(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と少なくとも一つの活性レーザ層を備えた活性領域とを有する半導体レーザにおいて、
前記基板は、前面を備え、前記活性領域は、前記前面から突出する隆起形状を成す部分に含まれ、
前記隆起形状を成す部分は、ボンディングパッドを構成するよう横方向へ延びる少なくとも一つの延伸部分を有し、
前記活性領域は、所定の一方向に延びるよう構成され、前記隆起形状は、前記活性領域の前記一方向の長さに沿って配置され、前記ボンディングパッドを構成する前記延伸部分は少なくとも二つ設けられ、
少なくとも二つの前記延伸部分は、前記活性領域の長さに沿って所定の距離（Ｌ）をおいて配置され、
Ｃを前記活性領域の前記一方向における長さとし、Ｗを前記延伸部分の横方向寸法としたとき、前記所定の距離（Ｌ）は、Ｃ／２−Ｗに略等しいことを特徴とする、半導体レーザ。
【請求項２】
少なくとも二つの前記延伸部分は、互いに前記活性領域の反対側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
少なくとも二つの前記延伸部分は、前記活性領域を中心として非対称に構成される、請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１及至請求項３のいずれかに記載の半導体レーザを製造する方法であって、
前記半導体レーザのための基板を設け、
少なくとも一つの活性レーザ層を含む活性領域を備えた複数の層を前記基板上に成長させ、
該基板上に成長された前記複数の層の少なくとも一部分を選択的に除去して、前記基板の前面と前記活性領域を含む隆起形状を形成し、前記活性領域が前記隆起形状に含まれるようにしたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザに関し、さらに詳しくは、基板と、少なくとも一つの活性レーザ層を備えた活性領域を有する半導体レーザの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザの従来技術による構造の具体例が、図１に示されており、一般にＳＩＢＨ（Ｓｅｍｉ−Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｂｕｒｉｅｄ  Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれている。
【０００３】
特に、図１は、ＳＩＢＨレーザのメサ基本構造を示しており、参照数字１は、Ｆｅ−ＩｎＰ半絶縁層２によって側方が包囲隣接されているメサ状形状を形成するｎ型基板である。参照数字３は、ＭＱＷ活性（すなわち、レーザ発振）層を示し、その上にＰ層４とＳｉＯ２マスク５が、配置されている。最後に、参照数字６は、Ｆｅ−ＩｎＰ半絶縁層２に重畳され、反拡散層としてマスク５の側方に接触してＺｎ−Ｆｅ相互拡散を防止するｎ−ＩｎＰ層を示している。
【０００４】
上述された構造は、従来周知のものであって、例えば、１．３μｍの波長範囲において動作する特にＳＩＢＨ−ＤＦＢ（分布帰還）レーザの製造における手段となる。
【０００５】
１０Ｇｂｉｔｓ／ｓイーサネットシステムのような高速システムは、高速直接変調動作と同時に高温（８０−９０℃以上）動作が可能な無冷却レーザ光源を必要とする。これを実現するために、寄生素子が少なく漏れ電流が少ないレーザ構造が強く望まれている。
【０００６】
最近、１００℃以上に延びる動作温度範囲を有するデバイスが、多重接合ブロッキング層を用いて実現されている。
【０００７】
これらの構造の大きな欠点は、その固有の高寄生容量（数百ピコファラッド）に関係している。
【０００８】
寄生容量を小さくするために、小さな接触面積と狭いトレンチ（活性ストライプから数μｍ離れている）を備えた誘電体層を持つ非常に複雑な構造が必須である。それにもかかわらず、これらの構造で達成される最小容量は、３〜５ｐＦの範囲にあり、通常のドライバの要求に対しては高すぎる。
【０００９】
半絶縁空乏層（通常、ＩｎＰ：Ｆｅ）は、大きな寄生容量の低減（１ｐＦ以下の容量値を可能にする）と室温における漏れ電流の防止を行なうためのもう一つの解決策である。これらの従来周知の構造における典型的な欠点は、温度とともに急激に低下する抵抗による高温時の漏れ電流にあり、これは、２０℃と１００℃の間の大きさにおいてほぼ２桁変る。
【００１０】
また、米国特許５８２５０４７号の明細書に記載の通り、半絶縁性基板上のストライプメサ構造を備えた光学的な半導体デバイスが周知である。
このストライプメサ構造は、クラッド層と埋込層により両側から挟持されたノンドープ光吸収層を備えている。この構造は、デバイスの容量を小さくして広帯域、超高性能動作を得ることを目的としている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、電気的な観点（例えば、ボンディングパッドの数、方向性ボンディング、活性なストライプ上への均一高速注入）での柔軟性が大きく、あまりに複雑となること無く、漏れ電流と寄生素子とを低減できるレーザ構造が求められている。
【００１２】
本発明の目的は、このようなレーザ構造の提供にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、このような目的は、添付されている特許請求の範囲に設定されている構造を備えたレーザ構造によって達成される。本発明はまた、レーザ構造に関連する製造方法に関するものである。
【００１４】
本発明によれば、レーザ構造をエッチングして活性ストライプを（約１０μｍ離れて）密着周回する隆起を形成して漏れ電流を抑制でき、従って、横方向閉じ込め層を流れる電流を低減できる。これらの電流は、Ｆｅドープ層内のキャリヤの再結合と技術的な処理に固有の欠陥によって生じるものである。
【００１５】
このようにして得られたデバイスの縮小側方領域は、２つの５０μｍのテープあるいはワイヤボンディング構造を十分収容できる大きさのボンディングパッドを提供しつつ、６から２ｐＦ以下（典型的なＩＣドライバで要求される）に寄生容量を抑えることを可能にする。
【００１６】
本発明による好ましい実施例では、２つのボンディングパッドが、隆起構造に沿って、すなわち、レーザデバイスの活性領域あるいはキャビティに沿って長手方向に分布されあるいはジグザグ配置されて使われる。結果として、本発明のデバイスは変調遷移時間が大きな役割を果たす、（４０Ｇｂｉｔ／ｓ領域における）高速度応用に適切である。
【００１７】
また、本発明による別の実施例においては、ワイヤボンディングのやり方に２つの可能性が示され、モジュール設計において最大の柔軟性が得られる。この観点は、ＩＣドライバとレーザが寄生インダクタンスと寄生容量とを共に最小にするように設計され、モジュールの真のマイクロ波設計をすべき高速度の応用にとって重要である。
本発明は、添付の図面を参照しつつ具体的な例としてのみ示されている実施例にもとづいて説明される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２において、図１との関係においてすでに説明された部材と同一のあるいは機能的に等価なＳＩＢＨ−ＤＦＢ半導体レーザ構造における６つの部品あるいは構成要素が、図１と同じ参照番号を用いて示されている。
【００１９】
特に、図２〜図４は、図１のＳＩ−ＢＨ構造を製造するための標準的なプロセスであるいくつかの再成長プロセスを示している。
【００２０】
特に、図２は、ｐ層７とＩｎＧａＡｓ層８が、層４と層６の上に成長させられたことを示している。
【００２１】
ＩｎＧａＡｓ層８における接触窓が、図３に示されるようにフォトレジスト１０をマスクに用いて形成される。マスクを除去した後ＳｉＯ２層９がＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって付着され、接触窓が開かれ、Ｔｉ−Ａｕ金属被覆１１が次のエッチングプロセス（図４参照）に適した厚さに蒸着される。
【００２２】
ｐ金属パターンが、ポジ型フォトレジストを用いて従来周知の写真製版技術により形成される。金属被覆１１は、フォトレジストをマスクに用いて選択ウェット化学エッチングによって図５に示すように最終的に形成される。
【００２３】
最終的には、図６に示されるように、例えば標準の反応性イオンエッチングあるいはウェット化学エッチングを用いて基板１まで降下エッチングされる。フォトレジストの除去後、最終的な不動体化と接触窓開放プロセスが、従来周知のやり方で実行される。
【００２４】
このようにして得られた最終結果は、基本的に基板１の上面即ち前面１ａから突出する隆起形状１２に含まれるレーザ構造の活性ＭＱＷ層に到達する。
【００２５】
このようにして得られた構造は、基本的に外側のメサ構造に含まれている標準メサ構造のＳＩ−ＢＨレーザにほぼ匹敵し、いわゆる「メサ中メサ」構造のようなものに到達する。
【００２６】
隆起形状１２の「幅」の典型的な値（図６においてＡで示されている）は、１０〜１５μｍの範囲内にあって、レーザチップ、すなわち、基板１の対応する寸法（図７においてＢで示されている）は、２００μｍ程度の範囲にある。レーザチップの全長（図７においてＣで示されている）は、レーザキャビティの長さにほぼ対応し、従って、３００μｍ程度である。
【００２７】
図示の構造において、レーザデバイスの基本的なメサ構造における横方向閉じ込め層に関係する寄生および漏れ電流現象のすべてが、これらの層をほとんど省くことで、大きく減少する。
【００２８】
隆起構造１２は、隆起構造１２の側方に延びている少なくとも一つのあるいは好ましくは二つのボンディング領域即ちパッド１３を有するために平面的な形状であることが好ましい。これらは、一般的な「ダブルＬ型」、「Ｓ型」あるいは「非対称バタフライ型」に配置されていることが好ましく、レーザ構造に沿ってあるいは対向してジグザグに配置されたボンディング領域１３を備えていることが好ましい。
【００２９】
活性レーザストライプに沿って配置された２つのボンディング領域１３の存在は、変調遷移時間を少なくするのに好都合である。本発明の構造は、従って、非常に高速度の応用（例えば、４０Ｇｂｉｔ／ｓ領域における応用）に最適である。
【００３０】
活性なレーザストライプの各側にボンディングパッド１３を配置した図７に示される非対称パッド構造では、レーザの左側および／あるいは後方からＩＣドライバに向かう二つのワイヤボンディングを可能にするので有利である。
【００３１】
図示されている好ましい実施例は、寄生容量をＩＣ特性に依存してできるだけ低く維持するというニーズに応え、パッド数の良好な妥協をおこなった例である。
【００３２】
レーザキャビティの方向におけるパッド１３間の距離（図７においてＬで示されている）は、レーザの全長Ｃを短くするために最小値そのもの（実質ゼロ）に設定できる。
【００３３】
寸法Ｌは、しかしながら、レーザキャビティ長に従って最適化が可能である。マイクロ波線路を最適化するために、この寸法Ｌは、Ｗがパッドの横方向の寸法（すなわち、長さ）であるとしたとき、Ｌ＝Ｃ／２−Ｗとして選択されることが好ましい。３００μｍ範囲のレーザキャビティとおよそ８０μｍの辺を備えた正方形パッドのために、距離Ｌの好ましい値は、マイクロ波電界の一様分布を可能にするおよそ７０μｍである。
【００３４】
もちろん、本発明の基本思想を維持しつつ、詳細な構造および具体的な実施例は、添付の特許請求の範囲に記載されている発明の範囲から逸脱することなく図示されている具体例に対して修正が可能である。以下に、本発明の広汎な実施のための参考として、本発明の実施態様の一部を例示する。
【００３５】
（実施態様１）
基板（１）と、少なくとも一つの活性レーザ層を備えた活性領域（３）とを有する半導体レーザにおいて、前記基板（１）が、前面（１ａ）を備え、前記活性領域（３）が、前記前面（１ａ）から突出している隆起形状（１２）に含まれている半導体レーザ。
【００３６】
（実施態様２）
前記隆起形状（１２）が、ボンディングパッドを形成する少なくとも一つの横方向延伸部分（１３）を有している実施態様１に記載の半導体レーザ。
（実施態様３）
前記活性領域（３）が、所定の方向に延び、および、前記隆起形状（１２）が、前記活性領域の長さに沿って配置され、それぞれがボンディングパッドを形成する少なくとも二つの前記横方向延伸部分（１３）を有している実施態様２に記載の半導体レーザ。
【００３７】
（実施態様４）
前記少なくとも二つの横方向延伸部分（１３）が、前記活性領域の長さに沿って所定の距離（Ｌ）をおいて配置されている実施態様３に記載の半導体レーザ。
（実施態様５）
前記距離（Ｌ）が、前記活性領域の長さに関連する実施態様４に記載の半導体レーザ。
【００３８】
（実施態様６）
Ｃを前記活性領域の前記長さとし、Ｗを前記延伸部分（１３）の横方向寸法としたとき、前記距離（Ｌ）がほぼＣ／２−Ｗに等しいことを特徴とする実施態様５に記載の半導体レーザ。
（実施態様７）
前記少なくとも二つの横方向延伸部分（１３）が、互いに前記活性領域の反対側に配置されている実施態様３乃至実施態様６のいずれかに記載の半導体レーザ。
【００３９】
（実施態様８）
実施態様１乃至実施態様７のいずれかに記載の半導体レーザを製造する方法において、前記半導体レーザのための基板（１）を設け、少なくとも一つの活性レーザ層を備えた活性領域（３）を形成する複数の層を基板（１）上に成長させ、前記基板（１）上に成長させられた前記層の少なくとも一部分を選択的に除去し、前記基板（１）の前面（１ａ）と前記活性領域を含む隆起形状（１２）を形成し、前記活性領域（３）が前記隆起形状（１２）に含まれるようにした半導体レーザの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による半導体レーザの断面図である。
【図２】本発明による半導体レーザ構造の製造プロセスを説明するための図である。
【図３】本発明による半導体レーザ構造の製造プロセスを説明するための図である。
【図４】本発明による半導体レーザ構造の製造プロセスを説明するための図である。
【図５】本発明による半導体レーザ構造の製造プロセスを説明するための図である。
【図６】本発明による半導体レーザ構造の製造プロセスを説明するための図である。
【図７】本発明による低寄生容量レーザ構造の斜視図である。
【符号の説明】
１  基板
１ａ  前面
３  活性層
１２  隆起形状
【図１】
0004335500.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004335500.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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