JPH07176833A - スタック式活性領域レーザアレーの製造方法 - Google Patents
スタック式活性領域レーザアレーの製造方法Info
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- JPH07176833A JPH07176833A JP6260088A JP26008894A JPH07176833A JP H07176833 A JPH07176833 A JP H07176833A JP 6260088 A JP6260088 A JP 6260088A JP 26008894 A JP26008894 A JP 26008894A JP H07176833 A JPH07176833 A JP H07176833A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 至近離間された複数波長のレーザビームを出
力するスタック式活性領域構造体の製造方法を提供す
る。 【構成】 下部クラッド層１２とエッチング停止層２
０，３４，４４で分離されバンドギャップが異なる複数
のスタックされた活性領域１６，３０，４０を基体９上
に堆積する。これらの活性層は基体９から離れるにつれ
てバンドギャップが減少するように積み重ねる。次い
で、パターン化マスク及びエッチング停止層２０，３
４，４４を用いて複数の活性層をエッチングしてスタッ
クが形成され、各スタックに残る最も上の活性領域がそ
のスタックのレージング波長に対応するバンドギャップ
をもつ。露出表面に上部クラッド層２２，４６を成長さ
せ、スタックの周りには横方向閉込層を形成する。最後
に、各スタックにキャップ層２４，４８及び金属接点２
６，５０，５６を形成する。
力するスタック式活性領域構造体の製造方法を提供す
る。 【構成】 下部クラッド層１２とエッチング停止層２
０，３４，４４で分離されバンドギャップが異なる複数
のスタックされた活性領域１６，３０，４０を基体９上
に堆積する。これらの活性層は基体９から離れるにつれ
てバンドギャップが減少するように積み重ねる。次い
で、パターン化マスク及びエッチング停止層２０，３
４，４４を用いて複数の活性層をエッチングしてスタッ
クが形成され、各スタックに残る最も上の活性領域がそ
のスタックのレージング波長に対応するバンドギャップ
をもつ。露出表面に上部クラッド層２２，４６を成長さ
せ、スタックの周りには横方向閉込層を形成する。最後
に、各スタックにキャップ層２４，４８及び金属接点２
６，５０，５６を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異なるカラー波長の多
数のレーザビームを出力するスタック式活性領域レーザ
アレーの製造方法に係る。
数のレーザビームを出力するスタック式活性領域レーザ
アレーの製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタ及び光学メモリのような
多数の装置の性能は、多数のレーザビームを組み込むこ
とによって改善することができる。例えば、多数のビー
ムを使用するレーザプリンタは、単一のビームしか使用
しないプリンタよりも高いプリント速度及び／又は良好
なスポット先鋭さを与えることができる。
多数の装置の性能は、多数のレーザビームを組み込むこ
とによって改善することができる。例えば、多数のビー
ムを使用するレーザプリンタは、単一のビームしか使用
しないプリンタよりも高いプリント速度及び／又は良好
なスポット先鋭さを与えることができる。
【０００３】多くの用途では、異なるカラー（波長）の
至近離間されたレーザビームが望ましい。例えば、異な
るカラーの至近離間されたレーザビームを使用するカラ
ープリンタは、ビームをオーバーラップさせ、単一のラ
スタ出力多角形スキャナ及び１組の光学系を使用してこ
れらのオーバーラップするビームをスイープし、その後
に、カラー選択フィルタを用いて個々のビームを分離
し、各ビームを個別のゼログラフィック像形成ステーシ
ョンへ指向し、異なる記録媒体上に各カラーの潜像を形
成し、そして単一の記録媒体上の各潜像を順次に現像す
ることによりフルカラー像を形成することができる。
至近離間されたレーザビームが望ましい。例えば、異な
るカラーの至近離間されたレーザビームを使用するカラ
ープリンタは、ビームをオーバーラップさせ、単一のラ
スタ出力多角形スキャナ及び１組の光学系を使用してこ
れらのオーバーラップするビームをスイープし、その後
に、カラー選択フィルタを用いて個々のビームを分離
し、各ビームを個別のゼログラフィック像形成ステーシ
ョンへ指向し、異なる記録媒体上に各カラーの潜像を形
成し、そして単一の記録媒体上の各潜像を順次に現像す
ることによりフルカラー像を形成することができる。
【０００４】至近離間されたレーザビームを得るための
１つの方法は、多数のレーザ放射場所又はレーザストラ
イプを共通の基板上に形成することである。これは、非
常に至近離間されたビームを可能とするが、公知のモノ
リシックレーザアレーは、典型的に、１つのカラーのレ
ーザビームしか出力しない。
１つの方法は、多数のレーザ放射場所又はレーザストラ
イプを共通の基板上に形成することである。これは、非
常に至近離間されたビームを可能とするが、公知のモノ
リシックレーザアレーは、典型的に、１つのカラーのレ
ーザビームしか出力しない。
【０００５】しかしながら、モノリシックレーザアレー
から異なるカラーのレーザビームを発生するための種々
の技術が知られている。例えば、各レーザ領域における
駆動状態を変えることによって僅かな量のカラーの相違
が得られることが良く知られている。しかし、容易に得
られるカラーの相違は、ほとんどの用途では不充分であ
る。
から異なるカラーのレーザビームを発生するための種々
の技術が知られている。例えば、各レーザ領域における
駆動状態を変えることによって僅かな量のカラーの相違
が得られることが良く知られている。しかし、容易に得
られるカラーの相違は、ほとんどの用途では不充分であ
る。
【０００６】大きな波長の分離を得るための１つの方法
は、基体上に第１組の活性層を成長させて、１つの波長
の光を出力する第１レーザ素子を形成し、そしてその第
１組の活性層の隣に第２組の活性層を形成して、第２波
長の第２レーザ素子を形成することである。しかしなが
ら、この方法は、各レーザ素子ごとに個別の結晶成長を
必要とし、あるものは容易に行えない。
は、基体上に第１組の活性層を成長させて、１つの波長
の光を出力する第１レーザ素子を形成し、そしてその第
１組の活性層の隣に第２組の活性層を形成して、第２波
長の第２レーザ素子を形成することである。しかしなが
ら、この方法は、各レーザ素子ごとに個別の結晶成長を
必要とし、あるものは容易に行えない。
【０００７】モノリシックレーザアレーから異なるカラ
ーのレーザビームを得るための別の技術は、スタック
（積層）した活性領域を使用することである。スタック
状活性領域のモノリシックアレーとは、共通のクラッド
層の間に複数の活性領域がサンドイッチされたものであ
る。各活性領域は、レーザストライプ内に収容された薄
い体積部より成る。レーザストライプは、異なる波長の
レーザビームを放射する異なる数の活性領域を含む。
ーのレーザビームを得るための別の技術は、スタック
（積層）した活性領域を使用することである。スタック
状活性領域のモノリシックアレーとは、共通のクラッド
層の間に複数の活性領域がサンドイッチされたものであ
る。各活性領域は、レーザストライプ内に収容された薄
い体積部より成る。レーザストライプは、異なる波長の
レーザビームを放射する異なる数の活性領域を含む。
【０００８】スタック状の活性領域のモノリシックレー
ザアレーでは、そのスタック状活性領域を通して直列に
電流が流れる。バンドギャップエネルギーが最も低い活
性領域がレーザ作用し、アレーのその部分から出力され
るレーザビームのカラーを決定する。別のカラーの出力
を与えるには、それまでバンドギャップエネルギーが最
も低かった活性領域をアレーの部分から除去し、残りの
スタック領域に電流を流すようにする。
ザアレーでは、そのスタック状活性領域を通して直列に
電流が流れる。バンドギャップエネルギーが最も低い活
性領域がレーザ作用し、アレーのその部分から出力され
るレーザビームのカラーを決定する。別のカラーの出力
を与えるには、それまでバンドギャップエネルギーが最
も低かった活性領域をアレーの部分から除去し、残りの
スタック領域に電流を流すようにする。
【０００９】スタック状活性領域のモノリシックレーザ
アレーは、異なるカラーの至近離間されたレーザビーム
を出力できるだけでなく、便利なことに、その出力レー
ザビームが互いに軸方向に整列されている（同じ光学軸
を共有する）。実際に、スタック状活性領域のモノリシ
ックレーザアレーのスタックされた領域は、非常に接近
して離間されており、スタック方向の分離は典型的に約
１００ｎｍである。
アレーは、異なるカラーの至近離間されたレーザビーム
を出力できるだけでなく、便利なことに、その出力レー
ザビームが互いに軸方向に整列されている（同じ光学軸
を共有する）。実際に、スタック状活性領域のモノリシ
ックレーザアレーのスタックされた領域は、非常に接近
して離間されており、スタック方向の分離は典型的に約
１００ｎｍである。
【００１０】スタック状の活性領域のモノリシックレー
ザアレーに伴う大きな問題点は、特に、ＡｌＧａＡｓ材
料系において製造が困難なことである。これは、少なく
とも部分的である。というのは、適切なスタック状の活
性領域を構造体の各部に形成しなければならないからで
ある。概念的には、この問題は、必要な活性領域を含む
平らなエピタキシャル層を単に成長させて、活性領域の
バンドギャップエネルギーが結晶表面に向かって移動す
るにつれて減少するようにするだけで解消できる。次い
で、必要に応じて単に活性領域を除去し、アレーの各領
域から所望の波長を得ることができる。最終的に、必要
なクラッド層及びキャップ層が残りの活性領域上に成長
される。
ザアレーに伴う大きな問題点は、特に、ＡｌＧａＡｓ材
料系において製造が困難なことである。これは、少なく
とも部分的である。というのは、適切なスタック状の活
性領域を構造体の各部に形成しなければならないからで
ある。概念的には、この問題は、必要な活性領域を含む
平らなエピタキシャル層を単に成長させて、活性領域の
バンドギャップエネルギーが結晶表面に向かって移動す
るにつれて減少するようにするだけで解消できる。次い
で、必要に応じて単に活性領域を除去し、アレーの各領
域から所望の波長を得ることができる。最終的に、必要
なクラッド層及びキャップ層が残りの活性領域上に成長
される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性領
域が至近離間されているときには活性領域間のエリアを
正確にエッチングすることは非常に困難である。更に、
これらの材料が空気に曝されるときには多数の材料に不
所望な成長が生じ、例えば、ＡｌＧａＡｓのある組成に
酸化物の成長が生じるので、残りの活性領域上に必要な
高品質の成長を得ることは非常に困難である。従って、
上記の簡単な概念的な解決策は、ある材料系、例えば、
アルミニウムを含む材料系において実施することは困難
である。
域が至近離間されているときには活性領域間のエリアを
正確にエッチングすることは非常に困難である。更に、
これらの材料が空気に曝されるときには多数の材料に不
所望な成長が生じ、例えば、ＡｌＧａＡｓのある組成に
酸化物の成長が生じるので、残りの活性領域上に必要な
高品質の成長を得ることは非常に困難である。従って、
上記の簡単な概念的な解決策は、ある材料系、例えば、
アルミニウムを含む材料系において実施することは困難
である。
【００１２】それ故、至近離間された多数のカラーレー
ザビームを出力することのできるスタック式活性領域構
造体を、上部層の成長の前に雰囲気に曝した際に不所望
な酸化を受ける材料系において形成する技術を得ること
が有用である。
ザビームを出力することのできるスタック式活性領域構
造体を、上部層の成長の前に雰囲気に曝した際に不所望
な酸化を受ける材料系において形成する技術を得ること
が有用である。
【００１３】本発明の目的は、至近離間された多数のカ
ラーレーザビームを出力することのできるスタック式活
性領域構造体を製造する技術を提供することである。
ラーレーザビームを出力することのできるスタック式活
性領域構造体を製造する技術を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、至近離間され
たレーザストライプを備え、大きいが充分に制御された
波長分離を有するレーザビームを出力するモノリシック
アレー、及びその製造技術に係る。本発明の技術を用い
て形成されたモノリシックアレーは、基体に向かって進
むにつれてエネルギーバンドギャップが増加する順序で
積み重ねられた複数のスタック（積層）された活性領域
を有する。これらの活性領域は、１つ以上の薄いエッチ
ング停止層によって分離される。最も下の活性層と基体
との間には下部クラッド層があり、各スタックの最も上
の活性層の上には上部クラッド層がある。有利なこと
に、各スタックの上の強くドープされたキャップ層／金
属接点と、基体上の金属接点（全てのスタックによって
共有される）とを用いて、各スタックへの電気的接続が
なされる。性能を向上するため、各スタックを取り巻く
閉込層を用いて横方向のキャリア及び光学的閉じ込めが
行われる。有利にも、この閉込層は、不純物で誘起され
る層の無秩序化(impurity-induced layer disordering)
を用いて形成される。
たレーザストライプを備え、大きいが充分に制御された
波長分離を有するレーザビームを出力するモノリシック
アレー、及びその製造技術に係る。本発明の技術を用い
て形成されたモノリシックアレーは、基体に向かって進
むにつれてエネルギーバンドギャップが増加する順序で
積み重ねられた複数のスタック（積層）された活性領域
を有する。これらの活性領域は、１つ以上の薄いエッチ
ング停止層によって分離される。最も下の活性層と基体
との間には下部クラッド層があり、各スタックの最も上
の活性層の上には上部クラッド層がある。有利なこと
に、各スタックの上の強くドープされたキャップ層／金
属接点と、基体上の金属接点（全てのスタックによって
共有される）とを用いて、各スタックへの電気的接続が
なされる。性能を向上するため、各スタックを取り巻く
閉込層を用いて横方向のキャリア及び光学的閉じ込めが
行われる。有利にも、この閉込層は、不純物で誘起され
る層の無秩序化(impurity-induced layer disordering)
を用いて形成される。
【００１５】このようなモノリシックアレーを製造する
方法は、先ず、全ての活性領域（波長の順序で）、下部
クラッド層、エッチング停止層、及びもし使用されるな
らば緩衝層を単一の基体上に製造することである。次い
で、パターン化エッチングを使用して、種々の活性層を
構造体の選択された部分からエッチングし、各スタック
に残される最も上の活性領域が所望のカラーを出力する
ようにする。エッチング停止層は、各スタックにおける
最も上の残りの活性領域に害を及ぼすことなく不所望な
活性領域を正確に除去できるようにする。次いで、その
構造体の最も上の部分に上部クラッド層及びキャップ構
造体を成長する。次いで、便利にも、不純物で誘起され
る層の無秩序化を用いて、横方向の閉込領域を形成す
る。最終的に、各スタック及び基体に金属接点を追加す
る。
方法は、先ず、全ての活性領域（波長の順序で）、下部
クラッド層、エッチング停止層、及びもし使用されるな
らば緩衝層を単一の基体上に製造することである。次い
で、パターン化エッチングを使用して、種々の活性層を
構造体の選択された部分からエッチングし、各スタック
に残される最も上の活性領域が所望のカラーを出力する
ようにする。エッチング停止層は、各スタックにおける
最も上の残りの活性領域に害を及ぼすことなく不所望な
活性領域を正確に除去できるようにする。次いで、その
構造体の最も上の部分に上部クラッド層及びキャップ構
造体を成長する。次いで、便利にも、不純物で誘起され
る層の無秩序化を用いて、横方向の閉込領域を形成す
る。最終的に、各スタック及び基体に金属接点を追加す
る。
【００１６】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に
説明する。本発明は、至近離間された多数のカラーの軸
方向に整列されたレーザビームを出力することのできる
スタック（積層）された活性領域モノリシックアレの製
造技術を提供する。本発明の利点は、例えば、雰囲気に
曝されたアルミニウム含有層の上での成長のように高品
質の成長を得ることがしばしば困難であるＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓのような材料系においてスタック式の活性領域
モノリシックアレーを形成できることである。本発明を
広く使用できる別の材料系は、Ｉｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y
Ａｓであり、但し、０≦ｘ≦１でありそして０≦ｙ≦１
である。
説明する。本発明は、至近離間された多数のカラーの軸
方向に整列されたレーザビームを出力することのできる
スタック（積層）された活性領域モノリシックアレの製
造技術を提供する。本発明の利点は、例えば、雰囲気に
曝されたアルミニウム含有層の上での成長のように高品
質の成長を得ることがしばしば困難であるＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓのような材料系においてスタック式の活性領域
モノリシックアレーを形成できることである。本発明を
広く使用できる別の材料系は、Ｉｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y
Ａｓであり、但し、０≦ｘ≦１でありそして０≦ｙ≦１
である。
【００１７】以下、本発明により製造されたスタック式
活性領域構造体の実施例について詳細に説明する。先
ず、構造体自体について説明し、次いで、構造体の製造
方法について説明する。
活性領域構造体の実施例について詳細に説明する。先
ず、構造体自体について説明し、次いで、構造体の製造
方法について説明する。
【００１８】図１は、本発明の原理による簡単なスタッ
ク状活性領域モノリシックアレー８を示している。この
アレー８は、２本のレーザビームしか出力しないが、本
発明の原理は、更にレーザビームを出力するアレーにも
適用できる。
ク状活性領域モノリシックアレー８を示している。この
アレー８は、２本のレーザビームしか出力しないが、本
発明の原理は、更にレーザビームを出力するアレーにも
適用できる。
【００１９】アレー８は、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓと、Ｇａ
Ａｓと、金属接点の積層構成体である。ＧａＡｓ基体に
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓを使用することは、約７００ないし
９００ｎｍの範囲の波長を有するレーザの製造に関して
良く知られている。
Ａｓと、金属接点の積層構成体である。ＧａＡｓ基体に
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓを使用することは、約７００ないし
９００ｎｍの範囲の波長を有するレーザの製造に関して
良く知られている。
【００２０】アレー８は、ＧａＡｓベースより成る基体
９を有し、その上に、Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ａｓの２０００
Å厚みの緩衝層１０と、その後にＡｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ
の２０００Å厚みの緩衝層１１が成長され（ＭＯＣＶＤ
を用いて）、これらは両方とも、強くドープされたｎ型
である（１０18ｃｍ-3より強いドープ）。緩衝層１１の
上に、０．８μｍ厚みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓの下部ク
ラッド層１２があり、これは約ｎ＝１０18ｃｍ-3までド
ープされる。アレー８は、２本のレーザビームを出力す
るので、活性領域及び支持層の２つのスタックが下部ク
ラッド層１２の上に形成される。以下に述べる第１スタ
ックは、１つの活性領域しか含まず、それ故、技術的に
はスタック（積層）された活性領域ではないが、他の用
途では、これが２つ以上の活性領域を含むことがあるの
で、スタックと称する。
９を有し、その上に、Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ａｓの２０００
Å厚みの緩衝層１０と、その後にＡｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ
の２０００Å厚みの緩衝層１１が成長され（ＭＯＣＶＤ
を用いて）、これらは両方とも、強くドープされたｎ型
である（１０18ｃｍ-3より強いドープ）。緩衝層１１の
上に、０．８μｍ厚みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓの下部ク
ラッド層１２があり、これは約ｎ＝１０18ｃｍ-3までド
ープされる。アレー８は、２本のレーザビームを出力す
るので、活性領域及び支持層の２つのスタックが下部ク
ラッド層１２の上に形成される。以下に述べる第１スタ
ックは、１つの活性領域しか含まず、それ故、技術的に
はスタック（積層）された活性領域ではないが、他の用
途では、これが２つ以上の活性領域を含むことがあるの
で、スタックと称する。
【００２１】第１スタック 更に、図１を参照すれば、第１スタックは、下部クラッ
ド層１２上のＡｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの約９００Å厚みの
導波層１４で始まる。この導波層１４上には、Ａｌ0.10
Ｇａ0.90Ａｓの８０Å厚みの量子井戸層１６（７８０ｎ
ｍの第１波長を放射するための）がある。この量子井戸
層１６の上には、Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの９００Å厚み
の導波層１８がある。これら種々の層１４、１６、１８
が第１の活性領域を形成する。
ド層１２上のＡｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの約９００Å厚みの
導波層１４で始まる。この導波層１４上には、Ａｌ0.10
Ｇａ0.90Ａｓの８０Å厚みの量子井戸層１６（７８０ｎ
ｍの第１波長を放射するための）がある。この量子井戸
層１６の上には、Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの９００Å厚み
の導波層１８がある。これら種々の層１４、１６、１８
が第１の活性領域を形成する。
【００２２】導波層１８の上には、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓより成るの５０Å厚みのエッチング停止層２０があ
る。このエッチング停止層２０の上には、０．６μｍ厚
みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓの上部クラッド層２２があ
り、これは、約ｐ＝１０18ｃｍ-3までドープされる。こ
の上部クラッド層２２の上には、約ｐ＝２ｘ１０19ｃｍ
-3までドープされたＧａＡｓの１０００Å厚みのキャッ
プ(capping) 層２４がある。最後に、このキャップ層２
４の上に、第１スタックに電気的にアクセスするための
金属接点２６がある。
ｓより成るの５０Å厚みのエッチング停止層２０があ
る。このエッチング停止層２０の上には、０．６μｍ厚
みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓの上部クラッド層２２があ
り、これは、約ｐ＝１０18ｃｍ-3までドープされる。こ
の上部クラッド層２２の上には、約ｐ＝２ｘ１０19ｃｍ
-3までドープされたＧａＡｓの１０００Å厚みのキャッ
プ(capping) 層２４がある。最後に、このキャップ層２
４の上に、第１スタックに電気的にアクセスするための
金属接点２６がある。
【００２３】第２スタック 第２スタックは、下部クラッド層１２上のＡｌ0.40Ｇａ
0.60Ａｓの約９００Å厚みの導波層２８で始まる。この
導波層２８の上には、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓの８０Å厚
みの量子井戸層３０がある。この量子井戸層３０の上に
は、Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの９００Å厚みの導波層３２
がある。これら種々の層２８、３０、３２が第２の活性
領域を形成する。第１及び第２の活性領域は、層２８、
３０、３２が各々層１４、１６、１８と同じであるとい
う点で、本質的に同一である。しかしながら、以下に述
べるように、第２の活性領域はレーザ光線を放出するも
のではない。
0.60Ａｓの約９００Å厚みの導波層２８で始まる。この
導波層２８の上には、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓの８０Å厚
みの量子井戸層３０がある。この量子井戸層３０の上に
は、Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの９００Å厚みの導波層３２
がある。これら種々の層２８、３０、３２が第２の活性
領域を形成する。第１及び第２の活性領域は、層２８、
３０、３２が各々層１４、１６、１８と同じであるとい
う点で、本質的に同一である。しかしながら、以下に述
べるように、第２の活性領域はレーザ光線を放出するも
のではない。
【００２４】導波層３２の上には、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓより成るの５０Å厚みのエッチング停止層３４があ
る。エッチング停止層２０及び３４は、同じである。エ
ッチング停止層３４の上には、Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓよ
り成る４０Åのエッチング停止層３６がある。
ｓより成るの５０Å厚みのエッチング停止層３４があ
る。エッチング停止層２０及び３４は、同じである。エ
ッチング停止層３４の上には、Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓよ
り成る４０Åのエッチング停止層３６がある。
【００２５】このエッチング停止層３６の上に第３の活
性領域が形成される。この第３の活性領域は、Ａｌ0.30
Ｇａ0.70Ａｓの２５０Å厚みの導波／分離層３８から形
成される。この導波／分離層３８の上には、８５０ｎｍ
のレーザを放射する１００Å厚みのＧａＡｓ量子井戸層
４０がある。第３の活性層を完了するのは、ＧａＡｓ層
４０の上のＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓの９００Å厚みの導波
層４２である。
性領域が形成される。この第３の活性領域は、Ａｌ0.30
Ｇａ0.70Ａｓの２５０Å厚みの導波／分離層３８から形
成される。この導波／分離層３８の上には、８５０ｎｍ
のレーザを放射する１００Å厚みのＧａＡｓ量子井戸層
４０がある。第３の活性層を完了するのは、ＧａＡｓ層
４０の上のＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓの９００Å厚みの導波
層４２である。
【００２６】第３の活性領域の上には、５０Å厚みのＡ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓのエッチング停止層４４がある。こ
のエッチング停止層４４の上には、約ｐ＝１０18ｃｍ-3
までドープされる６０００Å厚みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓの上部クラッド層４６がある。この上部クラッド層４
６の上には、約ｐ＝２ｘ１０19ｃｍ-3までドープされた
ＧａＡｓの１０００Å厚みのキャップ層４８がある。最
後に、このキャップ層４８の上に金属接点５０がある。
上部クラッド層４６、キャップ層４８及び金属接点５０
は、各々、上部クラッド層２２、キャップ層２４及び金
属接点２６と同様である。
ｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓのエッチング停止層４４がある。こ
のエッチング停止層４４の上には、約ｐ＝１０18ｃｍ-3
までドープされる６０００Å厚みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓの上部クラッド層４６がある。この上部クラッド層４
６の上には、約ｐ＝２ｘ１０19ｃｍ-3までドープされた
ＧａＡｓの１０００Å厚みのキャップ層４８がある。最
後に、このキャップ層４８の上に金属接点５０がある。
上部クラッド層４６、キャップ層４８及び金属接点５０
は、各々、上部クラッド層２２、キャップ層２４及び金
属接点２６と同様である。
【００２７】その他の素子 第１又は第２スタックのいずれの部分でもない下部クラ
ッド層１２の区分の上には、横方向の閉込領域５４があ
る。アレー８において、閉込領域５４は、不純物で誘起
される無秩序化によって形成される。最終的に、共通の
電気接点５６が第１及び第２スタックの共通の電気経路
を形成する。
ッド層１２の区分の上には、横方向の閉込領域５４があ
る。アレー８において、閉込領域５４は、不純物で誘起
される無秩序化によって形成される。最終的に、共通の
電気接点５６が第１及び第２スタックの共通の電気経路
を形成する。
【００２８】構造体の製造 公知のスタック式活性領域モノリシックアレーに伴う問
題は、活性領域間の正確な位置に正確にエッチングする
ことが困難であり、そして特に酸化する傾向のあるＡｌ
ＧａＡｓのような材料系ではエッチングの後に最も上の
表面に高品質の成長を得ることが困難であることからし
ばしば生じていた。これらの問題に対する本発明の解決
策は、スタックされた活性領域間に「エッチング停止
層」を組み込み、これが正確なエッチングを行えるよう
にしそしてその後に所望の組成の高品質の成長を行える
ようにすることである。以下の製造プロセスは、３つの
活性領域（そのうちの２つだけがスタックされる）のみ
の製造について述べるが、この製造プロセスは、より多
くの積層された領域を含むように容易に拡張できること
を理解されたい。
題は、活性領域間の正確な位置に正確にエッチングする
ことが困難であり、そして特に酸化する傾向のあるＡｌ
ＧａＡｓのような材料系ではエッチングの後に最も上の
表面に高品質の成長を得ることが困難であることからし
ばしば生じていた。これらの問題に対する本発明の解決
策は、スタックされた活性領域間に「エッチング停止
層」を組み込み、これが正確なエッチングを行えるよう
にしそしてその後に所望の組成の高品質の成長を行える
ようにすることである。以下の製造プロセスは、３つの
活性領域（そのうちの２つだけがスタックされる）のみ
の製造について述べるが、この製造プロセスは、より多
くの積層された領域を含むように容易に拡張できること
を理解されたい。
【００２９】図１に示す構造体を製造する最初のステッ
プは、ＭＯＣＶＤのような適当なエピタキシャル結晶成
長技術を用いて図２に示す構造体を成長させることであ
る。これら層の成長は、標準的なやり方で行うべきもの
である。図２を参照すれば、次の層が図１の基体９上に
次の順序で成長される。 層 厚み 組成 参照層 ９６ 2000Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ １０ ９８ 2000Å Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ １１ １００ 8000Å Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ １２ １０１ 900Å Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ １４、２８ １０２ 80Å Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ １６、３０ １０３ 900Å Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ １８、３２ １０４ 50Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ ２０、３４ １０５ 40Å Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ ３６ １０６ 250Å Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ ３８ １０７ 100Å ＧａＡｓ ４０ １０８ 900Å Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ ４２ １０９ 50Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ ４４ １１０ 6000Å＊ Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ なし １１１ 1000Å＊ ＧａＡｓ なし ＊厳密でなくてよい
プは、ＭＯＣＶＤのような適当なエピタキシャル結晶成
長技術を用いて図２に示す構造体を成長させることであ
る。これら層の成長は、標準的なやり方で行うべきもの
である。図２を参照すれば、次の層が図１の基体９上に
次の順序で成長される。 層 厚み 組成 参照層 ９６ 2000Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ １０ ９８ 2000Å Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ １１ １００ 8000Å Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ １２ １０１ 900Å Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ １４、２８ １０２ 80Å Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ １６、３０ １０３ 900Å Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ １８、３２ １０４ 50Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ ２０、３４ １０５ 40Å Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ ３６ １０６ 250Å Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ ３８ １０７ 100Å ＧａＡｓ ４０ １０８ 900Å Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ ４２ １０９ 50Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ ４４ １１０ 6000Å＊ Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ なし １１１ 1000Å＊ ＧａＡｓ なし ＊厳密でなくてよい
【００３０】上記テーブルに示された参照層は、図１の
層がテーブルに示された層に対応することを示してい
る。従って、テーブルの層は、図１について述べたよう
にドープしなければならない。
層がテーブルに示された層に対応することを示してい
る。従って、テーブルの層は、図１について述べたよう
にドープしなければならない。
【００３１】完全にエッチング除去されるので、層１１
０及び１１１は、成長する必要がない。しかしながら、
層１１０及び１１１は、多色装置の製造の前に、最も上
の活性領域を単一波長放射器としてテストし易くするも
のである。又、層１０９の上に層１１０を成長させるこ
とは、層１０９の上面を清潔に保つ助けとなる。
０及び１１１は、成長する必要がない。しかしながら、
層１１０及び１１１は、多色装置の製造の前に、最も上
の活性領域を単一波長放射器としてテストし易くするも
のである。又、層１０９の上に層１１０を成長させるこ
とは、層１０９の上面を清潔に保つ助けとなる。
【００３２】図２に示す構造体を製造した後に、適当な
エッチング剤を用いて層１１１を除去する（図３も参
照）。適当なエッチング剤は、層１１１を層１１０より
も相当に迅速に選択的にエッチングするものであり、層
１１１（ＧａＡｓ）を層１１０（Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓ）よりも相当に速くエッチングするような成分比をも
つくえん酸：過酸化水素、又は水酸化アンモニウム：過
酸化水素のようなエッチング剤が受け入れられる。或い
は又、層１１１及び１１０の両方をエッチングするが、
層１１０の一部分のみを除いて層１１１全体を除去する
ようなエッチング時間をもつエッチング剤を使用するこ
ともできる。このようなエッチング剤の例は、硫酸：過
酸化水素：水の一般に使用されるエッチング剤系であ
る。
エッチング剤を用いて層１１１を除去する（図３も参
照）。適当なエッチング剤は、層１１１を層１１０より
も相当に迅速に選択的にエッチングするものであり、層
１１１（ＧａＡｓ）を層１１０（Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓ）よりも相当に速くエッチングするような成分比をも
つくえん酸：過酸化水素、又は水酸化アンモニウム：過
酸化水素のようなエッチング剤が受け入れられる。或い
は又、層１１１及び１１０の両方をエッチングするが、
層１１０の一部分のみを除いて層１１１全体を除去する
ようなエッチング時間をもつエッチング剤を使用するこ
ともできる。このようなエッチング剤の例は、硫酸：過
酸化水素：水の一般に使用されるエッチング剤系であ
る。
【００３３】図２及び３を参照すれば、層１１１を除去
した後に、それにより得られた構造体の上面が、ホトレ
ジストのような適当なエッチングマスク１２０を用いて
パターン化され、これは、第１スタック（図１の層１４
ないし２６）及び第１スタックの各側の閉込領域５４の
一部分を配置することが所望されるところに開口を有し
ている。次いで、選択的エッチング剤を用いて、その露
出した層１１０を経て第１のエッチング停止層である層
１０９までエッチングする。この選択的なエッチング
は、緩衝酸化物エッチング剤のようなフッ化水素酸系の
エッチング剤でよい。次いで、エッチングマスク層（ホ
トレジスト）を除去し、図４に示すように層１０９の露
出部分を残す。
した後に、それにより得られた構造体の上面が、ホトレ
ジストのような適当なエッチングマスク１２０を用いて
パターン化され、これは、第１スタック（図１の層１４
ないし２６）及び第１スタックの各側の閉込領域５４の
一部分を配置することが所望されるところに開口を有し
ている。次いで、選択的エッチング剤を用いて、その露
出した層１１０を経て第１のエッチング停止層である層
１０９までエッチングする。この選択的なエッチング
は、緩衝酸化物エッチング剤のようなフッ化水素酸系の
エッチング剤でよい。次いで、エッチングマスク層（ホ
トレジスト）を除去し、図４に示すように層１０９の露
出部分を残す。
【００３４】層１１０の残りの露出部分は、次のエッチ
ング段階のエッチングマスクとして働く。次のエッチン
グは、図５に示すように、層１１０の下でないエリアか
ら層１０９、１０８、１０７及び１０６を除去する。好
ましいエッチング剤は、くえん酸／水：過酸化水素混合
物である。この混合物を作成するために、くえん酸モノ
ヒドレート及び水の同じ重量部を用いてくえん酸溶液が
形成される。次いで、くえん酸／水溶液・対・過酸化水
素が１６：１の体積比で、くえん酸／水溶液を過酸化水
素と混合する。
ング段階のエッチングマスクとして働く。次のエッチン
グは、図５に示すように、層１１０の下でないエリアか
ら層１０９、１０８、１０７及び１０６を除去する。好
ましいエッチング剤は、くえん酸／水：過酸化水素混合
物である。この混合物を作成するために、くえん酸モノ
ヒドレート及び水の同じ重量部を用いてくえん酸溶液が
形成される。次いで、くえん酸／水溶液・対・過酸化水
素が１６：１の体積比で、くえん酸／水溶液を過酸化水
素と混合する。
【００３５】次いで、層１０５の露出エリア（図５）及
び層１１０の残り部分を、選択的エッチング剤、例え
ば、層１１０及び１０５はエッチングするが層１０４は
エッチングしない（図６参照）緩衝酸化物エッチング剤
を用いて除去する。次いで、層１１０及び１１１と各々
同様の層１２２及び１２４を層１０９及び１０４により
形成された段状面の上に成長させ（図６）、図１に示す
モノリシックアレーのエピタキシャル層構造体を完成さ
せる（図７）。
び層１１０の残り部分を、選択的エッチング剤、例え
ば、層１１０及び１０５はエッチングするが層１０４は
エッチングしない（図６参照）緩衝酸化物エッチング剤
を用いて除去する。次いで、層１１０及び１１１と各々
同様の層１２２及び１２４を層１０９及び１０４により
形成された段状面の上に成長させ（図６）、図１に示す
モノリシックアレーのエピタキシャル層構造体を完成さ
せる（図７）。
【００３６】エッチング停止層１０４及び１０９は、２
つの目的を果たす。第１に、これらの層は、その上の層
を除去するエッチング剤に対するバリアである。第２
に、重要なことであるが、これらの層は、最終的な成長
に対して比較的アルミニウムのない表面として働く。こ
れらの低アルミニウム含有層が含まれていない場合は、
高いアルミニウム部分の露出層の上での成長が問題とな
る。一対のエッチング停止層１０４及び１０５が隣接し
ている場合に、その下部の層１０４は成長を容易にし、
一方、層１０５は、その上の活性領域層の選択的な除去
を行えるようにする。
つの目的を果たす。第１に、これらの層は、その上の層
を除去するエッチング剤に対するバリアである。第２
に、重要なことであるが、これらの層は、最終的な成長
に対して比較的アルミニウムのない表面として働く。こ
れらの低アルミニウム含有層が含まれていない場合は、
高いアルミニウム部分の露出層の上での成長が問題とな
る。一対のエッチング停止層１０４及び１０５が隣接し
ている場合に、その下部の層１０４は成長を容易にし、
一方、層１０５は、その上の活性領域層の選択的な除去
を行えるようにする。
【００３７】上記の方法を用いてスタック式活性領域モ
ノリシックレーザアレーを製造する方法の１つの特定の
顕著な特徴は、最後のエッチング段階まで、成長平面内
の全ての再成長面が重畳するエピタキシャル層で保護さ
れるようにパターン化及びエッチングが行われることで
ある。従って、その後のプロセス段階中の汚染のおそれ
が低減される。
ノリシックレーザアレーを製造する方法の１つの特定の
顕著な特徴は、最後のエッチング段階まで、成長平面内
の全ての再成長面が重畳するエピタキシャル層で保護さ
れるようにパターン化及びエッチングが行われることで
ある。従って、その後のプロセス段階中の汚染のおそれ
が低減される。
【００３８】層１２２及び１２４の成長の後に、不純物
で誘起される層の無秩序化を用いて図１の閉込領域５４
が形成される。先ず、窒化シリコンの層が層１２４の上
に付着される。次いで、エッチングマスクを用いて、シ
リコンを拡散すべきエリアから窒化シリコン層が除去さ
れ、層１２４の一部を露出させる。次いで、シリコンの
層が層１２４の露出部分及び残りの窒化シリコン層の上
に付着される。次に、この丁度付着されたシリコンの上
に、別の窒化シリコン層が形成される。この構造体を炉
で加熱することにより層の無秩序化が行われる。層１２
４に接触したシリコンは、その下の層へと押し込まれ、
所望の無秩序化を生じさせる。各スタックに対する個別
の接点を設けそして光学空洞を形成するようにへき開す
ることにより製造が完了する。
で誘起される層の無秩序化を用いて図１の閉込領域５４
が形成される。先ず、窒化シリコンの層が層１２４の上
に付着される。次いで、エッチングマスクを用いて、シ
リコンを拡散すべきエリアから窒化シリコン層が除去さ
れ、層１２４の一部を露出させる。次いで、シリコンの
層が層１２４の露出部分及び残りの窒化シリコン層の上
に付着される。次に、この丁度付着されたシリコンの上
に、別の窒化シリコン層が形成される。この構造体を炉
で加熱することにより層の無秩序化が行われる。層１２
４に接触したシリコンは、その下の層へと押し込まれ、
所望の無秩序化を生じさせる。各スタックに対する個別
の接点を設けそして光学空洞を形成するようにへき開す
ることにより製造が完了する。
【００３９】以上の説明から、当業者であれば、本発明
の原理の多数の種々の変更や修正が明らかであろう。そ
れ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって限
定されるものとする。
の原理の多数の種々の変更や修正が明らかであろう。そ
れ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって限
定されるものとする。
【図１】本発明のここに述べる実施例により製造された
構造体を任意のスケールで示す概略断面図である。
構造体を任意のスケールで示す概略断面図である。
【図２】図１に示す構造体の製造に使用される中間構造
体を示すもので、エッチング段階の前に存在する中間構
造体を示す図である。
体を示すもので、エッチング段階の前に存在する中間構
造体を示す図である。
【図３】エッチング段階及びエッチングマスクの付着後
の図２の構造体の上部を示す図である。
の図２の構造体の上部を示す図である。
【図４】エッチング段階及び残りのエッチングマスクの
除去後の図３の構造体を示す図である。
除去後の図３の構造体を示す図である。
【図５】エッチング段階後の図４の構造体を示す図であ
る。
る。
【図６】エッチング段階後の図５の構造体を示す図であ
る。
る。
【図７】露出面の上に層を成長した後の図６の構造体を
示す図である。
示す図である。
８ スタック状の活性領域モノリシックアレー ９ 基体 １０ 緩衝層 １２、２２、４６ クラッド層 １４、１８、２８、３２、４２ 導波層 １６、３０、４０ 量子井戸層 ２０、３４、４４ エッチング停止層 ２４、４８ キャップ層 ２６、５０ 金属接点 ３８ 導波／分離層 ５４ 横方向閉込領域 ５６ 共通の電気接点
フロントページの続き (72)発明者 ロバート エル ソーントーン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94303 イースト パロ アルト ミッシ ョン ドライヴ 123
Claims (2)
- 【請求項１】 スタック式レーザの製造方法において、 （ａ）半導体基体を用意し、 （ｂ）上記基体の上に下部クラッド層を形成し、 （ｃ）上記下部クラッド層の上に少なくとも１つのエッ
チング停止層で分離された複数の活性領域より成る第１
構造体を形成し、上記複数の活性領域は、最も高いエネ
ルギーバンドギャップをもつ活性領域が上記基体の最も
近くにあるようにエネルギーバンドギャップの減少する
順にスタックされ、 （ｄ）上記第１構造体の最も上の層をパターン化して、
スタックの位置を識別するようにし、 （ｅ）上記第１構造体の上記スタック位置においてスタ
ックをエッチングすることにより第２構造体を形成し、
上記スタックは、上記スタックの最も上の活性層が上記
スタックから所望されるレーザビームカラーに対応する
バンドギャップを有するようにエッチング停止層が上に
敷設された少なくとも１つの活性領域より成り、 （ｆ）上記第２構造体の露出面上に上部クラッド層を成
長することにより第３構造体を形成し、 （ｇ）上記スタック上で上記上部クラッド層にキャップ
層を形成し、 （ｈ）上記キャップ層に金属接点を形成し、そして （ｉ）上記基体上に金属接点を形成する、という段階を
備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 スタック式レーザアレーの製造方法にお
いて、 （ａ）半導体基体を用意し、 （ｂ）上記基体の上に下部クラッド層を形成し、 （ｃ）上記下部クラッド層の上に少なくとも１つのエッ
チング停止層で分離された複数の活性領域より成るプレ
ーナ第１構造体を形成し、上記複数の活性領域は、高い
エネルギーバンドギャップをもつ活性領域が上記基体の
最も近くにあるようにエネルギーバンドギャップの減少
する順にスタックされ、 （ｄ）上記第１構造体の最も上の層をパターン化して、
第１及び第２のスタック位置を識別するようにし、 （ｅ）上記第１及び第２のスタック位置において各々第
１及び第２のスタックをエッチングすることにより上記
第１構造体から第２構造体を形成し、上記第１及び第２
の各スタックは、エッチング停止層が上に敷設された少
なくとも１つの活性領域より成るもので、上記第１及び
第２スタックの最も上の活性層がそのスタックから所望
されるレーザビームカラーに対応するバンドギャップを
有しそして上記第１スタックのバンドギャップが上記第
２スタックのバンドギャップと異なるようにされ、 （ｆ）上記第２構造体の露出面上に上部クラッド層を成
長することにより第３構造体を形成し、 （ｇ）上記第１及び第２のスタック上で上記上部クラッ
ド層上に第１及び第２のキャップ層を各々形成し、 （ｈ）上記第１及び第２のキャップ層上に第１及び第２
の金属接点を各々形成し、そして （ｉ）上記基体上に共通の金属接点を形成する、という
段階を備えたことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/146,752 US5436193A (en) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Method of fabricating a stacked active region laser array |
| US08/146752 | 1993-11-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176833A true JPH07176833A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3386252B2 JP3386252B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=22518850
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