＶＣＳＥＬとそれが光ポンピングする長波
長ＶＣＳＥＬの光モードを整合するための従来の実施に
よると、長波長の開口を画成するためにパターン化され
たウェハー融着が使用され、短波長開口を画成するため
に横方向酸化が使用され、次いで、こうした酸化物開口
とこうしたパターン化された融着開口が、赤外フォトリ
ソグラフィーを用いてマニュアルで整合されていた。こ
れは、困難でかつ時間のかかるプロセスであり、その整
合は常に満足できるわけではない。
その短波長ＶＣＳＥＬによって光ポンピングされる長波
長ＶＣＳＥＬの光モードの正確な整合は、光ポンピング
される長波長構造の製造の重要な局面である。電気ポン
ピングされるＶＣＳＥＬとそれが光ポンピングする長波
長ＶＣＳＥＬの光モードを整合するための従来の実施に
よると、長波長の開口を画成するためにパターン化され
たウェハー融着が使用され、短波長開口を画成するため
に横方向酸化が使用され、次いで、こうした酸化物開口
とこうしたパターン化された融着開口が、赤外フォトリ
ソグラフィーを用いてマニュアルで整合されていた。こ
れは、困難でかつ時間のかかるプロセスであり、その整
合は常に満足できるわけではない。
【００２６】２つのＶＣＳＥＬの開口を整合させる１つ
のより良好な仕方は、各々のＶＣＳＥＬの酸化物層を同
時に酸化し、各々の酸化物層に開口を形成することであ
る。選択的な酸化の後に生じた開口は、１つのエッチン
グされた孔又は複数の孔が、８５０ｎｍ短波長ポンプＶ
ＣＳＥＬと１３００ｎｍ長波長ＶＣＳＥＬの酸化物層を
横切るならば、自動的に整合される。
のより良好な仕方は、各々のＶＣＳＥＬの酸化物層を同
時に酸化し、各々の酸化物層に開口を形成することであ
る。選択的な酸化の後に生じた開口は、１つのエッチン
グされた孔又は複数の孔が、８５０ｎｍ短波長ポンプＶ
ＣＳＥＬと１３００ｎｍ長波長ＶＣＳＥＬの酸化物層を
横切るならば、自動的に整合される。
【００２７】エッチングされた形態（即ち、深い酸化物
孔の組）は、開口の全周にわたって連続ではないため、
電流経路が、２つの酸化物層の間で、構造上部のエッチ
ング孔のｐ金属の径方向内側から、ｎ層（即ち、接点
層）のエッチング孔の径方向外側のｎ金属まで存在す
る。本発明の方法を用いると、８５０ｎｍ短波長ポンプ
ＶＣＳＥＬと１３００ｎｍ長波長ＶＣＳＥＬの中の垂直
に整合された開口と、さらに８５０ｎｍ短波長ポンプＶ
ＣＳＥＬのｐ材料とｎ材料の両層の電気接点を、再現よ
く形成することができる。
孔の組）は、開口の全周にわたって連続ではないため、
電流経路が、２つの酸化物層の間で、構造上部のエッチ
ング孔のｐ金属の径方向内側から、ｎ層（即ち、接点
層）のエッチング孔の径方向外側のｎ金属まで存在す
る。本発明の方法を用いると、８５０ｎｍ短波長ポンプ
ＶＣＳＥＬと１３００ｎｍ長波長ＶＣＳＥＬの中の垂直
に整合された開口と、さらに８５０ｎｍ短波長ポンプＶ
ＣＳＥＬのｐ材料とｎ材料の両層の電気接点を、再現よ
く形成することができる。
【００２８】本発明の原理にしたがうと、深い１つの孔
又は複数の孔をエッチングするプロセスをコントロール
し、上部酸化物開口のサイズと下部酸化物開口のサイズ
の間の差異を設計することができる。例えば、本発明の
方法を用い、側壁にテーパーを意図的に導入し、１つの
孔（又は複数の孔）の上部を１つの孔（又は複数の孔）
の下部よりも広くすることができる。このようなテーパ
ーが導入されるとき、上部酸化物開口と下部酸化物開口
が、モノリシック集積型半導体デバイスの中心垂直軸に
沿って同一直線上にあり、かつ上部酸化物開口と下部酸
化物開口が、その中心垂直軸に直角な平面内に配置され
ていれば、中心垂直軸から測定した下部酸化物開口の半
径又はサイズは、中心垂直軸から測定した上部酸化物開
口の半径又はサイズよりも大きい。この場合、同じ酸化
物層の選択的酸化は、下部開口を上部よりも大きくす
る。
又は複数の孔をエッチングするプロセスをコントロール
し、上部酸化物開口のサイズと下部酸化物開口のサイズ
の間の差異を設計することができる。例えば、本発明の
方法を用い、側壁にテーパーを意図的に導入し、１つの
孔（又は複数の孔）の上部を１つの孔（又は複数の孔）
の下部よりも広くすることができる。このようなテーパ
ーが導入されるとき、上部酸化物開口と下部酸化物開口
が、モノリシック集積型半導体デバイスの中心垂直軸に
沿って同一直線上にあり、かつ上部酸化物開口と下部酸
化物開口が、その中心垂直軸に直角な平面内に配置され
ていれば、中心垂直軸から測定した下部酸化物開口の半
径又はサイズは、中心垂直軸から測定した上部酸化物開
口の半径又はサイズよりも大きい。この場合、同じ酸化
物層の選択的酸化は、下部開口を上部よりも大きくす
る。
【００２９】また、本発明の方法を用いると、ＡｌＧａ
Ａｓのアルミニウム組成、ＡｌＧａＡｓ層の厚さ、勾配
のある厚さ、酸化物層のドーピング濃度、又はこのよう
な製造パラメーターの組み合わせ、あるいはその他の関
係パラメーターをコントロールすることにより、酸化物
層とその酸化物層の中に画成される開口を設計すること
ができる。得られる開口は、依然として整合されるが、
それらのサイズはもはや同じではない。
Ａｓのアルミニウム組成、ＡｌＧａＡｓ層の厚さ、勾配
のある厚さ、酸化物層のドーピング濃度、又はこのよう
な製造パラメーターの組み合わせ、あるいはその他の関
係パラメーターをコントロールすることにより、酸化物
層とその酸化物層の中に画成される開口を設計すること
ができる。得られる開口は、依然として整合されるが、
それらのサイズはもはや同じではない。
【００３０】また、本発明の方法において、孔の数、形
状、位置をコントロールし、特定の開口形状を設計する
ことができる。本発明の特定の適用は、光ポンピング式
長波長ＶＣＳＥＬの製造に使用される。光ポンピングさ
れる構造は、２つのモノリシック集積型ＶＣＳＥＬを備
える。２つのうちの上部ＶＣＳＥＬは、比較的短い波長
のレーザー光を放射するように電気ポンピングされる。
上部ＶＣＳＥＬによって放射される比較的短い波長のレ
ーザー光は、比較的長い波長のレーザー光を放射するよ
うに下部ＶＣＳＥＬを刺激する。
状、位置をコントロールし、特定の開口形状を設計する
ことができる。本発明の特定の適用は、光ポンピング式
長波長ＶＣＳＥＬの製造に使用される。光ポンピングさ
れる構造は、２つのモノリシック集積型ＶＣＳＥＬを備
える。２つのうちの上部ＶＣＳＥＬは、比較的短い波長
のレーザー光を放射するように電気ポンピングされる。
上部ＶＣＳＥＬによって放射される比較的短い波長のレ
ーザー光は、比較的長い波長のレーザー光を放射するよ
うに下部ＶＣＳＥＬを刺激する。
【００３１】図３は、本発明の原理にしたがう半導体デ
バイスの製造を示すプロセスフロー図である。本発明の
原理にしたがう複合層の半導体デバイスを構成するた
め、２つ以上の活性領域に対応する２つ以上の酸化物層
を備えた構造を、エピタキシャルに成長させる。図３を
参照して、この構造の特定の例は、工程50で、集積型の
上部１３００ｎｍ分布型ブラッグレフレクター（ＤＢ
Ｒ）を備えた８５０ｎｍポンプレーザーを成長させるこ
とによって作成することができる。１３００ｎｍ活性領
域は、工程52で、下部１３００ｎｍＤＢＲにウェハー融
着される。上部１３００ｎｍＤＢＲは、工程54で、１３
００ｎｍ活性領域にウェハー融着させ、光ポンピング式
ＶＣＳＥＬを構成するのに適する構造を形成する。
バイスの製造を示すプロセスフロー図である。本発明の
原理にしたがう複合層の半導体デバイスを構成するた
め、２つ以上の活性領域に対応する２つ以上の酸化物層
を備えた構造を、エピタキシャルに成長させる。図３を
参照して、この構造の特定の例は、工程50で、集積型の
上部１３００ｎｍ分布型ブラッグレフレクター（ＤＢ
Ｒ）を備えた８５０ｎｍポンプレーザーを成長させるこ
とによって作成することができる。１３００ｎｍ活性領
域は、工程52で、下部１３００ｎｍＤＢＲにウェハー融
着される。上部１３００ｎｍＤＢＲは、工程54で、１３
００ｎｍ活性領域にウェハー融着させ、光ポンピング式
ＶＣＳＥＬを構成するのに適する構造を形成する。
【００３２】８５０ｎｍポンプＶＣＳＥＬと集積型上部
１３００ｎｍＤＢＲは、それぞれ、周りのエピタキシャ
ル層に対して選択的に酸化可能な高い割合のＡｌＧａＡ
ｓ層を有する。８５０ｎｍポンプＶＣＳＥＬのｎ型にド
ーピングされたｎ型材料の接点層は、２つの高い割合の
ＡｌＧａＡｓ層の間に配置される。ウェハースケール製
造プロセスのこの段階で、集積型半導体デバイスは、８
５０ｎｍＶＣＳＥＬの直下の集積型１３００ｎｍＶＣＳ
ＥＬに光接続された８５０ｎｍＶＣＳＥＬを備える。
１３００ｎｍＤＢＲは、それぞれ、周りのエピタキシャ
ル層に対して選択的に酸化可能な高い割合のＡｌＧａＡ
ｓ層を有する。８５０ｎｍポンプＶＣＳＥＬのｎ型にド
ーピングされたｎ型材料の接点層は、２つの高い割合の
ＡｌＧａＡｓ層の間に配置される。ウェハースケール製
造プロセスのこの段階で、集積型半導体デバイスは、８
５０ｎｍＶＣＳＥＬの直下の集積型１３００ｎｍＶＣＳ
ＥＬに光接続された８５０ｎｍＶＣＳＥＬを備える。
【００３３】ウェハーをエピタキシャル成長させ、集積
型１３００ｎｍＶＣＳＥＬに光結合した８５０ｎｍＶＣ
ＳＥＬをもたらすのに必要なウェハー融着工程を行った
後、工程56で、ウェハー中の８５０ｎｍポンプＶＣＳＥ
Ｌの上面の上にｐ金属を堆積させ、集積型半導体デバイ
スの上部ｐ型接点になるものを形成する。次いで、工程
58で、その上面上のｐ金属堆積を備えたメサが、ウェハ
ー中を、８５０ｎｍＶＣＳＥＬのｎ型にドーピングされ
た接点層まで下方にエッチングされる。これは、エッチ
ングされたメサを少なくとも部分的に取り囲む場所を形
成する。エッチングは、例えば、ドライプラズマを主体
にしたエッチング又は湿式化学的エッチングを含むこと
ができる。メサのエッチングが完了した後、工程60で、
ｎ接点金属をエッチングされた場所に堆積させる。
型１３００ｎｍＶＣＳＥＬに光結合した８５０ｎｍＶＣ
ＳＥＬをもたらすのに必要なウェハー融着工程を行った
後、工程56で、ウェハー中の８５０ｎｍポンプＶＣＳＥ
Ｌの上面の上にｐ金属を堆積させ、集積型半導体デバイ
スの上部ｐ型接点になるものを形成する。次いで、工程
58で、その上面上のｐ金属堆積を備えたメサが、ウェハ
ー中を、８５０ｎｍＶＣＳＥＬのｎ型にドーピングされ
た接点層まで下方にエッチングされる。これは、エッチ
ングされたメサを少なくとも部分的に取り囲む場所を形
成する。エッチングは、例えば、ドライプラズマを主体
にしたエッチング又は湿式化学的エッチングを含むこと
ができる。メサのエッチングが完了した後、工程60で、
ｎ接点金属をエッチングされた場所に堆積させる。
【００３４】次いで、ｐ型金属接点とｎ型金属接点の双
方を、工程62で、急速熱アニールプロセスで合金にす
る。この時点で、モノリシック集積回路の８５０ｎｍポ
ンプＶＣＳＥＬを電気ポンピングするための完成した電
気接点層が存在する。用語「ｐ」と「ｎ」は、本願で
は、金属の型を特定するために用いており、また、ドー
ピングは、本発明の範囲の中で交換することができる。
方を、工程62で、急速熱アニールプロセスで合金にす
る。この時点で、モノリシック集積回路の８５０ｎｍポ
ンプＶＣＳＥＬを電気ポンピングするための完成した電
気接点層が存在する。用語「ｐ」と「ｎ」は、本願で
は、金属の型を特定するために用いており、また、ドー
ピングは、本発明の範囲の中で交換することができる。
【００３５】次いで工程64で、デバイスはＳｉＮx でコ
ーティングされ、これは、以降の酸化工程の間に、ｐ型
とｎ型の金属接点の双方を保護する機能をし、以降のメ
サを通して下方に孔をエッチングする間に、再現性のあ
る垂直側壁の形成を助長する。ＳｉＮx の堆積の後、工
程66で、エッチングされるべき１以上の孔が、メサの上
部にパターン化される。パターン化された孔は、中心垂
直軸から測定してｐ金属堆積の径方向の外側にある。こ
れらの孔は、工程68で、メサの上部から下方にＳｉＮx
を通ってウェハーの中に、上部ＡｌＧａＡｓ酸化物層と
下部ＡｌＧａＡｓ酸化物層の双方を越えてエッチングさ
れる。エッチングされた孔は、ｐ金属堆積の周りに不連
続なリングを形成する。
ーティングされ、これは、以降の酸化工程の間に、ｐ型
とｎ型の金属接点の双方を保護する機能をし、以降のメ
サを通して下方に孔をエッチングする間に、再現性のあ
る垂直側壁の形成を助長する。ＳｉＮx の堆積の後、工
程66で、エッチングされるべき１以上の孔が、メサの上
部にパターン化される。パターン化された孔は、中心垂
直軸から測定してｐ金属堆積の径方向の外側にある。こ
れらの孔は、工程68で、メサの上部から下方にＳｉＮx
を通ってウェハーの中に、上部ＡｌＧａＡｓ酸化物層と
下部ＡｌＧａＡｓ酸化物層の双方を越えてエッチングさ
れる。エッチングされた孔は、ｐ金属堆積の周りに不連
続なリングを形成する。
【００３６】孔をエッチングした後、工程70で、１つの
酸化工程を行い、この特定の態様において２つの垂直に
整合された酸化物開口を形成する。下部酸化物開口は、
中央垂直軸の径方向の内側方向に中央垂直軸にそって、
１３００ｎｍＶＣＳＥＬの光モードを閉じ込める。本願
で教示にしたがって、同じ整合工程において上部酸化物
層と下部酸化物層の双方を越えてエッチングすること
は、２つの開口の中心が、選択的な酸化物を通して形成
された後、整合されることを保証する。
酸化工程を行い、この特定の態様において２つの垂直に
整合された酸化物開口を形成する。下部酸化物開口は、
中央垂直軸の径方向の内側方向に中央垂直軸にそって、
１３００ｎｍＶＣＳＥＬの光モードを閉じ込める。本願
で教示にしたがって、同じ整合工程において上部酸化物
層と下部酸化物層の双方を越えてエッチングすること
は、２つの開口の中心が、選択的な酸化物を通して形成
された後、整合されることを保証する。
【００３７】１つの酸化工程の後、工程72で、ＳｉＮx
コーティングがエッチングによって除去される。１３０
０ｎｍの反射防止コーティングとして機能する薄いＳｉ
Ｎxコーティングが、工程74で、デバイスを覆って堆積
される。反射防止コーティングが、工程76で、パターン
化され、８５０ｎｍのｐ型とｎ型の電気接点にオープン
アクセスするためにエッチングされる。反射防止コーテ
ィングは、光ポンピング式デバイスの開口を覆って保持
される。この時点で、デバイスは完成する。
コーティングがエッチングによって除去される。１３０
０ｎｍの反射防止コーティングとして機能する薄いＳｉ
Ｎxコーティングが、工程74で、デバイスを覆って堆積
される。反射防止コーティングが、工程76で、パターン
化され、８５０ｎｍのｐ型とｎ型の電気接点にオープン
アクセスするためにエッチングされる。反射防止コーテ
ィングは、光ポンピング式デバイスの開口を覆って保持
される。この時点で、デバイスは完成する。
【００３８】以上の方法によって製造された各々のモノ
リシック集積型の多層半導体デバイスは、好ましい態様
において、長波長ＶＣＳＥＬの上に配置された短波長Ｖ
ＣＳＥＬに光結合されてそれにより光ポンピングされる
長波長ＶＣＳＥＬを備える。このことは、本発明の方法
を用いて、半導体デバイスの列がウェハースケールの上
に製造可能であると考えられる。
リシック集積型の多層半導体デバイスは、好ましい態様
において、長波長ＶＣＳＥＬの上に配置された短波長Ｖ
ＣＳＥＬに光結合されてそれにより光ポンピングされる
長波長ＶＣＳＥＬを備える。このことは、本発明の方法
を用いて、半導体デバイスの列がウェハースケールの上
に製造可能であると考えられる。
【００３９】製造された半導体デバイスの層は、短波長
ＶＣＳＥＬの一部である第１酸化物層と長波長ＶＣＳＥ
Ｌの一部である第２酸化物層を備える。第１酸化物の開
口は、第１酸化物層によって画成され、第２酸化物の開
口は、第２酸化物層によって画成される。第１酸化物の
開口と第２酸化物の開口は、中心垂直軸に対して垂直に
整合される。ｎ型金属接点が、第１酸化物層と第２酸化
物層の間に介在する半導体デバイスの中の接点層に施さ
れる。本発明のいくつかの特定の態様を例証し、説明し
たが、本発明の思想と範囲を逸脱することなく、種々の
変更がなされ得ることも明らかであろう。
ＶＣＳＥＬの一部である第１酸化物層と長波長ＶＣＳＥ
Ｌの一部である第２酸化物層を備える。第１酸化物の開
口は、第１酸化物層によって画成され、第２酸化物の開
口は、第２酸化物層によって画成される。第１酸化物の
開口と第２酸化物の開口は、中心垂直軸に対して垂直に
整合される。ｎ型金属接点が、第１酸化物層と第２酸化
物層の間に介在する半導体デバイスの中の接点層に施さ
れる。本発明のいくつかの特定の態様を例証し、説明し
たが、本発明の思想と範囲を逸脱することなく、種々の
変更がなされ得ることも明らかであろう。
【図１】本発明の原理にしたがう半導体デバイスの平面
図である。
図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａ’に平行な断面の立面図であ
る。
る。
【図３】本発明の原理にしたがう半導体デバイスの製造
を説明するプロセスフロー図である。
を説明するプロセスフロー図である。
１０…金属接点 １２…メサ １６…孔 ２６…ミラー ３０…酸化物開口
フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン ジェスク アメリカ合衆国，カリフォルニア 93436, ロンポック，ノース エル ストリート 1300 ナンバー153
Claims (35)
- 【請求項１】 上部酸化物層によって画成された上部酸
化物開口、下部酸化物層によって画成された下部酸化物
開口、及び上部酸化物層と下部酸化物層の間に配置され
た電気接点に適する接点層を備え、中心垂直軸を有し、
かつその上部酸化物開口と下部酸化物開口がその中心垂
直軸と実質的に同一直線上にある半導体デバイスの製造
に使用される方法であって、 上部酸化物層を越えて接点層までエッチングし、 上部酸化物層と下部酸化物層を横切る１以上の孔をエッ
チングし、 上部酸化物層と下部酸化物層の双方を同時に酸化する、 各工程を含むことを特徴とする、半導体デバイスの製造
に使用される方法。 - 【請求項２】 下部酸化物開口のサイズに対する上部酸
化物開口のサイズをコントロールする工程をさらに含む
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 上部酸化物層と下部酸化物層のドーピン
グ濃度をコントロールする工程をさらに含む請求項２に
記載の方法。 - 【請求項４】 上部酸化物層と下部酸化物層の近隣の勾
配プロフィルをコントロールする工程をさらに含む請求
項２に記載の方法。 - 【請求項５】 上部酸化物層と下部酸化物層の層の厚さ
をコントロールする工程をさらに含む請求項２に記載の
方法。 - 【請求項６】 下部酸化物層の層の組成に対する上部酸
化物層の層の組成をコントロールする工程をさらに含む
請求項２に記載の方法。 - 【請求項７】 製造される半導体デバイスにおいて、上
部酸化物開口のサイズが下部酸化物開口のサイズと異な
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 半導体デバイスが、長波長の垂直キャビ
ティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）よりも短い波長を
有する短波長ＶＣＳＥＬによって光ポンピングされる長
波長ＶＣＳＥＬを備えた請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 上部酸化物層が短波長ＶＣＳＥＬの中に
あり、下部酸化物層が長波長ＶＣＳＥＬの中にある請求
項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 上部酸化物層と下部酸化物層の各々
が、それぞれ活性領域に相当する請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１１】 下部酸化物層に画定された下部酸化物
開口の上の上部酸化物層に画成された上部酸化物開口、
及び上部酸化物層と下部酸化物層の間の接点層への電気
接点、を備えた半導体デバイス。 - 【請求項１２】 上部酸化物開口が、短波長の垂直キャ
ビティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）の一部であり、 下部酸化物開口が長波長ＶＣＳＥＬの一部であり、 短波長ＶＣＳＥＬが長波長ＶＣＳＥＬを光ポンピングす
る、 請求項１１に記載の半導体デバイス。 - 【請求項１３】 上部酸化物層を備えた短波長の垂直キ
ャビティ表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）、 その短波長ＶＣＳＥＬによって光ポンピングされ、下部
酸化物層を備えた長波長ＶＣＳＥＬ、 上部酸化物層によって画成された上部酸化物開口、 下部酸化物層によって画成された下部酸化物開口、及び
上部酸化物開口と下部酸化物開口の間に介在する接点
層、 を備えた複数の半導体層を有する半導体デバイス。 - 【請求項１４】 長波長ＶＣＳＥＬが、下部ミラー、下
部ミラーに融着された活性領域ウェハー、及びその活性
領域に融着された上部ミラーウェハー、を備えた請求項
１３に記載の半導体デバイス。 - 【請求項１５】 長波長ＶＣＳＥＬが、約１２５０ｎｍ
〜約１６５０ｎｍの範囲の波長を有するレーザー光を放
射する請求項１３に記載の半導体デバイス。 - 【請求項１６】 半導体デバイスが中心垂直軸を有し、
上部酸化物開口と下部酸化物開口が、その中心垂直軸に
対して双方が直角な各平面内で、その中心垂直軸につい
て、各々が中心にある請求項１３に記載の半導体デバイ
ス。 - 【請求項１７】 短波長ＶＣＳＥＬが、ｐ型にドーピン
グされた上部ミラーを備えた請求項１３に記載の半導体
デバイス。 - 【請求項１８】 ｐ型にドーピングされた上部ミラーと
ｎ型にドーピングされた接点層に施された電気接点のペ
アをさらに備えた請求項１７に記載の半導体デバイス。 - 【請求項１９】 短波長ＶＣＳＥＬが、ペアのミラーと
ペアのミラーの間に介在する活性領域を備えた請求項１
３に記載の半導体デバイス。 - 【請求項２０】 短波長ＶＣＳＥＬが、約７００ｎｍ〜
約１０５０ｎｍの範囲の波長を有するレーザー光を放射
する請求項１３に記載の半導体デバイス。 - 【請求項２１】 光エネルギーが、上部酸化物開口と下
部酸化物開口によってガイドされる請求項１３に記載の
半導体デバイス。 - 【請求項２２】 上部酸化物層と下部酸化物層が、横方
向の屈折率ガイドを形成する請求項１３に記載の半導体
デバイス。 - 【請求項２３】 電流が、ｐ型にドーピングされた上部
ミラー、上部酸化物開口、及びｎ型にドーピングされた
接点層を含む電流経路を通って流れるように制限された
請求項１８に記載の半導体デバイス。 - 【請求項２４】 短波長の垂直キャビティ表面放射レー
ザー（ＶＣＳＥＬ）、 短波長ＶＣＳＥＬによって光ポンピングされる長波長Ｖ
ＣＳＥＬ、 短波長ＶＣＳＥＬの中に配置された上部酸化層、 長波長ＶＣＳＥＬの中に配置された下部酸化層、 上部酸化層と下部酸化層の間に介在する接点層、及び半
導体デバイスの光モードを屈折率ガイドするための、上
部酸化層と下部酸化層に位置する手段、 を備えた半導体デバイス。 - 【請求項２５】 上部の長波長分布型ブラッグレフレク
ターと一体に短波長の垂直キャビティ表面放射レーザー
（ＶＣＳＥＬ）をエピタキシャルに成長させ、 下部の長波長分布型ブラッグレフレクターに長波長活性
領域をウェハー融着し、 上部の長波長分布型ブラッグレフレクターを長波長活性
領域にウェハー融着して、短波長ＶＣＳＥＬの直下に長
波長ＶＣＳＥＬを作成し、 ここで、短波長ＶＣＳＥＬはＡｌＧａＡｓの上部酸化物
層を備え、 長波長ＶＣＳＥＬは、ＡｌＧａＡｓの下部酸化物層を備
え、 第１接点層を、そのＡｌＧａＡｓの上部酸化物層の上に
配置し、 第２接点層を、ＡｌＧａＡｓの上部酸化物層とＡｌＧａ
Ａｓの下部酸化物層の間に介在させ、 その第１接点層の上に第１金属層を堆積させ、半導体デ
バイスの第１接点を作成し、 短波長ＶＣＳＥＬの中のメサをその第２接点層まで下方
にエッチングし、それによりメサの周りに場所を形成
し、 その場所に第２金属を堆積させ、半導体デバイスの第２
接点を作成し、 メサの上部に１以上の孔を、不連続リングの形状でパタ
ーン化し、 ＡｌＧａＡｓの上部酸化物層とＡｌＧａＡｓの下部酸化
物層の双方を通して、パターン化された１以上の孔をメ
サの上部から下方にエッチングし、 １つの工程で、１以上のエッチングされた孔を酸化し、
それによって短波長ＶＣＳＥＬの上部酸化物開口と長波
長ＶＣＳＥＬの下部酸化物開口を作成し、 ここで、上部酸化物開口と下部酸化物開口は、中心垂直
軸と実質的に同一直線上にある各工程を含むことを特徴
とする、中心垂直軸を有する半導体デバイスの製造に使
用される方法。 - 【請求項２６】 上部酸化物層と下部酸化物層の双方を
通るパターン化された孔のエッチングが、１つの工程で
行われる請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 １以上の孔のパターン化の前に、デバ
イスを覆うＳｉＮXのコーティングを堆積させる工程を
さらに含む請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２８】 ＳｉＮX のコーティングを除去し、 デバイスを覆う長波長反射防止コーティングを堆積さ
せ、 反射防止コーティングをパターン化し、 第１接点と第２接点にオープンアクセスするために反射
防止コーティングをエッチングする、 各工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 上部酸化物層と下部酸化物層の各々
が、周りのエピタキシャル層に対して選択的に酸化可能
な請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３０】 短反射ＶＣＳＥＬのメサのエッチング
がドライプラズマを主体としたエッチングを使用する請
求項２５に記載の方法。 - 【請求項３１】 短反射ＶＣＳＥＬのメサのエッチング
が湿式化学エッチングを使用する請求項２５に記載の方
法。 - 【請求項３２】 エッチングされたメサが、短波長ＶＣ
ＳＥＬの上面上に第１金属を備える請求項２５に記載の
方法。 - 【請求項３３】 急速熱アニールプロセスを用いて第１
接点と第２接点を合金にする工程をさらに含む請求項２
５に記載の方法。 - 【請求項３４】 上部酸化物開口と下部酸化物開口が半
導体デバイスの光モードを閉じ込める請求項２５に記載
の方法。 - 【請求項３５】 上部活性領域と連携した上部酸化物層
によって画成された上部酸化物開口と、下部活性領域と
連携した下部酸化物層によって画成された下部酸化物開
口を備え、中心垂直軸を有し、上部酸化物開口と下部酸
化物開口がその中心垂直軸と実質的に同一直線上にある
半導体デバイスの製造に使用される方法であって、 その上部酸化物層とその下部酸化物層を横切る１以上の
孔をエッチングし、 その上部酸化物層とその下部酸化物層の双方を同時に酸
化する、 各工程を含む半導体デバイスの製造に使用される方法。
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