(57)【要約】ＴＩＲファセットに対する依存性を低減または排除することができるリングレーザを提供する。進行波共振器を含むリング型レーザは、少なくとも第１および第２の直線共振部ならびに少なくとも１つの湾曲共振部を組み込み、直線部の第１端が第１発光ファセットで相互接続され、直線部の第２端が湾曲導波路によって相互接続される。追加の湾曲部および直線部を連結して、様々なリング形状を提供することができる。
2005518656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が第１および第２端を有する少なくとも第１および第２共振部であって、前記第１および第２共振部の前記第１端がファセットで接合されている第１および第２共振部と、
前記第１および第２共振部の前記第２端を相互接続する少なくとも１つの湾曲共振部と
を備えたリング型進行波レーザ共振器。
【請求項２】
前記第１および第２共振部が直線状である、請求項１に記載のレーザ共振器。
【請求項３】
前記第１および第２共振部が角度をなして、前記共振部内を進行する光波を前記ファセットの臨界角より低い角度で前記ファセットに入射させるように構成された、請求項１に記載のレーザ共振器。
【請求項４】
レーザ光を前記共振部内で進行させるための手段をさらに含む、請求項１に記載のレーザ共振器。
【請求項５】
前記第１および第２共振部が直線状であり、かつ相互に角度をなして、前記共振部内を進行する光波を前記ファセットの臨界角より低い角度で前記ファセットに入射させるように構成された、請求項４に記載のレーザ共振器。
【請求項６】
各々が第１および第２端を有する少なくとも４つの共振部であって、第１および第２共振部の第１端が第１ファセットで接合され、第３および第４共振部の第１端が第２ファセットで接合されている４つの共振部と、
前記第１および第３共振部の前記第２端を相互接続する第１湾曲部ならびに前記第２および第４共振部の前記第２端を相互接続する第２湾曲部との少なくとも２つの湾曲共振部と、
を含む、請求項１に記載のレーザ共振器。
【請求項７】
複数の直線共振部と、
少なくとも１つの湾曲共振部であって、前記直線部および湾曲部が相互接続されて閉じたリングを形成するように構成された湾曲共振部と、
隣接する相互接続された共振部の接合部における少なくとも１つの部分透過ファセットと、
を備えたリング型進行波レーザ共振器。
【請求項８】
前記共振部が半導体である、請求項７に記載の共振器。
【請求項９】
前記共振部内で光を伝搬させる手段をさらに含む、請求項８に記載の共振器。
【請求項１０】
前記共振部を相互接続させて、前記共振部内で伝搬される光を、前記ファセットの臨界角より低い角度で前記ファセットに入射するように方向付ける、請求項９に記載の共振器。
【請求項１１】
複数の湾曲共振部をさらに含む、請求項１０に記載の共振器。
【請求項１２】
隣接する相互接続された共振部の接合部に少なくとも１つの内部全反射ファセットをさらに含む、請求項１１に記載の共振器。
【請求項１３】
前記直線部および前記湾曲部が狭幅共振部であり、前記共振部が空気によって包囲される、請求項７に記載の共振器。
【請求項１４】
前記直線共振部および前記湾曲共振部が狭幅リッジレーザを含む、請求項７に記載の共振器。
【請求項１５】
前記レーザを被覆する薄い誘電層をさらに含み、前記レーザが気体によって包囲される、請求項１４に記載の共振器。
【請求項１６】
前記レーザが頂面を有し、前記共振部が前記頂面上に第１コンタクトをさらに含む、請求項１５に記載の共振器。
【請求項１７】
前記レーザが基板上に支持され、前記共振部が前記基板上に第２コンタクトをさらに含む、請求項１６に記載の共振器。
【請求項１８】
活性領域ならびに上部および下部クラッド領域を有するウェハの頂面に誘電層を堆積するステップと、
前記誘電層をパターン形成して、湾曲導波路を画定するマスクを形成するステップと、
前記マスクを前記ウェハに転写して、頂面、側壁、および少なくとも１つのファセットを含む湾曲導波路を有するレーザ共振器を形成するステップと、
前記レーザ共振器の頂面、側壁、およびファセット上に薄い共形の誘電層を堆積するステップと、
前記ウェハの底面にコンタクトを堆積するステップと、
前記ウェハの前記頂面に前記薄い共形誘電層の上から、前記ウェハおよび前記レーザ共振器を完全に被覆しかつ平坦な頂面を形成するのに充分な厚さまで、フォトレジストを堆積するステップと、
前記フォトレジストを前記共振器の前記頂面より下の深さまで露光させるステップと、
前記露光したフォトレジストを除去するステップと、
前記共振器の前記頂面から前記薄い共形の誘電層を除去するステップと、
前記共振器の前記頂面上にｐコンタクト層を堆積するステップと、
前に除去されなかったフォトレジストを除去して、前記共振器の周囲に気体で満たされたボイドを残すステップと、
を含む、湾曲導波路進行波レーザを製作する方法。
【請求項１９】
前記基板上の少なくとも２つの集積化共振器であって、前記共振器が同等の高さの側部および少なくとも１つのファセットを有し、かつ同等な高さの頂部を有する共振器と、
少なくとも１つの共振器頂部と接触する金属層と、
前記共振器間の気体媒体と、
を備えた基板。
【請求項２０】
前記共振器が光のための導波路である、請求項１９に記載の基板。
【請求項２１】
前記共振器が光の横方向閉込めを支持するように構成される、請求項２０に記載の基板。
【請求項２２】
前記共振器の前記ファセットが光を出射するように配置される、請求項２１に記載の基板。
【請求項２３】
前記光がレーザ光である、請求項２２に記載の基板。
【請求項２４】
前記ファセットが前記共振器に共通しており、前記集積化共振器が湾曲して単一ファセットを有する連続湾曲導波路を形成する、請求項１９に記載の基板。
【請求項２５】
前記金属層が前記導波路内でレーザ光を伝搬させるためにバイアス電圧を受けるための電極を形成し、前記レーザ光が前記ファセットによって出射される、請求項２４に記載の基板。
【請求項２６】
前記少なくとも２つの集積化共振器が、端部間を非湾曲共振部と相互接続されて閉じたリング型導波路を形成する複数の湾曲共振部から構成される、請求項１９に記載の基板。
【請求項２７】
前記導波路に複数のファセットをさらに含む、請求項２６に記載の基板。
【請求項２８】
頂部を有し、かつ同等の高さの側部および少なくとも１つのファセットを有する、少なくとも１つの共振部と、
前記頂部上に形成され、前記頂面と電気的に接触する金属層と、
前記共振器の前記側部に隣接し、かつ前記金属層の少なくとも一部分の下にある気体媒体と、
を備えた発光デバイス。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの共振部が間隔をおいて配置された第１および第２共振部を含み、前記金属層が前記共振部間の空間に跨って、前記気体媒体を含むボイドを形成するように構成された、請求項２８に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、湾曲導波路共振器を有するリングレーザに関し、さらに詳しくは、２つの直線セグメントに連結された少なくとも１つの湾曲セグメントを有し、直線セグメントが部分透過ファセットで接合されているリングレーザ、およびそのようなレーザを作成するための改良プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のモノリシック集積化技術の進歩は、様々な共振器形状を持つリングレーザをはじめ、複雑な形状のレーザを製造することを可能にした。そのようなリングレーザの例が、１９８９年７月２５日に発行された米国特許第４，８５１，３６８号、１９９０年５月８日に発行された米国特許第４，９２４，４７６号、および１９９２年７月２１日に発行された米国特許第５，１３２，９８３号に見られ、それらの開示をここで参照によって本書に組み込む。これらの特許は、進行波型半導体レーザを開示し、さらに詳しくは、ファセットで交差する直線区間を利用し、ファセットの一部が内部全反射を持ち、かつ少なくとも１つのファセットがリングレーザで発生したレーザ光の出射を可能にする、リング型レーザを開示している。該特許はまた、基板上のリッジとしてレーザを形成する方法および特にそのための化学アシストイオンビームエッチングプロセスをも開示している。
【０００３】
従来のｐｎ接合レーザはガリウムヒ素などの半導体材料を利用して、平行な半反射端面またはファセットを有し、共振器の他の組の面が粗面化されて端面間で伝搬するモードを除くモードの光エネルギが抑制される、ファブリ−ペロー共振器を形成する。半導体のｎ型層とｐ型層との間の接合はレーザの活性領域を形成し、例えば上面および下面のメタライズによってウェハに接続されるバイアス電圧は、半導体材料内のエネルギ状態間の遷移を励起するのに役立ち、光をデバイスの長さに沿って伝搬させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リング共振器レーザは、ファブリ−ペロー共振器では得られない利点を持つ。例えば、それはより高いスペクトル純度でレーザ発振動作を達成する。リング共振器レーザの開発は、集積回路レーザの有望な適用分野を拡大し、より高い製造性および低減コストの魅力を追加した。そのようなリング共振器レーザは、選択された位置で出射される進行波をレーザ内で発生させるのに、部分透過（ＰＴ）ファセットのみならず、内部全反射（ＴＩＲ）ファセットにも依存する。しかし、そのようなデバイスにおけるＴＩＲファセットの使用は大きな光共振器を導く可能性があり、したがって、ＴＩＲファセットに対する依存性を低減または排除することができるリングレーザを製作するための新しい技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、少なくとも１つの湾曲導波路部および少なくとも１つの部分透過（ＰＴ）ファセットからなる共振部を設けることによって、リングレーザ共振器の長さの低減が得られる。湾曲部は、少なくとも２つの直線導波路部の対応する第１端と接合することが好ましく、該直線導波路部はそれらの第２端を接合されてＰＴファセットを形成する。湾曲導波路部は光導波路として働き、一方の直線脚部から他方の直線脚部まで低損失でレーザ光を誘導し、リングレーザの形成におけるＴＩＲファセットの必要性を部分的にまたは完全に排除する。
【０００６】
その最も単純な形態では、本発明のリング共振器は湾曲導波路を２つの直線導波路および単一のＰＴファセットと結合して、平面図で見たときに涙滴の形状の共振器を形成する。ファセットはレーザ光の出射面として働き、リング共振器の特徴である高いスペクトル純度を依然として維持しながら、湾曲形状は共振器の全長を低減する。
【０００７】
本発明の湾曲リング共振器は、公知のプロセスを用いてリッジレーザとして製作することができるが、代替的に、レーザ共振器の外部の媒体として空気または他の気体を使用する改善された狭幅プロセスによって製作することができる。このプロセスによって製造される共振器の幅は１．０μｍ未満であり、単一横モード動作の場合、約０．２μｍであることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上述および追加の目的、特徴、および利点は、添付の図面に関連して取り上げるその好適な実施形態についての以下の詳細な説明から、当業者には明らかになるであろう。
【０００９】
図１は、３つの隣接する直線共振部１２、１４および１６が相互接続されて閉じた三角形の共振器を形成する、上記の特許第４，９２４，４７６号に記載されているようなリングレーザ１０を示す。図示する通り、レーザ１０は基板２０上にモノリシック構造として形成され、４７６号特許に記載されている通り、従来のモノリシック集積化技術を利用して製作することができる。頂面および底面２２および２４の電極間にバイアス電圧を印加することによって、レーザデバイスに電流を加えると、レーザ１０の本体内でレーザ発振動作が生じ、３つの部分１２、１４および１６内に光進行波が発生する。三角形のレーザでは、リング共振器が閉じているので、光波はリング中を周回し、２６、２８および３０で示すようなファセットを組み込んだ共振器の３つの頂点は少なくとも部分的に内部反射して、レーザ内に光の進行波を発生させる。
【００１０】
ファセットの表面は光学的に平滑であり、脚部は相互に角度をなしているので、ファセットの２つは臨界角より大きい角度で受光し、充分に内部反射する一方、第３のファセットは臨界角未満の予め選択された角度で受光するので、レーザ光の対応する割合が内部反射し、入射光の一部が透過する。３つのファセットの角度関係は、励起発光を達成するために所望のしきい電流が発生し、したがって所望のレーザ光出力が発生するように選択される。図１に示した実施形態では、ファセット２８および３０は内部全反射（ＴＩＲ）し、ファセット２６は部分透過（ＰＴ）して光の出射を可能にする。
【００１１】
上記の４７６号特許に記載されている通り、レーザ１０の共振器内を進行し、ファセットの表面に入射する光は、ファセットの表面に対して直角の角度でそれにぶつかる光エネルギのかなりの部分が透過する。しかし、直角から離れた角度で表面に入射する光はそのエネルギの大部分が反射し、より低量の出射光を提供する。ファセットの表面の両側の材料の屈折率に依存する特定の遷移角で、入射光はファセット表面に沿って進行し、この角度が臨界角である。臨界角より大きい角度で表面に入射する光は内部全反射する。直角から臨界角まで光の入射角度が変化するにつれて、出射光の量は最大値から零まで変化し、それによって、ファセット２６から出射する光の量の制御を可能にするレーザ１０の設計パラメータがもたらされる。内部反射光の量は部分的に、レーザ発振動作を生じるために必要なしきい電流を決定するので、入射角は、励起発光を達成するために必要な電流を調整し、かつ低減するための制御可能なパラメータを提供する。
【００１２】
同じく上記の４７６号特許に記載されている通り、図１のレーザは、デバイスの形状を決定することができ、レーザ本体内の左右の揺れを防止するために粗面化壁面を提供することができ、かつ適正なレーザ動作を確実にするためにレーザ共振器の３つの脚部の端に垂直の平滑なファセットを生成する、適切なエッチング処理法を利用して製作される。４７６号特許に指摘されている通り、リングレーザは、狭い活性領域を有し、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、第２８巻、１２２７〜１２３１頁（以下、リッジプロセスという）に記載されている処理ステップで製作されたストライプレーザまたはリッジレーザとすることができる。ここでその開示を本願明細書の一部をなすものとしてここに挙げておく。リッジレーザは、レーザ共振器内を進行する光の横方向の誘導を提供するための技術の一例であるが、光の横方向の閉じ込めを達成するために、多くの他のレーザ導波路構造を使用することができる。例えば、埋め込みリブ導波路、選択領域エピタキシの利用、不純物無秩序化の使用、ならびにエッチングおよび再成長技術により横方向の閉じ込めを生成することができる。
【００１３】
図２は、図１の先行技術のデバイスで利用されていたファセットの２つを排除した、改善された導波路の構成を示す。本発明に係るレーザ４０は、角度をなすファセットの代わりに湾曲導波路セグメントを利用して、進行光波をレーザ本体中に方向付ける。本発明のリングレーザ４０は、接合部４６で相互に接合されかつそれらの反対側の端が湾曲共振部またはセグメント４８によって相互接続された、第１および第２の直線共振部またはセグメント４２および４４を含む。これらの共振部は涙滴形レーザ共振器４０を形成するように相互接続され、湾曲導波路セグメント４８は低損失で光を湾曲経路に沿って誘導し、リングレーザを形成するためのＴＩＲファセットに対する依存性を排除する。レーザ４０は基板５０上にモノリシック構造として形成され、米国特許第５，１３２，９８３号の狭幅プロセスとして記載されたプロセスまたは上記のリッジプロセスを利用して製作することができる。例えばレーザの頂面の適切な電極５８および基板５０を介してレーザの底面に接続された電極６０を介して、レーザの頂面および底面５４および５６に接続された例えばバイアス電圧源５２を利用して、レーザデバイスに電流を加えると、レーザ４０の本体内でレーザ発振動作が発生して、部分４２、４４、および４８内で光進行波が形成され伝搬される。
【００１４】
涙滴形リングレーザ４０は、隣接共振部４２および４４の交差部の領域４６に製作された単一ファセット６２を有する。このファセット６２の表面は光学的に平滑であり、導波路アーム４２および４４の角度は、導波路内を進行する光が光の出射を可能となるように選択された角度でこの表面にぶつかるように選択される。涙滴形共振器の周りの光路は、先行技術の三角形レーザに比較して低減された寸法を持ち、バイアス電圧によって発生する光進行波の経路が短くなる。
【００１５】
湾曲導波路は多種多様な他のリング型光導波路を提供することができるので、湾曲導波路の使用によるリング型レーザの光路長の低減は、図２の涙滴形に限定されない。したがって、例えば図３は、リングレーザ共振器を形成するために相互接続された２つの湾曲共振部７２および７４ならびに４つの直線共振部７６、７８、８０および８２を組み込んだリングレーザ７０を示す。図示する通り、直線または直線共振部７６および７８の第１端は接合領域８４で接合され、それらの第２端または自由端８６および８８は湾曲部７２および７４のそれぞれの対応端にそれぞれ接続される。同様に、直線部８０および８２は第１端が接合領域９０で接続され、それらの自由端９２および９４は、湾曲セグメント７２および７４のそれぞれの対応端にそれぞれ接続される。
【００１６】
領域８４で部分７６および７８の接合部にファセット９６が形成され、領域９０で直線部８０および８２の接合部にファセット９８が同様に形成される。両ファセットは、リングレーザ７０が、共振器内に進行するレーザ光の選択部分を各ファセットで出射するように、ＰＴファセットであることが好ましい。レーザ７０は、図２に関連して説明したように基板１００上にモノリシック構造として形成され、上述したようにレーザの上面と下面との間にバイアス電圧１０２が接続される。
【００１７】
レーザ７０は比較的小さい角度１０４を持つように図示されているが、直線部７６、７８、および８０、８２の間の角度は変えることができ、部分７２および７４の曲率も変化し、リングレーザ導波路の形状の変化を可能にするために必要に応じてより大きい曲率またはより小さい曲率を持つことが理解されるであろう。そのような変化はレーザ共振器内の進行波の入射角の制御を可能にし、したがって出射光の制御を可能にする。同様に、図３の例示実施形態における部分７６および７８の長さは相互に等しく、かつ部分８０および８２の長さに等しいが、これらの部分の相対的長さも変えることができることは理解されるであろう。
【００１８】
本発明の湾曲導波路型リングレーザの第３実施形態を、図４の平面図に１２０で示す。この実施形態は、リングレーザ共振器１２０を形成するために相互接続された３つの湾曲共振部１２２、１２４および１２６、ならびに６つの直線共振部１２８、１３０、１３２、１３４，１３６および１３８を有するリングレーザである。直線部１２８および１３０は第１端を接合領域１４０で相互に接続され、直線部１３２および１３４は第１端を接合領域１４２で相互に接続され、直線部１３６および１３８は第１端を接合領域１４４で相互に接続される。直線部１２８および１３８の第２端は湾曲部１２２によって相互接続され、直線部１３０および１３２の第２端は湾曲部１２４によって相互接続され、直線部１３４および１３６の第２端は湾曲部１２６によって相互接続されてリング構造が完成する。
【００１９】
レーザ１２０は、狭幅プロセスまたはリッジプロセスのいずれかを使用して、基板上にモノリシック構造として形成し、第１ファセット１５０を領域１４０における共振部１２８および１３０の交差部に形成し、第２ファセット１５２を領域１４２における共振部１３２および１３４の交差部に形成し、第３ファセットを領域１４４における直線部１３６および１３８の交差部に形成することが好ましい。これらの３つのファセットは、レーザ共振器内の進行光波が３つのファセットに入射する角度に応じて光出射をもたらすＰＴファセットであることが好ましい。光共振器内に進行光波を発生させるために、適切なバイアス電圧（図示せず）がレーザ共振器に印加されることは理解されるであろう。
【００２０】
本発明の第４実施形態を図５に示す。ここで、レーザ１６０は、連続リング型レーザ共振器を形成するために全てが相互接続された４つの湾曲共振部１６２、１６４、１６６および１６８、ならびに８つの直線共振部１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、１８０、１８２および１８４を組み込んでいる。直線部１７０および１７２はそれらの第１端が接合領域１９０で接合され、直線部１７４および１７６はそれらの第１端が接合領域１９２で接合され、直線部１７８および１８０はそれらの第１端が接合領域１９４で接合され、直線部１８２および１８４はそれらの第１端が接合領域１９６で接合される。直線部１７０の第２端は湾曲部１６２によって直線部１８４の第２端に接続され、直線部１７２の第２端は湾曲部１６４によって直線部１７４の第２端に接続され、直線部１７６および１７８の第２端は湾曲部１６６によって相互接続され、直線部１８０および１８２の第２端は湾曲部１６８によって相互接続されて連続レーザ導波路が形成される。レーザ１６０は基板２００上にモノリシック構造として形成することが好ましく、ファセット２１０，２１２，２１４および２１６が領域１９０、１９２，１９４および１９６にそれぞれ作成されて、リングレーザ１６０の共振器で生成される光の選択された量の出射のためのＰＴファセットがもたらされる。
【００２１】
本発明の第５実施形態を図６の平面図に２２０で示す。リングレーザ２２０は１つの湾曲共振部２２２および６つの直線共振部２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、および２３４を含む。直線部２２４および２２６はそれらの第１端が接合領域２４０で相互接続され、直線部２２６および２２８は対応端が接合領域２４２で相互接続され、直線部２３０および２３２は対応端が接合領域２４４で相互接続され、直線部２３２および２３４は対応端が接合領域２４６で相互接続され、直線部２３４よび２２４は対応端が接合領域２４８で相互接続される。湾曲部２２２は直線部２２８および２３０の自由端を相互接続してリングレーザ２２０が完成する。レーザ２２０は基板２５０上にモノリシック構造として形成することが好ましく、領域２４０に第１ファセット２５２を、領域２４２に第２ファセット２５４を、領域２４４に第３ファセット２５６を、領域２４６に第４ファセット２５８を、領域２４８に第５ファセット２６０を含む。ファセット２６０、２５４および２５６はＰＴファセットであることが好ましく、２５２および２５８はＴＩＲファセットであることが好ましい。前述の通り、レーザ共振器２２０にバイアス電圧を印加することにより電流が生じ、それが上述したようにレーザ内の光エネルギの伝搬を引き起こす。
【００２２】
上で指摘した通り、本発明のリングレーザを製作するための１つのプロセスは、米国特許第５，１３２，９８３号に記載されかつ図示された単一リソグラフィックステップを使用する「狭幅」プロセスである。このプロセスによって作成されたレーザは単一横モードをサポートすることができる。９８３号特許に記載されている通り、製作プロセスの一例は、ｎ型下部クラッド、活性領域、ｐ型上部クラッド、および高濃度ｐドープ型コンタクト層を持つ、ｎドープ型ＩｎＰ基板を含むウェハ構造から始まる。このウェハからレーザデバイスを製作するために、二酸化ケイ素などの材料が、ＰＥＣＶＤなどの技術を使用して、ウェハ上に約５００ｎｍの厚さに堆積される。次いで、米国特許第４，８５１，３６８号に記載されているように、リソグラフィおよびＲＩＥを実行して二酸化ケイ素層がパターン形成され、マスクが作成される。マスクパターンは、レーザ共振器の長さ、幅、およびファセットを形成するために、好ましくは化学的にアシストされたイオンビームエッチングを使用して、ウェハへ伝搬される。二酸化ケイ素のような光学的に透明な絶縁材（例えばスピンオンガラス）が、画定されたレーザ共振器を完全に埋め込むように堆積され、ｎコンタクトがウェハの裏面に堆積される。その後、スピンオンガラス層が残留マスク材と同様にエッチングにより除去され、レーザ構造の頂部が露出し、頂面上にｐコンタクトが堆積され、ｐコンタクトおよびｎコンタクトはレーザに電気接続部を提供する。
【００２３】
本発明の狭幅レーザは、レーザ共振器の外側の誘電媒体の必要性を排除する改善されたプロセスを使用して製作することが好ましく、このプロセスを図７ａ〜７ｆに示す。今からそれに関連して説明する。空気または他の気体をレーザ共振器の外側の媒体として使用して狭幅リッジレーザの形成を可能にする、図示したプロセスのステップは、共振器３００および３０２などのレーザ共振器の長さ、幅、およびファセットを形成するエッチングステップの終了まで、上述したプロセスのステップと同等である。図示する通り、レーザ共振器は、ｎドープ型ＩｎＰ層３０６を持ち、その上に下部クラッド層３０８が形成された基板３０４に形成される。層３０８の上に活性層３１０が形成され、活性層の上に頂部クラッド層３１２が形成される。図７ａに示す通り、マスク層３１４が各共振器の上に残っている。
【００２４】
本発明のプロセスにおいて、例えば約１０ｎｍの厚さの二酸化ケイ素または代替的に窒化ケイ素の薄い共形誘電層３１６が、例えばＰＥＣＶＤによってレーザ共振器層上に堆積される。この層は共振器の頂壁および側壁ならびにファセットを被覆する。したがって、基板３０４の裏面（または図７ｂで見た場合の下部表面）にｎコンタクト層３１８が堆積される。
【００２５】
次いで、ウェハの表側（図７ｃで見た場合の頂面）の薄層３１６の上に、ウェハおよびそのレーザ共振器を完全に被覆しかつ平坦な頂面３２２を形成するのに充分な厚さで、フォトレジスト層３２０が塗布される。市販のＳｈｉｐｌｅｙ  ５１８００シリーズのフォトレジストなどの未露光フォトレジストの吸光度は、露光したフォトレジストの吸光度より高い。この特性を利用して、フォトレジスト層３２０を、破線３２８で示すように共振器の頂部３２４および３２６よりわずかに下の深さまで充分に露光させ、残りの深さのフォトレジストは露光させない。
【００２６】
図７ｄに示す通り、フォトレジストを現像して、線３２８によって示される深さより上の露光したフォトレジストを除去し、下部の露光されないフォトレジスト部分はそのまま残す。次いでバッファードＨＦエッチを使用して、図７ｅに示すように残りのフォトレジスト材３２０の上にＰＥＣＶＤ薄層３１６および残りのマスク材３１４が延在している場所から、これらの層を除去する。その後、３２０’で示すように残りのフォトレジストを完全に露光するが現像せず、ウェハの頂面にｐコンタクト層３３０を堆積して、露光したフォトレジスト３２０’ならびに共振器３００および３０２の頂面３３２および３３４を被覆する。
【００２７】
図７ｆに示す通り、次いでウェハをフォトレジスト現像剤中に入れて、露光したフォトレジスト３２０’を層３３０の下から除去し、レーザ共振器３００および３０２の周囲に空気で満たされたボイド３３６を残す。この現像段階中に、二酸化ケイ素または窒化ケイ素の薄膜層３１６が共振器の側壁およびファセットを現像剤から保護する。ｐコンタクト層３３０は隣接する共振器の頂部間の金属ブリッジを形成し、ボイド３３６内の空気媒体は、希望するならば別の所望の気体と置き換えることができる。ＩｎＰベースの１５５０ｎｍの発光デバイスの場合、共振器３００または３０２のような共振器の幅は１．０μｍ未満であり、単一横モード動作用では約０．２μｍであることが好ましい。
【００２８】
本発明の湾曲共振器は、上述した狭幅プロセスにより特にうまくいく。図８および９は、共振器の長さおよび幅だけでなく湾曲共振器レーザのファセットをも画定するために必要な単一リソグラフィックマスク層のコンピュータ支援設計を示す。図８は涙滴形リングレーザマスクを３４０で示し、図９は２つの湾曲導波路共振部および２つのＰＴファセットを有するリングレーザ用のマスクを３５０で示す。図１０は、図２に関して記載した方法で形成された涙滴形のリッジレーザ３６０’の斜視図である。
【００２９】
本発明はバイアス電圧の印加およびその結果生じるレーザ共振器内の電流によって励起されるレーザを組み込んでいるが、光ポンピングなど、他の方式を使用して、所望の光進行波を発生させることができる。しかし、電流の注入は好適な方式である。上述したデバイスの各々におけるファセットは光学的に平滑であることが好ましい。さらに、レーザは横方向閉込め型であることが好ましい。
【００３０】
本発明を好適な実施形態の観点から説明したが、請求の範囲に記載するその精神および範囲から逸脱することなく、変形および変化を施すことができることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】先行技術の三角形リングレーザの略上面斜視図である。
【図２】本発明に係る湾曲導波路を組み込んだ涙滴形リングレーザの略上面斜視図である。
【図３】２つの湾曲導波路部および２つのＰＴファセットを組み込んだ、本発明に係るリングレーザ共振器の略平面図である。
【図４】３つの湾曲導波路セグメントおよび３つのＰＴファセットを組み込んだ、本発明の湾曲導波路リングレーザの第３実施形態の略平面図である。
【図５】４つの湾曲導波路部および４つのＰＴファセットを組み込んだ、本発明のリングレーザ共振器の第４実施形態の略平面図である。
【図６】単一湾曲導波路部、３つのＰＴファセット、および２つのＴＩＲファセットを有するリングレーザ共振器を示す、本発明の第５実施形態の略平面図である。
【図７ａ】狭幅レーザを製作するための改善されたプロセスの一段階を示す略断面図である。
【図７ｂ】狭幅レーザを製作するための改善されたプロセスのさらなる段階を示す略断面図である。
【図７ｃ】狭幅レーザを製作するための改善されたプロセスのさらなる段階を示す略断面図である。
【図７ｄ】狭幅レーザを製作するための改善されたプロセスのさらなる段階を示す略断面図である。
【図７ｅ】狭幅レーザを製作するための改善されたプロセスのさらなる段階を示す略断面図である。
【図７ｆ】狭幅レーザを製作するための改善されたプロセスのさらなる段階を示す略断面図である。
【図８】涙滴形リングレーザのコンピュータ支援設計を示す略図である。
【図９】２つの湾曲導波路部および２つのＰＴファセットを持つリングレーザのコンピュータ支援設計を示す略図である。
【図１０】涙滴形リングレーザのリッジバージョンの上面斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図７ｆ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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