JPH08222804A - 埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザの製造方法 - Google Patents
埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改良屈折率ガイドＩＩＩ−Ｖ型半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】 本発明の態様は、埋込ヘテロ構造半導体
ダイオードレーザの製造方法であって、（ａ）ＩＩＩＶ
結晶基板上に、下部クラッド層、下部クラッド層上の活
性層、及び上部クラッド層を含む半導体材料からなる層
を含む構造を提供し、該構造が活性層の上に第１面を有
し、また該構造が該活性層から約５００ｎｍ以下に離間
されて配置されるステップと、（ｂ）無秩序化されない
領域の両側で活性層の下のレベルまで両側に並んだ無秩
序領域を該第１面から形成するために、構造の領域を層
無秩序化し、該両側に並んだ無秩序領域が無秩序化され
ない領域の屈折率よりも低い屈折率を有するステップ
と、を含む埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザ５０
の製造方法。
を提供する。 【解決手段】 本発明の態様は、埋込ヘテロ構造半導体
ダイオードレーザの製造方法であって、（ａ）ＩＩＩＶ
結晶基板上に、下部クラッド層、下部クラッド層上の活
性層、及び上部クラッド層を含む半導体材料からなる層
を含む構造を提供し、該構造が活性層の上に第１面を有
し、また該構造が該活性層から約５００ｎｍ以下に離間
されて配置されるステップと、（ｂ）無秩序化されない
領域の両側で活性層の下のレベルまで両側に並んだ無秩
序領域を該第１面から形成するために、構造の領域を層
無秩序化し、該両側に並んだ無秩序領域が無秩序化され
ない領域の屈折率よりも低い屈折率を有するステップ
と、を含む埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザ５０
の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＩＩＩ−Ｖ型ヘテロ
構造に関し、特に半導体レーザの機能に用いられる。
構造に関し、特に半導体レーザの機能に用いられる。
【０００２】
【従来技術】トーマス エル パオリ(Thomas L. Paol
i) の代理として共通の譲渡人に譲渡された米国特許出
願番号０８／０４９，８９８号は、「独立してアドレス
可能なダイオードレーザの改良モノリシックアレイ(Imp
roved Monolithic Array of Independently Addressabl
e Diode Lasers) 」と題され、１９９３年４月３０日に
出願された。
i) の代理として共通の譲渡人に譲渡された米国特許出
願番号０８／０４９，８９８号は、「独立してアドレス
可能なダイオードレーザの改良モノリシックアレイ(Imp
roved Monolithic Array of Independently Addressabl
e Diode Lasers) 」と題され、１９９３年４月３０日に
出願された。
【０００３】ケビン ジェイ ビアニンク(Kevin J. Be
ernink) 、デイビッド ピー バウア(David P. Bour)
、トーマス エル パオリ、ロス ディー ブリンガ
ンズ(Ross D. Bringans)、及びグレゴリー ジェイ コ
バクス(Gregory J. Kovacs) の代理として共通の譲渡人
に譲渡された米国特許出願番号０８／３６７，５４９号
は、「分路漏れ電流を減少する屈折率導波型半導体レー
ザレーザダイオード(Index Guided Semiconductor Lase
r Diode with Reduced Shunt Leakage Currents)」と題
され、１９９５年１月３日に出願された。
ernink) 、デイビッド ピー バウア(David P. Bour)
、トーマス エル パオリ、ロス ディー ブリンガ
ンズ(Ross D. Bringans)、及びグレゴリー ジェイ コ
バクス(Gregory J. Kovacs) の代理として共通の譲渡人
に譲渡された米国特許出願番号０８／３６７，５４９号
は、「分路漏れ電流を減少する屈折率導波型半導体レー
ザレーザダイオード(Index Guided Semiconductor Lase
r Diode with Reduced Shunt Leakage Currents)」と題
され、１９９５年１月３日に出願された。
【０００４】ロバート エル ソーントン(Robert L. T
hornton)、デイビッド ピー バウアの代理として共通
の譲渡人に譲渡された米国特許出願番号０８／３６８，
６７６号は、「選択的なＩＩＬＤを有する熱処理され
た、りん又はひ素を含む半導体レーザ(Thermally Proce
ssed, Phosphorus- Or Arsenic-Containing Semiconduc
tor Laser with Selective IIlD)」と題され、１９９４
年１１月４日に出願された。
hornton)、デイビッド ピー バウアの代理として共通
の譲渡人に譲渡された米国特許出願番号０８／３６８，
６７６号は、「選択的なＩＩＬＤを有する熱処理され
た、りん又はひ素を含む半導体レーザ(Thermally Proce
ssed, Phosphorus- Or Arsenic-Containing Semiconduc
tor Laser with Selective IIlD)」と題され、１９９４
年１１月４日に出願された。
【０００５】ＩＩＩ−Ｖ型材料の選択的エッチング再成
長によって製造された屈折率ガイド型レーザ(index gui
ding lasers;屈折率導波形レーザ) を得る選択的に埋め
込まれたリッジ（ＳＢＲ;Selectively-buried ridge ）
導波路構造は知られている。ＳＢＲレーザと比較する
と、不純物誘起層の無秩序化（ＩＩＬＤ;impurity-indu
ced layer disordering)を用いて、より狭い幅（より低
い閾値及びより多くの回転ビームのため）、より低い分
散ロス（より高い効率のため）、及びより強い横方向の
屈折率導波（より少ない非点収差のため）を、有するレ
ーザを実現することができる。
長によって製造された屈折率ガイド型レーザ(index gui
ding lasers;屈折率導波形レーザ) を得る選択的に埋め
込まれたリッジ（ＳＢＲ;Selectively-buried ridge ）
導波路構造は知られている。ＳＢＲレーザと比較する
と、不純物誘起層の無秩序化（ＩＩＬＤ;impurity-indu
ced layer disordering)を用いて、より狭い幅（より低
い閾値及びより多くの回転ビームのため）、より低い分
散ロス（より高い効率のため）、及びより強い横方向の
屈折率導波（より少ない非点収差のため）を、有するレ
ーザを実現することができる。
【０００６】基本的なＩＩＬＤ方法は、不純物（シリコ
ン、ゲルマニウム、亜鉛等）の内部拡散（indiffusion)
に依存し、該不純物はＩＩＩグループの部分格子(subla
ttice)の原子の相互混合を促進する〔１〕。（この括弧
に入った番号は、最後に添付される引用文献リストの番
号を示す。）このようにヘテロ構造を含む層を、組成が
元の層の平均である均質な合金中に相互混合することが
できる。例えば、１００ÅのＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ／１０
０ÅのＡｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの超格子(superlattice)を
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの合金に相互混合
する。このようにレーザ活性層（アクティブ層）が隣接
するクラッド層と相互混合されると、混合物の屈折率は
元の活性層の屈折率よりも低い。従って横導波路はＩＩ
ＬＤによって形成され得る。同様に、相互混合層はま
た、より高いバンドギャップ（禁制帯）エネルギーを有
し、レーザストライプ（帯）中に注入されたキャリヤを
横に閉じ込める。ＩＩＬＤのこれらの属性は、高性能屈
折率ガイド型レーザダイオードを製造するための所望の
技法とされる。
ン、ゲルマニウム、亜鉛等）の内部拡散（indiffusion)
に依存し、該不純物はＩＩＩグループの部分格子(subla
ttice)の原子の相互混合を促進する〔１〕。（この括弧
に入った番号は、最後に添付される引用文献リストの番
号を示す。）このようにヘテロ構造を含む層を、組成が
元の層の平均である均質な合金中に相互混合することが
できる。例えば、１００ÅのＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ／１０
０ÅのＡｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの超格子(superlattice)を
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの合金に相互混合
する。このようにレーザ活性層（アクティブ層）が隣接
するクラッド層と相互混合されると、混合物の屈折率は
元の活性層の屈折率よりも低い。従って横導波路はＩＩ
ＬＤによって形成され得る。同様に、相互混合層はま
た、より高いバンドギャップ（禁制帯）エネルギーを有
し、レーザストライプ（帯）中に注入されたキャリヤを
横に閉じ込める。ＩＩＬＤのこれらの属性は、高性能屈
折率ガイド型レーザダイオードを製造するための所望の
技法とされる。
【０００７】図１に不純物誘起層無秩序化（ＩＩＬＤ）
によって製造された標準的な屈折率ガイド型ＡｌＧａＡ
ｓレーザダイオード１０が示される。固体のひ素ドープ
シリコン膜からの選択的シリコン拡散は、量子ウェル
（ＱＷ）ヘテロ構造活性層１１がキャリヤ閉込め層１１
ａ、１１ｂ、ｐ−クラッド１７及びｎ−クラッド１８と
相互混合することを誘起する。従って、相互混合領域１
２、１３は、アズグロウン(as-grown;成長されたまま
の) 量子ウェルよりも高いバンドギャップエネルギー及
び低い屈折率を有する。しかしながら得られた高いシリ
コンドーピング（〔Ｓｉ〕〜１０19ｃｍ-3）はまた混合
領域１２、１３中に高い電子濃度を生じる。従って、電
圧が頂部接点２０及び底部接点２１を横切るように、ま
た活性（不相互混合）ストライプ１９の回りに印加され
る時に、電流が相互混合領域中に分路を作らないように
するために、浅い（平たい）亜鉛拡散１５を用いて、高
いバンドギャップの相互混合領域１２及び１３にｐ−ｎ
接合１６を生成する。従って、電流は不相互混合ストラ
イプ領域１９中に注入されるだけで、その回りの相互混
合領域１２、１３は光学モードと注入されたキャリヤの
両方の非常に強い横閉込めを提供する。このように、Ｉ
ＩＬＤ埋込ヘテロ構造により提供される閉込めは、他の
レーザダイオード構造（リッジ導波路、チャネル基板プ
レーナ、等) により提供される閉込めよりも優れてい
る。
によって製造された標準的な屈折率ガイド型ＡｌＧａＡ
ｓレーザダイオード１０が示される。固体のひ素ドープ
シリコン膜からの選択的シリコン拡散は、量子ウェル
（ＱＷ）ヘテロ構造活性層１１がキャリヤ閉込め層１１
ａ、１１ｂ、ｐ−クラッド１７及びｎ−クラッド１８と
相互混合することを誘起する。従って、相互混合領域１
２、１３は、アズグロウン(as-grown;成長されたまま
の) 量子ウェルよりも高いバンドギャップエネルギー及
び低い屈折率を有する。しかしながら得られた高いシリ
コンドーピング（〔Ｓｉ〕〜１０19ｃｍ-3）はまた混合
領域１２、１３中に高い電子濃度を生じる。従って、電
圧が頂部接点２０及び底部接点２１を横切るように、ま
た活性（不相互混合）ストライプ１９の回りに印加され
る時に、電流が相互混合領域中に分路を作らないように
するために、浅い（平たい）亜鉛拡散１５を用いて、高
いバンドギャップの相互混合領域１２及び１３にｐ−ｎ
接合１６を生成する。従って、電流は不相互混合ストラ
イプ領域１９中に注入されるだけで、その回りの相互混
合領域１２、１３は光学モードと注入されたキャリヤの
両方の非常に強い横閉込めを提供する。このように、Ｉ
ＩＬＤ埋込ヘテロ構造により提供される閉込めは、他の
レーザダイオード構造（リッジ導波路、チャネル基板プ
レーナ、等) により提供される閉込めよりも優れてい
る。
【０００８】ＩＩＬＤ方法はＡｌＧａＡｓ材料系( シス
テム) に最適であるが、そのＡｌＧａＩｎＰ材料系への
適用は容易ではない。ＡｌＧａＡｓのＩＩＬＤとＡｌＧ
ａＩｎＰのＩＩＬＤ間の最も重要な違いは、ＡｌＧａＩ
ｎＰのほうがシリコン拡散速度が遅いということであ
る。
テム) に最適であるが、そのＡｌＧａＩｎＰ材料系への
適用は容易ではない。ＡｌＧａＡｓのＩＩＬＤとＡｌＧ
ａＩｎＰのＩＩＬＤ間の最も重要な違いは、ＡｌＧａＩ
ｎＰのほうがシリコン拡散速度が遅いということであ
る。
【０００９】更に、ＡｌＧａＩｎＰではｐ−ドーピング
はより難しい。実際に、亜鉛拡散によりｐ＝１×１０18
ｃｍ-3のレベルでＡｌ0.5 Ｇａ0.5 ＩｎＰをｐ−ドープ
することは不可能であるということがこれまでに証明さ
れてきた。比較すると、ＩＩＬＤから得られるシリコン
ｎ−ドーピングは亜鉛から得られる最大ｐ−ドーピング
よりもかなり高い。従って、分路電流パス（経路）を阻
止するのに必要とされたＡｌＧａＡｓヘテロ構造のＩＩ
ＬＤ後に用いられた亜鉛拡散は、ＡｌＧａＩｎＰにあま
り効力がない。
はより難しい。実際に、亜鉛拡散によりｐ＝１×１０18
ｃｍ-3のレベルでＡｌ0.5 Ｇａ0.5 ＩｎＰをｐ−ドープ
することは不可能であるということがこれまでに証明さ
れてきた。比較すると、ＩＩＬＤから得られるシリコン
ｎ−ドーピングは亜鉛から得られる最大ｐ−ドーピング
よりもかなり高い。従って、分路電流パス（経路）を阻
止するのに必要とされたＡｌＧａＡｓヘテロ構造のＩＩ
ＬＤ後に用いられた亜鉛拡散は、ＡｌＧａＩｎＰにあま
り効力がない。
【００１０】他の実施の態様より、複数のレーザ源は、
ある種のレーザプリンタにおいて有利に必要とされる。
現行受光体（例えば、感光体）と将来的な受光体との互
換性は、これら複数のレーザ源をＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎ
Ｐ、又はそれらの結合物の層で製造することを必要とす
る。ＡｌＧａＡｓ材料の先の加工に続いて、不純物誘起
層無秩序化は、わずかに離間されるレーザを画定する好
適な方法である。しかしながら、ＡｌＧａＩｎＰ材料系
へＡｌＧａＡｓ層無秩序化技法を簡単に拡張すること
は、これまで埋込ヘテロ構造レーザを形成するために使
用可能な方法の発展を妨げてきた幾つかの問題に遭遇す
る。
ある種のレーザプリンタにおいて有利に必要とされる。
現行受光体（例えば、感光体）と将来的な受光体との互
換性は、これら複数のレーザ源をＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎ
Ｐ、又はそれらの結合物の層で製造することを必要とす
る。ＡｌＧａＡｓ材料の先の加工に続いて、不純物誘起
層無秩序化は、わずかに離間されるレーザを画定する好
適な方法である。しかしながら、ＡｌＧａＩｎＰ材料系
へＡｌＧａＡｓ層無秩序化技法を簡単に拡張すること
は、これまで埋込ヘテロ構造レーザを形成するために使
用可能な方法の発展を妨げてきた幾つかの問題に遭遇す
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
屈折率ガイドＩＩＩ−Ｖ型半導体レーザを提供すること
である。
屈折率ガイドＩＩＩ−Ｖ型半導体レーザを提供すること
である。
【００１２】更に、本発明の目的はＡｌＩｎＰ又はＧａ
ＩｎＰ又はＡｌＩｎＧａＰで製造された改良屈折率ガイ
ド型レーザを提供することである。
ＩｎＰ又はＡｌＩｎＧａＰで製造された改良屈折率ガイ
ド型レーザを提供することである。
【００１３】本発明の別の目的は、ＩＩＬＤにより製造
され、漏洩電流減少を呈す屈折率ガイド型半導体レーザ
を提供することである。
され、漏洩電流減少を呈す屈折率ガイド型半導体レーザ
を提供することである。
【００１４】本発明の更なる目的はＩＩＬＤにより製造
される屈折率ガイド型半導体レーザを提供することであ
り、該レーザはタイプ変換を必要とせずに分路漏洩電流
を減少する。
される屈折率ガイド型半導体レーザを提供することであ
り、該レーザはタイプ変換を必要とせずに分路漏洩電流
を減少する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に従っ
て、屈折率ガイド型ダイオードが、典型的な従来のＩＩ
ＬＤ構造により製造されるよりも浅い方法で用いられる
ＩＩＬＤにより製造される。これは、特にＡｌＧａＩｎ
Ｐダイオード製造のための処理時間を大いに減少すると
いう重要な利点を提供し、ＡｌＧａＡｓ系で使用された
ような従来の方法は、活性種のより遅い拡散速度のため
に遅すぎたことが発見された。
て、屈折率ガイド型ダイオードが、典型的な従来のＩＩ
ＬＤ構造により製造されるよりも浅い方法で用いられる
ＩＩＬＤにより製造される。これは、特にＡｌＧａＩｎ
Ｐダイオード製造のための処理時間を大いに減少すると
いう重要な利点を提供し、ＡｌＧａＡｓ系で使用された
ような従来の方法は、活性種のより遅い拡散速度のため
に遅すぎたことが発見された。
【００１６】更に、本発明の新規な方法により生成され
る構造は、より小さな寄生電流注入を行うことが分か
る。
る構造は、より小さな寄生電流注入を行うことが分か
る。
【００１７】本発明の更なる態様に従って、エミッショ
ン（放射）が行われるダイオードストライプ状領域中の
活性層は、半導体構造中に比較的深く位置され、またそ
れは上部接触部( 接点) 及び金属層から十分に遠隔し、
アウトカップリング損失(out-coupling loss、外部結合
損失) 及び吸収損失を減少する。この場合、活性層付近
上のストライプ領域に並んだ半導体材料は、ＩＩＬＤ無
秩序化の前に除去されて、確実に、活性層の下に浸透す
るように浅い無秩序化だけを必要とする。
ン（放射）が行われるダイオードストライプ状領域中の
活性層は、半導体構造中に比較的深く位置され、またそ
れは上部接触部( 接点) 及び金属層から十分に遠隔し、
アウトカップリング損失(out-coupling loss、外部結合
損失) 及び吸収損失を減少する。この場合、活性層付近
上のストライプ領域に並んだ半導体材料は、ＩＩＬＤ無
秩序化の前に除去されて、確実に、活性層の下に浸透す
るように浅い無秩序化だけを必要とする。
【００１８】本発明の上記態様の特徴に従って、アズグ
ロウン（成長されたままの）エピタキシャル層の多くの
材料は、活性ストライプ又はリッジ領域の両側で物理的
に除去され、メサタイプ構造を形成する。これは更に、
活性層領域に望ましくなく分路を作るであろう潜在的な
漏洩パスを減少するように動作する。
ロウン（成長されたままの）エピタキシャル層の多くの
材料は、活性ストライプ又はリッジ領域の両側で物理的
に除去され、メサタイプ構造を形成する。これは更に、
活性層領域に望ましくなく分路を作るであろう潜在的な
漏洩パスを減少するように動作する。
【００１９】本発明のこの態様の更なる特徴に従って、
ＩＩＬＤを用いて、マルチプル（複数）埋込みヘテロ構
造屈折率ガイド型レーザアレイを浅いメサ構造技法で製
造する。好適な実施の形態では、層の無秩序化の源はア
ズグロウン半導体層をエッチングすることにより活性層
に近接して配され、ＩＩＬＤが行われるべき凹領域を形
成する。このアプローチは、可視レーザダイオードの製
造に、処理時間の減少及び漏洩電流の減少という上記に
挙げられた同一の利点及び以下に挙げられる他の利点の
多くを組み込む。
ＩＩＬＤを用いて、マルチプル（複数）埋込みヘテロ構
造屈折率ガイド型レーザアレイを浅いメサ構造技法で製
造する。好適な実施の形態では、層の無秩序化の源はア
ズグロウン半導体層をエッチングすることにより活性層
に近接して配され、ＩＩＬＤが行われるべき凹領域を形
成する。このアプローチは、可視レーザダイオードの製
造に、処理時間の減少及び漏洩電流の減少という上記に
挙げられた同一の利点及び以下に挙げられる他の利点の
多くを組み込む。
【００２０】本発明の他の態様特徴に従って、大量の材
料の除去はＩＩＬＤ無秩序化の前に必要でなく、更に、
ある種の接点材料が本出願人の以前の経験とは反対に活
性層に比較的近接して配置されるが、それは所望される
放射のアウトカップリング損失又は吸収損失を大きくは
増大しないという本出願人の発見により、浅い無秩序化
ステップは可能になる。この構成の重要な利点は、材料
の選択的除去により典型的に得られるメサ型構造と比較
して、ある種の処理利点を提供する実質的にプレーナー
構造になるということである。
料の除去はＩＩＬＤ無秩序化の前に必要でなく、更に、
ある種の接点材料が本出願人の以前の経験とは反対に活
性層に比較的近接して配置されるが、それは所望される
放射のアウトカップリング損失又は吸収損失を大きくは
増大しないという本出願人の発見により、浅い無秩序化
ステップは可能になる。この構成の重要な利点は、材料
の選択的除去により典型的に得られるメサ型構造と比較
して、ある種の処理利点を提供する実質的にプレーナー
構造になるということである。
【００２１】上記に述べられた本発明の幾つか態様は、
好ましくは無秩序化ステップにより達成され、これは活
性層から約５００ｎｍ以下にある構造の表面から実行さ
れる。
好ましくは無秩序化ステップにより達成され、これは活
性層から約５００ｎｍ以下にある構造の表面から実行さ
れる。
【００２２】本発明の態様は、埋込ヘテロ構造半導体ダ
イオードレーザの製造方法であって、（ａ）ＩＩＩＶ結
晶基板上に、下部クラッド層、下部クラッド層上の活性
層、及び上部クラッド層を含む半導体材料からなる層を
含む構造を提供し、該構造が活性層の上に第１面を有
し、また該構造が該活性層から約５００ｎｍ以下に離間
されて配置されるステップと、（ｂ）無秩序化されない
領域の両側で活性層の下のレベルまで両側に並んだ無秩
序領域を該第１面から形成するために、構造の領域を層
無秩序化し、該両側に並んだ無秩序領域が無秩序化され
ない領域の屈折率よりも低い屈折率を有するステップ
と、を含む。
イオードレーザの製造方法であって、（ａ）ＩＩＩＶ結
晶基板上に、下部クラッド層、下部クラッド層上の活性
層、及び上部クラッド層を含む半導体材料からなる層を
含む構造を提供し、該構造が活性層の上に第１面を有
し、また該構造が該活性層から約５００ｎｍ以下に離間
されて配置されるステップと、（ｂ）無秩序化されない
領域の両側で活性層の下のレベルまで両側に並んだ無秩
序領域を該第１面から形成するために、構造の領域を層
無秩序化し、該両側に並んだ無秩序領域が無秩序化され
ない領域の屈折率よりも低い屈折率を有するステップ
と、を含む。
【００２３】これら及び他の目的及び技能に加えて、本
発明をより十分に理解することは、添付図面と関連して
解釈される下記記載及び請求の範囲を参照することによ
り明白になり、認識されるが、これらは例として示さ
れ、本発明の好適な実施の形態に限定するわけではな
く、また本願中、同一の参照番号は同一部分又はその対
応部分を示す。
発明をより十分に理解することは、添付図面と関連して
解釈される下記記載及び請求の範囲を参照することによ
り明白になり、認識されるが、これらは例として示さ
れ、本発明の好適な実施の形態に限定するわけではな
く、また本願中、同一の参照番号は同一部分又はその対
応部分を示す。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明による好適な実施の形態で
は、上記記載されたＡｌＧａＩｎＰ材料系の問題となっ
た特徴を示す構造について記載することによって、ＩＩ
ＬＤを使用して、ＡｌＧａＩｎＰ埋込ヘテロ構造レーザ
ダイオードを製造することが可能になる。図２に、第１
の実施の形態のメサ型レーザ５０を示す。本質的に該レ
ーザはＩＩＬＤにより形成された埋込ヘテロ構造レーザ
であり、ＩＩＬＤは、ストライプ状メサ領域７０の外側
に配置された拡散源から生成され、この拡散源は図１の
ＡｌＧａＡｓレーザのそれよりも活性層に接近してい
る。
は、上記記載されたＡｌＧａＩｎＰ材料系の問題となっ
た特徴を示す構造について記載することによって、ＩＩ
ＬＤを使用して、ＡｌＧａＩｎＰ埋込ヘテロ構造レーザ
ダイオードを製造することが可能になる。図２に、第１
の実施の形態のメサ型レーザ５０を示す。本質的に該レ
ーザはＩＩＬＤにより形成された埋込ヘテロ構造レーザ
であり、ＩＩＬＤは、ストライプ状メサ領域７０の外側
に配置された拡散源から生成され、この拡散源は図１の
ＡｌＧａＡｓレーザのそれよりも活性層に接近してい
る。
【００２５】このレーザ構造は以下の工程により実現さ
れ得て、その始まりはリッジ導波レーザを形成するのと
非常に似ている。レーザ５０は、ｎ−ＧａＡｓ基板６０
を含み、その上にＭＢＥ又はＭＯＣＶＤのような従来の
技法により、ｎ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの下部クラッド層
６１、活性導波多層６２（好ましくはドープされていな
い) 、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの第１上部クラッド層６
３、ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ 0.5 Ｐのエッチングストップ層６
４、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの第２上部クラッド層６
５、ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの遷移層６６、及びｐ−Ｇ
ａＡｓの接点（接触）層６７をエピタキシャル堆積され
る。活性導波多層６２は、例えば（Ａｌ0. 6 Ｇａ0.4 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの上部及び下部のキャリヤ閉込め層同士
の間に挟まれた単一のＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの量子ウェル
層からなる。マルチプル量子ウェル及びバリア層を含む
活性導波多層６２の他の構成、又は他のキャリヤ閉込め
層もまた可能である。所望により、接点（接触）層６７
もまたｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5Ｐとしてもよい。
れ得て、その始まりはリッジ導波レーザを形成するのと
非常に似ている。レーザ５０は、ｎ−ＧａＡｓ基板６０
を含み、その上にＭＢＥ又はＭＯＣＶＤのような従来の
技法により、ｎ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの下部クラッド層
６１、活性導波多層６２（好ましくはドープされていな
い) 、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの第１上部クラッド層６
３、ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ 0.5 Ｐのエッチングストップ層６
４、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの第２上部クラッド層６
５、ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの遷移層６６、及びｐ−Ｇ
ａＡｓの接点（接触）層６７をエピタキシャル堆積され
る。活性導波多層６２は、例えば（Ａｌ0. 6 Ｇａ0.4 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの上部及び下部のキャリヤ閉込め層同士
の間に挟まれた単一のＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの量子ウェル
層からなる。マルチプル量子ウェル及びバリア層を含む
活性導波多層６２の他の構成、又は他のキャリヤ閉込め
層もまた可能である。所望により、接点（接触）層６７
もまたｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5Ｐとしてもよい。
【００２６】ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐエッチングストッ
プ層６４は典型的には活性層６２から０．１から０．４
μｍ離れたところにある。ｐ−ＧａＡｓ接点層６７は１
０19／ｃｍ3 を越えるキャリヤ濃度にドープされる。
プ層６４は典型的には活性層６２から０．１から０．４
μｍ離れたところにある。ｐ−ＧａＡｓ接点層６７は１
０19／ｃｍ3 を越えるキャリヤ濃度にドープされる。
【００２７】上記層状構造の生成後、レーザ５０の横構
造は以下の好適な方法に従って形成される。狭いストラ
イプでパターン形成されたマスクは、アズグロウン（成
長したままの）ウェハの頂部面上に形成される。浅いメ
サ７０は、マスクされたストライプ外側でアズグロウン
ウェハを表面７２に向けて下方へエッチングすることに
より形成される。湿式化学エッチング(wet chemical et
ch) を使用する場合、図２に示されるようにメサの側壁
７３は、結晶面に沿って傾斜される。薄いエッチングス
トップ層６４により、従来技術で知られているエッチン
グされたメサの深さを正確かつ再生可能( 複製可能) に
制御することが可能になる。或いは、反応性イオンエッ
チングを使用して、メサを垂直方向の側壁で画定し、こ
れによりメサの基部でメサが広がらないようにする。
造は以下の好適な方法に従って形成される。狭いストラ
イプでパターン形成されたマスクは、アズグロウン（成
長したままの）ウェハの頂部面上に形成される。浅いメ
サ７０は、マスクされたストライプ外側でアズグロウン
ウェハを表面７２に向けて下方へエッチングすることに
より形成される。湿式化学エッチング(wet chemical et
ch) を使用する場合、図２に示されるようにメサの側壁
７３は、結晶面に沿って傾斜される。薄いエッチングス
トップ層６４により、従来技術で知られているエッチン
グされたメサの深さを正確かつ再生可能( 複製可能) に
制御することが可能になる。或いは、反応性イオンエッ
チングを使用して、メサを垂直方向の側壁で画定し、こ
れによりメサの基部でメサが広がらないようにする。
【００２８】メサ７０を形成後、ウェハは層の無秩序化
のために準備される。好適なアプローチでは、エッチン
グマスクは除去されて、表面全体はＳｉ3 Ｎ4 ：Ｐでコ
ーティングされる。留意されるように、この手順は、窒
化キャップ層をメサの頂部及び側面にわたって与える。
或いは、Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐを有する第２コーティングはエ
ッチングマスクを除去せずに付与され得る。次に、窒化
膜を光蝕刻法でパターン形成し、窓を各メサの両側に開
口し、窒化物が除去される。リンでドープされたシリコ
ン膜は、露出面の窓及びメサ（Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐで覆われ
ている）上に付着される。その全体表面は、Ｓｉ
3 Ｎ4 ：Ｐブランケット層でキャップされる。アニール
（熱処理）をThorntonによる米国特許第４，８２４，７
９８号又は米国特許第４、８３０、９８３号に教示され
るように行い、シリコンを中に内拡散させる(in-diffus
e)。拡散中、ヘテロ構造層は相互混合されて、合金翼領
域(alloyed wing region) ７１を形成する。即ち、該相
互混合工程の結果として、エッチングストップ層６４、
第１の上部クラッド層６３、導波多層６２、及び低部ク
ラッド層６１の一部分は相互混合されて、合金領域７１
を形成する。合金領域７１は、活性層のバンドギャップ
エネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギー及び
その屈折率よりも低い屈折率を有する。層無秩序化が完
了されると、Ｓｉ3Ｎ4 ：Ｐ及びＳｉ：Ｐ層は除去さ
れ、電気的絶縁層７５、例えばポリイミドＳｉ 3 Ｎ4 は
表面に付与される。窓は各メサの上の絶縁層中に開けら
れ、ｐ−接点層が金属接点層７６と接触することを可能
にする。オーム接点金属７７を基板に施すことにより接
触は完了される。分離（別々の）レーザデバイスはウェ
ハから従来技術でよく知られている従来の技法により形
成される。
のために準備される。好適なアプローチでは、エッチン
グマスクは除去されて、表面全体はＳｉ3 Ｎ4 ：Ｐでコ
ーティングされる。留意されるように、この手順は、窒
化キャップ層をメサの頂部及び側面にわたって与える。
或いは、Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐを有する第２コーティングはエ
ッチングマスクを除去せずに付与され得る。次に、窒化
膜を光蝕刻法でパターン形成し、窓を各メサの両側に開
口し、窒化物が除去される。リンでドープされたシリコ
ン膜は、露出面の窓及びメサ（Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐで覆われ
ている）上に付着される。その全体表面は、Ｓｉ
3 Ｎ4 ：Ｐブランケット層でキャップされる。アニール
（熱処理）をThorntonによる米国特許第４，８２４，７
９８号又は米国特許第４、８３０、９８３号に教示され
るように行い、シリコンを中に内拡散させる(in-diffus
e)。拡散中、ヘテロ構造層は相互混合されて、合金翼領
域(alloyed wing region) ７１を形成する。即ち、該相
互混合工程の結果として、エッチングストップ層６４、
第１の上部クラッド層６３、導波多層６２、及び低部ク
ラッド層６１の一部分は相互混合されて、合金領域７１
を形成する。合金領域７１は、活性層のバンドギャップ
エネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギー及び
その屈折率よりも低い屈折率を有する。層無秩序化が完
了されると、Ｓｉ3Ｎ4 ：Ｐ及びＳｉ：Ｐ層は除去さ
れ、電気的絶縁層７５、例えばポリイミドＳｉ 3 Ｎ4 は
表面に付与される。窓は各メサの上の絶縁層中に開けら
れ、ｐ−接点層が金属接点層７６と接触することを可能
にする。オーム接点金属７７を基板に施すことにより接
触は完了される。分離（別々の）レーザデバイスはウェ
ハから従来技術でよく知られている従来の技法により形
成される。
【００２９】レーザ構造５０を形成する代替えアプロー
チは、Ｏ’Ｂｒｉｅｎ〔４〕によって開示された空格子
点強化層無秩序化方法(vacancy-enhanced layer disord
ering process)を使用する。この場合、窓が各メサの両
側の窒化物に開けられた後、ＳｉＯ2 だけがウェハに付
着される。アニール処理中に、Ｇａ空格子点はＳｉＯ 2
を介してエピタキシャル層中に移動し、不純物無しに層
の無秩序化を生じさせる。この方法は、漏洩電流を阻止
するために絶縁層７５を必要としないという利点を有す
る。その理由は、合金領域７１は、金属接点７６から有
効なキャリヤ注入するのに要求されるキャリヤ濃度より
もずっと低いキャリヤ濃度を有するからである。
チは、Ｏ’Ｂｒｉｅｎ〔４〕によって開示された空格子
点強化層無秩序化方法(vacancy-enhanced layer disord
ering process)を使用する。この場合、窓が各メサの両
側の窒化物に開けられた後、ＳｉＯ2 だけがウェハに付
着される。アニール処理中に、Ｇａ空格子点はＳｉＯ 2
を介してエピタキシャル層中に移動し、不純物無しに層
の無秩序化を生じさせる。この方法は、漏洩電流を阻止
するために絶縁層７５を必要としないという利点を有す
る。その理由は、合金領域７１は、金属接点７６から有
効なキャリヤ注入するのに要求されるキャリヤ濃度より
もずっと低いキャリヤ濃度を有するからである。
【００３０】この構造の幾つかの重要な特徴を示す。先
ず、エッチスッップ層上にＳｉ：Ｐ又はＳｉＯ2 を付着
すると、不純物誘起層の無秩序化中に必要とされる不純
物源か又は空格子点強化層の無秩序化中に必要とされる
空格子点源を、活性導波層６２に１００ｎｍに接近して
配する。従って、シリコン又は空格子点はほんの短い距
離だけ拡散してレイジング導波路を形成するので、要求
される拡散時間を１０時間以下に大幅に減少する。この
時間は、図１に示されたＡｌＧａＡｓレーザを形成する
のに必要とされた対応する拡散時間と比較して有利であ
る。第２番目に、キャップ層６７の下で行われるシリコ
ン拡散はキャップ層６７に浸透しないので、寄生ｐ−ｎ
接合はｐ−接点層６７中に形成されない。従って、低い
バンドギャップ材料中の不純物拡散領域のタイプ変換は
必要とされない。第３番目に、層無秩序化が完了した
後、縮退的にｐ−ドープされたＧａＡｓ６７のアズグロ
ウン層がメサ中にあるまま電気接触を行う。これは、追
加の処理を必要とせずに、従来技術においてよく知られ
ているＧａＡｓの低い抵抗接触をアズグロウン構造に対
して得ることができるので有利である。第４番目に、不
純物拡散面がｐ−ＧａＩｎＰ層６６に到達しなければ、
合金領域７１とアズアグロウン層との間の境界面は図２
の参照番号７１’に示されるようにメサの基部の回り及
びメサ中へ拡散され得る。この境界面位置は、合金領域
７１により画定される活性層６２の幅をメサの基部の幅
よりも狭め、また該境界面位置は拡散マスクの幅とメサ
基部の間の差により制御され得るので、有用である。従
来技術でよく知られているように、活性領域の幅は埋込
み光導波路を生成できるほど十分に狭くなる必要があ
り、該光導波路は基本的光学モードを優先的に伝播す
る。或いは、メサ基部が十分に狭ければ、界面をメサの
外に保持することができる。
ず、エッチスッップ層上にＳｉ：Ｐ又はＳｉＯ2 を付着
すると、不純物誘起層の無秩序化中に必要とされる不純
物源か又は空格子点強化層の無秩序化中に必要とされる
空格子点源を、活性導波層６２に１００ｎｍに接近して
配する。従って、シリコン又は空格子点はほんの短い距
離だけ拡散してレイジング導波路を形成するので、要求
される拡散時間を１０時間以下に大幅に減少する。この
時間は、図１に示されたＡｌＧａＡｓレーザを形成する
のに必要とされた対応する拡散時間と比較して有利であ
る。第２番目に、キャップ層６７の下で行われるシリコ
ン拡散はキャップ層６７に浸透しないので、寄生ｐ−ｎ
接合はｐ−接点層６７中に形成されない。従って、低い
バンドギャップ材料中の不純物拡散領域のタイプ変換は
必要とされない。第３番目に、層無秩序化が完了した
後、縮退的にｐ−ドープされたＧａＡｓ６７のアズグロ
ウン層がメサ中にあるまま電気接触を行う。これは、追
加の処理を必要とせずに、従来技術においてよく知られ
ているＧａＡｓの低い抵抗接触をアズグロウン構造に対
して得ることができるので有利である。第４番目に、不
純物拡散面がｐ−ＧａＩｎＰ層６６に到達しなければ、
合金領域７１とアズアグロウン層との間の境界面は図２
の参照番号７１’に示されるようにメサの基部の回り及
びメサ中へ拡散され得る。この境界面位置は、合金領域
７１により画定される活性層６２の幅をメサの基部の幅
よりも狭め、また該境界面位置は拡散マスクの幅とメサ
基部の間の差により制御され得るので、有用である。従
来技術でよく知られているように、活性領域の幅は埋込
み光導波路を生成できるほど十分に狭くなる必要があ
り、該光導波路は基本的光学モードを優先的に伝播す
る。或いは、メサ基部が十分に狭ければ、界面をメサの
外に保持することができる。
【００３１】不純物誘起層の無秩序化を有するレーザ５
０を形成する際に見られる欠点は、寄生ｐ−ｎ接合がエ
ッチングストップ層６４と合金領域７１との界面に形成
されるということである。しかしながら、エッチングス
トップ層の厚みを１０ｎｍ以下とすることができるの
で、この接合による漏洩をきわめて小さくすることがで
きる。或いは、この漏洩パス（経路）は、合金領域を空
格子点強化層無秩序化という不純物のない(impurity-fr
ee) 方法で形成することにより完全に無視することがで
きる。
０を形成する際に見られる欠点は、寄生ｐ−ｎ接合がエ
ッチングストップ層６４と合金領域７１との界面に形成
されるということである。しかしながら、エッチングス
トップ層の厚みを１０ｎｍ以下とすることができるの
で、この接合による漏洩をきわめて小さくすることがで
きる。或いは、この漏洩パス（経路）は、合金領域を空
格子点強化層無秩序化という不純物のない(impurity-fr
ee) 方法で形成することにより完全に無視することがで
きる。
【００３２】埋込ヘテロ構造レーザの製造に関して問題
となるＡｌＧａＩｎＰ材料系の特徴を示す発明の２番目
の本好適な実施の形態が図３に示される。レーザー２５
は、ｎ−ＧａＡｓ基板３０を含み、その上に、ｎ−Ａｌ
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ下部クラッド層３１、ｎ型下部３２とｐ
型上部３３とからなる従来のサンドイッチ閉込め層と典
型的にはＧａＩｎＰの中間活性層３５、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐ第１上部クラッド層３６、ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐエッチングストップ層３７（下記に更に詳細に記
載する）、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ第２上部クラッド層
３８、及びｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐキャップ層３９をエ
ピタキシャル堆積する。エッチングストップ層３７及び
キャップ層３９を除けば、他の層の組成及び厚みは従来
通りである。レーザ２５の層構造は、キャップ層を除け
ば第１の実施の形態のレーザ５０の層構造と同様であ
る。レーザ２５の層構造においてｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5
Ｐキャップ層は好まれる。その理由はキャップ層は下記
に記載するＩＩＬＤにおいて部分的無秩序化されること
になるからである。
となるＡｌＧａＩｎＰ材料系の特徴を示す発明の２番目
の本好適な実施の形態が図３に示される。レーザー２５
は、ｎ−ＧａＡｓ基板３０を含み、その上に、ｎ−Ａｌ
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ下部クラッド層３１、ｎ型下部３２とｐ
型上部３３とからなる従来のサンドイッチ閉込め層と典
型的にはＧａＩｎＰの中間活性層３５、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐ第１上部クラッド層３６、ｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐエッチングストップ層３７（下記に更に詳細に記
載する）、ｐ−Ａｌ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ第２上部クラッド層
３８、及びｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐキャップ層３９をエ
ピタキシャル堆積する。エッチングストップ層３７及び
キャップ層３９を除けば、他の層の組成及び厚みは従来
通りである。レーザ２５の層構造は、キャップ層を除け
ば第１の実施の形態のレーザ５０の層構造と同様であ
る。レーザ２５の層構造においてｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5
Ｐキャップ層は好まれる。その理由はキャップ層は下記
に記載するＩＩＬＤにおいて部分的無秩序化されること
になるからである。
【００３３】前記構造の生成に次いで、本発明による好
適な方法は下記工程； １．Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ（図示せず）を付着することと窒化
膜を狭いストライプにリソグラフィックパターン形成し
てマスクを形成すること、 ２．Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐをエッチングマスクとして使用し
て、メサストライプ２６をエッチングすること、 ３．Ｓｉ：Ｐ／Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ膜をメサ上に付着するこ
と（メサ頂部はまだＳｉ 3 Ｎ4 ：Ｐで覆われている）、 ４．熱処理（アニール）をしてシリコンを中に拡散させ
て、選択的に（メサの外側で）ヘテロ構造を相互混合
し、無秩序翼領域４１、４２を形成すること、 ５．Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ及びＳｉ：Ｐ膜を取り除き、オーム
接点金属を底部４３及び頂部４４に付着し、レーザへ分
割すること、 とを含む。
適な方法は下記工程； １．Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ（図示せず）を付着することと窒化
膜を狭いストライプにリソグラフィックパターン形成し
てマスクを形成すること、 ２．Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐをエッチングマスクとして使用し
て、メサストライプ２６をエッチングすること、 ３．Ｓｉ：Ｐ／Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ膜をメサ上に付着するこ
と（メサ頂部はまだＳｉ 3 Ｎ4 ：Ｐで覆われている）、 ４．熱処理（アニール）をしてシリコンを中に拡散させ
て、選択的に（メサの外側で）ヘテロ構造を相互混合
し、無秩序翼領域４１、４２を形成すること、 ５．Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ及びＳｉ：Ｐ膜を取り除き、オーム
接点金属を底部４３及び頂部４４に付着し、レーザへ分
割すること、 とを含む。
【００３４】この方法は、図２の発明の第１の実施の形
態のレーザ５０を製造するために使用された方法とは異
なる。この方法において、レーザ２５を製造するために
メサ２６の側面はＳｉ：Ｐ、次いでＳｉ3 Ｎ4 ：Ｐでコ
ーティングされるが、レーザ５０の製造ではメサの側面
はＳｉ3 Ｎ4 ：Ｐだけでコーティングされる。
態のレーザ５０を製造するために使用された方法とは異
なる。この方法において、レーザ２５を製造するために
メサ２６の側面はＳｉ：Ｐ、次いでＳｉ3 Ｎ4 ：Ｐでコ
ーティングされるが、レーザ５０の製造ではメサの側面
はＳｉ3 Ｎ4 ：Ｐだけでコーティングされる。
【００３５】前記記載から明白になるように、エッチン
グストップ層３７は、エッチング剤がエッチングストッ
プ層に到達すると、メサ２６の側面に沿ってエッチング
プロセスを止めるのに役立つ。この目的のために、エッ
チングストップ層は、例えば、ＧａＩｎＰから生成さ
れ、ＡｌＧａＩｎＰ用のエッチング剤は、例えば希釈Ｈ
Ｃｌ（Ｈ2 Ｏ３部、ＨＣＬ１部）とすることができる。
エッチングストップ層３７の上に形成されるＩＩＬＤ用
の拡散源は、上部閉込め層３３の上側表面から４００ｎ
ｍ以内にあることが好ましい。拡散源の距離が活性層３
５から、例えば１００〜５００ｎｍにある場合、典型的
な拡散時間は１０時間以下である。これは、図１に示さ
れたＡｌＧａＡｓレーザの場合の対応するＳｉ拡散時間
と比較して有利である。
グストップ層３７は、エッチング剤がエッチングストッ
プ層に到達すると、メサ２６の側面に沿ってエッチング
プロセスを止めるのに役立つ。この目的のために、エッ
チングストップ層は、例えば、ＧａＩｎＰから生成さ
れ、ＡｌＧａＩｎＰ用のエッチング剤は、例えば希釈Ｈ
Ｃｌ（Ｈ2 Ｏ３部、ＨＣＬ１部）とすることができる。
エッチングストップ層３７の上に形成されるＩＩＬＤ用
の拡散源は、上部閉込め層３３の上側表面から４００ｎ
ｍ以内にあることが好ましい。拡散源の距離が活性層３
５から、例えば１００〜５００ｎｍにある場合、典型的
な拡散時間は１０時間以下である。これは、図１に示さ
れたＡｌＧａＡｓレーザの場合の対応するＳｉ拡散時間
と比較して有利である。
【００３６】図３と関連して記載された単純な構造を用
いた一つのあり得る複雑化した問題は、メサ頂部の側面
にＳｉが拡散された（高いｎ型）領域４１、４２と接触
する頂部（メサ）メタライゼーションにより分路電流パ
スが生成される可能性がまだあるということである。こ
れは図４Ａのメサ頂部の拡大図に示される。矢印により
示される分路パスは、メサ側壁のｎ型領域の頂部外側に
沿っている。しかしながら、図４Ｂの４１’、４２’に
示されるようにその表面がｐ型に戻るように変換され得
る場合、この分路パスは除去され得る。この場合、浅い
亜鉛又はベリリウム拡散を用いて、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
キャップ３９を、ｐ−接点メタライゼージョン前のシリ
コン拡散の結果としてｎ型導電性からｐ型へ、変換する
ことができる。ｐ型の不純物拡散は例えば以下の工程、
即ち； １．ガス源からの拡散、例えば開管炉(open-tube furna
ce) 又は閉アンプル中の亜鉛拡散、 ２．固い（固体）膜からの拡散、例えば、ＺｎＯ拡散
源、又は、 ３．合金ｐ−接点金属、例えば熱処理をすると、ベリリ
ウム又は亜鉛の高い表面濃度をそれぞれ生じるＢｅ−Ａ
ｕ合金又はＺｎ−Ａｕアロイ金属 によって行われる。
いた一つのあり得る複雑化した問題は、メサ頂部の側面
にＳｉが拡散された（高いｎ型）領域４１、４２と接触
する頂部（メサ）メタライゼーションにより分路電流パ
スが生成される可能性がまだあるということである。こ
れは図４Ａのメサ頂部の拡大図に示される。矢印により
示される分路パスは、メサ側壁のｎ型領域の頂部外側に
沿っている。しかしながら、図４Ｂの４１’、４２’に
示されるようにその表面がｐ型に戻るように変換され得
る場合、この分路パスは除去され得る。この場合、浅い
亜鉛又はベリリウム拡散を用いて、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
キャップ３９を、ｐ−接点メタライゼージョン前のシリ
コン拡散の結果としてｎ型導電性からｐ型へ、変換する
ことができる。ｐ型の不純物拡散は例えば以下の工程、
即ち； １．ガス源からの拡散、例えば開管炉(open-tube furna
ce) 又は閉アンプル中の亜鉛拡散、 ２．固い（固体）膜からの拡散、例えば、ＺｎＯ拡散
源、又は、 ３．合金ｐ−接点金属、例えば熱処理をすると、ベリリ
ウム又は亜鉛の高い表面濃度をそれぞれ生じるＢｅ−Ａ
ｕ合金又はＺｎ−Ａｕアロイ金属 によって行われる。
【００３７】このｐ型変換拡散領域４１’、４２’は、
比較することができる図１の構造のｐ型変換よりもより
簡単であり、またそれよりも少ししか時間を費やさな
い。その理由は、変換される材料の容積がより小さく、
またメサジオメトリの結果として頂部と側部の両方から
ｐ型拡散が行われ得るからである。
比較することができる図１の構造のｐ型変換よりもより
簡単であり、またそれよりも少ししか時間を費やさな
い。その理由は、変換される材料の容積がより小さく、
またメサジオメトリの結果として頂部と側部の両方から
ｐ型拡散が行われ得るからである。
【００３８】しかしながら、寄生ｐ−ｎ接合はエッチン
グストップ層３７と合金領域４１、４２との境界面にあ
るままである。エッチングストップ層の厚みが１０ｎｍ
以下になり得るので、この接合による漏洩は、先に記載
されたようにかなり小さなものとなり得る。或いは、こ
の漏洩パスは、合金領域を空格子点強化層無秩序化とい
う不純物のない(impurity-free) 方法で形成することに
より完全に無視され得る。
グストップ層３７と合金領域４１、４２との境界面にあ
るままである。エッチングストップ層の厚みが１０ｎｍ
以下になり得るので、この接合による漏洩は、先に記載
されたようにかなり小さなものとなり得る。或いは、こ
の漏洩パスは、合金領域を空格子点強化層無秩序化とい
う不純物のない(impurity-free) 方法で形成することに
より完全に無視され得る。
【００３９】更なるあり得る複雑化した問題は、接点４
４がメサ２６の頂部と分離していることである。図３に
示されたデバイスでは、この問題を相互混合材料特有の
高いショットキーバリアにより部分的に解決する（理由
は、ショットキーバリアがＧａＩｎＰよりも高いバンド
ギャップを有するからである）。更に、相互混合材料
は、自然に酸化するアルミニウムを含む。従って、最も
少ない抵抗の電流パスは金属がＧａＩｎＰ３９と接触す
るメサの頂部を通るであろう。
４がメサ２６の頂部と分離していることである。図３に
示されたデバイスでは、この問題を相互混合材料特有の
高いショットキーバリアにより部分的に解決する（理由
は、ショットキーバリアがＧａＩｎＰよりも高いバンド
ギャップを有するからである）。更に、相互混合材料
は、自然に酸化するアルミニウムを含む。従って、最も
少ない抵抗の電流パスは金属がＧａＩｎＰ３９と接触す
るメサの頂部を通るであろう。
【００４０】一方、相互混合表面４１、４１’、４２、
４２’はまた、多量にｎ型ドーピングされ、より少ない
抵抗接点を生成するのに役立つ。相互混合された材料の
酸化物を加えた高いショットキーバリアが、メサへの電
流注入を制限するのに不十分である場合、本発明に従っ
て更なる処理ステップを含み、注入パスを固定すること
ができる。メサ２６への注入を良好に制限するためのオ
プションには以下のものがある。 １．メサの外側の材料４６を絶縁することによって電流
を阻止する浅い部分注入４６（図５Ａ）、又は ２．厚い（〜１０００Å）表面酸化物４６をメサの外側
に生成する酸化。陽極酸化(anodic oxidation)〔２〕か
又は熱水蒸気酸化(hot-water-vapor oxidation)〔３〕
のいずれかにより、上記記載した（図５Ａ）エッチング
ステップに用いられるリッジの頂部に、Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ
でマスクされ得るであろう、又は、 ３．ウェハ上に付着される誘電体４７、及び接点層４４
によるメタライゼーション前にメサ頂部に開口される窓
４８。誘電体４７は例えばＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ 4 とす
ることができ、プレーナー化（平面化）(planarity) の
ために、図２で行われたようなポリイミド中へのポッテ
ィングは十分に作用するであろう。
４２’はまた、多量にｎ型ドーピングされ、より少ない
抵抗接点を生成するのに役立つ。相互混合された材料の
酸化物を加えた高いショットキーバリアが、メサへの電
流注入を制限するのに不十分である場合、本発明に従っ
て更なる処理ステップを含み、注入パスを固定すること
ができる。メサ２６への注入を良好に制限するためのオ
プションには以下のものがある。 １．メサの外側の材料４６を絶縁することによって電流
を阻止する浅い部分注入４６（図５Ａ）、又は ２．厚い（〜１０００Å）表面酸化物４６をメサの外側
に生成する酸化。陽極酸化(anodic oxidation)〔２〕か
又は熱水蒸気酸化(hot-water-vapor oxidation)〔３〕
のいずれかにより、上記記載した（図５Ａ）エッチング
ステップに用いられるリッジの頂部に、Ｓｉ3 Ｎ4 ：Ｐ
でマスクされ得るであろう、又は、 ３．ウェハ上に付着される誘電体４７、及び接点層４４
によるメタライゼーション前にメサ頂部に開口される窓
４８。誘電体４７は例えばＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ 4 とす
ることができ、プレーナー化（平面化）(planarity) の
ために、図２で行われたようなポリイミド中へのポッテ
ィングは十分に作用するであろう。
【００４１】要約すると、在来的なＩＩＬＤレーザに関
して今まで記載された限り屈折率ガイド型レーザ構造の
利点は、浅いＩＩＬＤだけを必要とするということであ
る。その理由は、該構造はリッジ（うね）状であり、相
互混合が予め形成されたメサの外側で行われるからであ
る。また、層無秩序化用の源は、所望されるように、好
ましくは５００ｎｍ以下に活性層と近接して、接触せず
に配置されるので、該源はもう一つの自由度を生じて横
拡散面の位置を制御する。また源層と活性層の近接によ
り、必要とされる拡散時間が減少され、不純物の無い方
法の再生使用が可能になる。源層が広範なバンドギャッ
プ層、即ちＡｌＧａＩｎＰ上に配されるので、キャップ
層エッジだけの型（タイプ）変換が必要とされ、ｎ型拡
散により形成された寄生ｐ−ｎ接合を介して流れる電流
を阻止する。ＡｌＧａＩｎＰの変換を除去することは、
可視ダイオードレーザの製造において重要である。その
理由は、高レベルの活性ｐ型ドーパントをＡｌＩｎＰ又
はＡｌＧａＩｎＰ中へ行うことは困難であるからであ
る。
して今まで記載された限り屈折率ガイド型レーザ構造の
利点は、浅いＩＩＬＤだけを必要とするということであ
る。その理由は、該構造はリッジ（うね）状であり、相
互混合が予め形成されたメサの外側で行われるからであ
る。また、層無秩序化用の源は、所望されるように、好
ましくは５００ｎｍ以下に活性層と近接して、接触せず
に配置されるので、該源はもう一つの自由度を生じて横
拡散面の位置を制御する。また源層と活性層の近接によ
り、必要とされる拡散時間が減少され、不純物の無い方
法の再生使用が可能になる。源層が広範なバンドギャッ
プ層、即ちＡｌＧａＩｎＰ上に配されるので、キャップ
層エッジだけの型（タイプ）変換が必要とされ、ｎ型拡
散により形成された寄生ｐ−ｎ接合を介して流れる電流
を阻止する。ＡｌＧａＩｎＰの変換を除去することは、
可視ダイオードレーザの製造において重要である。その
理由は、高レベルの活性ｐ型ドーパントをＡｌＩｎＰ又
はＡｌＧａＩｎＰ中へ行うことは困難であるからであ
る。
【００４２】本発明によりレーザ５０及び２５を形成す
る方法は、近接して離間され、独立してアドレス可能で
あるダイオードレーザのモノリシックアレイを生成する
のに特に有用であり、モノリシックアレイは低い熱的、
電気的、及び光学的クロストークを有する。図６はこの
ようなレーザアレイ８０の一例を示し、該アレイは２つ
の並んだレーザからなり、その各々は本発明に従って形
成される。２つの並んだレーザのレイジングモードは、
活性層６２ａ及び６２ｂの各々を中心とした点線の楕円
面により示される。２つのレーザは、基板上で共通の接
点７７を共有するが、別個のｐ−接点８２と８４を有
し、各レーザが個々にアドレス可能になる。相互混合領
域８６、８７及び８８は、間に個々のレーザを画定す
る。更に領域８７は、隣接するレーザの間に電気的絶縁
及び光学的分離を提供する。
る方法は、近接して離間され、独立してアドレス可能で
あるダイオードレーザのモノリシックアレイを生成する
のに特に有用であり、モノリシックアレイは低い熱的、
電気的、及び光学的クロストークを有する。図６はこの
ようなレーザアレイ８０の一例を示し、該アレイは２つ
の並んだレーザからなり、その各々は本発明に従って形
成される。２つの並んだレーザのレイジングモードは、
活性層６２ａ及び６２ｂの各々を中心とした点線の楕円
面により示される。２つのレーザは、基板上で共通の接
点７７を共有するが、別個のｐ−接点８２と８４を有
し、各レーザが個々にアドレス可能になる。相互混合領
域８６、８７及び８８は、間に個々のレーザを画定す
る。更に領域８７は、隣接するレーザの間に電気的絶縁
及び光学的分離を提供する。
【００４３】先に記載された図２〜６の実施の形態で
は、活性層は、ｐ型キャップ層（図３の参照番号３９）
及びｐ型メタル接点（図３の参照番号４４）から大きな
距離離されて配置され、これは上部ｐ−クラッド層（図
３の参照番号３８）を少なくとも１μｍの厚みで生成す
ることにより得られる。この離間の理由は、光学モード
のエバネセントテール（終わり）がキャップ層と重なる
と、アウトカップリング損失（ＧａＩｎＰ＋ＧａＡｓキ
ャップ層が比較的高い屈折率を有する）及び吸収損失
（ＧａＡｓキャップ及び標準的な接点金属が赤色光の特
に強い吸収材となる）を生じさせるためである。これら
の損失が増大するにつれ、スレショルド値が高くなり、
効率が低くなり、またレイジング動作がなくなるかもし
れない。典型的なレーザダイオードでは、上部クラッド
層を十分に厚く（〜１μｍ）形成することによって、こ
れらの損失は＜１ｃｍ-1に減少される。実際に、クラッ
ド層の厚みが約〜０．８μｍを越え始めると、厚みは半
無限として扱われる。得られた厚い上部クラッド層に関
しては、上記記載したメサ型構造は、活性層に十分に近
接した、詳細には活性層から５００ｎｍ以内、好ましく
は活性層から１００ｎｍ（＝１０００Å）以内にＩＩＬ
Ｄのための不純物源を提供する。
は、活性層は、ｐ型キャップ層（図３の参照番号３９）
及びｐ型メタル接点（図３の参照番号４４）から大きな
距離離されて配置され、これは上部ｐ−クラッド層（図
３の参照番号３８）を少なくとも１μｍの厚みで生成す
ることにより得られる。この離間の理由は、光学モード
のエバネセントテール（終わり）がキャップ層と重なる
と、アウトカップリング損失（ＧａＩｎＰ＋ＧａＡｓキ
ャップ層が比較的高い屈折率を有する）及び吸収損失
（ＧａＡｓキャップ及び標準的な接点金属が赤色光の特
に強い吸収材となる）を生じさせるためである。これら
の損失が増大するにつれ、スレショルド値が高くなり、
効率が低くなり、またレイジング動作がなくなるかもし
れない。典型的なレーザダイオードでは、上部クラッド
層を十分に厚く（〜１μｍ）形成することによって、こ
れらの損失は＜１ｃｍ-1に減少される。実際に、クラッ
ド層の厚みが約〜０．８μｍを越え始めると、厚みは半
無限として扱われる。得られた厚い上部クラッド層に関
しては、上記記載したメサ型構造は、活性層に十分に近
接した、詳細には活性層から５００ｎｍ以内、好ましく
は活性層から１００ｎｍ（＝１０００Å）以内にＩＩＬ
Ｄのための不純物源を提供する。
【００４４】本出願人は、（１）キャップ層が薄く、１
００ｎｍ以下に形成されることによりアウトカップリン
グ及び吸収損失を減少し、（２）接点金属が、金の前に
クロム又はチタンが蒸着される典型的なクロム／金また
はチタン／金の多層コーティングと対比して、１０％以
下の不純物を有する実質的に純金であるとすれば、約２
０００Åのオーダ厚み（約１００〜３００ｎｍ）の上部
クラッド層を有するプレーナ構造を構成することが可能
になるということを発見した。金は他の材料のように損
失がある(lossy) ということはわかるが、他の金属と対
比してその屈折率の虚数部分が明白なので、その屈折率
の実数部分は小さく、半導体の実数部分と十分に整合し
ない。従って、光学モードは金に浸透しないので、金は
追加の損失を生じさせない〔８−１０〕。この原理は、
分布ブラッグ反射形レーザ(distributed Bragg reflect
or lasers)に応用されており、この場合、金がコーティ
ングされた格子は該格子が格子反射性を増大する〔９−
１０〕ために損失を生じないが、本出願人の知るかぎり
では、ＩＩＬＤ屈折率ガイド型半導体レーザダイオード
内で極薄上部クラッド層を金接点層と結合して、屈折率
ガイド（導波）領域が浅い無秩序化方法により形成され
る浅い構造内のアウトカップリング損失及び吸収損失を
減少することを、我々以前に提案したものはいなかっ
た。
００ｎｍ以下に形成されることによりアウトカップリン
グ及び吸収損失を減少し、（２）接点金属が、金の前に
クロム又はチタンが蒸着される典型的なクロム／金また
はチタン／金の多層コーティングと対比して、１０％以
下の不純物を有する実質的に純金であるとすれば、約２
０００Åのオーダ厚み（約１００〜３００ｎｍ）の上部
クラッド層を有するプレーナ構造を構成することが可能
になるということを発見した。金は他の材料のように損
失がある(lossy) ということはわかるが、他の金属と対
比してその屈折率の虚数部分が明白なので、その屈折率
の実数部分は小さく、半導体の実数部分と十分に整合し
ない。従って、光学モードは金に浸透しないので、金は
追加の損失を生じさせない〔８−１０〕。この原理は、
分布ブラッグ反射形レーザ(distributed Bragg reflect
or lasers)に応用されており、この場合、金がコーティ
ングされた格子は該格子が格子反射性を増大する〔９−
１０〕ために損失を生じないが、本出願人の知るかぎり
では、ＩＩＬＤ屈折率ガイド型半導体レーザダイオード
内で極薄上部クラッド層を金接点層と結合して、屈折率
ガイド（導波）領域が浅い無秩序化方法により形成され
る浅い構造内のアウトカップリング損失及び吸収損失を
減少することを、我々以前に提案したものはいなかっ
た。
【００４５】図７は、本発明によるプレーナ構造４９の
一形態を示す。該構造は一般的なＧａＡｓ基板５１を含
み、その上にＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５２、Ａｌ
ＧａＩｎＰキャリヤ閉込め層を備えるＱＷヘテロ構造活
性層５３〔図中のＳＣＨは分離閉じ込めヘテロジャンク
ション層(separete confinement heterojunction) を示
す〕、ＡｌＧａＩｎＰ極薄上部クラッド層５４、及び薄
いＧａＩｎＰｐ＋キャップ層５５をエピタキシャル堆積
する。構造の成長に次いで、該構造は前記例に関連して
記載されたようにマスクされ、Ｓｉを中に拡散させて、
中心ストライプ領域５７の両側に並んで無秩序領域５６
を形成する。次にブランケット亜鉛拡散５８を行い、分
路電流を抑える。最終的に亜鉛拡散領域５８の表面上に
実質的に純金金属層を付着することにより、金属接点５
９をストライプ領域５７に付す。得られた結晶はへき開
され、一般的な端部鏡(end mirror)を提供する。上部ク
ラッド層５４は非常に薄い（約３００ｎｍ以下）ので、
一般的な約５０ｎｍの薄いキャップ層の場合、浅いＩＩ
ＬＤだけが、活性層５３の下に到達するために必要とさ
れる。活性層底部から半導体構造頂部までの間隔は、好
ましくは約４００ｎｍ以下であり、ＡｌＧａＩｎＰ中に
ＩＩＬＤ拡散させるのに要求される時間は、もっと厚い
ＡｌＧａＡｓ構造にＩＩＬＤ拡散させるのに要求される
時間とほぼ同じである。より薄い上部クラッド層と純金
金属接点を結合することにより、キャップ層及び金属接
点層が活性層と接近しているにもかかわらず十分なレー
ザオペレーション（動作）は得られる。
一形態を示す。該構造は一般的なＧａＡｓ基板５１を含
み、その上にＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５２、Ａｌ
ＧａＩｎＰキャリヤ閉込め層を備えるＱＷヘテロ構造活
性層５３〔図中のＳＣＨは分離閉じ込めヘテロジャンク
ション層(separete confinement heterojunction) を示
す〕、ＡｌＧａＩｎＰ極薄上部クラッド層５４、及び薄
いＧａＩｎＰｐ＋キャップ層５５をエピタキシャル堆積
する。構造の成長に次いで、該構造は前記例に関連して
記載されたようにマスクされ、Ｓｉを中に拡散させて、
中心ストライプ領域５７の両側に並んで無秩序領域５６
を形成する。次にブランケット亜鉛拡散５８を行い、分
路電流を抑える。最終的に亜鉛拡散領域５８の表面上に
実質的に純金金属層を付着することにより、金属接点５
９をストライプ領域５７に付す。得られた結晶はへき開
され、一般的な端部鏡(end mirror)を提供する。上部ク
ラッド層５４は非常に薄い（約３００ｎｍ以下）ので、
一般的な約５０ｎｍの薄いキャップ層の場合、浅いＩＩ
ＬＤだけが、活性層５３の下に到達するために必要とさ
れる。活性層底部から半導体構造頂部までの間隔は、好
ましくは約４００ｎｍ以下であり、ＡｌＧａＩｎＰ中に
ＩＩＬＤ拡散させるのに要求される時間は、もっと厚い
ＡｌＧａＡｓ構造にＩＩＬＤ拡散させるのに要求される
時間とほぼ同じである。より薄い上部クラッド層と純金
金属接点を結合することにより、キャップ層及び金属接
点層が活性層と接近しているにもかかわらず十分なレー
ザオペレーション（動作）は得られる。
【００４６】示された構造は、より薄いクラッド層（１
０，０００〜１２，０００Åの代わりに２０００Å）に
より標準的なレッドレーザと異なるだけではなく、Ｇａ
ＩｎＰの薄いｐ＋接点層５５により改良された性能（Ｇ
ａＩｎＰとＧａＡｓのより一般的な２層結合の代わりに
５００Åの層；ＧａＩｎＰはλ＞６５０ｎｍに対して透
過性であるが、その高い屈折率はまだアウトカップリン
グ損失の一因となり得る）もまた提供する。ＧａＡｓ層
は次の２つの理由により除去される：（１）該層は追加
の吸収及びアウトカップリング損失の原因となるであろ
う、（２）該層がＩＩＬＤ中に基本ＡｌＧａＩｎＰに相
互混合された場合、深刻な格子整合となり確実に転位す
るであろう。一方、非常に薄いＧａＡｓ層は、オーム接
触を容易にするために含まれ得る。（約３００Åまでの
厚みの膜により生じる追加の損失は許容されるが、わず
か約５０〜８０Åの厚みは、転位を生成せずに基礎のリ
ン化物層に相互混合され得る。〔１１〕）
０，０００〜１２，０００Åの代わりに２０００Å）に
より標準的なレッドレーザと異なるだけではなく、Ｇａ
ＩｎＰの薄いｐ＋接点層５５により改良された性能（Ｇ
ａＩｎＰとＧａＡｓのより一般的な２層結合の代わりに
５００Åの層；ＧａＩｎＰはλ＞６５０ｎｍに対して透
過性であるが、その高い屈折率はまだアウトカップリン
グ損失の一因となり得る）もまた提供する。ＧａＡｓ層
は次の２つの理由により除去される：（１）該層は追加
の吸収及びアウトカップリング損失の原因となるであろ
う、（２）該層がＩＩＬＤ中に基本ＡｌＧａＩｎＰに相
互混合された場合、深刻な格子整合となり確実に転位す
るであろう。一方、非常に薄いＧａＡｓ層は、オーム接
触を容易にするために含まれ得る。（約３００Åまでの
厚みの膜により生じる追加の損失は許容されるが、わず
か約５０〜８０Åの厚みは、転位を生成せずに基礎のリ
ン化物層に相互混合され得る。〔１１〕）
【００４７】１００μｍの金ストライプをＧａＩｎＰｐ
＋キャップ上に蒸着させることにより、このウェハは広
領域レーザに処理された。次に、基板金属は加えられ
（付着され）、レーザーバーはへき開され、デバイスは
室温でパルス試験された。長さ７５０μｍ×幅１００μ
ｍのストライプの性能特性は以下のようになった。
＋キャップ上に蒸着させることにより、このウェハは広
領域レーザに処理された。次に、基板金属は加えられ
（付着され）、レーザーバーはへき開され、デバイスは
室温でパルス試験された。長さ７５０μｍ×幅１００μ
ｍのストライプの性能特性は以下のようになった。
【００４８】 スレショルド電流密度＝５００Å／ｃｍ2 示差量子効率＝１５％／ファセット（小面） 波長＝６７８ｎｍ
【００４９】要するに、図７の薄いＰ型クラッドプレー
ナ構造の利点は、以下となる。 １．薄いＧａＩｎＰと純金接点金属を組み込むことによ
り、許容可能な低いモード損失が導かれ、良好な性能特
性が得られる。ＧａＡｓキャップはまたより低い直列抵
抗のために含まれてもよいが、それは追加の損失及びＩ
ＩＬＤ中の転位を回避するために薄いことが必須であ
る。 ２．薄いｐ−クラッド構造は、屈折率ガイド型レーザを
形成するのに浅いＩＩＬＤだけを必要とする。このこと
は、ＡｌＧａＩｎＰの不純物拡散速度のほうが、ＡｌＧ
ａＡｓのそれよりもはるかに低速であるために重要であ
り、約１μｍの上部クラッド層を有する従来の構造から
ＩＩＬＤレーザを形成することは難しい。 ３．薄い上部クラッド層はまたレーザダイオードの放熱
も改良する。 ４．他の浅いプレーナーＩＩＬＤ構造のような再成長
〔１〕を必要としない。
ナ構造の利点は、以下となる。 １．薄いＧａＩｎＰと純金接点金属を組み込むことによ
り、許容可能な低いモード損失が導かれ、良好な性能特
性が得られる。ＧａＡｓキャップはまたより低い直列抵
抗のために含まれてもよいが、それは追加の損失及びＩ
ＩＬＤ中の転位を回避するために薄いことが必須であ
る。 ２．薄いｐ−クラッド構造は、屈折率ガイド型レーザを
形成するのに浅いＩＩＬＤだけを必要とする。このこと
は、ＡｌＧａＩｎＰの不純物拡散速度のほうが、ＡｌＧ
ａＡｓのそれよりもはるかに低速であるために重要であ
り、約１μｍの上部クラッド層を有する従来の構造から
ＩＩＬＤレーザを形成することは難しい。 ３．薄い上部クラッド層はまたレーザダイオードの放熱
も改良する。 ４．他の浅いプレーナーＩＩＬＤ構造のような再成長
〔１〕を必要としない。
【００５０】また、図７の構造を半導体の本体の隣接部
分で繰り返し、図６の構造と同様なアレイを形成するこ
とができる。
分で繰り返し、図６の構造と同様なアレイを形成するこ
とができる。
【００５１】参照された関連出願及び参照された特許／
出版物は本明細書に援用される。
出版物は本明細書に援用される。
【００５２】本発明は、特定の実施の形態に関して記載
されたが、当業者には明らかであるように、多くの代
替、修正、及びヴァリエーションは前記記載により明白
である。従って、本発明は、請求の範囲の精神及び範囲
内に入るこのような代替、修正、及びヴァリエーション
の全てを包含することを意図する。
されたが、当業者には明らかであるように、多くの代
替、修正、及びヴァリエーションは前記記載により明白
である。従って、本発明は、請求の範囲の精神及び範囲
内に入るこのような代替、修正、及びヴァリエーション
の全てを包含することを意図する。
【００５３】本明細書中で、下記の文献が参照された。 〔１〕R. L. Thornton, W. J. Mosby 及びH. F. Chung
「光電子集積に適用を有する表面スキミング埋込ヘテロ
構造レーザ(Surface skimming buried heterostructure
laser with applications to optoelecronic integrat
ion)」,Applied Physics Letters 59, 513 (1991) 〔２〕M. J. Grove, D. A. Hudson 及びP. S. Zory「パ
ルス陽極酸化を用いて製造されたAlGaAsレーザ(AlGaAs
lasers fabricated with pulsed anodic oxides)」1993
年11月、IEEE/lEOS 第6 回会合( カリフォルニア州、サ
ンホゼ) におけるpaper DLPP3.2 〔３〕F. K. Kish, S. J. Carracci, N. Holonyak, J
r., K. C. Hsieh, J. E. Baker, S. A. Maranowski, A.
R. Sugg, J. M. Dallesasse, R. M. Fletcher, C.p. K
uo, T. D. Osentowski及びM. G. Craford 「ヘテロ構造
レーザ中のネイティブ酸化のIn0.5(AlX Ga1-x )0.5P 及
びAlX Ga1-x の特性及び利用法(Propertiesand use of
In0.5(Al X Ga1-x )0.5P and AlX Ga1-x As native oxi
des in heterostructure lasers) 」Journal of Electr
onic Materials, 21, 1133(1992) 〔４〕O'Brien, Appl. Phys. Lett, 53 , 1859 (1988) 〔５〕米国特許第4,824,798 号 〔６〕米国特許第4,830,983 号 〔７〕R. L. Thornton他「不純物誘起無秩序化により製
造された低スレショルドプレーナー埋込ヘテロ構造型レ
ーザ(Low Threshold Planar Buried Heterostructure L
asers Fabricated by Impurity-Induced Disordering)
」,Appl. Phys. Lett., 47 , 1239 (1985) 〔８〕「薄いp-クラッド InGaAs QW レーザ中の大きな
波長ずれ(Large wavelength shifts in thin p-clad In
GaAs QW lasers) 」C. H. Wu., P.S. Zory及びM.A. Ema
nuel, IEEE LEOS 1994 会報
「光電子集積に適用を有する表面スキミング埋込ヘテロ
構造レーザ(Surface skimming buried heterostructure
laser with applications to optoelecronic integrat
ion)」,Applied Physics Letters 59, 513 (1991) 〔２〕M. J. Grove, D. A. Hudson 及びP. S. Zory「パ
ルス陽極酸化を用いて製造されたAlGaAsレーザ(AlGaAs
lasers fabricated with pulsed anodic oxides)」1993
年11月、IEEE/lEOS 第6 回会合( カリフォルニア州、サ
ンホゼ) におけるpaper DLPP3.2 〔３〕F. K. Kish, S. J. Carracci, N. Holonyak, J
r., K. C. Hsieh, J. E. Baker, S. A. Maranowski, A.
R. Sugg, J. M. Dallesasse, R. M. Fletcher, C.p. K
uo, T. D. Osentowski及びM. G. Craford 「ヘテロ構造
レーザ中のネイティブ酸化のIn0.5(AlX Ga1-x )0.5P 及
びAlX Ga1-x の特性及び利用法(Propertiesand use of
In0.5(Al X Ga1-x )0.5P and AlX Ga1-x As native oxi
des in heterostructure lasers) 」Journal of Electr
onic Materials, 21, 1133(1992) 〔４〕O'Brien, Appl. Phys. Lett, 53 , 1859 (1988) 〔５〕米国特許第4,824,798 号 〔６〕米国特許第4,830,983 号 〔７〕R. L. Thornton他「不純物誘起無秩序化により製
造された低スレショルドプレーナー埋込ヘテロ構造型レ
ーザ(Low Threshold Planar Buried Heterostructure L
asers Fabricated by Impurity-Induced Disordering)
」,Appl. Phys. Lett., 47 , 1239 (1985) 〔８〕「薄いp-クラッド InGaAs QW レーザ中の大きな
波長ずれ(Large wavelength shifts in thin p-clad In
GaAs QW lasers) 」C. H. Wu., P.S. Zory及びM.A. Ema
nuel, IEEE LEOS 1994 会報
〔９〕「金属化回折格子を有するダイオードレーザの分
布フィードバック結合係数(Distributed Feedback Coup
ling Coefficient in Diode Lasers with Metallized G
ratings)」H. J. Luo 及びP. S. Zory, IEEE Photonics
Technology Letters, 2, 614 (1990) 〔１０〕「表面放射分布フィードバック半導体レーザ(S
urface-emitting distributed feedback semiconductor
laser) 」,S. H. Macomber, J.S. Mott, R. J.Noll,
G. M. Gallatin, E. J. Gratrix, S. L. O'Dwyer及びS.
A. Lamber, Applied Physics Letters 51, 472 (1987) 〔１１〕「量子サイズ設定GaAs/GaInP層の不純物誘起層
無秩序化中の欠点の発生及び抑制(Defect generation a
nd suppression during the impurity induced layer d
isordering of quantum sized GaAs/GaInP layers)」R.
L. Thornton他、MRS会報 280,445(1993)
布フィードバック結合係数(Distributed Feedback Coup
ling Coefficient in Diode Lasers with Metallized G
ratings)」H. J. Luo 及びP. S. Zory, IEEE Photonics
Technology Letters, 2, 614 (1990) 〔１０〕「表面放射分布フィードバック半導体レーザ(S
urface-emitting distributed feedback semiconductor
laser) 」,S. H. Macomber, J.S. Mott, R. J.Noll,
G. M. Gallatin, E. J. Gratrix, S. L. O'Dwyer及びS.
A. Lamber, Applied Physics Letters 51, 472 (1987) 〔１１〕「量子サイズ設定GaAs/GaInP層の不純物誘起層
無秩序化中の欠点の発生及び抑制(Defect generation a
nd suppression during the impurity induced layer d
isordering of quantum sized GaAs/GaInP layers)」R.
L. Thornton他、MRS会報 280,445(1993)
【図１】ＩＩＬＤにより製造された典型的な屈折率ガイ
ド型ＡｌＧａＡｓレーザダイオードの断面図である。
ド型ＡｌＧａＡｓレーザダイオードの断面図である。
【図２】本発明に従ってＩＩＬＤにより製造されたメサ
型屈折率ガイド型レーザの第１形態の略断面図である。
型屈折率ガイド型レーザの第１形態の略断面図である。
【図３】本発明に従ってＩＩＬＤにより製造されたメサ
型屈折率ガイド型レーザの第２形態の略断面図である。
型屈折率ガイド型レーザの第２形態の略断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に従って製造さ
れ、図３に示された、メサ型屈折率ガイド型レーザの改
良形態を更に示す部分断面図である。
れ、図３に示された、メサ型屈折率ガイド型レーザの改
良形態を更に示す部分断面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に従って製造さ
れ、図４（Ｂ）に示された、メサ型屈折率ガイド型レー
ザの更に改良された形態の略断面図である。
れ、図４（Ｂ）に示された、メサ型屈折率ガイド型レー
ザの更に改良された形態の略断面図である。
【図６】本発明に従ってＩＩＬＤにより製造されたデュ
アルレーザアレイの略断面図である。
アルレーザアレイの略断面図である。
【図７】本発明に従って製造されたプレーナー屈折率ガ
イド型レーザーダイオードの１形態の略断面図である。
イド型レーザーダイオードの１形態の略断面図である。
５０ メサ型レーザ ６０ 基板 ６１ 下部クラッド層 ６２ 活性層 ６３ 第１上部クラッド層 ６４ エッチングストップ層 ６５ クラッド層 ６６ 遷移層 ６７ 接点層 ７０ メサ領域 ７１ 合金翼領域 ７２ 表面 ７３ メサ側壁 ７５ 絶縁層 ７６ 金属接点層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート エル．ソーントン アメリカ合衆国 94303 カリフォルニア 州 イースト パロ アルト ミッション ドライヴ 123 (72)発明者 デイビッド ピー．バウア アメリカ合衆国 95014 カリフォルニア 州 クペルティノ ベル エアー コート 11092 (72)発明者 デイビッド ダブリュ．トリート アメリカ合衆国 95118 カリフォルニア 州 サンノゼ ウィロウモント アヴェニ ュー 1566
Claims (1)
- 【請求項１】 埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザ
の製造方法であって、 （ａ）ＩＩＩＶ結晶基板上に、下部クラッド層、下部ク
ラッド層上の活性層、及び上部クラッド層を含む半導体
材料からなる層を含む構造を提供し、該構造が活性層の
上に第１面を有し、また該構造が該活性層から約５００
ｎｍ以下に離間されて配置されるステップと、 （ｂ）無秩序化されない領域の両側で活性層の下のレベ
ルまで両側に並んだ無秩序領域を該第１面から形成する
ために、構造の領域を層無秩序化し、該両側に並んだ無
秩序領域が無秩序化されない領域の屈折率よりも低い屈
折率を有するステップと、 を含む埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザの製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/345,108 US5832019A (en) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | Index guided semiconductor laser biode with shallow selective IILD |
| US345108 | 1994-11-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222804A true JPH08222804A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=23353564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304728A Pending JPH08222804A (ja) | 1994-11-28 | 1995-11-22 | 埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5832019A (ja) |
| JP (1) | JPH08222804A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6044098A (en) * | 1997-08-29 | 2000-03-28 | Xerox Corporation | Deep native oxide confined ridge waveguide semiconductor lasers |
| KR100275532B1 (ko) * | 1998-09-21 | 2001-01-15 | 이계철 | 자동정렬 이온주입 공정을 이용한 고출력 반도체 레이저 제조방법 |
| US6577658B1 (en) | 1999-09-20 | 2003-06-10 | E20 Corporation, Inc. | Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers |
| JP2002141611A (ja) * | 2000-08-24 | 2002-05-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| DE60136261D1 (de) * | 2001-01-18 | 2008-12-04 | Avago Tech Fiber Ip Sg Pte Ltd | Halbleiterbauelement mit Strombegrenzungstruktur |
| US6813431B2 (en) * | 2002-02-26 | 2004-11-02 | Intel Corporation | Integrated photodevice and waveguide |
| SG99970A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-11-27 | Inst Materials Research & Eng | Method for forming a modified semiconductor having a plurality of band gaps |
| DE60332140D1 (de) * | 2002-09-20 | 2010-05-27 | Sony Corp | Halbleiterlaserbauelement und dessen herstellungsverfahren |
| JP2005093726A (ja) * | 2003-09-17 | 2005-04-07 | Toshiba Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法 |
| KR100657938B1 (ko) * | 2004-12-17 | 2006-12-14 | 삼성전기주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 |
| DE102006061532A1 (de) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender Halbleiterlaser mit mehreren monolithisch integrierten Laserdioden |
| WO2014018776A1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Photonic integrated circuits based on quantum cascade structures |
| JP7137556B2 (ja) * | 2017-03-16 | 2022-09-14 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール、溶接用レーザ光源システム、及び、半導体レーザ装置の製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3212439C2 (de) * | 1982-04-02 | 1992-02-20 | Robert Prof.Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Jötten | Verfahren zum Betrieb einer durch schnelle elektrische Stellglieder gespeisten Asynchronmaschine |
| JPS592380A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-07 | Toshiba Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
| US4830983A (en) * | 1987-11-05 | 1989-05-16 | Xerox Corporation | Method of enhanced introduction of impurity species into a semiconductor structure from a deposited source and application thereof |
| US4824798A (en) * | 1987-11-05 | 1989-04-25 | Xerox Corporation | Method of introducing impurity species into a semiconductor structure from a deposited source |
| US4980893A (en) * | 1989-05-25 | 1990-12-25 | Xerox Corporation | Monolithic high density arrays of independently addressable offset semiconductor laser sources |
| US5161167A (en) * | 1990-06-21 | 1992-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
| JPH0697589A (ja) * | 1992-09-11 | 1994-04-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体レーザアレイ素子とその製造方法 |
| JPH06326419A (ja) * | 1993-04-20 | 1994-11-25 | Xerox Corp | モノリシック半導体発光アレイ |
-
1994
- 1994-11-28 US US08/345,108 patent/US5832019A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304728A patent/JPH08222804A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5832019A (en) | 1998-11-03 |
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| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20060915 |