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JP5264764B2 - Etched facet ridge laser with etch stop - Google Patents
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Description

本発明は一般に、エッチングされたファセットフォトニックデバイス(etched facet photonic device)に関し、より詳細には、2006年2月17日出願の「High Reliability Etched Facet Photonic Devices」(代理人の整理番号BIN20)という名称の、本願の譲受人に譲渡された、同時係属の米国特許出願第11/356,203号に開示されているタイプの改善されたエッチングされたファセットリッジレーザデバイス、およびそのようなデバイスを製作するためのプロセスに関する。     The present invention generally relates to an etched facet photonic device, and more particularly, “High Reliability Etched Facet Photonic Devices” (Attorney Docket BIN20) filed on Feb. 17, 2006. Improved etched facet ridge laser device of the type disclosed in co-pending US patent application Ser. No. 11 / 356,203, assigned to the assignee of the present application, and such device Related to the process.

半導体レーザは典型的に、基板上に適切な層状半導体材料を有機金属化学気相成長(MOCVD)または分子線エピタキシ(MBE)によって成長させて、基板表面に平行な活性層を有するエピタキシ構造を形成することにより、ウェーハ上に製作される。次いで、ウェーハが、活性層と、半導体材料に取り付けられた金属コンタクトとを組み込んだレーザ光共振器をもたらすように、さまざまな半導体処理ツールで処理される。レーザミラーファセットが典型的に、レーザ共振器の両端部に、半導体材料をその結晶構造に沿ってへき開してレーザ光共振器の端面、すなわち端部を画定することにより形成され、したがって、コンタクト両端間にバイアス電圧が印加されると、活性層を通る電流の流れが結果として生じることにより、光子が活性層のファセット化された端面から外に、電流の流れに垂直な方向に放出される。しかし、大部分の半導体デバイスの場合、前述のへき開プロセスは、それが半導体材料の結晶面の位置および角度に依存するので不正確である。一部の材料では、例えば、へき開中に生じる微小な摂動が、破断界面をあるへき開面から別のへき開面に方向変更させ得るほどの鋭角で互いに配向する、ほぼ等しい強度のへき開面がある場合がある。更に、へき開プロセスでは、テスト中に取り扱いにくい脆弱なバーおよび極小のチップが形成される。更に、機械的へき開は、例えば、チップ上への構成要素のモノリシック集積化を行うのに必要となるような、個々のチップの後の処理と適合しない傾向がある。というのも、完全に機能するレーザを得るには、ウェーハを物理的に破断しなければならず、ウェーハは、へき開された後に典型的に小片をなし、したがって、従来のリソグラフィ技術を、レーザの更なる処理に容易に使用することができないためである。   Semiconductor lasers typically grow an appropriate layered semiconductor material on a substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE) to form an epitaxy structure having an active layer parallel to the substrate surface. By doing so, it is manufactured on the wafer. The wafer is then processed with various semiconductor processing tools to provide a laser optical resonator that incorporates an active layer and metal contacts attached to the semiconductor material. Laser mirror facets are typically formed at both ends of the laser resonator by cleaving the semiconductor material along its crystal structure to define the end face, i.e., the end of the laser resonator, and thus the contact ends. When a bias voltage is applied in between, the resulting current flow through the active layer causes photons to be emitted out of the faceted end face of the active layer in a direction perpendicular to the current flow. However, for most semiconductor devices, the aforementioned cleavage process is inaccurate because it depends on the position and angle of the crystal plane of the semiconductor material. For some materials, for example, there are cleaved surfaces of approximately equal strength that orient themselves to each other at an acute angle such that the minute perturbations that occur during cleavage can redirect the fracture interface from one cleaved surface to another. There is. Furthermore, the cleavage process results in fragile bars and tiny chips that are difficult to handle during testing. Furthermore, mechanical cleavage tends to be incompatible with subsequent processing of individual chips, such as required for monolithic integration of components on a chip. This is because, to obtain a fully functional laser, the wafer must be physically broken, and the wafer typically forms a small piece after it has been cleaved, so conventional lithographic techniques can be This is because it cannot be easily used for further processing.

へき開したファセットの使用によって生じる前述の難点および他の難点があることから、半導体レーザのミラーファセットをエッチングによって形成するためのプロセスの開発に至った。例えば米国特許第4,851,368号に記載されているこのプロセスは、レーザを他のフォトニックデバイスと一緒に同一基板上にモノリシックに集積することも可能にするものである。この特許に記載されているプロセスは、「Monolithic AlGaAs-GaAs Single Quantum-Well Ridge Lasers Fabricated with Dry-Etched Facets and Ridges」、A.Behfar-RadおよびS.S.Wong、IEEE Journal of Quantum Electronics、28巻、5号、1227〜1231頁、1992年5月に開示されるように、また更に上述の米国特許出願第11/356,203号に記載されるように、エッチングによるファセットを有するリッジレーザを製作するためのプロセスを提供するように拡張された。しかし、製作プロセス中に一貫した結果を得るべきである場合、そのようなデバイス内でのリッジの深さ、および結果として生じる、レーザ構造内の活性領域に対するその位置が正確でなければならないこと、ならびに一貫したリッジ深さをもたらすのに十分なほど乾式エッチプロセスを制御することが、非常に困難であることが分かっている。   The aforementioned and other difficulties resulting from the use of cleaved facets have led to the development of processes for forming semiconductor laser mirror facets by etching. This process, for example as described in US Pat. No. 4,851,368, also allows the laser to be monolithically integrated on the same substrate along with other photonic devices. The process described in this patent is described in “Monolithic AlGaAs-GaAs Single Quantum-Well Ridge Lasers Fabricated with Dry-Etched Facets and Ridges”, A. Behfar-Rad and SSWong, IEEE Journal of Quantum Electronics, 28, 5 No. 1227-1231, May 1992, and further as described in the aforementioned US patent application Ser. No. 11 / 356,203, for fabricating ridge lasers with etched facets. Extended to provide a process. However, if consistent results should be obtained during the fabrication process, the depth of the ridge in such a device and the resulting position relative to the active region in the laser structure must be accurate, As well, it has proven very difficult to control the dry etch process sufficiently to provide a consistent ridge depth.

乾式エッチの際にリッジエッチ深さを制御することは困難であるため、従来のプロセスによって製作されたエッチングによるファセットリッジレーザデバイスには、低い単一横モード歩留まり、およびしきい値電流の幅広い分布があることが分かっている。30〜40%ほどの歩留まりの使用可能なデバイスを、こうしたプロセスを用いて得るためには、多段階エッチング手順を使用して、リッジエッチがエピタキシャル構造内にあまりにも深く広がらないようにする必要があった。こうするには、適切な寸法を得るために、乾式エッチを3回または4回反復して、各エッチ後にリッジエッチ深さを測定する必要がある。この取組みは、時間がかかり、こうしたデバイスのコストを大幅に増大させる。   Because it is difficult to control the ridge etch depth during dry etch, etched faceted ridge laser devices fabricated by conventional processes have low single transverse mode yield and a wide distribution of threshold currents I know that there is. In order to obtain usable devices with yields on the order of 30-40% using such a process, it is necessary to use a multi-step etch procedure to prevent the ridge etch from spreading too deeply into the epitaxial structure. there were. To do this, it is necessary to repeat the dry etch 3 or 4 times and measure the ridge etch depth after each etch to obtain the proper dimensions. This approach is time consuming and greatly increases the cost of such devices.

エッチングによるファセットリッジデバイスの高度な均一性および歩留まりが極めて望ましいため、エッチングによるファセットリッジレーザデバイスを製作するための改善されたプロセスが、本発明に従って提供される。   Because the high uniformity and yield of etched faceted ridge devices are highly desirable, an improved process for fabricating etched faceted ridge laser devices is provided in accordance with the present invention.

このプロセスでは、エッチングによるファセットを有するリッジレーザが、リッジの底面があるべき位置に湿式エッチストップ層を組み込むエピタキシャル構造内に形成される。リッジは、従来技術のリソグラフィおよび乾式エッチプロセスを使用して一部形成されるが、乾式エッチは、リッジ底面の手前で止められる。リソグラフィにより湿式エッチウィンドウが画定され、湿式エッチウィンドウは、一部エッチされたリッジに重なるとともに、その端部断面およびその端部ファセットを、レジスト層により保護された状態に保つ。次いで、リッジの形成を完了し、またエッチストップ層の上から残留材料を除去するために、この構造が湿式エッチされる。エピタキシャル構造内のストップ層は、湿式エッチをリッジ構造の底面に望ましい深さのところで正確かつ確実に止め、それにより、製作プロセスの歩留まりが約98〜99.8%に上がる。   In this process, a ridge laser with etched facets is formed in an epitaxial structure that incorporates a wet etch stop layer where the bottom surface of the ridge should be. The ridge is partially formed using prior art lithography and dry etch processes, but the dry etch is stopped before the bottom of the ridge. Lithography defines a wet etch window that overlaps the partially etched ridge and keeps its end cross section and its end facets protected by a resist layer. The structure is then wet etched to complete ridge formation and to remove residual material from above the etch stop layer. The stop layer in the epitaxial structure stops wet etch accurately and reliably at the desired depth at the bottom of the ridge structure, thereby increasing the yield of the fabrication process to about 98-99.8%.

簡潔に言えば、本発明によれば、基板またはウェーハが、例えば、適切にドープすることができるあるタイプのIII−V型化合物またはその合金から形成される。基板の上面上に一連の層が、有機金属化学気相成長(MOCVD)または分子線エピタキシ(MBE)などのエピタキシャル堆積プロセスなどによって堆積される。光導波路を横断方向に形成するこれらの層は典型的に、AlInGaAsベースの量子井戸および障壁を用いて形成することができる活性領域、ならびに隣接する上部クラッド領域および下部クラッド領域を含む。一例では、半導体レーザフォトニックデバイス構造層を、InP基板上にエピタキシャル形成することができ、上部クラッド領域および下部クラッド領域が、活性領域の屈折率よりも低い屈折率を有するInPなどの半導体材料から形成される。オーミックコンタクトを可能にするために、上部クラッド層の上面上にInGaAsキャップ層が設けられる。   Briefly, according to the present invention, a substrate or wafer is formed from, for example, certain types of III-V compounds or alloys thereof that can be appropriately doped. A series of layers is deposited on the top surface of the substrate, such as by an epitaxial deposition process such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE). These layers that form the optical waveguide in the transverse direction typically include an active region that can be formed using AlInGaAs-based quantum wells and barriers, as well as adjacent upper and lower cladding regions. In one example, the semiconductor laser photonic device structure layer can be epitaxially formed on an InP substrate, and the upper cladding region and the lower cladding region are made of a semiconductor material such as InP having a refractive index lower than that of the active region. It is formed. An InGaAs cap layer is provided on the upper surface of the upper cladding layer to enable ohmic contact.

本発明によれば、基板上の、構造内に形成すべきリッジの底面の高さのところに、湿式エッチストップ層がエピタキシャル堆積される。したがって、例えば、ヒ化リン化インジウムガリウム(GaInAsP)からなるストップ層が、上部クラッド層のすぐ上のキャップ層内に堆積される。このストップ層は、約20nm厚さであり、InPクラッド層と格子整合している。結果として得られるウェーハは、1つまたは複数のレーザ共振器およびファセットを形成するために、標準的なフォトリソグラフィステップ、および化学アシストイオンビームエッチング(CAIBE)乾式エッチングステップを使用して処理される。その後、先に形成された共振器上に1つまたは複数のリッジを画定するために第2のフォトリソグラフィステップが使用され、リッジをエッチングするためにCAIBEが使用される。CAIBEプロセスは、正確に制御しにくく、したがってあまり正確ではないので、この乾式エッチステップは不完全となるように設計され、すなわち、リッジの所望の深さの手前で、ストップ層に達する前に終了するように設計される。その後、リッジおよびファセットの端部断面を保護レジスト層で覆うために、別のフォトリソグラフィステップが実施され、選択性湿式エッチ液を使用する湿式エッチステップが実施される。選択性湿式エッチ液、例えばHClとHPOの混合物は、残留上部クラッド材料を除去し、エッチストップ層上で止まり、またはエッチストップ層を極めてゆっくりとエッチングする。したがって、湿式エッチは、リッジ形成を完了させ、ストップ層で止まる。湿式エッチは、リッジの底部で横方向に少量をエッチングするが、これは容易に補償され、このプロセスは、所望の寸法を正確に有するリッジを形成する働きをする。この湿式エッチは、乾式エッチステップによって残った任意の残留人工物も除去し、高度の精度を有するリッジ構造をもたらし、その結果、デバイスの歩留まりが高くなる。 In accordance with the present invention, a wet etch stop layer is epitaxially deposited on the substrate at the level of the bottom surface of the ridge to be formed in the structure. Thus, for example, a stop layer made of indium gallium phosphide (GaInAsP) is deposited in the cap layer immediately above the upper cladding layer. This stop layer is about 20 nm thick and is lattice matched to the InP cladding layer. The resulting wafer is processed using standard photolithography steps and chemical assisted ion beam etching (CAIBE) dry etching steps to form one or more laser cavities and facets. Thereafter, a second photolithography step is used to define one or more ridges on the previously formed resonator, and CAIBE is used to etch the ridges. Since the CAIBE process is difficult to control accurately and is therefore not very accurate, this dry etch step is designed to be incomplete, i.e., before reaching the stop layer, just before the desired depth of the ridge. Designed to do. Thereafter, another photolithography step is performed to cover the edge cross section of the ridge and facet with a protective resist layer, and a wet etch step using a selective wet etchant is performed. A selective wet etchant, such as a mixture of HCl and H 3 PO 4 , removes the residual top cladding material and stops on the etch stop layer or etches the etch stop layer very slowly. Thus, the wet etch completes the ridge formation and stops at the stop layer. A wet etch etches a small amount laterally at the bottom of the ridge, but this is easily compensated and the process serves to form a ridge with exactly the desired dimensions. This wet etch also removes any residual artifacts left by the dry etch step, resulting in a ridge structure with a high degree of accuracy, resulting in a higher device yield.

前述の例は、InP基板上のレーザデバイスからなるフォトニックデバイスを提供することに基づくものであるが、活性領域を有する他のフォトニックデバイスのエッチングされたフィーチャを、湿式エッチストップ層がエッチステップの限界を画定した状態で乾式および湿式エッチングの組合せを使用して製作できること、ならびにそうしたデバイスを他の基板上に形成できることが理解されよう。そのようなフォトニックデバイスの例が、電界吸収型変調器、および半導体光増幅器である。ファセットがへき開によって形成される従来型のリッジレーザは、エッチストップ層の使用と適合性がある。   The foregoing example is based on providing a photonic device consisting of a laser device on an InP substrate, but the wet etch stop layer etches the etched features of other photonic devices having an active region. It will be appreciated that a combination of dry and wet etching can be fabricated with these limits defined, and that such devices can be formed on other substrates. Examples of such photonic devices are electroabsorption modulators and semiconductor optical amplifiers. Conventional ridge lasers whose facets are formed by cleavage are compatible with the use of an etch stop layer.

前述の、また更なる本発明の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて、本発明の好ましい諸実施形態の以下の詳細な説明から当業者に明らかとなるであろう。   The foregoing and further objects, features, and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the accompanying drawings.

レーザなど、複数のフォトニックデバイスをウェーハ上に製作するための、従来技術のへき開ファセットプロセスを示す図である。FIG. 1 illustrates a prior art cleavage facet process for fabricating a plurality of photonic devices, such as a laser, on a wafer. レーザなど、複数のフォトニックデバイスをウェーハ上に製作するための、従来技術のエッチングによるファセットプロセスを示す図である。FIG. 2 illustrates a prior art etching facet process for fabricating a plurality of photonic devices, such as a laser, on a wafer. ウェーハ上にある従来技術の複数のエッチングによるファセットレーザを、部分斜視図として示す図である。1 is a partial perspective view of a prior art etching facet laser on a wafer. FIG. 本発明によるウェーハを形成する一連の層を断面として示す図である。1 shows in cross section a series of layers forming a wafer according to the invention. 本発明に従って製作されたエッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザの、電気コンタクトを与える前の様子を斜視図として示す図である。FIG. 2 is a perspective view of a faceted ridge laser produced by etching according to the present invention with an etch stop before providing electrical contact. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows as a cross-sectional view in the x-direction the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows as a cross-sectional view in the x-direction the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention. は、本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 as a cross-sectional view in the x direction according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows as a cross-sectional view in the x-direction the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows as a cross-sectional view in the x-direction the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows as a cross-sectional view in the x-direction the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、x方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows as a cross-sectional view in the x-direction the fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 according to the present invention. 本発明に従って、エッチストップを有するエッチングによるファセットリッジレーザを図4のウェーハを使用して形成するための製作ステップを、y方向の断面図として示す図である。FIG. 5 shows, as a cross-sectional view in the y direction, fabrication steps for forming an etched facet ridge laser with etch stop using the wafer of FIG. 4 in accordance with the present invention.

図1に符号10で全体を示すように、半導体エピウェーハ12の機械的へき開は、反射ミラー、すなわちファセットを、ウェーハ上に製作された端面発光ダイオードレーザの共振器端部に画定するための、通常のプロセスである。このプロセスでは、ウェーハ基板上に複数の導波路14が製作され、金属コンタクト層が与えられ、ウェーハがへき開線16に沿うように機械的にへき開されて、レーザデバイス20のバー18が形成される。次いで、符号22に示すようにバー18が積層され、レーザデバイスのへき開された端部ファセットが、所望の反射特性および放出特性をもたらすように被覆される。次いで、個々のレーザデバイス20を、符号24のように、個々のレーザの両端間にバイアス電圧26を印加し、結果として得られる出力光ビーム28を検出することにより、テストすることができる。次いで、レーザデバイスのバーを、符号30のように分離、すなわち切り離して、1つまたは複数のレーザデバイスをそれぞれが含む、個々のチップ32を製作することができ、それを、符号34のように既知の様式で適切にパッケージングすることができる。   As indicated generally at 10 in FIG. 1, mechanical cleavage of the semiconductor epi-wafer 12 is typically used to define a reflective mirror, or facet, at the cavity end of an edge emitting diode laser fabricated on the wafer. Process. In this process, a plurality of waveguides 14 are fabricated on a wafer substrate, a metal contact layer is provided, and the wafer is cleaved mechanically along the cleavage lines 16 to form the bars 18 of the laser device 20. . Bars 18 are then laminated as indicated at 22 and the cleaved end facets of the laser device are coated to provide the desired reflection and emission characteristics. Individual laser devices 20 can then be tested by applying a bias voltage 26 across the individual lasers and detecting the resulting output light beam 28, as indicated at 24. The bars of the laser device can then be separated, i.e., separated as shown at 30, to produce individual chips 32, each containing one or more laser devices, as shown at 34. Can be properly packaged in a known manner.

上記で論じたように、大部分の半導体デバイスの場合、前述のへき開プロセスは、それが、導波路に沿ってレーザファセットを配置するのに半導体材料の結晶面の位置および角度に依存するので不正確である。一部の材料では、例えば、へき開中に生じる微小な摂動が、破断界面をあるへき開面から別のへき開面に方向変更させ、それにより、ファセットが誤った位置に、または誤った角度で配置されて、レーザが動作不能になり得るほどの鋭角で互いに配向する、ほぼ等しい強度のへき開面がある場合がある。更に、図1に示すへき開プロセスでは、ミラーの被覆およびテストの間に取り扱いにくい脆弱なバー18が形成される。更に、機械的へき開は、例えば、チップ上への構成要素のモノリシック集積化を行うのに必要となるプロセスステップなど、個々のチップの後の処理と適合しない傾向がある。というのも、レーザファセットを製作し、完全に機能するレーザを得るには、ウェーハを物理的に破断しなければならないためである。   As discussed above, for most semiconductor devices, the cleavage process described above is not useful because it depends on the position and angle of the crystal plane of the semiconductor material to place the laser facets along the waveguide. Is accurate. In some materials, for example, small perturbations that occur during cleavage can cause the fracture interface to redirect from one cleavage plane to another, thereby placing facets in the wrong position or at the wrong angle. Thus, there may be cleaved surfaces of approximately equal intensity that are oriented at an acute angle such that the lasers can become inoperable. Further, the cleavage process shown in FIG. 1 results in the formation of fragile bars 18 that are difficult to handle during mirror coating and testing. Furthermore, mechanical cleavage tends to be incompatible with subsequent processing of individual chips, such as the process steps required to perform monolithic integration of components on the chip. This is because the wafer must be physically broken in order to fabricate a laser facet and obtain a fully functional laser.

レーザを製作するための代替技術が、図2に符号40で全体が示されており、この場合、第1のステップとして、複数の導波路42が適切なウェーハ基板44上に製作される。好ましくは、これらは、図示のようにウェーハの端から端まで延びる平行な導波路である。次いで、導波路に沿った所望の位置にファセットを形成して、個々のレーザ導波路共振器を製作するために、フォトリソグラフィおよび化学アシストイオンビームエッチング(CAIBE)に基づくプロセスが使用される。これらのファセットは、材料の結晶構造に関係なく正確に配置され、へき開によって得られるものと同等の品質および反射率を有する。レーザ共振器およびファセットが、集積回路がシリコン上に製作されるのとほとんど同じようにウェーハ上に製作されるので、このプロセスにより、レーザを他のフォトニックデバイスと一緒に単一チップ上にモノリシックに集積することが可能になり、符号46に示すように、まだウェーハ上にある間にデバイスを安価にテストすることが可能になる。その後、符号48のように、ウェーハを切り離してチップ50を分離することができ、次いで、符号52に示すように、チップをパッケージングすることができる。このプロセスは、上述のへき開プロセスに比べて、比較的歩留まりが高く、またコストが低く、ウェーハ材料内のへき開面とは無関係に、さまざまな形状の共振器を有するレーザの製造を可能にする。図2の従来技術の製作プロセスについては、上記のIEEE Journal of Quantum Electronicsの論文において、より詳細に記載されている。   An alternative technique for fabricating a laser is shown generally at 40 in FIG. 2, where a plurality of waveguides 42 are fabricated on a suitable wafer substrate 44 as a first step. Preferably, these are parallel waveguides extending across the wafer as shown. A process based on photolithography and chemical assisted ion beam etching (CAIBE) is then used to fabricate individual laser waveguide resonators by forming facets at desired locations along the waveguide. These facets are accurately placed regardless of the crystal structure of the material and have a quality and reflectivity comparable to those obtained by cleavage. This process makes the laser monolithic on a single chip along with other photonic devices because the laser resonator and facets are fabricated on the wafer in much the same way that integrated circuits are fabricated on silicon. And can be inexpensively tested while still on the wafer, as shown at 46. Thereafter, as shown at 48, the wafer can be separated and the chip 50 can be separated, and then, as shown at 52, the chip can be packaged. This process has a relatively high yield and low cost compared to the cleavage process described above, and allows the fabrication of lasers with variously shaped resonators independent of the cleavage plane in the wafer material. The prior art fabrication process of FIG. 2 is described in more detail in the above IEEE Journal of Quantum Electronics paper.

そのようなエッチングによるファセットリッジレーザの端面発光版を製作する際には、4つのフォトリソグラフィパターニングステップが必要であり、第1のステップでは、離隔された端部ファセットをそれぞれが有する1つまたは複数のレーザ本体を画定するパターンマスクが製作される。このパターンが、エッチングによりウェーハ構造内に転写される。その後、第2のリソグラフィステップでは、構造上にリッジを形成するためのパターンが製作され、そのパターンが、この場合もやはり、CAIBEプロセスを使用するエッチングにより構造内に転写される。第3のリソグラフィではコンタクトホールが形成され、第4のリソグラフィでは、pコンタクト金属被覆用のパターンが形成される。結果として得られる端面発光リッジレーザ構造が図3に示されており、この場合、リッジ60および62がそれぞれに対応するレーザ導波路42上に形成され、例えば共振器72などの各レーザ共振器が、エッチングによる端部ファセット74および76を伴って製作されている。   In fabricating an edge-emitting version of a faceted ridge laser by such etching, four photolithography patterning steps are required, and in the first step, one or more, each having spaced end facets. A pattern mask that defines the laser body is fabricated. This pattern is transferred into the wafer structure by etching. Thereafter, in a second lithography step, a pattern is formed to form a ridge on the structure, and the pattern is again transferred into the structure by etching using a CAIBE process. In the third lithography, a contact hole is formed, and in the fourth lithography, a pattern for p-contact metal coating is formed. The resulting edge-emitting ridge laser structure is shown in FIG. 3, in which ridges 60 and 62 are formed on the corresponding laser waveguides 42, and each laser resonator, such as resonator 72, for example, is formed. , With etched end facets 74 and 76.

上述のように、前述の手順によって製作されるエッチングによるファセットリッジレーザデバイスは、所望するよりも低い歩留まりを有することがあり、レーザ発振を確立するためのしきい値電流の幅広い変動、および低い単一横モード歩留まりを発生させることがある。これらの問題の原因が、製作プロセス中にレーザリッジの高さに生じる変動にあることが分かっている。製作プロセス中に一貫した結果を得るべきである場合、各リッジエッチの深さ、および結果として生じる、レーザ構造内の活性領域に対するリッジの底面の位置が、正確でなければならない。しかし、一貫したリッジエッチ深さをもたらすのに十分なほど乾式エッチプロセスを制御することが、非常に困難であることが分かっている。   As noted above, etched facet ridge laser devices fabricated by the above procedure may have yields lower than desired, with wide variations in threshold current to establish lasing, and low singles. One side mode yield may occur. It has been found that the cause of these problems is the variation that occurs in the height of the laser ridge during the fabrication process. If consistent results are to be obtained during the fabrication process, the depth of each ridge etch and the resulting position of the bottom surface of the ridge relative to the active region in the laser structure must be accurate. However, it has been found very difficult to control the dry etch process enough to provide a consistent ridge etch depth.

前述の問題は、図4および5に概略的に示すように、フォトニックデバイス100が中に製作される層状ウェーハ98を提供することにより、また基板102上にフォトニックデバイスを製作するためのプロセスが示されている図6(aおよびb)〜図12(aおよびb)に概略的に示すように、本発明によって克服される。これらの図中に示される寸法および比率は、必ずしも原寸に比例するとは限らないが、構造およびプロセスの顕著な特徴を明確に示すために使用されることが理解されよう。本発明は、図5に示すような、エッチングによるリッジ104を有する端面発光リッジレーザの点から説明されるが、同時係属の米国特許出願第10/958,069号および米国特許出願第10/963,739号に記載されているリッジ水平共振器面発光レーザ、すなわちHCSELなど、他のタイプのレーザまたは他のフォトニックデバイスも、本発明のエッチ制御プロセスを利用して製作できることが理解されよう。   The foregoing problems are addressed by providing a layered wafer 98 in which the photonic device 100 is fabricated, as shown schematically in FIGS. 4 and 5, and a process for fabricating the photonic device on the substrate 102. This is overcome by the present invention as shown schematically in FIGS. 6 (a and b) to 12 (a and b). It will be appreciated that the dimensions and ratios shown in these figures are not necessarily proportional to the original dimensions, but are used to clearly illustrate the salient features of the structure and process. The present invention will be described in terms of an edge emitting ridge laser having an etched ridge 104, as shown in FIG. 5, but co-pending US patent application Ser. No. 10 / 958,069 and US patent application Ser. No. 10/963. It will be appreciated that other types of lasers or other photonic devices can be fabricated using the etch control process of the present invention, such as the ridge horizontal cavity surface emitting laser described in US Pat.

従来通り、ウェーハ98は、例えば、適切にドープすることができるあるタイプのIII−V型化合物またはその合金から形成される基板102を含む。図4に示すように、基板102の上面108上に一連の層106を、有機金属化学気相成長(MOCVD)または分子線エピタキシ(MBE)などのエピタキシャル堆積などによって堆積させることができる。これらの層106は、活性領域112、ならびに上部クラッド領域114および下部クラッド領域116を典型的に含むレーザ構造、すなわち光導波路を、横断方向に形成する。   As is conventional, the wafer 98 includes a substrate 102 formed, for example, from some type of III-V compound or alloy thereof that can be appropriately doped. As shown in FIG. 4, a series of layers 106 can be deposited on top surface 108 of substrate 102, such as by epitaxial deposition such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE). These layers 106 form a laser structure or optical waveguide in the transverse direction that typically includes an active region 112 and an upper cladding region 114 and a lower cladding region 116.

一例では、半導体レーザまたは他のフォトニックデバイスの構造層106を、InP基板102上にエピタキシャル形成する。フォトニック構造の上部クラッド領域114および下部クラッド領域116をそれぞれ、活性領域112の屈折率よりも低い屈折率を有するInPなどの半導体材料から形成する。これらのクラッド領域は、活性領域に隣接し、活性領域は、AlInGaAsベースの量子井戸および障壁を用いて形成することができる。オーミックコンタクトを可能にするために、上部クラッド層114の上面上にInGaAsキャップ層118を設ける。   In one example, a structural layer 106 of a semiconductor laser or other photonic device is epitaxially formed on the InP substrate 102. The upper cladding region 114 and the lower cladding region 116 having a photonic structure are each formed from a semiconductor material such as InP having a refractive index lower than that of the active region 112. These cladding regions are adjacent to the active region, which can be formed using AlInGaAs-based quantum wells and barriers. In order to enable ohmic contact, an InGaAs cap layer 118 is provided on the upper surface of the upper cladding layer 114.

図5に示すように、クラッド層114に湿式エッチストップ層119を組み込み、湿式エッチストップ層119は、製作プロセスの完了時にリッジの底面120があるべき高さのところに配置する。ストップ層119は、GaInAsPをエピタキシャル堆積した層であり、約20nm厚さであり、上部クラッド層114を底部セグメント114(a)と上部セグメント114(b)に分割する。ストップ層119は、上部クラッド層114の底面121に近接して、ただしそれよりも上方に離隔され、この面は、同時に活性領域112の上面でもある。   As shown in FIG. 5, a wet etch stop layer 119 is incorporated into the cladding layer 114, and the wet etch stop layer 119 is placed at a height where the bottom surface 120 of the ridge should be at the completion of the fabrication process. The stop layer 119 is a layer in which GaInAsP is epitaxially deposited, has a thickness of about 20 nm, and divides the upper cladding layer 114 into a bottom segment 114 (a) and an upper segment 114 (b). The stop layer 119 is close to, but spaced above, the bottom surface 121 of the upper cladding layer 114, and this surface is also the top surface of the active region 112 at the same time.

本発明のプロセスでは、図4に示すように、SiOからなる200nm厚さの層などのマスキング層122を、エピタキシャル成長したレーザ構造106上に、プラズマ化学気相成長(PECVD)によって堆積させる。例えばフォトレジスト層内に少なくとも1つのレーザ本体およびファセットを画定する第1のリソグラフィステップを、図2および3に示されるウェーハ44と同等のウェーハ98に対して実施し、そのフォトレジストパターンを、下にあるSiOマスク層122に、反応性イオンエッチング(RIE)を使用して転写する。マスク層122上にフォトレジスト層をスピニングし、リソグラフィマスクを通じてフォトレジストを露光してパターンを製作し、その後パターンをマスク層122に転写する各フォトリソグラフィステップは、従来通りであり、当技術分野で公知であるため、示されていない。フォトレジストを酸素プラズマによって除去した後、層122内のSiOパターンを、化学アシストイオンビームエッチング(CAIBE)を使用してレーザ構造に転写して、図3に符号42で全体が示されるレーザ導波路など、フォトニックデバイスの図6(a)および図6(b)に示す本体123を形成し、またそれらの導波路に沿って、図5に符号100で示されるようなレーザを形成することができる複数のディスクリートレーザ共振器を形成する。本体123は、図6(a)および図6(b)に示すように、エッチングによる側壁124および125、ならびにエッチングによる端部ファセット126および128を伴って形成される。HCSELの場合、端面発光レーザに関してここで示される単一のステップではなく、別々の2つのフォトリソグラフィステップ、および別々の2つのCAIBEステップが使用される。 In the process of the present invention, as shown in FIG. 4, a masking layer 122 such as a 200 nm thick layer of SiO 2 is deposited on the epitaxially grown laser structure 106 by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). For example, a first lithography step defining at least one laser body and facet in the photoresist layer is performed on a wafer 98 equivalent to wafer 44 shown in FIGS. 2 and 3, and the photoresist pattern is Transfer to the SiO 2 mask layer 122 using reactive ion etching (RIE). Each photolithography step of spinning a photoresist layer on the mask layer 122, exposing the photoresist through a lithographic mask to produce a pattern, and then transferring the pattern to the mask layer 122 is conventional and is known in the art. It is not shown because it is known. After the photoresist is removed by oxygen plasma, the SiO 2 pattern in layer 122 is transferred to the laser structure using chemical assisted ion beam etching (CAIBE) and laser guided as indicated generally at 42 in FIG. 6A and 6B of a photonic device such as a waveguide is formed, and a laser as indicated by reference numeral 100 in FIG. 5 is formed along the waveguide. Forming a plurality of discrete laser resonators. The body 123 is formed with etched sidewalls 124 and 125 and etched end facets 126 and 128, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). For HCSELs, two separate photolithography steps and two separate CAIBE steps are used, rather than the single step shown here for edge emitting lasers.

図6(a)は、図5の導波路100のx−x軸のところの矢印の方向に沿った断面であり、図6(b)は、図5のy−y軸のところの矢印の方向に沿った導波路の断面である。   6A is a cross section along the direction of the arrow at the xx axis of the waveguide 100 in FIG. 5, and FIG. 6B is the cross section of the arrow at the yy axis in FIG. 2 is a cross section of a waveguide along a direction.

図7(a)および図7(b)に示すように、ウェーハ上にある先に画定されたレーザ本体123上に、リッジ104など、1つまたは複数のリッジを画定するパターンを製作するための、第2のフォトレジストリソグラフィを実施し、RIEを使用して、そのフォトレジストパターンをPECVD SiOマスク層122に転写する。フォトレジストを酸素プラズマで除去した後、図示のように、CAIBEを使用して、レーザ本体123ごとのリッジ104をレーザ構造内に形成する。リッジタイプのエッチングによるファセットデバイス向けの従来の製作プロセスとは対照的に、このリッジCAIBE乾式エッチステップは、エッチがリッジ底面120の所望の深さを越えて意図せずに継続しないようにするために、リッジ104を完成させるのに必要なエッチ深さの手前で止まるように設計される。更に、乾式エッチングは、高歩留まりを達成するのに必要な正確な深さ制御を妨げる恐れのある、粗さまたはグラス様(grass−like)層の形をとる残留材料を残すこともある。したがって、図7(a)および7(b)に示すように、このエッチプロセスは、常に層119の上面132のところに、またはそれより上方にある、クラッド層114(b)内のエッチフロア130で終了するように設計される。これにより、CAIBEエッチが、図5に示すリッジ104の底面120の所望の高さより下方に広がらないようになる。 7 (a) and 7 (b), for producing a pattern defining one or more ridges, such as ridges 104, on a previously defined laser body 123 on a wafer. A second photoresist lithography is performed and the photoresist pattern is transferred to the PECVD SiO 2 mask layer 122 using RIE. After removing the photoresist with oxygen plasma, ridges 104 for each laser body 123 are formed in the laser structure using CAIBE as shown. In contrast to conventional fabrication processes for facet devices with ridge-type etching, this ridge CAIBE dry etch step prevents the etch from continuing unintentionally beyond the desired depth of the ridge bottom surface 120. In addition, it is designed to stop before the etch depth necessary to complete the ridge 104. In addition, dry etching may leave residual materials in the form of roughness or glass-like layers that can interfere with the precise depth control necessary to achieve high yields. Thus, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), this etch process always involves an etch floor 130 in the cladding layer 114 (b) that is at or above the upper surface 132 of the layer 119. Designed to finish with. This prevents the CAIBE etch from spreading below the desired height of the bottom surface 120 of the ridge 104 shown in FIG.

図8(a)および図8(b)に示すように、リッジ構造を完成させるために、デバイスの上面をフォトレジストのマスキング層136で覆い、次いで、リッジ104と、リッジ104の各側にあり、その長さに沿った領域138および139とを含む湿式エッチウィンドウ137を現像後に露出させるように、マスキング層136をフォトリソグラフィによりパターニングする。フォトレジストマスキング層136は、リッジの端部140および142ならびに端部ファセット126および128を続く湿式エッチから保護するために、それらの上に広がり、好ましくは、湿式エッチステップによる横方向のエッチングに対応するために、エッチフロア130の外縁部144および146にもわずかな分だけ重なる。   8 (a) and 8 (b), the top surface of the device is covered with a photoresist masking layer 136 to complete the ridge structure, and then on the ridge 104 and on each side of the ridge 104. The masking layer 136 is patterned by photolithography so that a wet etch window 137 including regions 138 and 139 along its length is exposed after development. A photoresist masking layer 136 extends over the ridge ends 140 and 142 and end facets 126 and 128 to protect them from subsequent wet etches, preferably for lateral etching by a wet etch step. In order to do so, the outer edge portions 144 and 146 of the etch floor 130 overlap with each other by a small amount.

層119の上の残留上部クラッド材料を除去するために、湿式エッチウィンドウ137を、選択性湿式エッチ液、例えばHClとHPOの混合物にさらす。図9(a)および図9(b)に示すように、湿式エッチは、リッジの底面120の所望の位置であるストップ層119の上面132で止まって、または実質的に止まって、リッジをその所望の高さのままにしておき、次いで、酸素プラズマを使用してフォトレジストマスク136を除去する。存在する可能性があるどんな粗さまたはグラス様フィーチャも、湿式エッチプロセスによって除去され、それにより正確な深さ制御が可能になる。 In order to remove residual top cladding material on layer 119, wet etch window 137 is exposed to a selective wet etch solution, such as a mixture of HCl and H 3 PO 4 . As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the wet etch stops at or substantially stops at the top surface 132 of the stop layer 119, which is the desired location of the bottom surface 120 of the ridge, causing the ridge to Leave at the desired height, then remove the photoresist mask 136 using oxygen plasma. Any roughness or glass-like features that may be present are removed by a wet etch process, thereby allowing precise depth control.

図5〜図12(a)および図12(b)には、単一のリッジ104を有する単一のレーザ共振器について示されているが、複数のフォトニックデバイスが、好ましくは、単一のウェーハ上に製作されることが理解されよう。例えば図2に示すように、いくつかのリッジレーザをそれぞれが組み込むことができる離隔された複数の導波路42が、通常、単一のウェーハ上に製作され、以下に記載する残りのプロセスステップが完了した後、上記で論じたように、パッケージングするためにそれらが切離し、すなわちダイシングにより分離されて、個々のフォトニックデバイスが製作される。   Although shown in FIGS. 5-12 (a) and 12 (b) for a single laser resonator having a single ridge 104, multiple photonic devices are preferably It will be understood that it is fabricated on a wafer. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of spaced apart waveguides 42, each of which can incorporate several ridge lasers, are typically fabricated on a single wafer, with the remaining process steps described below. After completion, as discussed above, they are separated for packaging, ie separated by dicing, to produce individual photonic devices.

図5、ならびに図6(a)および図6(b)〜図9(a)および図9(b)に関して上述したようにレーザ本体、ファセット、およびリッジを形成してから、図2の切離しステップより前に、単一のリッジ104に関する図10(a)および図10(b)に示すように、PECVDを使用して、SiOなどの誘電体材料からなる120nm厚さのパッシベーション層150を堆積させて、フォトニックデバイスを含めてウェーハ全体を覆う。その後、図11(a)および図11(b)に示すように、フォトニック構造上のフォトレジストマスク層内にpコンタクト開口を画定するための第3のリソグラフィを実施し、そのマスクを通じたRIEを使用して、SiO層150および122内にコンタクトウィンドウ152を開ける。次いで、酸素プラズマを使用して、フォトレジストを除去する。 After forming the laser body, facets, and ridges as described above with respect to FIG. 5 and FIGS. 6 (a) and 6 (b) -9 (a) and 9 (b), the disconnecting step of FIG. Earlier, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b) for a single ridge 104, a 120 nm thick passivation layer 150 of dielectric material such as SiO 2 is deposited using PECVD. And cover the entire wafer including the photonic device. Thereafter, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), a third lithography is performed to define a p-contact opening in the photoresist mask layer on the photonic structure, and the RIE through the mask is performed. Is used to open a contact window 152 in the SiO 2 layers 150 and 122. The photoresist is then removed using oxygen plasma.

フォトレジストマスク層内に、pコンタクト用の金属被覆リフトオフパターンを画定するように第4のリソグラフィを実施し、この場合、リフトオフ構造154が、コンタクトウィンドウ152を取り囲むコンタクト開口156をもたらすようにリソグラフィにより画定される。典型的なリフトオフ構造がもつアンダーカットは、金属被覆リフトオフパターン154内に明示的に示されていないが、それが存在することが理解されよう。次いで、電子ビーム蒸着器を使用して、金属被覆リフトオフパターン154上、および開口156の中にpコンタクト金属160(図12(a)および図12(b))を蒸着させて、コンタクトウィンドウ152を覆う。金属被覆リフトオフパターン154を除去するリフトオフステップによって、望ましくない金属被覆を除去し、それによりデバイス用のpコンタクト160が残る。図示のように、pコンタクトは、コンタクトウィンドウ152の縁部を越えて広がり、SiO層122および150に開いたコンタクト開口を密閉する。レーザ用のnコンタクト162も、電子ビーム蒸着を使用してウェーハの裏面に蒸着させる。別の金属被覆リフトオフステップを使用して、nコンタクトをウェーハの前面に与えることもできる。前述のように、複数のフォトニックデバイスが典型的に基板上に製作されることが理解されよう。 A fourth lithography is performed in the photoresist mask layer to define a metallized lift-off pattern for the p-contact, where the lift-off structure 154 is lithographically provided to provide a contact opening 156 that surrounds the contact window 152. Defined. The undercut that a typical lift-off structure has is not explicitly shown in the metallized lift-off pattern 154, but it will be understood that it exists. An e-beam evaporator is then used to deposit p-contact metal 160 (FIGS. 12 (a) and 12 (b)) over the metallization lift-off pattern 154 and into the opening 156 to form the contact window 152. cover. A lift-off step that removes the metallization lift-off pattern 154 removes the undesired metallization, thereby leaving the p-contact 160 for the device. As shown, the p-contact extends beyond the edge of the contact window 152 and seals the contact opening that opens in the SiO 2 layers 122 and 150. A laser n-contact 162 is also deposited on the backside of the wafer using electron beam evaporation. Another metallization lift-off step can be used to provide n-contact to the front side of the wafer. As described above, it will be appreciated that a plurality of photonic devices are typically fabricated on a substrate.

上記で論じたように、エッチングによるファセットが湿式エッチ中に保護されなければならない(図8(a)および図8(b)を参照されたい)ので、壁部または肩部163などの残りのフィーチャが、湿式エッチストップ層の上面上の、マスク136が縁部144および146の上に広がるその下に形成される。この壁部により、ファセットのところ、およびその付近でリッジ深さの変化が生じ、その結果、リッジの底面のところよりもエッチングによるファセットのところ、およびその付近の方が、リッジ深さが浅くなる。このプロセスを通じて製作された端面発光リッジレーザおよびリッジHCSELの性能およびモード挙動について調査し、歩留まりが98〜99.8%に上がる間に、残りのフィーチャ163(図5を参照されたい)がどんな悪影響も引き起こさないことが分かった。   As discussed above, the etched facets must be protected during the wet etch (see FIGS. 8 (a) and 8 (b)), so the remaining features such as walls or shoulders 163 Is formed on the upper surface of the wet etch stop layer below the mask 136 extending over the edges 144 and 146. This wall causes a change in the ridge depth at and near the facet, resulting in a shallower ridge depth at and near the facet by etching than at the bottom of the ridge. . The performance and mode behavior of edge-emitting ridge lasers and ridge HCSELs fabricated through this process will be investigated and any adverse effects on the remaining features 163 (see FIG. 5) while the yield rose to 98-99.8%. It turns out that it does not cause.

以上、本発明を好ましい諸実施形態の点から例示してきたが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の真の趣旨および範囲から逸脱せずに変更および修正を行えることが理解されよう。   While the invention has been illustrated in terms of preferred embodiments, it will be understood that changes and modifications can be made without departing from the true spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims.

Claims (11)

基板と、
前記基板上にある、活性層および湿式エッチストップ層を含む少なくとも第1のエピタキシャル半導体構造と、
前記ストップ層のところに底面を有する、前記構造内に形成されたエッチングによるリッジと、
前記構造内に製作された少なくとも第1のエッチングによるファセットと、
前記リッジの前記底面のところで前記リッジを取り囲み、前記エッチングによるファセットまで広がるエッチフロアと、
前記エッチフロアの湿式エッチの間前記エッチングによるファセットを保護するパターニングされたマスキング層内の湿式エッチウインドウを介して形成される、前記エッチフロア上の、前記エッチングによるファセットに隣接する壁部であって、それにより、前記底面のところよりも前記エッチングによるファセットのところの方が前記リッジが浅くなる、壁部と、
前記構造上にある少なくとも第1の電極と、
を備えるフォトニックデバイス。
A substrate,
At least a first epitaxial semiconductor structure comprising an active layer and a wet etch stop layer on the substrate;
An etched ridge formed in the structure, having a bottom surface at the stop layer;
At least a first etched facet fabricated in the structure;
An etch floor that surrounds the ridge at the bottom of the ridge and extends to the facet by the etching;
During the wet etch of the etch floor, the etching by being formed through a wet etch windows of the patterned masking layer to protect the facets on the etch floor, there wall portion adjacent to the facet by the etching Thus, the wall portion where the ridge is shallower at the etched facet than at the bottom, and
At least a first electrode on the structure;
Photonic device equipped with.
前記エッチストップ層が、GaInAsPからなるエピタキシャル堆積された層である、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the etch stop layer is an epitaxially deposited layer of GaInAsP. 前記エッチングによるリッジが、一部乾式エッチされ、一部湿式エッチされる、請求項2に記載のデバイス。   The device of claim 2, wherein the etched ridge is partially dry etched and partially wet etched. 前記基板がInPである、請求項2に記載のデバイス。   The device of claim 2, wherein the substrate is InP. レーザである、請求項2に記載のデバイス。   The device of claim 2, wherein the device is a laser. 前記湿式エッチストップ層が、前記活性層の上方に、かつ前記活性層に近接して配置される、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the wet etch stop layer is disposed above and adjacent to the active layer. 前記エピタキシャル半導体構造が、
前記基板上にある下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上にある前記活性層と、
前記活性層上にある第1の上部クラッド層と、
前記第1の上部クラッド層上にある前記湿式エッチストップ層と、
前記湿式エッチストップ層上にある第2の上部クラッド層と、
前記上部クラッド層上にあるコンタクト層と
を備える、請求項1に記載のデバイス。
The epitaxial semiconductor structure is
A lower cladding layer on the substrate;
It said active layer on said lower cladding layer,
A first upper cladding layer overlying the active layer;
Said wet etch stop layer on the first upper cladding layer,
A second upper cladding layer overlying the wet etch stop layer;
The device of claim 1, comprising a contact layer on the upper cladding layer.
基板上に、活性層を組み込むエピタキシャル半導体構造を形成するステップと、
前記エピタキシャル構造内の前記活性層の上方に、湿式エッチストップ層を形成するステップと、
前記構造を乾式エッチして、少なくとも1つのエッチングによるファセットを有するレーザを形成するステップと、
前記構造を乾式エッチして、前記レーザ用のリッジを一部形成するステップと、
前記エピタキシャル構造上にパターニングされたマスキング層を形成するステップであって、前記パターニングされたマスキング層は前記湿式エッチの間前記少なくとも1つのエッチングによるファセットを保護するものであり、前記マスキング層は、一部形成された前記リッジと該一部形成されたリッジの各側にあり該一部形成されたリッジの長さに沿ったエッチフロアの領域とを含み且つ前記少なくとも1つのエッチングによるファセットを除いた湿式エッチウインドウを画成する、ステップと、
前記湿式エッチウインドウを介して前記構造を湿式エッチして、前記リッジの形成を完了し、同時に壁部を前記エッチフロア上に前記エッチングによるファセットに隣接して形成するステップであって、それにより、前記底面のところよりも前記エッチングによるファセットのところの方が前記リッジが浅くなる、ステップと、
前記レーザおよび前記エッチングによるファセットを、保護共形層で覆うステップと、
前記保護層内にコンタクトウィンドウを開けるステップと、
金属層を堆積させて、前記ウィンドウを覆い、前記レーザに電気的に接触させるステップと
を含む、フォトニックデバイスを製作するためのプロセス。
Forming an epitaxial semiconductor structure incorporating an active layer on a substrate;
Forming a wet etch stop layer over the active layer in the epitaxial structure;
Dry-etching the structure to form a laser having at least one etched facet;
Dry etching the structure to form a portion of the ridge for the laser;
Forming a patterned masking layer on the epitaxial structure, the patterned masking layer protecting the at least one etched facet during the wet etch, the masking layer comprising: Including a partially formed ridge and an area of an etch floor on each side of the partially formed ridge along the length of the partially formed ridge and excluding the at least one etched facet Defining a wet etch window; and
The wet and the structure via etch windows were wet etched to complete the formation of the ridge, a same time the wall portion a step is formed adjacent to the facet by the etching on the etching floor, whereby The ridge is shallower at the etched facet than at the bottom; and
Covering the laser and the etched facets with a protective conformal layer;
Opening a contact window in the protective layer;
Depositing a metal layer to cover the window and to make electrical contact with the laser.
エピタキシャル構造を形成するステップが更に、
前記基板上の前記活性層の下に、下部クラッド層を堆積させるステップと、
前記活性層上に上部クラッド層を堆積させるステップであって、前記湿式エッチストップ層が前記上部クラッド層内に組み込まれるステップと
を含む、請求項8に記載のプロセス。
Forming the epitaxial structure further comprises:
Depositing a lower cladding layer under the active layer on the substrate;
9. The process of claim 8, comprising depositing an upper cladding layer on the active layer, wherein the wet etch stop layer is incorporated into the upper cladding layer.
前記エピタキシャル構造を形成するステップが更に、前記上部クラッド層上にコンタクト層を堆積させるステップを含む、請求項9に記載のプロセス。   The process of claim 9, wherein forming the epitaxial structure further comprises depositing a contact layer on the upper cladding layer. 前記湿式エッチストップ層を形成するステップが、
前記活性領域上に前記上部クラッド層を一部堆積させるステップと、
前記湿式エッチストップ層を堆積させるステップと、
その後、前記湿式エッチ領域上に前記上部クラッド層の残りを堆積させるステップと
を含む、請求項9に記載のプロセス。
Forming the wet etch stop layer comprises:
Partially depositing the upper cladding layer on the active region;
Depositing the wet etch stop layer;
And then depositing the remainder of the upper cladding layer on the wet etch region.
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