JPH04337689A

JPH04337689A - オプトエレクトロニクス半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04337689A
Application number: JP4053303A
Authority: JP
Inventors: Petrus J A Thijs; ペトラス　ヨハネス　アドリアヌス　テイス; Leerdam Aart Van; アールト　ファン　レールダム; Johannes J M Binsma; ヨハネス　ヨルダヌス　マリア　ビンスマ
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1992-11-25
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH0575499A; EP0503729A2; US5399885A; EP0503729A3; JPH07114308B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オプトエレクトロニク
ス素子を具える半導体装置であって、半導体基板と、該
基板上に堆積された　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料のほぼ平坦
な層構造とを有する半導体本体を具え、該半導体本体の
表面に選択堆積によりオプトエレクトロニクス素子の一
部を構成するメサ部を形成して成るオプトエレクトロニ
クス半導体装置に関するものである。本発明はオプトエ
レクトロニクス素子を具えるオプトエレクトロニクス半
導体装置の製造方法にも関するものである。

【０００２】このような半導体装置は光通信、光ディス
ク装置等に広く使われている。オプトエレクトロニクス
素子は多くの場合半導体ダイオードレーザ又はＬＥＤで
あるが、例えば（受動）光導波路又はフォトダイオード
を含むこともある。これらの素子は半導体層構造の方向
にほぼ直角な少なくとも一方向に比較的小さい寸法を有
するメサ部、例えば約１〜１０μｍ　の幅を有するスト
ライプ状メサ部を有する場合が多い。

【０００３】

【従来の技術】このようなオプトエレクトロニクス半導
体装置は欧州特許０１８２９０３号（１９８９年８月９
日公告）から既知である。この既知の半導体装置はオプ
トエレクトロニクス素子としていわゆるリッジ導波路形
の半導体ダイオードレーザを具え、その半導体層構造は
ｐｎ接合を形成する２つのクラッド層間に位置させた活
性層を具え、活性層上に絶縁層を設け、この絶縁層にス
トライプ状の開口をあけ、この開口内に選択堆積により
メサ部を形成している。メサ部及び絶縁層上に金属層を
設け、これによりメサ部がその一部を構成するダイオー
ドレーザの接続導体の一方を形成している。他方の接続
導体は基板の底面に設けられる。このような半導体装置
は、製造が簡単、接点形成が簡単、接触抵抗が低い、等
のような多くの重要な利点を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この既知の半導体装置
の欠点は、堆積が所望の如く選択的に行われないこと、
及び製造中に、形成するメサ部に隣接して選択堆積のマ
スクとして作用する絶縁層上に寄生多結晶材料がしばし
ば堆積されることにある。寄生堆積は比較的粗いために
不所望である。既知の装置の他の欠点は、実際に確かめ
られているように、そのへき開中にメサ部の近く（多く
の場合そのすぐ下）においてへき開面にでこぼこ、いわ
ゆるへき開段差がかばしば生じることにあり、このこと
はオプトエレクトロニクス素子はメサ部の区域に位置す
るために特に不所望である。既知の装置の他の欠点は、
メサ部の高さを良好に調整し得ないことにある。更に、
メサ部はその縁近くでかなり厚くなってメサ部がでこぼ
こになることがあり、接続導体として作用する薄い金属
層をメサ部上に設ける際に問題を生ずる。

【０００５】本発明の目的は、上述した欠点を完全に又
は少なくとも部分的に除去したオプトエレクトロニクス
半導体装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した種類
のオプトエレクトロニクス半導体装置において、平面図
で見て前記メサ部（以後第１メサ部という）の表面積よ
りはるかに大きい表面積を有する別のメサ部（以後第２
メサ部という）を具え、該第２メサ部は第１メサ部と同
時に選択堆積により、第１メサ部の少なくとも２つの対
向辺のそばに形成され、第１メサ部から溝により分離さ
れていることを特徴とする。

【０００７】選択堆積は、同一の半導体本体の表面上に
第１メサ部より大きな表面積（例えば少なくとも何十倍
）を有する第２メサ部が存在するために表面の著しく広
い部分上で行われる。その結果、マスクとして使用する
層上に生ずる寄生多結晶堆積が著しく少なくなり、従っ
て堆積の選択性がよくなることが確かめられた。これは
、第２メサ部の存在がマスク表面積を低減するのみなら
ず、マスクの大部分が選択堆積が行われる領域に境を接
するためと説明することができる。これらのマスクの境
界近く及びマスク上では選択堆積を生ずる相（気相成長
では気相、液相成長では液相）の枯渇が生じ、これは半
導体材料又はその先駆物質がこの相内において選択堆積
が生ずる領域に向かって横方向に吸収されるためである
。この結果、マスクのこれらの境界における堆積が減少
し、多結晶シリコン材料の寄生堆積が減少する。第１及
び第２メサ部間に溝があるため、第２メサ部はオプトエ
レクトロニクス素子の一部を構成する第１メサ部の機能
とは異なる機能を果たすことができる。例えば、第２メ
サ部は遮へい作用又は支持作用のような機械的機能を果
たすことができ、また第２メサ部はトランジスタやフォ
トダイオードのような他の（オプト）エレクトロニクス
素子を具えることができる。これは、これらメサ部の一
部を形成する半導体相が溝で遮断されているために可能
である。更に、驚いたことに、本発明装置はへき開中に
少なくともメサ部のすぐ近くに殆どへき開段差が実際上
生じないことも確かめられた。この結果、得られるオプ
トエレクトロニクス素子、例えば半導体ダイオードレー
ザ又は光導波路は著しく改善された特性、特に長い寿命
を有するものとなる。

【０００８】本発明装置の第１の重要な実施例では溝の
幅を約２〜５０μｍ　とする。このような幅の場合には
第１メサ部の高さを良好に調整し得ると共にその上面が
僅かに平坦になることが判明した。２〜２０μｍ　の溝
幅の場合に良好な結果が得られ、可能な最小溝幅の場合
に最良の結果が得られる。この結果は次のように説明す
ることができる。堆積を生ずる相の、マクス上における
上述した枯渇は第１メサ部の少なくとも縁部における成
長速度の増大を伴い、そこに局部的肉厚化が生ずる。第
１メサ部がその厚さ方向及び溝に直角な方向に比較的小
さい寸法を有する場合には、成長速度の増大はメサ部の
中心部にも生じてメサ部の高さがどの場所より急速に大
きくなり、その高さを良好に調整しにくくなり問題とな
る。これらの問題は、上述したように、既知の装置でも生ず
る。第１メサ部と第２メサ部を互いに十分に近接させる
と、実際上縁部近くにおける成長速度の増大及び肉厚化
は第１メサ部には殆ど生じないことが確かめられた。前
記問題を生じない溝の最大幅はは選択堆積を生ずる相内
においてＩＩＩ　−Ｖ半導体材料又はその先駆物質の横
方向供給が生ずる距離により決まることが確かめられた
。溝の最大幅はこの距離の約２倍である。第１及び第２
メサ部に隣接する枯渇領域はこの最大幅以下の溝幅に対
し小さくなる。この結果、気相中の横方向供給が減少し
、従って成長速度の増大が減少する。この場合、この成
長速度は非選択成長の場合の成長速度に近くなり、第１
メサ部の上面は平坦になり、第１メサ部の高さが良好に
調整可能になる。従って最大溝幅は選択堆積に用いる技
術に依存する。ここで与える最大幅の値は、選択堆積に
有機金属気相エピタキシ（ＯＭＶＰＥ）を用いる装置に
対し確かめたものである。この堆積技術は種々の理由、
特に工業スケールで使用するのに好適であることから特
に魅力的な堆積技術である。溝幅の最小値はメサ部の有
効な分離及びオプトエレクトロニクス素子の性質のよう
な実際的考察により決り、約２μｍ　である。

【０００９】本発明装置の好適実施例では、溝の底面を
絶縁層で被覆する。このような絶縁層は選択堆積の実行
中のマスクとして極めて好適であることが確かめられ、
二酸化シリコン又は窒化シリコンとするのが好ましい。この層は選択堆積後に除去しないで第１メサ部の接点形
成に有利に利用することができる。即ち、第１メサ部の
すぐ隣りの溝の底面に絶縁層が存在することにより接続
導体を第１メサ部上に臨界的なアライメント工程の必要
なしに設けることができる。

【００１０】本発明半導体装置の重要な好適実施例では
、オプトエレクトロニクス素子は半導体ダイオードレー
ザであり、基板は第１導電型であり且つ第１接続導体が
設けられ、第１メサ部はストライプ状であり、その両側
が溝で限界され、この溝により第２メサ部から分離され
ていると共に半導体構造内に共振空胴を構成するよう長
さ方向において２つの平行鏡面で限界されており、半導
体構造は第１導電型の第１クラッド層、活性層、第１導
電型と反対の第２導電型の第２クラッド層及び同じく第
２導電型の接点層をこの順序に具えた装置において、第
１メサ部及び第２メサ部は接点を具え、第１メサ部には
第２接続導体を設ける。このようなオプトエレクトロニ
クス半導体装置ではオプトエレクトロニクス素子は利得
導波形のダイオードレーザであり、光ディスクシステム
やバーコードリーダのような多くの用途に好適である。これらの半導体装置は多くの場合　ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ　（λ＝　０．６〜０．９　μｍ）又はＩｎＧａＰ
／ＡｌＩｎＧａＰ（λ＝　０．５〜０．６　μｍ　）　
の材料系で製造される。上述した利点に加えて、第２メ
サ部が第１メサ部とほぼ同一の高さを有する本例装置は
“上下さかさま”取付けに特に好適である利点を有し、
この取付け方法は特に高電力消費レベルのオプトエレク
トロニクス素子の場合に必要とされる。この取付け方法
の場合には冷却体を使用することができる。

【００１１】この実施例の第１の変形例では、第１メサ
部及び第２メサ部は第２クラッド層の一部分も具えるよ
うすにする。第１メサ部及び第２メサ部が第２クラッド
層の大部分を具えるようにすると、屈折率導波形の半導
体ダイオードレーザを具えた装置が得られる。このタイ
プのレーザは例えば光通信システムの分野の用途に極め
て好適である。このような半導体装置は多くの場合　Ｉ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ　（λ＝　１．０〜１．５　μｍ
　）　の材料系で製造される。第１メサ部及び第２メサ
部が第２クラッド層の小部分を含むだけである場合は、
半導体ダイオードレーザはまだ利得導波形である。別の
絶縁層を第２メサ部上に設け、第２接続導体をこの絶縁
層及び溝底面の絶縁層上に設けるのが好適である。この
場合、第２接続導体を半導体本体の全表面上に設けるこ
とができ、これにより製造の簡単化及び良好な接点形成
のような利点が得られるが、第１及び第２接続導体間に
順方向バイアスを加えたときに電流はダイオードレーザ
が位置する第１メサ部を経てのみ流れる。

【００１２】上述の好適実施例の第２の変形例では、第
１メサ部は第２クラッド層の一部分を具え、第２接続導
体を溝底面の絶縁層及び第２メサ部上に延在させる。こ
の変形例では第２接続導体と第２メサ部の第２クラッド
層との間のショットキバリヤのため、本例も接続導体を
経て流れる（順方向）電流は第２メサ部を経て流れない
で、ダイオードレーザが位置する第１メサ部を経て流れ
る特性を有する。

【００１３】上述した全ての実施例の重要な変形例では
、第１及び第２メサ部はそれらの基部に狭さく部を有す
るようにする。第１メサ部の狭さく部は、小さな活性領
域及び従って低い始動電流と、大きな接点面積及び従っ
て低い接触直列抵抗とをオプトエレクトロニクス素子、
例えばダイオードレーザに合わせ持たせることができる
利点を有する。第１メサ部が、例えば（受動）光導波路
を形成する場合には、この狭さく部は、メサ状導波路内
に存在する光を第１メサ部の下方に位置する半導体材料
から大きく又は部分的に分離したままに保つため材料に
よる光吸収が避けられる利点を有する。更に、メサ部の
狭さく部は、選択堆積に必要な絶縁層の窓を互いに極め
て近接して配置する必要なく第１及び第２メサ部間の間
隔を極めて小さく、例えば数μｍ　にし得る利点を有す
る。両メサ部の近接配置、即ち溝の小さな幅は先に詳細
に論じたように種々の利点を有する。この変形例では、
両メサ部は窓間に存在する選択堆積用マスクとして作用
する絶縁層上を横方向に部分的に延在する。

【００１４】本発明半導体装置の製造方法においては、
少なくとも半導体基板を具えるほぼ平坦な半導体本体上
に絶縁層を設け、該絶縁層にフォトリソグラフィ及びエ
ッチングにより第１及び第２の窓を形成し、第２の窓は
第１の窓の少なくとも２つの対向辺において第１の窓と
境を接するが第１の窓から該絶縁層の残存領域で離間さ
れ且つ第１の窓より大きな表面積を有するものとし、斯
る後に　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料の半導体層構造を選択堆
積により設けてオプトエレクトロニクス素子の一部を構
成する第１メサ部及び第２メサ部を前記第１及び第２窓
内にそれぞれ形成することを特徴とする。

【００１５】この方法は比較的簡単であるのに加えて、
先にそれらの利点について詳述したように所望の特性を
有するオプトエレクトロニクス半導体特性を得ることが
できる重要な利点を有する。本発明方法は多結晶シリコ
ンの堆積が絶縁層上に殆ど生じないために既知の方法よ
り簡単である。即ちこのような多結晶シリコン堆積を除
去する追加のエッチング工程が不要になり、この点は既
知の方法と大きく異なる点である。

【００１６】本発明方法の重要な変形例では、前記絶縁
領域をストライプ状に選択し、その幅を選択堆積を生ず
る相内における　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料又はその先駆物
質の拡散長の２倍以下に選択する。このようにすると、
先に論じたように、非選択的に堆積される均一な半導体
層構造の成長速度に対する選択堆積の成長速度の増大が
除去又は制限される。これにより選択的に堆積される第
１メサ部の縁部における局部的肉厚化も制限され、完全
に除去することもできる。

【００１７】本発明の方法では、選択堆積を工業的にま
すます魅力的になってきている堆積技術である有機金属
気相エピタキシ（ＯＭＶＰＥ）により実施し、ストライ
プ状絶縁領域の幅を約２μｍ　〜２５μｍ　に選択する
のが好ましい。

【００１８】オプトエレクトロニクス素子として半導体
ダイオードレーザを選択した本発明装置の製造に好適な
本発明の方法では、絶縁層を第１導電型の半導体基板上
に設ける前に、第１導電型の第１クラッド層と活性層と
、第２導電型の光導波層又は第２クラッド層の少なくと
も一部分とをこの順序に具える　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料
のほぼ平坦な半導体層構造を設け、選択堆積により設け
る半導体層構造は第２導電型の接点層を少なくとも具え
、且つ選択堆積後に基板に第１接続導体を設けると共に
第１メサ部に第２接続導体を設け、斯る後にへき開処理
により個々のオプトエレクトロニクス半導体装置を得る
ようにする。この方法を変更することにより屈折率導波
形及び利得導波形の両タイプの半導体ダイオードレーザ
を具える装置を製造することができる。前者の場合には
、選択堆積前に設けるほぼ平坦な半導体層構造は第２ク
ラッド層の下に位置する半導体層と第２クラッド層の小
部分とを具えるものとし、第２クラッド層の残部を選択
堆積中に形成する。第２接続導体を第２メサ部上にも延
在させるのが好ましい。この目的のために、第２接続導
体を設ける前に別の絶縁層を第２メサ部上に、例えば熱
堆積により設け、この絶縁層をフォトリソグラフィ及び
エッチングにより第１メサ部の区域から除去し、この絶
縁層は酸化シリコン又は窒化シリコンとする。第２クラ
ッド層の少なくとも一部分も選択堆積中に設ける場合、
本発明方法の魅力的な変形例では、第２メサ部の区域の
接点層をフォトリソグラフィ及び材料選択性エッチング
により除去し、この区域に第２接続導体を２つの絶縁層
上を延在するように設ける。

【００１９】

【実施例】本発明を図面を参照して実施例につき詳細に
説明する。図１は本発明オプトエレクトロニクス半導体
装置の一実施例の断面図であり、本例ではオプトエレク
トロニクス素子はリッジ導波路形半導体ダイオードレー
ザである。この装置は第１接続導体８が設けられた第１
導電型（本例ではｎ型）の基板１（本例ではリン化イン
ジウム単結晶から成る）を有する半導体本体１１を具え
る。この基板上に　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料（本例ではＩ
ｎＰ　又はＩｎＧａＡｓＰ）の半導体層構造２，３，４
，５Ａ，５Ｂ，６を設けると共に、半導体本体１１の表
面３１に第１メサ部１０を形成し、このメサ部は本例で
は図平面に垂直方向に長さ方向を有するストライプ状で
あり、オプトエレクトロニクス素子（本例では半導体ダ
イオードレーザ）の一部を構成する。第１メサ部１０の
長さは約３００μｍ　であり、絶縁領域２０のレベルに
おける幅は約４μｍ　、そのすぐ上で約５μｍ　である
。本発明では第１メサ部１０の少なくとも２つの対向側
面、本例では図平面に垂直に延在する長さ方向側面のそ
ばに第２メサ部を形成する。この第２メサ部は溝３３、
本例では２個の溝３３により第１メサ部から分離された
２個の別個のメサ部１２を具え、この第２メサ部は平面
図において第１メサ部の表面積（約３００×５μｍ　２
）よりはるかに大きい表面積（約２×３００×１３０μ
ｍ２）を有し、この第２メサ部も第１メサ部を同時に選
択堆積により形成する。

【００２０】このような装置はその製造中に第１メサ部
の隣りのマスクとして作用する層（本例では絶縁層２０
）上に生ずる寄生多結晶堆積が著しく少なくなることが
確かめられた。更に、驚いたことにこのような装置は第
１メサ部近くにへき開段差を全く又は少なくとも殆ど生
じないことが確かめられた。この点はへき開により形成
されるオプトエレクトロニクス素子の良好な動作のため
に重要な要件である。

【００２１】他の（オプト）エレクトロニクス素子を第
２メサ部に存在させることができる。本例ではこのよう
な素子は存在せず、第２メサ部は例えば装置の機械的取
扱い中における第１メサ部の保護部材として、或いは接
点ワイヤ取付け用の接点パッドとして、或いはいわゆる
“上下さかさま”最終組立における支持表面として作用
し、この場合には第２メサ部の高さは第１メサ部の高さ
（本例では約１．５　μｍ）　に等しい或いは少なくと
もほぼ等しくするのが有利である。溝３３（本例では２
個）の幅は２〜２０μｍ　が好適であり、本例では１４
μｍ　である。この比較的小さな距離のために、第１メ
サ部の縁近くにおいて成長速度の増大又は過剰成長が全
く又は少なくとも殆ど生じない。第１導電型の基板（本
例ではｎ−ＩｎＰ）上に位置する半導体層構造は、本例
では第１導電型（ｎ型）の第１クラッド層２と、本例で
はＩｎＧａＡｓＰの活性層３と、第２導電型（ｐ型）の
、本例ではＩｎＰ　から成る第２クラッド層５の部分５
Ａとをこの順序に具える。溝３３の底面上に位置する絶縁層（本例では酸化シリコ
ン）は選択堆積用のマスクとして作用し、これにより選
択堆積されるメサ部１０，１２は本例では同じくＰ−Ｉ
ｎＰ　から成る第２クラッド層５の大部分５Ｂと、第２
導電型（ｐ型）の、本例ではＩｎＧａＡｓＰから成る接
点層６とをこの順序に具える。種々の（半導体）層の組
成及び厚さを下記の表に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】本例では、第１メサ部１０に第２接続導体
７を設け、第２メサ部（本例ではメサ部１２）には絶縁
層２１（本例では酸化シリコン）を設け、その上に第２
接続導体７を延在させて第２接続導体を下側の半導体領
域から絶縁する。従って、第２接続導体７は単一の製造
工程、即ち堆積工程で設けることができる。絶縁層２０
及び２１の存在のために、接続導体７及び８間のクラッ
ド層２及び５から成るｐｎ接合間に順方向バイアス電圧
が印加されたとき、電流は半導体ダイオードレーザが位
置する第１メサ部１０を経てのみ流れる。本例ではスト
ライプ状の絶縁層２０は約３００μｍ　の長さ及び約１
６μｍ　の幅を有する。本例ではメサ部１０及び１２は
それらの基部近く、即ち絶縁層２０のレベルに狭さく部
を有し、その上方に半導体層５及び６が横方向に部分的
に延在する。この結果、第１メサ部１０の大きな接点表
面及び従って低い接触抵抗とともにダイオードレーザの
幅狭活性領域３５が得られ、有利である。尚、メサ部１
０及び１２が形成される絶縁層２０の開口を比較的広く
離してもメサ部１０とメサ部１２との間の最終的間隔は
比較的小さくなり、これは寸法の許容公差になるのみな
らず溝３３の幅を小さくする。本例では活性層３と第２
クラッド層５との間に光導波層４が存在するため、本例
装置のダイオードレーザは高電力消費用に特に好適であ
る。本例装置の特有の利点は、第２クラッド層５の部分５Ａ
が特に薄く均一な厚さになり、この部分５Ａは非選択堆
積により形成される事実のためにその厚さを容易に精密
に調整し得る点にある。この結果、ダイオードレーザ３
２の導波率を精密に、均一に及び再現可能に調整するこ
とができる。

【００２４】上述した本発明オプトエレクトロニクス半
導体装置は次のように製造する（図２，３及び４）。出
発材料は単結晶ｎ型ＩｎＰ　の（００１）基板である。上記表に、この方法で使用する基板及び他の半導体層の
半導体材料のデータ、即ちその組成、導電型、ドーピン
グ濃度及び厚さが示されている。例えばＯＭＶＰＥによ
り基板上にｎ−ＩｎＰ　の第１クラッド層２、活性層３
、ＩｎＧａＡｓＰ　の光導波層４及びｐ−ＩｎＰ　の第
２クラッド層５の部分５Ａをこの順に堆積する（図２）
。本発明では、次に絶縁層２０（本例では酸化シリコン
）を基板上に設け、この絶縁層に第１の窓４０（本例で
はストライプ状窓）及び第２の窓４２（本例では２個の
ストライプ状窓）をフォトリソグラフィ及びエッチング
により形成し、本発明では第２の窓４２は第１の窓４０
を少なくともその２つの対向辺（本例では図平面にほぼ
垂直に延在する第１の窓４０の長さ方向辺）において取
り囲むと共に第１の窓４０から絶縁層２０の領域２０（
本例ではストライプ状で２つの領域２０がある）により
離間され、且つ第１の窓４０より著しく大きな表面積を
有するものとする。次に、本発明では半導体層構造６５
、本例では　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料の第２クラッド層の
第２部分５Ｂ及び接点層６（本例では部分５ＢはＩｎＰ
　、層６はＩｎＧａＡｓＰ）を選択堆積により堆積する
（図３）。この構造はオプトエレクトロニクス素子３２
（本例ではダイオードレーザ）の一部分を形成する第１
メサ部１０及び第２メサ部１２を第１の窓４０及び第２
の窓４２内にそれぞれ形成する。斯る方法は、寄生多結
晶堆積の発生が少なくなるため、その除去が不要になる
利点を有する。ストライプ状領域の幅は選択堆積が行わ
れる相（本例では気相）内の　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料又
はその先駆物質（本例では１〜数個のＶ−元素の水素化
物及び１〜数個の　ＩＩＩ元素のアルキド）　の拡散長
の２倍より小さく選択するのが好ましい。これにより第
１メサ部の縁部近くにおける成長速度の増大又は過剰成
長が特に避けられ、一層良好な半導体装置及び一層良好
なプロセス制御が得られる。選択堆積技術をＯＭＶＰＥ
とする場合には、絶縁領域２０の幅は約２〜２５μｍ　
に選択するのが好ましい。本例では、この幅を約１６μ
ｍ　とする。本例ではストライプ状のこの絶縁領域２０
の長さ方向及び同じくストライプ状の窓４０及び４２の
長さ方向は（１１０）方向又は（１１１）方向のような
｛１１０｝群に属する方向に平行に選択するが、（１１
０）方向が好ましい。次に他の絶縁層２１（本例では同
じく二酸化シリコン）を例えばスパッタリングにより半
導体本体上に設け、第１メサ部及び絶縁層２０の隣接部
分上のこの絶縁層２１をリソグラフィ及びエッチングに
より除去する（図４）。絶縁層２０及びこの絶縁層２１
が異なる材料から成る場合にはこの目的のために材料選
択性エッチングを用いることができる。半導体本体１１
の底面及び上面に第１接続導体８及び第２接続導体７を
設け、得られた装置（図１）をへき開すれば、上述した
実施例のオプトエレクトロニクス装置が最終マウント又
は他の処理に好適な形で得られる。

【００２５】本発明は上述した実施例にのみ限定されず
、多くの変形や変更が可能である。例えば上述した実施
例とは異なる他の半導体材料又は他の組成のものを用い
ることができる。例えばＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ　系又
はＩｎＧａＰ／ＩｎＡｌＧａＰ　系の装置をＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系で製造することもできる。全ての導電型
を反対導電型に（同時に）置き替えることもできる。オ
プトエレクトロニクス素子が半導体ダイオードレーザで
ある場合には、このダイオードレーザを利得導波形にも
屈折率導波形にもすることができる。本発明はオプトエレクトロニクス素子としてダイオード
レーザを有する装置に限定されず、本発明装置は第１メ
サ部で実現されるＬＥＤ、光導波路又はその他の素子を
具えることもできる。また、本発明はストライプ状の第
１メサ部を有するものに限定されない。このメサ部は板
状にも、円形状にもすることができる。これらの場合に
も第１メサ部３がその厚さ方向にほぼ直角な一方向又は
数方向に小さい寸法を有するときに最良の結果を達成す
ることができる。このようにすると第１メサ部は例えば
０．０１〜０．１　μｍ　の横方向寸法を有するいわゆ
る量子箱を含むものとし得る。

【００２６】上述した実施例では本発明装置は第２メサ
部に他の（オプト）エレクトロニクス素子を具えていな
い。しかし、このようにすることもでき、第２メサ部に
トランジスタ、フォトダイオード又は光導波路を具える
ことができる。最後に、半導体層を設ける方法としてＯ
ＭＶＰＥの他にＬＰＥ（液相エピタキシ）、ＭＢＥ（分
子ビームエピタキシ又はＶＰＥ（気相エピタキシ）を用
いることもできる。これは選択堆積中に設ける半導体層
に対しても、他の半導体層に対しても言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】オプトエレクトロニクス素子として半導体ダイ
オードレーザを具える本発明オプトエレクトロニクス半
導体装置の一実施例の断面図である。

【図２】本発明方法による図１に示す半導体装置の一製
造工程を示す図である。

【図３】本発明方法による図１に示す半導体装置の次の
製造工程を示す図である。

【図４】本発明方法による図１に示す半導体装置の次の
製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１　　基板２　　第１クラッド層３　　活性層４　　光導波層５　　第２クラッド層６　　接点層７，８　　接続導体１０　　第１メサ部１１　　半導体本体１２　　第２メサ部２０　　絶縁領域２１　　絶縁層３
３　　溝４０　　第１の窓４２　　第２の窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　オプトエレクトロニクス素子を具える
半導体装置であって、半導体基板と、該基板上に堆積さ
れた　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料のほぼ平坦な層構造とを有
する半導体本体を具え、該半導体本体の表面に選択堆積
によりオプトエレクトロニクス素子の一部を構成するメ
サ部を形成して成るオプトエレクトロニクス半導体装置
において、平面図で見て前記メサ部（以後第１メサ部と
いう）の表面積よりはるかに大きい表面積を有する別の
メサ部（以後第２メサ部という）を具え、該第２メサ部
は第１メサ部と同時に選択堆積により、第１メサ部の少
なくとも２つの対向辺のそばに形成され、第１メサ部か
ら溝により分離されていることを特徴とするオプトエレ
クトロニクス半導体装置。
【請求項２】　　前記溝の幅は約２〜５０μｍ　である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】　　前記溝の幅は約２〜２０μｍ　である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】　　第２メサ部の高さは第１メサ部の高さ
にほぼ等しいかそれより大きいことを特徴とする請求項
１〜３の何れかに記載の半導体装置。
【請求項５】　　前記溝の底面が絶縁層で被覆されてい
ることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項６】　　オプトエレクトロニクス素子は半導体
ダイオードレーザであり、基板は第１導電型であり且つ
第１接続導体が設けられ、第１メサ部はストライプ状で
あり、その両側が溝で限界され、この溝により第２メサ
部から分離されていると共に半導体構造内に共振空胴を
形成するよう長さ方向において２つの平行鏡面で限界さ
れており、該半導体構造は第１導電型の第１クラッド層
、活性層、第１導電型と反対の第２導電型の第２クラッ
ド層及び同じく第２導電型の接点層をこの順序に具えた
請求項５記載の半導体装置において、第１メサ部及び第
２メサ部は接点を具え、第１メサ部には第２接続導体を
設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】　　第１メサ部及び第２メサ部は第２クラ
ッド層の一部分を具えることを特徴とする請求項６記載
の半導体装置。
【請求項８】　　第２メサ部を他の絶縁層で被覆し、第
２接続導体を前記溝上の絶縁層と該他の絶縁層上に延在
させたことを特徴とする請求項６又は７記載の半導体装
置。
【請求項９】　　第１メサ部は第２クラッド層の一部分
を具え、第２接続導体を前記溝上の絶縁層及び第２メサ
部上に延在させたことを特徴とする請求項６記載の半導
体装置。
【請求項１０】　　活性層と第２クラッド層との間に光
導波層が存在することを特徴とする請求項６〜９の何れ
かに記載の半導体装置。
【請求項１１】　　第１メサ部及び第２メサ部はそれら
の基部近くに狭さく部を具えることを特徴とする請求項
１〜１０の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１２】　　オプトエレクトロニクス素子を具え
るオプトエレクトロニクス半導体装置を製造するに当た
り、少なくとも半導体基板を具えるほぼ平坦な半導体本
体上に絶縁層を設け、該絶縁層にフォトリソグラフィ及
びエッチングにより第１及び第２の窓を形成し、第２の
窓は第１の窓の少なくとも２つの対向辺において第１の
窓を取り囲むと共に第１の窓から該絶縁層の残存領域で
離間され且つ第１の窓より大きな表面積を有するものと
し、斯る後に　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料の半導体層構造を
選択堆積により設けてオプトエレクトロニクス素子の一
部を構成する第１メサ部及び第２メサ部を前記第１及び
第２窓内にそれぞれ形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項１３】　　前記残存絶縁領域をストライプ状に
選択し、その幅を選択堆積を生ずる相内における　ＩＩ
Ｉ−Ｖ半導体材料又はその先駆物質の拡散長の２倍以下
に選択することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】　　選択堆積は有機金属気相エピタキシ
（ＯＭＶＰＥ）により実施すると共に前記ストライプ状
絶縁領域の幅を２〜２５μｍ　に選択することを特徴と
する請求項１３記載の方法。
【請求項１５】　　オプトエレクトロニクス素子として
半導体ダイオードレーザを選択した請求項１２〜１４の
何れかに記載の半導体装置の製造方法において、前記絶
縁層を第１導電型の半導体基板上に設ける前に、第１導
電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の光導
波層又は第２クラッド層の少なくとも一部分とをこの順
序に具える　ＩＩＩ−Ｖ半導体材料のほぼ平坦な半導体
層構造を設け、選択堆積により設ける半導体層構造は第
２導電型の接点層を少なくとも具え、且つ選択堆積後に
基板に第１接続導体を設けると共に第１メサ部に第２接
続導体を設け、斯る後にへき開処理により個々のオプト
エレクトロニクス半導体装置を得ることを特徴とする半
導体装置の製造方法。