JP2017537474A - オプトエレクトロニクス部品およびオプトエレクトロニクス部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁放射を生成する活性ゾーン（１）を有する層構造（２）を備えたオプトエレクトロニクス部品に関する。活性ゾーンが第１の平面内に配置されており、層構造の表面に凹部（６，２５）が導入されており、凹部が本部品の端面（１３）に隣接しており、端面が第２の平面内に配置されており、第２の平面が第１の平面に実質的に垂直に配置されており、凹部が底面（９）および側面（７，８）を有し、側面が端面に実質的に垂直に配置されており、側面が活性ゾーンの第１の平面に対する９０゜に等しくない角度に傾斜して配置されており、底面が活性ゾーンの第１の平面の領域に配置されている。

Description

本発明は、特許請求項１によるオプトエレクトロニクス部品と、特許請求項１３による、オプトエレクトロニクス部品の製造方法とに関する。

特許文献１には、凹部を備えたオプトエレクトロニクス部品であって、凹部がミラー面に隣接しているオプトエレクトロニクス部品、が開示されている。凹部は、垂直な側壁と、底面とを備えている。

米国特許第７７２４７９３号明細書

本発明の目的は、改良された部品と、部品の改良された製造方法とを提供することである。

本発明の目的は、特許請求項１による部品によって、および特許請求項１３による方法によって、達成される。提案する部品の１つの利点として、凹部が、少なくとも１つの傾斜した側面を備えている。傾斜した側面を備えた凹部によって提供される利点として、表面の不動態化を達成する目的で、傾斜した側面を誘電体によって高い信頼性でオーバーモールドすることができる。さらに、傾斜した側面を備えた凹部の場合、製造時に凹部の深さを正確に制御する必要がない。割断端面（fracture edge）における転位を阻止するための凹部が効果的に作用するためには、活性ゾーンの領域における定義された深さを有する凹部を形成することが有利である。この場合、凹部の底面は活性ゾーンの領域に配置される。この底面は、活性ゾーンより上または下の領域に配置することもできる。

凹部の底面は、特に、活性ゾーンの平面より２００ｎｍ上から、活性ゾーンの平面より２００ｎｍ下までの範囲内に配置することができる。本オプトエレクトロニクス部品は、例えばレーザダイオードとして、または発光ダイオードとして、構成することができる。

実験によると、１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の凹部の深さが有利であることが判明した。凹部が浅すぎる場合、それらの凹部は、特にミラー面において転位を減少させるうえで実質的に効果がない。深すぎる凹部を有する構造においても、凹部自体が欠陥中心のように作用し、この部分に転位が形成されうる。

一実施形態においては、凹部は、層構造の表面を基準として１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内である深さを有する。このようにすることで、活性ゾーンの十分な保護が達成される。

さらなる実施形態においては、少なくとも一方の側面、特に両方の側面が、活性ゾーンの平面に対する傾斜として９５゜〜１６０゜の角度を有する。これらの角度範囲では、割断面（fracture face）における転位の形成に対して活性ゾーンを良好に保護することが可能になる。選択する実施形態に応じて、側面を互いに鏡面対称に配置する、または異なる傾斜角度で傾斜した状態に配置することができる。

特に、活性ゾーンの活性領域の側の傾斜側面によって達成できることとして、凹部に形成されて活性ゾーンの活性領域の方向に進行する転位が下向きに逸れ、活性ゾーンより下に延びる。この効果がもたらされる理由として、転位はつねに側面に垂直に形成されるためである。

選択する実施形態によっては、凹部を本部品の側面領域に配置することができ、この凹部は、例えば割断方向において活性ゾーンの側の一方の側面のみを備えている。さらなる実施形態においては、凹部は２つの側面を備えており、２つの側面のうちの少なくとも一方（特に、活性ゾーンの側の側面）が、活性ゾーンの第１の平面に対して傾斜した状態に配置されている。

さらなる実施形態においては、側面は２つの面領域を備えており、一方の面領域が、傾斜した状態に配置されており、第２の面領域が、活性ゾーンの平面に実質的に垂直に配置されている。選択する実施形態に応じて、傾斜した面領域を、直立した面領域の上、または直立した面領域の下に配置することができる。

さらなる実施形態においては、凹部は、第２の平面に平行な平面内において、凹部の側面と層構造の上面との間、および／または凹部の底面との間に、少なくとも１つの丸みを帯びた遷移部を備えている。面と面の間の遷移領域における縁部を丸みを帯びた形状にすることによって、欠陥（特に転位）の形成を低減することが可能になる。特に、面と面の間のとがった遷移部は、さらなる欠陥の起点となりうる。

さらなる実施形態においては、側面は、上下の位置に配置されている２つの面領域を備えており、これらの面領域は、横方向に互いにオフセットした状態に配置されている。これらの面領域は、第２の底面を介して互いに結合されている。選択する実施形態に応じて、両方の面領域を傾斜させる、または、２つの面領域のうちの一方のみを傾斜させて他方の面領域を垂直に配置することができる。

実験によると、活性ゾーンの活性領域の長手方向に垂直な第２の平面における寸法が１０μｍ〜２００μｍの範囲内である凹部の場合、端面の領域（すなわちレーザダイオードまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）のファセットの領域）において欠陥（特に転位）を抑制するうえで良好な効果が達成されることが判明した。

さらに、実験によると、活性ゾーンの活性領域から凹部までの距離が１０μｍ〜１５０μｍの範囲内である場合、ファセットの欠陥を抑制するうえで良好な結果が達成されることが判明した。さらなる実施形態においては、本部品の側面と凹部との間にメサ溝が設けられている。層構造の応力を、メサ溝によって低減することができる。

一実施形態においては、部品を製造する方法として、エッチング工程を利用して層構造に凹部が導入される方法を使用する。凹部が、傾斜した状態に配置されている少なくとも１つの側面を備えているように、エッチング工程において、エッチングマスクのエッチング開口部を少なくとも部分的に横方向に広げる。

さらなる実施形態においては、少なくとも１つの傾斜した側面を有する凹部を作製する目的で、エッチング工程時に、硬度の異なる複数のエッチングマスクを使用する。硬度の低いエッチングマスクは、例えばフォトレジスト、ＳｉＮｘ、半導体材料、または金属から形成することができる。

以下では、本発明について図面を参照しながらさらに詳しく説明する。

オプトエレクトロニクス部品の端面の概略図を示している。 図１の一部の拡大図を示している。 凹部のさらなる実施形態の概略図を示している。 凹部のさらなる実施形態の概略図を示しており、この場合、上側の側面が垂直に形成されており、下側の側面が、傾斜した状態に形成されている。 凹部のさらなる実施形態を示しており、この場合、上側の側面が、傾斜した状態に形成されており、下側の側面が垂直に形成されている。 凹部のさらなる実施形態を示しており、この場合、２つの側面が、活性ゾーンの平面に対する異なる角度を有する。 さらなる実施形態を示しており、この場合、レーザダイオードのリッジ部の両側に２つの凹部が配置されている。 レーザダイオードの端面の平面図を示しており、凹部のさらなる実施形態および転位を概略的に示してある。 凹部およびメサ溝を有するオプトエレクトロニクス部品の端面の平面図を示している。 メサ溝が凹部の中に移行しているさらなる実施形態を示している。 部品の上から見た図を示している。 凹部を作製する第１の方法の方法ステップを示している。 凹部を作製する第１の方法の方法ステップを示している。 凹部を作製する第１の方法の方法ステップを示している。 凹部を作製する第２の方法の方法ステップを示している。 凹部を作製する第２の方法の方法ステップを示している。 凹部を作製する第２の方法の方法ステップを示している。 凹部を作製する第２の方法の方法ステップを示している。 第３の方法の方法ステップを示している。 第３の方法の方法ステップを示している。

本発明の複数の例示的な実施形態の１つの発想は、劈開端面（すなわち劈開によって形成される、レーザダイオードまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）の端面）における階段状の欠陥（stepped imperfection）の形成を、モード空間（mode space）（すなわちレーザダイオードまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）の活性ゾーンの活性領域）の側にありかつレーザダイオード／ＬＥＤの活性ゾーンの平面に対する９０゜に等しくない角度に配置されている少なくとも１つの側面、を備えた少なくとも１つの凹部を利用して、低減または回避することに基づく。これに加えて、凹部は、モード空間内の転位に対して活性ゾーンの効果的な遮蔽を達成するように形成される。これに加えて、凹部を短時間で作製することができるように、凹部の幾何学形状および配置構造が選択される。

実験によると、凹部の側面が平坦面として外向きに延びておりかつ端部が特に丸みを帯びている効果として、エッチング深さの重要性が大幅に低下し、平坦面として外向きに延びている、および／または端部が丸みを帯びている側面を備えた凹部がたとえ比較的深くエッチングされていても、劈開端面の劈開時（階段状の転位がレーザダイオード／ＬＥＤの活性領域内に達することがある）に、凹部自体が劈開端面の階段状の転位形成における欠陥中心として作用しないことが判明した。この効果の１つの理由として、平坦面として傾斜している、または端部が丸みを帯びた側面では、垂直な側面と比較して応力場（stress field）が大幅に小さいためである。したがってこのように形成された凹部では、そのエッチング深さを、垂直な側面を備えた凹部と同程度に正確に制御する必要がない。結果として、工程の大幅な単純化が達成される。

さらに、平坦面として傾斜している側面を備えた凹部は、誘電体パッシベーションによって良好にオーバーモールドされ、その結果として、部品の品質の改善および歩留りの増大が達成される。さらには、実験によると、ファセットの転位（transverse facet）の領域における凹部の傾斜した側面によって、ファセットの転位がウェハ表面の方向に向きを変え、結果としてファセットの転位のより効果的な遮断が達成されることが判明した。したがって、レーザファセットの活性領域における良好な表面品質を有するオプトエレクトロニクス部品を提供することが可能である。結果として、低いしきい値電流、高いトランスコンダクタンス、高い効率と、さらには高い部品安定性、および良好なビーム品質を達成することができる。

本オプトエレクトロニクス部品は、例えば、端面発光型レーザダイオードまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）として構成されている。レーザダイオード／ＬＥＤは、特に、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料から（特にインジウムガリウム窒化物から）製造することができる。

図１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）として、またはレーザダイオードとして（特にストライプ型レーザダイオードとして）構成されているオプトエレクトロニクス部品の端面１３の図を、概略図で示している。層編成が設けられており、この層編成は、上端部領域に、活性ゾーン１を有する層構造２を備えている。活性ゾーン１は、第１の平面に配置された複数の層を備えていることができる。この第１の平面は、図面の平面に垂直な向きにある。第１の平面は、ｙ軸およびｚ軸に平行に形成されている。ｘ軸はｙ軸に垂直な向きにある。ｚ軸は、ｙ−ｘ平面に垂直である。層構造２の上にリッジ部３が配置されており、このリッジ部はｚ軸に沿って配置されている。リッジ部３は、自身の下のレーザ光をレーザモード領域４に集中させる役割を果たす。レーザモード領域４は、ｚ軸に沿って延びており、リッジ部３の下の活性ゾーン１の領域および隣接する層の領域を占有している。層構造２の表面５に、横方向にリッジ部３と並んで凹部６が導入されている。凹部６は、２つの側面７，８および底面９を備えている。側面７，８は、活性ゾーン１の第１の平面に対する角度２８に傾斜した状態に配置されており、この角度は９０゜に等しくない。第１の側面７および第２の側面８は、例えば、９５゜〜１６０゜の範囲内、特に９８゜〜１３０゜の範囲内の角度２８を有する。選択する実施形態によっては、第１の側面７および第２の側面８は、第１の平面に対する１００゜〜１１５゜の範囲内の角度を有することもできる。第１の側面７はレーザモード領域４の側にある。第２の側面８は、第１の側面７の向かい側に配置されている。選択する実施形態によっては、第２の側面８を省き、凹部６が側面領域１０または溝１１（メサ溝を構成することができる）まで延びていることができる。図示した例示的な実施形態においては、溝１１は、垂直な側面を備えており、凹部６よりも大きい深さに形成されている。

層構造２が割断方向１２に沿って割断される場合、割断される端面１３に、例えば溝１１の側面から進行する転位１４が形成されうる。凹部６が設けられているため、転位１４はレーザモード領域４内に伝搬することはできず、凹部６によって遮られる。端面１３は、電磁放射（特にレーザモード）が鏡面反射される、または出力されるミラー面または放出面を構成している。したがって、平坦な割断面１３の転位または欠陥は、特にレーザモード領域４においては回避するべきである。ミラー面または放出面としての最適な効果のためには、割断面１３には、レーザモード領域４における転位ができる限り存在しないべきである。

選択する実施形態によっては、溝１１（メサ溝を構成することができる）を省くことができる。層構造２は、下側領域に基板１５を備えていることができ、この基板の上にエピタキシャル成長層１６が堆積されている。これらの層１６は、活性ゾーン１も備えている。基板および／または半導体層は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体系または酸化亜鉛系とすることができる。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、硫化物またはセレン化物とすることができる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、窒化物化合物半導体系、リン化物化合物半導体系、アンチモン化物化合物半導体系、またはヒ化物化合物半導体系とすることができる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、例えば、窒化物（例えばガリウム窒化物、インジウム窒化物、アルミニウム窒化物など）、リン化物（例えばリン化ガリウム、リン化インジウムなど）、またはヒ化物（例えばガリウムヒ素、ヒ化インジウムなど）とすることができる。この場合、例えば材料系Ａｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＮ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、かつｎ＋ｍ≦１が成り立つ）を提供することができる。さらに、材料系は、Ａｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｐ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、かつｎ＋ｍ≦１が成り立つ）を含むことができる。さらに、材料系は、Ａｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｓｂ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、かつｎ＋ｍ≦１が成り立つ）を含むことができる。

図２は、図１の凹部６を拡大図で示している。この凹部６は、例えば、１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、好ましくは２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、特に３００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内の深さを有する。この深さは、表面５と底面９との間の、ｘ軸に平行な距離を表す。さらに凹部６は、ｙ軸に沿った長さとして、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２０μｍ〜１００μｍの範囲内、特に３０μｍ〜５０μｍの範囲内の長さを有することができる。この長さは、側面７の上端領域と側面８の上端領域との間の距離（すなわち表面５の平面内の長さ）を表す。さらに凹部６は、ｙ軸に沿って見たとき、リッジ部３を基準とした距離として、１０μｍ〜１５０μｍの範囲内、特に２０μｍ〜１００μｍの範囲内、特に３０μｍ〜５０μｍの範囲内の距離を有する。この場合、距離は、表面５において測定され、第１の側面７の上縁部から、凹部６の側のリッジ部３の側面までである。

第２の側面８も傾斜側面の形で配置されている結果として、転位１４が第２の側面８の領域において上方に向きを変える。結果として転位１４が遮られる。活性ゾーンの領域におけるエピタキシャル成長層１６は、高い応力場によって応力が加わっているエピタキシャル層である。高い応力場は、特に、導波路層と活性ゾーンとの間の遷移領域に生じる。

図３は、凹部６を備えたさらなるオプトエレクトロニクス部品の一部を概略図で示している。この凹部６は、図２の凹部と実質的に同様に構成されているが、図３の凹部６では、第１の側面７および第２の側面８と、対応する隣接面５との間の遷移領域１７，１８が、丸みを帯びた形状になっている。丸みを帯びた遷移領域１７，１８の構造によって、第１の側面７および第２の側面８と表面５との間の遷移領域における応力場が小さくなる。

図４は、オプトエレクトロニクス部品の凹部６のさらなる実施形態を示しており、この実施形態では、凹部６は、２つの側面領域１９，２０，２１，２２に分割された側面７，８を備えている。側面７，８の上側側面領域１９，２１は、第１の平面（すなわちｙ−ｚ平面）に実質的に垂直に配置されている。第１および第２の側面７，８の第２の側面領域２０，２２は、傾斜面として構成されている。傾斜角度は、図１および図２の側面の傾斜角度範囲に従って設定されている。同様に図４の凹部６の距離ならびに深さおよび長さは、図２の実施形態の範囲に従って構成されている。

図５は、凹部のさらなる実施形態を示しており、この実施形態では、上側側面領域１９，２０が、傾斜した側面として構成されている。これらの傾斜した側面は、図１および図２の実施形態の第１および第２の側面７，８の角度範囲内に配置されている。第１および第２の側面７，８の下側側面領域２０，２２は、活性ゾーン１の第１の平面（すなわちｙ−ｚ平面）に実質的に垂直に配置されている。さらには、第１の側面領域１９と第２の側面領域２０との間に、さらなる第１の底面２３が配置されている。さらに、さらなる第１の側面領域２１とさらなる第２の側面領域２２との間に、さらなる第２の底面２４が配置されている。底面２３および底面２４は、同じ高さに配置されており、同じ大きさの面積を有する。

図６は、図１によるオプトエレクトロニクス部品の凹部６のさらなる実施形態を示しており、この実施形態では、２つの側面７，８が、活性ゾーン１の第１の平面に対する異なる傾斜角度２８を有する。特に、リッジ部３の側の第１の側面７の傾斜角度が、第２の側面８の傾斜角度よりも小さい。第２の側面８は、端面１３が割断方向１２に割断されるときの起点である部品側面の側にある。側面７，８の傾斜の角度は、活性ゾーン１の第１の平面に対する９８゜〜１６０゜、特に９８゜〜１３０゜、特に１００゜〜１１５゜の角度範囲に従って、配置することができる。選択する実施形態によっては、リッジ部３の側の第１の側面７の傾斜角度を、第２の側面８の傾斜角度より大きくすることができる。さらには、２つの側面７，８の傾斜角度を同じにする、すなわち２つの側面７，８を、２つの側面の間に位置する仮想中心面に対して鏡面対称に配置することができる。

図７は、実質的に図１に従って構成されているオプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示している。しかしながらこの実施形態では、リッジ部３の両側において層構造２の表面５に凹部６，２５が導入されている。第２の凹部２５は、凹部６と同一に構成することができる。特に、第２の凹部２５を、リッジ部３を中心として凹部６と鏡面対称に構成することができる。さらには、凹部６と凹部２５が、異なる形状および異なる深さを有することもできる。

図８は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示しており、この実施形態では、凹部６がより深く形成されており、第１の側面７および／または第２の側面８は、活性ゾーン１の第１の平面に対する９８゜〜１３０゜の範囲内の角度、特に１００゜〜１１５゜の範囲内の角度、に傾斜した状態に配置されている。この実施形態においては、溝１１を省くこともできる。特に、活性ゾーンの活性領域の側の傾斜した側面によって達成されることとして、凹部６に形成されて活性ゾーン１の活性領域の方向に進行する転位１４が下向きに逸れ、活性ゾーン１より下に延びる。この効果は、転位１４がつねに側面７に垂直に形成されることによってもたらされる。

図９は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示しており、この実施形態では、溝１１も、同様に傾斜した第３および第４の側面２６，２７を備えている。側面２６，２７は、側面７，８に従った傾斜を備えていることができる。特に、傾斜して配置されている第３の側面２６の構造の結果として、第３の側面２６に形成される転位１４が、第３の側面２６が傾斜して配置されているためにレーザモード領域４より下に導かれる。したがって、割断された端面１３のレーザモード領域４（すなわち活性ゾーン１の活性領域）における品質は、このタイプの転位によって損なわれない、またはわずかに損なわれるにすぎない。

図１０は、オプトエレクトロニクス部品のさらなる実施形態を示しており、この実施形態では、凹部６が、階段状の第１の側面７と、垂直に配置された第２の側面８とを備えている。第１の側面７は、上側の第１の側面領域１９と、下側の第２の側面領域２０と、さらなる第１の底面２３とを備えている。上側および下側の側面領域１９，２０のいずれも、活性ゾーン１の第１の平面に対するある角度範囲内に傾斜した状態に配置されている。この角度は、９５゜〜１６０゜、特に９８゜〜１３０゜、特に１００゜〜１１５゜の角度範囲内とすることができる。選択する実施形態に応じて、第１の側面領域１９および第２の側面領域２０は、同じ角度または異なる角度を有することができる。さらなる第１の底面２３は、活性ゾーン１の第１の平面に平行に配置されている。さらに、選択する実施形態によっては、第２の凹部２５を設けることもできる。第２の凹部２５は、図２の凹部６に従って構成することができる。

さらなる第１の底面２３は、図２の底面９および凹部６が配置されている深さに配置されている。さらなる第１の底面２３は、表面５の下、１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内に配置されている。さらには、第１の底面２３は、活性ゾーンの平面より２００ｎｍ上から、活性ゾーンの平面より２００ｎｍ下までの範囲内に配置されている。この実施形態においては、底面９は、活性ゾーン１におけるさらなる第１の底面２３よりも深く配置されており、したがってメサ溝（すなわち図１の深い溝１１）の機能を果たす。底面９は、活性ゾーン１の平面より例えば２００ｎｍさらに深く配置されている。

図１１は、リッジ部３と、メサ溝１１と、向かい合う２つの端面１３，２９とを備えたレーザダイオードを示している。これに加えてこの図には、端面１３，２９に隣接する４つの凹部６，２５を示してある。凹部６，２５は、選択する実施形態に応じて、上述した例に従って構成することができる。さらに、凹部６，２５は、点線によって概略的に示したようにリッジ部と平行に延びていてもよい。

効率的な電流供給および導波のためには、半導体ダイオードには、それぞれが数ナノメートルから数百ナノメートルの範囲内の層厚を有する多数の個々のエピタキシャル層が要求される。これらの層それぞれは、ガリウム窒化物、および／またはアルミニウムガリウム窒化物、および／またはインジウムガリウム窒化物、および／またはアルミニウムインジウムガリウム窒化物から構成される特定の材料組成を有する。これらの層は、一般には、６００〜１２００℃の範囲内の温度においてＭＯＣＶＤによって堆積させる。層構造２には、多かれ少なかれ応力がかかる。レーザファセット（すなわち端面発光型レーザダイオードまたはＬＥＤの端面１３）を劈開するとき、特定の層平面に沿って、劈開された端面１３に段差が生じる。ファセットの品質の低下は、例えばＥＬＯＧ（エピタキシャル横方向成長）に類似する方法で作製される基板においては、欠陥の多い領域やスキップ（skip）から発生する。

この場合、傾斜した側面７，８と、特に丸みを帯びた遷移領域１７，１８を備えた凹部６の作製は、このような傾斜した側面を形成する目的に特に最適化されておりかつ高い除去速度を有するプラズマエッチング工程によって、ハードマスクの代わりにレジストマスクを使用することで、達成することができる。エッチング工程中に中程度から高い程度除去され、したがって側面７，８の傾斜角度につながる別のマスクを使用することも、傾斜した側面を有する凹部６，２５を作製するための技術的に可能な方法である。凹部６，２５は、さまざまな方法で作製することができる。例えば上下に重ねて配置された２枚のエッチングマスクを使用する。この場合、最初のエッチングステップにおいて、エッチング除去速度が比較的大きいソフトなマスクを使用して、傾斜した側面７，８を形成する。２番目のエッチングステップにおいては、ハードマスクを使用して、垂直な側面領域を作製する。このステップでは、凹部６を所望の深さまでエッチングし、この場合、傾斜した状態に配置されている側面７，８を、重要な下側領域に維持する。最初のステップから２番目のステップへの移行は、一例として、高いエッチング除去速度を有する第１のマスクが使い切られた（すなわち完全に除去された）ときに行う。これに加えて、硬度が異なる、したがって除去速度が異なるエッチングマスクを、凹部の両側に配置することができる。結果として、横方向に除去される程度が異なるエッチングマスクによる簡単な方法で、各側において、側面の異なる傾斜角度を達成することができる。エッチングのソフトマスクは、例えばフォトリソグラフィ法に使用されるフォトレジストから構成することができる。さらに、ソフトマスクは、ＳｉＮｘ、半導体材料、または金属から構成することもできる。

さらには、凹部６，２５を、２種類のエッチング工程ステップを使用することによって作製することもできる。この場合、最初のエッチング工程ステップは除去速度が高く、したがって傾斜した状態に配置される側面７，８を作製する。２番目の工程ステップでは、凹部６，２５を所望の深さまでエッチングする目的で、除去速度が低く垂直な側面が形成されるエッチングプラズマおよび対応するプラズマパラメータを使用する。この場合には除去速度が低いため、凹部６，２５の重要な深さ範囲における隣接する層構造２にもたらされる除去は小さい。しかしながら、傾斜した状態に配置された側面７，８を維持することができる。さらに、逆のケースも可能であり、傾斜した状態に配置される側面７，８が、凹部６，２５の上側部分に位置する。これらの形態は、エッチング工程において異なるエッチング速度および異なるエピタキシャル層を使用することによって達成できる。

図１２〜図１４は、層構造２に凹部６が導入される第１の方法のステップを示している。図１２は、エピタキシャル層と、電磁放射を生成する活性ゾーン１とを備えた層構造２を、概略図で示している。層構造２は、キャリア（図示していない）上に形成することができる。層構造２の上に第１のエッチングマスク３１を形成する。第１のエッチングマスクの上に第２のエッチングマスク３２を形成する。第２のエッチングマスク３２は第１のエッチングマスクの縁部領域３３を覆っており、これによりエッチング開口部３４を画成している。図示した例においては、第２のエッチングマスク３２が第１のエッチングマスク３１よりも硬度が低い、および／または、最初のエッチングステップにおいて、第２のエッチングマスク３２が横方向に除去されるエッチング方法を使用する。第２のエッチングマスク３２の硬度が低いことによって、エッチング工程時に第２のエッチングマスクが横方向に除去される。

結果として、図１３に示したように、傾斜した側面７，８を備えた凹部６が得られる。次いで、２番目のエッチングステップにおいて凹部６の深さを増大させ、この場合、底面および傾斜した側面７，８の構造を維持する。この目的のため、２番目のエッチングステップ時に第１のエッチングマスク３１が横方向に実質的に除去されないように、第１のエッチングマスク３１は、より硬度の高い材料から形成されている。さらに、２番目のエッチングステップにおいては、第１のエッチングマスク３１が横方向にわずかに除去されるかまたは除去されないエッチング方法を使用することができる。２番目のエッチングステップを利用することによって、図１４に示したように、凹部６の底面９が、活性ゾーン１の平面の領域における所望の深さまで下がる。この場合、凹部６の上側領域における第１のエッチングマスク３１の安定性のため、活性ゾーン１の平面に実質的に垂直に配置される側面が形成される。

図１５〜図１８は、層構造２に凹部６が導入される第２の方法の方法ステップを示している。図１５は、エピタキシャル層と、電磁放射を生成する活性ゾーン１とを備えた層構造２を概略図で示している。層構造２は、キャリア（図示していない）上に形成することができる。層構造２の上に第１のエッチングマスク３１を形成する。第１のエッチングマスクの上に第２のエッチングマスク３２を形成する。第２のエッチングマスク３２は、第１のエッチングマスクの縁部領域３３をわずかに覆っている、またはまったく覆っていない。したがって、図示したように第２のエッチングマスク３２によって、または第１のエッチングマスク３１によって、エッチング開口部３４が画成される。図示した例においては、第２のエッチングマスク３２が第１のエッチングマスク３１よりも高い硬度を有する、および／または、第１のエッチングステップにおいて、第２のエッチングマスク３２が横方向に実質的に除去されないエッチング方法を使用する。

結果として、図１６に示したように、活性ゾーン１の平面に実質的に垂直に配置されている側面を備えた凹部６が得られる。その後、図１７に示したように第２のエッチングマスク３２を除去する。次の２番目のエッチングステップにおいて、凹部６の深さを増大させ、この場合、凹部の下側領域において、底面および垂直な側面を有する凹部６の下側構造を維持する。しかしながら、凹部６の上側領域には、傾斜した状態に配置される側面７，８を形成する。この目的のため、２番目のエッチングステップ時に第１のエッチングマスク３１が横方向に除去されるように、第１のエッチングマスク３１を、より硬度の低い材料から形成することができる。さらには、２番目のエッチングステップにおいて、たとえ硬度が高い方の第１のエッチングマスク３１であっても横方向に除去されるエッチング方法を使用することができる。２番目のエッチングステップを利用することによって、図１８に示したように、凹部６の底面９の深さが、活性ゾーン１の平面の領域における所望の深さまで下がる。

図１９および図２０は、第３の方法の方法ステップを示しており、この方法では、エピタキシャル層と、電磁放射を生成する活性ゾーン１とを備えた層構造２に、互いに異なる状態に傾斜した側面７，８を備えた凹部６が導入されることができる。この目的のため、層構造２の上に第１のエッチングマスク３１および第２のエッチングマスク３２を配置し、これらのエッチングマスクは、２つの側面によってエッチング開口部３４を画成している。図示した例においては、第２のエッチングマスク３２は第１のエッチングマスク３１より低い硬度を有し、したがってエッチング工程時、第２のエッチングマスク３２は第１のエッチングマスク３１よりも横方向に大きく除去される。このようにすることで、底面９と、異なる状態に傾斜した２つの側面７，８とを備えた凹部６が得られる。底面９は、活性ゾーン１の平面に近接する所望の領域に配置する。側面７，８の傾斜は、エッチング方法に対応するエッチングマスクの異なる硬度または横方向の異なる耐性によって設定することができる。図示した例においては、第１の側面７は、活性ゾーン１の平面に対する９５゜〜１６０゜の角度を有する。第２の側面８は、活性ゾーン１の平面に垂直に配置されている。したがって第２のエッチングマスク３２は、横方向にまったく、またはほとんど除去されていない。選択する実施形態によっては、第１の側面７および／または第２の側面８が別の傾斜角度を有することもできる。特に、第２の側面８の傾斜角度を、活性ゾーン１の平面に対する９５゜〜１６０゜の範囲内とすることもできる。

（関連出願）
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１４１１７５１０．７号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

１ 活性ゾーン
２ 層構造
３ リッジ部
４ レーザモード領域
５ 表面
６ 凹部
７ 第１の側面
８ 第２の側面
９ 底面
１０ 側面領域
１１ 溝
１２ 割断方向
１３ 端面
１４ 転位
１５ 基板
１６ 層
１７ 第１の遷移領域
１８ 第２の遷移領域
１９ 第１の側面領域
２０ 第２の側面領域
２１ さらなる第１の側面領域
２２ さらなる第２の側面領域
２３ さらなる第１の底面
２４ さらなる第２の底面
２５ 第２の凹部
２６ 第３の側面
２７ 第４の側面
２８ 角度
２９ 第２の端面
３１ 第１のエッチングマスク
３２ 第２のエッチングマスク
３３ 縁部領域
３４ エッチング開口部

本発明は、特許請求項１によるオプトエレクトロニクス部品と、特許請求項１５による、オプトエレクトロニクス部品の製造方法とに関する。

本発明の目的は、特許請求項１による部品によって、および特許請求項１５による方法によって、達成される。提案する部品の１つの利点として、凹部が、少なくとも１つの傾斜した側面を備えている。傾斜した側面を備えた凹部によって提供される利点として、表面の不動態化を達成する目的で、傾斜した側面を誘電体によって高い信頼性でオーバーモールドすることができる。さらに、傾斜した側面を備えた凹部の場合、製造時に凹部の深さを正確に制御する必要がない。割断端面（fracture edge）における転位を阻止するための凹部が効果的に作用するためには、活性ゾーンの領域における定義された深さを有する凹部を形成することが有利である。この場合、凹部の底面は活性ゾーンの領域に配置される。この底面は、活性ゾーンより上または下の領域に配置することもできる。

Claims (15)

1. 電磁放射を生成する活性ゾーン（１）を有する層構造（２）を備えたオプトエレクトロニクス部品であって、
   前記活性ゾーン（１）が第１の平面内に配置されており、前記層構造（２）の表面に凹部（６，２５）が導入されており、前記凹部（６，２５）が前記部品の端面（１３）に隣接しており、前記端面（６，２５）が第２の平面内に配置されており、前記第２の平面が前記第１の平面に実質的に垂直に配置されており、前記凹部（６，２５）が底面（９）および側面（７，８）を備えており、前記側面（７，８）が前記端面（１３）に実質的に垂直に配置されており、前記側面（７，８）が前記活性ゾーンの平面に対する９０゜に等しくない角度に傾斜した状態に配置されており、前記底面（９）が前記活性ゾーンの前記第１の平面の領域に配置されている、
   オプトエレクトロニクス部品。
2. 前記底面（９）が、前記層構造（２）の表面（５）の下、１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の深さに配置されている、
   請求項１に記載の部品。
3. 前記側面（７，８）が、９５゜〜１６０゜、特に９８゜〜１３０゜の範囲内の角度に傾斜した状態に配置されている、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の部品。
4. 前記凹部が第２の側面（８）を備えており、前記第２の側面（８）が前記第１の側面（７）の向かい側に配置されている、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の部品。
5. 前記第１および第２の側面（７，８）が異なる角度に配置されている、
   請求項４に記載の部品。
6. 前記側面（７，８）が、前記第１の平面に実質的に垂直に配置されている面領域と、傾斜した面領域とを備えており、前記側面の前記傾斜した面領域が、前記側面の深さに関して前記側面（７，８）の上側の面領域（１９，２０）に配置されており、実質的に垂直に配置されている前記面領域が、前記側面（７，８）の下側領域（２１，２２）に配置されている、請求項１から請求項５のいずれかに記載の部品。
7. 前記側面（７，８）が、前記第１の平面に実質的に垂直に配置されている面領域と、傾斜した面領域とを備えており、前記側面の前記傾斜した面領域が、前記側面の深さに関して前記側面（７，８）の下側の面領域（２１，２２）に配置されており、実質的に垂直に配置されている前記面領域が、前記側面（７，８）の上側領域（１９，２０）に配置されている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の部品。
8. 前記凹部（６，２５）が、前記第２の平面に平行な平面内において、前記凹部（６，２５）の前記側面（７，８）と、前記層構造（２）の上面（５）との間、および／または、前記凹部の底面（９，２３）との間に、少なくとも１つの丸みを帯びた遷移部（１７，１８）を備えている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の部品。
9. 前記凹部（６，２５）の少なくとも一方の前記側面（７，８）が、少なくとも２つの面領域（１９，２０，２１，２２）を有する階段形状を備えており、前記面領域（１９，２０，２１，２２）が、横方向にオフセットした状態に配置されており、前記面領域（１９，２０，２１，２２）が、第２の底面（２３，２４）を介して互いに結合されており、少なくとも１つの面領域（１９，２０，２１，２２）が、傾斜した側面として形成されている、請求項１から請求項８のいずれかに記載の部品。
10. 前記凹部（６，２５）が、前記第２の平面において１０μｍ〜２００μｍの範囲内である幅を有する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の部品。
11. 前記凹部（６，２５）が、１０μｍ〜１５０μｍの範囲内であるリッジ部（３）からの距離、を有する、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の部品。
12. メサ溝（１１）が設けられており、前記メサ溝（１１）が、前記第２の平面内において、前記部品の側面（１０）と前記凹部（６，２５）の間に、前記凹部（６，２５）に対して横方向にオフセットした状態に配置されている、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の部品。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の部品を製造する方法であって、傾斜した状態に配置されている少なくとも１つの側面（７，８）を備えた凹部（６）が層構造（２）に導入されるように、前記凹部がエッチング工程を利用して前記層構造に導入され、エッチングマスク（３１）のエッチング開口部（２４）の横方向の拡張が、少なくとも部分的に前記エッチング工程において行われる、方法。
14. 少なくとも１つの傾斜した側面（７，８）を備えた凹部（６）を作製する目的で、異なる硬度のエッチングマスク（３１，３２）が使用される、請求項１３に記載の方法。
15. 硬度が低い方のエッチングマスクが、フォトレジスト、またはＳｉＮｘ、または半導体材料からなるマスク、または金属から形成されているマスクであり、前記マスクが、特に少なくとも部分的に横方向に除去される、請求項１４に記載の方法。

Images