(57)【要約】【課題】レーザによって発せられる光のフラクションが、光ディスクで反射され、レーザによって発せられる光がレーザに戻されることを防ぐこと。【解決手段】半導体デバイスは、活性領域（４）、クラッド層（５、７）、およびこのクラッド層の中に配置された可飽和吸収層（６）を備える。可飽和吸収層は、活性領域によって発せられた光を吸収する少なくとも１つの部分（１１ａ）を備え、かつ、活性領域によって発せられる光を吸収しない、少なくとも一部分（１１ｂ）を備える。  本発明の製造方法は、可飽和吸収層（６）の非吸収部分（単数または複数）（１１ｂ）が、デバイス構造が製造された後で生成されることを可能にする。これは、可飽和吸収層（６）の非吸収部分（単数または複数）（１１ｂ）とレーザの光学モードとの間の重なりの程度が、デバイスが成長された後に変更されることを可能にする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスを製作する方法であって、
該方法は、
少なくとも１つの活性領域と、クラッド領域と、該クラッド領域内に配置された可飽和吸収層とを有する半導体層構造を成長させるステップと、
該可飽和吸収層の１つ以上の選択領域のバンドギャップエネルギーを実質的に調節するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記可飽和吸収層の１つ以上の選択領域の前記バンドギャップエネルギーを増加させるステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記活性領域の前記バンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する前記可飽和吸収層を成長させるステップと、
該活性領域の該バンドギャップエネルギーよりも大きくなるように、該可飽和吸収層の前記１つ以上の選択領域の前記バンドギャップエネルギーを増加させるステップと
を包含する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記可飽和吸収層の前記１つ以上の選択領域は、該可飽和吸収層の実質的に全領域を含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記可飽和吸収層の前記バンドギャップエネルギーを調節するステップは、前記デバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップを包含する、請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記活性層に対して可飽和吸収層の反対側の前記デバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップを包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記デバイスの表面をプラズマ照射し、これにより、該デバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップをさらに包含する、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記プラズマ照射の前に、前記デバイスの表面にわたって誘電層を設けるステップを包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記誘電層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン層である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記デバイスを加熱し、前記空孔を前記可飽和吸収層に移動させるステップをさらに包含する、請求項６〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記可飽和吸収層は、量子井戸層である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記活性領域の前記バンドギャップエネルギーは、前記可飽和吸収層の１つ以上の選択された領域のバンドギャップエネルギーを調節するステップによって変更されないか、または、実質的に変更されない、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法によって生成されるデバイス。
【請求項１４】
半導体レーザデバイスを備える、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
ストライプリッジレーザを備える、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
活性領域と、クラッド領域と、該クラッド領域内に配置された可飽和吸収層とを備える半導体デバイスであって、該可飽和吸収層は、該活性領域によって発せられた光を吸収する部分および該活性領域によって発せられた光を吸収しない他の部分を備える、半導体デバイス。
【請求項１７】
前記可飽和吸収層は、複数の吸収部分を備え、該複数の吸収部分の各々は、前記活性領域によって発せられた光を吸収する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記可飽和吸収層は、前記活性領域によって発せられた光を吸収しない複数の非吸収部分をさらに備える、請求項１６または１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記可飽和吸収層の前記吸収部分および前記非吸収部分は、実質的に各々ストライプ形状である、請求項１６〜１８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスは、半導体レーザデバイスである、請求項１６〜１９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２１】
前記可飽和吸収層の前記吸収部分および前記非吸収部分は、実質的に各々ストライプ形状であり、
該可飽和吸収層の該吸収部分および該非吸収部分は、レーザデバイスのレーザ発光方向と交差される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記デバイスは、ストライプリッジレーザデバイスであって、前記可飽和吸収層は、該ストライプリッジの実質的に下に配置され、かつ、該ストライプリッジと実質的に平行である第１のストライプ形状の非吸収部分を備える、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記可飽和吸収層は、少なくとも１つの第２の非吸収部分を備え、前記第２の非吸収部分は、前記ストライプリッジの下に配置されない、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記可飽和吸収層の前記第２の非吸収部分は、前記ストライプリッジと実質的に平行に伸びる、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記可飽和吸収層の少なくとも１つの吸収部分は、使用の際に、前記レーザデバイスにおいて伝播する光学モードに結合される、請求項２０〜２４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２６】
前記デバイスは、セルフパルスのレーザデバイスである、請求項２０〜２５のいずれか１つに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに関し、特に、例えば、セルフパルスのレーザデバイス等のレーザデバイスに関する。本発明は、さらに、半導体レーザデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザデバイスの１つの一般的な用途は、光ディスク等の光学式記憶媒体にデータを記録するか、または、これからデータを読み出すことである。
【０００３】
この使用に際して起きる１つの問題は、光ディスクからデータを読み出すか、または、これに記憶する場合、レーザによって発せられる光のフラクションが、光ディスクで反射されて、レーザに戻されることである。反射された光およびレーザビームは、光学的に干渉し、この干渉は、レーザ共振器を不安定にし、その結果、レーザの出力パワーにおいて雑音を生成する。
【０００４】
この問題を克服するための１つの提案は、集合的光学素子から照明系光学素子を分離することによって、レーザに戻される光の量を最小化する光学配置を用いることである。しかしながら、これは、はるかに重く、大きく、かつ、より高価な光学配置をもたらす。
【０００５】
この問題を克服するための別の提案は、公知の「高周波オーバーラッピング法（ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）」により、レーザを駆動することである。この方法で、高周波で振動する電流が半導体レーザデバイスの駆動電流と重ね合わされる。高周波電流によって引き起こされた高速変調は、レーザの振動モードと、光ディスクによって反射してレーザに戻された任意の光との間の位相コヒーレンスを相殺し、これにより、レーザの光フィードバックに対する感度を低くする。しかしながら、この方法は、レーザダイオードを高周波でバイアスおよび変調するために、さらなる回路を必要とし、これは、システム全体を複雑、かつ、著しく高価にするという不利な点を有する。また、この方法は、半導体レーザを用いる光学機構の小型化を許さない。
【０００６】
この問題を解決する別のアプローチは、直流（ＤＣ）非変調駆動電流を用いるセルフパルスのレーザダイオードを用いることである。このようなレーザダイオードは、光ディスクからの光フィードバックから生じる雑音の相対強度を低減することによって、光ディスク読み出し／書き込みシステムの低雑音特性を提供する。
【０００７】
セルフパルスの半導体レーザの基本原理は、レーザ構造が、レーザの活性領域によって放射された光を吸収する層または領域を含むことである。最初に、電荷は吸収層／領域に閉じ込められ、吸収層／領域が活性領域において生成された光を吸収した後、電荷が吸収層／領域に蓄積されることが可能になる。吸収層／領域における電荷の蓄積は、吸収係数、すなわち、吸収の飽和（ａｂｓｏｒｂｉｎｇ  ｓａｔｕｒａｔｅｓ）を低下させる。これは、レーザデバイスの共振器における損失を低減し、従って、共振器のフォトン密度がレーザ発振の閾値を越えて上昇すると、急激に強いレーザパルスを発生させる。この強いレーザパルスは、活性領域における電荷を急速に枯渇させるので、このデバイスのレーザ発光は速やかに停止され、このデバイスはレーザ共振器の吸収係数をもとの値まで再び補充する。このサイクルそれ自体が繰返され、従って、セルフパルスが達成される。
【０００８】
セルフパルスを達成させる１つの方法は、特許文献１に開示され、レーザ構造に可飽和吸収層を含むことである。一般に、この方法は、活性領域の近傍（通常、レーザのクラッド層において）に量子井戸層を成長させることを伴い、これにより、量子井戸層は、レーザにおいて伝播する光モードと重なり合う。量子井戸層の厚さを調整することによって、量子井戸の実効バンドギャップが活性領域のバンドギャップエネルギーよりも小さいか、またはこれより大きくなるように設定され、これにより、量子井戸層が活性領域において生成された光を吸収するか否かが決定される。同様に、Ｋｉｄｏｇｕｃｉらは、ＡｌＧａＩｎＰレーザデバイスにおいてセルフパルスを実現するために、半導体レーザデバイスの活性領域の上に高濃度ドーピングされた可飽和吸収層を備えることを提示している（非特許文献１）。
【０００９】
ｐ型ドーピングされた多重量子井戸が、吸収層として機能し、かつ、１００℃までの温度で動作するセルフパルスのレーザダイオードが、非特許文献２に報告されている。
【００１０】
また、半導体レーザデバイスにおけるセルフパルスは、活性層の周辺の長手方向の吸収を調整することによって達成されてきた。非特許文献３、非特許文献４、および非特許文献５において、多重量子井戸（ＭＱＷ）および２重ヘテロ構造レーザにおいて、電流注入が原因で、屈折率が長手方向に変化することが報告されている。非特許文献６において、活性層のバンドギャップの変化の証拠でもある反射率の長手方向の変化が、レーザダイオードにおいて自励発振を取得するための重要な要因であることが示された。非特許文献７Ｔ．Ｔａｎａｋａらは、この技術を用いて、クラッド層および活性領域の厚さを最適化することによって、高電力自励発振レーザを製造することを非特許文献７において報告した。
【００１１】
図１は、セルフパルスの半導体レーザデバイス１７の模式図である。レーザデバイス１７は、基板１、およびこの基板１上に成長した多層構造１６を備える。バッファ層２は、基板１上に成長させられ、第１（この場合、ｎ型）のクラッド領域３が、このバッファ層２上に成長させられる。活性領域４は、第１のクラッド領域３上に成長させられる。活性領域４は、図１において詳細に示されないが、通常、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる。第１のクラッド領域３と逆の導電型の第２のクラッド領域は、その後、活性領域４上に成長させられる。第１のクラッド領域３は、この例において、ｎ型クラッド領域であるので、この例における第２のクラッド領域は、ｐ型クラッド層である。キャッピング層８は、第２のクラッド領域の上面上に配置される。電極（図示せず）は、キャッピング層８の上、および、基板１の裏面に配置され、電流がレーザデバイスに印加されることを可能にする。
【００１２】
図１のセルフパルスのレーザデバイス１７は、第２のクラッド領域内に配置された層６をさらに備える。層６は、デバイスの活性領域４によって発せられた光を吸収し、「可飽和吸収層」と呼ばれる。従って、第２のクラッド領域は、活性領域と可飽和吸収層６との間に配置された第１のクラッド層５、および可飽和吸収層６とキャッピング層８との間に配置された第２のクラッド層７からなる。可飽和吸収層６は、活性領域よりも厚い量子井戸層であり得、この場合、可飽和吸収層は、厚い量子井戸（ＴＱＷ：Ｔｈｉｃｋ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）とも呼ばれ得る。あるいは、可飽和吸収層６は、歪み層であり得る。可飽和吸収層６は、ｐ型クラッド領域に配置され、従って、導電路がｐ型クラッド領域を通じて存在することを確実にするためｐ型にドープされることが好ましい。
【００１３】
可飽和吸収層６は、活性領域４から十分近くに配置され、これにより、この層は、レーザデバイス１７の活性領域４において伝播する光学モードと重なり合う。上述のように、可飽和吸収層６は、セルフパルス効果を引き起こす。可飽和吸収層６と活性領域４との間の距離は、可飽和吸収層６と光学モードとの間で所望される重なりの量、および、可飽和吸収層において所望される吸収の程度に依存して選択され得る。
【００１４】
非特許文献８は、レーザ共振器において可飽和吸収体を有する半導体レーザを開示する。吸収性領域および非吸収性領域をレーザ共振器に提供するために、選択的な量子井戸混晶化（ＱＷＩ：Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ）技術が用いられる。このレーザは、セルフパルスの形態で動作しない（この文献は、明確に、セルフパルスの状態を回避するような示唆をしている）。
【特許文献１】米国特許第６，００２，７０１号
【特許文献２】米国特許第５，４７１，４９４号
【非特許文献１】Ｋｉｄｏｇｕｃｉら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．６８（２５）（１９９６年）
【非特許文献２】Ｈ．Ｄ．Ｓｕｍｍｅｒｓら、「ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．９（１９９８年）
【非特許文献３】Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙら、「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」Ｖｏｌ．５２、４４５７ページ（１９８１年）
【非特許文献４】Ｊ．Ｍａｎｎｉｎｇら、「ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．ＱＥ−１９、１５２５ページ（１９９３年）、
【非特許文献５】Ｎ．Ｋ．Ｄｕｔｔａら、「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．」Ｖｏｌ．４５、８３６ページ（１９８４ページ）
【非特許文献６】Ｈ．Ｈａｙａｓｈｉら、「ＩＥＩＣＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｒｅｐｏｒｔ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．ＯＱＥ８８−５、３３ページ（１９９８年）
【非特許文献７】Ｔ．Ｔａｎａｋａら、「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．」Ｖｏｌ．５３（２５）、２４７１ページ（１９８４）
【非特許文献８】Ｆ．Ｃａｍａｃｈｏら、「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｉｏｄｅ  ｌａｓｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ｍａｄｅ  ｂｙ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ  ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ」Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．９、１２０８〜１２１０（１９９７年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の製造方法は、レーザ構造が成長した後で、従来の一般的構造を有するセルフパルスのレーザデバイスの可飽和吸収層の吸収特性を変更する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の局面は、第１のクラッド領域、少なくとも１つの活性層、第２のクラッド領域、および第２のクラッド領域内に配置された可飽和吸収層を有する半導体構造を成長させるステップと、次に、デバイスの１つ以上の選択領域によって可飽和吸収層のバンドギャップエネルギーを調節するステップとを包含する半導体デバイスを製作する方法を提供する。
【００１７】
図１に示されるタイプの従来のセルフパルスの半導体レーザにおいて、可飽和吸収層６の吸収特性は、主に、活性領域４と可飽和吸収層６との間の距離、さらに、可飽和吸収層の幅およびバンドギャップエネルギーに依存する。これらの特性は、すべて、成長プロセス中に定義され、従って、レーザデバイスの成長中に決定される。それ故、セルフパルスのレーザを製造する従来技術の方法は、可飽和吸収層の特性に対して成長後にコントロールを行うことは、殆どあるいは全くできない。また、これらの従来技術の方法により成長させられたデバイスは、信頼性が低い。これは、可飽和吸収層において熱が発生するためである（特許文献２）。
【００１８】
しかしながら、本発明において、可飽和吸収層の吸収特性は、デバイス構造が成長した後に、活性領域の発光特性に影響を及ぼすことなく変更され得る。これにより、例えば、可飽和吸収層がデバイスの活性領域によって発せられた光を吸収するためとして最初に成長させた後、バンドギャップを増加させるために、可飽和吸収層の１つ以上の選択領域が処理されると、可飽和吸収層は、デバイスの活性領域によって発せられる光を吸収しなくさせることも可能である。従って、本発明は、例えばセルフパルスのレーザデバイスといったデバイスの改善された製造方法を提供する。
【００１９】
活性領域によって発せられた光を吸収しないように処理された可飽和吸収層の領域は、活性領域によって発せられた光を吸収する状態のままである可飽和吸収層の領域で発生する熱に対してヒートシンクとして機能することができる。
【００２０】
この方法は、可飽和吸収層の１つ以上の選択領域のバンドギャップエネルギーを増加させるステップを包含し得る。可飽和吸収層は、活性領域のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーで成長させられ、かつ、この方法は、活性領域のバンドギャップエネルギーよりも大きくするために、可飽和吸収層の１つ以上の選択領域のバンドギャップエネルギーを増加さるステップを包含し得る。この１つ以上の選択領域のバンドギャップエネルギーを活性領域のバンドギャップエネルギーよりも大きくすることは、前記選択領域を活性領域によって発せられた光を吸収しない状態にする。
【００２１】
可飽和吸収層の１つ以上の選択領域は、実質的に可飽和吸収層の領域全体を含み得る。従って、可飽和吸収層の吸収特性は、実質的に可飽和吸収層の全領域にわたって調節されることを可能にする。あるいは、可飽和吸収層のバンドギャップエネルギーは、１つ以上の選択領域において意図的に変更され得ない。
【００２２】
可飽和吸収層のバンドギャップエネルギーを調節するステップは、デバイスの表面の近傍に空孔（ｖａｃａｎｃｉｅｓ）を生成するステップを包含し得る。これは、活性領域に対して可飽和吸収層の反対側のデバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップを包含し得る。この空孔は、可飽和吸収層の中に移動するので、活性領域を通過することは必要とされず、従って、空孔は活性領域の発光特性に影響を及ぼさない。
【００２３】
この方法は、デバイスの表面の近傍に空孔を生成するためにデバイスの表面のプラズマ照射を包含し得る。この方法は、プラズマ照射の前に、デバイスの表面上に誘電層を配置するステップを包含し得る。誘電層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層または窒化シリコン層であり得る。
【００２４】
この方法は、空孔を可飽和吸収層中に移動させるために、デバイスを加熱するステップを包含し得る。
【００２５】
可飽和吸収層は、量子井戸層であり得る。
【００２６】
活性領域のバンドギャップエネルギーは、可飽和吸収層の１つ以上の選択された領域のバンドギャップエネルギーを調節するステップによって変更され得ないか、または、実質的に変更され得ない。可飽和吸収層の１つ以上の選択された領域のバンドギャップエネルギーを調節するステップは、（上述の）Ｃａｍａｃｈｏらによる方法と対照的に、活性層の発光特性に影響を及ぼさない。
【００２７】
本発明の第２の局面は、第１の局面により製造されたデバイスを提供する。このデバイスは、例えば、ストライプリッジレーザデバイス等のレーザデバイスであり得る。これは、セルフパルスのレーザデバイスであり得る。
【００２８】
本発明の第３の局面は、活性領域と、クラッド領域と、このクラッド領域内に配置された可飽和吸収層とを備える半導体デバイスを提供し、この可飽和吸収層は、活性領域によって発せられる光を吸収する部分および活性領域によって発せられた光を吸収しない他の部分を備える。
【００２９】
可飽和吸収層は、活性領域によって発せられる光を各々吸収する複数の吸収部分を備え得る。この層は、さらに、活性領域によって発せられた光を各々吸収しない複数の非吸収部分を備え得る。可飽和吸収層の吸収部分および非吸収部分は、各々、実質的にストライプ形状であり得る。
【００３０】
このデバイスは、半導体レーザデバイスであり得る。
【００３１】
可飽和吸収層の吸収部分および非吸収部分は、レーザデバイスのレーザ発光方向に対して交差され得る。
【００３２】
このレーザデバイスは、ストライプリッジレーザデバイスであり得、可飽和吸収層は、ストライプリッジの下かつ平行に実質的に配置された第１のストライプ形状の非吸収部分を備え得る。これは、少なくとも第２の非吸収部分を備え、可飽和吸収層の前記第２の非吸収部分は、ストライプリッジの下に配置されない。可飽和吸収層の前記第２の非吸収部分は、ストライプリッジに対して実質的に平行に伸び得る。
【００３３】
可飽和吸収層の少なくとも１つの吸収部分は、使用に際して、レーザデバイスにおいて伝播する光学モードに結合され得る。
【００３４】
レーザデバイスは、セルフパルスのレーザデバイスであり得る。
【００３５】
本発明による半導体デバイスを製作する方法は、少なくとも１つの活性領域と、クラッド領域と、該クラッド領域内に配置された可飽和吸収層とを有する半導体層構造を成長させるステップと、該可飽和吸収層の１つ以上の選択領域のバンドギャップエネルギーを実質的に調節するステップとを包含し、これにより、上記目的が達成される。
【００３６】
前記可飽和吸収層の１つ以上の選択領域の前記バンドギャップエネルギーを増加させるステップを包含してもよい。
【００３７】
前記活性領域の前記バンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する前記可飽和吸収層を成長させるステップと、該活性領域の該バンドギャップエネルギーよりも大きくなるように、該可飽和吸収層の前記１つ以上の選択領域の前記バンドギャップエネルギーを増加させるステップとを包含してもよい。
【００３８】
前記可飽和吸収層の前記１つ以上の選択領域は、該可飽和吸収層の実質的に全領域を含んでもよい。  
【００３９】
前記可飽和吸収層の前記バンドギャップエネルギーを調節するステップは、前記デバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップを包含してもよい。
【００４０】
前記活性層に対して可飽和吸収層の反対側の前記デバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップを包含してもよい。
【００４１】
前記デバイスの表面をプラズマ照射し、これにより、該デバイスの表面の近傍に空孔を生成するステップをさらに包含してもよい。
【００４２】
前記プラズマ照射の前に、前記デバイスの表面にわたって誘電層を設けるステップを包含してもよい。
【００４３】
前記誘電層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン層でよい。
【００４４】
前記デバイスを加熱し、前記空孔を前記可飽和吸収層に移動させるステップをさらに包含してもよい。
【００４５】
前記可飽和吸収層は、量子井戸層でよい。
【００４６】
前記活性領域の前記バンドギャップエネルギーは、前記可飽和吸収層の１つ以上の選択された領域のバンドギャップエネルギーを調節するステップによって変更されないか、または、実質的に変更されなくてもよい。
【００４７】
本発明によるデバイスは、上記何れかの方法によって生成され、これにより、上記目的が達成される。
【００４８】
半導体レーザデバイスを備えてもよい。
【００４９】
ストライプリッジレーザを備えてもよい。
【００５０】
本発明の半導体デバイスは、活性領域と、クラッド領域と、該クラッド領域内に配置された可飽和吸収層とを備える半導体デバイスであって、該可飽和吸収層は、該活性領域によって発せられた光を吸収する部分および該活性領域によって発せられた光を吸収しない他の部分を備え、これにより、上記目的が達成される。
【００５１】
前記可飽和吸収層は、複数の吸収部分を備え、該複数の吸収部分の各々は、前記活性領域によって発せられた光を吸収してもよい。
【００５２】
前記可飽和吸収層は、前記活性領域によって発せられた光を吸収しない複数の非吸収部分をさらに備えてもよい。
【００５３】
前記可飽和吸収層の前記吸収部分および前記非吸収部分は、実質的に各々ストライプ形状でよい。  
【００５４】
前記デバイスは、半導体レーザデバイスでよい。
【００５５】
前記可飽和吸収層の前記吸収部分および前記非吸収部分は、実質的に各々ストライプ形状であり、該可飽和吸収層の該吸収部分および該非吸収部分は、レーザデバイスのレーザ発光方向と交差されてもよい。
【００５６】
前記デバイスは、ストライプリッジレーザデバイスであって、前記可飽和吸収層は、該ストライプリッジの実質的に下に配置され、かつ、該ストライプリッジと実質的に平行である第１のストライプ形状の非吸収部分を備えてもよい。
【００５７】
前記可飽和吸収層は、少なくとも１つの第２の非吸収部分を備え、前記第２の非吸収部分は、前記ストライプリッジの下に配置されなくてもよい。
【００５８】
前記可飽和吸収層の前記第２の非吸収部分は、前記ストライプリッジと実質的に平行に伸びてもよい。
【００５９】
前記可飽和吸収層の少なくとも１つの吸収部分は、使用の際に、前記レーザデバイスにおいて伝播する光学モードに結合されてもよい。
【００６０】
前記デバイスは、セルフパルスのレーザデバイスでよい。
【発明の効果】
【００６１】
本発明の製造方法は、可飽和吸収層の吸収特性をレーザデバイスの１つ以上の選択領域に対して変更し、一方で、非選択領域において吸収特性を変更しない（あるいは、意図的に変更しない）状態に保つことを可能にし、かつ、新規のレーザデバイスが作製されることを可能にする。さらに、本発明の製造方法は、レーザデバイスの活性領域のバンドギャップエネルギーにほとんど影響を及ぼさないか、あるいは全く影響を及ぼさず、これにより、レーザデバイスの発光波長は、可飽和吸収層の特性が変わったとしても、目立った影響を受けない。従って、本レーザ構造は、特定の発光波長を提供するように設計され、かつ、最終形態であるレーザデバイスは、可飽和吸収層の特性が変更されるような方法に関係なく、この発光波長の光を生成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
本発明の好適な実施形態を、ここで、図面を参照して具体的に説明する。
【００６３】
同じ参照符号は、図面全体にわたって同じコンポーネントを示す。
【００６４】
本発明は、レーザデバイスを参照して記載される。しかしながら、本発明は、レーザデバイスを用いる使用に限定されず、他の半導体デバイスにも適用され得る。
【００６５】
本発明の製造方法は、レーザ構造が成長した後で、図１の一般的構造を有するセルフパルスのレーザデバイスの可飽和吸収層６の吸収特性を変更する方法を提供する。さらに、本発明の製造方法は、可飽和吸収層６の吸収特性をレーザデバイスの１つ以上の選択領域に対して変更し、一方で、非選択領域において吸収特性を変更しない（あるいは、意図的に変更しない）状態に保つことを可能にし、かつ、新規のレーザデバイスが作製されることを可能にする。さらに、本発明の製造方法は、レーザデバイスの活性領域のバンドギャップエネルギーにほとんど影響を及ぼさないか、あるいは全く影響を及ぼさず、これにより、レーザデバイスの発光波長は、可飽和吸収層の特性が変わったとしても、目立った影響を受けない。従って、本レーザ構造は、特定の発光波長を提供するように設計され、かつ、最終形態であるレーザデバイスは、可飽和吸収層の特性が変更されるような方法に関係なく、この発光波長の光を生成する。
【００６６】
本発明の製作方法の１実施形態において、量子井戸の混晶化（ＱＷＩ）（Ｊｏｈｎ  Ｍａｒｓｈによる「Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ」６３ページ、２００１年９月）技術が、可飽和吸収層の実効バンドギャップを増加させるために用いられ、これにより、可飽和吸収層における吸収量を制御する。この方法で、可飽和吸収層における吸収を制御することは、レーザデバイスのセルフパルス特性を制御することを可能にする。
【００６７】
図２は、本発明の製造方法の１実施形態による、レーザデバイスの製作を示す。単一のレーザデバイスの製造が便宜的に記載されるが、一般に、層構造は、個別の数インチの直径を有するウェハとして成長させられ、その後、電極を付加してレーザデバイスを形成するようにそのウェハを切断し、個々のレーザデバイス上に提供される。
【００６８】
この方法で、図１のレーザデバイス１７と同じ一般的な層構造を有するレーザデバイス１８が、まず成長させられる。この一般的な層構造の詳細な説明は先述の通りである。この実施形態において、可飽和吸収層６は、活性領域において生成されるフォトンのエネルギーよりも低いバンドギャップエネルギーを有した量子井戸層（例えば、ＴＱＷ）によって形成される。この実施形態において、可飽和吸収層６は、ｐ型クラッド領域内に配置され、ｐ型にドープされることが好ましい。
【００６９】
次に、誘電層９は、キャッピング層８の上部面上にレーザデバイス全体にわたって設けられる。誘電層の適切な材料の例は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）および窒化シリコン（Ｓ３Ｎ４）である。この層は、プラズマ化学気相成長（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって設けられ得るが、原則的に、任意の適切なプロセスが用いられ得る。
【００７０】
一旦誘電層９が設けられると、空孔が、レーザデバイス内の誘電層９によって保護された面の近傍に生成される。このステップを実行するための、１つの便利な方法は、キャッピング層８および第２クラッド層７の上部分において空孔を生成するプラズマを用いてレーザデバイスを照射することである。誘電層９は、この照射プロセスの間、レーザデバイスの表面を保護し、照射プロセスの結果として、キャッピング層８および第２クラッド層７において形成される空孔の数の密度を低減する。
【００７１】
最後に、レーザ構造の表面の近傍に生成された空孔をレーザ構造をまたがって移動させるために、レーザデバイス１８がアニールされる。空孔が可飽和吸収層６の中に移動すると、空孔は量子井戸の混晶化（ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ）を促進し、可飽和吸収層６の実効バンドギャップを増加させる。これにより、可飽和吸収層の吸収特性が調整されることが可能になる。
【００７２】
所望により、照射ステップの後で誘電層９を除去し、新しい誘電層をレーザデバイス上に設けてもよい。これにより、デバイスの上面は比較的平坦にすることができ、表面を均一にアニールすることが可能になる（アニールは、通常、「表を下にして」実行される）。これは、アニールステップによって誘引された空孔の移動の結果として生じる混晶化を強化する。しかしながら、原則的に、誘電層９は保持され得、かつ、新しい誘電層がこの誘電層９の上に設けられる。あるいは、新しい誘電層が設けられずに既存の誘電層９が保持され得る。
【００７３】
空孔を生成するプロセスおよび空孔をデバイスの層構造をまたがって移動させることを誘引するレーザデバイスをアニールするプロセスは、活性領域の発光特性に影響を及ぼさない。これは、照射プロセスにおいて、誘電層の存在により、キャッピング層８および第２クラッド層７に形成された空孔の数の密度が低いからである。これは、図３および図７に示される。
【００７４】
図３は、図２において一般的に示されたタイプの典型的なセルフパルスのレーザデバイスに対する活性領域（三角形）および可飽和吸収層（円形）のフォトルミネッセンスのピーク波長を示す。図示されたフォトルミネッセンスのピーク波長は、照射プロセスおよびアニールプロセスの後に測定され、アニール温度の関数として示される。
【００７５】
図２に示されるレーザデバイスの可飽和吸収層６は、活性領域４によって発せられた光を吸収するために成長される。可飽和吸収層は、活性領域に比べて低いフォトンエネルギーであるバンドギャップを有する量子井戸層によって形成され、その結果、アニール前の可飽和吸収層のフォトルミネッセンスのピーク波長は、活性領域のフォトルミネッセンスのピーク波長よりも大きい。図３に示される結果において、可飽和吸収層は、約７５０ｎｍのアニールの前のフォトルミネッセンスのピーク波長に対応するバンドギャップを有し、これに対して、活性領域は、約７３３ｎｍのアニールの前にフォトルミネッセンスのピーク波長に対応するバンドギャップを有する。
【００７６】
図３は、アニール温度の変更による活性領域および可飽和吸収層のフォトルミネッセンスのピーク波長への影響を示す。約８００℃までのアニール温度に関しては、フォトルミネッセンスのピーク波長に対する影響は見られなく、すなわち、可飽和吸収層および活性層の両方のフォトルミネッセンスのピーク波長が実質的に不変の状態であることが見出される。
【００７７】
しかしながら、アニール温度が８２５℃に上昇した場合、可飽和吸収層領域のピーク波長は、約７２０ｎｍに降下する。これは、可飽和吸収層領域の実効バンドギャップが増加し、ここで、可飽和吸収層領域の実効バンドギャップが活性領域のバンドギャップ（従って、放出されたフォトンエネルギー）よりも大きいことを示す。従って、可飽和吸収層は、ここで、活性領域において生成された光を吸収しなくなる。すなわち、照射プロセスによって生成された空孔は、可飽和吸収層の中に移動し、かつ、量子井戸の混晶化を誘引し、可飽和吸収層の実効バンドギャップを増加させるに至った。このようにして可飽和吸収層の吸収特性を制御することが可能である。
【００７８】
図３に示されるアニール温度のいずれについても活性領域のピーク波長が著しく変化しないことが図３に見出される。これは、活性層の発光特性に対して著しい影響を及ぼさずに可飽和吸収層の吸収特性を変更することが可能であることを示す。図３に示された活性領域のピーク波長は、照射およびアニールのステップが行われる前のピーク波長と実質的に等しい。
【００７９】
図３は、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系に関わるものであり、最小アニール温度である８２５℃は、この材料系に関わるものである。最小アニール温度は他の材料系において異なることが予想されるが、図３の一般的原理は、他の材料系にも適用可能である。
【００８０】
図７は、混晶化プロセスに対する誘電層９の影響を示す。図７は、デバイスの最上面から測定したときのデバイス内への距離の関数として、空孔密度グラフ（水平軸）を示す。図７における曲線３２は、誘電層９なしでデバイスを照射して、レーザの表面の近傍に空孔を生成し、次に、デバイスをアニールして空孔がデバイス内をまたがって移動できるようにして取得される典型的な空孔密度のグラフを示す。可飽和吸収層６および活性領域４の部分が、図７に模式的に示され、曲線３２は、多数の空孔が活性領域に移動することを示し、これは、活性領域の発光特性に影響を及ぼすことが見出される。
【００８１】
図７における曲線３１は、誘電層９を設けてレーザデバイスを照射し、次に、デバイスをアニールしてデバイス構造にまたがって空孔を移動させることによって取得される空孔密度のグラフを示す。誘電層９が設けられて照射が実行された場合、空孔は、活性領域に到達せず、これにより、活性領域の発光特性が変更されないことがわかる。これは、誘電層９の存在が、レーザデバイスの表面の近傍に形成された空孔の数を低減するからであり、これは、図７に明確に示される。すなわち、デバイス内への所与の深さについて、曲線３１に対応する空孔密度は、曲線３２の空孔密度よりも著しく少ない。
【００８２】
従って、照射ステップの間に誘電層９を設けることは、空孔を生成するプロセスおよび空孔を可飽和吸収層６に移動させるプロセスがレーザデバイスの活性領域の発光特性に影響を及ぼさないことを確実にする、簡便で信頼できる方法である。しかしながら、デバイスを照射およびアニールプロセスがレーザの発光特性に影響を及ぼさないことを確実にすることができるならば、原則的に、照射プロセスの間、誘電層９を設ける必要がない。例えば、誘電層を設けなくとも、次のアニールステップにおいて、空孔が活性領域にまで移動しないように、比較的小さい密度の空孔がレーザデバイス内で生成されることを確実にするための照射ステップの条件を制御することが可能である。
【００８３】
本発明は、次に、活性領域４の発光特性に影響を及ぼすことなく、可飽和吸収層６のバンドギャップエネルギーを増加させるために有効な任意の照射プロセスおよびアニールプロセスで実行され得る。
【００８４】
図２に示されるレーザデバイス１８の構造は、前述通りである。なぜなら、可飽和吸収層６は、レーザデバイスの領域全体にわたって吸収するからである。しかしながら、本発明の製造方法を用いて新規のレーザデバイスを製造することが可能である。
【００８５】
図４（ａ）は、本発明のセルフパルスのレーザデバイスの第１の実施形態を示す。図４（ａ）のレーザデバイス１９は、可飽和吸収層６が活性領域４によって発せられた光を領域全体にわたって吸収しないことを除いて、図２のレーザデバイスとほぼ同様である。この実施形態において、可飽和吸収層６は、活性層４によって発せられた光を吸収しない少なくとも１つの領域１１ｂおよび活性層４によって発せられた光を吸収する少なくとも１つの領域１１ａを備える。図４（ａ）に示されたデバイスにおいて、可飽和吸収層６は、活性層４によって発せられた光を各々吸収する３つの領域１１ａおよび活性層４によって発せられる光を各々吸収しない３つの領域１１ｂを有するが、本発明は、３つの吸収領域および３つの非吸収領域に限定されない。図４（ａ）に示されるように、吸収領域１１ａおよび非吸収領域１１ｂは、好適にはストライプ形状であり、好適には実質的に互いに平行である。
【００８６】
図４（ａ）に示されたタイプのレーザデバイスは、本発明の製造プロセスによって製作され得る。図４（ａ）のレーザデバイスを製造するために、図１のレーザ１７の層構造と同じ一般的構造を有する層構造が最初に生成される（基板１、バッファ層２およびキャッピング層８は、説明を簡略化するために図４（ａ）から省略されている。また、単一のレーザデバイスの製造が便宜的に説明される）。可飽和吸収層６は、ｐ型クラッド領域に配置され、従って、好適には、ｐ型にドープされる。
【００８７】
本層構造が準備されると、図４（ａ）のレーザデバイスの製造過程を示す図４（ｄ）に示されるように、誘電層９は、層構造の上面上に配置される。前述の実施形態において、誘電層は、二酸化シリコン、または窒化シリコンの層であり得、ＰＥＣＶＤによって設けられ得る。
【００８８】
次に、マスキング材料のストリップ１０ａが誘電層９上に設けられる。この実施形態において、マスキング材料としてフォトレジストが用いられる。フォトレジストは、フォトレジストの隣接し合うストリップ１０ａ間の領域１０ｂに存在せず、これにより、誘電層９は、隣接し合うストリップ１０ａ間の領域１０ｂでは被覆されない。図４（ｄ）は、フォトレジストのストリップ１０ａが設けられた後の層構造を示す。
【００８９】
フォトレジストのストリップは、ストリップ１０ａを残してフォトレジスト層の選択領域を除去することによりフォトレジスト層をパターニングし、フォトレジスト層を誘電層９全体にわたって設けるることによって簡便に形成される。フォトレジストの層は、例えば、適切なフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされ得る。
【００９０】
本層構造は、その後、層構造内、すなわち、第２クラッド層７の上面の近傍、に空孔を誘引するように照射される。フォトレジストのストライプ１０ａ効果は、フォトレジストのストライプ１０ａの下の第２クラッド層７の領域において空孔の形成を防止することである。空孔は、フォトレジストが存在しない領域１０ｂの下に位置する第２クラッド層７の領域においてのみ生成される。
【００９１】
次に、フォトレジストのストライプ１０ａおよび誘電層９材料が除去され、新しい誘電層９’（図４（ａ）に示される）が本層構造の表面全体にわたって設けられる。この新しい誘電層に適切な材料は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンを含むが、他の誘電材料でもよい。
【００９２】
本層構造は、その後、層構造をまたがって空孔を移動させるためにアニールされる。
【００９３】
新しい誘電層はアニールステップのために平坦な上面を提供する目的で再び設けられる。原則的に、既存の誘電層９およびフォトレジスト１０ａが保持され得、新しい誘電層が誘電層９およびフォトレジスト１０ａにわたって設けられ得る。しかしながら、これは、原則的に望ましくない。なぜなら、フォトレジスト１０ａは、アニールステップの間、焼きしめられ、硬化されるので、フォトレジストは、非常に除去し難くなる。
【００９４】
本実施形態による方法において、空孔は、フォトレジストが存在しない領域１０ｂの下に位置する第２クラッド層７の領域においてのみ照射ステップで生成される。従って、レーザデバイスがアニールされると、空孔は、フォトレジストが照射ステップの間に存在しなかった領域１０ｂの下に位置する可飽和吸収層６の領域１１ｂにのみ移動する。空孔が移動する可飽和吸収層の領域１１ｂは、通常、照射ステップの間にフォトレジストが存在しなかった領域１０ｂの形状およびサイズに対応する。照射ステップの間にフォトレジストのストライプ１０ａが存在した位置の下に位置する可飽和吸収層６の領域１１ａにおいて、空孔は、生成されないかあるいは、わずかにしか生成されない。
【００９５】
この実施形態において、可飽和吸収層は、量子井戸層である。レーザデバイス１９が製造された場合、可飽和吸収層６は、活性領域４によって発せられた光のエネルギーよりも小さいバンドギャップであらかじめ成長させられ、これにより、可飽和吸収層６は、レーザデバイスの領域全体にわたる活性領域４によって発せられる光を吸収する。空孔が誘引されない可飽和吸収層の領域１１ａにおいて、可飽和吸収層のバンドギャップは、変更されず、従って、可飽和吸収層のこれらの領域１１ａは、活性領域４によって発せられた光を吸収する状態に保たれる。これは、図４（ｃ）に示される。活性領域４によって発せられる光を吸収する状態に保たれる可飽和吸収層の領域１１ａは、通常、照射ステップの間にフォトレジストのストライプ１０ａが存在した位置の下に配置される。
【００９６】
空孔が誘引される可飽和吸収層の領域１１ｂにおいて、可飽和吸収層６の吸収特性が空孔によって調節される。空孔は、量子井戸の混晶化を引き起こし、これにより、空孔が誘引される可飽和吸収層６の領域１１ｂにおける可飽和吸収層の実効バンドギャップを増加させる。十分な空孔が誘引されると、領域１１ｂにおける可飽和吸収層の実効バンドギャップが、活性領域４によって発せられる光のエネルギーよりも大きくなり、これにより、可飽和吸収層の領域１１ｂは、活性領域４によって発せられる光を吸収しなくなる。これは、図４（ｂ）に模式的に示される。活性領域４によって発せられた光を吸収しない状態にされた可飽和吸収層の領域１１ｂは、照射ステップの間にフォトレジストが存在しなかった領域１０ｂの下に、通常、配置される。
【００９７】
従って、本発明の実施形態は、層構造が成長された後、１つ以上の選択領域によって可飽和吸収層の吸収特性を調節することができる。すなわち、照射ステップの間にフォトレジストが存在しなかった領域１０ｂの下に位置する領域１１ｂにおいてである。量子井戸層の吸収特性は、非選択領域、すなわち、照射ステップの間に存在するフォトレジストのストライプ１０ａの位置の下に位置する領域１１ａにおいて、実質的に変更されない。
【００９８】
図４（ａ）において、吸収する状態に保たれている可飽和吸収層の領域１１ａは、実質的に平行であるまとまったストライプとして配列される。ストライプの幅およびストライプの間隔は、フォトレジストストライプ１０ａの幅および間隔によって定義され、これは、各々、ｘの幅を有し、２つの隣接するストライプ１０ａ間の間隔はｙである。量子井戸層の吸収領域１１ａの長軸は、好適には、レーザデバイスの発光方向に対して実質的に垂直である。
【００９９】
図４（ａ）の実施形態において、吸収する状態に保たれる可飽和吸収層の領域１１ａは、レーザの発光方向と交差され、好適には、発光方向に対して実質的に垂直である。この実施形態は、ストライプリッジレーザデバイスに適用され得、かつ、エッジエミッタレーザデバイス（ｅｄｇｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）にも適用され得る。
【０１００】
吸収する状態に保たれている可飽和吸収層の領域１１ａは、発光方向と交差されているので、隣接し合うフォトレジストのストリップ１０ａの間隔ｙおよびフォトレジストのストリップ１０ａの幅ｘの選択における自由度はかなり高く、さらに、可飽和吸収層の領域１１ａとレーザにおいて伝搬する光学モードとの間の重複を十分にすることができる。従って、図４（ａ）の実施形態は、比較的簡単に製造される。
【０１０１】
図５（ａ）は、本発明によるレーザデバイスの第２の実施形態を示す。この実施形態において、本発明は、ストライプリッジを有したレーザに適用される。図５（ａ）のストライプリッジレーザデバイス２０は、概して従来のストライプリッジレーザに次の点を除いて類似している。すなわち、可飽和吸収層６が、活性層４によって発せられた光を吸収する少なくとも１つの領域１５および活性層４によって発せられた光を吸収しない少なくとも１つの領域１３を備えることを除いてである。ここで、図５（ａ）の実施形態において、可飽和吸収層６は、２つの吸収領域１５、１５を備えている。
【０１０２】
図５（ａ）のレーザ構造２０は、本発明の製造プロセスによって製作され得る。このプロセスを図５（ａ）および製作における中間ステップを示す図５（ｂ）を参照して説明する。
【０１０３】
最初に、従来のストライプリッジ構造が生成される。このレーザ構造は、第１のクラッド領域３と第２のクラッド領域５、７との間に配置された活性領域４を有する。ここで、レーザ構造の基板および基板と第１クラッド領域３との間のバッファ層は、図５（ａ）および５（ｂ）では省略されている。マスキングおよびエッチングで処理された適切な層を設けることによって、ストライプリッジが第２のクラッド領域５、７上に生成され、、ストライプリッジは、１２で模式的に示される。ストライプリッジ１２によって覆われない第２のクラッド領域５、７の領域は、電流阻止材料２１で覆われ、これは、ストライプリッジ１２に注入される電流を制限するために効果的である。
【０１０４】
セルフパルスのストライプリッジレーザデバイスを提供するために、可飽和吸収層６、例えばＴＱＷ層が、第２のクラッド領域５、７内に設けられる。可飽和吸収層は、活性領域４によって発せられる光のフォトンエネルギーよりも小さい初期バンドギャップで成長させられ、これにより、可飽和吸収層は、従来のように、活性領域によって発せられた光をまず吸収する状態となる。可飽和吸収層６は、ｐ型クラッド領域内に設けられ、従って、好適には、ｐ型にドープされる。
【０１０５】
本発明の製造方法によると、量子井戸の混晶化は、その後、通常、ストライプリッジ１２の下に位置する可飽和吸収層の部分１３に対して実行される。これは、例えば、上述の照射およびアニールプロセスによって、ストライプリッジの下の可飽和吸収層の部分１３に空孔を引き起こすことによって行われ得る。上述のように、これは、可飽和吸収層の領域１３における可飽和吸収層のバンドギャップエネルギーを増加させ、その結果、可飽和吸収層は、ストライプリッジの下の領域１３における活性領域４によって発せられる光を吸収しなくなる。この非吸収領域１３は、ストライプ形状であり、ストライプリッジと平行に伸びる。
【０１０６】
さらにこの実施形態において、ストライプリッジ１２の下に位置しない可飽和吸収層の領域１５は、バンドギャップを変更させないことが好ましい。これは、例えば、リッジストライプ１２に実質的に対応する領域２２ｂを除いて、レーザデバイスの上面上に適切なマスキング材料２２ａを設けることによって行われ得る。これは、図５（ａ）のデバイスの製作を示す図５（ｂ）に示される。マスキング材料２２ａは、マスキング材料２２ａの下に位置するレーザデバイスの任意の領域において、空孔の形成を防止し、その結果、照射およびアニールステップによって、マスキング材料２２ａの下に位置する可飽和吸収層の領域１５において空孔が生成されないか、または、空孔がわずかにしか生成されない。従って、マスキング材料２２ａの下に位置する可飽和吸収層の領域１５のバンドギャップエネルギーは、照射／アニールステップによって変更されず、従って、これらの領域は、活性領域４によって発せられる光を吸収する状態に保たれる。
【０１０７】
この実施形態において、マスキング材料２２ａは、フォトレジストであり得る。フォトレジストは、レーザデバイスの表面全体にわたって設けられ、リッジストライプ１２に実質的に対応する領域２２ｂからフォトレジストを除去するようにパターニングされ、これにより、誘電層９は、領域２２ｂにおいて露出される。その後、デバイスは照射され、フォトレジスト２２ａおよび誘電層９が除去される。次に、新しい誘電層９’はデバイスの表面全体にわたって設けられ、その後、このデバイスはアニールされる。
【０１０８】
レーザの出力光学モードの広がりは、図５（ａ）において破線の円２３によって示される。レーザの共振器における光吸収の量は、可飽和吸収層６の吸収領域１５と光学モードとの間の結合によって決定される。空孔が誘引されるレーザの領域、すなわち、可飽和吸収層６の非吸収領域１３の領域は、所望の結合すなわち所望の吸収量を供給するように選択され得る。
【０１０９】
図６（ａ）は、本発明のレーザデバイスの第３の実施形態を示す。この実施形態は、ストライプリッジレーザに関連し、概して、図５（ａ）の実施形態と類似している。しかしながら、図６（ａ）の実施形態において、ストライプリッジ１２の下に位置しない可飽和吸収層６の１つ以上の領域１４（ＴＱＷ層であり得る）は、活性層４によって発せられる光を吸収しない。これらの非吸収領域１４は、通常、ストライプリッジ１２の下に位置する可飽和吸収層の非吸収領域１３を補う。量子井戸層６にある追加の非吸収領域１４は、通常、ストライプ形状であり、かつ、実質的にストライプリッジ１２と平行に伸びる。
【０１１０】
図６（ａ）のレーザ構造は、図５（ａ）のレーザ構造と類似の方法で製作される。しかしながら、マスキング材料は、図６（ｂ）に示されるように、ストライプ２２ａのようにレーザデバイスの上面上に設けられる。ストライプ２２ａは、可飽和吸収層が活性領域４によって発せられる光を吸収する状態に保たれることが所望される領域に対応する。マスキング材料のストライプ２２ａは、図６（ｂ）に示されるように、好適には、ストライプリッジ１２の方向と実質的に平行に伸び、かつ、ストライプリッジ１２の上に位置しない。
【０１１１】
この実施形態において、マスキング材料２２ａは、フォトレジストであり得る。フォトレジストは、レーザデバイスの表面全体にわたって設けられ、領域２２ｂからフォトレジストを除去するようにパターニングされ、これにより、誘電層９は、領域２２ｂにおいて露出される。その後、デバイスは照射され、フォトレジストのストライプ２２ａおよび誘電層９は除去される。次に、新しい誘電層９’がデバイスの領域全体にわたって設けられ、その後、このデバイスはアニールされる。
【０１１２】
レーザデバイスが照射およびアニールされると、マスキング材料のストライプ２２ａの下部に位置しない可飽和吸収層６のすべての領域において、量子井戸の混晶化が生じる。従って、その結果、ストライプリッジ１２の下に位置しない可飽和吸収層６の領域１４は、活性領域４によって発せられる光を吸収しない状態にされる。可飽和吸収層の非吸収領域１４は、各々、マスキング材料の隣接し合うストライプ２２ａ間のギャップ２２ｂの下に位置する。
【０１１３】
可飽和吸収層が活性領域４によって発せられた光を吸収しない状態にされた領域１４に加えて、ストライプリッジの下に位置する可飽和吸収層６の領域１３は、そのバンドギャップが増加されて、活性領域４によって発せられた光を吸収しなくなる。
【０１１４】
マスキング材料のストライプ２２ａの下部に位置する可飽和吸収層６の領域１５は、その実効バンドギャップを変更させない。なぜなら、マスキング材料のストライプ２２ａの下に空孔が生成されないからである。従って、マスキング材料のストライプ２２ａの下に位置する可飽和吸収層６の領域１５は、活性領域４によって発せられる光を吸収する状態に保たれる。
【０１１５】
本発明は、従来のレーザ（図４（ａ））およびストライプリッジレーザ（図５（ａ）、図６（ａ））を参照して、これまで記載された。しかしながら、本発明は、半導体レーザのこれらの２つのタイプを製造する際の使用に限定されない。本発明は、任意のセルフパルスの半導体レーザデバイスに適用され得、従って、セルフパルスの垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に適用され得る。
【０１１６】
図４（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）に示されるデバイスが生成されると、これらは、さらなる処理ステップを必要とされ得る。例えば、誘電層９’が除去され、コンタクトが設けられ得る。あるいは、例えば、リッジ構造を規定するために誘電層９’が除去された後、さらなる成長または処理ステップが実行され得る。これらの処理ステップは、従来どおりであり、ここでは記載されない。
【０１１７】
図５（ｂ）および図６（ｂ）の実施形態において、既存の誘電層９およびフォトレジスト２２ａは、保持され得、図４（ａ）および図４（ｄ）を参照して既に説明されたように、誘電層９およびフォトレジスト２２ａにわたって新しいフォトレジスト層９’が設けられる。
【０１１８】
上述のように、本発明は、さらに、レーザに加えて、他の半導体デバイスにも適用され得る。
【０１１９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】図１は、可飽和吸収層を組み込んだ従来のセルフパルスの半導体レーザデバイスの模式図である。
【図２】図２は、本発明の方法により製作されたセルフパルスの半導体レーザデバイスを示す。
【図３】図３は、異なったアニール温度に対する半導体レーザデバイスの厚い量子井戸（ＴＱＷ）および活性領域のフォトルミネッセンスのピーク波長を示す。
【図４】図４ａ〜図４ｃは、本発明による、セルフパルスのレーザデバイスの第１の実施形態を示し、図４ｄは、図４ａのレーザデバイスの製作を示す。
【図５ａ】図５ａは、本発明による、セフルパルスのレーザデバイスの第２の実施形態を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、図５ａのレーザデバイスの製作を示す。
【図６ａ】図６ａは、本発明による、セルフパルスのレーザデバイスの第３の実施形態を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、図６ａのレーザデバイスの製作を示す。
【図７】図７は、レーザデバイス内への空孔の拡散を示す。
【符号の説明】
【０１２１】
１      基板
２      バッファ層
３      第１のクラッド領域
４      活性領域（活性層）
５      第２のクラッド領域の第１クラッド層
６      可飽和吸収層
７      第２のクラッド領域の第２クラッド層
８      キャッピング層
９      誘電層
９’    新しい誘電層
１０ａ  ストリップ
１０ｂ  ストリップ間の領域
１１ａ  可飽和吸収層の吸収領域
１１ｂ  可飽和吸収層の非吸収領域
１２    ストライプリッジ
１３    可飽和吸収層の非領域
１４    可飽和吸収層の非吸収領域
１５    可飽和吸収層の吸収領域
１６    多層構造
１７    レーザデバイス
１８    レーザデバイス
１９    レーザデバイス
２０    レーザ構造
２１    電流阻止材料
２２ａ  フォトレジスト
２２ｂ  フォトレジスト間の領域
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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