DE19653600A1 - Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers - Google Patents

Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halb­ leiterlaser und auf ein Verfahren zur Herstellung davon und insbesondere auf einen Halbleiterlaser zum Anregen eines Faserverstärkers, der mit Er (Erbium) oder Pr (Praseodym) dotiert ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung davon.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik veranschaulicht, der eine Kammstruktur (hiernach als Halbleiterlaser eines Kammtyps bezeichnet) aufweist, und Fig. 9(a) bis 9(e) zeigen Querschnittsansichten, welche Verfahrensschritte ei­ nes Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterlasers veran­ schaulichen. Fig. 10 zeigt ein Diagramm, welches ein Bre­ chungsindexprofil in einem Kammgebiet des Halbleiterlasers veranschaulicht.
Entsprechend Fig. 8 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein n- Typ GaAs-Halbleitersubstrat. Eine n-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 2, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht, ist auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 angeordnet. Ei­ ne aktive Quantenmuldenschicht 3, welche nicht dotiertes InGaAs aufweist bzw. daraus besteht, ist auf der n-Typ Al- GaAs-Überzugsschicht 2 angeordnet. Eine erste p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht 4, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht, ist auf der aktiven Quantenmuldenschicht 3 ange­ ordnet. Eine p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5, welche Al0,7Ga0,3As aufweist bzw. daraus besteht, ist auf der er­ sten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4 angeordnet. Eine zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht, und eine erste p-Typ GaAs-Kontakt­ schicht 7 sind aufeinanderfolgend auf der p-Typ AlGaAs-Ätz­ stoppschicht 5 angeordnet und besitzen eine streifenförmige Kammstruktur. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Kammwellen­ leiter, und der Kammwellenleiter 12 besitzt eine Breite Wb in einem Bereich von 1 bis 1,5 µm an einer Grenzschicht zwischen dem Kammwellenleiter und der p-Typ AlGaAs-Ätz­ stoppschicht 5. N-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschichten 14, welche Al0,7Ga0,3As aufweisen bzw. daraus bestehen, sind auf der p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5 an beiden Seiten der Kammstruktur angeordnet, welche die zweite p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufweist. Eine zweite p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 ist auf der Kammstruktur und auf den n-Typ AlGaAs-Stromblockie­ rungsschichten 14 angeordnet. Eine Elektrode 10 mit p-Teil ist auf einer Rückseitenoberfläche des n-Typ GaAs-Halblei­ tersubstrats 1 angeordnet, und eine Elektrode 11 mit n-Teil ist auf der zweiten p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 angeordnet.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Herstellungs­ verfahrens gegeben.
Zu Anfang läßt man wie in Fig. 9(a) dargestellt die n- Typ AlGaAs-Überzugsschicht 2, die aktive InGaAs-Quantenmul­ denschicht 3, die erste p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4, die p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5, die zweite p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufeinanderfolgend epitaxial auf dem n-Typ GaAs-Halbleiter­ substrat 1 vorzugsweise durch metallorganische chemische Aufdampfung (MOCVD) aufwachsen.
Als nächstes wird wie in Fig. 9(b) dargestellt eine streifenförmige Isolierungsschicht 13, welche Si₃N₄ oder SiO₂ aufweist bzw. daraus besteht, auf die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufgetragen. Die Isolierungsschicht 13 dient als Maske zur Kammätzung. In dem Schritt von Fig. 9(c) werden unter Verwendung der Isolierungsschicht 13 als Maske die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 und die er­ ste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 selektiv geätzt, um eine streifenförmige Kammstruktur zu bilden. Zu dieser Zeit wird das selektive Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels wie einer gemischten Lösung aus Weinsäure und Wasserstoff­ peroxid gebildet, welche nicht die p-Typ AlGaAs-Ätzstopp­ schicht 5 sondern die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 ätzen. Daher kann die Kammstruktur, welche die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 auf­ weist, mit guter Reproduzierbarkeit gebildet werden.
Danach läßt man wie in Fig. 9(d) dargestellt die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 14 auf beiden Seiten der Kammstruktur aufwachsen, um Teile der zweiten p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht 6 und der ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 zu vergraben, welche durch das Ätzen entfernt werden. Da die Isolierungsschicht 13 als Maske während des Kri­ stallaufwachsens dient, läßt man die n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht 14 nicht auf der Kammstruktur aufwach­ sen.
In dem Schritt von Fig. 9(e) läßt man nach einem Ent­ fernen der Isolierungsschicht 13 durch Naßätzen oder Trockenätzen die zweite p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 auf der gesamten Oberfläche aufwachsen. Die Elektrode 10 mit n-Teil wird auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 gebildet, und die Elektrode 11 mit p-Teil wird auf der zweiten p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 gebildet, wodurch sich der in Fig. 8 dargestellte Halbleiterlaser ergibt.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Betriebs gege­ ben.
Wenn eine Spannung an die Elektroden derart gelegt wird, daß die Elektrode 11 mit p-Teil positiv und die Elek­ trode 10 mit n-Teil negativ vorgespannt ist, werden Löcher in die aktive Quantenmuldenschicht 3 durch die zweite p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9, die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7, die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6, die p-Typ Al- GaAs-Ätzstoppschicht 5 und die erste p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 4 injiziert, und es werden Elektronen in die aktive Quantenmuldenschicht 3 über das n-Typ GaAs-Halbleiter­ substrat 1 und die n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 2 inji­ ziert. Danach rekombinieren Elektronen und Löcher in der der aktiven Quantenmuldenschicht 3, und es wird darin eine stimulierte Lichtemission erzeugt. Wenn die Menge von La­ dungsträgern (Elektronen und Löcher), welche in die aktive Schicht injiziert werden, hinreichend groß ist und Licht, welches den Wellenleiterverlust übersteigt, erzeugt wird, tritt Laseroszillation auf.
In einem Gebiet in der Nähe der n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht 14 außer dem streifenförmigen Kammge­ biet sind pn-Übergänge an den Schnittstellen zwischen der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 14 und der ersten p- Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4 und zwischen der n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschicht 14 und der zweiten p-Typ GaAs-Kon­ taktschicht 9 gebildet. Sogar wenn eine Spannung derart an­ gelegt ist, daß die Elektrode 11 mit p-Teil positiv ist, ist daher das Gebiet in der Nähe der n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht 14 wegen des pnp-Übergangs umgekehrt vorgespannt, so daß kein Strom durch dieses Gebiet fließt. D.h. die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 14 blockiert einen Strom. Folglich fließt ein Strom lediglich durch das Kammgebiet und ist lediglich in einem mittleren Teil der aktiven Quantenmuldenschicht 3 unter dem Kammgebiet konzen­ triert, wodurch eine Stromdichte erreicht wird, welche zur Erzeugung einer Laseroszillation geeignet ist.
Im folgenden wird eine Beschreibung einer Wellenleiter­ struktur von Laserlicht bei einem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik gegeben.
Im allgemeinen sind bei einem Halbleiterlaser verschie­ dene strukturelle Maßnahmen durchgeführt worden, um einen unimodalen Laserstrahl zu realisieren, welcher einen Trans­ versalgrundmodus aufweist. Insbesondere besitzt ein Halb­ leiterlaser eine Wellenleiterstruktur, welche eine Doppel­ heterostruktur in einer Richtung senkrecht zu einem pn- Übergang aufweist, d. h. in einer Richtung senkrecht zu ei­ ner Substratoberfläche, wodurch ein Laserstrahl stabil er­ zeugt wird, welcher einen Transversalgrundmodus aufweist. Da bei dem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik die AlGaAs-Überzugsschichten 2, 4 und 6 jeweils Brechungsindi­ zes aufweisen, die kleiner als ein Brechungsindex der akti­ ven InGaAs-Quantenmuldenschicht 3 ist, wird daher das La­ serlicht in der aktiven Quantenmuldenschicht 3 geführt, welche einen relativ großen Brechungsindex besitzt. Dies liegt daran, daß Licht ein hohes Durchdringungsvermögen durch ein Medium mit einem großen Brechungsindex besitzt.
Darüber hinaus besitzt bei einem Halbleiterlaser eines Kammtyps ein Kammwellenleiter wie in Fig. 10 dargestellt ein Brechungsindexprofil in einer Richtung parallel zu dem pn-Übergang, d. h. in einer Richtung parallel zu der Substratoberfläche, wodurch ein Lasterstrahl gebildet wird, der einen Transversalgrundmodus aufweist. Da bei dem Halb­ leiterlaser nach dem Stand der Technik die p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht 6 in dem Kammwellenleiter 12 einen Bre­ chungsindex besitzt, der größer als derjenige der n-Typ Al- GaAs-Stromblockierungsschicht 14 ist, wird daher das Laser­ licht entlang dem Kammwellenleiter 12 geführt. Folglich wird der horizontale Transversalmodus, welcher bezüglich der Betriebscharakteristik des Halbleiterlasers wichtig ist, stabil und unimodal.
Wie oben beschrieben führt der in Fig. 8 dargestellte Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik das Licht unter Verwendung der Differenz des Brechungsindex bei der Kamm­ struktur. Bei diesem Halbleiter jedoch muß im Hinblick auf die Modensteuerung die Wellenleiterbreite Wb an der Grenz­ schicht zwischen dem Kammwellenleiter 12 und der Ätzstopp­ schicht 5 in einem Bereich von 1 bis 1,5 µm liegen. Es ist wahrscheinlich, daß ein Halbleiterlaser, dessen Wellenlei­ terbreite Wb kleiner als 1,5 µm ist, Moden höherer oder gleicher Ordnung wie derjenigen des Modus zweiter Ordnung ebenso wie einen Grundmodus erzeugt, und der Halbleiterla­ ser, welcher die Moden höherer Ordnung erzeugt, zeigt eine nichtlineare Charakteristik, welche als "Kinke" ("kink") bezeichnet wird, in der Strom-Licht-Ausgangscharakteristik, die den Laser bei der praktischen Verwendung beeinträchtigt. Wenn der Halbleiterlaser verwendet wird, um den an eine Fa­ ser gekoppelten Laserstrahl aus zugeben, würde des weiteren die Erzeugung eines multimodalen Laserstrahls, welcher die Moden der höheren Ordnung besitzt, die Kopplungseffizienz zwischen der Faser und dem Halbleiterlaser ungewöhnlich verringern. Um diese Art von Halbleiterlaser stabil zu ma­ chen, wird es folglich erwünscht, daß die Wellenleiterbrei­ te Wb unter Berücksichtigung einer Spanne bzw. eines Rands bei etwa 1 µm liegen sollte.
Wenn die Wellenleiterbreite Wb klein ist, wird jedoch die Stromdichte während des Betriebs extrem hoch oder es wird die optische Dichte an der Halbleiterlaserfacette hoch. Im allgemeinen wird die Zuverlässigkeit eines Halb­ leiterlasers durch eine innere Verschlechterung und Facet­ tenzerstörung reduziert. Die innere Verschlechterung wird durch ein Ansteigen von Versetzungen in einer aktiven Schicht unter einer hohen Stromdichte hervorgerufen, und die Facettenzerstörung wird durch Schmelzen von Facetten­ teilen hervorgerufen, was sich aus einer hohen optischen Dichte ergibt. Da bei dem in Fig. 8 dargestellten Halblei­ terlaser nach dem Stand der Technik die Wellenleiterbreite Wb klein ist, d. h. bei etwa 1 bis 1,5 µm liegt, tritt daher unter einer hohen Stromdichte die innere Verschlechterung und die sich aus der hohen optischen Dichte ergebende Facettenzerstörung auf, so daß die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers stark reduziert wird.
Darüber hinaus hängt die Winkelbreite bei halber Lei­ stung des horizontalen Transversalmodus von der Wellenlei­ terbreite Wb ab. Wenn die Wellenleiterbreite Wb reduziert ist, ändert sich die Winkelbreite bei halber Leistung sogar dann stark, wenn sich die Breite Wb leicht ändert. Dement­ sprechend ändert sich die Winkelbreite bei halber Leistung des horizontalen Transversalmodus stark, wenn die Wellen­ leiterbreite Wb reduziert wird, wodurch der Herstellungser­ trag des Halbleiterlasers reduziert wird. Da bei dem in Fig. 8 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik die Wellenleiterbreite Wb klein ist, d. h. bei 1 bis 1,5 µm liegt, ändert sich folglich die Winkelbreite bei hal­ ber Leistung des horizontalen Transversalmodus stark, wo­ durch der Herstellungsertrag der Halbleiterlaser reduziert wird.
Des weiteren enthält der in Fig. 8 dargestellte Halb­ leiterlaser nach dem Stand der Technik die Stromblockie­ rungsschicht 14, welche Al0,7Ga0,3As aufweist bzw. daraus besteht, und besitzt eine Struktur mit dem Unterschied in dem Brechungsindex in der Kammstruktur, d. h. eine Struktur eines Brechungsindextyps. Daher wird das Licht, welches sich auf beide Seiten der Kammstruktur ausbreitet, nicht absorbiert, so daß es wahrscheinlich ist, daß Moden höherer Ordnung gebildet werden, wobei die Spitzen an den Endteilen des Kammwellenleiters auftreten, wodurch die Kopplungseffi­ zienz zwischen dem Halbleiterlaser und der optischen Faser verringert wird.
Die Patentanmeldung Nr. Hei. 7-178759 offenbart einen anderen Halbleiterlaser eines Kammtyps nach dem Stand der Technik, bei welchem eine aktive Quantenmuldenschicht, wel­ che Laserlicht einer Wellenlänge von 0,98 µm emittiert, und ein Kammwellenleiter, der eine p-Typ Al0,5Ga0,5As-Überzugs­ schicht mit einer Breite von 2 bis 5 µm aufweist, auf einem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat angeordnet sind, und Al0,7Ga0,3As-Stromblockierungsschichten, welche mit Er als Metall zum Absorbieren des Laserlichts einer Wellenlänge von 0,98 µm dotiert sind, sind an beiden Seiten des Kammwel­ lenleiters angeordnet.
Der oben beschriebene Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik enthält eine Struktur eines verlustbehafteten Leitungstyps (loss guide type structure), bei welcher die mit Er dotierte Al0,7Ga0,3As-Stromblockierungsschicht an­ stelle der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 14 bei dem in Fig. 8 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik verwendet wird und das Laserlicht von dieser mit Er dotierten AlGaAs-Stromblockierungsschicht absorbiert wird. Insbesondere absorbieren bei diesem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik Er-Ionen in der Stromblockierungs­ schicht das Laserlicht einer Wellenlänge von 0,98 µm, wel­ ches von der aktiven Quantenmuldenschicht direkt unter dem Kammwellenleiter emittiert wird. Die Absorption des Laser­ lichts durch die Stromblockierungsschicht wird an den End­ teilen stärker als an dem Mittelteil des Kammwellenleiters unterstützt, wodurch Verstärkungen der Moden höherer Ord­ nung mit den Spitzen an den Endteilen des Kammwellenleiters reduziert werden. Folglich wird bei diesem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik sogar dann, wenn die Wellenlei­ terbreite 2 bis 5 µm beträgt, ein unimodaler Laserstrahl mit einem Transversalgrundmodus stabil erzeugt.
Fig. 11 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen anderen Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik veran­ schaulicht, der in der veröffentlichen japanischen Patent­ anmeldung Nr. Hei. 5-21902 offenbart ist. Entsprechend der Figur bezeichnet Bezugszeichen 101 ein n-Typ GaAs-Substrat. Eine untere Al0,5Ga0,5As-Überzugsschicht 102, eine aktive Doppelquantenmuldenschicht 103, eine obere p-Typ Al0,5Ga0,5As-Überzugsschicht 104 und eine ohmsche p-Typ GaAs-Kontaktschicht 105 sind aufeinanderfolgend auf dem n- Typ GaAs-Substrat 101 angeordnet. Die obere p-Typ Al0,5Ga0,5As-Überzugsschicht 104 und die ohmsche p-Typ GaAs- Kontaktschicht 105 besitzen durch selektives Ätzen eine streifenförmige Kammstruktur 106. N-Typ GaAs-Stromblockie­ rungsschichten 111, welche mit Silizium (Si) dotiert sind, sind zum Vergraben von Teilen der oberen Überzugsschicht 104 und der ohmschen Kontaktschicht 105 angeordnet, welche durch Ätzen entfernt werden. Eine Elektrode 108 mit n-Teil ist auf einer Rückseitenoberfläche des GaAs-Substrats 101 angeordnet, und eine Elektrode 109 mit p-Teil ist auf der Kammstruktur und auf den Stromblockierungsschichten 111 an­ geordnet. Die aktive Schicht 103 besitzt eine Quantenmul­ denstruktur, welche eine Al0,3Ga0,7As-Sperrschicht 103c, zwei GaAs-Quantenmuldenschichten 103d und zwei Al0,3Ga0,7As- Führungsschichten 103b aufweist. Die AlGaAs-Sperrschicht 103c ist zwischen den zwei GaAs-Quantenmuldenschichten 103d angeordnet, und des weiteren sind die GaAs-Quantenmulden­ schichten 103d zwischen den zwei AlGaAs-Führungsschichten 103b angeordnet.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik ist die n-Typ GaAs-Stromblockierungs­ schicht 111 mit Si auf eine hohe Konzentration dotiert, und die Stromblockierungsschicht 111 besitzt eine n-Typ La­ dungsträgerkonzentration gleich oder größer als 6 × 10¹⁸ cm-3, und die Stromblockierungsschicht 111 absorbiert Licht mit einer Wellenlänge gleich oder größer als 900 nm, wel­ ches sich von der aktiven Schicht 103 in die n-Typ GaAs- Stromblockierungsschicht 111 durch die obere Überzugs­ schicht 104 bei Laseroszillation fortpflanzt. Da insbeson­ dere entsprechend dem in Fig. 11 dargestellten Halbleiter­ laser nach dem Stand der Technik ein breiter tiefer Pegel, welcher sich über ein Band von 900 bis 1000 nm erstreckt, in der n-Typ GaAs-Stromblockierungsschicht 111 gebildet ist, absorbiert die Stromblockierungsschicht 111 das Licht mit einer Wellenlänge gleich oder größer als 900 nm, wel­ ches sich von beiden Enden des Lichtemittierungsteils zu der Stromblockierungsschicht 111 durch die obere Überzugs­ schicht 104 fortpflanzt, wodurch die Bildung von Moden hö­ herer Ordnung unterdrückt wird und ein Grundmodus erzeugt wird.
Wenn jedoch bei dem durch die Patentanmeldung Nr. Hei. 7-178759 offenbarten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik die Stromblockierungsschicht mit Er dotiert ist, wird die Absorptionsspitze von 0,98 µm infolge des schmalen Absorptionsbands verschoben, obwohl die Er-Ionen ein Ab­ sorptionsband für Licht mit einer Wellenlänge von 0,98 µm besitzen. Daher ist es unmöglich, die Erzeugung der Moden höherer Ordnung sicher zu unterdrücken.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik ist der breite tiefe Pegel in der Nä­ he eines Bands von 900 bis 1000 nm in der n-Typ GaAs-Strom­ blockierungsschicht 111 gebildet, die mit Si auf eine hohe Konzentration dotiert ist. Jedoch aufgrund der ungenügenden Lichtabsorptionsintensität kann die Erzeugung der Moden hö­ herer Ordnung nicht sicher unterdrückt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Halb­ leiterlaser bereitzustellen, welcher Laserlicht einer Wel­ lenlänge von 0,9 bis 1,2 µm erzeugt, wobei ein unimodaler Laserstrahl mit einem Transversalgrundmodus stabil und si­ cher erzeugt wird, und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein Halbleiterlaser ein n-Typ GaAs-Halblei­ tersubstrat, eine n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht, eine aktive Schicht, welche Licht einer Wellenlänge gleich oder größer als 900 nm erzeugt, eine p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht und eine n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht einer Stromkon­ zentrierungsstruktur. Die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungs­ schicht weist AlxGa1-xAs auf bzw. besteht daraus, welches ein Al-Zusammensetzungsverhältnis x besitzt, das kleiner als ein Al-Zusammensetzungsverhältnis der p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht ist, und ist mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert. Da mehr VIII- SiGa-Komplexe C in der AlGaAs-Stromblockierungsschicht ge­ bildet worden sind gegenüber denjenigen, die gebildet wor­ den sind, wenn die Stromblockierungsschicht GaAs aufweist bzw. daraus besteht und die Absorption von Licht mit einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm unterstützt wird, wird daher die Erzeugung von Moden höherer Ordnung sicher unterdrückt, und es wird Laserlicht mit einem Grundmodus stabil erzeugt. Folglich wird ein Halbleiterlaser zum Anregen eines Faser­ verstärkers als Pumplichtquelle einer optischen Faser her­ vorragend realisiert.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Er­ findung besitzt bei dem oben beschriebenen Halbleiterlaser die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht ein Al-Zusammen­ setzungsverhältnis x, welches größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,3 ist. Da mehr VIIISiGa-Komplexe C in der Al- GaAs-Stromblockierungsschicht erzeugt worden sind als die­ jenigen, welche erzeugt worden sind, wenn die Stromblockie­ rungsschicht GaAs aufweist bzw. daraus besteht und die Ab­ sorption von Licht einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm un­ terstützt wird, wird daher die Erzeugung von Moden höherer Ordnung sicher unterdrückt, und es wird Laserlicht mit ei­ nem Grundmodus stabil erzeugt. Folglich wird ein Halblei­ terlaser zum Anregen eines Faserverstärkers als Pumplicht­ quelle einer optischen Faser hervorragend realisiert.
Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist bei dem oben beschriebenen Halbleiterlaser die Stromkonzentrierungsstruktur als Struktur eines Kammtyps ausgebildet, welche eine p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht mit einer streifenförmigen Kammstruktur und eine n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschicht aufweist, welche an beiden Seiten der p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht angeordnet ist. Da mehr VIIISiGa-Komplexe C in der AlGaAs-Stromblockierungsschicht gebildet worden sind und die Absorption von Licht einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm unterstützt wird, wird daher die Erzeugung von Moden höherer Ordnung mit Spitzen an End­ teilen eines Kammwellenleiters sicher unterdrückt, und es wird Laserlicht mit einem Grundmodus stabil erzeugt. Folg­ lich wird ein Halbleiterlaser zum Anregen eines Faserver­ stärkers als Pumplichtquelle einer optischen Faser hervor­ ragend realisiert.
Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist bei dem oben beschriebenen Halbleiterlaser die Stromkonzentrierungsstruktur eine SAS-Struktur (self-alig­ ned structure, selbjustierte Struktur), welche die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht mit einer Streifenrinne in der Mitte und die p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht, die auf der gesamten Oberfläche der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungs­ schicht, welche die Streifenrinne enthält, angeordnet ist, aufweist. Da mehr VIIISiGa-Komplexe C in der AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht erzeugt worden sind und die Absorption von Licht einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm unterstützt wird, wird daher die Bildung von Moden höherer Ordnung mit Spitzen an Endteilen eines Wellenleiters sicher unter­ drückt, und Laserlicht mit einem Grundmodus wird stabil er­ zeugt. Folglich wird ein Halbleiterlaser zum Anregen eines Faserverstärkers als hervorragende Pumplichtquelle einer optischen Faser realisiert.
Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines Halb­ leiterlasers die Schritte aufeinanderfolgendes Bilden einer n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht, einer aktiven Schicht, einer ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht, einer p-Typ AlGaAs- Ätzstoppschicht, einer zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht und einer ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht auf einem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat; Auftragen einer streifenförmigen Isolierungsschicht auf die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht; Verwenden der Isolierungsschicht als Maske, Ätzen der er­ sten p-Typ GaAs-Kontaktschicht und der zweiten p-Typ Al- GaAs-Überzugsschicht selektiv bezüglich der p-Typ AlGaAs- Ätzstoppschicht unter Verwendung eines Ätzmittels, welches die p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht nicht ätzt, aber die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht und die zweite p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht ätzt, wodurch eine streifenförmige Kammstruktur gebildet wird, welche die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht und die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht aufweist; Bil­ den einer n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht, welche AlxGa1-xAs mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,3 aufweist bzw. daraus besteht, die mit Si auf eine Konzentration gleich oder grö­ ßer als 1 × 10¹⁹ cm-3 auf beiden Seiten der Kammstruktur dotiert ist zum Vergraben von Teilen der ersten p-Typ GaAs- Kontaktschicht und der zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht, welche durch das Ätzen entfernt werden; Bilden ei­ ner zweiten p-Typ GaAs-Kontaktschicht auf der gesamten Oberfläche nach dem Entfernen der streifenförmigen Isolie­ rungsschicht durch Ätzen; und Bilden einer Elektrode mit n- Teil auf der Rückseitenoberfläche des n-Typ GaAs-Halblei­ tersubstrats und Bilden einer Elektrode mit p-Teil auf der zweiten p-Typ GaAs-Kontaktschicht. Folglich wird ein Halb­ leiterlaser eines Kammtyps, welcher unimodales Laserlicht mit einem stabilen Transversalgrundmodus emittiert, herge­ stellt.
Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein Verfahren zur Herstellung eines Halb­ leiterlasers die Schritte aufeinanderfolgendes Bilden einer n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht, einer aktiven Schicht, einer ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht und einer n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschicht, welche AlxGa1-xAs mit einem Al- Zusammensetzungsverhältnis größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,3 aufweist bzw. daraus besteht und mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 do­ tiert ist, auf einem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat; Auftra­ gen einer Isolierungsschicht mit einer streifenförmigen Öffnung auf der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht; Ver­ wenden der Isolierungsschicht als Maske, selektives Ätzen der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht, bis eine Ober­ fläche der ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht bloßgelegt ist, wodurch eine Streifenrinne in der n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht gebildet wird; nach dem Entfernen der Isolierungsschicht durch Ätzen, aufeinanderfolgendes Bilden einer zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht und einer p-Typ GaAs-Kontaktschicht auf der gesamten Oberfläche der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht und auf der bloßgelegten Oberfläche der ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht zum Ver­ graben der Streifenrinne in der n-Typ AlGaAs-Stromblockie­ rungsschicht; und Bilden einer Elektrode mit n-Teil auf der Rückseitenoberfläche des n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats und Bilden einer Elektrode mit p-Teil auf der p-Typ GaAs-Kon­ taktschicht. Folglich wird ein Halbleiterlaser eines SAS- Typs, welcher unimodales Laserlicht mit einem stabilen Transversalgrundmodus emittiert, hergestellt.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen Halbleiterlaser entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 2(a)-2(e) zeigen Querschnittsansichten, welche Verfahrensschritte bei einem Verfahren des Herstel­ lens des Halbleiterlasers entsprechend der ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung veranschaulichen.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine ak­ tive Schicht des Halbleiterlasers entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, welches eine Molekülstruktur in einer Stromblockierungsschicht des Halbleiterlasers ent­ sprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung veran­ schaulicht.
Fig. 5 zeigt einen Graph, welcher die Al-Abhängigkeit einer Emissionsspitzenenergie eines VIIISiGa-Komplexes C in AlxGa1-xAs mit einer Si-Konzentration von etwa 1 × 10¹⁹ cm-3 darstellt.
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Halbleiterlaser entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 7(a) bis 7(e) zeigen Querschnittsansichten, welche Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterlasers entsprechend der zweiten Ausführungs­ form der Erfindung veranschaulichen.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
Fig. 9(a) bis 9(e) zeigen Querschnittsansichten, welche Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstel­ lung des Halbleiterlasers nach dem Stand der Technik veran­ schaulichen.
Fig. 10 zeigt ein Brechungsindexprofil in einer Rich­ tung parallel zu einem pn-Übergang in einer Kammstruktur des Lasers nach dem Stand der Technik.
Fig. 11 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen anderen Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik veran­ schaulicht.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen Halbleiterlaser einschließlich einer Kammstruktur (hiernach als Halbleiterlaser einer Kammstruktur bezeichnet) entspre­ chend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung veranschaulicht. Dieser Halbleiterlaser der ersten Ausführungsform wird als Lichtquelle zum Anregen eines mit Er-dotierten Faserverstärkers verwendet. Entsprechend der Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 ein n-Typ GaAs-Halbleiter­ substrat einer Dicke von 100 µm und einer Dotierungskonzen­ tration von 1 bis 3 × 10¹⁸ cm-3. Eine n-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht 2, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus be­ steht und eine Dicke von 2,0 µm und eine Dotierungskonzen­ tration von 4 × 10¹⁷ cm-3 besitzt, ist auf dem n-Typ GaAs- Halbleitersubstrat 1 angeordnet. Eine aktive Quantenmulden­ schicht 3, welche nicht dotiertes InGaAs aufweist bzw. dar­ aus besteht und eine Dicke von 1,0 µm besitzt, ist auf der n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 2 angeordnet. Eine Struktur der aktiven Quantenmuldenschicht 3 wird später detailliert dargestellt. Eine erste p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht und eine Dicke von 0,1 bis 0,3 µm und eine Dotierungskonzentration von 2 × 10¹⁸ cm-3 besitzt, ist auf der aktiven Quantenmul­ denschicht 3 angeordnet. Eine p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5, welche Al0,7Ga0,3As aufweist bzw. daraus besteht und eine Dicke von 20 nm und eine Dotierungskonzentration von 2 × 10¹⁸ cm-3 besitzt, ist auf der ersten p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht 4 angeordnet. Eine zweite p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht 6, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus be­ steht und eine Dicke von 1,5 bis 1,8 µm und eine Dotie­ rungskonzentration von 2 × 10¹⁸ cm-3 besitzt, und eine er­ ste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 mit einer Dicke von 0,2 µm und einer Dotierungskonzentration von 2 × 10¹⁹ cm-3 sind aufeinanderfolgend auf der p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5 angeordnet und besitzen eine streifenförmige Kammstruktur. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Kammwellenleiter, und der Kammwellenleiter 12 besitzt eine Breite Wb in einem Bereich von 2 bis 4 µm an einer Grenzschicht zwischen dem Kammwel­ lenleiter und der p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5. N-Typ Al- GaAs-Stromblockierungsschichten 8 sind auf der p-Typ Al- GaAs-Ätzstoppschicht 5 an beiden Seiten der Kammstruktur angeordnet, welche die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufweist. Die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschichten 8 weisen Al0,2Ga0,8As auf bzw. bestehen daraus, welches mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 do­ tiert ist, und besitzen eine Dicke von 1,5 µm. Eine zweite p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 mit einer Dicke 2 µm und einer Dotierungskonzentration von 2 × 10¹⁹ cm-3 ist auf der Kamm­ struktur angeordnet, welche die zweite p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufweist, und auf den n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschich­ ten 8. Eine Elektrode 10 mit p-Teil ist auf einer Rücksei­ tenoberfläche des n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats 1 angeord­ net, und eine Elektrode 11 mit n-Teil ist auf der zweiten p-Typ GaAs-Schicht 9 angeordnet.
Der Halbleiterlaser entsprechend der ersten Ausfüh­ rungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik dahingehend, daß die Stromblockie­ rungsschicht die n-Typ AlGaAs-Schicht ist, welche Al0,2Ga0,8As mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x von 0,2 enthält bzw. daraus besteht und mit Si auf eine Konzen­ tration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist. Die Wellenleiterstruktur bei diesem Halbleiterlaser ist ei­ ne Struktur eines verlustbehafteten Leitungstyps, die sich von der Struktur des Brechungsindextyps wie bei dem in Fig. 8 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik unterscheidet.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Herstellungs­ verfahrens gegeben.
Fig. 2(a) bis 2(e) zeigen Querschnittsansichten, welche Verfahrensschritte bei dem Herstellungsverfahren veranschaulichen. Zu Anfang läßt man wie in Fig. 2(a) dar­ gestellt die n-Typ Al0,5Ga0,5As-Überzugsschicht 2, die akti­ ve Quantenmuldenschicht 3, die erste p-Typ Al0,5Ga0,5As- Überzugsschicht 4, die p-Typ Al0,7Ga0,3As-Ätzstoppschicht 5, die zweite p-Typ Al0,5Ga0,5As-Überzugsschicht 6 und die er­ ste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufeinanderfolgend auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 vorzugsweise durch me­ tallorganische chemische Aufdampfung (MOCVD) aufwachsen. Das Aufwachsen der Schichten außer der aktiven Schicht wird unter den Bedingungen einer Aufwachstemperatur von etwa 700°C, eines V/III-Verhältnisses von 200 und einer Aufwachsge­ schwindigkeit von 1 µm/h durchgeführt.
Als nächstes wird wie in Fig. 2(b) dargestellt eine streifenförmige Isolierungsschicht 13, welche Si₃N₄ oder SiO₂ aufweist oder daraus besteht, auf der ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 aufgetragen. Die Isolierungsschicht 13 dient als Maske zum Kammätzen. In dem Schritt von Fig. 2 (c) werden unter Verwendung der Isolierungsschicht 13 als Maske die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 und die er­ ste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 zur Bildung einer streifen­ förmigen Kammstruktur selektiv geätzt. Zu dieser Zeit wird das Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels wie einer ge­ mischten Lösung aus Weinsäure und Wasserstoffperoxid durch­ geführt, welches die p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht 5 nicht ätzt, jedoch die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 und die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7 ätzt, wodurch die Kammstruktur mit guter Reproduzierbarkeit gebildet werden kann.
Danach läßt man wie in Fig. 2(d) dargestellt die n-Typ Al0,2Ga0,8As-Stromblockierungsschicht 8, welche mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 do­ tiert ist, auf beiden Seiten der Kammstruktur zum Vergraben von Teilen der zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 und der ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht 7, welche durch das Ätzen entfernt werden, aufwachsen. Da die Isolierungs­ schicht 13 als Maske während des Kristallaufwachsens dient, ist die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 8 nicht auf der Kammstruktur aufgewachsen.
In dem Schritt von Fig. 2(e) läßt man nach einem Ent­ fernen der Isolierungsschicht 13 durch Naßätzen oder Trockenätzen die zweite p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 auf der ganzen Oberfläche aufwachsen.
Schließlich wird die Elektrode 10 mit n-Teil auf dem n- Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 und die Elektrode 11 mit p- Teil auf der zweiten p-Typ GaAs-Kontaktschicht 9 gebildet, wodurch sich der in Fig. 1 dargestellte Halbleiterlaser er­ gibt.
Bei diesem Halbleiterlaser entsprechend der ersten Aus­ führungsform ist die aktive Quantenmuldenschicht 3 derart gebildet, daß Laserlicht mit einer Wellenlänge von 0,98 µm emittiert wird. Es wird erfordert, die Wellenlänge des La­ serlichts auf die Absorptionswellenlänge von Er-Ionen, d. h. auf 0,98 µm, einzustellen, wenn der Halbleiterlaser der er­ sten Ausführungsform als Lichtquelle zum Anregen eines mit Er-dotierten Faserverstärkers verwendet wird. Konkret dar­ gestellt, wie in Fig. 3 dargestellt ist die aktive Schicht 3 eine Mehrquantenmuldenschicht, welche eine Al0,2Ga0,8As- Sperrschicht 31 einer Dicke von 20 nm, zwei In0,16Ga0,84As- Quantenmuldenschichten 32 mit jeweils einer Dicke von 8 nm und zwei Al0,2Ga0,8As-Leitungsschichten 33 mit jeweils einer Dicke von 30 nm aufweist. Die AlGaAs-Sperrschicht 31 ist zwischen den zwei InGaAs-Quantenmuldenschichten 32 angeord­ net, und des weiteren sind die InGaAs-Quantenmuldenschich­ ten 32 zwischen den zwei AlGaAs-Führungsschichten 33 ange­ ordnet.
Im folgenden wird eine Beschreibung einer Funktion der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 8 gegeben, welche mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, welches eine Molekularstruk­ tur der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht veranschau­ licht, die mit Si auf eine hohe Konzentration dotiert ist. Fig. 5 zeigt einen Graphen, welcher die Al-Abhängigkeit ei­ ner Emissionsspitzenenergie eines VIIISiGa-Komplexes in AlxGa1-xAs mit einer Si-Konzentration von etwa 1 × 10¹⁹ cm-3 darstellt.
Entsprechend Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 83 Arsen (As) als Element der Gruppe V, Bezugszeichen 84 bezeichnet Gallium (Ga) als Element der Gruppe III, Bezugszeichen 85 bezeichnet Aluminium (Al) als Element der Gruppe III, Be­ zugszeichen 81 bezeichnet eine Leerstelle eines Elemente­ platzes der Gruppe III, und Bezugszeichen 82 bezeichnet Si­ lizium (Si) als Element der Gruppe IV, welches an den Gal­ liumplatz gesetzt ist.
Wenn AlGaAs mit Si auf eine hohe Konzentration dotiert ist, ziehen sich das an den Galliumplatz gesetzte Silizium 82 und die Leerstelle 81 des Elementeplatzes der Gruppe III in dem Kristall elektrisch gegenseitig an, um einen VIII- SGa-Komplex C zu erzeugen. Die Komplexe C bilden einen breiten tiefen Pegel in einem Band einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm und absorbieren Licht einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm. Die Lichtabsorption durch die Komplexe C wird stark unterstützt, wenn die Si-Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 ist.
Diese Komplexe C werden ebenfalls erzeugt, wenn GaAs mit Si auf eine hohe Konzentration dotiert wird. Wenn je­ doch Al enthalten ist, ist es wahrscheinlich, daß das Gal­ lium 84 des Elementeplatzes der Gruppe III sich entfernt, so daß die Leerstelle 81 gebildet wird. Daher werden bei dem mit Si dotierten AlGaAs die VIII-SiGa-Komplexe C leich­ ter und in größeren Mengen gebildet als diejenigen in dem mit Si dotierten GaAs, wodurch die Absorption des Lichts mit der Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm durch die Komplexe C stärker unterstützt wird.
Im folgenden wird eine Beschreibung einer Al-Abhängig­ keit einer Emissionsspitzenenergie des VIII-SiGa-Komplexes C in AlxGa1-xAs mit einer Si-Konzentration von 3 × 10¹⁸ cm-3 bis 1 × 10¹⁹ cm-3 gegeben.
Der in Fig. 5 dargestellte Graph ist offenbart in Japa­ nese Applied Physics, Bd. 61, Nr. 9, S. 4603, 1987, T. Oh­ hori, et al. Die Ordinate stellt eine Emissionsspitzenener­ gie von mit Si dotiertem AlxGa1-xAs dar, und die Abszisse stellt ein Al-Zusammensetzungsverhältnis x von mit Si do­ tiertem AlxGa1-xAs dar.
Wie in Fig. 5 dargestellt nimmt die Emissionsspitzener­ gie einen minimalen Wert von 1,21 eV an, wenn Al nicht ent­ halten ist, d. h. wenn GaAs mit Si dotiert ist, und die Spitzenergie erhöht sich, wenn sich das Al-Zusammenset­ zungsverhältnis x erhöht. Wenn das Al-Zusammensetzungsver­ hältnis x 0,11 beträgt, stimmt die Emissionsspitzenenergie mit einer Emissionsspitzenenergie von Licht einer Wellen­ länge von 0,98 µm überein. Wenn die Absorptionsspitzenener­ gie größer als eine Emissionsspitzenenergie um 0,1 bis 0,3 eV ist, stimmt die Absorptionsspitzenenergie des mit Si do­ tierten AlxGa1-xAs mit derjenigen des Lichts mit einer Wel­ lenlänge von 0,98 µm überein, wenn das Al-Zusammensetzungs­ verhältnis x etwa 0,2 beträgt. Wenn das AlxGa1-xAs mit ei­ nem Al-Zusammensetzungsverhältnis x von etwa 0,2 mit Si auf eine hohe Konzentration dotiert ist, wird die Absorption des Lichts mit einer Wellenlänge von 0,98 µm im Vergleich mit dem Fall, bei welchem Al nicht enthalten ist, unter­ stützt.
Wenn das Al-Zusammensetzungsverhältnis der AlGaAs- Stromblockierungsschicht größer als bei den AlGaAs-Über­ zugsschichten 2, 4 und 6 ist, ist der Brechungsindex der Stromblockierungsschicht 8 kleiner als derjenige der Über­ zugsschichten 2, 4 und 6, und der Halbleiterlaser enthält eine Struktur eines verlustbehafteten Leitungstyps. Es wird daher gefordert, daß die AlGaAs-Stromblockierungsschicht 8 ein Al-Zusammensetzungsverhältnis x besitzt, welches klei­ ner als bei den AlGaAs-Überzugsschichten 2, 4 und 6 ist. Um Laserlicht einer Wellenlänge von 0,98 µm zu absorbieren, wird darüber hinaus gewünscht, AlxGa1-xAs mit einem Al-Zu­ sammensetzungsverhältnis x zu verwenden, welches größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,3 bei der Stromblockie­ rungsschicht 8 ist. Insbesondere ist AlxGa1-xAs mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x von etwa 0,2 dafür sehr ge­ eignet.
Um einen tiefen Pegel in der n-Typ AlGaAs-Stromblockie­ rungsschicht 8 zu bilden, kann die Stromblockierungsschicht 8 mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert werden. Jedoch ist die Si-Konzentration auf etwa 1 × 10²⁰ cm-3 unter Berücksichtigung der Löslich­ keit des Kristalls begrenzt.
Wie oben beschrieben wird bei dem Halbleiterlaser der ersten Ausführungsform das Laserlicht mit einer Wellenlänge von 0,98 µm, welches von der aktiven Schicht direkt unter dem Kammwellenleiter emittiert wird, durch die VIII-SiGa- Komplexe C in der mit Si dotierten n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht 8 absorbiert. Die Konzentration der VIII-SiGa-Komplexe C erhöht sich mit einem Ansteigen der Si-Konzentration. D.h. die Stromblockierungsschicht 8 in dem Halbleiterlaser entsprechend der ersten Ausführungsform dient als Absorptionsschicht, welche das Laserlicht mit ei­ ner Wellenlänge von 0,98 µm absorbiert. In diesem Fall ist die Wellenleiterstruktur des Halbleiterlasers eine Struktur eines verlustbehafteten Leitungstyps, welche unterschied­ lich zu der Struktur des Brechungsindextyps wie bei dem in Fig. 8 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik ist. Bei dem Halbleiterlaser, welcher die Struktur des verlustbehafteten Leitungstyps enthält, sorgt die Ab­ sorption des Laserlichts dafür, daß der Wellenleitungsver­ lust etwas kleiner als derjenige bei der Struktur des Bre­ chungsindextyps ist, der Schwellenwertstrom größer ist und die Quanteneffizienz niedriger ist. Jedoch wird die Absorp­ tion des Laserlichts durch die Stromblockierungsschicht 8 stärker an den Endteilen als an dem Mittelteil des Kammwel­ lenleiters 12 unterstützt, wodurch die Verstärkung der Mo­ den höherer Ordnung mit Spitzen an den Endteilen des Kamm­ wellenleiters stärker reduziert werden als die Verstärkung bei dem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik, welcher wie in Fig. 8 dargestellt die Struktur des Brechungsindex­ typs beinhaltet. Daher wird bei diesem Halbleiterlaser der ersten Ausführungsform sogar dann, wenn die Wellenleiter­ breite Wb von 1 bis 1,5 µm auf 2 bis 4 µm verbreitert ist, ein unimodaler Laserstrahl mit einem Transversalgrundmodus stabil erzeugt. Wenn des weiteren die Wellenleiterbreite Wb 2 bis 4 µm beträgt, ist die Betriebsstromdichte bei einem konstanten Lichtausgang im Vergleich mit dem Fall, bei wel­ chem die Breite Wb 1 bis 1,5 µm beträgt, reduziert, und die optische Dichte der Facette ist reduziert. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers stark verbes­ sert. Da die Wellenleiterbreite Wb verbreitert ist, ist es des weiteren möglich, den Einfluß der Änderung der Wellen­ leiterbreite Wb infolge einer Instabilität des Ätzens be­ züglich einer Änderung der Winkelbreite bei halber Leistung des horizontalen Transversalmodus zu unterdrücken. Folglich ist die Gleichförmigkeit der Bauelementecharakteristik des Halbleiterlasers verbessert.
Darüber hinaus enthält der Halbleiterlaser entsprechend der ersten Ausführungsform die Stromblockierungsschicht 8, welche Al0,2Ga0,8As aufweist bzw. daraus besteht und mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist. Daher ist anders als bei dem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik, welcher wie in der Patentan­ meldung 7-178759 offenbart das schmale Absorptionsband be­ sitzt, der breite tiefe Pegel in einem Band einer Wellen­ länge von 0,9 bis 1,2 µm durch die VIII-SiGa-Komplexe C ge­ bildet, welche in der Stromblockierungsschicht 8 erzeugt sind. Da die Stromblockierungsschicht 8 AlGaAs in dem Halb­ leiterlaser der ersten Ausführungsform aufweist, wird des weiteren die Absorption des Lichts mit einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm stärker unterstützt, als wenn die Strom­ blockierungsschicht wie bei dem in Fig. 11 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik GaAs aufweist.
Daher unterdrückt der Halbleiterlaser entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung sicher die Erzeugung der Moden höherer Ordnung bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge von 0,98 µm und erzeugt stabil das Laserlicht mit einem Grundmodus. Folglich wird ein hervorragender Halbleiterlaser zum Anregen eines mit Er dotierten Faser­ verstärkers in einem Wellenlängenband von 0,98 µm erzielt.
Während der Kammwellenleiter 12 durch selektives Ätzen unter Verwendung der Ätzstoppschicht 5 gebildet wird, kann die Ätztiefensteuerung lediglich durch Steuern der Ätzzeit durchgeführt werden, wodurch der Kammwellenleiter 12 ohne Verwendung der Ätzstoppschicht 5 gebildet wird.
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Halbleiterlaser eines SAS-Typs (self-aligned structure) entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Dieser Halbleiterlaser der zwei­ ten Ausführungsform wird als Lichtquelle zum Anregen eines mit Er dotierten Faserverstärkers verwendet. Entsprechend der Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 ein n-Typ GaAs-Halb­ leitersubstrat. Eine n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 2, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht, ist auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 angeordnet. Eine aktive Quanten­ muldenschicht 3, welche nicht dotiertes InGaAs aufweist bzw. daraus besteht, ist auf der n-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht angeordnet. Eine erste p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht, ist auf der aktiven Quantenmuldenschicht 3 angeordnet. N-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschichten 16 sind auf der ersten p- Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4 angeordnet. Die n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschichten 16 enthalten Al0,2Ga0,8As, wel­ ches mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist. Eine zweite p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 6, welche Al0,5Ga0,5As aufweist bzw. daraus besteht, ist auf den n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschichten 16 und auf einem Teil der ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4 angeordnet, an welchem die Stromblockierungsschicht 16 nicht vorhanden ist. Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Wel­ lenleiter, und der Wellenleiter 18 beisitzt eine Breite Wb in einem Bereich von 2 bis 4 µm an einer Grenzschicht zwi­ schen dem Wellenleiter und der p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4. Eine p-Typ GaAs-Kontaktschicht 17 ist auf der zweiten p- Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 angeordnet. Eine Elektrode 10 mit p-Teil ist auf einer Rückseitenoberfläche des n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats 1 angeordnet, und eine Elektrode 11 mit n-Teil ist auf der p-Typ GaAs-Kontaktschicht 17 an­ geordnet.
Der Halbleiterlaser entsprechend der zweiten Ausfüh­ rungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik dahingehend, daß die Stromblockie­ rungsschicht die n-Typ AlGaAs-Schicht ist, welche Al0,2Ga0,8As mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x von 0,2 aufweist bzw. daraus besteht und mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist. Die Wellenleiterstruktur bei diesem Halbleiterlaser ist eine Struktur eines verlustbehafteten Leitertyps, welche sich von der Struktur des Brechungsindextyps wie bei dem in Fig. 8 dargestellten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik unterscheidet.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Herstellungs­ verfahrens gegeben.
Fig. 7(a) bis 7(e) zeigen Querschnittsansichten, welche Verfahrensschritte bei dem Herstellungsverfahren veranschaulichen. Zu Anfang läßt man wie in Fig. 7(a) dar­ gestellt die n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 2, die aktive Quantenmuldenschicht 3, die erste p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 4 und die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 16, welche Al0,2Ga0,8As mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis von 0,2 aufweist und mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist, auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 vorzugsweise durch MOCVD aufein­ anderfolgend epitaxial aufwachsen. Das Aufwachsen der Schichten außer der aktiven Schicht 3 wird unter den Bedin­ gungen einer Aufwachstemperatur von etwa 700°C, eines V/III-Verhältnisses von 200 und einer Aufwachsgeschwindig­ keit von 1 µm/h durchgeführt.
Als nächstes wird wie in Fig. 7(b) dargestellt eine Isolierungsschicht 130 mit einer streifenförmigen Öffnung auf der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 16 aufgetra­ gen. In dem Schritt von Fig. 7(c) wird unter Verwendung der Isolierungsschicht 130 als Maske die n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschicht 16 selektiv geätzt, bis eine Ober­ fläche der ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 4 bloßgelegt ist, wodurch eine Streifenrinne in der n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht 16 gebildet wird.
Wie in Fig. 7(d) dargestellt läßt man nach dem Entfer­ nen der Isolierungsschicht 130 durch Ätzen danach die zwei­ te p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 6 auf der gesamten Oberflä­ che der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 16 und auf der bloßgelegten Oberfläche der ersten p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht 4 aufwachsen, um die Streifenrinne in der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht 16 zu vergraben. Darauffol­ gend läßt man wie in Fig. 7(e) dargestellt die p-Typ GaAs- Kontaktschicht 17 auf der zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 6 aufwachsen.
Schließlich wird die Elektrode 10 mit n-Teil auf dem n- Typ GaAs-Halbleitersubstrat 1 gebildet, und es wird die Elektrode 11 mit p-Teil auf der p-Typ GaAs-Kontaktschicht 17 vorzugsweise durch Vakuumaufdampfung gebildet, wodurch sich der in Fig. 6 dargestellte Halbleiterlaser des SAS- Typs ergibt.
Der Halbleiterlaser entsprechend der zweiten Ausfüh­ rungsform wird als Lichtquelle zum Anregen eines mit Er do­ tierten Faserverstärkers verwendet. Daher ist die aktive Quantenmuldenschicht 3 derart gebildet, daß Laserlicht mit einer Wellenlänge von 0,98 µm wie bei der ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung (siehe Fig. 3) emittiert wird.
Der Halbleiterlaser der zweiten Ausführungsform besitzt dieselbe Funktion und Wirkung wie der Halbleiterlaser des Kammtyps der ersten Ausführungsform. Insbesondere sind die VIII-SiGa-Komplexe C in der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungs­ schicht 16 gebildet, und die Komplexe C bilden den breiten tiefen Pegel gegen das Licht mit einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm. Da die Stromblockierungsschicht 16 AlGaAs auf­ weist bzw. daraus besteht, wird die Absorption des Lichts mit einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm stärker unter­ stützt, als wenn die Stromblockierungsschicht GaAs aufweist bzw. daraus besteht. Als Ergebnis wird die Absorption des von der aktiven Schicht 3 direkt unter dem Wellenleiter 18 emittierten Laserlichts durch die Stromblockierungsschicht 16 an den Endteilen stärker unterstützt als an dem mittle­ ren Teil des Wellenleiters 18, wodurch die Verstärkung der Moden höherer Ordnung mit den Spitzen an den Endteilen des Wellenleiters 18 reduziert wird. Sogar wenn die Wellenlei­ terbreite Wb verbreitert wird, unterdrückt daher der Halb­ leiterlaser entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung sicher die Erzeugung von Moden höherer Ordnung bezüglich des Lichts einer Wellenlänge von 0,98 µm und er­ zeugt stabil das Laserlicht mit einem Grundmodus. Folglich wird ein hervorragender Halbleiterlaser zum Anregen eines mit Er dotierten Faserverstärkers in einem Band der Wellen­ länge von 0,98 µm erzielt.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Ätztiefensteuerung lediglich durch Steuern der Ätzzeit durchgeführt, wodurch die Streifenrinne ohne Verwendung der Ätzstoppschicht 5 wie bei der ersten Ausführungsform gebil­ det wird. Daher kann die Streifenrinne durch Bilden einer p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht auf der ersten p-Typ AlGaAs- Überzugsschicht 4 und durch Durchführen eines selektiven Ätzens gebildet werden.
Der Halbleiterlaser entsprechend der vorliegenden Er­ findung ist nicht auf eine Lichtquelle zum Anregen des mit Er dotierten Faserverstärkers wie bei der ersten und zwei­ ten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist die ak­ tive Quantenmuldenschicht 3 derart gebildet, daß Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1,02 µm emittiert wird, wodurch der Halbleiterlaser als Lichtquelle zum Anregen eines mit Pr dotierten Faserverstärkers verwendet werden kann.
Obenstehend wurde ein Halbleiterlaser und ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers offenbart. Der Halb­ leiterlaser enthält einen n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat, eine n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht, eine aktive Schicht, welche Licht einer Wellenlänge gleich oder größer als 900 nm erzeugt, eine p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht und eine n- Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht mit einer Stromkonzen­ trierungsstruktur. Die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungs­ schicht weist AlxGa1-xAs mit einem Al-Zusammensetzungsver­ hältnis x auf, das kleiner als das Al-Zusammensetzungsver­ hältnis der p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht ist, und ist mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert. Da mehr VIII-SiGa-Komplexe in der AlGaAs- Stromblockierungsschicht gebildet sind, als wenn die Strom­ blockierungsschicht GaAs aufweist und die Absorption von Licht einer Wellenlänge von 0,9 bis 1,2 µm unterstützt wird, wird daher die Erzeugung von Moden höherer Ordnung sicher unterdrückt und Laserlicht mit einem Grundmodus sta­ bil erzeugt. Folglich wird ein Halbleiterlaser zum Anregen eines Faserverstärkers als hervorragende Pumplichtquelle einer optischen Faser realisiert.

Claims (8)

1. Halbleiterlaser (Fig. 1 und 6) mit:
einem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat (1);
einer n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (2);
einer aktiven Schicht (3), welche Licht einer Wellen­ länge gleich oder größer als 900 nm erzeugt;
einer p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) mit einem Al- Zusammensetzungsverhältnis; und
einer n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (8, 16) mit einer Stromkonzentrierungsstruktur;
wobei die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (8, 16) AlxGa1-xAs mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x aufweist, das kleiner als das Al-Zusammensetzungsverhältnis der p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) ist, und wobei die Stromblockierungsschicht (8, 16) mit Si auf eine Konzentra­ tion gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist.
2. Halbleiterlaser (Fig. 1 und 6) nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die n-Typ AlGaAs-Stromblockie­ rungsschicht (8, 16) ein Al-Zusammensetzungsverhältnis x größer als 0 und kleiner als 0,3 aufweist.
3. Halbleiterlaser (Fig. 1) nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromkonzentrierungsstruktur eine Struktur eines Kammtyps ist, welche die p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht (6) mit einer streifenförmigen Kammstruktur und die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (8) aufweist, welche auf beiden Seiten der p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) angeordnet ist.
4. Halbleiterlaser (Fig. 1) nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromkonzentrierungsstruktur eine Struktur eines Kammtyps ist, welche die p-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht (6) mit einer streifenförmigen Kammstruktur und die n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (8) aufweist, welche auf beiden Seiten der p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) angeordnet ist.
5. Halbleiterlaser (Fig. 6) nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromkonzentrierungsstruktur eine Struktur eines SAS-Typs (self-aligned structure, selbstju­ stierte Struktur) ist, welche die n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht (16) mit einer Streifenrinne in der Mitte und die p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) aufweist, die auf der gesamten Oberfläche der n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht (16) einschließlich der Stromrinne an­ geordnet ist.
6. Halbleiterlaser (Fig. 6) nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromkonzentrierungsstruktur eine Struktur eines SAS-Typs ist, welche die n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht (16) mit einer Streifenrinne in der Mitte und die p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) aufweist, welche auf der gesamten Oberfläche der n-Typ AlGaAs-Strom­ blockierungsschicht (16) einschließlich der Streifenrinne angeordnet ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers (Fig. 2(a) bis 2(e)), mit den Schritten:
Bereitstellen eines n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats (1);
aufeinanderfolgendes Bilden einer n-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht (2), einer aktiven Schicht (3), einer ersten p- Typ AlGaAs-Überzugsschicht (4), einer p-Typ AlGaAs-Ätz­ stoppschicht (5), einer zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht (6) und einer ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht (7) auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat (1);
Auftragen einer streifenförmigen Isolierungsschicht (13) auf der ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht (7);
Verwenden der Isolierungsschicht (13) als Maske, Ätzen der ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht (7) und der zweiten p- Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) selektiv bezüglich der p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht (5) unter Verwendung eines Ätzmit­ tels, welches die p-Typ AlGaAs-Ätzstoppschicht (5) nicht ätzt, jedoch die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht (7) und die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) ätzt, wodurch eine streifenförmige Kammstruktur gebildet wird, welche die erste p-Typ GaAs-Kontaktschicht (7) und die zweite p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) aufweist;
Bilden einer n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (8), welche AlxGa1-xAs mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x kleiner als 0 und gleich oder kleiner als 0,3 aufweist und mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist, auf beiden Seiten der Kammstruktur, um Teile der ersten p-Typ GaAs-Kontaktschicht (7) und der zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) zu vergraben, welche durch das Ätzen entfernt werden;
nach dem Entfernen der streifenförmigen Isolierungs­ schicht (13) durch Ätzen - Bilden einer zweiten p-Typ GaAs- Kontaktschicht (9) auf der gesamten Oberfläche; und
Bilden einer Elektrode (10) mit n-Teil auf der Rücksei­ tenoberfläche des n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats (1) und Bilden einer Elektrode (11) mit p-Teil auf der zweiten p- Typ GaAs-Kontaktschicht (9).
8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers (Fig. 7(a) bis 7(e)), mit den Schritten:
Bereitstellen eines n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats (1);
aufeinanderfolgendes Bilden einer n-Typ AlGaAs-Über­ zugsschicht (2), einer aktiven Schicht (3), einer ersten p- Typ AlGaAs-Überzugsschicht (4) und einer n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschicht (16), welche AlxGa1-xAs mit einem Al-Zusammensetzungsverhältnis x größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,3 aufweist und mit Si auf eine Konzentration gleich oder größer als 1 × 10¹⁹ cm-3 dotiert ist, auf dem n-Typ GaAs-Halbleitersubstrat (1);
Auftragen einer Isolierungsschicht (130) mit einer streifenförmigen Öffnung auf der n-Typ AlGaAs-Stromblockie­ rungsschicht (16),
Verwenden der Isolierungsschicht (130) als Maske, se­ lektives Ätzen der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (16), bis eine Oberfläche der ersten p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht (4) bloßgelegt ist, wodurch eine Streifenrinne in der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungsschicht (16) gebildet wird;
nach dem Entfernen der Isolierungsschicht (130) durch Ätzen - aufeinanderfolgendes Bilden einer zweiten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (6) und einer p-Typ GaAs-Kontakt­ schicht (17) auf der gesamten Oberfläche der n-Typ AlGaAs- Stromblockierungsschicht (16) und auf der bloßgelegten Oberfläche der ersten p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht (4), um die Streifenrinne in der n-Typ AlGaAs-Stromblockierungs­ schicht (16) zu vergraben; und
Bilden einer Elektrode (10) mit n-Teil auf der Rücksei­ tenoberfläche des n-Typ GaAs-Halbleitersubstrats (1) und Bilden einer Elektrode (11) mit p-Teil auf der p-Typ GaAs- Kontaktschicht (17).
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