JPH03179792A - 半導体装置の試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、一体型レーザダイオード及びフォトダイオー
ドを有する半導体構造体に開するものであり、フォトダ
イオードは全ウェーへの製造プロセスにおける試験及び
レーザビームのモニタリングを規定する。フォトダイオ
ード構造体は、関連するダイオードレーザの光線の遠視
野強度分布を測定するためにあり、モード安定性に開す
るレーザのウェーハ上でのスフリーニングを可能にする
。

〔従来の技術〕

半導体レーザダイオードが広く情報処理システムにおい
て応用されてきたのは、そのコンパクトなサイズのため
及びその技術が関連する電子回路機構のレーザダイオー
ドと適合性があるためである。半導体レーザダイオード
は、通信、光メモリ及び光ビーム印刷のような分野で利
用されている。

デバイス性能の向上及び製造コスト削減を目ざす際、オ
プトエレクトニックデバイスの集積化への強い傾向があ
る。多くの例では、ダイオードレーザ及びモニタフォト
ダイオードは一体化され、フォトダイオードは通常レー
ザダイオードの後端面と向い合い、モニタするために用
いられ、レーザの出力を安定化させる。

このような一体型レーザダイオード／フォトダイオード
構造体は、多くの出版物に記述されており、代表的には
以下があげられる。

Ｎ、Ｂｏｕａｄｓａらによる「イオンビームエツチング
を用いた光検出器をモノリシックに集積したＧａＡｓ／
ＡｆＧａＡｓリッジ導波管レーザ（ＧａＡｓ　／Ａ　Ｉ
！　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｒｉｄｇｅ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ
　Ｌａ５ｅｒ　ｍｏｎ。

１ｉｔｈｉｃａｌｌｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｗｉｔ
ｈａ　Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｕｓｉｎｇ　Ｉｏｎ
　Ｂｅａｍ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）　Ｊ　、（Ｅｌｃｔｔｒ
ｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ３０号１９８７年７月、Ｖｏ
ｌ、　２３、Ｎｏ、　１６、ｐｐ８５５〜８５７）は、
モニタリングフォトダイオードと一体化されたレーザダ
イオードについて記述している。レーザダイオード及び
フォトダイオードは、それぞれイオンビームエツチング
工程で製造された垂直の傾斜エツチング面を有する。こ
の傾斜したフォトダイオード面は寄生光再注入を低下さ
せるが、フォトダイオードの均一な感度プロファイルに
は全く影響しない。

内円らによる「反応性イオンビームエツチングによって
製造された一体型ＡｌＧａＡｓ　２ビームＬＤ−ＰＤ配
列（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　Ａ　ｊ！　Ｇ　ａ　Ａ　
ｓＴｗｏ−Ｂｅａｍ　ＬＤ−ＰＤＡｒｒｄｙ　ｆａｂｒ
ｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　Ｒｅａｃｔｉｖｅｔｏｎ　Ｂｅａ
ｍ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）　Ｊ　、（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ２２号１９８６年５月、Ｖｏｌ、　
２２、Ｎａ１ｌ、ｐｐ５Ｂ５〜５８７）は、モノリシッ
ク集積したレーザダイオード／フォトダイオード配列を
開示している。

これは、平行の複数ビームを有し、各レーザダイオード
と関係するフォトダイオードによって制御可能な光源を
与える。レーザダイオード及びフォトダイオードは互い
に平行な垂直面を有し、約２０μｍ幅の溝の反応性イオ
ンエツチングによって形成される。高い結合効率が達成
される。

中野らによる「半絶＄１ＧａＡｓ上のレーザダイオード
、フォトモニタ、並びにレーザ駆動及びモニタリング回
路のモノリシック集積（ＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃＩｎｔｅ
ｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌａ５ｅｒ　Ｄｉｏｄｅｓ、　
ａｎｄ　Ｌａ５ｅｒ口ｒｉｖｉｎｇ　　ａｎｄ　　Ｍｏ
ｎｉｔｏｒｉｎｇ　　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　　ｏｎ　　ａ
　　ｓｅａ＋ｉ１−１ｎｓｕｌａｔｉｎ　　Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ　）　　Ｊ　、（ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏ
ｆＬｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　　Ｖ
ｏｌ、ＬＴ−４、ＮＯ，６，１９８６年６月、ｐｐ５７
４〜５８２）は、電気光学デバイス及び関連する電子回
路からなるオプトエレクトロニック集積回路（ＯＥＩＣ
）における著者の研究報告である。レーザダイオード及
びフォトダイオードは同じ構造であり、フォトダイオー
ドは逆バイアス条件で操作される。２つのデバイス間の
ギャップは、エツチング処理を用いて得ることができ、
結果として平行な垂直面であった。記述されている中で
第２のレーザダイオード及びフォトダイオードは一体化
され、−個のデバイスの電流−光出力の特性をチエツク
する。

松技らのｒＡｆＧａＡｓ　　０ＥＩＣ）ランスミッタ（
Ａｌ！ＧａＡｓ　　ＯＥ　Ｉ　ＣＴｒａｎｓ＋ｗｉｔｔ
ｅｒｓ）　Ｊ、（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＋　Ｖ
ｏｌ、　Ｌ　Ｔ　−５、Ｎａ１Ｏ。

１９８７年ｌＯ月、ｐｐ４３　Ｂ　２〜１３９０）は、
オプトエレクトロニック回路技術の態様を記述している
。電力自動ＩＩＪＩＩＩのためのレーザダイオード及び
フォトモニタを有する水平集積構造体を示している。ど
ちらのデバイスも断面図は同じであり、エツチングされ
た狭い溝によって分離されている。

前出の参照文献のように互いに平行な垂直面である。

これらの周知の一体型構造体において、フォトダイオー
ドは測定された信号、即ちフォトダイオード電流を与え
ることができるだけである。この信号は、関連するレー
ザダイオードの合計のビーム出力に比例し、空間的ビー
ム強度分布に開する情報は含まない。

しかしながら、空間的ビーム強度分布の測定は、現在注
目をあびている新しい製造プロセスに対して非常に重要
である。これらのプロセスにおいて、一つのウェーハ上
にある全てのデバイスのレーザ鏡面は、エツチングによ
って得られる。この全ウェーハの製造プロセスはウェー
ハレベルにおいて機能部をもたらす。そしてもし“ウェ
ーハ上（ｏｎ−ｗａｆｅｒ）”でレーザの試験及びスク
リーニングが可能ならば、部分的処理を大幅に削減する
であろう、さらにこの方法は、レーザの試験及びモニタ
リングを容易にする構造体、例えばフォトダイオードと
共に、レーザダイオードを製造するのに大変適している
。

レーザを試験する際に重要となる基準はモード安定性で
あり、これは、雑音のレベル（通信システムへの応用で
重要）及びビームの広がり（出力において重要）に影響
を与える０通常は、基本モードのみが存在し、動作及び
駆動条件の全範囲で安定していることが要求される。好
ましくないモードの変化は、結果としてレーザビームの
遠視野における強度分布の変化となる。従って、このよ
うな変化を検出することができ、試験されるレーザと共
に一体化製造される試験構造体は、ウェーハ上でのレー
ザダイオードのスクリーニングを可能にするので、必要
とされている。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 本発明の主な目的は、基準、特にモード安定性に開する
基準に対するウェーハ上でのレーザダイオードのスクリ
ーニングを可能にし、実質的にプロセスコスト又はウェ
ーハ面積を余分にかけずに組み入れることができる試験
構造体を与えることである。

もう一つの本発明の主な目的は、不均一な空間的光感度
プロファイルを有することによって、フォトダイオード
に衝突する光ビームの強度分布の変化と共にフォトダイ
オード電流が変化するようなフォトダイオードを、関連
するレーザダイオードと一体化させて与えることである
。

別の本発明の目的は、ウェーハ上に形成された複数のレ
ーザダイオードのレーザビームのモード不安定性を検出
し、スクリーニングする方法を与えることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、これらの目的に合致し、周知の一体型レーザ
ダイオード／フォトダイオード構造体の欠点を改善する
ことに開するものである。本発明の構造体において、試
験される関連レーザダイオードと光学的に接続させ、入
射レーザ光ビームに開する空間的不均一感度プロファイ
ルを有するフォトダイオードを与えることによってビー
ムの強度分布の変化と共に変化するフォトダイオード電
流を測定し、ウェーハ上でのレーザダイオードのスクリ
ーニングを可能にする。

下文に記述される本発明の具体例において、垂直のフォ
トダイオード面を独得な形状にするか、又はレーザから
発せられる光ビームの伝搬方向に対してフォトダイオー
ド面を傾けることによって空間的な不均一感度プロファ
イルを得る。第一の例では、ダイオードの面を非直線に
してレーザ光モード領域からの距離を変化させる。第二
の例では、まっすぐな垂直のダイオード面を光ビームの
光軸に関していわゆるブルースタ角だけ傾ける。

本発明の利点は、この構造体が主にビーム強度分布の変
化及び横モード遷移の検出を可能にすることである。そ
して、遠視野の挙動のウェーハ上での査定及び包括的な
ウェーハ上でのレーザダイオードのスクリーニングを可
能にすることは、特に重要である。さらに、新しいダイ
オードの設計は、レーザビームのレーザダイオードへの
反射を妨げる。

〔実施例〕

本発明のデバイスの具体例を詳細に記述する前に、従来
の一体型レーザダイオード／モニタフォトダイオード構
造体を本発明と比較することによって、両者に共通する
Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　／　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ技術及び
エツチング面を使用するデバイスの一般的概念を略述す
る。このような従来の構造体は、例えば前出の内円ら、
中野ら及び松枝らによる参考文献に記述されている。

第７Ａ図は、従来のレーザダイオード／フォトダイオー
ド構造体１０の斜視図である。主成分のみが示されてい
る。第７Ｂ図は、同じ構造体の上面図であり、さらに簡
略化されている。

構造体１０の主成分は、レーザダイオード１１及びフォ
トダイオード１２である。どちらもＧａＡｓ基板１３上
にエピタキシャル成長した層を積み重ねて形成される。

この積層体は、どれもクラッド層の間に活性層をはさん
でいる０図を明瞭に表わすために、活性７１１４のみが
第７Ａ図に示されている０図は、レーザ鏡面１６及びフ
ォトダイオード面１７を与える溝１５を形成するエツチ
ングプロセスの完了後の構造体を示している。完成した
デバイスに電気的接続を与えるメタライゼーション層が
図では省略されている。

第７Ａ図において、レーザの光モード領域は、活性層１
４付近に中心をおく小さな楕円で示され、横方向へは細
長いリッジ１９で規定される。第７Ｂ図における矢印の
束１８は、フォトダイオード面１７に衝突するレーザダ
イオード１１から発せられた光ビームを表わしている。

適切な動作電圧をかけることによってデバイスが活性化
されると、結果として得られるフォトダイオード電流は
合計のビーム出力に相当し、空間的均一感度なので光ビ
ーム強度分布のどのような変化にも影響されない。フォ
トダイオード１２は、レーザダイオード１１の動作をモ
ニタし、レーザが発せられる間はビーム出力の変化を感
知し、信号を送るように働く０通常、レーザダイオード
１１の後端部において発せられる（弱い）ビームはモニ
タリングに使用され、反対の前端における主ビームがレ
ーザを放出する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、本発明に従って設計された一
体型ダイオードレーザ／フォトダイオード構造体２０の
第一の具体例を示す図である。構造体は、レーザダイオ
ード１１の前端１６Ａ及び後端１６Ｂとそれぞれ向い合
うように配置された一対のフォトダイオード１２Ａ及び
１２Ｂからなる。どちらも空間的不均一感度のプロファ
イルを有する。

基本的には、レーザダイオード１１及びフォトダイオー
ド１２どちらの構造体も第７Ａ図に示されるデバイスと
同じである。従って、対応する構成要素には同じ参照番
号を用いた。二つのフォトダイオード構造体に対して、
例えば１２Ａ及び１２Ｂ、１５Ａ及び１５Ｂ等のような
対の番号を対応する要素に対して用いた。前端ビーム１
８Ａ及び後端ビーム１８Ｂの両方は、レーザダイオード
１１の試験に用いられる。

第１Ａ図の構造体２０は、従来のデバイス（第１Ａ図に
示されている）とは大きく異なり、フォトダイオード面
２１及び２２が直線又は平面ではなく、独得な形状を有
する。二つの面２１及び２２は相互に反対のプロファイ
ルを持つ。具体例の図の中で、面２１は凹面であるのに
対して面２２は凸面の形状である。

構造体２０の動作原理について記述する。広がりＤを持
つレーザビームは、距離Ｘ＝Ｓ　（ｙ）に配置された高
さｈの感度領域を有するフォトダイオードに衝突する。

フォトダイオードの面において集められた光の分数η（
ｙ）は、水平方向ｙに沿ってＳ　（ｙ）と共に のように変化する。

水平方向の強度プロファイルＰ　（ｙ）を伴うレーザビ
ームは、フォトダイオード電流を誘導する。

ｉ　　（ｙ）〜η（ｙ）ｘＰ　（ｙ） 平らなフォトダイオード面を有し、Ｘ＝Ｓｏであり、ビ
ーム広がりＤが小さいなら（はとんど直角入射）、ηは
一定であり、出力信号は、となる。

これは、結果として得られるフォトダイオード電流が合
計ビーム出力の関数であり、強度分布には無関係である
ことを意味する。これが、従来技術のデバイスで測定で
きるのである。

本発明の独得な形状の面を有する構造体において、収集
効率は距＠Ｓ　（ｙ）に合わせてｙに沿って変化し、出
力電流は、 となる。

これは、出力信号がフォトダイオードの水平方向の強度
プロファイルの形状に依存することを示している０面２
２と同じように面２１の形態も空間的不均一感度のセン
サとして動作し、フォトダイオード１２Ａは中央部で最
低の感度、フォトダイオード１２Ｂは中央部で最高の感
度となる。

フォトダイオード１２Ａ又は１２Ｂどちらか一つのみを
用いる場合、出力電流はビーム出力に比例し、ビームの
形状又はビーム強度分布にはほとんど依存しないという
問題が残る。様々なビーム出力（又はレーザ電流）に対
して強度分布の変化を試験する必要があるので、これは
満足できない。

言い換えれば、測定される遠視野依存信号は、合計のビ
ーム出力に対しては感度がない方がよい。

相互に反対のセンサ対１２Ａ及び１２Ｂを使用し、一つ
をレーザの前端、もう一つの後端と向い合わせることに
よって、この問題を解決する。もしこれらのセンサを差
動で使用するなら、差分出力信号Ｉ。Ｉｆ＝Ｉ　Ｉ！Ａ
　　　Ｉ　＋□は好ましい特性を有する。即ち″、合計
のビーム出力に対する感度がなくなる。

第２図は、レーザ電流ＩＬＤに対して差分信号■□１．
を測定したグラフである。利得調節手段は前端及び後端
のビームの出力差を調節するために設けられたものであ
る。曲線３１は、ビーム強度分布がレーザ電流ＩＬＩｌ
の増加とともに変化しないビームの例である。一方、曲
線３２はビーム強度分布がゆるやかな変化を示す。

これらの空間的不均一感度のプロファイルを有するフォ
トダイオードは、レーザのモード変化を検出する。なぜ
ならモード変化が光強度分布変化を引き起こすからであ
る。これは、モード安定性の非常に重要な基準に関して
効率的にレーザを試験することができることを意味する
。通常は、基準モードのみが存在し、デバイスの動作及
び駆動条件の全範囲で安定していることが要求される。

本発明の一体型レーザダイオード／フォトダイオードの
デバイスの配置をウェーハ上で製造及び試験することが
できるので、もしフォトダイオードがモニタダイオード
として次に使用されるとしても、新しい構造体はプロセ
ス及びウェーハ面積のどちらも余計に必要とせず、レー
ザダイオードの包括的な全ウェーハスクリーニングを可
能にする。

第１Ａ図の一体型レーザダイオード／フォトダイオード
構造体の製造プロセスを以下に概説する。

レーザダイオード１１及び二つのフォトダイオード１２
Ａ及び１２Ｂのベースとなるエピタキシャル成長させた
多層構造体は同じものであり、Ｃ，Ｈａｒｄｅｒらによ
る「高出力リッジ導波管ＡｌＧａＡｓ　　ＧＲＩＮＳＣ
Ｈレーザダイオード（ｌｌｉｇｈＰｏｗｅｒ　Ｒｉｄｇ
ｅ−Ｗａｖｅｇｕｉｄ　Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　　Ｇ
　ＲＩ　ＮＳ　ＣＨＬａ５ｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）　Ｊの論
文に記述されているプロセスに従って製造される（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｒｒｅｒｓ　２５号１９８６年
９月、Ｖｏｌ、　２２、Ｎａ２Ｏ、ρｐ１０８１〜１０
８２）。層の積み重ね方法の一連の工程（それらのすべ
てが第１Ａ図に示されているわけではない）は以下の通
りである。

例えば分子線エピタキシ（ＭＢＥ）によって、ｎ＋トド
−ングしたガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１３上に層を
成長させる。まず、基板上にｎドーピングしたＧａＡｓ
１ｌ街層を成長させる。次に、下側のｎ型クラッド層（
ＡＩｌｏ、ａｓ　　Ｇａｏ、ｓｓ　　ＡＳ）を与える。

レーザダイオードのコアは、こう配置型領域（０，２ｇ
ｍ　　Ａｌｏ、ａｓ　　Ｇａｏ、ｓｓ　　ＡＳのＡＩ！
、ｏ、＋ｓ　　Ｇａｏ、、　　Ａへのこう配）、ドーピ
ングしていない活性領域１４（７ｎａ＋のＧａＡＳ）及
びこう配置型領域（０，２μｍ　　Ａｆｏ、＋ｓＧａ、
、、、ＡｓのＡ　ｌ＠、ａｓ　　Ｇ　ａ　ｏ、ｓｓ　　
Ａ　Ｓ　ヘのこう配）からなる。次に、上側のｐ型りラ
ッド層（Ａ、ｊ！０．４ＳＧａｏ、ｓｓ　　Ａｓ）、ｐ
＋ａ　　ＧａＡＳ接触層を与える。チタン−プラチナ−
金の電極に良好なオーム接触を作るために、この接触層
のドーピング濃度を十分に高くする。η型基板１３の底
面側におけるもう一方のオーム接触は、ガリウム、金及
びニッケルを合金することによって得られる。

横方向に導波する必要がある場合、勤続接続電極を与え
る前に構造体（第１Ａ図に示すような）の上面に約４μ
ｍの幅のリッジ１９を形成することができる。これは、
まず、フォトレジストマスクを付着させてリッジを規定
することによって行われる。続いて、１ないし２μｍの
露出した上面層をエツチングする。上側クラッド層のこ
う配開始部分より０．２μｍ上の所でエツチングを停止
する。そして、１００ｎａｅの二酸化ケイ素（ＳｉＣｈ
）を付着させ、リッジ上のＳｉｎ、をはく離し除去する
。

鏡溝１５Ａ及び１５Ｂは、マスク及び係属中の欧州特許
第８８．８１０６１３．５号に詳しく記述されている方
法を用いて、エツチングされる。

簡単には、層状構造体上に三層のエツチングマスクを付
着させる方法である。このマスクは、堅くベータされた
底面層及びソフトにベークされた上面層の二つの感光性
樹脂層からなり、この間にアモルファス誘電体の中間の
層がはさまれている。

鏡溝１５Ａ及び１５Ｂを規定するための上面レジスト層
にリソグラフィで形成されたエツチングパターンは、ま
ず中間の層に、そして底面の層にうまく転写される。層
状構造体内への鏡溝のエツチング前に、その腐食を防ぐ
ために中間層を除去する。パターニングした堅焼きレジ
スト層をマスクとして作用させ、化学的補助イオンビー
ムエツチングプロセス（ＣＡＩＢＥ）で溝をエツチング
する。

第１Ａ図に示される構造体の一般的な寸法は、レーザダ
イオード１１の長さが６ｏｏ〜８００μｍ１フォトダイ
オードの長さが約１１００ｔＩ、両者の幅が１００〜２
００μｍのオーダである。測定されるデバイスに対して
、レーザ面及び形づくられたフォトダイオード面の最も
狭い点の間の距離は、６μｍになるように選択された。

面２１のくぼみの深さ及び面２２の突起高さは５μｍで
あった。例えば角をつけずに丸くする等の他の形状も、
もちろん使用できる。

フォトダイオードはレーザダイオードと一緒に製造され
るので、プロセスコストの追加はない。

もしフォトダイオードをウェーハ上での試験の際の部分
的スクリーニングのために動作させ、続いてレーザを用
いて一体型モニタダイオードとして動作させるように設
計された構造であるならば、ウェーハ面積を広げる必要
はない。

このことは、第１Ａ図に示す一体型構造体をウェーハ上
で適切にレイアウトすることによって達成される。

第３図は、本質的には第１Ａ図の構造体２０の配置レイ
アウトの上面図である。となり合うフォトダイオード１
２Ａ及び１２Ｂが背中合わせに合体して第３図の参照番
号４３及び４７のような単一成分になっている所のみが
異なる。例えばレーザダイオード４１等をスクリーニン
グするために、濃淡をつけた部分の構造体４０が用いら
れる。これは、レーザダイオード４１及び必要となる差
動対を与える背中合わせの二つの機能を有するフォトダ
イオード４２及び４３からなる。各フォトダイオードは
、連続的にレーザダイオードの二つの例に作用する。−
列に対して前端のセンサとして、そして、次の例に対し
て後端のセンサとして作用する。

レーザダイオードが使用されている時、単一のフォトダ
イオードにはモニタリングする能力がある。その時使用
されるレーザダイオード／フォトダイオードの組み合わ
せは、レーザダイオード４６及びフォトダイオード４７
からなる。参照番号４５と付けたこの組み合わせは、第
３図ではハツチングされて示されている。それは、へき
量線「Ｃ」に沿ってウェーハ上でデバイスを切断するこ
とによって得られる。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は、本発明に従って設計された一
体型レーザダイオード／フォトダイオード構造体の第二
の具体例を示す図である。構造体５０は、ダイオードレ
ーザ１１及びフォトダイオード５１からなり、フォトダ
イオード５１は空間的不均一感度プロファイルを有する
。

基本的には、レーザダイオード１１及びフォトダイオー
ド５１のどちらの構造体も第７Ａ図及び第１Ａ図に示さ
れるデバイスと同じものである。

再び同じ参照番号を相当する成分に用いた。

構造体５０が従来のデバイスと大きく異なるのは、主に
、レーザビーム５４の伝搬方向に対してフォトダイオー
ド５１の面５２を傾けていることである。傾き角Ｅｐは
いわゆるブルースター角と等しく、横モード（ＴＭ）偏
光（傾いたフォトダイオード面に対して）の入射光ビー
ムを反射させず、しかも矢印５６によって示されるよう
なフォトダイオード材料に全く投下させない角例えば反
射係数が０になるような入射角である。

このことは第５図のグラフに例証されている。

第５図は、７Ｍ偏光レーザ光の入射角に対する空気／　
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ界面の反射Ｒ及び透過Ｔを示すグラフで
ある。ＧａＡｓの波長λ＝０．８４μｍに対してブルー
スター角Ｅｐは７４．４　’である。角度は「光学デー
タプロセス（Ｏｐｔｉｃａｌ　ＤａｔａＰｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ）　」の便覧を用いて決定することができる（Ａ
、ＲｏＳｈｕｌｓａｎによる。Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　
＆５ｏｎｓ社、１９７０年、ｐｐ９２〜９４）。

第５図のグラフから、正確なブルースター角ＥＰにおけ
る透過が最大になることは明らかである。

第４Ｂ図における矢印５４の束によって示されるような
レーザビームと同様に、レーザビームの広がりは、結果
として光をブルースター角と異なる角度で入射させるこ
とになる。フォトダイオード構造体への傾いたフォトダ
イオード面を通るこの光の透過は減少し、結果としてフ
ォトダイオードは空間的不均一感度分布を有することに
なる。言い換えれば、構造体５０はビーム強度分布の変
化を検出できる。第１Ａ図の具体例の構造体２０のよう
に、この不拘−フオドダイオード特性を、単−横モード
からより高い次数のモードへの切り換えを検出するのに
用いることができる。従って、構造体５０はウェーハ上
での試験を可能にする。

第５図のグラフにおけるＴ　Ｅ　ｏ及びＴＥ、は、それ
ぞれ基準モード及び第一次モードに対する合計出力に関
して規格化した強度分布のカーブである。カーブＴ　Ｅ
　ｏから、基準モードは傾いたフォトダイオード面をほ
ぼ完全に透過していることがわかる。第一次モードのカ
ーブＴＥ、は、傾き角において強度分布が最小値をとる
。もしこの角度がブルースター角に近いなら、フォトダ
イオード面を通る全体の光の透過は、第一次モードより
基準モードの方がはるかに大きい。測定されるフォトダ
イオード電流はフォトダイオード導波管につなげられる
光ビーム出力に比例するので、横モード遷移が起こる時
はいつでもフォトダイオード電流において明らかな変位
点（Ｋｉｎｋ）や階段状となる。これは、ブルースター
角に傾いた面を有するフォトダイオード５１（第４Ａ図
）のフォトダイオード電流ＩＰＤ及び単一モードのりッ
ジレーザの端において一体化された平行面を有するフォ
トダイオード１２（第７Ａ図）のフォトダイオード電流
ＩＰ１１を、レーザ駆動電流ＩＬＤの関数として測定す
ることによって確証される。第６（Ａ）図は、デバイス
の一般的挙動がモード変化を起こさないことを示してい
る。平行面をもつフォトダイオード１２におけるＩＰＤ
の増加は直線的であり（カーブ７１）、ブルースター角
の面をもつフォトダイオード５１の増加はほぼ直線に近
い（カーブ７２）。カーブ７２の挙動は、出力の増加に
伴うレーザビームの遠視野で見られるビームの拡がりに
相当する。第６（Ｂ）図は、レーザがモード・ジャンプ
を起こす所を測定したものである。予想通り、ブルース
ター角に傾いた面を有するフォトダイオード５１からの
信号７４は明らかなステップを有するが、平行面を有す
るフォトダイオード１２からの信号７３は、はとんど認
識できない位の小さな変位点のみを示す。

ブルースター角のフォトダイオード面５２に衝突する時
にフォトダイオード５１への透過光に平行なリッジ導波
路５３と共（与えられるフォトダイオード５１（第４Ａ
図及び第４Ｂ図参照）の測定を、カーブ７２及び７４が
反映していることに注目されたい。リッジ５３の軸及び
傾いたフォトダイオード面５２に垂直な線のなす角αは
、ｌ　５゜６°であった。レーザダイオード及びフォト
ダイオードの距離は比較的長かった（ビーム軸上で４０
μｍ）が、最適化されない。距離を短くすると、測定感
度が全体に増加する。

〔発明の効果〕

本発明は、モード安定性に関してウェーハ上でレーザダ
イオードをスクリーニングするために、不均一な空間的
光感度プロファイルを有するフォトダイオードを、関連
するレーザダイオードと一体化させて与えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明に従う一体型レーザダイオード／フ
ォトダイオード構造体の斜視図モある。 第１Ｂ図は、第１Ａ図の構造体の上面図である。 第２図は、レーザ電流ＩＬＤに対する差動信号Ｉ□□の
グラフである。 第３図は、第１Ａ図の構造体の配置レイアウトの上面図
である。 第４Ａ図は、本発明に従う第二の一体型レーザダイオー
ド／フォトダイオード構造体の斜視図である。 第４Ｂ図は、第４Ａ図の構造体の上面図である。 第５図は、７Ｍ偏光レーザ光の入射角に対する空気／　
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ界面の反射Ｒ及び透過Ｔを示すグラフ並
びに、基準モード及び第一次モードの合計出力を規格化
した強度のグラフである。 第６図は、（Ａ）従来技術の第７Ａ図に示される構造体
及び（Ｂ）本発明の第４Ａ図に示される構造体のＩ　Ｆ
ｉｌ／　Ｉ　Ｌｌｌのグラフである。 第７Ａ図は、従来の一体型レーザダイオード／フォトダ
イオード構造体の斜視図である。 第７Ｂ図は、第７Ａ図の構造体の上面図である。 １１．４１．４６・・・・・・レーザダイオード、１２
．４２．４３．４７．５１・・・・・・フォトダイオー
ド、 １３・・・・・・基板、 １４・・・・・・活性層、 １６・・・・・・レーザ鏡面、 １７．２１．２２．５２・・・・・・フォトダイオード
面、 １８・・・・・・光ビーム、 １９．５３・・・・・・リッジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれエッチングされた鏡面及びフォトダイオー
   ド面を有する一つのレーザダイオード及び少なくとも一
   つのフォトダイオードからなる一体型半導体の構造体で
   あつて、該フォトダイオードは、活性化された時にレー
   ザダイオードから発せられた光ビームの衝突に反応して
   フォトダイオード電流を生むようにレーザダイオードと
   光学的に結合され、 一定の合計ビーム出力によつて、結果のフォトダイオー
   ド電流がフォトダイオード上に衝突する光の強度分布に
   依存するように前記フォトダイオードが入射光ビームに
   関して空間的不均一な感度プロファイルを有することを
   特徴とする構造体。 ２、前記エッチングされた鏡面及びフォトダイオード面
   が前記発せられた光ビームの遠視野強度分布を測定でき
   るように垂直、しかも互いにある距離で配置される請求
   項１記載の一体型構造体。 ３、前記レーザタイオートの活性導波層が前記フォトダ
   イオードのｐｎ接合と同じ面にある請求項２記載の一体
   型構造体。 ４、前記フォトダイオード面が、前記活性レーザ導波層
   、エッチングされた鏡面端、及びフォトダイオードのｐ
   ｎ接合、フォトダイオード面端の間の距離を発せられた
   光の角で変化させるような非直線プロファイルである請
   求項３記載の一体型構造体。 ５、前記レーザダイオードが前記フォトダイオードの二
   つとそれぞれ前端及び後端と向い合って一体化され接続
   されている請求項１ないし４記載の一体型構造体。 ６、前記二つのフォトダイオードの面は、フォトダイオ
   ードの活性レーザ導波層及びｐｎ接合の間の距離に関し
   て相互に反対である非直線プロファイルを有する請求項
   ４及び５記載の一体型構造体。 ７、前記フォトダイオードの二つの向い合う面が相互に
   反対である非直線プロファイルを有する請求項４記載の
   一体型構造体。 ８、前記フォトダイオード面がレーザビームの伝搬方向
   に関して傾けられた直線プロファイルを有する請求項１
   又は２記載の一体型構造体。 ９、傾き角がフォトダイオードへ透過される横モード偏
   光の入射光ビームを最大にするようないわゆるブルース
   ター角（Ｅｐ）に等しい請求項８記載の一体型構造体。 １０、レーザ光の入射角がブルースター角と等しい時に
   フォトダイオードに透過される偏光ビームの経路と平行
   にその上を通る導波リッジと共にフォトダイオードを与
   える請求項９記載の一体型構造体。 １１、下記（ａ）〜（ｂ）の工程からなる複数の半導体
   レーザダイオードの遠視野ビーム特性をウェーハ上で試
   験する方法。 （ａ）活性化された時にレーザダイオードから発せられ
   た光ビームの入射に反応してフォトダイオード電流を生
   むようにレーザダイオードと光学的に結合され入射する
   光ビームに関して空間的不均一な感度プロファイルを有
   する少なくとも一つのフォトダイオードと一体化された
   複数のレーザダイオードを与える工程。 （ｂ）続いて、その上に形成された一体型レーザダイオ
   ード／フォトダイオード構造体を分離するためにウェー
   ハをへき開する前に前記レーザダイオードに動作電圧を
   かけて、前記入射する光ビームを発し、入射する光ビー
   ムの遠視野強度分布に依存する電流を有する試験信号を
   与えるフォトダイオード電流に、入射する光を変換する
   ように光学的に接続されたフォトダイオードを活性化さ
   せる工程。 １２、前記レーザダイオードを二つのフォトダイオード
   と一体化させ光学的に結合させてそれぞれ前端及び後端
   のレーザビームを受け取り二つのフォトダイオードのフ
   ォトダイオード電流の差を取って衝突する光ビームの合
   計出力とは無関係な試験信号を与える請求項１１記載の
   方法。