(57)【要約】本発明は、GaAs、GaAlAs、InGaAsP及びInGaAsを含む群から選択された材料の無汚染表面を得るためにドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得る方法及びこの方法によって作成されるGaAs系レーザーに関する。レーザー表面はドライ・エッチングを防止されるべきその表面の部分をマスキングするマスクを設けられている。該レーザーを真空内に置く。その後、化学反応性ガス、不活性ガス、化学反応ガスと不活性ガスとの混合物を含む群から選択された物質を使用して、ドライ・エッチングを行う。窒素含有プラズマを使用して自然窒化物層を形成する。保護層及び/又はミラー・コーティングを付加する。
2004538651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
GaAs、GaAlAs、InGaAsP及びInGaAsを含んでなる群から選択された材料の無汚染表面を得るためにドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得る方法であって：
・  レーザー表面にマスクを設けることにより、ドライ・エッチングを防止されるべきその表面の部分をマスキングし；
・  該レーザーを真空内に置き；
・  化学反応性ガス、不活性ガス、化学反応ガスと不活性ガスとの混合物を含む群から選択された物質を使用して、ドライ・エッチングを実施し；
・  窒素含有プラズマを使用して自然窒化物層(10、24、35)を形成し；
・  保護層(12)及び/又はミラー・コーティング(M6、M9)を付加する、
ことを含むことを特徴とする、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得る方法。
【請求項２】
さらに：
・  化学不活性ガスと化学反応性ガス、例えば窒素、水素、アルゴン及びハロゲン化合物(例えばCl、Br又はIに基づく化合物)及び炭化水素ガス(例えばCH4及びC2H6)、及びこれらの混合物から成る群から選択された1種以上の物質を含む物質支援プラズマを用いて、前記ドライ・エッチングを開始し；
・  窒素支援プラズマを用いて無汚染表面を得た後でファセットを不動態化する、
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ドライ・エッチングが、窒素支援プラズマで実施される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ドライ・エッチングがプラズマで行われ、該物質が、窒素と別のガスとの混合物であり、前記別のガスが、窒素プラズマだけが提供されるようになるまで、窒素によって徐々に置換される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記ドライ・エッチングが窒素を含有しないガスで行われ、前記ガスが、窒素プラズマだけが提供されるようになるまで、窒素によって徐々に置換される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記窒素プラズマが、窒素イオン、原子状窒素、又は分子状窒素、又はこれらのうちの2種以上の混合物を含有する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
さらに、酸化物の除去を促進するために、前記物質支援プラズマに水素を添加することを含む、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記物質がアルゴンである、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
さらに：
・  イオン化窒素、原子状窒素、及び分子状窒素を含む群から選択された元素を前記物質支援プラズマへ導入している間に、前記無汚染表面との反応中に、前記無汚染表面上に前記窒化物層(10、24)を成長開始させ；
・  異なる層間の界面再結合を最小化するために、前記無汚染表面と前記成長させられた窒化物層との間の界面を緩やかに自然窒化する
ことを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
さらに：
抽出されたビームで、窒素を含むプラズマを使用して前記窒化物層(10、24)を形成し、前記窒化物層が、AlN、GaN、InN、InAsNを含む群から選択された1種以上の材料から成っていることを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第2b、3a、4a及び5a族、例えばSi、Ga、Zn及びAlから成る群から選択された1種以上の元素と組み合わせた反応性プラズマを使用して、前記自然窒化物層上に窒化物薄膜(13)を付加的にその場で又は別所でデポジットすることを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
さらに：
前記保護層(12)及び/又はミラー・コーティングを付加する前に、界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、1以上の更なる膜(14)を付加することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらに：
前記保護層(12)及び/又はミラー・コーティングを設ける前に界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、前記薄膜の前記その場又は別所デポジション後に、更なる1又は2以上の薄膜(14)を付加することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記真空が、10 Torr〜10-11 Torr、好ましくは10-7 Torr未満の真空である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ドライ・エッチングを実施するための前記ガスが、アルゴン、窒素、水素及び塩素を含む群のうちの1以上の元素から選択される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
さらに：
法線入射角に対して0度〜90度を成す交互入射ビーム角と組み合わせて特定のエネルギー範囲0〜2000eVで、そして、時間を関数とした温度及び電流密度との関連において、前記ドライ・エッチング時に平滑な表面形態を向上させることを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
さらに：
法線入射角に対して0度〜85度を成す交互入射ビーム角と組み合わせて特定のエネルギー範囲50〜500eVで、そして、時間を関数とした温度及び電流密度との関連において、前記ドライ・エッチング時に平滑な表面形態を向上させることを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
レーザー表面上に衝突する窒素を含有する前記プラズマが、電界によって加速される窒素イオンである、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記窒素イオンが、原子又は分子の形態の窒素イオン、又はこれらの混合物から成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記電場が高周波場又はマイクロ波場である、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
レーザー表面上に衝突する窒素を含有する前記プラズマが、中性窒素原子であり、該中性窒素原子が熱エネルギーで前記表面上に衝突する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記窒化物層が、AlN、GaN、InN、InAsNを含む群から選択された1種以上の元素を含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記デポジットされた層と前記窒化処理された層とを組み合わされた状態で得て、これに続いて、アニーリング手順を行うことを含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
一緒に保持された前記GaAs系レーザーを含むウェハーから前記GaAs系レーザーを分割する前に、多数のGaAs系レーザーに対して前記手順を同時に実施することを含む、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
標準的なリソグラフィ・プロセスによって画定されたパターンを、前記ウェハー上に提供することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記パターンが、リッジ又はメサの上部(9、20)のような特定の領域内のドライ・エッチングを防止するために、フォト-レジスト材料を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
下記構造、すなわち、メサ(9)、リッジ(20)、トレンチ(21、22、24)、波形周期構造(30)のうちの1以上を、サブミクロン解像度を有するように、前記ドライ・エッチング及び窒化処理により形成し、これにより、導波路ファセット及びフォトニック・バンドギャップ構造(37)を画定することを含む、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記周期構造がサブミクロン解像度、例えばDFB、DBR、及びフォトニック・バンドギャップ構造を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
孔及び/又はピンホールを埋めるための追加の窒化物層(13、37A)を含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記表面を平坦化するための追加の窒化物層(14)を含む、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
GaAs及び空気よりも高い熱導電性を有することにより熱を除去するための追加の窒化物層(14)を含む、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
ウェハーの前面にエッチングされたそれぞれのレーザーチップ全体を、前記ドライ・エッチング及び窒化処理により形成し、
・  該ウェハーが、活性領域(M3)を貫通してウェハー表面内に設けられた第1の種類の溝/トレンチ(M5)を含み、前記切欠きのそれぞれが三角形形状を有し、該三角形が第1の辺(M6)と第2の平滑化辺(M7)とを有しており、該第1の辺(M6)が、前記活性領域を貫通してウェハー表面に対して垂直であり、レーザーチップの前面ファセット層を備えており、さらに該第2の平滑化辺(M7)が、前記垂直の切込みに対して傾斜しており、前記前面ファセット層から放射されたレーザービームを曲げるための高反射層を備えており；
・  該ウェハーが、前記活性領域(M3)を通る第2の種類の溝/トレンチ(M8)を含み、該第2の種類の溝/トレンチ(M8)が、前記活性領域に向けられた1以上の辺を有しており、該辺がウェハーの表面に対して垂直であり、反射率が約95%の高反射性層を備えている、
請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
GaAs系レーザーであって：
・  GaAs、GaAlAs、InGaAsP及びInGaAsを含む群から選択された材料をそれぞれが含む、第1n型ドープ層(3)と、第2p型ドープ層(2)と、前記第1層と第2層との中間の、量子井戸を有する活性領域(4、31)と；
・  前記活性領域(4、31)内のレーザー・チャネル(5)と；
・  前記チャネルを画定する前記第1層の外面に設けられた表面構造(6、38)と；
・  前記構造上の所定の位置(9)を除いて、前記第1層の前記外面の次に設けられた自然窒化物層(10、30A、37A)と；
・  前記自然層の外側に設けられた保護層(12)及び/又はミラー・コーティング(M6、M7; M9)と
を含むことを特徴とするGaAs系レーザー。
【請求項３４】
さらに：
前記自然窒化物層(10)上に窒化物薄膜(13)の付加的なその場又は別所デポジションを含み、前記窒化物薄膜が、第2b、3a、4a及び5a族、例えばSi、Ga、Zn及びAlから成る群から選択された1種以上の元素を含む、請求項３３に記載のGaAs系レーザー。
【請求項３５】
さらに：
前記窒化物薄膜の前記その場又は別所デポジションの上方に更なる1又は2以上の薄膜(14)を含む、請求項３４に記載のGaAs系レーザー。
【請求項３６】
さらに：
保護層(12)及び/又はミラー・コーティングの下方で界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、1以上の更なる膜(15)を含む、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載のGaAs系レーザー。
【請求項３７】
レーザー波長を定義するために、DBR(分布ブラッグ・リフレクター)、DFB(分布帰還)、及びフォトニック・バンドギャップを含む構造から成る群のうちの1つを含む、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載のGaAs系レーザー。
【請求項３８】
DBR(分布ブラッグ・リフレクター)及びDFB(分布帰還)が周期性において1次元である、請求項３７に記載のGaAs系レーザー。
【請求項３９】
所与の波長に対応するミラー(フォトニック結晶ミラー)を提供するために、2次元フォトニック結晶(2D-PC)を使用することにより、フォトニック・バンドギャップ(PBG)効果が提供される、請求項３７に記載のGaAs系レーザー。
【請求項４０】
誘電定数を周期的に変調するために、半導体格子の2次元構造に、孔(37)の三角形格子を含み；さらに、
格子定数及び孔直径が所与の波長に対応して調節される、
請求項３９に記載のGaAs系レーザー。
【請求項４１】
該レーザーのファセット側(35)から波長安定的なレーザー光を提供するため、波長選択ミラーを画定するために、該孔37Aが、基板において、約150〜400nmの範囲の周期dを備えている、請求項４０に記載のGaAs系レーザー。
【請求項４２】
該孔の区分(37)が、基板表面に底辺を有する三角形であり、該孔(37A)が窒化されている、請求項３９〜４１のいずれか一項に記載のGaAs系レーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得る方法、及びこの方法によって提供されたGaAs系レーザーに関する。
本発明は主に、GaAs系レーザーの導波路内の損失を処理する方法に関する。
レーザー・ファセットの劣化の問題を解決することに関する方法が、同時係属中の我々の米国特許出願第09/924605号明細書に開示されている。
【背景技術】
【０００２】
エルビウム・ドープ型ファイバー増幅器(EDFA)をポンピングするために、高出力980nmレーザー・ダイオードが主に使用される。このレーザー・ダイオードの他の用途は、ツリウム・ドープ型ファイバー増幅器及びEr/Ybファイバー、及び、900....1100nmバンドにおいて稀土類金属遷移を用いる導波路となることができる。GaAs系ポンプ・レーザーの主な故障メカニズムは2つ、つまりレーザー・ファセットの劣化及び導波路内の欠陥である。光吸収によるレーザー・ファセットの劣化は、破滅的光学損傷(COD)による突然の故障を招くことで知られており、デバイスの故障の主な原因のうちの1つである。CODが適切なレーザー・ファセット不動態化技術によって処理されるとすると、導波路欠陥が主流を占めることになる。
【０００３】
導波路内の損失は：
・  導波路内の粗さに基づく光散乱；
・  表面の不純物を介した非放射性再結合、又は表面の状態を介した再結合
に起因する。
【０００４】
ウェット化学エッチング手順は通常、導波路の優れた平滑性を提供する。従来のドライ・エッチング法、例えば反応性イオン・エッチング(RIE)又は化学支援イオンビーム・エッチング(CAIBE)は、エッチング深さ及び壁トポロジーの両方に関して、極めて高度なプロセス制御をもたらす。しかし、これらのドライ・エッチング法が提供する表面は、ウェット・エッチング法よりも粗い。表面が粗くなると、光散乱並びに表面再結合速度が増大する。これら両効果は、現在のポンプ・レーザーにとって有害である。散乱は効率を低減することになる。粗い非ブロッキング表面を通って侵入する不純物は、ポンプ・レーザーにとって一層有害である。これらの不純物及び表面状態は、非放射性再結合を促進することになり、この再結合が熱を発生させる。この熱は材料及び表面を劣化するおそれがあり、より多くの熱が発生することになる。このプロセスは加速し、最終的にデバイスは故障する。
【０００５】
関連技術
米国特許第4448633号明細書には、低圧窒素プラズマに暴露することにより、第III〜V族化合物半導体表面を不動態化する方法が開示されている。第III族元素は第III族元素-窒化物を形成する。このプロセスは窒化処理と呼ばれる。結果として生じる物品は、第III族元素-窒化物表面層を有する。この表面層は、環境的な劣化から物品を保護する一方、表面状態密度を低下させ、表面層の転移を可能にする。窒化処理は2工程で行われる。第1工程は低温(400〜500℃)で行われ、これにより第V族元素の損失による表面の分解を防止する。0.01〜10Torrの圧力で窒素プラズマに暴露すると、厚さ約20〜100Åの初期第III族-窒化物層が生じる。第2工程は、同じプラズマ条件下で高温(500〜700℃)で行われる。この場合、窒化処理はより高速で進行し、その結果、より厚い窒化物層(200〜1000Å)が生じる。この条件下では、プラズマ圧力が0.01〜約0.5Torrの範囲にある場合、その結果として生じる第III族コーティングは、多結晶性であり、圧力が1〜10Torrの範囲にある場合、その結果として生じる第III族コーティングは、単結晶性である。
【０００６】
米国特許第5780120号明細書には、第III〜V族化合物に基づくレーザーのファセットを調製する方法が記載されている。この方法は下記の操作から成る：
1)  レーザーのファセットを切断する。
2)  約10-7mbarから約10-8mbarの圧力が得られる密閉容器内にレーザーのファセットを置き、パルス・レーザーを用いた放射によるクリーニング工程をこれらのファセットに施す。
3)  同じパルス・レーザーを使用して標的をアブレートし、これにより、暴露されたファセットに不動態化作業を施す（すなわち、2〜20ÅのSi又はGaNをデポジットする）。
【０００７】
このデポジションは、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマを用いて、窒素雰囲気中で液体ガリウム標的をパルス・レーザーアブレートすることによって実施することができる。同じパルス・レーザーを用いて、付加的な膜、例えばダイヤモンド状炭素(DLC)、炭化ケイ素SiC、又は窒化ケイ素Si3N4をデポジットすることができる。これらのコーティングはレーザーの波長において透明であり、酸化に対して耐性を有している。不動態化段階の前のクリーニング工程は、パルス・エキシマー・レーザーを用いて塩素又は臭素の雰囲気中で実施することができる。上記明細書は、Siの代わりにGaNがデポジットされる場合には、付加的なコーティングは必要とならないと示唆している。この明細書はまた、III-N層が耐酸素性であることも示唆している。
【０００８】
米国特許第5834379号明細書に記載された、広域バンドギャップ材料、具体的にはGaNを合成するためのプロセスは、NH3によるプラズマ支援熱窒化処理を採用することにより、GaAsをGaNに変換する。この方法は、GaAs基板上にGaNの実質的な厚さ(1ミクロンのオーダー)の層を形成するために採用することができる。NH3を使用したプラズマ支援窒化処理の結果、大部分が立方体状のGaNが形成される。上記明細書の目的は、十分に厚いGaN層を形成することであり、レーザー・ファセット不動態化には直接には関連していない。しかし、その基本原理は、プラズマ源を用いた窒化処理に依存する。このようなアプローチは、GaN膜の成長に使用されている。
【０００９】
上記の各特許明細書は、窒素プラズマを使用した第III〜V属半導体の窒化処理のコンセプトに向けられている。
【００１０】
米国特許第4331737号明細書に記載されたオキシニトリド膜は、Ga及び/又はAlを含有し、そして最小0.15のO/N比を有する。この膜は、例えば化学蒸着(CVD)蒸着に依存することにより得られる。膜内のO/N比は、例えば基板と物質供給源との間の距離を変化させることによって、又は、キャリヤ・ガス中に含有された酸化ガスの比率を変化させることによって、変化させることができる。この膜は、第III〜V族化合物半導体、例えばGaAsの表面不動態化膜として、又は、IG-FETの活性表面部分のための絶縁性膜として、又は、光学的な反射防止膜として使用される。
【００１１】
欧州特許第0684671号明細書に記載された方法は、酸化物還元、水素不動態化、及び保護コーティング層のデポジションを含む。この方法は、酸素暴露を回避するために、全ての工程に際して同じPECVDを伴う。（空気に対して暴露され、ひいては酸化された）劈開されたファセットは、反応器内に装入される。第1工程は水素プラズマを使用する。水素プラズマは第V族酸化物含有率を低減し、そして、非放射性再結合中心を不動態化する。第III族酸化物は、アンモニア・プラズマによって除去され、レーザー・ファセットは、修復されたこれらの組成上の化学量論的状態を有し、レーザー・ファセットからは汚染物がなくなる。次いで、SiN(x)又はAlN(x)をデポジットすることにより、コーティングが行われる。組成上の窒素勾配を形成することにより、最小応力を得ることもできる。
【００１２】
米国特許第5668049号明細書には、GaAs系半導体レーザーの製造方法が開示されている。完全処理されたウェハーが、典型的には周囲雰囲気内で劈開され、複数のレーザー・バーにされる。これらのレーザー・バーは、排気可能なデポジション・チャンバ（好ましくはECR CVDチャンバ)内に装入され、H2Sプラズマに暴露される。水素は、自然酸化物を除去すると考えられており、硫黄はGa及びAsと結合し、これにより表面状態密度を低下させる。暴露に続いて、劈開ファセットには、チャンバ内で保護誘電性層（例えば窒化ケイ素）がコーティングされる。上記特許は、この方法が高処理量を伴って実施することができ、高出力で動作することができるレーザーを産出することができると主張している。
【００１３】
米国特許第5144634号明細書は、半導体レーザー・ダイオードを加工するプロセスにおいてミラーを不動態化する方法を開示している。この方法の主要な工程は：
(1)  無汚染ミラー・ファセットを設ける工程と、続いて行われる
(2)  連続的な絶縁性（又は低導電性）不動態化層をその場塗布する工程
である。
【００１４】
この層は、不純物のための拡散バリヤとして作用する材料で形成される。これらの汚染物は半導体とは反応することが可能ではあるが、しかしミラー表面とそれ自体では反応しない。無汚染ミラー表面は、汚染のない環境内で劈開することにより、又は空気中で劈開し、続いてミラー・エッチングし、続いてミラー表面をクリーニングすることにより得られる。不動態化層は、Si, Ge又はSbから成る。Si3N4を含有する第2層を有するSi層も主張されている。
【００１５】
欧州特許第0474952号明細書では、デバイス信頼性を向上させるために、半導体レーザー・ダイオードの、エッチングされたミラー・ファセットを不動態化する別の方法が提案される。エッチングされたミラー・ファセットには、先ずウェット・エッチング・プロセスが施され、これにより、自然酸化物、並びに、前に行われたミラー・エッチング・プロセス中に機械的に損傷された表面層が実質的に除去される。次いで、不動態化前処理が適用され、これにより、いかなる残留酸素も除去され、ミラー・ファセットにおける少数キャリヤの非放射性再結合を永久的に低減する副単層が形成される。前処理として、Na2S又は(NH4)2S溶液を使用することができる。硫黄は、その他の点では効率的な非再結合中心である表面電子状態を不動態化する。最後に、前処理されたミラー表面にはAl2O3又はSi3N4がコーティングされ、これによりいかなる環境的な影響も回避される。
【００１６】
欧州特許第0774809号明細書に記載された新規の不動態化層を提供する方法により、レーザー・ファセットによって画定されたレーザー・キャビティを有する半導体レーザーの信頼性を改善することができる。好ましい実施態様の場合、不動態化層は、事実上無汚染レーザー・ファセット上に形成されたセレン化亜鉛層（例えば5nm）である。より一般的には、不動態化層はMg、Zn、Cd及びHgのうちの1種以上、及びS、Se及びTeのうちの1種以上を含む。典型的には、これらのファセットは、真空内で劈開し、続いて、ファセット上に新規の不動態化層材料をその場デポジットすることにより形成される。
【００１７】
米国特許第5851849号明細書には、表面トポグラフィにおいて、いくつかの工程で半導体レーザー構造を不動態化する方法が記載されている。この技術は原子層デポジションを伴い、これにより、トレンチ構成要件のトレンチ・アスペクト比が5もの大きさである場合にも、際立った被覆率及び均一性を有する不動態化層が形成される。加えて、このプロセスによって生成された不動態化層は、優れた環境安定性を有し、空気汚染物により誘発された劣化に対する保護を可能にする。コーティング・プロセスは真空チャンバ内で行われる。このプロセスの一次的な特徴は、多数のプロセス・サイクルによりコーティングを形成することである。各サイクルは、事実上、不動態化膜の等量の単層を形成する。上記明細書に記載された具体的な実施態様の場合、不動態化膜はAl2O3であり、反応ガスはトリメチルアルミニウム[(CH3)3Al]であった。
【００１８】
上記特許は主に、種々異なる不動態化法に向けられている。典型的には、プロセスは複雑であり、2以上の工程を伴う。いくつかの事例において、特殊な技術及び材料（ガス、前駆体など）が使用される。にもかかわらず、これらの殆どは、表面状態密度を低減する手段を取り扱っている。この手段は、CODを抑制するための重要な因子の1つである。
【００１９】
C. Lindstroem及びP. Tihanyiによる論文「イオンビーム・ミリングを使用した、低損傷効果を伴うGaAs表面のクリーニング(Cleaning of GaAs Surfaces with Low-Damage Effects Using Ion-Beam Milling)」(Journal IEEE Trans. on electron Devices, Vol.ED-30, No.6, 1983年6月)によれば、レーザー・ダイオード・ミラー表面をイオンビーム・ミリングすることにより、オージェ（Auger）深さプロファイリングで測定して、50〜100Åのエッチング深さは、酸素原子百分率を97〜99%だけ低減する。同じ報告から、重いArイオンによるミリングと、より軽いNイオンによるミリングとの差異が実証された。その重要な結果は、Nイオンがレーザー・ダイオード性能に測定可能な有害な影響を与えることはなく、これに対して、Arイオンによるミリングはミリング・プロセス中、性能に不都合な影響を与えることである。Arイオンによって深さ140Åのミリングが行われた後、出力及び出力変換効率は下降し始めた。しかし、ミリング・プロセスにNイオンを導入した場合、研究されたミリング深さ、すなわち200Åの深さに関しては、パラメータ変化は観察されなかった。
【００２０】
Arイオン・ミリングに続いてNイオン・ミリングを行った場合のレーザー性能に対する効果もこの論文に記載されている。この場合、より軽いNイオンは、よりArイオンによって引き起こされた損傷を除去し、悪化した出力性能を修復する。これらの観察からの結論は、Nイオン・ミリングがミラー・ファセットを平滑化して、結晶平面内で機械的に劈開されるとともに表面状態の数が対応して低減された表面に関して観察されるものと類似する均一表面にすることである。
【００２１】
論文「窒素イオン衝撃を与えられたInPにおける低抵抗オーム接触(Low resistance ohmic contacts on nitrogen ion bombarded Inp)」(Ren他、Appl. Phys. Lett. 65, 2165(1994))は、低エネルギー(100〜300eV)窒素イオンによってミリングされたInP表面の電気的且つ化学的特性に関して報告する。窒素の取り入れが二次イオン形質量(SIMS)分析によって証明され、そして、形成された多結晶性InNが透過型電子顕微鏡(TEM)によって識別された。このプロセスにおいて、試料表面上の自然酸化物も、ミリングによって除去される。
【００２２】
論文「窒素イオンビームによるInP(100)表面の窒化処理(Nitridation of an InP(100)surface by nitrogen ion beams)」(Suzuki他、Appl. Surf. Sci. 162-163, 172(2000)には、低エネルギー窒素イオン・ミリングによるInP(100)の窒化処理の研究が記載されている。研究者は、化学分析のために、そして結合状態を識別するために、X線光電子分光法(XPS)を用いた。イオン・エネルギーの範囲は100eV〜1KeVであった。ミリングされた表面はIn-N, In-N-P及びP-N結合状態を示す。アニーリング(400℃)時にIn-N-Pが消えることは、In-Nと比較して、これらの結合のための結合エネルギーが低いことを示唆する。しかし、窒化処理効率は、スパッター腐食に基づきイオン・エネルギーが増加するのに伴って減少する。
【００２３】
論文「窒素を含む化学反応を使用してドライ・エッチングされたInPにおける損傷の特徴付け(Characterization of damage in InP dry etched using nitrogen containing chemistries)」(C.F.Carlstroem及びS. Anand, J. Vac. Sci. Technol. B (2001年9/10月))では、窒素イオン・ミリングを含むエッチング化学反応において窒素を含有する種々異なるプロセスを使用して、InPのエッチングが取り組まれる。表面は75eVでミリングすることによって、極めて平滑になり、これに伴い根平均二乗粗さは＜1nmとなる。表面近くで窒素を含有する薄層が存在する。ホスフィン下の高温処理(650℃)で、取り入れられた窒素の殆どが除去される。
【００２４】
論文「Nイオン注入によるInNxP1-x薄膜の合成(Synthesis of InNxP1-x thin films by N ion implantation)」(Yu他、Appl. Phys. Lett. 78, 1077(2001))に記載された窒素注入は、薄いInNxP1-x層を形成するために行われる。続いて窒素イオンは、選択されたエネルギーで注入され、流動窒素(近接キャップを伴う)中の急速加熱アニーリング(RTA)時に、InNP合金層が形成された。
【００２５】
上述の論文は種々異なる問題に焦点を当ててはいるものの、その内容は、窒素イオン・ミリング中のInP中への窒素取り入れに関する。加えて、これらの内容の結果は、NはIn及びPに結合し、Pとの結合は安定性が低いことを示唆する。窒化処理手順は、層内の大部分がIn-Nとなるように最適化されることを必要とする。同時に、表面は平滑でなければならない。上記最後に挙げた論文(Yu他)は、窒素化処理層を形成するための別の手段を提供しているが、しかし、これはIn-Nだけから成る層が得られない点で制約されている。しかしこの論文は、イオン・ミリングによる窒化処理後に、RTAが必要な付加的な工程となり得ることを示唆している。
【００２６】
GaAsの窒化処理は大きく注目されている。主な関心事の1つは、表面状態密度を低減することであり、しばしば金属インシュレータ半導体(MIS)構造に焦点が当てられる。（しかし、その方法及び/又は結果はレーザー・ファセット調製にも有効である。）プラズマ支援窒化処理スキームに一層注目しているいくつかの文献を選択し、これらを以下に要約する。
【００２７】
論文「ヘリコン波で励起された誘導結合窒素プラズマを使用した、GaAsの窒化処理(nitridation of GaAs using helicon-wave excited and inductively coupled nitrogen plasma)」(Hara他、J. Vac. Sci. Technol. B16, 183(1998))は、窒素とアルゴンとの混合物、及び/又は、窒素及び酸素を含有する特殊プラズマ処理によるGaAsの窒化処理を示している。しかし、純粋窒素プラズマに関しては述べられていない。著者はX線光電子分光(XPS)分析によって、Ga-N結合が形成され、特定の条件下では、少量のGa及びAs副酸化物しか見出されないことを示している。著者は窒化処理が酸化物形成を抑制することを示している。著者はこの手順を用いてMISでバイスのC-V特性を調査し、改善点を見出した。さらに、処理された試料に関して、光ルミネセンス収量が高く、このことは表面/界面状態密度がより低いことを示す。この論文は明らかにMISの面に集中しており、同じ手順がポンプ・レーザーに適用可能であることについては述べていない。
【００２８】
論文「Cat-CVD法におけるガス分解反応を用いた化合物半導体の表面クリーニング及び窒化処理(Surface cleaning and nitridation of compound semiconductors using gas-decomposition reaction in Cat-CVD method)」(Izumi他、Proc. Int. Vac. Congress, Burmingham, UK, 1998年8月31日〜9月4日)には、GaAs表面をクリーニングして窒化処理するために、触媒CVD(cat-CVD)系中にアンモニアを伴うガス分解反応を用いることが記載されている。著者は、表面の近くの化学結合状態を調査するためにXPSを用いている。著者は彼等のプロセス実施後に酸素に関連するピークが消えたことを主張している。アンモニアの解離の結果、水素及び窒素が生じ、水素は酸化物を除去することにより表面をクリーニングし、窒素は交換反応によるGa-Nを形成する。すなわち、窒素は効率的にAsと置き代わる。この論文はMIS用途についてしか述べていない。
【００２９】
論文「励起N+及びN2+イオンビームを使用したGaAs(110)の窒化処理(Nitridation of GaAs(110) using energetic N+ and N2+ ion beams)」(L.A. Delouise, J. Vac. Sci. Technol. A11, 609(1993))及び「GaAs(110)の反応性N2+イオン衝撃：GaN薄膜成長法(A method for GaN thin film growth)」(J. Vac. Sci. Technol. A10, 1637(1992))では、窒素イオンビーム(500ev〜3KeV)を使用した衝撃時のGaAs(110)の窒化処理を分析するために、XPSが使用される。窒素によって得られる表面密度がArと比較して低く、このことは安定的なGa-N結合が大部分である結合が形成されることに起因することが実証されている。これらの両論文もまた、MISのような用途に言及するものであり、イオン・エネルギーは比較的高い。
【００３０】
論文「XPSによって観察された100-GaAs表面のNH3プラズマ窒化処理プロセス(NH3 plasma nitridation process of 100-GaAs surface observed by XPS)」(Masuda他、J.J. Appl. Phys. Part 1, 34 1075(1995))に記載されたXPS研究によれば、アンモニア・プラズマを使用したGaAsの窒化処理により、Ga-As-N層が形成されることが示されている。しかし所定の条件下では、著者は、Asの脱離によりGa-N層しか形成されないことを主張している。著者は、層が酸化に対して耐性であることも報告している。
【００３１】
論文「ECRプラズマ源によるGaAs窒化処理メカニズムのXPS調査(XPS investigation of GaAs nitridation mechanism with an ECR plasma source)」(Sauvage-Simkin他、Phys. Stat. Solidi A 176, 671(1999))には、XPS研究において、窒素ECRプラズマに暴露されたGaAs試料中にベータ-GaNが形成されることが記載されている。非晶質層の形成が証明される。この層は、窒素取り入れに有利に働くが、しかしGa-N結合を安定化させるように制御されるようになっている。
【００３２】
論文「第III-V族表面プラズマ窒化処理：第III-V族窒化物エピ成長のための挑戦(III-V surface plasma nitridation: A challenge for III-V nitride epigrowth)」(losurdo他、J. Vac. sci. Technol. A17, 2194(1999))には、水素の存在において窒化処理の効率が増大することが記載されている。水素は第V元素の脱離を促進することが示されている。
【００３３】
論文「GaAsの窒素プラズマ暴露によって生成された窒素/ヒ化物ヘテロ構造のナノメーター規模の研究(Nanometer scale studies of nitride/arsenide heterostructures produced by nitrogen plasma exposure of GaAs)」 (Goldman他、J. Electronic Mat. 26, 1342(1997))には、GaAsのプラズマ窒化処理を調査するために、高度なツール、走査型トンネル顕微鏡(STM)を使用することが記載されている。著者は、窒化処理された層が、上述の幾つかの他の論文にも見出されるように、連続的な膜ではないことを見出す。それどころか、この層は、欠陥(As-N)とクラスター(薄いAsを有するGaN)とから成る。これらの結果は、デバイス性能にとって有害な欠陥も形成され得ることを示す。しかし、適切な窒化処理条件及び可能なアニーリング工程を用いるならば、これらの欠陥は最小化することができる。
【００３４】
論文「超薄型立方体GaN層によるGaAsの表面不動態化(Surface passivation of GaAs by ultra-thin cubic GaN layer)」(Anantathasaran他、Apple. Surf. Sci. 159〜160、456(2000))には、薄型立方体GaN層を形成するために窒素プラズマを使用し、試料を分析するためにXPS及びRHEEDを使用することが記載されている。これら全ての処理は超高真空(UHV)条件下で実施された。PL測定はAsが成長した試料と比較して、大規模な強度増大を示す。このことは、窒化処理層の良好な不動態化特性を示す。
【００３５】
この文献から得られる主な重要な点は、窒素プラズマを使用して、GaAsを窒化処理することが可能になることである。上記のいくつかの論文は、窒素イオン衝撃による窒素処理をも取り扱っている。殆どの上記論文は、動機付けのためにMIS構造に言及しており、窒化処理によるポンプ・レーザー・ファセットの不動態化に関する明示的な言及はない。形成された窒化処理層が不均一であり、いくつかの付加的な処理工程、例えばアニーリングを必要する場合があることを示す報告もある。
【００３６】
レーザー・ファセットの不動態化は、2つの論文に記載されている。
論文「新しいファセット不動態化プロセスによる980nmレーザー・ダイオードの信頼性改善(Reliability improvement of 980 nm laser diodes with a new facet passivation process)」(Horie他、IEEE jour.of selected topics in quantum electronics 5, 832(1999))には、3工程ファセット調製による改善されたレーザー性能が実証されている。レーザー・バーは空気中で劈開され、従って収量を増加させる。しかし、ファセット調製手順は、真空条件下で達成される3つの工程を伴い、若干複雑になる。この手順自体は、低エネルギーArイオン・ミリングを伴い、これに続いてSi層デポジションが行われ、次いで最後にAlOxコーティング層デポジションが行われる。この場合の問題は、Arミリング後、表面を周囲空気に暴露することができないことである。窒素ミリングに関しては何も述べられていない。
【００３７】
論文「信頼性の高いGaInAs-GaInP 0.98μm窓レーザー(A highly reliable GaInAs-GaInP 0.98μm window laser)」(Hashimoto他、IEEE J of quantum electronics 36, 971(2000))には、窒素注入、続いてRTAを用いて、ファセットの活性領域の近くに原子の相互拡散を引き起こすことが記載されている。この基本的なメカニズムは、選択的な窒素注入による欠陥を生じさせる。RTA時には、これらの欠陥は、原子相互拡散を増大させるのを助け、ファセット近くのバンドギャップを増大させる(窓レーザー）。しかし、この論文において、著者は注入などの詳細を記載していない。窒化処理効果又は薄い窒素含有合金の形成に関しても述べられていない。それでもなお、窒素注入及びRTA著者の手順は、光ルミネセンス(PL)測定から判るように、約100me Vのバンドギャップ増大を示す。
【００３８】
論文「イオンビーム・エッチングに基づく第III-V族半導体のためのメサ構造のシミュレーション(Simulation of mesa structures for III-V semiconductors under ion beam etching)」(L. Houlet他、Eur. Phys. J. AP 第6巻、第273〜278頁(1999))では、幾つかの図面の例を用いて、メサのイオン・ミリングにおいて得られる種々異なる形状が論じられている。ミリングの角度依存、マスク腐食、マスク・エッジ・ファセット形成及びエッチング・プロフィール生成におけるこれらの密接な関係が論じられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
問題点の説明
GaAs系ポンプ・レーザーのレーザー導波路、3成分系、例えばGaAlAs活性層を有するGaAs基板、又は4成分系、例えばInGaAsP活性層、又はGaInP活性層を備えたGaAs基板、を形成するのに使用される方法は基本的には2つの方法、つまりドライ・エッチング及びウェット・エッチングである。
【００４０】
ドライ・エッチング法は通常、下記の不都合を有する：
・  粗い表面。このような表面は、レーザービームの散乱損失をもたらし、この散乱損失は出力を低下させる。
・  不純物が半導体材料と反応するのを阻止する不動態化層がないこと。
・  大きい数の表面状態をもたらし、これにより高度の非放射性再結合をもたらす粗い表面。
【００４１】
ウェット化学エッチングは、下記の不都合を有する：
・  プロセス制御の低さ
・  トポロジーが等方性エッチング速度によって極めて制限されていること。
・  湿った化学物質が多量の不純物を含有すること。表面の真のクリーニングが行われないこと。
・  不純物をブロックするための自然の不動態化層がないこと。
【００４２】
本発明の目的は、散乱損失が最小化されるドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得るための方法を提供することである。
【００４３】
本発明の別の目的は、不純物が活性物質と反応するのをブロックするドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得るための方法を提供することである。
【００４４】
本発明のさらに別の目的は、表面状態密度が低いドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得るための方法を提供することである。
【００４５】
本発明のさらに別の目的は、平滑な表面と低い表面再結合速度とをもたらすドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得るための方法を提供することである。
【００４６】
本発明のさらに別の目的は、熱発生が最小限にされるレーザー構造を提供するドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得るための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
本発明における方法は、ウェハーのエピタキシャル層側上の構造をドライ・エッチングし、続いて、同じ構造上に自然窒化物層を形成することに関する。
【００４８】
本発明によるドライ・エッチング法によって形成することができるいくつかの構造がある：つまり、
・  導波路を画定するためのリッジ又はメサ構造。
・  例えば、導波路を画定するための、又は電流をブロックするための、又は熱導電性を改善するためのトレンチ。
・  サブミクロン解像度を有する波形周期構造、例えばDFB及びDBR構造。
・  エッチされたファセット。
【００４９】
追加の窒化物層は：
(i)  ピンホールを埋めるため；
(ii)  平坦化するため；そして、
(iii)  GaAs及び空気よりも高い熱伝導性を有することにより熱を除去するため
に適用することができる。
【００５０】
本発明による方法は、真空チャンバにおけるエッチング・プロセス後、例えば原子状態の窒素又は窒素イオンを含むガスによるミリング後に、好ましくはいくつかのレーザー・チップが最初に製造されたウェハー上にある間に、レーザー・チップの表面を窒化処理することである。エッチング・プロセスは、レーザー表面のメサ、リッジ、トレンチ、波形構造、ファセットなどを形成するために始まり、これによりレーザー・チャネルを画定する。エッチング・プロセス中に窒素のような反応性ガスを導入することにより、結晶表面特性に確実に影響が与えられる。それというのも、この反応ガスは結晶元素と反応し、窒化処理表面層を形成するからである。
【００５１】
従って、化学反応性ガス及び不活性ガス及びこれらの混合物、具体的にはアルゴン、窒素、水素及び塩素を使用して、エッチング・プロセスが行われる。続く窒化処理は、イオン形又は原子形の窒素を含有するプラズマで実施される。
【００５２】
この窒化処理の背後にある本質的なコンセプトは、
(a)  化学汚染（例えば酸化）を防止し、
(b)  より高いバンドギャップ表面層を提供し、そして
(c)  おそらくまた、表面/界面キャリヤ再結合速度を低減する
レーザー表面/ファセットの窒化物層を形成することである。
【００５３】
レーザー表面とは、リッジ、メサ、波形構造、トレンチなどを含む表面を意味する。
レーザー・ファセットとは、前面及び背面レーザー・ファセットを意味する。これらのレーザー・ファセットはしばしばレーザー表面に対して垂直である。
【００５４】
レーザー表面/ファセットのイオン・ミリング中の水素ガスは、
(a)  水素は表面の酸化物を除去するのに効果的であるのが知られているので、レーザー表面、特に酸化された領域をより効果的にクリーニングするのを助け、そして
(b)   第III-V族結晶中の第V族元素を除去するのを助け、第III族-窒化物の形成をより好ましくする。
【００５５】
窒素イオン・ミリング中にレーザー表面上にこうして形成された窒化処理表面層を補強して、具体的には表面の障害及びピンホールをが存在する場合にはこれらを均し、続いて、第3a、4a族、例えば元素：Si, Gaから成る金属を含有することができる追加の窒化物膜をデポジットすることができる。
【００５６】
無汚染表面は：
(a)  窒素イオン・ミリング(水素を有するか又は有さない）によってこうして形成された表面窒化処理層によって、
(b)  窒素イオン・ミリング(水素を有するか又は有さない）によってこうして形成された表面窒化処理層、及び、デポジットされた窒化物膜の付加的なオーバー層によって、又は、
(c)  マイルドな窒素イオン・ミリングに続いて、中性原子状窒素による窒化処理によって、
形成される。
【００５７】
コーティング前に、こうして形成された無汚染表面は、不動態化層によってシールすることができる。この不動態化層は、窒化物不動態化層コーティング界面における非放射性キャリヤ再結合が最小限に低減されるような特性を有する。これに反して、このように形成された無汚染表面上にコーティングを直接的にデポジットすると、窒化物-ミラー・コーティング界面における界面状態を介して、かなりの非放射性キャリヤ再結合が生じる。
【００５８】
このように、本発明は、GaAs、GaAlAs、InGaAsP及びInGaAsを含んでなる群から選択された材料の無汚染(GaAlAs-InGaAs)表面を得るためにドライ・エッチングを用いて、GaAs系レーザー上の任意の構造上に窒化物層を得る方法であって：
・  レーザー表面にマスクを設けることにより、ドライ・エッチングを防止されるべきその表面の部分をマスキングし；
・  該レーザーを真空内に置き；
・  次の材料：化学反応性ガス、不活性ガス、化学反応ガスと不活性ガスとの混合物、を使用して、ドライ・エッチングを実施し；
・  抽出ビームを用いて、窒素含有プラズマを使用して自然窒化物層を形成し；
・  保護層及び/又はミラー・コーティングを付加する、
ことを含む、方法に関する。
【００５９】
本発明はさらに、化学不活性ガスと化学反応性ガス、例えば窒素、水素、アルゴン及びハロゲン化合物(例えばCl、Br又はIに基づく化合物)及び炭化水素ガス(例えばCH4及びC2H6)、及びこれらの混合物から成る群から選択された1種以上の物質を含む物質支援プラズマを用いて、前記ドライ・エッチングを開始することを含むことができる。ファセットは、窒素支援プラズマを用いて無汚染表面を得た後で不動態化することができる。ドライ・エッチングは、窒素支援プラズマで実施することができる。或いは、ドライ・エッチングは、該物質が窒素と別のガスとの混合物であるプラズマで行うことができ、前記他のガスは、窒素プラズマだけが提供されるようになるまで、窒素によって徐々に置換される。ドライ・エッチングは窒素を含有しないガスで行うこともでき、このガスは、窒素プラズマだけが提供されるようになるまで、窒素によって徐々に置換される。窒素プラズマが、窒素イオン、原子としての窒素、又は分子としての窒素を含有することができる。
酸化物の除去を促進するために、前記物質支援プラズマに水素を添加してもよい。
【００６０】
ミリング物質はアルゴンであってよい。次いで、イオン化窒素、原子としての窒素、及び分子としての窒素を含む群から選択された元素を前記物質支援プラズマへ導入している間に、前記無汚染表面との反応中に、前記無汚染表面上に窒化物層が成長開始させられる。異なる層間の界面再結合を最小化するために、前記無汚染表面と前記成長させられた窒化物層との間の界面が緩やかに自然窒化される。
【００６１】
窒化物層は好ましくは、抽出されたビームで、窒素を含むプラズマを使用し、この窒化物層は、AlN, GaN, InN, InAsNを含む群から選択された1種以上の材料から成る。第2b、3a、4a及び5a族、例えばSi, Ga, Zn及びAlから成る群から選択された1種以上の元素と組み合わせた反応性プラズマを使用して、前記自然窒化物層上に窒化物薄膜の付加的なその場での又は別所でのデポジションが提供されることが好ましい。保護層及び/又はミラー・コーティングを付加する前に、界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、1以上の更なる膜を付加することができる。保護層及び/又はミラー・コーティングを設ける前に界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、前記薄膜のその場又は別所デポジション後に、更なる1又は2以上の薄膜を付加することができる。
【００６２】
真空は10 Torr〜10-11 Torr、好ましくは10-7 Torr未満の真空であってよい。ガスは、アルゴン、窒素、水素及び塩素を含む群のうちの1以上の元素から選択することができる。法線入射角に対して0度〜90度を成す交互入射ビームと組み合わせて特定のエネルギー範囲0〜2000eVで、前記ドライ・エッチング時の平滑な表面形態を向上させることができる。法線入射角に対して0度〜85度を成す交互入射ビームと組み合わせて特定のエネルギー範囲50〜500eVで、ドライ・エッチング時の平滑な表面形態を向上させることもできる。レーザー表面上に衝突する窒素は、電場、例えば高周波場又はマイクロ波場によって加速される窒素イオンである。窒素イオンは、原子又は分子の形態の窒素イオン、又はこれらの混合物から成ることができる。レーザー表面上に衝突する窒素は、中性窒素原子であってよく、この中性窒素原子は熱エネルギーで表面上に衝突する。
【００６３】
窒化物層は、AlN, GaN, InN, InAsNを含む群から選択された1種以上の元素を含む。デポジットされた層と窒化処理された層とが組み合わされた状態で得られ、これに続いて、アニーリング処理が行われる。一緒に保持されたGaAs系レーザーを含むウェハーからGaAs系レーザーを分割する前に、多数のGaAs系レーザーに対してこの処理を同時に実施することができる。標準的なリソグラフィ・プロセスによって画定されたパターンを、前記ウェハー上に提供することができる。このパターンは好ましくは、リッジ又はメサの上部のような特定の領域内のドライ・エッチングを防止するために、フォト-レジスト材料を含む。ドライ・エッチング及び窒化処理は、下記構造、すなわち、メサ、リッジ、トレンチ、波形周期構造のうちの1以上を、サブミクロン解像度を有するように形成し、これにより、導波路ファセットを画定することができる。周期構造はサブミクロン解像度、例えばDFB、DBR構造を有することができる。DFB及びDBR構造の代わりに、フォトニック・バンドギャップ構造(PB)を使用することができる。
【００６４】
ピンホールを埋めるため、前記表面を平坦化するため、そして/又は、GaAs及び空気よりも高い熱導電性を有することにより熱を除去するために、付加的な窒化処理層を設けることができる。ドライ・エッチング及び窒化処理により、それぞれのレーザー・チップ全体は、ウェハーの前面にエッチングされて形成することができ、
・  該ウェハーが、活性領域を貫通してウェハー表面内に設けられた第1の種類の溝/トレンチを含み、前記切欠きのそれぞれが三角形形状を有し、該三角形が第1の辺と第2の平滑化辺とを有しており、該第1の辺が、前記活性領域を貫通してウェハー表面に対して垂直であり、レーザー・チップの前面ファセット層を備えており、さらに該第2の平滑化辺が、前記垂直の切込みに対して傾斜しており、前記前面ファセット層から放射されたレーザービームを曲げるための高反射層を備えており；
・  該ウェハーが、前記活性領域を貫通して設けられた第2の種類の溝/トレンチを含み、該第2の種類の溝/トレンチが、前記活性領域に向けられた1以上の辺を有しており、該辺がウェハーの表面に対して垂直であり、反射率が約95%の高反射性層を備えている。
【００６５】
本発明はまた、GaAs系レーザーであって：
・  GaAs、GaAlAs、InGaAsP及びInGaAsを含む群から選択された材料をそれぞれが含む、第1n型ドープ層と、第2p型ドープ層と、前記第1層と第2層との中間の、量子井戸を有する活性領域と；
・  前記活性領域内のレーザー・チャネルと；
・  前記チャネルを画定する前記第1層の外面に設けられた表面構造と；
・  前記構造上の所定の位置を除いて、前記第1層の前記外面の次に設けられた自然窒化物層と；
・  前記自然層の外側に設けられた保護層及び/又はミラー・コーティングと
を含む、GaAs系レーザーに関する。
【００６６】
自然窒化物層上に窒化物薄膜の付加的なその場又は別所デポジションを設けることができ、この窒化物薄膜は、第2b、3a、4a及び5a族、例えばSi, Ga, Zn及びAlから成る群から選択された1種以上の元素を含む。窒化物薄膜のその場又は別所デポジションの上方には、更なる1又は2以上の薄膜を設けることができる。保護層及び/又はミラー・コーティングの下方に、界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、1以上の更なる膜を設けることができる。DBR(分布ブラッグ・リフレクター)、DFB(分布帰還)、及びフォトニック・バンドギャップを含む構造から成る群のうちの1つによって、レーザー波長が定義されてよい。DBR(分布ブラッグ・リフレクター)及びDFB(分布帰還)が周期性のおいて1次元である。所与の波長に対応するミラー(フォトニック結晶ミラー)を提供するために、2次元フォトニック結晶(2D-PC)を使用することにより、フォトニック・バンドギャップ(PBG)効果が提供される。誘電定数を周期的に変調するために、半導体格子の2次元構造に、孔の三角形格子が設けられてよい。格子定数及び孔直径は所与の波長に対応して調節することができる。レーザーのファセット側から波長安定的なレーザー光を提供するため、波長選択ミラーを画定するために、該孔が、基板において、約150〜400nmの範囲の周期dを備えることができる。孔の区分は、基板表面に底辺を有する三角形であり、これらの孔は好ましくは窒化されている。
【発明の効果】
【００６７】
本発明による新規の方法は、重要な1構成要素として窒素を使用するイオン・ミリングに基づく。例えばレーザー導波路構造を形成するためにこの方法を用いる利点は5重である。
・  表面は、コンベンショナルなウェット及びドライ・エッチング方法よりも著しく平滑になり、これにより散乱損失は最小になる。
・  窒素イオンビーム・ミリング・プロセスは自然窒化物層を形成することができ、この自然窒化物層は、不純物が活性材料と反応するのをブロックする。
・  自然窒化物層は、別所でデポジットされた窒化物層よりも表面状態密度が低く、これにより、付随する再結合の速度を最小化する。
・  改良されたトポロジー、例えばリッジ、トレンチ、分布帰還(DFB)及び分布ブラッグ・リフレクター(DBR)、及びファセットをエッチングすることができる。
・  半導体表面を変化又は損傷させることなしに、任意の窒化物層(例えばAlN, SiN, GaN, InN, InAsN)又は任意のその他の層を、平坦化及び熱消散のために自然窒化物層上にデポジットすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
本発明のより完全な理解のために、また本発明の更なる対象及び利点に関して、添付の図面に示した本発明の態様を以下に説明する。
【００６９】
図1Aを参照すると、半導体レーザー製造時には、半導体ダイオードのウェハーWが形成される。各ダイオードは、n型ドープ層と、p型ドープ層と、これらの間の活性領域とを含む。例えばn型ドープ層はn型ドープGaAsを含み、p型ドープ層はp型ドープGaAsを含んでよい。活性領域はドーピングされていないことが望ましいが、しかし、周囲の層からのいくつかのドーピング種を含有していてもよい。従って活性領域は低ドーピングされており、多数の薄層を含んでよい。
【００７０】
活性領域はAlGaAs及び/又はInGaAsから成る層を含有することができる。図1A及び1Bに示されているように、このウェハーを分割して、いくつかのより小さなウェハー部分WPにすることができる。それぞれのウェハー部分は、劈開が行われるべき場所が線SLで示されている。図1Cに示されているように、次いでウェハー部分WPは線SLに沿って劈開されて、複数のバーBになるようになっている。ウェハーの他方の側は、エッジ全体にわたって配置され、それぞれの線で破断される。バーからレーザー・チップを形成するために、このバーの劈開区分の各端部にミラー・ファセットが設けられる。図1Dに示されているように、各バーは、続いて劈開されてチップCHになる。ポンプ・レーザーの場合、ミラー・ファセットのうちの一方が高反射性(HR)コーティングされ、他方は反射防止性(AR)コーティングされる。レーザービームは、反射性コーティングされたレーザーミラーを通して、各半導体ダイオード・チップの活性領域内の活性領域側路に放射される。簡略に上述した製造プロセスは通常のプロセスである。
【００７１】
本発明は、好ましくはウェハー又はウェハー部分を切断してバーを形成するまえに、そのウェハー又はウェハー部分上にドライ・エッチングを行うことにより、GaAs系レーザー上の任意の構造上に、窒化物層を得ることに関する。
【００７２】
図2の第1の態様に示されたレーザー・ウェハーは、p型ドープ層2と、n型ドープ層3と、量子井戸を備えた活性層4とを含む。
【００７３】
層3上の無汚染(GaAlAs-InGaAs)表面は、GaAs、GaAlAs、InGaAs、InGaAsP及びInGaAsを含む群から選択された材料を含む。GaAs系レーザー上の任意の構造上には、窒化物層が得られるべきである。
【００７４】
活性層4内のレーザービームのためのチャネル5の前面で、このチャネル5と平行に、リッジ又はメサ6が設けられている。このリッジ又はメサ6によってチャネルが画定されている。図2にはメサが示されている。リッジ又はメサは、水平平面に対して所定の角度を成す傾斜側面7及び8を有するようにドライ・エッチングにより設けられている。この角度は任意であってよい。リッジ又はメサはまた上面9を有する。この上面9はウェハー表面に対して事実上平行である。
【００７５】
先ず、処理される表面がクリーニングされる。従って、ウェハー表面のドライ・エッチングは真空チャンバ内で、例えばイオンビーム・エッチングとして、不活性ガス及び反応性ガス、例えば窒素、水素、アルゴン及び塩素ガス及びこれらの混合物のプラズマを使用して開始される。反応性ガス、例えばハロゲンガス(例えばCl, Br又はIに基づく化合物)又は炭化水素ガス(例えばCH4及びC2H6)をドライ・エッチング工程に添加すると、続く窒化処理プロセス工程の開始時に、表面が良好に画定され、平滑且つ化学量論的になることを保証する助けとなる。それというのも、反応性ガスはGaの除去を促進して、物理的エッチング、すなわちイオン・ミリング時に発生するAsの優先的なエッチングを阻止するからである。
【００７６】
このようにドライ・エッチングは、開始時にアルゴン・プラズマを使用するイオン・ミリングを含んでもよい。これは好ましい実施態様である。それというのも、アルゴン・プラズマは効果的なミリング手順を形成し、これに続いて窒素ミリングが行われるからである。さらに、結晶ミラー・ファセットに無汚染表面を有することになっている結晶構造は下記元素、すなわちSe及びSbから成っていてもよい。
【００７７】
ドライ・エッチング工程及び窒化処理工程の両方に用いられるその他のドライ・エッチング技術の例は、平行プレート反応性イオン・エッチング(RIE)、誘導結合プラズマ反応性イオン・エッチング(ICP)、電子サイクロトロン共鳴プラズマ反応性イオン・エッチング(ECR)、バレル反応器及び下流反応器である。当業者に良く知られたその他のドライ・エッチング技術(上述の技術を含む)を利用することもできる。プラズマ励起は、例えば、マイクロ波電力、高周波電力又はDC電力を供給することにより、実施することができる。
【００７８】
レーザー・ファセットのイオン・ミリング中の水素ガスは、何らかの形式で、表面汚染及び特に酸化領域を低減するのを助ける。それというのも、水素は酸化物と反応し、そして酸素を水の形で除去することが知られているからである。無汚染表面が得られるまで、この手順は続く。イオン・ミリング時にアルゴン・プラズマが使用される場合には、レーザー表面は、アルゴン・プラズマに窒素ガスを添加しそして窒素プラズマだけが段階的に提供されるまで徐々にアルゴンを除去することにより不動態化される。こうして、イオン・ミリングは窒素ミリングで完成され、これにより、イオンビーム・ミリング・プロセス中に極めて平滑な表面形態が最終プラズマとして得られる。
【００７９】
層3に最も近くの自然窒化物層を含むウェハー表面の下記デポジション層10を塗布した後、リッジ6の上面9には、導電性材料から成る層11が設けられるようになっている。この上面9は、制御可能な給電部に電気的に接続されたボンディング・ワイヤ（図示せず）を有している。レーザーは、給電部の制御時にポンピングされる。従ってこの上面9は、窒化物層10を備えていない。
【００８０】
本発明は、たとえ緩やかな界面が好ましくても、この緩やかな界面に限定されるものではない。界面は急であってもよい。次いで、（イオン又は原子の状態の）窒素を使用するだけで、そして大抵の場合水素を添加しながら、ミリングを提供することができる。しかし重要な特徴は、ドライ・エッチング後には自然窒化物層(10)が提供され、従って、表面に設けられている以外の成分を含む窒化物層は提供されないことである。好ましくは、異なる層間に界面はない。第1自然窒化処理層は、GaN/InN/AIN/AlGaNを含んでもよい。取り入れられた窒素の濃度は、直接的な窒素イオン・ミリングに際しても結晶内に向かって変化するので、窒素イオン・ミリング前に他のドライ・エッチングを行うことなしに、又は、窒素イオン・ミリング・プロセスに他のガスを添加することなしに、窒素イオン・ミリングを直接的に行うことにより、著しく急な界面層を伴わない窒化処理を得ることもできる。
【００８１】
窒素支援イオン・ミリング中に表面上にこうして形成された自然窒化物層は、デポジットされた窒化物から成る1以上の追加の層13,14で強化することができ、具体的にはこれにより、第1窒化物膜における表面障害物、及び形成可能なピンホールが均される。このような1又は2以上の追加の膜は、自然窒化物層と同じ窒化物を含むことができるが、しかし、自然窒化物層とは異なる窒化物、例えばSiN, GaNなどを含むこともできる。さらに別の追加膜15を設けることにより、GaAs及び空気よりも高い熱伝導率を有することにより熱を除去することができる。
【００８２】
イオンビーム・ミリング・プロセスにおける最終プラズマとして窒素を使用することにより、極めて平滑な表面形態を得る方法が得られる。プラズマにおいてアルゴンと比較して窒素を使用すると、GaAs、InPのような異なる半導体材料上に極めて平滑な表面が得られた。
【００８３】
デポジション層10, 13, 14及び15の上方には保護層12が設けられる。
窒化物層が形成される前に、リッジ上面9にマスクが設けられる。
【００８４】
こうして、総括すると、ウェハーは下記のプロセス工程を通して流される：
1.  10 Torr〜10-11 Torr、好ましくは10-7 Torr未満の真空内にウェハーを置く。
2.  ウェハーは、標準リソグラフィ・プロセスによって画定されたパターンを有することが望ましい。パターンは、或る特定の領域、例えばリッジ上部内部のドライ・エッチングを防止するために、フォト・レジスト材料を含むことができる。
【００８５】
3.  化学的に反応性のガス及び不活性ガス、及びこれらを含有する混合物、そして具体的にはアルゴン、窒素、水素及び塩素を使用して、ドライ・エッチングを実施する。
4.  法線入射角に対して0度〜85度を成す交互入射ビーム角と組み合わせて特定のエネルギー範囲50〜500eVで、平滑な表面形態を向上させる。
【００８６】
5.  窒素を含有するプラズマを使用して、また、抽出されたビームを使用して、不動態化窒化物層10を形成する。レーザー表面に衝突する窒素は、電場（及び任意の高周波(RF)場及びマイクロ波場)によって加速された窒素イオンであるか、又は、中和された窒素イオンビームであってよく、窒素原子は熱エネルギーで表面に衝突する。
【００８７】
6.  AlN, GaN, InN, InAsN及びこれらの組み合わせから成る窒化物層。
7.  Si, Ga, Zn及びAlのような材料と組み合わせた反応性プラズマを使用して、窒化物薄膜13を付加的にその場で又は別所でデポジットする。
8.  保護層12及び/又はミラー・コーティングを設ける前に、界面の表面が再結合するのをさらに低減するために、1又は2以上の薄膜14を付加する。
【００８８】
9.  これら全てのデポジション工程及び窒化処理工程を、アニーリング手順と組み合わせて行うことができ、或いは、これらの工程に続いて、アニーリング手順を行うことができる。
10.  保護層12及び/又はミラー・コーティングを付加する(図6のM6, M9)。
【００８９】
温度制御
窒化処理中、及び窒化処理後にも、温度を変化させることが可能である。当該温度範囲は-180℃〜+600℃にある。窒化処理中に試料を冷却及び/又は加熱することにより活性温度を制御すると、表面の第III/V族の分配のバランスをより良好にすることができる。それというのも、温度は、蒸気圧、エッチング収量、及び種々異なる物質の取り入れ確率に対する重要なパラメータであるからである。窒化処理後の温度加熱、いわゆる「アニーリング」及び「急速加熱アニーリング」は、生じ得る不完全部分をほぼ完全に直すことができる。温度範囲はこの場合+200℃〜600℃となることができる。
【００９０】
イオン-電流密度
イオン-電流の密度は、単位時間当たりどのくらい多くのイオンがGaAs表面に衝突するかを示す。時間を関数としてイオン-電流の密度を変化させることにより、表面構造の最適化を行うことができる。照射量（単位表面積当たりのイオン総量）は、所定の時間にわたって積算されたイオン-電流である。例えばイオン-電流をパルス化することにより、表面の局所的な加熱を回避し、ひいては、より良好な窒化処理を達成し、また例えば応力のない窒化処理を得ることが可能である。別の実施態様としては、拡散を容易にするために、より長い継続時間を有する強力な電流を使用して、故意に一時的に表面を加熱することも可能である。
【００９１】
こうして、デポジション層をコーティングする前に、またコーティング時にメサ又はリッジをエッチングするために、ビームは好ましくは交互入射ビーム角を成して動かされるのが好ましい。このようにすると、入射ビーム角が直角の場合よりも一層一様な結果が得られることになる。層3に最も近い不動態化窒化物層は、自然層となる。この背後にある本質的なコンセプトは、ファセットに窒化物層を形成すると、化学汚染（例えば酸化）が防止され、また、より高いバンドギャップの表面層及び/又は界面キャリヤ再結合速度を低減する層も提供されることである。
【００９２】
良く知られた任意のドライ・エッチング・プロセス、例えばAr/Cr2に基づく化学物質支援イオンビーム・エッチング(CAIBE)、反応性イオンビーム・エッチング(RIBE)、又はArイオン・ミリングを含むその他の種類のエッチングによってエッチングを進めることにより、前述のようにリッジ又はメサのプロフィールを先ず画定することができる。その後、窒素-イオン・ミリングを伴い、入射角及びエネルギーを変化させることができる工程が実施される。或いは、窒素イオンで直接的にミリングを行い、そして、得られたプロフィールに応じて、再びミリングを伴うが、しかし異なる角度及びウェハーの回転を伴う最後のエッチング工程を完成することも可能である。
【００９３】
追加の窒化物層を、
(iv)  ピンホールを埋め；
(v)  平坦化し；そして
(vi)  GaAs及び空気よりも高い熱導電性を有することにより熱を除去する
ために、塗布してもよい。
【００９４】
これらの層は、本明細書に示された全ての態様に対して、たとえこれらの層が示されていない場合にも、設けることができる。ただし、窒化物層(10)の上面の上記追加層又は追加膜はいつも存在する必要はない。
【００９５】
ドライ・エッチングで側壁損傷が発生することがある。このことは、低エネルギー・プロセスを用いることにより、最小化することができる。最後の低エネルギー・イオン・ミリングによって窒素を取り入れることにより、形成された損傷を除去し、これと同時に、前に行われたリッジ又はメサを画定するプロセスから生じた損傷層を除去することも可能である。
【００９６】
本発明の第2の態様によれば、図3は、各レーザー・ユニットに対応するリッジ構造20を備えたウェハー部分を示す。リッジ構造は各側にトレンチ21,22を有し、これにより、例えばレーザービームのための導波路23を画定し、電流をブロックし又は熱導電性を改善する。リッジ構造20上及びトレンチ21,22内に、デポジション層24が設けられている。ドライ・エッチングされたトレンチ、及びデポジション層がコーティングされたトレンチの鉛直方向の側を有するために、それぞれ入射ビーム及び抽出ビームが交互ビーム角を成して動かされる。
【００９７】
ウェハー部分はSL線を備えており、このSL線において、ウェハー部分は劈開されてバーにされるようになっている。ウェハーは保護層を有さない状態で示されている。保護層は、図2に示された態様と同様に、デポジション層上に設けられる。
【００９８】
リッジは導波路を画定する。リッジ又はメサの下方に単一横モードを提供するために、電流制限を用いることができる。また、トレンチはモードに影響を与え、より安定的な単一モードをもたらすことができる。
【００９９】
図4を参照すると、この図4には、第3の態様が示されている。図4は、図2及び図3の正面区分で示された態様に対して垂直な断面を示す。活性層31内のレーザー・チャネルに対して平行なメサ又はリッジのプロフィール30が、波形周期構造を備えている。これらの構造はサブミクロン解像度、例えば分布帰還(DFB)構造及び分布ブラッグ・リフレクター(DBR)構造を有する。この構造の周期は、波長の4分の1である。側面はこの態様においても好ましくは傾斜している。
【０１００】
活性層31は、図示の全ての態様におけるように、高バンドギャップ量子井戸を有する受動層31Aと、例えばAlGaAs又はInGaPから成る量子井戸を有する活性層31Bとを交互に含むことができる。
【０１０１】
各端部には、平滑部分33が設けられている。この平滑部分には、制御可能な給電部に接続されたバンド・ワイヤ34が固定的に結合されている。真直ぐな端部には、活性層31に対して垂直に、窒化物層35が設けられている。この端部は、レーザーの前面ファセットを形成する。ミラー層は、窒化物層35の内側又は外側に設けることができる。
【０１０２】
しかし、波形の窒化物層30のプロフィールは必ずしもリッジであることを必要としない。波形形状は、平坦構造に対して提供することもできる。平坦構造において、活性領域31は、より低い屈折率を有する材料中に包囲され、この材料は再成長を必要とする。4成分材料InGaAsPが、再成長に適した材料である。この第4の態様は、図4とは異ならないために、第4の態様は別の図面には示さない。
【０１０３】
第3及び第4の双方の態様において、波形構造は活性層31の上方に配置されるのが好ましい。波形構造は、周期的な屈折率変化を提供することになっている。次いでこの変化は共鳴カップリングを通して波長を決定する。こうして、ドライ・エッチングを行い、そしてイオンビーム中の窒素を使用してその場で自然窒化処理することによって、周期的な波形構造は製造される。
【０１０４】
受動的な、すなわち誘導放出のないレーザーの一部のために波形構造を有することも可能である。構造は分布ブラッグ・リフレクター(DBR)と呼ばれる。波形構造がレーザーの一部だけに、活性層の上方又は下方(図示せず)に提供されても、又は、波形形状が活性層内にエッチングされても構わない。本発明によるドライ・エッチング法は、上述の波形構造のうちのいずれかを提供するように用いることができる。
レーザー構造の第4の態様は図5A及び5Bに示される。
【０１０５】
DBR(分布ブラッグ・リフレクター）及びDFB(分布帰還)構造の代わりとして、いわゆるフォトニック・バンドギャップ構造を使用することにより、レーザー波長を定義することができる。2次元フォトニック結晶(2D-PC)を使用したフォトニック・バンドギャップ(PBG)効果を使用することになり、所与の波長に対応するミラー(フォトニック結晶ミラー-PCミラー)を提供する。2D-PCは、例えば半導体ホスト格子に深い孔37Aの三角形格子を提供することによって、誘電定数が周期的に変調される構造である(図5B)。孔37Aは、基板において、約150〜400nmの範囲の周期dで、レーザー・ウェハーの上面中に孔37Aがエッチングされることにより、波長選択ミラー37が画定される。このミラー37は、選択された波長に対応して最大100%反射するように形成することができる。従ってレーザーのファセット側35から、極めて波長安定的なレーザー光が得られる。
【０１０６】
レーザー・チャネル38は、孔37Aを備えた、ミラー37の場合と同じ種類の格子、すなわち、横方向の配置において、レーザー・チャネル38の一方の側に設けられた第1格子39Aと、他方の側に設けられた第2格子39Bとによって画定される。孔37Aを備えた、背面ミラー37と同じ種類の格子を有する前面ミラー36が、窒化層35の近くに配置されている。
【０１０７】
基本的には、レーザー構造の他の態様の場合と同じエッチング・プロセスが用いられる。違いは、フォトニック・バンドギャップには、例えばDFB構造又はDBR構造の場合とは別のマスクが使用されることである。フォトニック・バンドギャップは2次元構造を有し、これに対して、DBR及びDFRは周期性において1次元である。
【０１０８】
エッチング深さは約600〜1000nmである。図5Bの孔37Aは、実際の基板におけるよりも大きく図示されている。孔37Aの区分(図5A参照)も実際的な理由から、好ましくは三角形であり、この三角形は基板表面に底辺を有する。しかし、四角形などのようなその他の形状を考えることができる。酸化をブロックし、その他の種類の不純物が活性領域31内に浸透することをブロックするために、孔37は窒化される(36B)。また、孔37A間の空間は好ましくは窒化される(図示せず)。
【０１０９】
(a)レーザー・キャビティの両端部、すなわち極めて高い反射性を有する一方の端部37と、低い反射性を有して次いで出力端部になる他方の端部36とに、PCミラー37及び36を配置することにより、又は(b)リフレクターとして役立つ一方の端部37だけにPCミラーを配置し、他方の端部36をレーザー出力ファセット(図示せず)としてコンベンショナルに調製することにより、PCミラー37及び36を使用して、レージング・モードを長手方向に画定することができる。PCミラーの反射性は周期の量に依存する。周期数が大きくなればなるほど、反射性は高くなる。格子定数及び孔直径は所与の波長に対応して調節されて、この波長がPCミラーのストップバンドの中央にあるようになっている。
【０１１０】
PCミラーを使用して、レージング・モードの横方向の範囲を制限することもできる。この場合、2つの端部ファセット37及び36は、コンベンショナルに形成されたファセットであってよく、又は、PCミラーから提供された好適な構成によって形成されていてもよい。
【０１１１】
PCミラーは、好適なドライ・エッチング・プロセスによって、1つのステップにおいて画定される。このステップに続いて、窒化処理プロセスが行われる。このプロセスは、エッチングされた表面を電気的且つ化学的に不動態化する。
ウェハー表面にいくつかの追加の孔を形成することにより、いくつかの所望の特徴をもたらすように、例えば較正値などにより近付けるように、レーザーを補正することもできる。
【０１１２】
第5の態様が示されている図6を参照すると、それぞれのレーザー・チップ全体が、ウェハーの前面でエッチングされている。レーザー全体の中央が示されている。レーザーがウェハー上の列においてレーザーが順次提供されることを示すために、レーザーの一部がその各側で図示されている。なお、ウェハーは、図平面に対して垂直な方向に多数のこのような平行なレーザー列を含有する。
【０１１３】
p型ドープ層M2と、活性領域M3と、n型ドープ層M4とを有するレーザー・ウェハーM1はいくつかの溝M5を有する。溝のそれぞれは三角形形状を有する。この三角形はウェハーに対して垂直な1つの辺M6と、垂直な辺M6に対して好ましくは45度を成す辺M7とを有する。M6は、レーザー・チップの前面ファセットとして機能するために活性領域M3に向いている。
【０１１４】
辺M6は、活性領域M3内のレーザービームのためのレーザー前面ファセットであり、上述のようにドライ・エッチングされ、処理されている。次いで、レーザービームが入射するレーザーの前面ミラーとしてこれを作用させるために、M6には、ZnSe又はGaN又は透明誘導体によって反射防止性層(AR-層)が設けられる。辺M7は、レーザービームLBをウェハーの表面に対して垂直に旋回させる傾斜ミラーを形成する。このように、この辺M7は特に平滑化され、高反射性表面上層を備えている。
【０１１５】
多数の鉛直方向溝M8が設けられている。各溝は1以上の辺M9を有しており、この辺M9はウェハー表面に対して垂直に活性領域M8に向いている。この辺は、レーザー・チップの背面ミラーとして機能するようになっている。このように、この辺は上述のようにドライ・エッチングされ、処理されている。次いでこの辺には、高反射性層、約95%の反射率を有する層が設けられる。
【０１１６】
なお、背面及び前面のファセット・ミラー双方のための不動態化層処理をこの態様に同時に提供することができる。このように、図6において上方に向いた表面全体はミラーと同様に処理して、表面をドライ・エッチングし、この表面に自然窒化物層を設けることができる。しかし、それぞれのレーザー・バーにおいて、ファセットM6の反射防止性層及びファセットM9の高反射性層が設けられるのに対し、ウェハー表面の他の部分はシールドされる。また、高反射性ミラーM7にはその反射性層が設けられるのに対し、表面の残りはシールドされる。
【０１１７】
本発明を態様例に関して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなしに、変更を加え得ることは明らかである。従って本発明は、上記態様例に限定されるものと考えられるべきではなく、添付の特許請求の範囲、及びこれらのすべての等価物によってのみ定義付けされる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１Ａ】図1Aは、半導体レーザーを製造するプロセスを示す図である。
【図１Ｂ】図1Bは、半導体レーザーを製造するプロセスを示す図である。
【図１Ｃ】図1Cは、半導体レーザーを製造するプロセスを示す図である。
【図１Ｄ】図1Dは、半導体レーザーを製造するプロセスを示す図である。
【図２】図2は、本発明によるレーザーの第1の態様を、レーザービーム方向に対して垂直に示す断面図であり、活性レーザー層の上方のリッジを示す。
【図３】図3は、本発明によるレーザー構造の第2の態様に基づくウェハーを部分的に断面して示す概略図である。
【図４】図4は、本発明によるレーザーの第3の態様を、レーザービーム方向に対して平行に示す断面図であり、活性レーザー層の上方の波形面を示す。
【図５Ａ】図5Aは、本発明によるレーザーの第4の態様を、レーザービーム方向に対して平行に示す断面図であり、活性レーザー層の上方に孔を備えた表面を示す図である。
【図５Ｂ】図5Bは、同じ態様を上方から見た状態で示す図である。
【図６】ウェハー内に直接的に形成されたレーザー・チップを含むウェハーの第5の態様を、レーザービーム方向に対して平行に示す断面図である。
【図１Ａ】
2004538651.tif 000003
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
2004538651.tif 000007
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004538651.tif 000053