(57)【要約】光学装置、例えば、レーザダイオード、光変調器、光増幅器、光スイッチ及び似たもののような半導体光電子装置を製造する方法が開示される。光電子集積回路（ＯＥＩＣ）及び光子集積回路（ＰＩＣ）を含む装置が更に開示される。本発明に従って、量子井戸混合（ＱＷＩ）構造（３０）を含んで装置本体部（５）から作られるべきである光学装置（４０）を製造する方法が開示され、この方法は、誘電体層（５１）に隣接する装置本体部（５）の少なくとも一部（５３）に構造欠陥をもたらすように、誘電体層（５１）を堆積する前に、装置本体部（５）の表面の少なくとも一部にプラズマ・エッチングを実施する。構造欠陥は実質的には“点”欠陥から成る。【選択図】図５（ｃ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子井戸混合（ＱＷＩ）構造を含んで装置本体部から作られるべきである光学装置を製造する方法において、
前記装置本体部の表面に隣接する前記装置本体部の少なくとも一部に構造欠陥をもたらすように、前記装置本体部の表面の少なくとも一部にプラズマ・エッチングを実施する工程と、
引き続き、エッチングされた表面に誘電体層で蓋をかぶせる工程と、
を有する方法。
【請求項２】
前記構造欠陥は実質的に点欠陥を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマ・エッチングは、スパッタリングにより実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記誘電体層は、スパッタリングにより堆積されることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマ・エッチング及び前記蓋をかぶせる工程の後、前記装置をアニールする工程を含むことを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記アニールする工程は、急激な熱アニールすることを有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アニールする工程は、０．５分と５分との間の期間６５０℃と８５０℃との間の温度を用いることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記誘電体層は、シリカ（ＳｉＯ2）及びアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）から選ばれることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記スパッタリングする工程は、不活性ガスで実質的に満たされる室で実行されることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項１０】
前記不活性ガスは、アルゴン並びに、アルゴン及び酸素の混合から選ばれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記プラズマ・エッチングする工程及び前記誘電体層を堆積する工程は、前記装置の製造において使用される量子井戸混合（ＱＷＩ）プロセスの一部を有することを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＱＷＩプロセスは、不純物無し空隙乱雑化（ＩＦＶＤ）することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
基板を用意する工程と、
前記基板上に
第１の光クラッド層と、
量子井戸混合（ＱＷＩ）井戸構造を含むコアガイド層と、
第２の光クラッド層と、を成長させる工程と、
を含む前工程を有することを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の光クラッド層、前記コアガイド層及び前記第２の光クラッド層は、分子ビームエピタクシ（ＭＢＥ）及び金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）から選ばれる成長技術によって成長させられることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記装置本体部の表面の少なくとも一部上に前記誘電体層を与えるように、前記装置本体部の表面でフォトレジストでのパターンを定める工程と、前記誘電体層を堆積する前にコーティングされていない前記装置本体部をエッチングする工程と、前記フォトレジストを取り除く工程と、を含むことを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
アニールすることに先立って、前記装置本体部の表面上及び前記予めエッチングされた誘電体層の表面上に、更なる誘電体層を堆積する工程を含み、前記更なる誘電体層はスパッタリング以外の技術によって堆積させられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記以外の技術は、プラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記蓋をかぶせる層は混合キャップとして働き、前記エッチングされ蓋をかぶせられた層以外の装置の領域内に、更なる誘電体層を、混合抑制キャップとして働くように、堆積することを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記プラズマ・エッチング段階の期間は、０．５分間と２０分間との間であることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記誘電体層の厚みは、およそ１０〜数１００ｎｍであることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
量子井戸混合（ＱＷＩ）井戸構造を含んで装置本体部から作られるべきである光学装置を製造する方法において、
前記装置本体部の表面の少なくとも一部上に誘電体層をプラズマ・エッチングする工程と堆積する工程とを含む方法。
【請求項２２】
先行する請求項のいずれか一項に従う方法により製造される光学装置。
【請求項２３】
前記光学装置は集積光学装置及び光電子装置から選ばれることを特徴とする請求項２２に記載の光学装置。
【請求項２４】
前記装置本体部は、III―Ｖ族の半導体材料系において製造されることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の光学装置。
【請求項２５】
前記III―Ｖ族の半導体材料系は、ガリウム-砒素（ＧａＡｓ）に基づいた系であり、前記装置は６００〜１３００ｎｍの範囲での少なくとも１つの波長で動作することを特徴とする請求項２４に記載の光学装置。
【請求項２６】
前記III―Ｖ族の半導体材料系は、インジウム-燐に基づいた系であり、前記装置は１２００〜１７００ｎｍの範囲での少なくとも１つの波長で動作することを特徴とする請求項２４又は２５に記載の光学装置。
【請求項２７】
前記装置本体部は、少なくとも部分的に、アルミニウム-ガリウム-砒素（ＡｌＧａＡｓ）、インジウム-ガリウム-砒素（ＩｎＧａＡｓ）、インジウム-ガリウム-砒素-燐（ＩｎＧａＡｓＰ）、インジウム-ガリウム-アルミニウム-砒素（ＩｎＧａＡｌＡｓ）及び・又はインジウム-ガリウム-アルミニウム-燐（ＩｎＧａＡｌＰ）から作られることを特徴とする請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２８】
前記装置本体部は、第１の光クラッド層、コアガイド層及び第２の光クラッド層が上に与えられる基板を備えることを特徴とする請求項２２〜２７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２９】
前記量子井戸混合（ＱＷＩ）構造は前記コアガイド層内に与えられることを特徴とする請求項２８に記載の光学装置。
【請求項３０】
前記コアガイド層は、成長したときに、前記第１及び第２の光クラッド層よりも、小さな禁制帯幅及び大きな屈折率を有することを特徴とする請求項２８又は２９に記載の光学装置。
【請求項３１】
請求項２２に従った少なくとも１つの光学装置を含む光学集積回路、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）又は光子集積回路（ＰＩＣ）。
【請求項３２】
量子井戸混合（ＱＷＩ）構造を含んで装置本体部から作られる光学装置を製造する方法において、
前記装置本体部の表面の少なくとも一部に誘電体層を、該誘電体層に隣接する前記装置本体部の一部に少なくとも構造欠陥をもたらすように、堆積する
工程を含む方法。
【請求項３３】
添付図面を参照して記述されたような光学装置を製造する方法。
【請求項３４】
添付図面を参照して記述されたような光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置を製造する方法に関し、特に、限定するものではないが、集積光学装置又は光電子装置、例えば、レーザダイオード、光変調器、光増幅器、光スイッチ及び似たもののような半導体光電子装置を製造する方法に関する。本発明は光電子集積回路（ＯＥＩＣ）及び装置を含む光子集積回路に更に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子井戸混合（ＱＷＩ）は、一体構造の光電子集積への可能な経路を与えることとして報告されたプロセスである。ＱＷＩは、例えばガリウム-砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム-燐（ＩｎＰ）から成る２成分の基板上に成長する、例えばアリミニウム-ガリウム-砒素（ＡｌＧａＡｓ）及びインジウム-ガリウム-砒素-燐（ＩｎＧａＡｓＰ）などのIII―Ｖ族の半導体材料で実施される。ＱＷＩは、構成要素の合金を作るために、１つの量子井戸（ＱＷ）の複数成分の相互拡散を介しての成長したままの構造の禁制帯幅（バンド・ギャップ）及び関連する障壁を改める。その合金は、成長したままのＱＷの禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有する。それ故、量子井戸混合（ＱＷＩ）が起こらない量子井戸（ＱＷ）内で生成される如何なる光放射（光）も、１つのＱＷＩ又は光放射に対し効果的に透明である合金の“混合”領域を通過する。
【０００３】
さまざまなＱＷＩ技術が文献において報告されている。例えば、ＱＷＩは、１つの量子井戸（ＱＷ）を含む半導体材料内での亜鉛のような成分の高温拡散によって実施され得る。
【０００４】
また、ＱＷＩは、ＱＷ半導体材料内でのシリコンなどの成分の打ち込みによって実施され得る。そのような技術では、打ち込み成分は、高温アニール工程によってＱＷ構造において混合を引き起こす半導体材料を介して動かされる点欠陥を、半導体材料の構造内にもたらす。
【０００５】
そのようなＱＷＩ技術は、以下の文献：“低損失光導波路及び集積導波路装置の製造における中性の不純物乱雑化の適用”（“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｉｍｐｕｒｉｔｙ  Ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ  ｉｎ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”）、マーシュなど、光及び量子エレクトロニクス２３、１９９１年、９４１−９５７頁、に報告され、それの内容はここに参照によって組み入れられる。
【０００６】
そのような技術に以下の問題がある。つまり、ＱＷＩは半導体材料の成長後の禁制帯幅を改める（増加させる）けれども、残留拡散物又は打ち込みドープ剤は、ドープ剤成分の自由キャリア吸収効率により大きな損失をもたらし得る。
【０００７】
更に報告された混合を与えるＱＷＩ技術は、不純物無し空隙拡散（ＩＦＶＤ）である。ＩＦＶＤを実施した場合、III―Ｖ族の半導体構造の上部キャップ層は、典型的にはガリウム-砒素（ＧａＡｓ）又はインジウム-ガリウム-砒素（ＩｎＧａＡｓ）である。シリコン（ＳｉＯ2）膜がその上部層上に堆積される。半導体材料の引き続く急激な熱アニールは、キャップ層内に空隙を残すように、半導体合金及びシリカ（ＳｉＯ2）の影響を受けやすいガリウムのイオン又は原子内で結合を破壊し、シリカに分解することを引き起こす。その後、空隙は、例えばＱＷ構造内で、層混合を引き起こす半導体材料を介して拡散する。
【０００８】
ＩＦＶＤは、以下の文献：“ＧａＡｓ-ＡｌＧａＡｓ量子閉じ込めヘテロ構造での組成相互混合の動力学のための量に関するモデル”（“Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ  ｉｎ  ＧａＡｓ-ＡｌＧａＡｓ  Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”）、ヘルミーなどによる、量子エレクトロニクスでの選択されたトピックのＩＥＥＥジャーナル、第４巻、第４、１９９８年の７，８月、６５３−６６０頁、に報告され、それの内容はここに参照によって組み入れられる。
【０００９】
報告されたＱＷＩ及び特にＩＦＶＤは、多くの不利益、例えばガリウムが半導体材料からシリカ（ＳｉＯ2）膜へ拡散して出て行く温度に悩まされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の従来技術の不利益又は問題の少なくとも１つを除去するか又は少なくとも軽減することが、本発明の少なくとも１つの側面の目的である。
【００１１】
また、改良されたＱＷＩプロセスを用いた光学装置を製造する改良された方法を与えることが本発明の少なくとも１つの側面の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面によれば、量子井戸（ＱＷ）構造を含んで装置本体部から作られるべきである光学装置を製造する方法において、装置本体部の表面の少なくとも一部に誘電体層を、該誘電体層に隣接する装置本体部の一部に少なくとも構造欠陥をもたらすように、堆積する工程を含む方法が与えられる。
【００１３】
更なる側面によれば、本発明は、量子井戸（ＱＷ）構造を含んで装置本体部から作られるべきである光学装置を製造する方法において、装置本体部の表面層に隣接する装置本体部の少なくとも一部に構造欠陥をもたらすように、装置本体部の表面の少なくとも一部にプラズマ・エッチングを実施し、引き続き、エッチングされた表面が誘電体層で蓋をかぶせられる工程を含む方法を与える。
【００１４】
構造欠陥は、点欠陥を含んでもよい。
【００１５】
好ましくは、及び有益に、プラズマ・エッチング及び誘電体層堆積は、スパッタリングにより実施される。
【００１６】
好ましい実施形態では、誘電体層はダイオードスパッタ装置を用いたスパッタリングにより堆積される。
【００１７】
誘電体層は、有益に、かつ実質的に、シリカ（ＳｉＯ2）からを含み、又はアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）などの他の誘電体材料から構成されてもよい。
【００１８】
好ましくは、スパッタ装置は、好ましくはおよそ２ミクロンの水銀柱の圧力で、アルゴンなどの不活性ガスで、又はアルゴン及び酸素の混合で、例えば９０％対１０％の比率で、実質的に満たされる室を含む。
【００１９】
誘電体層を堆積する工程は、装置の製造において使用される量子井戸混合（ＱＷＩ）プロセスの一部から成ってもよい。
【００２０】
ＱＷＩプロセスは、不純物無し空隙乱雑化（ＩＦＶＤ）から成ってもよい。
【００２１】
好ましくは、製造方法は、高い温度で誘電体層を含む装置本体部をアニールする引き続く工程も含む。
【００２２】
驚くように分かったことであるが、ＩＦＶＤのようなＱＷＩ技術で用いられるスパッタリングで誘電体層を堆積する前に、半導体表面をエッチングすることによって、損傷誘起点欠陥が誘電体キャップに隣接する装置本体部の一部分にもたされることは明らかであり、その一部分は上部の又は“キャップする”層から成る。損傷は、例えば急激な熱アニールによる熱エネルギーの適用などのアニールに先立ち、キャップ層での結合の破壊によって生じ、それによって、キャップ層から誘電体層内へのガリウム及び・又はインジウムの転移が促進されると、信じられている。
【００２３】
好ましくは、基板を与え、基板上に第１の光クラッド層、量子井戸（ＱＷ）井戸構造を含むコアガイド層及び第２の光クラッド層を成長させるという先立ち工程を含む。
【００２４】
第１の光クラッド層、コアガイド層及び第２の光クラッド層は、分子ビームエピタクシ（ＭＢＥ）又は金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって成長させられてもよい。
【００２５】
第１の実施形態では、装置本体部の表面の少なくとも一部上に誘電体層を与えるように、装置本体部の表面にフォトレジストでのパターンを定め、エッチング及び誘電体層堆積を実行し、フォトレジストを取り除く工程も含んでもよい。
【００２６】
第１の実施形態では、アニールすることに先立って、装置本体部の表面上及び誘電体層の表面上に、更なる誘電体層を、好ましくは、プラズマエッチング段階無しで、スパッタリング以外の技術、例えばプラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、堆積する工程を含んでもよい。
【００２７】
第２の実施形態では、更なる誘電体層を堆積し、次いで基板エッチングを行い、誘電体層を堆積する工程を含んでもよい。
【００２８】
第１及び第２の実施形態では、以前にエッチングされた層に蓋をかぶせる誘電体層は、混合キャップを含んでいても良く、更なる誘電体層は混合抑制キャップを含んでいてもよい。
【００２９】
プラズマ・エッチングは、典型的には、０．５分間と２０分間との間のある期間だけ実施されても良く、蓋をする誘電体層の厚みは、およそ１０〜数１００ｎｍであってもよい。
【００３０】
アニール工程は、およそ６５０℃〜８５０℃の温度でおよそ０．５〜５分間、１つの実施形態では実質的に８００℃でおよそ１分間生ずる。
【００３１】
本発明の第２の側面によれば、量子井戸（ＱＷ）構造を含んで装置本体部から作られるべきである光学装置を製造する方法において、装置本体部の表面の少なくとも一部上にスパッタリングで誘電体層を堆積する工程を含む方法が与えられる。
【００３２】
本発明の第３の側面によれば、本発明の第１又は第２の側面のいずれかに従った方法から作られる光学装置を与える。
【００３３】
光学装置は、一体的な光学装置又は光電子装置でよい。
【００３４】
装置本体部は、III―Ｖ族の半導体材料系で製造されてもよい。
【００３５】
１つの実施形態で、III―Ｖ族の半導体材料系は、ガリウム-砒素（ＧａＡｓ）に基づいた系であり、それで装置は６００〜１３００ｎｍの範囲での１つ又はそれを超える数の波長で動作してもよい。その他に、好ましい実施形態では、III―Ｖ族の半導体材料系は、インジウム-燐に基づいた系であり、それで装置は１２００〜１７００ｎｍの範囲での１つ又はそれを超える数の波長で動作してもよい。装置本体部は、少なくとも部分的に、アルミニウム-ガリウム-砒素（ＡｌＧａＡｓ）、インジウム-ガリウム-砒素（ＩｎＧａＡｓ）、インジウム-ガリウム-砒素-燐（ＩｎＧａＡｓＰ）、インジウム-ガリウム-アルミニウム-砒素（ＩｎＧａＡｌＡｓ）及び・又はインジウム-ガリウム-アルミニウム-燐（ＩｎＧａＡｌＰ）から作られてもよい。
【００３６】
装置本体部は、上に第１の光クラッド層、コアガイド層及び第２の光クラッド層が与えられる基板を備えてもよい。
【００３７】
好ましくは、量子井戸（ＱＷ）構造はコアガイド層内に与えられる。
【００３８】
コアガイド層は、成長により、第１及び第２の光クラッド層よりも、小さな禁制帯幅及び大きな屈折率を有してもよい。
【００３９】
本発明の第４の側面によれば、本発明の第３の側面に従った少なくとも１つの光学装置を含む光学集積回路、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）又は光子集積回路（ＰＩＣ）が与えられる。
【００４０】
本発明の第５の側面によれば、本発明の第１又は第２の側面のいずれかに従った方法で用いられる場合に、装置本体部（例）が与えられる。
【００４１】
本発明の第６の側面によれば、本発明の第１又は第２の側面のいずれかに従った方法で用いられる場合に、少なくとも１つの装置本体部を含むウェハー材料が与えられる。
【００４２】
本発明の第７の側面によれば、本発明の第２の側面のいずれかに従った方法で用いられる場合に、スパッタリング装置が与えられる。
【００４３】
好ましくは、スパッタリング装置はダイオードスパッタ装置である。
【００４４】
本発明の第８の側面によれば、本発明の第１又は第２の側面のいずれかに従った方法でのスパッタリング装置の使用が与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明に係る実施形態が、例示としてのみによって、添付図を参照して今説明される。
【００４６】
図１を最初に参照して、全体的に５で示され、成長したとき、本発明の第１の実施形態に従って光学装置の製造の方法において使用するため、装置本体部が表示される。その光学装置は集積光学装置又は光電子装置である。
【００４７】
装置本体部５は、ガリウム-砒素（ＧａＡｓ）のようなIII―Ｖ族の半導体材料系で適切に製造され、それ故に、６００から１３００ｎｍの範囲での１つの波長又はそれ以上の波長で動作する。その他に有益に、装置本体部５は、インジウム-燐（ＩｎＰ）半導体系で製造され、それ故に、１２００から１７００ｎｍの範囲での１つの波長又はそれ以上の波長で動作する。装置本体部５は、少なくとも部分的には、アルミニウム-ガリウム-砒素（ＡｌＧａＡｓ）、インジウム-ガリウム-砒素（ＩｎＧａＡｓ）、インジウム-ガリウム-砒素-燐（ＩｎＧａＡｓＰ）、インジウム-アルミニウム-ガリウム-砒素（ＩｎＡｌＧａＡｓ）及び・又はインジウム-ガリウム-アルミニウム-燐（ＩｎＧａＡｌＰ）から作られてもよい。この説明された第１の実施形態では、装置本体部５はＡｌＧａＡｓから作られる。
【００４８】
装置本体部５は、ウェハー処理後、ウェハーの劈開面に沿ってウェハーから切り出され得る複数の他の光学装置と共に、１つの半導体ウェハーの部分を形作る。装置本体部５は基板１０を備え、基板１０上に、第１の光クラッド層１５、コアガイド層２０及び第２の光クラッド層２５が与えられる。少なくとも１つの量子井戸を含む量子井戸（ＱＷ）構造３０が、成長したとき、コアガイド層２０内に与えられる。第２の光クラッド層２５上にはキャップ層３５が与えられる。
【００４９】
認識されるであろうように、コアガイド層２０は、成長したとき、第１及び第２の光クラッド層１５、２５よりも小さな禁制帯幅（バンド・ギャップ）及び大きな屈折率を有する。
【００５０】
図２を参照して、詳細に後述されるであろう方法によって、図１の装置本体部５から製造され、全体的に４０で示される、光学装置が表示される。図２から分かるように、装置４０は活性領域４５と受動領域５０とを備える。この実施形態では、活性領域４５は１つの量子井戸（ＱＷ）増幅部を備える。しかしながら、活性領域４５は、他の実施形態では、レーザ、変調器スイッチ、検出器又は能動（電気的に制御される）光学装置を備えてもよいことは理解されるであろう。さらに、受動領域５０は、以降非常に詳細に説明されるように、量子井戸構造部３０が量子井戸混合（ＱＷＩ）技術によって少なくとも部分的に除去された低損失導波路を備える。
【００５１】
装置４０は、コア層２０の活性領域４５および受動領域５０の導波領域間で優れた整列性を有し、活性領域４５と受動領域５０との間で実質的に無視できる（約１０-6の）反射率を有する。さらに、領域４５と受動領域５０との間でのモード釣り合いは装置４０に本来備わっている。
【００５２】
典型的には、基板１０はｎ型で第１の濃度にドープされ、第１のクラッド層１５はｎ型で第２の濃度にドープされる。さらに、コア層２０は典型的には実質的に真性であり、第２のクラッド層２５はｐ型で第３の濃度にドープされる。さらに、キャップ層（又は接触層）３５はｐ型で第４の濃度にドープされる。キャップ層３５及び第２のクラッド層２５は峰部（図示せず）を作るようにエッチングされることはこの技術に熟練した者たちによって認識されるであろう。峰部は、活性領域４５及び受動領域５０の両方内であるコア層２０内で、光モードを閉じ込めるために、光導波路として働く。さらに、従来技術で知られるように、接触被覆金属（図示せず）が光学上活性領域４５内で峰部の上部表面の少なくとも一部上に及び基板１０の対抗面上に形成される。
【００５３】
装置４０は、１つの又はそれ以上の光装置４０から成る光集積回路、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）又は光子集積回路（ＰＩＣ）の一部を構成する。
【００５４】
図３を参照して、成長したときで、装置本体部５のコア層２０内での量子井戸構造部３０の１つの量子井戸３１の禁制帯幅エネルギーの概略図を示す。図３から分かるように、ＡｌＧａＡｓコア層２０は、取り囲むコア層２０よりも低いアルミニウム含有量を有する量子井戸構造部３０と共に少なくとも１つの量子井戸３１を含み、量子井戸構造部３０の禁制帯幅エネルギーは取り囲むＡｌＧａＡｓコア層２０のそれよりも小さい。量子井戸構造部３０は典型的にはおよそ３〜２０ｎｍ厚みであり、より典型的にはおよそ１０ｎｍ厚みである。
【００５５】
また、図３の記述は、ＩｎＧａＡｓＰの、又は前に議論された他のIII―Ｖ族系のいずれかのコア層付きの系への適切な修正に適用されることは理解されるであろう。
【００５６】
図４を参照して、コア層２０の対応する部分３２が示され、コア層２０の対応する部分３２は、図３におけるように形成されるものの、量子井戸構造部３０の量子井戸３１に対応する部分３２の禁制帯幅エネルギー（ｍｅＶ）を効果的に増加させるように、量子井戸混合（ＱＷＩ）される。それ故、量子井戸混合（ＱＷＩ）は、コア層２０から量子井戸構造部３０を本質的に“えぐり取る”（“ウオッシュ・アウト”）。図４に示される部分は装置４０の受動領域５０に関係する。理解されるように、装置４０の光学上活性領域４５から送信される又は内で生成される光放射は受動領域５０のコア層２０の量子井戸混合（ＱＷＩ）領域３２によって与えられる低損失導波路を通って送信される。
【００５７】
図５（ａ）〜図５（ｆ）を参照して、本発明に従って量子井戸（ＱＷ）構造部３０を含む装置本体部５から光学装置４０を製造する方法の第１の実施形態が描かれている。この方法は、装置本体部５の表面５２の少なくとも一部上に誘電体層５１のプラズマ・エッチング及び引き続く堆積を、点欠陥をこの誘電体層５１に隣接する装置本体部５の部分５３内にもたらすように、実施する工程（図５（ｂ）〜図５（ｄ）参照）を含む。
【００５８】
製造方法は、基板１０を与え、該基板１０の上で、第１の光クラッド層１５と、少なくとも量子井戸（ＱＷ）３０を含むコアガイド層２０と、第２の光クラッド層２５と、キャップ層３５とを成長させる工程で始まる。
【００５９】
第１の光クラッド層１５、コアガイド層２０、第２の光クラッド層２５及びキャップ層３５は、分子ビームエピタクシ（ＭＢＥ）又は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの知られた半導体エピタキシアル成長技術によって成長させられる。一旦、装置本体５が、通常、複数の装置本体部５を含むウェハー（図示せず）の一部として、成長すると、装置本体部５の表面５２上にフォトレジスト（ＰＲ）５５でもってあるパターンが定められる。
【００６０】
プラズマ・エッチングが、表面５２上への誘電体層５１の堆積の前に、表面５２上で実施され、装置本体部５の表面５２の少なくとも一部上に誘電体層５１を残すように、フォトレジスト５５は取り外される。図５（ｃ）及び図５（ｄ）から分かるように、装置本体部５の表面５２の少なくとも一部上での実施されるプラズマ・エッチング及び・又は堆積される誘電体層５１はキャップ層３５の領域５３に局所的な損傷を引き起こし、点欠陥をキャップ層３５にもたらす。
【００６１】
図６を簡潔に参照して、プラズマ・エッチング及び誘電体層５１の堆積はスパッタリングによって成し遂げられ、本実施形態では、エッチング及び誘電体層５１の堆積は、全体的に６５で示されるダイオード・スパッタリング装置を用いたスパッタリングによって実施される。誘電体層５１は実質的にシリカ（ＳｉＯ2）から成るが、変更では、アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）のような他の誘電体材料から成ってもよい。
【００６２】
図６から分かるように、スパッタリング装置６５は使用中にアルゴンのような不活性ガスで実質的に満たされる室（チャンバー）７０を含み、好ましくは、アルゴンガスは水銀柱でおよそ２μｍの圧力で、室７０内に与えられる。また、スパッタリング装置６５は、誘電体層の堆積のためのダイオード・スパッタリング装置６５の（イ）標的電極（陰極（カソード））８０又は装置本体部のプラズマ・エッチングのための（ロ）基板電極８５に接続され得るＲＦ源７５を備える。
【００６３】
シリカ標的８１が標的電極（陰極）８０に与えられ、（ウェハー８２上の）は装置本体部５はスパッタリング装置６５の基板電極（陽極（アノード））８５に与えられる。使用中、図６から分かるように、アルゴンプラズマ８６が、第１及び第２の暗黒空間部（ダーク・スペース）９０及び９５がある陰極８０と陽極８５との間に生成され、第１及び第２の暗黒空間部９０及び９５はシリカ標的８１とアルゴンプラズマ８６との間及びアルゴンプラズマ８６と装置本体部５との間に与えられる。
【００６４】
半導体表面でのプラズマ・エッチング及び誘電体層５１の堆積は装置４０の製造において使用される量子井戸混合（ＱＷＩ）プロセスの一部を構成し、ＱＷＩプロセスは（好ましい実施形態では）不純物無し空隙乱雑化（ＩＦＶＤ）技術から成る。驚くように分かったことであるが、スパッタリング装置６５を用いるエッチングによるＩＦＶＤのようなＱＷＩ技術で用いられる半導体表面でのプラズマ・エッチング及び引き続く誘電体層５１の堆積によって、損傷誘起欠陥が誘電体キャップ５１に隣接する装置本体部５の一部５３にもたされることは明らかであり、この場合での部分５３はキャップ層３５の一部から成る。例えば、急激な熱アニールによる熱エネルギーの適用などのような（以下に述べられる）アニールに先立ち、損傷によってキャップ層３５内の結合が破壊され、それによって、キャップ層３５から誘電体層５１内へのガリウム及び・又はインジウムの転移が促進されると、信じられている。
【００６５】
誘電体層５１は、典型的には、１０と１０００ｎｍとの間の厚みであり、典型的には２００又は３００ｎｍの厚みである。製造方法は、図５（ｅ）に示されるように、アニールに先立ち、装置本体部５の表面５２上及び誘電体層５１の表面上に更なる誘電体層６０を堆積する更なる工程を含む。更なる誘電体層６０は、予備的プラズマ・エッチング無しで、好ましくはダイオード・スパッタリング以外の技術で、好ましくはプラズマ強化（エンハンスト）化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）のようなスパッタリング自体以外の技術で、堆積される。
【００６６】
それ故、プラズマ・エッチングを受けた層を内部封じ込める誘電体層５１は混合キャップ層を有し、それに反して、更なる誘電体層６０は混合抑制キャップ層を含む。混合抑制キャップ層は表面５２を砒素及び・又は燐の脱離から守るために用いられる。方法は混合抑制キャップ層無しで具合良くいくものの、表面５２の質はそれほど良くならない。
【００６７】
図５（ｆ）に示されるように、更なる誘電体層６０の堆積に引き続き、誘電体層５１及び、更なる誘電体層６０を含む装置本体部は高められた温度でアニールされる。アニール段階は急激な熱アニール段階から成り、アニール温度はおよそ７００℃〜１０００℃であり、より好ましくは、およそ０．５〜５分間で６５０℃〜８５０℃であり、１つの実行では、ほぼ１分間で約８００℃でアニールされる。
【００６８】
図５（ｆ）のアニール工程の動きは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に図解で描かれている。図７（ａ）及び図７（ｂ）から分かるように、アニール工程はガリウム及び・又はインジウムのキャップ層３５から混合キャップ、例えば、誘電体層５１への“拡散追い出し（アウト・ディフュージョン）”を引き起こす。しかしながら、例えば更なる誘電体層６０である抑圧キャップ下方のキャップ層３５の複数部分はガリウム及び・又はインジウムの“拡散追い出し”を被らない。混合キャップ、例えば、誘電体層５１の領域内に横たわるキャップ層３５の複数部分は、図７（ｂ）に示すように、ガリウム及び・又はインジウムの“拡散追い出し”を被る。ガリウム及び・又はインジウムの“拡散追い出し”により、空隙が後に残り、空隙はキャップ層３５から第２のクラッド層２５を介してコア層２０内に、それ故に、量子井戸構造３０へ転移し、それによって、量子井戸構造３０の実効禁制帯幅が変わり、混合キャップ層下方の量子井戸構造３０の量子井戸は効果的にえぐり取られる。
【００６９】
例えばプラズマ・エッチングされた表面５２を内部封じ込める誘電体層５１である混合キャップは受動領域５０の領域内に与えられて装置４０内に形成され、一方、例えば更なる誘電体層６０である抑制キャップは装置本体部５上であって光学上活性領域４５のようなエリアに与えられて装置５上に形成され、エリアは量子井戸混合（ＱＷＩ）になっていないことは理解されるであろう。
【００７０】
一旦、装置本体部５が図５（ｆ）の段階へ処理されアニールされると、誘電体層５１及び更なる誘電体層６０は従来の方法、例えば湿式又は乾式エッチングによって取り除かれる。
【実施例】
【００７１】
インジウム-燐（ＩｎＰ）基板上に成長するインジウム-アルミニウム-ガリウム-砒素（ＩｎＡｌＧａＡｓ）又はインジウム-ガリウム-砒素-燐（ＩｎＧａＡｓＰ）のような長波長アルミニウム合金において本発明に従って光電子装置を製造する方法においてＩＦＶＤを用いて得られる典型的な禁制帯幅の変化を例証する実施例が続く。
【００７２】
誘電体層５１の堆積では、約５０〜１００ｍｍの標的-基板電極（板）分離付きで形作られるスパッタリング室（チャンバー）７０を必要とする。標的電極８０及び基板電極８５はそれぞれ実質的に８インチの円板のように形作られる。スパッタリングによるエッチング及び堆積ために、この実施例で用いられる気体は典型的にはアルゴンであるが、他の適切な不活性ガスを用いても良く、また、堆積された誘電体層５１の化学量論を改善するために、少量の酸素を、例えば体積で約１０％だけ、アルゴン・プラズマ８６に加えてもよい。この方法で用いられる誘電体材料は典型的にはシリカ（ＳｉＯ2）であるが、アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）のような他の誘電体材料が用いられてもよい。
【００７３】
この方法に対する室７０での好ましい圧力範囲は水銀柱で１μｍと５μｍとの間であることは分かっている。以下の表１に示されるスパッタリングによるエッチングのＲＦパワー値に対し、一分間のスパッタリングによるエッチングが、少なくとも１つの装置本体部５を含む半導体ウェハーの表面５２上で実行される。引き続いて堆積される誘電体膜４５の厚みは１０ｎｍから数１００ｎｍまでである。表１での禁制帯幅の変化の数字は、１分間における８００℃の温度でのアニールに対し、ＩｎＧａＡｓ-ＩｎＡｌＧａＡｓのＱＷ構造３０における禁制帯幅の変化を説明する。
【００７４】
【表１】
2004523897.tif 000003
【００７５】
表１では、スパッタリングされたシリカでの内部封じ込めによって追いうちをかけられる半導体５２の表面のエッチングは、スパッタリングされないシリカ（ＳｉＯ2）と比較して、混合での増進を与えることが示され、また、予めエッチングされスパッタリングされたシリカ（ＳｉＯ2）キャップの効果はスパッタリング・エッチングの間に使用されるＲＦパワーと共に増加することが示される。
【００７６】
さらに、スパッタリングされたＳｉＯ2層５１の堆積によって追いうちをかけられるＩｎＧａＡｓ-ＩｎＧａＡｓＰのＱＷ構造の表面５３へのプラズマ・エッチングからのデータが表２で提出される。２つのスパッタリング・エッチングのパワー値が、２つのスパッタリング圧力の設定値と共に、表２に示され、それぞれは、少なくとも１つの装置本体部５を含む半導体表面５２の１分間のスパッタリング・エッチングに当てはまる。引き続いて堆積される誘電体膜５１の厚みは１０ｎｍから数１００ｎｍまでである。表２での禁制帯幅の変化の数字は、１分間における７００℃の温度でのアニールに対し、ＩｎＧａＡｓ-ＩｎＧａＡｓＰのＱＷ構造３０における禁制帯幅の変化を説明する。
【００７７】
【表２】
2004523897.tif 000004
【００７８】
再度、表２では、スパッタリングされたシリカ５１での内部封じ込めによって追いうちをかけられる半導体の表面５２のエッチングは、スパッタリングされないシリカ（ＳｉＯ2）と比較して、混合での増進を与えることが示され、また、予めエッチングされスパッタリングされたシリカ（ＳｉＯ2）キャップ５１の効果は、低い圧力のエッチングに対しては圧力に強く依存しないが、高い圧力のエッチングに対しては圧力に依存し、効果はスパッタリング圧力の増加につれて減少する。また、表２では、ＩｎＧａＡｓ-ＩｎＡｌＧａＡｓのＱＷ材料と比較して、ＩｎＧａＡｓ-ＩｎＧａＡｓＰのＱＷ材料の熱安定性は、与えられたスパッタリング・エッチング・パワーに対し、減少されたアニール温度でより大きな変化が得られるにつれて、低下することが示される。
【００７９】
本発明に従って光学装置４０を製造する方法の第２の実施形態では、１つの禁制帯幅より多くを作るためにウェハーを処理するため、ＰＥＣＶＤのＳｉＯ2の薄膜がウェハー上に堆積され、更なる誘電体層６０が与えられる。次いで、写真製版（フォト・リソグラフィー）技術が、ＰＥＣＶＤのＳｉＯ2の上部にパターンを描写するために、用いられる。次いで、湿式又は乾式エッチングがＰＥＣＶＤ（ＳｉＯ2）にパターンを移すために用いられる。
【００８０】
次いで、パターン化されたフォトレジスト（ＰＲ）がパターン化されたＰＥＣＶＤ（ＳｉＯ2）の上に残され、次いで、サンプル/ウェハーが、コーティングされていない表面５２のプラズマ・エッチング及び誘電体層５１の引き続く堆積のためのスパッタリング装置６５内に置かれる。堆積後、サンプルはアセトンに浸けられ、フォトレジスト上のスパッタリングされたＳｉＯ2は“リフトオフ”プロセスにおいてはく離（リフトオフ）される。
【００８１】
急激な熱アニールが要求される時間（０．５〜５分間）だけ適切な温度（６５０〜８５０℃）で実施される。これにより、点欠陥が表面５２に生成されることが可能になり、点欠陥は装置本体部５を通って伝播し、複数成分の相互拡散を引き起こす。
【００８２】
前述された本発明の実施形態が例示のみによって与えられ、どのようであろうが本発明の範囲を制限することを意味しないことは、認識されるであろう。
【００８３】
スパッタリングされた誘電体層５１に隣接する半導体装置本体部５に誘起される損傷が、２次電子及び軟Ｘ線の形態でのイオン及び・又は放射の衝突から生ずることは信じられることであると特に理解されるべきである。半導体装置本体部５又はウェハー８２の表面５０への損傷はスパッタリング装置６５でのさまざまな手段によってもたらされ得る。効果的な方法は堆積室７０内でダイオード構成を用いることである。
【００８４】
また、より一般的なマグネトロン機械では複数の磁石が高い局所場を作り出し、その局所場は誘電体標的８１から半導体材料のウェハー８２上に与えられる装置本体部５への粒子の運動を止めると信じられているが、そのマグネトロン機械配置におけるよりも、ダイオード構成の使用により、装置本体部５（又は“サンプル”）に更に放射損傷を生じさせることができると信じられる。
【００８５】
本発明に従った光学装置は、リッジ又は埋め込まれたヘテロ構造などの導波路又は他の適切な導波路を含んでもよいことは更に認識されるであろう。
【００８６】
また、量子井戸混合（ＱＷＩ）領域は光学上能動装置から構成されてもよいことは認識されるであろう。
【００８７】
さらに、いくつかのＲＦパワー値を用いることを含む一連の処理がいくつかの異なったＱＷＩ禁制帯幅付きの装置を与えるために用いられてもよいことは認識できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施例に係る光学装置の製造方法で使用のための、成長したときの装置本体部の側面図である。
【図２】図１の装置本体部から製造される本発明の一実施例に係る光学装置の側面図である。
【図３】図１の装置本体部の一部の禁制帯幅のエネルギーの概略図であり、その一部は量子井戸を含むコア層を備える。
【図４】量子井戸が混合されたときの、図２の光学装置の対応する一部分の禁制帯幅のエネルギーの図３に似た概略図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｆ）は、図２の光学装置の製造方法のさまざまな工程の間での装置本体部の一連の概略側面図である。
【図６】図５（ｃ）に示される誘電体層堆積工程の間、図５（ａ）〜図５（ｆ）の装置本体部分上への誘電体層の堆積で使用するためのダイオードスパッタリング装置の概略描写である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図５（ｆ）に示されるアニール工程の前後、図５（ａ）〜図５（ｆ）の装置本体部分のより詳細な概略側面図である。
【図２】
2004523897.tif 000005
【図３】
2004523897.tif 000006
【図５（ａ）】
2004523897.tif 000007
【図５（ｂ）】
2004523897.tif 000008
【図５（ｃ）】
2004523897.tif 000009
【図５（ｄ）】
2004523897.tif 000010
【図５（ｅ）】
2004523897.tif 000011
【図５（ｆ）】
2004523897.tif 000012
【図６】
2004523897.tif 000013
【図７】
2004523897.tif 000014
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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