JPH10504140A - イオン注入を用いてストライプ構造のｉｉ／ｖｉ半導体利得導波形注入レーザ構造を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅの活性層（量子井戸）を用い、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-yのクラッド層及びＺｎＳ_zＳｅ_1-zの導波層を有する青、緑又は青−緑ストライプ構造ＩＩ／ＶＩ半導体注入レーザをＧａＡｓの基板上に製造する。このストライプ構造を、窒素又は酸素のようなドーパントを構造内にイオン注入して、第２クラッド層及び第２導波層内に高い抵抗率のブロック層部分を形成することにより得る。これらのブロック層部分を両側に位置させて、第２クラッド層及び第２導波層内に低い抵抗率のストライプ上横方向閉じ込め領域を限定する。

Description

【発明の詳細な説明】 イオン注入を用いてストライプ構造のＩＩ／ＶＩ半導体利得導波形注入レーザ構 造を製造する方法関連出願に対するクロスリファレンス 本願は１９９４年９月２１日付けの出願第３１０，１９４号の一部継続出願で あり、この出願第３１０，１９４号は１９９３年１１月３０日付けの出願第１５ ９，７５５号（米国特許第５，３６３，３９５）の一部継続出願であり、この出 願第１５９，７５５号は１９９２年１２月２８日付の出願第９９７，９８８号の 継続出願である。発明の背景 本発明は、半導体レーザ、特にＩＩ／ＶＩ材料からなり、青、緑及び青−緑領 域で動作する利得導波形半導体注入レーザの製造に関するものである。 ＩＩＩ／Ｖ材料からなり、赤及び赤外領域で動作する半導体レーザは光データ 記憶分野において一般に見られる。緑、青／緑及び青のような短波長で動作する レーザデバイスが入手できれば、光データ記憶デバイスのデータ記憶密度を増大 させることができる。しかし、短波長で動作する実用的な半導体レーザダイオー ドはまだ製造されていない。従来の技術はＩＩ／ＶＩ材料を用いて短波長半導体 レーザを得る種々の手段に集中している。 青−緑ＩＩ／ＶＩ半導体注入レーザがハーセ等により分離閉じ込め形ヘテロ接 合（ＳＣＨ）構造を用いて製造されている("Blue-Green Laser Diodes"，Appl． Phys．Lett．59(11)，September 9，1991)。これらのレーザはＺｎＳ_0.06Ｓｅ_{0. 94} のクラッド層、ＺｎＳｅの導波領域及びＣｄ_0.2Ｚｎ_0.8Ｓｅの量子井戸活性領 域を有する。この構造は室温パルス動作及び低温連続動作を発生するが、この構 造はすべての層をＧａＡｓ基板に対し仮像的に成長させることができない欠点が ある。仮像的な層は、ＺｎＳｅ導波領域を省略することにより、即ち分離閉じ込 め構造を設けなければ成長させることができるが、光閉じ込めの低減を補償する ために追加の量子井戸が必要となる。従って、しきい電流密度が増大する。ま た、Ｃｄ_0.2Ｚｎ_0.8ＳｅとＺｎＳ０_0.06Ｓｅ_0.94との間の大きな格子不整合（約 １．５％）がＣｄ_0.2Ｚｎ_0.8Ｓｅの総厚を制限するため、追加の量子井戸により 得られる光閉じ込め効果の改善が制限される。ＭＢＥによるＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳ ｅ_1-y材料の成長がオカムラ等により証明されている(Jap．J．App．Phys．30，L 1620(1991))。彼等は、５００Ｋまでの温度で動作する光ポンプレーザ及び分離 閉じ込め構造のない７７Ｋ多重量子井戸ｐ−ｎ接合レーザにおいてＺｎ_1-xＭｇ_x Ｓ_yＳｅ_1-yクラッド層を実現している。ＩＩ／ＶＩレーザにＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳ ｅ_1-yを使用することも米国特許第５、２６０，９５８号に開示されている。 従来では、ＩＩ／ＶＩ（代表的にはＺｎＳｅ）半導体利得導波形注入レーザ構 造は、ストライプ構造の横方向電流閉じ込め領域をこれらの半導体構造内に限定 するためにポリイミド又は窒化物／酸化物を用いて製造されている。しかし、こ れらの材料は代表的にはいくつかの欠点を有する。例えば、ポリイミドはＩＩ／ ＶＩレーザ材料と適合しない高い硬化温度の使用を必要とし、ピンホールを発生 しやすい。このようなピンホールはレーザデバイスの不所望な導通路を生起し、 デバイス性能を劣化しうる。窒化物及び酸化物は付着性の問題を有し、また堆積 中にレーザ構造を不所望に加熱しうる。更に、レーザ動作中における横方向電流 拡がりの効果を低減してもこれらの技術の何れもデバイス効率を向上しない。発明の概要 本発明の目的は、レーザ材料の加熱が最小もしくは除去され、ピンホールの発 生のしやすさ及び横方向電流の拡がりが最小もしくは除去されるストライプ構造 のＩＩ／ＶＩ半導体利得導波形注入レーザ構造を製造する方法を提供することに ある。 本発明は、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-yのクラッド層、ＺｎＳ_zＳｅ_1-zの導波層及 びＧａＡｓの基板を有し、Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅの活性層（量子井戸）を用いるＩＩ ／ＶＩ分離閉じ込め形半導体注入レーザを製造する。これらのデバイスは室温に おいてパルスモード及び連続モード（ＣＷ）で動作しうる。４元Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_y Ｓｅ_1-yクラッド層の使用によりすべての層の格子整合とクラッド及び導波層の バンドギャップの増大の両方が得られる。従って、改善された電気的 及び光学的閉じ込め効果を有するレーザを得ることができる。或いは又、活性層 のバンドギャップを増大させて（ｕ＝０）短い波長でレーザ動作を生じさせるこ ともできる。 他の注入レーザ構造では、ＺｎＳ_zＳｅ_1-z導波層の少なくとも一方又は両方を アンドープのままにする。更に、ＺｎＳｅ接点層の代わりに、上部クラッド層に 近接する下層部分がＺｎＳｅであり、上層部分がＺｎＴｅであり且つこれらの間 の部分がＺｎＴｅからＺｎＴｅへ緩やかに変化するグレーデッド接点層を設ける 。アンドープ導波層及びグレーデッド接点層はともにデバイスの有効寿命を増大 することが確かめられ。 本発明は、上述したようなストライプ構造のＩＩ／ＶＩ半導体利得導波形注入 レーザ構造を、高温度に関する製造問題、即ちピンホールが発生しやすい問題及 び粘着問題が最小もしくは除去されるプロセスにより製造する方法を提供する。 これらの利点は、本発明の方法に従って、イオン注入技術を用いてレーザ構造内 に低い抵抗率のストライプ状横方向閉じ込め領域を限定する高い抵抗率の注入ブ ロック層部分を形成することにより達成される。接点層は少なくともストライプ 状横方向閉じ込め領域の上に設ければよく、代表的にはブロック層部分の少なく とも一部分上まで延在させて広い接点面積を与え、電気接点の形成を容易にする 。 本発明の利点を最適にするためには、注入処理は窒素又は酸素のイオンを用い て行い、注入深さは、注入ブロック層部分がデバイスの表面から、活性層に隣接 する深さまで延在するように選択するのが有利である。ＩＩＩ／Ｖ材料内への注 入に対しては水素イオンが代表的であるが、ＩＩ／ＶＩ材料内への注入に対して は窒素及び酸素イオンの方が好適であることが確かめられた。図面の簡単な説明 本発明のより良い理解のために、本発明を図面につき説明する。図面において 、 図１ａはＩＩ／ＶＩレーザデバイスの層構造の断面図であり、図１ｂはこのデ バイスのニアフィールド光出力を示す。 図２はＰ型基板を使用するデバイスを示し、 図３はｐ型導波層又は両導波層をアンドープのままにしたデバイスを示し、 図４はＺｎＳｅの下層部分、ＺｎＴｅの上層部分及びこれらの間に位置するグ レーデッド部分を有する接点層の他の構造を示し、 図５は図４の接点層を利得導波形デバイスが得られるように処理する処理方法 を示し、 図６はイオン注入を用いて製造した利得導波構造を簡略化及び一般化して示し 、 図７ａ−７ｅは図６に示す一般的なタイプのデバイスを製造する本発明の２つ の製造方法を示し、 図８ａ−８ｃは図６に示す一般的なタイプのデバイスを製造する本発明の第３ の製造方法を示す。 これらの図は正しい寸法比で描いてなく、明瞭のために特定の寸法が大きく拡 大してある。また、これらの図において、同一の領域は同一の符号を用いて示し てある。好適実施例の説明 図１ＡはＩＩ／ＶＩ半導体レーザ構造を示す。このレーザ構造はシリコンがド ープされたｎ型のＧａＡｓ：Ｓｉ基板を具える。この基板１０上に、Ｃｌがドー プされたｎ型のＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y：Ｃｌのクラッド層１２を成長する。こ のクラッド層１２上に、ｎ型のＺｎＳ_zＳｅ_1-z：Ｃｌの光導波層１４を成長する 。この導波層１４上に、Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅの活性量子井戸層１６を成長する。こ の活性層１６上に、ＺｎＳ_zＳｅ_1-z：Ｎのｐ型導波層１８を成長する。この導波 層１８上に、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y：Ｎのｐ型クラッド層２０を成長する。こ の層２０上に、ＺｎＳｅ：Ｎのｐ型接点層２２を成長する。この構成によれば利 得導波形レーザが満足に製造された。例えば僅か５μmの幅のストライプ状開口 ２５を有するポリイミド絶縁層２４をエピタキシャル層２２上に被着する。Ａｕ 層２６及びＩｎ層２８をｐ型ＺｎＳｅ層２２及びｎ型ＧａＡｓ基板１０にそれぞ れ接触させる。デバイスを約１ｍｍの長さにへき開する。これらのデバイスは代 表的には１０−５０ｎｓのパルス長及び１ＫＨｚの繰返し周波数（デューティサ イクル＝１−５×１０^-5）で動作する。これらのデバイスの満足な連続動作も達 成された。 図１Ａに示すレーザ構造は（１００）ＧａＡｓ：Ｓｉ基板上に分子ビームエピ タキシ（ＭＢＥ）により成長させた。ソース材料はＺｎ，Ｓｅ，Ｃｄ，Ｍｇ及び ＺｎＳとした。ｐ型及びｎ型ドーパントはプラズマ源により励起されたＮ及びＣ ｌ（ＺｎＣｌ₂から）とした。ｐ−ＺｎＳｅ，ｐ−ＺｎＳ_zＳｅ_1-z及びｐ−Ｚｎ_{1 -x} Ｍｇ_xＳ_yＳｅ_1-y領域内のドーピングレベル（Ｎ_a−Ｎ_d）はそれぞれ約１×１ ０¹⁸ｃｍ^-3、３×１０¹⁷ｃｍ^-3及び２×１０¹⁷ｃｍ^-3とする。ｎ−ＺｎＳ_zＳｅ_{1 -z} 及びｎ−Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y層内のドーピングレベルは２×１０¹⁷ｃｍ^-3 とするが、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y層の最初の１０００Åは２×１０¹⁸ｃｍ^-3に ドープする。極端な例では、Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅ層は０．２のｕ値を有するものと し、Ｚｎｓ_zＳｅ_1-z層のｚの値は０．０６とする。Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y層に 対しては、ｘ及びｙをそれぞれ０．１とする。この実施例では、ホトルミネッセ ンスにより決定されるＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-yのバンドギャップは約２．９５ｅ Ｖ（４Ｋにおける）であり、プリズム結合法により決定される屈折率（室温にお ける）は５１５ｎｍで２．６２５である。 これらの層の各々の厚さはこれらの層における光の吸収損が最小になるととも に活性層内の光量が最大になるように成長させる。一例をあげると、２ミクロン のｎ型クラッド層１２、０．２５ミクロンのｎ型導波層１４、６５オングストロ ームの量子井戸層１６、０．２５ミクロンのｐ型導波層１８、１ミクロンのｐ型 クラッド層２０、及び０．１ミクロンのｐ型接点層２２を有する有用なデバイス を製造した。ｕ（カドミウム）の適切な範囲は０〜０．４であり、ｚは０〜０． １であり、ｙ（硫黄）は０．０６〜１であり、ｘ（マグネシウム）は０〜１であ る。しかし、ｘ及びｙはＧａＡｓに対する格子整合をもたらすように選択する必 要がある。実際の例では、ｘ（マグネシウムの量）は一般に０．０８〜０．２５ の範囲であり、ｙ（硫黄の量）は一般に０．１０〜０．３０の範囲である。デバ イスの光出力を向上させるために、フェーセットコーティング３０、３２をデバ イスに被着することができる。デバイスをその有用な長さにへき開することによ りレーザ誘導に必要な”ミラー”作用を与える。デバイスの光出力は、活性層１ ６の厚さを減少させることにより、及び／又はこの層内のカドミウムを減少させ る（ｕを０に近づける）ことにより青領域側にシフトさせることができる。 図１Ｂは、図１Ａの構造により発生される光のニアフィールド強度を示す（単 位は任意）。マグネシウムを含まない（ｘ＝０）類似の構造に対するニアフィー ルドパターンを破線で示してある。この図から明らかなように、この構造は改善 された光閉じ込め効果を有し、殆どの光が量子井戸と導波層内に閉じ込められる 。従って、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-yを含むレーザには光閉じ込め効果においてＺ ｎＳ_zＳｅ_1-zレーザより明確な改善がみられる。更に、本発明による構成のレー ザは従来の構成のものと比較して改善された電流閉じ込め及び欠陥の減少も示す 。 活性層１６の成長は、活性層の片側又は両側にＺｎＳｅの薄い（≒１５Å）層 を成長することにより容易にすることができる。このＺｎＳｅ層の使用は活性層 の精密な成長を簡単にすることができる。用途に応じて、２以上の活性層を有す る類似の構造を成長させることもできる。更に、上述の構造は屈折率導波形レー ザにも適用することができる。ここに記載する実施例の何れにおいても、基板上 の活性層の成長は１９９２年７月２１日出願の米国特許出願第９１７，５３８号 の技術により容易に実行することができる。 図１Ａの上述の実施例では、基板と下部層がｎ型で、上部層がｐ型である。下 部層がｐ型で、上部層がｎ型である類似の構造を成長させることもできる。図２ の実施例では、基板４０がＧａＡｓ：Ｚｎのようなｐ型であり、この基板上に堆 積されたＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y：Ｎのｐ型クラッド層４２及びＺｎＳ_zＳｅ_1-z ：Ｎのｐ型クラッド層４４を有する。Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅ活性層４６は図１Ａのも のと同一のままとし、その上にＺｎＳ_zＳｅ_1-z：Ｃｌのｎ型上部導波層４８、Ｚ ｎ_1-zＭｇ_zＳ_yＳｅ_1-y：Ｃｌのｎ型上部クラッド層２０、及びＺｎＳｅ：Ｃｌの ｎ型接点層５２を有する。図２の構造のこれらの層のドーピングレベルは図１Ａ の構造の層のレベルとほぼ同一である。 図３はレーザデバイスの他の実施例１０８を示す。このデバイスは図１Ａの構 造に類似するが、ｐ型導波層又は両導波層をアンドープのままにする。この構造 は時間に伴うレーザ作用の劣化を小さくする。このデバイス１０８の構造はシリ コンがドープされたｎ型のＧａＡｓ：Ｓｉ基板１１０を有する。この基板１１０ 上に、Ｃｌがドープされたｎ型のＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y：Ｃｌのクラッド層１ １２を成長する。このクラッド層１１２上に、アンドープのＺｎＳ_zＳｅ_1-zの光 導波層１１４を成長する。この導波層１１４上に、Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅの 活性量子井戸層１１６を成長する。この活性層１１６上に、ＺｎＳ_zＳｅ_1-zのア ンドープ導波層１１８を成長する。この導波層１１８上に、Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳ ｅ_1-y：Ｎのｐ型クラッド層１２０を成長する。この層１２０上に、ＺｎＳｅ： Ｎのｐ型接点層１２２を成長する。利得導波形レーザを得るために、５０μm幅 のストライプ状開口１２５を有する絶縁層１２４（ポリイミド又は他の適切な材 料とすることができる）を接点層１２２上に被着する。ｐ−ＺｎＳｅ接点層１２ ２及びｎ−ＧａＡｓ基板１１０にＡｕ（金）層１２６及びＩｎ層１２８をそれぞ れ接触させる。デバイスを約１ｍｍの長さにへき開する。 図１の実施例と同様に、図３に示すレーザ構造も（１００）ＧａＡｓ：Ｓｉ基 板上に分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）により成長させた。ソース材料はＺｎ， Ｓｅ，Ｃｄ，Ｍｇ及びＺｎＳとした。ｐ型及びｎ型ドーパントはそれぞれプラズ マ源により励起されたＮ及びＣｌ（ＺｎＣｌ₂から）とした。ｐ−ＺｎＳｅ及び ｐ−Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y領域内のドーピングレベル（Ｎ_a−Ｎ_d）はそれぞれ 約１×１０¹⁸ｃｍ^-3及び２×１０¹⁷ｃｍ^-3とし、ｎ−Ｚｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-y層 内のドーピングレベルは２×１０¹⁷ｃｍ^-3とするが、このＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_{1 -y} 層の最初の１０００Åは２×１０¹⁸ｃｍ^-3にドープする。ＺｎＳ_zＳｅ_1-z導波 層と活性層はアンドープである。極端な例では、Ｚｎ_1-uＣｄ_uＳｅ層は０．２の ｕ値を有するものとし、ＺｎＳ_zＳｅ_1-z層のｚの値は０．０６とする。Ｚｎ_1-x Ｍｇ_xＳ_yＳｅ_1-y層に対しては、ｘ及びｙをそれぞれ０．１とする。この実施例 では、ホトルミネッセンスにより決定されるＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_yＳｅ_1-yのバンドギ ャップは約２．９５ｅＶ（４Ｋにおける）であり、プリズム結合法により決定さ れる屈折率（室温における）は５１５ｎｍで２．６２５である。アンドープ導波 層の利点は、ｐ側の導波層１１８のみをアンドープのままにすることにより得る こともできる。 これらの層の各々の厚さはこれらの層における光の吸収損が最小になるととも に活性層内の光量が最大になるように成長させる。一例をあげると、１．２ミク ロンのｎ型クラッド層１１２、０．１２５ミクロンのアンドープ導波層１１４、 １１８、６５オングストロームの量子井戸層１１６、１ミクロンのｐ型クラッド 層１２０、及び０．１ミクロンのｐ型接点層１２２を有する有用なデバイスを製 造した。ｕ（カドミウム）の適切な範囲は０〜０．４であり、ｚは０〜０．１で あり、ｙは０．０６〜１であり、ｘは０〜１である。しかし、ｘ及びｙはＧａＡ ｓに対する格子整合が得られるように選択する必要がある。前実施例と同様に、 実際のデバイスは、一般に０．０８〜０．２５の範囲のｘ及び０．１０〜０．３ ０の範囲のｙを有する。デバイスの光出力を向上させるために、フェーセットコ ーティング１３０、１３２をデバイスに被着することができる。デバイスをその 有用な長さにへき開することによりレーザ誘導に必要な”ミラー”作用を与える 。デバイスの光出力は、活性層１６の厚さを減少させることにより、及び／又は この層内のカドミウムの含有量を減少させる（ｕを０に近づける）ことにより青 領域側にシフトさせることができる。 ＺｎＳｅの接点層１２２は時間とともに導電率の劣化を示す。導電率の劣化が 小さい改良接点層を図４に示す。図４に示す接点層は図１〜３の任意の実施例又 は任意の適当な半導体レーザに使用することができる。この接点層１４０は上部 クラッド層上に成長されたＺｎＳｅからなる下層部分１４２を有する。この接点 層１４０の上層部分１４４はＺｎＴｅである。下層部分１４２と上層部分１４４ との間に、ＺｎＳｅからＺｎＴｅにゆるやかに変化するグレーデッド層１４６を 有する。層１４２、１４４及び１４６の実験的厚さを図４に示し、即ち層１４２ は５００−１０００Å、グレーデッド層１４６は約３５０Å及び層１４４は１０ ０−２０００Åである。 グレーデッド層１４６は、この層１４６のＭＢＥ成長中にセシウムの量を連続 的に減少させるとともにテルリウムの量を連続的に増大させることにより形成す ることができる。或いは又、この層１４６は、一連の極めて薄い層として堆積さ れた”離散的”なグレーデッド層とすることもできる。ＺｎＳｅ層１４２に近接 するグレーデッド層１４６の最初の２０Å部分は、例えばＺｎＴｅの２Å層とＺ ｎＳｅの１８Å層とからなり、ＺｎＴｅの上層１４４に近接するグレーデッド層 １４６の部分はＺｎＳｅの２Å層とＺｎＴｅの１８Å層とからなる。グレーデッ ド層１４６の中心部分は１０ÅのＺｎＳｅと１０ÅのＺｎＴｅとからなる。この ようにすると、ＺｎＳｅ又はＺｎＴｅの薄層の数又は厚さがその材料の層までの 距離が減少するにつれて増大する。離散的なグレーデッド層は連続的なグレーデ ッド層よりＭＢＥ法により一般に容易に成長させることができる。しかし、どち らのグレーデッド法もＺｎＳｅからＺｎＴｅへの良好な遷移をもたらす。 利得導波デバイスを形成するために、接点層１４０の層１４４、１４６及び１ ４２の一部分を図５に示す線１４８、１５０に沿ってエッチングし、層１４４、 １４６を中心メサ部１５２を残して除去する。ＺｎＳｅ層１４２のかなり薄い部 分を残存させてショットキ障壁を形成し、電流が中心部１５２に沿って流れるよ うにする。次に、層１４４、１４６、１４２のエッチ除去後に適切な絶縁体１５ ４を堆積して上部表面を平面に戻す。その後に、金のような適切な金属の層１５ ６を堆積して適切な電気接点を形成する。 次に図６につき説明すると、図６は本発明に従ってイオン注入を用いて製造し たＩＩ／ＶＩ半導体注入レーザ構造２００の断面を示す。図６は図解のために一 般的なＩＩ／ＶＩレーザ構造が簡略化され且つ一般化されて示されているが、本 発明の方法は先に示し説明した半導体レーザも含むがこれらに限定されない広範 囲のこのような半導体レーザにも使用することができるものと理解されたい。こ の目的のために、図では所定の層が省略されたり簡略した形で示されており、ま た特定の層が別の層の上に形成される又は設けられると記載されていても、この ような記載は２つの層が一以上の他の層により分離されてもよいことを除外する ものではない点に注意されたい。換言すれば、別の層上の層と記載された層は必 ず別の層上に直接位置しなければならないわけでなない。 図６において、半導体レーザ２００はＩＩＩ／Ｖ半導体材料、代表的には上述 に如くＧａＡｓ化合物の基板２１０を具える。基板２１０上に、ＩＩ／ＶＩ半導 体材料、代表的には上述の如くＺｎＳｅ化合物の第１クラッド層２１２を設ける 。同様に代表的にはＺｎＳｅ化合物からなる第１導波層２１４を第１クラッド層 ２１２上に設ける。基板２１０及び層２１２及び２１４はすべて同一導電型とし 、代表的にはｎ導電型とすることができる。 代表的には上述の如くＺｎＣｄＳｅのようなＩＩ／ＶＩ材料の量子井戸活性層 ２１６を第１クラッド層２１４上に設け、代表的には上述の如くＺｎＳｅの第２ 導波層２１８を活性層上に設ける。図６に示す特定のデバイスの最上層はＩＩ／ ＶＩ材料、代表的には上述の如くＺｎＳｅ化合物の第２クラッド層２２０である 。第２導波層２１８及び第２クラッド層２２０は第２導電型、本例ではｐ導電型 である。 図６の簡略レーザ構造は第２クラッド層２２０上に金属接点層２２２を設ける ことにより完成する。この金属接点層はＡｕ，Ｐｔ，Ｔｉ、それらの組合せ、又 は他の任意の接点材料で造ることができる。上述したように、図６に示すデバイ スは、本発明の方法を用いて製造しうるデバイスのタイプを例示するために簡略 化され、且つ一般化されている。しかし、本発明の方法は、この一般的なタイプ の、図６に示す簡略構造と異なる他のレーザ構造にも広く適用するしうるものと 理解されたい。例えば、このデバイス構造は、例えば図１Ａに金属接点層２６と 第２クラッド層２０との間の接点層２２により示されるように、図６に示す第２ クラッド層２２０と接点層２２２との間に介挿されたＩＩ／ＶＩ材料の半導体接 点層を含むこともできる。他の接点層の構造が図２、図３及び図４に示されてい る。 本発明によれば、エッチングにより中心メサ部１５２を形成し、次いで適切な 絶縁体部分１５４を設ける比較的複雑で時間及び費用のかかる処理を必要とする ことなく図５に示すものに類似の利得導波形デバイスが得られる。図６では、等 価の中心メサ部２２４を、第２クラッド層２２０及び第２導波層２１８内へのイ オン注入により中心メサ部２２４の両側において第２クラッド層及び第２導波層 内に高い抵抗率の注入ブロック層部分２２６ａ及び２２６ｂを生成することによ り形成し、この中心メサ部が第２クラッド層及び第２導波層の中心メサ部２２４ 内に低い抵抗率のストライプ状（図の平面に垂直方向に延在する）の横方向閉じ 込め領域を形成する。 本発明では、図６に示すタイプの構造の製造に幾つかの異なる技術を使用する ことができる。一つの簡単な技術では、図７ａに示すようにフォトレジスト層２ ３０を第２クラッド層２２０上に被着し、次いで慣例のフォトレジストパターニ ング技術を用いてパターン化して、図７ｂに示すようなストライプ状（図の平面 に垂直方向に延在する）マスク２３０ａを形成する。次に、代表的には窒素又は 酸素のイオンを用いてイオン注入を上表面内に図７ｂに矢印で示す方向に実施し 、中心メサ部２２４の両側における第２クラッド層及び第２導波層内に高抵抗率 の注入ブロック層部分２２６ａ及び２２６ｂを生成する。次にマスク２３０ａを 除去し、図６に示す層２２２のような接点層を被着する。一実施例では、５０Ｋ ｅＶで３×１０¹⁵／ｃｍ²のドーズの窒素イオンを用いて０．４ミクロンの注入 深さを達成し、約５０ミクロンの幅のストライプを得る。ここで述べる種々のマ スク技術、注入技術及び他の製造技術はそれ自体既知であり、且つこれらの技術 をどのように適用すればよいかは当業者に明らかであるから、これらの技術につ いてはこれ以上詳細に説明しない。 本発明の方法によれば、ブロック層部分２２６ａ及び２２６ｂを極めて浅い深 さにも形成することができるが、本発明の好適実施例では、もっと深い注入を行 い、十分な深さまで注入して注入ブロック層部分２２６ａ及び２２６ｂを図６に 示すように第２クラッド層２２０の全部及び第２導波層２１８の大部分並びに第 ２導波層２１８の上方に存在しうる半導体接点層のような他の半導体層を横切っ て延在させ、この注入工程は、注入ブロック層部分が活性層２１６に隣接するが 接触しない深さまで十分に深く延在するまで続ける。注入深さ、従って注入ブロ ック層部分を十分に深くすると、中心メサ部２２４からの電流拡がりが減少し、 効率が増大する。 本発明の第２の実施例では、同様に図７ａに示す段階の構造から出発して、フ ォトレジスト層２３０をパターン化して、第２クラッド層２２０の中心メサ部を 形成すべき部分の上に、例えば５０ミクロン幅のストライプ状開口を形成する。 次に、図７ｄに示すようにこの開口２３２内に金属層部分２３４を形成する。図 の平面に垂直方向のストライプ状であるこの金属層２３４はＡｕ又は他の適切な 接点金属で形成することができ、スパッタリング、電気化学堆積、又は他の任意 の適切な堆積方法により堆積させることができる。次にフォトレジスト層２３０ の残部を例えばエッチングにより除去し、ストライプ状金属層２３４を注入マス クとして用いて上述したように注入を行い、注入ブロック層部分２２６ａ及び２ ２６ｂを形成する。 本発明方法の第３の実施例では、図８ａに示すように、適切な接点金属、例え ば上述した接点金属の一つのからなる層２４０を第２クラッド層２２０上に被着 し、この接点層２４０上にフォトレジスト層２４２を被着する。次にフォトレジ スト層２４２をパターン化して図８ｂ示すようにストライプ状の層部分２４２ａ を形成し、このストライプも上述の例と同様に図の平面に垂直方向に延在する。 次にこのフォトレジスト層２４２のストライプ状層部分２４２ａを慣例のエッチ ング工程においてエッチングマスクとして用いて、このストライプ状層部分２４ ２ａの下方に位置しない接点層２４０の部分を除去し、次にフォトレジスト層の ストライプ状層部分２４２ａを除去して、図８ｃに示すようなストライプ状マス ク２４０ａを有する表面構造を形成する。次に上述したようにイオン注入を図８ ｃに示す矢印の方向に実施して注入ブロック層部分２２６ａ及び２２６ｂを生成 する。 注入マスクが金属である図７ｅ及び図８ｃに示す実施例では、マスク部分（２ ３４、２４０ａ）を完成製品の電気接点又はその一部分としても使用することが できる。従って、例えば、金属マスク部分２３４又は２４０ａは注入処理後もそ のまま残存させることができ、Ｔｉ，Ｐｔ又はＡｕのような材料の一以上の金属 接点層をマスクを含むデバイスの全表面上に被着することができる。ブロック層 部分２２６ａ及び２２６ｂは横方向閉じ込め領域２２４より高い抵抗率を有する ため、デバイスの全表面に金属接点を設けてもデバイス効率が悪化することはな い。更に、図６に示すように、接点層（２２２）を全表面に設けることにより、 電気接続導体２２２ａを比較的幅の狭い横方向閉じ込め領域に対しアライメント してこの領域上に設ける必要がなくなる。 本発明を好適実施例について説明したが、当業者であれば本発明の範囲内にお いて他の多くの変更や変形が考えられ、これらの変更や変形も本発明の範囲内に 含まれるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＩＩＩ／Ｖ半導体材料の基板を有するストライプ構造の半導体レーザ構造を 、前記基板上に、ＩＩ／ＶＩ半導体材料の第１クラッド層、ＩＩ／ＶＩ半導体材 料の第１導波層、ＩＩ／ＶＩ半導体材料の活性層、ＩＩ／ＶＩ半導体材料の第２ 導波層、ＩＩ／ＶＩ半導体材料の第２クラッド層、及び接点層を連続的に堆積し て製造する方法において、当該方法は、 前記第２クラッド層の表面上にイオン注入に対するストライプ状マスクを形 成するステップと、 前記ストライプ状マスクを用いてＩＩ／ＶＩ半導体材料の抵抗率を増大する のに好適なドーパントを前記第２クラッド層及び前記第２導波層内にイオン注入 し、前記ストライプ状マスクの両側における前記第２クラッド層及び前記第２導 波層内に高い抵抗率の注入ブロック層部分を形成するとともに前記ストライプ状 マスクの下方における前記第２クラッド層及び前記第２導波層内に低い抵抗率の ストライプ状横方向閉じ込め領域を形成するステップと、 を具えることを特徴とするストライプ構造半導体レーザ構造の製造方法。 ２．前記ドーパントは窒素であることを特徴とする請求項１記載のストライプ構 造半導体レーザ構造の製造方法。 ３．前記ドーパントは酸素であることを特徴とする請求項１記載のストライプ構 造半導体レーザ構造の製造方法。 ４．前記ストライプ状マスクは、前記第２クラッド層上にフォトレジスト層を被 着し、このフォトレジスト層をパターン化して前記ストライプ状マスクを形成す ることにより形成することを特徴とする請求項１記載のストライプ構造半導体レ ーザ構造の製造方法。 ５．前記ストライプ状マスクは、前記第２クラッド層上にフォトレジスト層を被 着し、このフォトレジスト層をパターン化してこの層にストライプ状開口を形成 し、金属層を少なくとも前記開口内に設け、前記フォトレジスト層を除去するこ とにより形成することを特徴とする請求項１記載のストライプ構造半導体レーザ 構造の製造方法。 ６．前記接点層は前記金属層を具えることを特徴とする請求項５記載のストライ プ構造半導体レーザ構造の製造方法。 ７． 前記ストライプ状マスクは、前記第２クラッド層上に金属層を被着し、 前記金属層上にフォトレジスト層を被着し、前記フォトレジスト層をパターン化 してストライプ状部分を形成し、前記ストライプ状部分の下方に位置しない前記 金属層の部分を除去し、前記ストライプ状部分を除去することにより形成するこ とを特徴とする請求項１記載のストライプ構造半導体レーザ構造の製造方法。 ８．前記接点層は前記ストライプ状部分の下方に位置する前記金属層の部分を具 えることを特徴とする請求項７記載のストライプ構造半導体レーザ構造の製造方 法。 ９．前記イオン注入ステップは、前記注入ブロック層部分が前記第２クラッド層 の全部及び前記第２導波層の大部分を横切って延在する注入深さまで実行するこ とを特徴とする請求項１記載のストライプ構造半導体レーザ構造の製造方法。 10．前記イオン注入ステップは、前記注入ブロック層部分が前記活性層に隣接す る注入深さまで実行することを特徴とする請求項９記載のストライプ構造半導体 レーザ構造の製造方法。 11．前記イオン注入ステップは約０．４ミクロンの注入深さまで実行することを 特徴とする請求項１０記載のストライプ構造半導体レーザ構造の製造方法。