(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタック活性領域レーザを形成する方法であって、
（ａ）半導体基体を提供するステップを備え、
（ｂ）前記基体上に下部クラッドレイヤを形成するステップを備え、
（ｃ）前記下部クラッドレイヤ上に、それぞれ第１、第２の異なるバンドギャップを有する第１、第２の活性レイヤを離して設け、さらに前記第１、第２の活性レイヤ上に上部クラッドレイヤを設けてなる構造を形成するステップを備え、
ここで前記構造は、第２の活性レイヤ中に横方向に離れた、横方向並列レーザの第１、第２のレーザに対応する不純物誘導インターミックス領域と非インターミックス領域を有し、前記不純物誘導インターミックス領域は第１の活性レイヤのバンドギャップより大きいバンドギャップを有することになるものであり、
（ｄ）前記第１のレーザの第２の活性レイヤ部で不純物が拡散し実質的にインターミックスしてバンドギャップを増加させるが、第１のレーザの第１の活性レイヤや第２のレーザの第２の活性レイヤ部には実質的に拡散しないような条件で、前記構造が熱アニールされるステップを備える、
ことを特徴とするスタック活性領域レーザの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイスに関し、特に、ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザデバイス、及びレイヤインターミックス（異なる組成の２以上のレイヤに対して該レイヤの構成要素を部分的にもしくは全体的にミックスすること）によってそのようなデバイスを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザデバイスの製造中において、特定のレイヤ（単数又は複数）を該レイヤの上部及び下部構造を保持しつつ構造から除去することが所望される場合がある。例えば、デバイスの製造時に図１（ａ）に示すようなＡｌX Ｇａ1-X Ａｓレイヤ上の再成長を必要とする場合がある。このレイヤのＡｌフラクション（Ａｌ含有率）が増加する場合、露出したＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ表面の酸化に起因して再成長は問題を多く含むこととなる。従って、低いＡｌフラクションを有するレイヤ、理想的には図１（ｂ）に示すようにＧａＡｓレイヤ上に再成長を行うことが望ましい。しかし、結果として得られるレイヤ構造は望ましくないＧａＡｓ埋め込みレイヤを含むこととなり、このレイヤはレーザ動作を劣化させたり阻害する可能性がある。なんらかの方法によってこの埋め込まれたＧａＡｓレイヤを除去することによって望ましい構造が得られる。このような除去を達成する有効な方法は現在知られていない。
【０００３】
他の局面において、マルチ波長半導体レーザアレイはマルチカラープリンティングのようなアプリケーションにおいて重要である。例えば、Ｕ．Ｓ．特許第5319655 号、並びに、本出願人と同一の出願人に譲渡されるＵ．Ｓ．特許出願08/146752 号(11/2/93付け出願) 及びＵ．Ｓ．特許出願08/146651 号(11/2/93付け出願) を参照。これらの内容は参照により本明細書中に組み込まれる。
【０００４】
前記参照文献に記載されたスタックされた活性領域構造は有用であり、スポット間で広いスペクトラム間隔を有すると共に、ほぼ横方向に近接した複数の半導体レーザスポットを提供する。これはマルチカラープリンティングのためのより進化した技術を可能にする点で特に有用である。スタックされた活性領域構造は、Ｕ．Ｓ．特許第5319655号においては（横方向電流注入を伴う）表面スキミング変化を有するレーザに対して記載され、前記Ｕ．Ｓ．特許出願においては（垂直方向電流注入を伴う）埋め込みヘテロ構造デバイスに対して記載される。後者の幾何学形態は、成熟した製造技術に依存すること、及び発散がより少ないより対称なビームを可能とすることからより有用である。
【０００５】
スタックされた活性領域のデザインは、キャリアが構造内の最低エネルギーの活性領域を優先的に占有するという自然な傾向を利用し、この結果最低エネルギーの活性領域がレーザ動作を行う。従って、スタックされた活性領域のデザインを使用してマルチ波長レーザアレイを形成するために、より短波長の放射波長が望まれる領域においてはより長波長の活性領域（単数又は複数）はスタックから除去されなければならない。このことが当該デバイスの製造における主要な問題となる。垂直方向注入を伴う活性領域スタックレーザアレイの製造は、前記Ｕ．Ｓ．特許出願08/146752 号に記載され、選択された望ましくない活性領域を除去するためにエッチングを使用し、これに続いて再成長を行ってレイヤを完成する。結果としてほぼ平坦な表面が提供され、この方法を使用してＡｌＧａＡｓ物質系においてデュアル波長インデックスガイド型デバイスが形成される。しかし、このアプローチは量子ウェル活性領域のエッジにおける再成長を必要とし、従ってＡｌＧａＩｎＰ（赤色波長）物質系のパフォーマンスの高いレーザ動作には適合しない。更に、活性領域近傍の再成長はデバイスの信頼性に対してマイナス要因となることが想定される。
【０００６】
他の異なる局面において、ＡｌＧａＡｓ物質系においてインデックスガイド型レーザダイオードを形成するための不純物誘導レイヤ不規則化（Ｉmpurity-Ｉnduced  Ｌayer  Ｄisordering；ＩＩＬＤ）の使用が知られている。当該構造を形成するために、適切なレイヤが平面形態で最初に成長される。次に、表面上に形成されたソースレイヤから不純物（通常はシリコン）が物質内へ拡散される。マスクレイヤ（通常はシリコンニトライド）が使用され、選択された領域内での内部拡散をブロックする。次に、マスク及びシリコンソースレイヤの除去に続いて、寄生のシャントジャンクションをより高いバンドギャップ物質内へ向けるため、及び構造頂部へのコンタクトを改善するために、従来どうりにｚｉｎｃ拡散が行われる。ＡｌＧａＡｓにおいては、このような方法でパフォーマンスの高いインデックスガイド型レーザを形成することは充分に開発されている。ＡｌＧａＩｎＰ物質系において、該物質系内でのシリコンの低拡散速度と、活性領域の側面に位置するシリコン拡散ｎ型物質領域によって形成されるシャントジャンクションを回避するこが困難であることが特に問題となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特定の種類の半導体レーザデバイスの製造で生じる望ましくない埋め込みレイヤを効果的に除去する方法である。
【０００８】
本発明の他の目的は、望ましくない埋め込みレイヤが製造中に効果的に除去された活性領域がスタックされた半導体レーザデバイスである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ほぼ横方向に近接しかつスポット間で広いスペクトラム間隔を有する複数の半導体レーザスポットを提供する半導体レーザである。
【００１０】
本発明の他の目的は、より低い温度で、より短い拡散時間で、及び、側面に位置するインターミックス領域によって形成されるシャントジャンクションを除去することなくＩＩＬＤによってインデックスガイド型レーザダイオードを製造することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に従い、望ましくないレイヤの成長中に該レイヤを不純物でドープして不純物誘導レイヤをインターミックスすることによって、望ましくないレイヤはアニーリングによって後に効果的に除去可能である。本明細書中において、インターミックスとは、異なる組成の２以上のレイヤに対して該レイヤの構成要素を部分的にもしくは全体的にミックスすることを表す。極端な場合、前記望ましくないレイヤは、組成が（インターミックス前の）初期レイヤの平均（初期レイヤ厚で重み付けされた平均）であるレイヤによって置換される。不純物濃度の減少に従ってインターミックスはより低速で発生するため、アニール期間中のより大きな体積への不純物の拡散に起因して不純物濃度が減少することからインターミックスの成長は自己抑制される。初期レイヤ（複数）に適切な濃度の不純物を含有させることによって、境界面に垂直方向のインターミックスの範囲はレイヤ内の非常に小さな距離に制限され、従って他の近傍レイヤは損傷を受けない。先に述べた問題に対する他のアプローチとは異なり、活性領域スタックレーザアレイ内の望ましくないレイヤは、現実には当該構造から物理的に除去されず、隣接レイヤとインターミックスされてバンドギャップを増加されることによって除去され、従って当該構造の隣接部分の所望動作を阻害することが回避される。
【００１２】
本発明の他の態様に従い、本発明に従って形成されるデバイスは活性領域近傍の再成長を必要とせず、従って活性領域近傍の再成長に付随する不利益を被らない。
【００１３】
本発明の他の態様に従い、望ましくない長波長活性領域を活性領域スタック構造から（上部クラッドレイヤの再成長に続いて）エッチングによって除去する代わりに、長波長量子ウェルを周囲の障壁レイヤとインターミックスし、より短波長の活性領域（単数又は複数）のバンドギャップを上回るよう当該バンドギャップを増加させることによって長波長量子ウェルは除去される。有限な不純物ソースが量子ウェル内及び／又は量子ウェル近傍に配置されてインターミックスされる。不純物ソースは有限であるため、インターミックスは初期ドープレイヤ内で局所化され、より短波長の放射のための他の近傍の量子ウェルは損傷を受けない。好ましくは特定のキャップ条件が使用されて当該デバイスの特定の部分の長波長量子ウェルに不純物がインターミックスすることが可能となり、この一方で他のキャップ条件によって他の部分におけるインターミックスが回避される。
【００１４】
参考例によれば、レーザアレイの望ましくない量子ウェルの選択的除去は、望ましくない量子ウェルの隣接領域に空格子点を増加させることによって該隣接領域における空格子点増加インターミックスにより達成される。短波長の量子ウェル及び障壁に比較して非常に大きな空格子点増加インターミックス速度を長波長量子ウェル及び障壁に対して有する物質を選択することによって、長波長量子ウェルは選択的にインターミックスされる。好ましい方法は、熱アニーリング期間中において、ＳｉＯ2のような物質によって望ましくない量子ウェルについて構造を選択的にキャップすることであり、そのような物質は背後の半導体アロイの成分を吸収し、従って空格子点のソースとして作用する。
【００１５】
前記参考例は，拡散を増加させるために不純物を必要としない点，及び内部拡散される領域内ならびにその隣接領域に空格子点を選択的に形成することによって所望の内部拡散が増加される点で先に述べたアプローチとは異なる。即ち、前記アプローチは、拡散を増加させる選択的キャッピングを伴う不純物の導入であり、一方参考例は、拡散を増加させる空格子点の選択的導入である。両アプローチは単一プロセスに結合可能であり、例えば、活性レイヤが除去される領域のみにおいて拡散増加不純物としてＳｉの導入をパターン化し、活性レイヤが除去される領域についてのみ空格子点増加物質としてＳｉＯ2のキャップレイヤをパターン化するプロセスである。不純物誘導及び空格子点増加インターミックスの現象について多くの文献が報告を行っており、使用された物質、アニーリング条件を記載している。これら文献が表1に示されており、これら文献の内容は参照により本明細書中に組み込まれる。しかし、我々の知る限り、これらの文献の全ては、文献に記載された技術がレーザアレイの1つの微細領域をその近接微細領域に悪影響を及ぼすことなく選択的に不活性化することに対して適用可能であることを示しておらず、またそのような提案もない。また、これら文献の全ては、文献に記載された技術が複数の半導体レーザスポットを異なる波長で発生させるための活性埋め込み領域スタックレーザアレイ構造内の活性領域を選択的に無効にすることに対して適用可能であることを示しておらず、またそのような提案もない。
【００１６】
【表１】
0003845138.tif 000002
【００１７】
本発明の他の態様に従い、初期レイヤに埋め込まれた不純物ソースは、望ましくないレイヤを除去する目的ではなく、デバイスの活性領域の側面に位置するインデックスガイド領域を好ましくはＩＩＬＤによって形成する目的に適用される。不純物ソースは、インターミックスが所望される導波レイヤに非常に近接して配置されるため、必要とされる不純物拡散距離、従ってアニール時間及び温度は表面ソースからの拡散の場合に比較して低減される。更に、拡散に続く寄生ジャンクションは高バンドギャップ物質内に配置される。従って、拡散後の物質をｐ型へ再変換する必要がない。これらの利点は、赤色波長を放射するＡｌＧａＩｎＰレーザに対してより重要であるが、これら技術はＡｌＧａＡｓレーザにも適用可能である。
【００１８】
本発明の前述及びその他の目的、見識、並びにより全体的理解は、添付図と共に以下の記載内容及び請求項を参照することによって明らかとなる。図は例示のみを目的としており本発明の好ましい実施例を制限するものではない。図においては、同様の参照符号は同様もしくは同等の部分を表す。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図２は、有限ソース不純物誘導レイヤインターミックスの概念を示す。先に述べたように、特定のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザデバイスの製造において、ＡｌＧａＡｓのようなＡｌ含有レイヤの頂部上にレイヤを再成長させて図１（ａ）の構造を生成することが望ましい。しかし、成長対象レイヤの酸化に付随する問題を回避するために、ＧａＡｓレイヤ２が初期構造に付加されて良好な再成長表面が与えられる。このＧａＡｓレイヤは、再成長完了後の最終構造において望ましくなく、図１（ｂ）に示されるように再成長レイヤ３の下部に延在する。例えば、図において、シリコンのような不純物の有限量が使用され、近傍の薄い量子ウェル（ＱＷ）レイヤ４を損傷せずにＡｌＧａＡｓ構造からＧａＡｓレイヤ２が除去される。図２（ａ）に示すように、Ｓｉは最初は全てＧａＡｓレイヤ２にあり、レイヤインターミックスのスレショルドを充分上回る濃度にある。不純物インターミックス及びレイヤインターミックスのスレショルドに関するより詳細な内容は、J.Appl.Phys.64(12),15Dec.1988,pp.R93-R113 及びAppl.Phys.Lett.50(25),22June,1987,pp.1823-1825を参照。ＡｌＧａＡｓに対して、８５０°Ｃのアニール温度において、Ｓｉについてのこのスレショルド値は３×１０18ｃｍ-3のオーダーである。構造表面はＳｉ3 Ｎ4 （図示なし）又はこの他の適切な障壁物質でキャップされ、アニール中における該表面からのＩＩＩ族又はＶ族元素の損失が回避される。当該サンプルは、次に、スレショルドレベルを上回る不純物濃度に対して不純物誘導レイヤインターミックスを結果として生じるような充分高い温度でアニールされる。この例において、該温度は８５０°Ｃのオーダーである。
【００２０】
アニールが進行すると、ＳｉはＧａＡｓレイヤからより大きな体積内へ拡散を開始し、濃度が減少する。図２（ｂ）に示されるように、両サイドの境界のＳｉ濃度はインターミックスのスレショルドを上回っているため、ＧａＡｓレイヤと周囲レイヤとの境界はインターミックスを開始する。特定の時間経過の後、Ｓｉは充分大きな体積内へ拡散を完了し、当該領域の任意地点の濃度はインターミックスのスレショルドを下回る（図２（ｃ））。この時点において、インターミックスは急激に弱まり又は停止する。近傍ＱＷの境界におけるＳｉ濃度はスレショルドを越えておらず、該ＱＷは影響及び損傷を受けない。
【００２１】
前記の技術は、除去される埋め込みレイヤ内又はその近傍に内在された有限不純物ソースの使用を介して境界に垂直な方向（図１の垂直方向及び図２の水平方向）において限られた範囲にわたるインターミックス埋め込みＩＩＩ−Ｖ族半導体レイヤを提供する。インターミックス距離は、アニーリング前のレイヤ内の不純物総量によって自己抑制される。図１（ｂ）及び２に示された例では、インターミックス不純物は望ましくないＧａＡｓレイヤに最初に内在される。後続のアニールサイクル中、ＧａＡｓレイヤ内の特定のＧａはＡｌ及びＧａ原子の内部拡散によってＡｌと置換され、これはシリコンによって増加される。代替的に、Ｓｉ又は他のインターミックス増加不純物が、望ましくないレイヤ２に隣接するＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ中間レイヤ１の部分（図１（ｂ））に内在され、（Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ領域１内への対応するＧａ拡散を伴って）望ましくないＧａＡｓ領域２内へのＡｌ拡散を増加させる。この結果、レイヤ２の組成が変更され、該レイヤは効果的に中間レイヤ１の延長部となる（図１（ａ））。前記の両ケースにおいて、不純物誘導レイヤインターミックスを介して、薄い埋め込みレイヤは該レイヤの上部及び下部構造を保持しつつ除去される。不純物含有量及びその配置の適正な選択によって、インターミックスは不純物の近傍領域に制限され、インターミックスが生じる距離はインターミックスの前にレイヤ内にある不純物総量によって自己抑制される。有限ソースという用語はこのことを意味する。アニール期間中において不純物含有量全体は固定されたままであるため、インターミックス距離が制御され、図２のＱＷ及び図１（ｂ）のＱＷレイヤ４のような隣接する所望レイヤへの望ましくない影響が回避される。スタート時の不純物含有量は所望の局所的インターミックスを得るのに充分な量だけスレショルドを越えなければならないが、アニールが続いてその濃度がやがてスレショルドを下回り不純物拡散前線が所望レイヤへの接近を開始する場合に以降のインターミックスが生じないことを保証するためにスタート時の不純物含有量は多すぎてはならない。一般に、Ｓｉ濃度は、７００°Ｃから１０００°Ｃのアニール温度範囲に対して１×１０18ｃｍ-3から１×１０19ｃｍ-3の範囲内となるよう選択される。これら条件下において、レイヤインターミックスはＳｉドープ領域のオリジナル位置からほぼ２０から２０００ｎｍの距離にわたり有効となる。実際の距離は特定された濃度及び温度に依存し、高い濃度及び／又は高い温度は結果としてより大きい距離を生じる。
【００２２】
本発明は、レイヤインターミックスを誘導するための不純物としてＳｉの使用に限定されない。先に引用したＵ．Ｓ．特許及び文献から明らかなように、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びＳｅのような他の不純物はレイヤインターミックスを増加させる同様の作用を有する。先に引用した文献はレイヤインターミックスを得るためのこれら他の不純物の含有量の例を与える。
【００２３】
本発明のプロセスは、先に引用した２つのＵ．Ｓ．特許出願に記載されたようなＡｌＧａＡｓ物質系におけるスタック活性領域マルチ波長レーザの製造に非常に有用である。この場合、低Ａｌフラクションの薄いＡｌＧａＡｓレイヤがエッチストップレイヤ及び再成長表面として使用される。該表面上で再成長が完了すると、エッチストップレイヤはもはや有用な機能を提供しない。むしろエッチストップレイヤはレーザのパフォーマンスを劣化させる。近傍の量子ウェルに損傷を与えずにこのエッチストップレイヤを隣接レイヤとインターミックスする本発明に従う有限ソース不純物誘導レイヤインターミックスは、再成長が完了したスタック活性領域マルチ波長波長デバイスのパフォーマンスを改善する。
【００２４】
図３は、本発明に従って形成されたマルチ波長スタック活性領域レーザの概略断面を示す。垂直及び横方向の寸法は当該構造を明確にするために実形状に相似しておらず、典型的な実寸法は先に引用したＵ．Ｓ．特許、Ｕ．Ｓ．特許出願、及び文献に見いだされる。マルチ波長レーザは構造１０を有し、該構造は、下部クラッドレイヤ１２、第１活性レイヤ１３、分離障壁レイヤ１４、第２活性マルチレイヤ１５、及び上部クラッドレイヤ１６を基体１１上に公知の方法によってエピタキシャル成長することによって形成される。第１活性レイヤ１３は、第２活性マルチレイヤ１５内のＱＷのバンドギャップより高いバンドギャップを有する物質から構成される。マルチレイヤ１５は、少なくとも１つの量子ウェルを有し、量子ウェルより高いバンドギャップを有する障壁レイヤを量子ウェルの両サイドに有する。活性レイヤ１３は好ましくは量子ウェルを有するが、必ずしもそうある必要はない。インターミックスが所望される領域は、通常、マルチレイヤ１５のＱＷレイヤと障壁レイヤとの間であり、マルチレイヤ１５は非常に薄いため短い距離のみにわたるインターミックスが必要となる。活性レイヤ１３に対してインターミックスは所望されないため、該レイヤは薄いレイヤを有する必要はなく、従ってバルク物質から構成可能である。共通基板電極１７が底部に与えられ、離間された電極１８及び１９が頂部に与えられる。左電極１８と基板電極１７との間、又は右電極１９と基板電極１７との間に電圧を印加することによって、所望に応じて構造の左又は右又は左右両方を介して電流を独立に生成可能である。第２レーザとしてラベル付けされた右の構造は、潜在的に活性である２つの活性レイヤを有し、電流が発生する際、第２活性マルチレイヤに対応する相対的に長い波長でレーザ動作する。これは、第２活性マルチレイヤがより小さいバンドギャップを有しており注入キャリアが構造内の最低エネルギーの活性レイヤを優先的に占有するためである。しかし、本発明を適用しない場合、第１レーザとしてラベル付けされた左の構造もまた第２活性レイヤに対応する相対的に長い波長でレーザ動作する。左の第１レーザを第１活性レイヤの相対的に高いバンドギャップに対応する相対的に短い波長（より高いエネルギー）でレーザ動作させるために、第２活性レイヤの領域２０が構造内で無効にされなければならない。このことは、第１活性レイヤのバンドギャップよりもバンドギャップが高くなるように領域２０の組成を変更することによって達成可能である。この場合、左の構造において、優先的に占有される相対的に低いエネルギーの活性レイヤは第１活性レイヤとなり、第２活性レイヤとはならない。しかし、下部の第１活性レイヤ部分の組成又は右サイドの第２活性レイヤ部分の組成を変化させずにどのようにして埋め込み領域２０の組成を変更するかが問題となる。第１及び第２レーザの通常の横方向間隔は１０から５００ミクロンであること、並びに、第１及び第２の活性レイヤの通常の垂直方向間隔は２０から５００ｎｍであることが組成変更の際に考慮されなければならない。
【００２５】
図に示されたスタックレーザ構造において左の第１レーザ内の望ましくない領域２０を除去することに対する本発明の解決策は、領域２０のみにおいて第２活性マルチレイヤ１５のインターミックスを選択的に行うことである。これを実行するための本発明に従ういくつかの方法がある。第１の方法では、活性マルチレイヤ１５は不純物、例えばＳｉを有しており、該不純物は該レイヤが成長する際に組み込まれる。選択的キャップ条件が使用されて不純物が活性マルチレイヤ１５内のＱＷのどこをインターミックスするかかが制御され、その領域のバンドギャップはレイヤ１３のバンドギャップより高くなる。ＳｉＯ2 のキャップレイヤが上部クラッド１６含む成長構造の上へ横方向にパターン化され、インターミックスが所望される領域、即ち領域２０上へＳｉＯ2 キャップが与えられることが可能である。
【００２６】
代替的に、第２の方法（以下により詳細に説明される）は、レイヤ１５が不純物を組み込まれて成長された後に選択的キャッピングを行い、熱アニールによって選択的インターミックスを行い、キャップパーターンを除去し、残りのレイヤを成長させる。
【００２７】
第３の方法（以下により詳細に説明される）は、活性レイヤ15の成長を停止し、（例えばＳｉ3Ｎ4で）表面をマスクし、インターミックスが所望されるウィンドゥ内でレイヤ15と接触するようＳｉを付着して、インターミックス所望領域へ不純物を選択的に組み込むものである。次にアニーリングが実行されてインターミックスが行われ、Ｓｉ及びＳｉ3Ｎ4が表面から除去され、レイヤ15上に残りのレイヤが成長される。
【００２８】
図４は、ＡｌＧａＡｓ物質系のデュアル波長（例えば、７８０及び８５０ｎｍ）スタック活性領域レーザにおける複数のレイヤのバンド図を示す。シェード部分は不純物ドープ領域である。上部及び下部の図は、それぞれアニール前及びアニール後のバンド図を示す。結果として得られる領域20のバンドギャップ（下部の図）は、QW13のバンドギャップより大きい。図４（ａ）及び（ｂ）において、Ｓｉドープレイヤがアニール中にインターミックスする。有限なＳｉは拡散してその濃度が減少するため、近傍のレイヤは影響を受けない。図４（ｂ）において、付加的な薄いレイヤ１５’が含まれ、アニール後の領域２０’内のよりフラットな組成プロファイルを生じる。この例において、波長８５０ｎｍを有するインターミックス前のＡｌＧａＡｓＱＷ１５はインターミックスされ、相対的に大きなバンドギャップのＱＷ１３に関連する７８０ｎｍの波長で動作される。第２活性レイヤ部分１５は周囲の構造部分とインターミックスし、相対的に大きなバンドギャップを有するインターミックス領域２０を形成する。この相対的に大きなバンドギャップは、最低エネルギーの活性レイヤに対して領域２０を相対的に不活性とすることによって該領域を構造から効果的に除去する。
【００２９】
従って、スタック活性領域レーザアレイに適用される基礎的コンセプトは、相対的に短波長の量子ウェル13を保存しつつ相対的に長波長の量子ウェル15をその周囲レイヤとインターミックスすることを含む。以下に説明される参考例は，Ｇａ空格子点ソースによって空格子点増加インターミックスが実行されている期間中の、ＡｌＧａＡｓ及びＡｌＧａＩｎＰ物質系に対するＡｌ−Ｇａ内部拡散定数の大きな差を利用する。図５は、ＳｉＯ2でキャップされたＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ／Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（図５のカーブ（ａ））及びＧａＡｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ（図５のカーブ（ｂ））超格子における高速熱アニール中のＡｌ−Ｇａ内部拡散に対する拡散定数の測定結果のプロットを示す（文献１及び６）。熱アニールという用語は，７００から１０００℃の範囲にある温度で加熱を行い、該温度範囲内で１から１００時間の範囲で保持することを意味する。高速熱アニールという用語は、前記温度を１分又はそれ以下で立ち上げ、１０分又はそれ以下でクールダウンすることを意味する。相対的に非常に低いＡｌＧａＩｎＰの活性化エネルギー（ＡｌＧａＡｓのそれが３．６ｅＶであるのに対して０．４ｅＶである）によって、９００℃より上の温度に対して、ＡｌＧａＡｓのＡｌ−Ｇａ内部拡散定数は相対的に非常に大きくなる。このことは図の点線の延長により示される。異なる内部拡散速度を再現するために我々が行った実験では、同一のアニール条件下で、ＡｌＧａＡｓＱＷ構造のレーザ動作波長はインターミックスに起因して８４０ｎｍから７８８ｎｍへシフトし、一方ＡｌＧａＩｎＰＱＷ構造のレーザ動作波長は６７５＋／−１ｎｍのままであった。後者はインターミックスが実際には生じなかったことを示している。内部拡散速度のこの大きな差は、所望のＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＩｎＰのＱＷ及び周囲のＡｌＧａＩｎＰ障壁を損傷せずに望ましくないＡｌＧａＡｓ又はＧａＡｓのＱＷを周囲のＡｌＧａＡｓ障壁とインターミックスすることを可能とする。従って、インターミックスがない場合に赤外波長でレーザ動作し、赤外放射のための１つのＡｌＧａＡｓ量子ウェル及び赤色放射のための１つのＡｌＧａＩｎＰ量子ウェルを有するスタック活性領域構造は、ＡｌＧａＡｓ（赤外）レイヤをインターミックスすることによって赤色波長動作するよう変換される。このことは６８０ｎｍ及び８５０ｎｍの波長に対して図６に示されており、この図は図４に類似するが、アニール前の８５０ｎｍに対する組成（ａ）及びアニール後の６８０ｎｍに対する組成（ｂ）が示されている。（ａ）においてレーザ動作は８５０ｎｍであり、一方（ｂ）においてレーザ動作は６８０ｎｍである。
【００３０】
一般に、本明細書において、特に他の指定がない限り、活性領域という用語は１又はそれより多くの薄いレイヤを意味し、該薄いレイヤは、１又はそれより多くの通常２０ｎｍ又は（１より多くのレイヤが薄い障壁レイヤによって離間される場合は）それ以下の厚さのＱＷレイヤを含み、（もし存在する場合には）ＱＷレイヤよりも高いバンドギャップを通常有する側面配置される閉じ込めレイヤを含む。例えば、ＡｌＧａＡｓのＱＷレイヤに対して、閉じ込めレイヤは同じ３つの構成物質を有することが可能であるが、Ａｌ含有量は相対的に高く、これによりバンドギャップが増加する。従って、ＡｌＧａＡｓのＱＷレイヤは、該レイヤを高いＡｌ含有量を有する側面の閉じ込めレイヤとインターミックスすることによってバンドギャップを増加可能であり、この結果該ＱＷレイヤのＡｌ含有量が増加する。
【００３１】
この参考例において、ＳｉＯ2で構造をキャップしてアニールすることによってインターミックスが達成される。ＡｌＧａＡｓのＱＷをインターミックスするアニール期間中、ＡｌＧａＩｎＰのＱＷは部分的にインターミックスされて小さい波長シフトを生じる可能性がある。このシフトは、Ａｌ−Ｇａ内部拡散定数の大きな差のために最小化され、適切なウェル幅の選択によって更に最小化可能である。量子ウェルの部分的インターミックスに関連する波長シフトはウェルが狭くなるに従って増大し、この結果、赤外及び赤色量子ウェルの波長シフトの区別が可能となる。これは、非常に大きなシフトが所望される場合には赤外に対して（ほぼ１００オングストロームより小さい）狭いウェルを使用し、最小シフトが所望される場合には赤色に対して（ほぼ１００オングストロームより大きい）広いウェルを使用することによって達成される。この極端なケースは、赤色部分が充分広く量子ウェルとしてよりもむしろバルクとして作用する場合であり、アニール期間中において赤色波長のシフトが除去される。1つの可能な変形は、ＡｌＧａＩｎＰのＱＷ活性領域を、バルク物質として作用する（ほぼ２００オングストロームより大きい）広い（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐレイヤで置換することである。代替的に、又は付加的に、相対的に高いＡｌ組成の薄いレイヤ（図４（ｂ）の１５’）を付加してインターミックスの際のバンドギャップ増加を増大させることによってＡｌＧａＡｓ活性領域が最適化可能である。
【００３２】
図7は、デュアル波長（赤色及び赤外）レーザアレイを形成する様子を示す。スタック活性領域レイヤ構造３０は、赤外放射に対するＡｌＧａＡｓのＱＷ活性領域３１及び赤色放射に対するＡｌＧａＩｎＰのＱＷ活性領域３２を含むよう成長される。次に、表面部分がＳｉＯ2３３で選択的にカバーされ、残りの部分がＳｉ3Ｎ4キャップ３４でカバーされる。次に、当該ウェハーはほぼ８時間（ほぼ８００から１０００℃の範囲内の）高温アニール処理される。アニールは、表面をＧａＡｓウェハーに接触させて実行可能であり、又は、Ａｓ圧が制御されたシールドアンプル内で実行可能である。アニール期間中、ＳｉＯ2キャップ３３は外部拡散Ｇａを吸収することによってＧａ空格子点ソースとして作用し、ＳｉＯ2下のＡｌＧａＡｓレイヤは空格子点増加インターミックスによってインターミックス３６となる。一方、Ｓｉ3Ｎ4でキャップされた領域は本質的に変化しないままとなる（文献２）。
【００３３】
表面をパターン化する多くの代替手段が存在する。例えば、Ｓｉ3Ｎ4でキャップされた領域は露出したままにしておくことが可能であり（文献７）、又は，Ｓｉ3Ｎ4はＳｉＯ2に先立ち付着及びパターン化可能である。後者の場合表面全体にＳｉＯ2が付加される。横方向にパターン化された空格子点増加インターミックスを実行するために他の物質の組合せ及びアニール環境が使用可能である。
【００３４】
ＡｌＧａＡｓ活性領域のパーターン化されたインターミックスに続き、ストライプレーザが公知の方法によって形成される。一例として図８を参照。図８に示されるように、１つのストライプは、インターミックスされておらずＡｌＧａＡｓ活性領域から赤外ビーム４０を放射する右部分を介して電流を通過させ、もう一方のストライプは、ＡｌＧａＩｎＰ活性領域から赤色ビーム４１を放射するインターミックスされた左部分を介して電流を通過させる。
【００３５】
赤外活性領域を全体的にインターミックスする代わりに部分的にインターミックスすることによって２波長より多くの波長を有するアレイが形成可能である。例えば、図７に示された最初のインターミックスの後、アニール中にＳｉ3 Ｎ4 でカバーされて活性領域３１が組成変化していないデバイス右部分において、該部分の表面がＳｉＯ2 で部分的にキャップされ（他の部分はＳｉ3 Ｎ4 でカバーしたまま）、活性領域３１の部分的インターミックスを生じる時間アニールされることが可能である。例えば、このバンドギャップは８５０ｎｍ放射から８００ｎｍ放射へシフトされることが可能である。従って、結果として得られる構造は、以前と同様に６８０ｎｍの放射要素を左に有し、構造の右は２つの横に並列な放射要素を有することとなり、この並列要素は、８５０ｎｍを放射する領域３１のインターミックスが生じなかった領域、及び８００ｎｍを放射する領域３１のインターミックスが生じた領域にそれぞれ対応する。更に、赤外活性領域はより長波長の放射を可能とするＩｎＧａＡｌＡｓを含むことが可能である。後者の例は、８９０ｎｍから１１００ｎｍの範囲内の波長を初期形態として放射するＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓ障壁を有するＩｎＧａＡｓのＱＷを有する活性領域３１である。
【００３６】
前記記述はＡｌＧａＡｓ及びＡｌＧａＩｎＰ物質系に限定されず、インターミックス定数の差を利用可能な他の物質系に対して同様に適用可能である。そのような他の物質系の例は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＡｓ、又はＧａＩｎＰの活性領域、及び、ＡｌＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰクラッドのような他のＩＩＩ−Ｖ族物質と共にＩＩ−ＶＩ族物質を含む。
【００３７】
エッチング及び再成長プロセスに比較して、本発明の方法によってスタック活性領域マルチ波長レーザアレイを形成する利点は以下のように要約される。
【００３８】
１．活性領域近傍の再成長が必要とされない。このことは、初期のデバイス特性及び信頼性に関して非常に大きな利点である。
【００３９】
２．結果として得られるレーザアレイの頂部表面は平坦である。
３．異なる波長のデバイスの各々は本質的に同一の導波路となり、従ってより類似したビーム特性となる。（エッチング及び再成長プロセスのケースにおいては、導波路部分はエッチングによる各活性領域の除去を伴って除去され、この結果、相対的に短波長の放射要素に対する導波路は非常に薄くなる。）
さらに、参考例では活性領域内でドーパントが必要とされない。このことはデバイス動作に対して特定の利点をもたらす。
【００４０】
ＳｉＯ2キャップはＧａ空格子点を与えることによってＡｌＧａＡｓ量子ウェルのインターミックスを増加させ、一方図7に示されるようにＳｉ3Ｎ4キャップ下の物質は本質的に変化しないままであるため、インターッミックスが所望される領域上にＳｉＯ2キャップを与えることが望ましい。ＳｉＯ2キャップ下のＡｌＧａＩｎＰ量子ウェルは、ＡｌＧａＡｓ量子ウェルに比較してほとんどインターミックスを行わない。これはＡｌＧａＩｎＰ内のＡｌ−Ｇａ内部拡散定数が相対的に非常に小さいためである。
【００４１】
前述の説明は、所望レイヤのインターミックス前に構造内の全てのレイヤの成長を含むものであった。本発明に従った変形は、活性レイヤの成長後の任意点でインタラプトし、所望レイヤをインターミックスし、成長を完了する。これは先にのべた第２及び第３の方法である。
【００４２】
この変形は図９から図１１に示される。この方法は、第１成長ステップにおいて下部クラッドレイヤ４５及び第１活性領域４６を成長させることを含む（図９）。次に活性領域４６の部分４７が横方向パターン化形式でインターミックスされる（図１０）。このインターミックスは、埋め込みドープレイヤをインターミックスするための前述の方法によって達成されるか、又は、表面ソースからの不純物誘導レイヤ不規則化もしくは空格子点インターミックスのより従来方法に近い方法によって達成される。インターミックスに続いて、構造の残りの部分が成長される。この残り部分は、（第１活性領域より短波長の放射波長を有する）第２活性領域４８、上部クラッド４９、及びキャップレイヤ５０を含む。この方法では所望される場合には２より多くの活性領域を含めることが可能である。（当該領域下よりも相対的に短波長となる）新たな活性領域の各々の後に成長がインタラプトされ、これら活性領域はパターン化形式でインターミックスされ、この結果、アレイの異なる部分は異なる数の非損傷（非インターミックス）活性領域を有し、従って異なる波長を有する。しかし、個々にアドレス可能なレーザソースとして意図される共通部分５２の各横方向領域において、当該領域内の１つの所望放射のバンドギャップより小さいバンドギャップの全ての活性ＱＷレイヤは、相対的に大きなバンドギャップを形成する隣接レイヤとインターミックスされ、この結果、動作中においては、インターミックスされていない相対的に小さいバンドギャップのレイヤが優先的に所望の放射を行う。
図１２は、ヒートソース６０としてパルス紫外レーザを用いる埋め込みドープレイヤのインターミックスの他の変形を示す。多くのレイヤの組成が図１２に示されており、赤外λ1 に対するＳｉドープＡｌＧａＡｓのＱＷ1 及び赤色λ2 に対するＡｌＧａＩｎＰのＱＷ2 を含む。高反射率領域６１及び高透過率領域６２に表面をパターン化してパルスレーザ光線６０を照射することによって横方向パターン化が達成される。透過性領域６２において、活性領域は透過放射６０によって加熱されて結果としてドープ赤外量子ウェルＱＷ1 のインターミックスを生じ、赤色放射に対する非ドープ量子ウェルＱＷ2 は損傷されない。反射レイヤ６１はレーザ光６０が活性領域に到達すること及び加熱することを回避する。活性領域上のレイヤが透過性である必要はない。それらが吸収性である場合、熱が活性領域へ伝達されて温度が上昇してインターミックスが開始する。構造の特定レイヤにおいてレーザ光が多く吸収されることが必要である。即ち、レーザ光は構造の特定レイヤのバンドギャップより高いフォトンエネルギーでなければならない。６００ｎｍより短い波長のレーザ光が図１２に示した物質に対して適切である。代替的に、焦点合わせされ変調されたレーザビームを走査することによってパターン化が可能であり、この照射はインターミックスが所望される横方向領域内に主に吸収される。
【００４３】
図３において、第２活性レイヤ、即ち領域１５がＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ量子ウェルを有する活性領域である場合、好ましくはＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ障壁レイヤが両サイドに提供される（但し１≧Ｙ≧Ｘ≧０）。代替的に、一方のサイドの障壁はＡｌZ Ｇａ1-Z Ａｓの組成（Ｚ＞Ｘ）を有することが可能である。次に、（適切なキャップを用いた）アニール下において、Ａｌ及びＧａがインターミックスし、この場合Ａｌは障壁から量子ウェルへ移動し、Ｇａは逆に移動する。このことは所望の量子ウェルのバンドギャップを増加させる。
【００４４】
このケースにおいて、図４に関して説明したように、ＱＷ及び障壁領域の選択的インターミックスは、第１ＱＷ活性領域よりもはるかに高い第２ＱＷ活性領域の内部拡散定数（即ち内部拡散速度）によってもたらされる。この場合、第１活性領域は、例えばＡｌX ＧａY Ｉｎ1-X-Y ＰのＱＷ及びＡｌX1ＧａY1Ｉｎ1-X1-Y1 Ｐ（Ｘ１＞Ｘ）の障壁のようなＡｌＧａＩｎＰの量子ウェル及び障壁を有し、好ましくは第２活性領域は、例えばＡｌZ Ｇａ1-Z ＡｓのＱＷ及びＡｌZ1Ｇａ1-Z1Ａｓ（Ｚ１＞Ｚ）の障壁のようなＡｌＧａＡｓの量子ウェル及び障壁を有し、Ｇａ及びＡｌの内部拡散定数はＡｌＧａＡｓ第２活性領域に対して相対的に非常に高い。
【００４５】
図には示されていないが、周知のように、溝によって実現されるようなアイソレーションを図３及び図８の横方向並列レーザ間に組み込むことが望ましい場合がある。
【００４６】
前述の例は赤外波長の組み合わせ又は１つの赤外波長と１つの赤色波長の組み合わせを示したが、２つの赤外波長を有する他のＩＩＩ−Ｖ族混成体構造、２つの赤色波長を有する構造、これらの組み合わせ及び複数のこれら波長、又は一般的には充分なスペクトラム間隔の放射波長から成る任意のセットを形成するために前述の方法は利用可能である。
【００４７】
図３のスタックアレイに関連する前述の説明において、望ましくない領域２０を除去する１つの方法は、レイヤ１５の成長時に該レイヤにＳｉを組み込み、選択的キャップ条件を使用してインターミックスを生じる位置を制御し、領域２０のバンドギャップを増大させる。本発明の他の実施例について次に説明する。これら実施例においては、埋め込み不純物ソースが使用されてレーザダイオードの活性領域に対する側面インデックスガイド領域が形成される。本発明のこの態様は、図１３及び図１４のＡｌＧａＡｓレーザ構造において簡潔に示されており、図１３及び図１４はそれぞれアニール前及びアニール後の構造を示す。当該構造は基体７０を含み、該基体上に下部クラッドレイヤ７１、ＱＷ活性領域７２、上部クラッドレイヤ７３、及びキャップレイヤ７４が成長される。この構造と従来のレーザ構造との違いは、ｎ型クラッドレイヤのドーピングである。このケースにおいて、該レイヤは通常よりもはるかに高いレベルでＳｉドープされる。このことは導波路のＩＩＬＤに対する不純物ソースを提供する。リーズナブルな時間及び温度での導波路７２へのＳｉ拡散に対応する濃度を提供するためにドーピングレベルは５×１０18ｃｍ-3より高いことが必要される。アニール期間中、導波路を介したＳｉ拡散によってＩＩＬＤが生じる。表面条件の適切なパターン化によって、ＩＩＬＤはストライプ７６の外部領域内へ進行可能となると共にストライプ下において停止するか又は著しく低速となり得る。この結果導波路及びＱＷはストライプ下においてほとんど影響を受けない。これを達成するための多くの可能なキャップ条件が以下に説明される。アニール期間中、ＩＩＬＤはストライプ７６外部のインターミックス領域７７を結果として生じ、該領域はストライプ領域よりも高いバンドギャップ及び低い屈折率を有し、このことは従来のＩＩＬＤインデックスガイド型レーザにおけるような横方向の電気的及び光学的閉じ込めを与える。
【００４８】
この方法の１つの欠点の可能性は、クラッドレイヤ７１内の高いドーピングレベルがデバイスの自由キャリア吸収損失を増加させることである。このことはスレショルド電流の増加及び効率の低下につながる。ストライプ領域内の自由キャリア吸収を緩和するために、図１５及び図１６に示すように、Ｓｉのない分離レイヤ７８を付加することによって、アニールの前後で不純物ソースが導波路から若干遠ざけられることが可能である。これによって若干の光学モードが高ドープ領域７１にオーバーラップして自由キャリア損失が減少する。導波路に隣接するより低濃度にドープされた分離レイヤ７８を付加することもまたストライプ領域内の高いＩＩＬＤを回避する能力を増加させる。先に述べた例におけるように、アニール期間中において導波路を介してクラッドレイヤ７１から限られた距離までＳｉが拡散し、表面パターン化によって制御された領域内のＩＩＬＤを開始する。
【００４９】
図１７及び図１８は、埋め込み不純物ソースの配置に関する他の代替実施例を示す。下部クラッドレイヤ内に不純物ソースを配置するよりもむしろ、図に示されるように不純物は導波路領域８０内に含有される。このケースにおいて、Ｓｉは外部へ拡散し、表面パターン化によって選択された領域７７内のＩＩＬＤを開始する。この代替例において、下部クラッドレイヤ７９は従来のドーピングを有する。
【００５０】
初期不純物配置の内のいづれの１つ又はいづれの組み合わせが使用されても、アニール後の構造は同様となる。図１３の構造に対して前記処理を行った構造が図１９に示されており、シリコンニトライドの除去の後に金属接点８１が付加されてデバイスを介して電流の通過が可能となる。ｐ−ｎジャンクションが点線８２で示される。ストライプ７６外部のｐ−ｎジャンクションは高バンドギャップクラッドレイヤ物質内にあるため、該ｐ−ｎジャンクションはレーザーストライプ内の相対的に低いバンドギャップの活性領域内のｐ−ｎジャンクションよりも高いターンオン電圧を有する。結果として、ストライプ外部へのリーク電流は非常に小さくなる。しかし、図２０の８３に示すように、プロトン又は他のイオンのインプランテーションによってストライプ外部のデバイス上部領域を高抵抗性物質に変換することによって、リーク電流が更に低減可能である。このことはまた同一チップ上のデバイス間の電気的アイソレーションを増加させる。頂部の接触抵抗を低減するために、図２１のようなｚｉｎｃ拡散を実行することが有効であり、又は、好ましくは図２２に示すようなｚｉｎｃ拡散とイオンインプランテーションの両者を実行することが有効である。
【００５１】
図には示されていないが、一般的にはへき開によってデバイスの対向両端にリフレクタが形成されて通常の光学キャビティが形成される。
【００５２】
以上の説明で示された例はＡｌＧａＡｓ物質系のデバイスに関するものであった。ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ物質系の赤色放射レーザに対しては、Ｐ含有レイヤとＡｓ含有レイヤとのインターミックスに関する付加的問題が存在する。そのようなレイヤがインターミックスする場合、格子不整合と歪みが生じる可能性があり、デバイス動作に対して有害で潜在的な致命傷となり得る欠点を最終的にもたらす。従って、構造内の不純物配置の選択において付加的な考慮がされなければならない。図２３は、図１５及び図１６のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ構造に類似のＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓレーザ構造を示す。（物質の変更以外の）重要な相違は、高ドープＳｉソースレイヤ８６と基体７０との間の付加的分離レイヤ８５の追加である。この分離レイヤ８５は、ソースレイヤ８６から拡散するＳｉがＡｌＧａＩｎＰクラッドレイヤ８５とＧａＡｓ基体７０との境界へ到達しないような充分な厚さであることが必要である。このレイヤがない場合、クラッドレイヤは基体とインターミックスし、特定の欠点を生じる。部分的クラッドレイヤ７８’がＳｉソース８６と活性領域８７間に与えられる。
【００５３】
この方法の重要な態様は、表面条件を使用して構造の特定領域内でＩＩＬＤを発生させるかさせないかを制御することである。そのような制御を可能とする多くの可能な表面条件がＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ構造に対して図２４（ａ）及び（ｂ）に示される。レーザ構造の頂部レイヤのみが示される。図２４（ａ）において、ＩＩＬＤが行われる領域はシリコンニトライド８９でカバーされ、シリコンニトライド８９はＡｓを含んでも含まなくてもよく、ＩＩＬＤが行われない領域は露出したままである。Ａｓオーバープレッシャーのないアニール期間中、露出表面はＡｓを失い、Ａｓ欠乏状態となる。先に述べたように、Ａｓ欠乏雰囲気はｎ型物質内のＩＩＬＤを抑圧し、一方、Ａｓ過剰雰囲気はｎ型物質内のＩＩＬＤを増加させる。図２４（ａ）に示されるＡｌＧａＡｓ構造のパターン化は、シリコンニトライド下のドープレイヤよりも露出表面下のドープレイヤのほうがＩＩＬＤが非常に低速になることを我々は確認した。図２４（ｂ）において、ＳｉＯ2 ９０が使用されてＩＩＩ族空格子点ソースが提供され、ＩＩＩ族サブ格子上のＳｉ拡散及びインターミックスを増加させる。
【００５４】
ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓの赤色放射レーザのケースにおいて、同じ表面条件が使用可能である。代替的に、ＧａＡｓキャップがエッチオフされ、ＡｓをＰで置き換えた類似の表面条件が利用可能である。ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓにおける付加的代替例として、ストライプ領域外の領域のみにおいてＧａＡｓキャップが除去され、図２５（ａ）に示すキャップ条件が適用可能である。この場合、ニトライド９４内の過剰Ｐによってストライプ外でＩＩＬＤが発生し、Ａｓ欠乏状態によってストライプ下ではＩＩＬＤが回避される。図２５（ｂ）において、ＳｉＯ2 ９５はＩＩＩ族の空格子点ソースを提供し、ＩＩＩ族サブ格子上のＳｉ拡散及びインターミックスを増加させる。
【００５５】
図１７及び１８の実施例の製造において、他の実施例では通常非ドープである活性領域８０は、Ｓｉドーピングの存在に起因して、実際にはｎ型導電性を示すドープ活性領域となる。この活性領域上の非キャップ表面と、ＩＩＩ−Ｖ族混成体のＶ族要素（ＧａＡｓのＡｓ、又はＧａＩｎＰのＰ）のオーバープレッシャーをなくすることとによってインターミックスが回避される。結果として、アニール期間中にＡｓの外部拡散が発生して非キャップ表面からＡｓが失われ、望ましくないインターミックスが回避される。文献４は異なるアプローチを使用する。この文献において、（Ｓｉ2 ）Y （ＧａＡｓ）1-Y アロイが活性レイヤ内に形成される。外側の活性レイヤ部分はドープされないままである。側面のインデックスガイド領域を形成するために、ストライプ領域外にＳｉＯ2 キャップが付加され、Ａｓオーバープレッシャーを伴うアニールステップが実行されてＧａ空格子点を発生し、アロイの組成が変化してインターミックスのためのＳｉ拡散が促進される。Ａｓオーバープレッシャーにより、外部拡散中にＡｓは失われず、従って、この文献は本発明の前述の態様で実行されるようなインターミックスを回避するための表面からのＶ族要素の損失に依存していない。更に、本発明のこの態様はインターミックスを発生させるための付加的Ｇａ空格子点ソースを必要としない。
【００５６】
ストライプ表面がＡｓ欠乏アニール状態におかれるケースにおいて、表面からのＡｓの損失は、完成デバイスにおいてより高いダイオードターンオン電圧及び並列抵抗をもたらす。図２１及び図２２に関して説明したｚｉｎｃ拡散は、ダイオードの電気的特性を改善する補助となる。代替的に、又は付加的に、構造頂部に犠牲的レイヤが付加可能である。これら犠牲的レイヤはアニール中に劣化するがこの下部のレイヤの劣化を低減する。アニール及び誘電体表面レイヤの除去に続いて、これら犠牲的レイヤはエッチングにより除去可能である。適切なレイヤデザインの使用によって、選択的なエッチング手段により前記除去は容易に実行可能である。犠牲的レイヤの除去に続いて、図２２のように、デバイスはｚｉｎｃ拡散、イオンインプラント、及び金属接点が施されることが可能である。
【００５７】
前述のように、本発明の方法は、ＩＩＬＤによるＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ物質系のインデックスガイド型レーザの形成に対して表面ソースからの拡散を使用する従来技術により近い方法と比較してＩＩＬＤに対して相対的に低い温度及び相対的に短い時間を可能とする。
【００５８】
本発明は特定の実施例と共に説明されたが、多くの代替、修正、及び変形が可能であることは等業者には明らかである。従って、本発明は、請求の範囲に含まれる全てのそのような代替、修正、及び変形を含むことが意図される。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、マルチレイヤ構造半導体デバイスの製造で生じる望ましくないレイヤが選択的に除去可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は、再成長後の望ましい半導体構造の多くのレイヤに対するＡｌ含有量の概略図であり、
（ｂ）は、望ましくないＧａＡｓ埋め込みレイヤを生成する成長後の実際の半導体構造の概略図である。
【図２】  （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本発明に従う一デバイス形態の製造におけるアニール期間中のＡｌ含有量及びＳｉ不純物濃度の変化を示す図である。
【図３】  本発明に従うスタック活性領域レーザの一形態の断面図である。
【図４】  （ａ）及び（ｂ）は、本発明に従うドープレイヤインターミックスの効果を示すエネルギーバンド図のシーケンスである。
【図５】  ２つの物質系のＡｌ−Ｇａ内部拡散定数のプロット図である。
【図６】  （ａ）及び（ｂ）は、特定のＩＩＩ−Ｖ族構造におけるレイヤインターミックスの効果を示す図である。
【図７】  参考例のデバイスの製造中の概略断面図である。
【図８】  本発明に従う半導体レーザの他の形態の概略図である。
【図９】  本発明に従う半導体デバイスを形成する他の方法を示す図である。
【図１０】  本発明に従う半導体デバイスを形成する他の方法を示す図である。
【図１１】  本発明に従う半導体デバイスを形成する他の方法を示す図である。
【図１２】  本発明に従う半導体デバイスの概略断面図である。
【図１３】  本発明に従う特定のＩＩＩ−Ｖ族構造の断面図である。
【図１４】  本発明に従う特定のＩＩＩ−Ｖ族構造の断面図である。
【図１５】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図１６】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図１７】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図１８】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図１９】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図２０】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図２１】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図２２】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図２３】  本発明に従う特定の半導体構造の断面図である。
【図２４】  （ａ）及び（ｂ）は、ＩＩＬＤステップ中に表面条件を制御して活性ストライプ領域外に不純物拡散を発生させ、活性ストライプ領域内への不純物拡散を回避するための方法を示す図である。
【図２５】  （ａ）及び（ｂ）は、ＩＩＬＤステップ中に表面条件を制御して活性ストライプ領域外に不純物拡散を発生させ、活性ストライプ領域内への不純物拡散を回避するための方法を示す図である。
【符号の説明】
１０  マルチ波長スタック活性領域レーザ
２０  インターミックス領域
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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