DE19637163A1 - Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers - Google Patents

Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterla­ ser, der an Stirnflächen eine Fensterstruktur aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers mit ei­ ner verbesserten Ausbeute.
In den letzten Jahren ist eine Erhöhung einer Ausgangs­ leistung bei Halbleiterlasern gefordert worden, die als Lichtquellen von Informationsverarbeitungsvorrichtungen, wie zum Beispiel optischen Platten, verwendet werden. Die Ausgangsleistung von Halbleiterlasern kann durch ein Vorse­ hen von Fensterstrukturen an Resonatorstirnflächen erhöht werden, um den Ausgangspegel zu erhöhen, an welchem eine COD (katastrophale optische Beschädigung) auftritt. Bei ei­ nem Halbleiterlaser tritt eine COD plötzlich auf, wenn das Ausgangslicht des Lasers einen kritischen Pegel überschrei­ tet. Genauer gesagt wird aufgrund einer lokalen Erhöhung der Temperatur des Lasers an den Stirnflächen die Bandlüc­ kenenergie an den Stirnflächen verringert. Die Verringerung der Bandlückenenergie führt dort zu einer Erhöhung einer Lichtabsorption und die Lichtabsorption erhöht weiterhin die Temperatur an den Stirnflächen. Wenn der Temperaturan­ stieg ausreichend ist, kann ein lokales Schmelzen der Halb­ leitermaterialien auftreten, was zu einer COD führt, die den Laser zerstört.
Die Fensterstrukturen erhöhen die Bandlückenenergie der aktiven Schicht an den Resonatorstirnflächen und verhindern die COD an den Resonatorstirnflächen. Zum Beispiel offen­ bart die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. Hei. 3-208388 einen AlGaInP-Halbleiterlaser, der an Resonator­ stirnflächen Fensterstrukturen beinhaltet. In diesem Stand der Technik werden die Fensterstrukturen durch ein Diffun­ dieren von Dotierstoffstörstellen in Bereiche einer aktiven Schicht in der Nähe der Resonatorstirnflächen erzeugt, um eine natürliche Übergitterstruktur der aktiven Schicht in diesen Bereichen fehlzuordnen.
Fig. 4 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivi­ sche Ansicht, die einen AlGaInP-Reihenhalbleiterlaser mit einer hohen Ausgangsleistung darstellt, der zu dem zuvor erwähnten Halbleiterlaser im Stand der Technik ähnlich ist. Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Halbleiterlasers, die entlang einer Linie 5-5 in Fig. 4 genommen ist. In die­ sen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 101 ein GaAs- Substrat eines n-Typs. Eine untere AlGaInP-Beschichtungs­ lage 102 des n-Typs, die 1 bis 2 µm dick ist, ist auf dem GaAs-Substrat 101 des n-Typs angeordnet. Eine aktive Schicht 103, die GaInP einer natürlichen Übergitterstruktur aufweist und eine Dicke von mehreren zehn Nanometern auf­ weist, ist auf der unteren Beschichtungslage 102 des n-Typs angeordnet. Eine erste obere AlGaInP-Beschichtungslage 104 eines p-Typs, die 0.1 bis 1 µm dick ist, ist auf der akti­ ven Schicht 103 angeordnet. Eine GaInP-Ätzstoppschicht 105 des p-Typs, die eine Dicke von mehreren Nanometern auf­ weist, ist auf der ersten oberen Beschichtungslage 104 an­ geordnet. Eine zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 107 des p-Typs, die 1 bis 2 µm dick ist, ist auf einem Teil der Ätzstoppschicht 105 angeordnet. Eine GaInP-Bandunstetig­ keitsverringerungsschicht 108 des p-Typs, die eine Dicke in einem Bereich von 0.1 Mikrometer bis mehrere Mikrometer aufweist, ist auf der zweiten oberen Beschichtungslage 107 angeordnet. Eine GaAs-Deckschicht 111 des p-Typs, die 0.1 bis 1 µm dick ist, ist auf der Bandunstetigkeitsverringe­ rungsschicht 108 angeordnet. Die zweite obere Beschich­ tungslage 107, die Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 108 und die Deckschicht 111 bilden eine streifenförmige Stegstruktur 116 aus, welche sich in einer Richtung aus­ dehnt, die senkrecht zu Resonatorstirnflächen des Lasers verläuft. GaAs-Stromsperrschichten 106 des n-Typs sind auf der Ätzstoppschicht 105 angeordnet, wobei sie sich mit bei­ den Seiten der Stegstruktur 116 in Kontakt befinden. Eine GaAs-Schicht 109 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kon­ takts ist auf der Deckschicht 111 und auf den Stromsperr­ schichten 106 angeordnet. Die Laserstruktur weist an den Resonatorstirnflächen störstellendiffundierte Bereiche 110 auf. Das Bezugszeichen 103a bezeichnet eine Fensterstruk­ tur. Eine n-seitige Elektrode ist auf der hinteren Oberflä­ che des Substrats 101 des n-Typs angeordnet und eine p-sei­ tige Elektrode ist auf der Oberfläche der Schicht 109 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kontakts angeordnet, ob­ gleich diese Elektroden in den Fig. 4 und 5 nicht ge­ zeigt sind.
Die Fig. 6(a) bis 6(h) zeigen perspektivische An­ sichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Halblei­ terlasers darstellen. In den Figuren bezeichnen die glei­ chen Bezugszeichen wie jene, die in den Fig. 4 und 5 ge­ zeigt sind, die gleichen oder entsprechende Teile. Das Be­ zugszeichen 112 bezeichnet einen SiN-Film. Andere Isola­ tionsfilme können anstelle des SiN-Films verwendet werden. Das Bezugszeichen 113 bezeichnet einen ZnO-Film. Das Be­ zugszeichen 114 bezeichnet einen SiO₂-Film. Andere Isola­ tionsfilme können anstelle des SiO₂-Films verwendet werden. Das Bezugszeichen 115 bezeichnet einen organischen Re­ sistfilm.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens gegeben.
Zu Beginn werden, wie es in Fig. 6(a) dargestellt ist, die untere AlGaInP-Beschichtungslage 102 des n-Typs, die aktive GaInP-Schicht 103, die erste obere AlGaInP-Beschich­ tungslage 104 des p-Typs, die GaInP-Ätzstoppschicht 105 des p-Typs, die zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 107 des p-Typs, die GaInP-Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 108 des p-Typs und die GaAs-Deckschicht 111 des p-Typs aufein­ anderfolgend auf das GaAs-Substrat 101 des n-Typs aufge­ wachsen, was eine geschichtete Halbleiterstruktur erzeugt. Vorzugsweise werden diese Schichten durch MOCVD (metallorganische chemische Dampfphasenabscheidung) aufge­ wachsen. Bei diesem Wachstum wird eine natürliche Übergit­ terstruktur in der aktiven Schicht 103 erzeugt.
Als nächstes wird der SiN-Film 112 durch Plasma-CVD bzw. plasmaangereicherte chemische Dampfphasenabscheidung auf die geschichtete Halbleiterstruktur abgeschieden und durch Trockenätzen gemustert, um parallele streifenförmige Öffnungen auszubilden, von denen jede eine Breite von meh­ reren zehn Mikrometern aufweist. Dann werden Abschnitte der GaAs-Deckschicht 111 durch die Öffnungen naßgeätzt (Fig. 6(b)). Danach werden der ZnO-Film 113 und der SiO₂-Film 114 durch Zerstäubung auf die geschichtete Halbleiterstruktur abgeschieden, worauf ein Glühen folgt, um Zn in dem ZnO- Film 113 in einen Teil der geschichteten Halbleiterstruktur unter den Öffnungen des SiN-Films 112 von der Bandunstetig­ keitsverringerungsschicht 108 des p-Typs zu der unteren Be­ schichtungslage 102 des n-Typs zu diffundieren (Fig. 6(c)). Diese Festphasendiffusion erzeugt streifenförmige störstel­ lendiffundierte Bereiche 110 und die natürliche Übergitter­ struktur der aktiven Schicht 103 in den störstellendiffun­ dierten Bereichen 110 wird fehlgeordnet. Die Bandlücken­ energie der aktiven Schicht 103 ist in den fehlgeordneten Bereichen größer als in Bereichen, die nicht fehlgeordnet sind. Die fehlgeordneten Bereiche der aktiven Schicht 103 sind Fensterstrukturen 103a.
Nach einem Entfernen des SiO₂-Films 114 und des ZnO- Films 113 wird ein streifenförmiger organischer Resistfilm 115, der sich in der Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den störstellendiffundierten Bereichen 110 verläuft, unter Verwendung eines Streifentransferverfahrens auf der ge­ schichteten Halbleiterstruktur ausgebildet (Fig. 6(d)). Un­ ter Verwendung des organischen Resistfilms 115 als Maske wird zu Beginn der SiN-Film 112 in einen Streifen gemustert und nachfolgend wird die GaAs-Deckschicht 111 des p-Typs mit einem Gemisch aus Ammoniumhydrid und Wasserstoffperoxid geätzt, was einen Steg ausbildet, der die Deckschicht 111 beinhaltet. Weiterhin wird unter Verwendung der gleichen Maske die GaInP-Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 108 mit einem Ätzmittel auf Chlorwasserstoffsäurebasis, wie zum Beispiel einem Gemisch aus HCl und Wasser (= 1 : 1) geätzt, was einen Steg ausbildet, der die Bandunstetigkeitsverrin­ gerungsschicht 108 aufweist (Fig. 6(e)). Nach einem Entfer­ nen des organischen Resistfilms 115 wird die zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 107 des p-Typs mit einem Ätzmit­ tel auf Schwefelsäurebasis, wie zum Beispiel einem Gemisch aus Schwefelsäure und Wasser (= 1 : 1) geätzt und entfernt, bis die Oberfläche der GaInP-Ätzstoppschicht 105 des p-Typs freigelegt ist, wodurch eine Stegstruktur 116 vervollstän­ digt ist, die die Deckschicht 111 des p-Typs, die Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht 108 des p-Typs und die zweite obere Beschichtungslage 107 des p-Typs aufweist (Fig. 6(f)). Da die Ätzgeschwindigkeit der GaInP-Ätzstopp­ schicht 105 des p-Typs durch das Ätzmittel auf Schwefelsäu­ rebasis niedriger als die Ätzgeschwindigkeit der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage 107 des p-Typs durch das gleiche Ätzmittel ist, kann das Ätzen der zweiten oberen Beschichtungslage 107 in der Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 101 verläuft, an der Ätzstopp­ schicht 105 gestoppt werden.
Danach wird die Stromsperrschicht 106 des n-Typs vor­ zugsweise durch MOCVD auf die Ätzstoppschicht 105 aufge­ wachsen, wobei sie sich mit beiden Seiten der Stegstruktur 116 in Kontakt befindet (Fig. 6(g)). Da der SiN-Film 112 auf der Stegstruktur 116 angeordnet ist, wächst die Strom­ sperrschicht 106 nicht auf die Stegstruktur 116 auf.
Nach einem Entfernen des SiN-Films 112 wird die Schicht 109 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kontakts durch MOCVD auf die Stromsperrschicht 106 und auf die Stegstruk­ tur 116 aufgewachsen. Danach werden eine n-seitige Elek­ trode (nicht gezeigt) und eine p-seitige Elektrode (nicht gezeigt) auf der hinteren Oberfläche des Substrats 101 bzw. auf der Schicht 109 zum Bilden eines ohmschen Kontakts aus­ gebildet. Zuletzt wird die Struktur in den störstellendif­ fundierten Bereichen 110 in der Richtung, die senkrecht zu der Stegstruktur 116 verläuft, zerstückelt, um Resonator­ stirnflächen zu erzeugen, wodurch ein Halbleiterlaser mit Fensterstrukturen 103a vervollständigt ist, wie er in Fig. 4 gezeigt ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterla­ sers mit Fensterstrukturen im Stand der Technik stoppt das Ätzen nicht genau an der Ätzstoppschicht 105 in dem Zn-dif­ fundierten Bereich 110, wenn die Stegstruktur 116 durch Ät­ zen der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage 107 des p-Typs ausgebildet wird (Fig. 6(f)), da die Ätzgeschwindig­ keit der GaInP-Ätzstoppschicht 105 in dem Zn-diffundierten Bereich 110 zu der Ätzgeschwindigkeit der Schicht in dem Zn-undiffundierten Bereich unterschiedlich ist, so daß die Ätzstoppschicht 105 durchgeätzt wird und die erste obere Beschichtungslage 104 und die aktive Schicht 103 unvorteil­ hafterweise geätzt werden. Wenn die erste obere Beschich­ tungslage 104 und die aktive Schicht 103 in dem Zn-diffun­ dierten Bereich 110 geätzt und entfernt werden, befindet sich die Stromsperrschicht 106 unerwünschterweise in Kon­ takt mit der Fensterstruktur 103a in dem aktiven Bereich, wenn die Stegstruktur 116 mit der GaAs-Stromsperrschicht 106 des n-Typs vergraben wird. In diesem Fall wird Laser­ licht, das durch die aktive Schicht 103 geht, in der Strom­ sperrschicht 106 absorbiert, die sich in Kontakt mit der Fensterstruktur 103a befindet, wodurch kein Betrieb des La­ sers mit einer hohen Ausgangsleistung verwirklicht werden kann. Da weiterhin die Fensterstruktur 103a der aktiven Schicht 103 der Atmosphäre ausgesetzt ist, wenn die Strom­ sperrschicht 106 aufgewachsen wird, wird die kristalline Qualität an der ausgesetzten Oberfläche verschlechtert. Als Ergebnis kann kein Halbleiterlaser mit erwünschten Charak­ teristiken erzielt werden.
Um diese Probleme zu vermeiden, kann das Ätzen der zweiten oberen Beschichtungslage 107 mit der Ätzzeit derart gesteuert werden, daß die erste obere Beschichtungslage 104 und die aktive Schicht 103 nicht geätzt werden. Da jedoch das herkömmliche Ätzmittel, das zum Ätzen der Bandunstetig­ keitsverringerungsschicht 108 verwendet wird, keine hohe Ätzgeschwindigkeit der Bandunstetigkeitsverringerungs­ schicht 108 bezüglich der Ätzgeschwindigkeit der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage 107 des p-Typs durch die­ ses Ätzmittel vorsieht, wird die zweite obere Beschich­ tungslage 107 unvorteilhafterweise geätzt, wenn die Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht 108 geätzt wird. Somit ist es schwierig, ein genaues Ausmaß des Ätzens in die zweite obere Beschichtungslage 107 bezüglich der Zeit zu kennen, zu der das Ätzen der Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 108 beendet ist, und eine genaue Dicke der verbleibenden zweiten oberen Beschichtungslage 107 kann nicht bekannt sein. Deshalb ist ein genaues Steuern des Ätzens auf der Grundlage der Ätzzeit schwierig, wenn die zweite obere Be­ schichtungslage 107 in dem nachfolgenden Verfahren geätzt wird. Da das Ätzen der zweiten oberen Beschichtungslage 107 nicht genau gesteuert wird, ist es schwierig, das Brechen der Ätzstoppschicht 105 in dem Zn-diffundierten Bereich 110 zu vermeiden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Fensterstruktu­ ren aufweisenden Halbleitervorrichtung mit einer guten Aus­ beute zu schaffen, sowie darin, einen Fensterstrukturen aufweisenden Halbleiterlaser zu schaffen, der mit einer gu­ ten Ausbeute hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Her­ stellungsverfahrens nach Anspruch 1 und eines Halbleiterla­ sers nach Anspruch 4 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterlasers die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps; aufeinanderfolgendes Auf­ wachsen einer unteren Beschichtungslage eines ersten Leit­ fähigkeitstyps, einer aktiven Schicht, die eine Übergitter­ struktur aufweist, einer ersten oberen Beschichtungslage eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfä­ higkeitstyp entgegengesetzt ist, einer Ätzstoppschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und einer zweiten oberen Be­ schichtungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps auf das Halbleitersubstrat; Diffundieren von Dotierstoffstörstellen in parallele streifenförmige Bereiche der aktiven Schicht, um die Übergitterstruktur der aktiven Schicht in diesen Be­ reichen fehlzuordnen; Ätzen der zweiten oberen Beschich­ tungslage, bis die Ätzstoppschicht derart freigelegt ist, daß ein Teil der Ätzstoppschicht auf den fehlgeordneten Be­ reichen nicht freigelegt ist, wodurch eine streifenförmige Stegstruktur erzeugt wird, die die zweite obere Beschich­ tungslage aufweist und sich in einer Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den fehlgeordneten Bereichen verläuft; und Aufwachsen einer Stromsperrschicht auf die freigelegte Oberfläche der Ätzstoppschicht und auf die fehlgeordneten Bereiche, wobei sie sich mit beiden Seiten der Stegstruktur in Kontakt befindet.
Bei diesem Verfahren kann ein unerwünschtes Brechen der Ätzstoppschicht, deren Ätzgeschwindigkeit aufgrund der Störstellendiffusion erhöht ist, durch das Ätzmittel ver­ mieden werden, wenn die Stegstruktur durch Mustern der zweiten oberen Beschichtungslage ausgebildet wird, da sich ein Ätzmittel, das für das Mustern verwendet wird, nicht mit der Ätzstoppschicht auf den fehlgeordneten Bereichen der aktiven Schicht in Kontakt befindet, welche Fenster­ strukturen werden. Als Ergebnis wird ein Halbleiterlaser mit Fensterstrukturen, der erwünschte Charakteristiken auf­ weist und eine hohe Ausgangsleistung erzeugt, mit einer gu­ ten Ausbeute hergestellt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin die folgenden Schritte aufweist: aufeinanderfolgendes Auf­ wachsen einer Bandunstetigkeitsverringerungsschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und einer Deckschicht des zwei­ ten Leitfähigkeitstyps auf die zweite obere Beschichtungs­ lage; Ausbilden paralleler streifenförmiger Öffnungen in der Deckschicht, um die Oberfläche der Bandunstetigkeits­ verringerungsschicht in den Öffnungen freizulegen; Diffun­ dieren der Dotierstoffstörstellen von der freigelegten Oberfläche der Bandunstetigkeitsverringerungsschicht in die aktive Schicht durch die Öffnungen der Deckschicht, um die fehlgeordneten Bereiche in der aktiven Schicht zu erzeugen; Ausbilden eines Resistfilms auf der freigelegten Oberfläche der Bandunstetigkeitsverringerungsschicht; Mustern der Deckschicht und der Bandunstetigkeitsverringerungsschicht in einem anderen Bereich als dem Bereich, in dem der Re­ sistfilm vorhanden ist, um einen streifenförmigen Steg aus­ zubilden, der sich in der Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den fehlgeordneten Bereichen verläuft; Mustern der zwei­ ten oberen Beschichtungslage mit einem Ätzmittel, das die zweite obere Beschichtungslage mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit ätzt und die Bandunstetigkeitsverrin­ gerungsschicht mit einer verhältnismäßig niedrigen Ge­ schwindigkeit ätzt, wobei Abschnitte unter den fehlgeord­ neten Bereichen und der streifenförmigen Bandunstetigkeits­ verringerungsschicht zurückbleiben, nach einem Entfernen des Resistfilms.
Bei diesem Verfahren bleibt die zweite obere Beschich­ tungslage auf den fehlgeordneten Bereichen zu der Zeit, zu der die Stegstruktur vervollständig ist, zurück, wenn die Stegstruktur durch Ätzen der zweiten oberen Beschichtungs­ lage ausgebildet wird, da die Bandunstetigkeitsverringe­ rungsschicht, die eine Ätzgeschwindigkeit durch das Ätzmit­ tel aufweist, die niedriger als die der zweiten oberen Be­ schichtungslage ist, auf den fehlgeordneten Bereichen der aktiven Schicht vorhanden ist, welche Fensterstrukturen werden, so daß sich das Ätzmittel nicht mit der Ätzstopp­ schicht auf den fehlgeordneten Bereichen in Kontakt befin­ det. Deshalb wird die Stegstruktur ohne ein Brechen der Ätzstoppschicht, deren Ätzgeschwindigkeit aufgrund der Störstellendiffusion erhöht ist, erzeugt. Als Ergebnis wird ein Halbleiterlaser mit Fensterstrukturen, der erwünschte Charakteristiken aufweist und eine hohe Ausgangsleistung erzeugt, mit einer guten Ausbeute hergestellt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleiterlaser auf: gegenüberliegende Resonator­ stirnflächen; ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfä­ higkeitstyps; eine untere Beschichtungslage des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf dem Halbleitersubstrat angeord­ net ist; eine aktive Schicht, die eine Übergitterstruktur aufweist und auf der unteren Beschichtungslage angeordnet ist, wobei die Übergitterstruktur durch Diffusion von Stör­ stellen an Abschnitten in der Nähe der Resonatorstirnflä­ chen fehlgeordnet ist; eine erste obere Beschichtungslage eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfä­ higkeitstyps entgegengesetzt ist, die auf der aktiven Schicht angeordnet ist; eine Ätzstoppschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten oberen Beschich­ tungslage angeordnet ist; eine zweite obere Beschichtungs­ lage des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Teil der Ätzstoppschicht in der Nähe der Resonatorstirnflächen und auf einem streifenförmigen Teil der Ätzstoppschicht ange­ ordnet ist, wobei das streifenförmige Teil eine vorge­ schriebene Breite aufweist und sich in einer Richtung aus­ dehnt, die senkrecht zu den Resonatorstirnflächen verläuft, wobei die zweite obere Beschichtungslage auf dem streifen­ förmigen Teil der Ätzstoppschicht die Form eines Stegs auf­ weist; und eine Stromsperrschicht, die den Steg der zweiten oberen Beschichtungslage vergräbt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggebrochene perspekti­ vische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung;
Fig. 2(a) und 2(b) entlang Linien 2a-2a bzw. 2b-2b in Fig. 1 genommene Querschnittsansichten;
Fig. 3(a) bis 3(h) perspektivische Ansichten von Herstel­ lungsschritten bei einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine teilweise weggebrochene perspekti­ vische Ansicht eines AlGaInP-Reihenhalb­ leiterlasers mit einer hohen Ausgangs­ leistung im Stand der Technik;
Fig. 5 eine entlang einer Linie 5-5 in Fig. 4 genommene Querschnittsansicht;
Fig. 6(a) bis 6(h) perspektivische Ansichten von Herstel­ lungsschritten bei einem Verfahren zur Herstellung des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Halbleiterlasers; und
Fig. 7 einen Charakteristiken einer Ätztiefe zu einer Ätzzeit eines bei dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers ge­ mäß dem Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung verwendeten Ätzmittels auf Schwefelsäurebasis darstellenden Graph.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.
Fig. 1 zeigt eine teilweise weggebrochene perspektivi­ sche Ansicht, die einen Halbleiterlaser gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Fig. 2(a) und 2(b) zeigen Querschnittsansichten, die ent­ lang Linien 2a-2a bzw. 2b-2b in Fig. 1 genommen sind.
In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein GaAs-Substrat eines n-Typs. Eine untere AlGaInP-Beschich­ tungslage 2 des n-Typs, die eine Dicke von 1 bis 2 µm und eine Al-Zusammensetzung von 0.7 aufweist, ist auf dem GaAs- Substrat 1 des n-Typs angeordnet. Eine aktive Schicht 3, die GaInP einer natürlichen Übergitterstruktur aufweist und eine Dicke von mehreren zehn Nanometern aufweist, ist auf der unteren Beschichtungslage 2 des n-Typs angeordnet. Eine erste obere AlGaInP-Beschichtungslage 4 eines p-Typs, die eine Dicke von 0.1 bis 1 µm und eine Al-Zusammensetzung von 0.7 aufweist, ist auf der aktiven Schicht 3 angeordnet. Eine GaInP-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs, die eine Dicke von mehreren Nanometern aufweist, ist auf der ersten oberen Be­ schichtungslage 4 angeordnet. Eine zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs, die eine Dicke von 1 bis 2 µm und eine Al-Zusammensetzung von 0.7 aufweist, ist auf einem Teil der Ätzstoppschicht 5 angeordnet. Eine GaInP-Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht 8 des p-Typs, die eine Dicke in einem Bereich von 0.1 Mikrometer bis mehrere Mi­ krometer aufweist, ist auf der zweiten oberen Beschich­ tungslage 7 des p-Typs angeordnet. Eine GaAs-Deckschicht 11 des p-Typs, die 0.1 bis 1 µm dick ist, ist auf der Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht 8 angeordnet. Die zweite obere Beschichtungslage 7, die Bandunstetigkeitsverringe­ rungsschicht 8 und die Deckschicht 11 bilden eine streifen­ förmige Stegstruktur 16 aus, welche sich in einer Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den Resonatorstirnflächen des Lasers verläuft. GaAs-Stromsperrschichten 6 des n-Typs sind auf der Ätzstoppschicht 5 angeordnet, wobei sie sich mit beiden Seiten der Stegstruktur 16 in Kontakt befinden. Eine GaAs-Schicht 9 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kon­ takts ist auf der Deckschicht 11 und auf den Stromsperr­ schichten 6 angeordnet. Die Laserstruktur weist an den Re­ sonatorstirnflächen störstellendiffundierte Bereiche 10 auf. Das Bezugszeichen 3a bezeichnet eine Fensterstruktur. Eine n-seitige Elektrode ist auf der hinteren Oberfläche des Substrats 1 des n-Typs angeordnet und eine p-seitige Elektrode ist auf der Oberfläche der Schicht 9 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kontakts angeordnet, obgleich diese Elektroden in den Figuren nicht gezeigt sind.
Die Fig. 3(a) bis 3(h) zeigen perspektivische An­ sichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers gemäß dem Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung darstellen. In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie jene, die in Fig. 1 gezeigt sind, die gleichen oder entsprechende Teile. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen SiN-Film. Andere Isola­ tionsfilme können anstelle des SiN-Films verwendet werden. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen ZnO-Film. Das Bezugs­ zeichen 14 bezeichnet SiO₂-Film. Andere Isolationsfilme können anstelle des SiO₂-Films verwendet werden. Die Be­ zugszeichen 15 und 15a bezeichnen organische Resistfilme.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens gegeben.
Zu Beginn werden, wie es in Fig. 3(a) dargestellt ist, die untere AlGaInP-Beschichtungslage 2 des n-Typs, die ak­ tive GaInP-Schicht 3, die erste obere AlGaInP-Beschich­ tungslage 4 des p-Typs, die GaInP-Ätzstoppschicht 5 des p- Typs, die zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p- Typs, die GaInP-Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 des p-Typs und die GaAs-Deckschicht 11 des p-Typs aufeinander­ folgend auf das GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen, was eine geschichtete Halbleiterstruktur erzeugt. Vorzugs­ weise werden diese Schichten durch MOCVD (metallorganische chemische Dampfphasenabscheidung) oder MBE (Molekularstrahlepitaxie) aufgewachsen. Bei diesem Wachstum wird eine natürliche Übergitterstruktur in der aktiven Schicht 3 erzeugt.
Als nächstes wird ein SiN-Film 12 durch Plasma-CVD bzw. plasmaangereicherte chemische Dampfphasenabscheidung abge­ schieden und durch Trockenätzen gemustert, um parallele streifenförmige Öffnungen auszubilden, von denen jede eine Breite von mehreren zehn Mikrometern aufweist. Dann werden Abschnitte der GaAs-Deckschicht 11 durch die Öffnungen naß­ geätzt (Fig. 3(b)). Danach werden der ZnO-Film 13 und der SiO₂-Film 14 durch Zerstäubung über die geschichtete Halb­ leiterstruktur abgeschieden, worauf ein Glühen folgt, um Zn in dem ZnO-Film 13 in einen Teil der geschichteten Halblei­ terstruktur unter den Öffnungen des SiN-Films 12 zu diffun­ dieren (Fig. 3(c)). Die Konzentration dieser Festphasendif­ fusion befindet sich in einem Bereich von 1 × 10¹⁸ cm-3 bis 1 × 10¹⁹ cm-3. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung wird Zn bis zu einer Tiefe diffundiert, die das Substrat 1 erreicht. Diese Festphasendiffusion erzeugt streifenförmige störstellendiffundierte Bereiche 10 und die natürliche Übergitterstruktur der aktiven Schicht 3 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 wird fehlgeordnet. Die Bandlückenenergie der aktiven Schicht 3 in den fehlge­ ordneten Bereichen ist größer als in Bereichen, die nicht fehlgeordnet sind. Die fehlgeordneten Bereiche 10 der akti­ ven Schicht 3 sind Fensterstrukturen 3a. Anstelle von Zn kann Si (Silizium) als Störstellen für die Festphasendiffu­ sion verwendet werden. Anstelle der Festphasendiffusion kann eine Dampfphasendiffusion oder eine Kombination einer Ionenimplantation und eines Glühens verwendet werden.
Nach einem Entfernen des SiO₂-Films 14 und des ZnO-Films 13 wird unter Verwendung eines Streifentransferver­ fahrens einer organischer Resistfilm 15 auf einem Streifen­ bereich der geschichteten Halbleiterstruktur, der sich in der Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den störstellendif­ fundierten Bereichen 10 verläuft, und auf Abschnitten der Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 ausgebildet, die in den Öffnungen des SiN-Films 12 freiliegen (Fig. 3(d)).
Unter Verwendung des organischen Resistfilms 15 als Maske wird der SiN-Film 12 zu einem Streifen gemustert. Da­ nach wird unter Verwendung des SiN-Films 12 als Maske die GaAs-Deckschicht 11 des p-Typs mit einem Gemisch aus Amoni­ umhydrid (NH₄OH) und Wasserstoffperoxid (H₂O₂) (= 1 : 20) geätzt und nachfolgend wird die GaInP-Bandunstetigkeitsver­ ringerungsschicht 8 mit einem Ätzmittel auf Chlorwasser­ stoffsäurebasis, wie zum Beispiel einem Gemisch aus HCl und Wasser (= 1 : 1), geätzt (Fig. 3(e)). Nach einem Entfernen des organischen Resistfilms 15 wird die zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs mit einem Ätzmittel auf Schwefelsäurebasis, wie zum Beispiel einem Gemisch aus Schwefelsäure und Wasser (= 1 : 1) geätzt, bis die Oberflä­ che der GaInP-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs freigelegt ist, wodurch die streifenförmige Stegstruktur 16 vervollständigt ist, die die Deckschicht 11 des p-Typs, die Bandunstetig­ keitsverringerungsschicht 8 des p-Typs und die zweite obere Beschichtungslage 7 des p-Typs aufweist (Fig. 3(f)). Da die Ätzgeschwindigkeit der GaInP-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs niedriger als die Ätzgeschwindigkeit der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs ist, kann das Ätzen der zweiten oberen Beschichtungslage 7 des p-Typs in der Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 1 verläuft, an der Ätzstoppschicht 5 des p-Typs gestoppt wer­ den.
Das Ätzmittel auf Schwefelsäurebasis, das zum Ätzen der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs ver­ wendet wird, ätzt AlGaInP mit einer hohen Geschwindigkeit, aber die Ätzgeschwindigkeit von GaInP durch dieses Ätzmit­ tel ist sehr niedrig. Fig. 7 zeigt die Charakteristiken der Ätztiefe zur Ätzzeit von AlGaInP und GaInP durch ein Ge­ misch von Schwefelsäure und Wasser (= 1 : 1). Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, befindet sich die Ätzgeschwindigkeit von AlGaInP durch dieses Ätzmittel bei 520 nm/min, während sich die Ätzgeschwindigkeit von GaInP durch dieses Ätzmit­ tel bei 9 nm/min befindet, und dies bedeutet, daß die Ätz­ geschwindigkeit von GaInP durch dieses Ätzmittel sehr nied­ rig ist. Die GaInP-Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 verbleibt auf den störstellendiffundierten Bereichen 10, wenn das Ätzen der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs begonnen wird, und die Ätzgeschwindigkeit der GaInP-Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 ist sehr niedrig. Deshalb werden zu der Zeit, zu der die zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs in einem ande­ ren Bereich als den störstellendiffundierten Bereichen 10 geätzt wird und die Ätzstoppschicht 5 freigelegt wird, das heißt, zu der Zeit, zu der die Stegstruktur 16 vervollstän­ digt wird, die Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 und die zweite obere AlGaInP-Beschichtungslage 7 des p-Typs in den störstellendiffundierten Bereichen nicht vollständig entfernt, sondern verbleiben in der Form eines Stegs auf der Ätzstoppschicht 5. Als Ergebnis wird die Ätzstoppschicht 5 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 nicht geätzt. Die Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 wird manchmal zu der Zeit vollständig entfernt, zu der die Stegstruktur 16 vervollständigt ist. Ob die Bandunstetigkeitsverringe­ rungsschicht 8 verbleibt oder nicht, hängt von der Dicke dieser Schicht und der Ätzzeit ab, um die Stegstruktur 16 auszubilden.
Danach wird die Stromsperrschicht 6 des n-Typs durch MOCVD aufgewachsen, um die Stegstruktur 16 zu vergraben (Fig. 3(g)). Da der SiN-Film 12 auf der Stegstruktur vor­ handen ist, wird die Stromsperrschicht 6 nicht auf die Stegstruktur 16 aufgewachsen. Da der SiN-Film 12 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 nicht auf der Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht 8 und der zweiten oberen AlGaInP-Beschichtungslage des p-Typs vorhanden ist, wird die Stromsperrschicht 6 in den störstellendiffundierten Be­ reichen 10 auf diese Schichten aufgewachsen.
Nach einem Entfernen des SiN-Films 12 wird die Schicht 9 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kontakts durch MOCVD auf die Stromsperrschicht 6 und auf die Stegstruktur 16 aufgewachsen (Fig. 3(h)). Danach werden eine n-seitige Elektrode (nicht gezeigt) und eine p-seitige Elektrode (nicht gezeigt) auf der hinteren Oberfläche des Substrats 1 bzw. der Schicht 9 zum Bilden eines ohmschen Kontakts aus­ gebildet. Zuletzt wird die Struktur in den störstellendif­ fundierten Bereichen 10 in der Richtung zerstückelt, die senkrecht zu der Stegstruktur 16 verläuft, um Resonator­ stirnflächen zu erzeugen, wodurch ein Halbleiterlaser mit Fensterstrukturen 3a vervollständigt ist, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.
Es wird eine Beschreibung der Funktionsweise gegeben.
Wenn eine Vorwärtsvorspannung über die p-seitige Elek­ trode und die n-seitige Elektrode angelegt wird, werden Lö­ cher von der p-seitigen Elektrode durch die Schicht 9 des p-Typs zum Bilden eines ohmschen Kontakts, die Deckschicht 11 des p-Typs, die Bandunstetigkeitsverringerungsschicht 8 des p-Typs, die zweite obere Beschichtungslage 7 des p-Typs, die Ätzstoppschicht 5 des p-Typs und die erste obere Beschichtungslage 4 des p-Typs in die aktive Schicht 3 un­ ter der Stegstruktur 16 injiziert und werden Elektronen von der n-seitigen Elektrode durch das Substrat 1 des n-Typs und die untere Beschichtungslage 2 des n-Typs in die aktive Schicht 3 injiziert. In der aktiven Schicht 3 rekombinieren Löcher und Elektronen, um Licht zu erzeugen. Wenn der Strom, der dem Laser zugeführt wird, erhöht wird und das Licht, das in der aktiven Schicht 3 erzeugt wird, die opti­ sche Dämpfung in dem Wellenleiter überschreitet, tritt eine Laseroszillation zwischen den Resonatorstirnflächen auf und wird Laserlicht von den Resonatorstirnflächen abgegeben.
Bei dem Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfin­ dung weist die aktive Schicht 3 GaInP auf, daß eine natür­ liche Übergitterstruktur aufweist. Da sich Teile der akti­ ven Schicht 3 in der Nähe der Resonatorstirnflächen des La­ sers innerhalb der störstellendiffundierten Bereiche 10 be­ finden, wird die natürliche Übergitterstruktur der aktiven Schicht 3 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 fehlgeordnet, so daß die Bandlückenenergie der aktiven Schicht 3 in den fehlgeordneten Bereichen 10 höher als in anderen Bereichen ist, die nicht fehlgeordnet sind. Deshalb sieht die aktive Schicht 3 in den fehlgeordneten Bereichen 10 Fensterstrukturen 3a vor, die eine Absorption von Licht in der Nähe der Resonatorstirnflächen verringern, wodurch die Ausgangsleistung des Halbleiterlasers ohne ein Risiko einer katastrophalen optischen Beschädigung (COD) erhöht wird.
Bei dem Herstellungsverfahren des Halbleiterlasers ge­ mäß der vorliegenden Erfindung ist, wie es in Fig. 3(d) ge­ zeigt ist, der organische Resistfilm 15 nicht nur auf dem Streifenbereich der geschichteten Halbleiterstruktur ausge­ bildet, an dem später die Stegstruktur 16 erzeugt wird, sondern ebenso auf der Bandunstetigkeitsverringerungs­ schicht 8 in den störstellendiffundierten Bereichen 10. Un­ ter Verwendung des organischen Resistfilms 15 all Maske werden der SiN-Film 12, die Deckschicht 11 und die Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht 8 ohne ein Ätzen der Band­ unstetigkeitsverringerungsschicht 8 in den störstellendif­ fundierten Bereichen 10 geätzt. Nach einem Entfernen des organischen Resistfilms 15 wird unter Verwendung des SiN- Films 12 als Maske die Struktur mit einem Ätzmittel auf Schwefelsäurebasis geätzt, das die zweite obere AlGaInP-Be­ schichtungslage 7 des p-Typs mit einer verhältnismäßig ho­ hen Geschwindigkeit ätzt und die GaInP-Bandunstetigkeits­ verringerungsschicht 8 des p-Typs mit einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit ätzt, wodurch die Stegstruktur 16 vervollständigt wird, bevor die Bandunstetigkeitsverringe­ rungsschicht 8 und die zweite obere Beschichtungslage 7 des p-Typs in den störstellendiffundierten Bereichen 10 voll­ ständig geätzt und entfernt sind. Bei dem Ausbilden der Stegstruktur 16 befindet sich das Ätzmittel nicht mit der Ätzstoppschicht 5 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 in Kontakt, wenn die zweite obere Beschichtungslage 7 des p-Typs geätzt wird, so daß die Ätzstoppschicht 5 in den störstellendiffundierten Bereichen 10, das heißt, auf den Fensterstrukturen 3a, nicht geätzt wird.
Deshalb kann ein unerwünschtes Brechen der Ätzstopp­ schicht 5 in den störstellendiffundierten Bereichen 10 wäh­ rend des Ausbildens der Stegstruktur 16, welches beim Her­ stellungsverfahren im Stand der Technik auftritt, vermieden werden. Als Ergebnis wird ein Halbleiterlaser mit Fenster­ strukturen, der erwünschte Charakteristiken aufweist und eine hohe Ausgangsleistung erzeugt, mit einer guten Ausbe­ ute hergestellt.
In dem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung wird eine GaInP-Schicht, die eine natürliche Übergitterstruktur aufweist, als die aktive Schicht 3 ver­ wendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung an Halblei­ terlasern angewendet werden, die aktive Schichten beinhal­ ten, die andere Materialien aufweisen, die natürliche Über­ gitterstrukturen aufweisen, wie zum Beispiel eine aktive AlGaInP-Schicht, die eine natürliche Übergitterstruktur aufweist, oder aktive Schichten, die andere Übergitter­ strukturen aufweisen, wie zum Beispiel eine aktive Mehr­ fachquantensenken- bzw. Multi-Quantum-Well- bzw. MQW- Schicht, die abwechselnd geschichtet GaInP-Senkenschichten und (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P-Sperrschichten aufweist, oder eine aktive Mehrfachquantensenkenschicht, die abwechselnd geschichtet zwei Arten von AlGaInP-Schichten aufweist, die unterschiedliche Al-Zusammensetzungen aufweisen.
In dem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung ist eine Betonung auf einen Halbleiterlaser gelegt worden, bei welchem eine GaAs-Stromsperrschicht ver­ wendet wird und Licht, das in einer aktiven Schicht erzeugt wird, durch die Stromsperrschicht absorbiert wird, um Licht einzuschließen und zu leiten. Jedoch kann die vorliegende Erfindung an Halbleiterlasern angewendet werden, die andere Stromsperrstrukturen aufweisen. Zum Beispiel kann die vor­ liegende Erfindung an einem Halbleiterlaser angewendet wer­ den, bei welchem ein Material, das einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der eines Halbleitermaterials ist, das eine Stegstruktur bildet, für eine Stromsperr­ schicht verwendet wird, um einen Unterschied der Brechungs­ indize zwischen einem Teil einer aktiven Schicht unter der Stegstruktur und einem Teil der aktiven Schicht unter der Stromsperrschicht zu erzeugen, und Licht, das in der akti­ ven Schicht erzeugt wird, wird unter Verwendung dieses Un­ terschieds der Brechungsindize eingeschlossen.
Obgleich in dem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterlaser, der AlGaInP- Reihenmaterialien aufweist, verwendet wird, kann die vor­ liegende Erfindung an Halbleiterlasern angewendet werden, die AlGaAs- oder InGaAsP-Reihenmaterialien aufweisen.
Obgleich in dem spezifischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Halbleiterlaser, der ein Substrat eines n-Typs beinhaltet, beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung an einem Halbleiterlaser angewen­ det werden, der ein Substrat eines p-Typs beinhaltet.
Ein in der vorhergehenden Beschreibung offenbartes Ver­ fahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps; aufeinanderfolgendes Auf­ wachsen einer unteren Beschichtungslage des ersten Leitfä­ higkeitstyps, einer aktiven Schicht, die eine Übergitter­ struktur aufweist, einer ersten oberen Beschichtungslage eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfä­ higkeitstyp entgegengesetzt ist, einer Ätzstoppschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und einer zweiten oberen Be­ schichtungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps auf das Halbleitersubstrat; Diffundieren von Dotierstoffstörstellen in parallele streifenförmige Bereiche der aktiven Schicht, um die Übergitterstruktur der aktiven Schicht in diesen Be­ reichen fehlzuordnen; Ätzen der zweiten oberen Beschich­ tungslage, bis die Ätzstoppschicht derart freigelegt ist, daß ein Teil der Ätzstoppschicht auf den fehlgeordneten Be­ reichen nicht freigelegt ist, wodurch eine streifenförmige Stegstruktur erzeugt wird, die die zweite obere Beschich­ tungslage aufweist und sich in einer Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den fehlgeordneten Bereichen verläuft; und Aufwachsen einer Stromsperrschicht auf die freigelegte Oberfläche der Ätzstoppschicht und auf die fehlgeordneten Bereiche, wobei sie sich mit beiden Seiten der Stegstruktur in Kontakt befindet. Bei diesem Verfahren wird ein uner­ wünschtes Brechen der Ätzstoppschicht 5, deren Ätzgeschwin­ digkeit aufgrund der Störstellendiffusion erhöht ist, durch das Ätzmittel vermieden, wenn die Stegstruktur durch Mu­ stern der zweiten oberen Beschichtungslage ausgebildet wird, da sich ein Ätzmittel, das zum Mustern verwendet wird, nicht mit der Ätzstoppschicht auf den fehlgeordneten Bereichen der aktiven Schicht in Kontakt befindet. Als Er­ gebnis wird ein Halbleiterlaser mit Fensterstrukturen, der erwünschte Charakteristiken aufweist und eine hohe Aus­ gangsleistung erzeugt, mit einer guten Ausbeute herge­ stellt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers (Fig. 3(a) bis 3(h)), das die folgenden Schritte aufweist:
Vorsehen eines Halbleitersubstrats (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
aufeinanderfolgendes Aufwachsen einer unteren Be­ schichtungslage (2) des ersten Leitfähigkeitstyps, einer aktiven Schicht (3), die eine Übergitter­ struktur aufweist, einer ersten oberen Beschich­ tungslage (4) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer Ätzstoppschicht (5) des zweiten Leitfä­ higkeitstyps und einer zweiten oberen Beschich­ tungslage (7) des zweiten Leitfähigkeitstyps auf das Halbleitersubstrat (1);
Diffundieren von Dotierstoffstörstellen in paral­ lele streifenförmige Bereiche (3a) der aktiven Schicht (3), um die Übergitterstruktur der aktiven Schicht (3) in diesen Bereichen (3a) fehlzuordnen;
Ätzen der zweiten oberen Beschichtungslage (7), bis die Ätzstoppschicht (5) derart freigelegt ist, daß ein Teil der Ätzstoppschicht (5) auf den fehlgeord­ neten Bereichen (10) nicht freigelegt ist, wodurch eine streifenförmige Stegstruktur (16) erzeugt wird, die die zweite obere Beschichtungslage (7) aufweist und sich in einer Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den fehlgeordneten Bereichen (3a) ver­ läuft; und
Aufwachsen einer Stromsperrschicht (6) auf die freigelegte Oberfläche der Ätzstoppschicht (5) und auf die fehlgeordneten Bereiche (3a), wobei sie sich mit beiden Seiten der Stegstruktur (16) in Kontakt befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
aufeinanderfolgendes Aufwachsen einer Bandunstetig­ keitsverringerungsschicht (8) des zweiten Leitfä­ higkeitstyps und einer Deckschicht (11) des zweiten Leitfähigkeitstyps auf die zweite obere Beschich­ tungslage (7);
Ausbilden paralleler streifenförmiger Öffnungen in der Deckschicht (11), um die Oberfläche der Bandun­ stetigkeitsverringerungsschicht (8) in den Öffnun­ gen freizulegen;
Diffundieren der Dotierstoffstörstellen von der freigelegten Oberfläche der Bandunstetigkeitsver­ ringerungsschicht (8) in die aktive Schicht (3) durch die Öffnungen der Deckschicht (11), um die fehlgeordneten Bereiche (3a) in der aktiven Schicht (3) zu erzeugen;
Ausbilden eines Resistfilms (15) auf der freigeleg­ ten Oberfläche der Bandunstetigkeitsverringerungs­ schicht (8);
Mustern der Deckschicht (11) und der Bandunstetig­ keitsverringerungsschicht (8) in einem anderen Be­ reich als dem Bereich, in dem der Resistfilm (15) vorhanden ist, um einen streifenförmigen Steg aus­ zubilden, der sich in der Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den fehlgeordneten Bereichen (3a) ver­ läuft; und
Mustern der zweiten oberen Beschichtungslage (7) mit einem Ätzmittel, das die zweite obere Beschich­ tungslage (7) mit einer verhältnismäßig hohen Ge­ schwindigkeit ätzt und die Bandunstetigkeitsverrin­ gerungsschicht (8) mit einer verhältnismäßig nied­ rigen Geschwindigkeit ätzt, wobei Abschnitte auf den fehlgeordneten Bereichen (3a) und unter der streifenförmigen Bandunstetigkeitsverringerungs­ schicht (8) zurückbleiben, nach einem Entfernen des Resistfilms (15).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Halbleitersubstrat (1) GaAs aufweist;
die untere Beschichtungslage (2) AlGaInP aufweist;
die ersten und zweiten oberen Beschichtungslagen (4, 7) AlGaInP aufweisen;
die Ätzstoppschicht (5) GaInP aufweist;
die Bandunstetigkeitsverringerungsschicht (8) GaInP aufweist;
die aktive Schicht (3) eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer einzigen GaInP- Schicht, die eine natürliche Übergitterstruktur aufweist, einer einzigen AlGaInP-Schicht, die eine natürliche Übergitterstruktur aufweist, einer Schicht, die eine Mehrfachquantensenkenstruktur aufweist, bei welcher GaInP-Schichten und AlGaInP- Schichten abwechselnd geschichtet sind, und einer Schicht besteht, die eine Mehrfachquantensenken­ struktur aufweist, bei welcher zwei Arten von AlGaInP-Schichten, die unterschiedliche Al-Zusam­ mensetzungen aufweisen, abwechselnd geschichtet sind; und
das Ätzmittel ein Ätzmittel auf Schwefelsäurebasis ist.
4. Halbleiterlaser (Fig. 1, 2(a) und 2(b)), der aufweist:
gegenüberliegende Resonatorstirnflächen;
ein Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähig­ keitstyps;
eine untere Beschichtungslage (2) des ersten Leit­ fähigkeitstyps, die auf dem Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist;
eine aktive Schicht (3), die eine Übergitterstruk­ tur aufweist und auf der unteren Beschichtungslage (2) angeordnet ist, wobei die Übergitterstruktur durch Diffusion von Dotierstoffstörstellen an Ab­ schnitten (3a) in der Nähe der Resonatorstirnflä­ chen fehlgeordnet ist;
eine erste obere Beschichtungslage (4) eines zwei­ ten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfä­ higkeitstyp entgegengesetzt ist, die auf der akti­ ven Schicht (3) angeordnet ist;
eine Ätzstoppschicht (5) des zweiten Leitfähig­ keitstyps, die auf der ersten oberen Beschichtungs­ lage (4) angeordnet ist;
eine zweite obere Beschichtungslage (7) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einem Teil der Ätz­ stoppschicht (5) in der Nähe der Resonatorstirnflä­ chen und auf einem streifenförmigen Teil der Ätz­ stoppschicht (5) angeordnet ist, wobei das strei­ fenförmige Teil eine vorgeschriebene Breite auf­ weist und sich in einer Richtung ausdehnt, die senkrecht zu den Resonatorstirnflächen verläuft, wobei die zweite obere Beschichtungslage (7) auf dem streifenförmigen Teil der Ätzstoppschicht (5) eine Stegform aufweist; und
eine Stromsperrschicht (6), die den Steg der zwei­ ten oberen Beschichtungslage (7) vergräbt.
5. Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
das Halbleitersubstrat (1) GaAs aufweist;
die untere Beschichtungslage (2) AlGaInP aufweist;
die ersten und zweiten oberen Beschichtungslagen (4, 7) AlGaInP aufweisen; und
die Ätzstoppschicht (5) GaInP aufweist,
er weiterhin aufweist:
eine Bandunstetigkeitsverringerungsschicht (8) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die GaInP aufweist und auf dem Steg der zweiten oberen Beschichtungslage (7) angeordnet ist; und
eine Deckschicht (11) des zweiten Leitfähig­ keitstyps, die GaAs aufweist und auf der Bandunste­ tigkeitsverringerungsschicht (8) angeordnet ist, und
die aktive Schicht (3) eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer einzigen GaInP- Schicht, die eine natürliche Übergitterstruktur aufweist, einer einzigen AlGaInP-Schicht, die eine natürliche Übergitterstruktur aufweist, einer Schicht, die eine Mehrfachquantensenkenstruktur aufweist, bei welcher GaInP-Schichten und AlGaInP- Schichten abwechselnd geschichtet sind, und einer Schicht besteht, die eine Mehrfachquantensenken­ struktur aufweist, bei welcher zwei Arten von AlGaInP-Schichten, die unterschiedliche Al-Zusam­ mensetzungen aufweisen, abwechselnd geschichtet sind.
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