DE19958275A1

DE19958275A1 - Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung desselben

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Publication number: DE19958275A1
Application number: DE19958275A
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Yamamoto; Hajime Shoji; Takayuki Watanabe; Takuya Fujii; Hirohiko Kobayashi
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Quantum Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Quantum Devices Ltd
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2019-12-04
Also published as: JP2000174389A; US6512783B1; FR2786939B1; DE19958275B4; JP3907854B2; FR2786939A1; US20030012240A1

Abstract

Es wird ein Halbleiterlaser vorgesehen, welcher umfaßt: eine erste Mantelschicht, die aus einem Verbindungshalbleiter gebildet ist, der eine Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist und einen mesaförmigen Vorsprung hat; eine aktive Schicht, die auf dem Vorsprung wie ein Streifen gebildet ist und Seitenflächen aufweist, die unter einem Winkel von mehr als 70 Grad, jedoch weniger als 90 Grad relativ zu einer oberen Fläche der ersten Mantelschicht geneigt sind; vergrabene Schichten, die auf beiden Seiten des Vorsprungs gebildet sind und eine Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen; Stromblockierschichten, die jeweils ein Ende aufweisen, das mit einer virtuellen Fläche in Kontakt steht, die durch die Verlängerung einer Seitenfläche der aktiven Schicht nach oben erhalten wird, und die eine erste Facette aufweist, welche von dem einen Ende nach unten verläuft und etwa 55 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht geneigt ist, und auf jeder vergrabenen Schicht gebildet ist, und die Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist; und zweite Mantelschichten, die auf den Stromblockierschichten und der aktiven Schicht gebildet sind und die Verunreinigungen vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halb leiterlaser und ein Verfahren zur Herstellung desselben, insbesondere auf einen Halbleiterlaser, der in der Glas faserkommunikation verwendet wird und eine vergrabene Heterostruktur aufweist, sowie auf ein Verfahren zur Her stellung desselben.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Da sich das Anwendungsgebiet der Glasfaserkommunikation vom Fernverbindungsleitungssystem des Kommunikationsnetzes zum Ortsleitungssystem erweitert, ist ein Betrieb des Halb leiterlasers als Lichtquelle unter Umständen eines breiten Temperaturbereichs erforderlich. Insbesondere müssen gute Lasercharakteristiken bei der hohen Temperatur erzielt werden, auf die ein Betriebsstrom erhöht wird. Gleichzeitig wird nun ein erforderlicher Betrag des Halbleiterlasers erhöht.

Daher sind eine Struktur zum Erzielen des Halbleiter lasers, der bis zu der hohen Temperatur mit guter Gleich mäßigkeit betreibbar ist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben erforderlich.

Normalerweise wird eine vergrabene Heterostruktur beim Halbleiterlaser verwendet, der in der Glasfaserkommunikation eingesetzt wird. Eine derartige vergrabene Heterostruktur wird verwendet, um einen Strom effizient in die aktive Schicht zu injizieren, und es gibt eine vergrabene Hetero struktur, die einen pn-Übergang verwendet, und eine vergra bene Heterostruktur, die eine Semiisolierschicht verwendet. Die vergrabene Heterostruktur unter Verwendung des pn- Übergangs ist für den Hochtemperaturbetrieb geeignet.

Der Halbleiterlaser mit der vergrabenen Heterostruktur mit dem pn-Übergang hat eine beispielsweise in Fig. 1 ge zeigte Struktur.

In Fig. 1 sind eine aktive Schicht 2 aus InGaAsP und eine erste p-Typ-Mantelschicht 3 aus p-InP auf einem n-Typ- InP-Substrat 1 gebildet. Schichten aus der ersten p-Typ-Man telschicht 3 zu einem oberen Bereich des n-InP-Substrats 1 sind wie eine Mesaform gebildet, um einen Mesateil zu bilden. Die aktive Schicht 2 im Mesateil ist als Streifen form mit einer Breite von etwa 1 bis 1,5 µm gebildet. Die vergrabenen Heterostrukturen sind auf beiden Seiten des Mesateils vorgesehen.

Eine vergrabene p-Typ-Schicht 4 aus p-InP und eine n-Typ-Stromblockierschicht 5 aus InP sind in den vergrabenen Zonen gebildet. Dann sind eine zweite p-Typ-Mantelschicht 6, die aus p-InP gebildet ist, und eine p-Typ-Kontaktschicht 7, die aus p-InGaAs gebildet ist, sequentiell auf der n-Typ- Stromblockierschicht 5 und der ersten p-Typ-Mantelschicht 3 gebildet.

Zusätzlich ist eine p-seitige Elektrode 8 auf der p-Typ-Kontaktschicht 7 gebildet, und eine n-seitige Elek trode 9 ist unter dem InP-Substrat 1 gebildet.

Das Herstellungsverfahren des Halbleiterlasers mit einer derartigen vergrabenen Heterostruktur umfaßt die Schritte des Bildens der vergrabenen Heterostrukturen durch das Aufwachsen der aktiven Schicht 2 und der ersten p-Typ- Mantelschicht 3 auf dem n-InP-Substrat 1, und des Bildens im wesentlichen streifenförmiger Schichten durch das Ätzen von der ersten p-Typ-Mantelschicht 3 zum InP-Substrat 1 unter Verwendung einer Maske, und dann des Bildens der vergrabenen p-Typ-Schicht 4 und der n-Typ-Stromblockierschicht 5 auf beiden Seiten der im wesentlichen streifenförmigen Schichten.

Beim neueren optischen Kommunikationslaser wird in vielen Fällen eine Quantenmuldenstruktur oder eine Quanten muldenstruktur mit verspannten Schichten als aktive Schicht verwendet. Die nachstehend gezeigte aktive Schicht bedeutet nicht nur die aus einer Muldenstruktur und einer Sperr schicht bestehende Quantenmuldenstruktur, sondern auch eine Struktur, welche die Quantenmuldenstruktur sowie eine obere und untere Lichtleiterschicht enthält, die vorgesehen sind, um die Quantenmuldenstruktur zwischen ihnen anzuordnen.

Als besondere Berichte über die oben erwähnte Struktur sind Kondo et al., 1995 Autumn Meeting, the Japan Society of Applied Physics 27p-2A-5, und Chino et al., 1997 Spring Meeting, the Japan Society of Applied Physics 30p-NG-11, anzugeben.

Im Halbleiterlaser mit der vergrabenen Heterostruktur ist es jedoch wichtig, daß der Leckstrom, der nicht durch die aktive Schicht geführt wird, reduziert werden muß, um die guten Charakteristiken bei der hohen Temperatur zu erzielen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Laser mit einer vergrabenen pn-Heterostruktur sind beide Seiten der aktiven Schicht 2 in den vergrabenen p-Typ-Schichten 4 vergraben, und derartige Schichten sind mit den p-Typ-Mantelschichten 3, 6 verbunden, die direkt auf der aktiven Schicht 2 gebildet sind.

Daher wird der Leckstrom, der von den p-Typ-Mantel schichten 3, 6 über die vergrabenen p-Typ-Schichten 4, über durch Pfeile in Fig. 1 angegebene Routen, zum n-Typ-InP- Substrat 1 fließt, im Hochtemperaturbetrieb erzeugt. Da der Leckstrom von einem Intervall zwischen der aktiven Schicht 2 und der n-Typ-Stromblockierschicht 5 abhängig ist, muß eine Distanz zwischen der aktiven Schicht 2 und der n-Typ-Strom blockierschicht 5 beispielsweise auf etwa 0,2 µm verschmä lert werden, um den Leckstrom zu reduzieren. Zusätzlich muß eine derartige Distanz mit guter Steuerbarkeit hergestellt werden, um die gleichmäßige Lasercharakteristik zu erzielen.

Bei der bekannten Struktur ist jedoch ein innerster Punkt der n-Typ-Stromblockierschicht 5 am Rand einer Ober fläche des Mesateils angeordnet, aber ein Winkel θ der Bodenfläche der n-Typ-Stromblockierschicht 5 breitet sich in die Nachbarschaft der aktiven Schicht 2 unter einem sanften Winkel von etwa 30 Grad relativ zur horizontalen Richtung aus. Daher wird die Distanz zwischen der aktiven Schicht 2 und der n-Typ-Stromblockierschicht 5 abrupt nach unten erhöht, so daß eine Breite des Bereichs, durch den der Leckstrom fließt, übermäßig breit erhöht wird.

Der Winkel θ der Bodenfläche der n-Typ-Stromblockier schicht 5 ist von einem Winkel einer oberen Fläche der ver grabenen p-Typ-Schicht 4 abhängig, die unter der n-Typ- Stromblockierschicht 5 gebildet ist. Mit anderen Worten tritt die (111) Facette, die eine langsame Wachstumsrate aufweist, am Beginn des Wachstums im Kristallwachstum der vergrabenen p-Typ-Schichten 4 auf, und dann tritt eine der artige Bodenfläche mit einem sanften Winkel von etwa 30 Grad auf, um ihr Wachstum auf der (111) Facette wegen der Abhän gigkeit der Wachstumsrate von der Orientierung der Facette zu beginnen. Eine Position und ein Winkel einer derartigen Bodenfläche sind sehr empfindlich für eine Höhe des Mesa teils, eine untere Form des Mesateils, eine Änderung der Wachstumsraten in jeweiligen Flächenorientierungen aufgrund der Änderung der Wachstumsbedingungen, etc.

Auch wenn die vergrabene p-Typ-Schicht 4 durch das MOVPE (metallorganische Dampfphasen-Epitaxie)-Verfahren ge bildet wird, von dem angegeben wird, daß es eine gute Steuerbarkeit aufweist, ist es daher schwierig, die Position der n-Typ-Stromblockierschicht 5 in bezug auf die aktive Schicht 2 mit guter Reproduzierbarkeit herzustellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlaser, der eine schmale Distanz zwischen einer aktiven Schicht und über einem Substrat gebildeten Strom blockierschichten mit guter Steuerbarkeit implementieren kann, und ein Verfahren zur Herstellung desselben vorzu sehen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Winkel der Seitenflächen der aktiven Schicht, die auf der ersten Man telschicht vom Mesa-Typ gebildet ist, im Bereich von 70 bis 90 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht eingestellt, dann wird ein Ende der Stromblockierschicht mit einer Verlängerung von der Seitenfläche zur aktiven Schicht nach oben in Kontakt gebracht, und dann wird ein Winkel der Facette der Stromblockierschicht, die von dem einen Ende unter der aktiven Schicht abwärts verläuft, im wesentlichen um 55 Grad geneigt.

Da die vergrabenen Schichten, die auf beiden Seiten der aktiven Schicht vorliegen, verschmälert sind, wird der Durchgangsbereich für den Leckstrom, der von der zweiten Mantelschicht, die über der aktiven Schicht angeordnet ist, zur vergrabenen Schicht fließt, klein gemacht, um so den Leckstrom zu reduzieren. Folglich kann die Strom-optische Ausgangsleistung-Charakteristik zur Zeit einer hohen Tempe ratur und hohen Ausgangsleistung gleichmäßig gemacht werden.

Ein derartiges Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren kann erzielt werden, indem die aktive Schicht und der untere Schichtteil der zweiten Mantelschicht sequentiell auf der ersten Mantelschicht gebildet werden, dann der Mesateil durch das Mustern der Schichten vom unteren Schichtteil der zweiten Mantelschicht zum oberen Schichtteil der ersten Man telschicht unter Verwendung von Trockenätzen gebildet wird, und dann die Stromblockierschicht auf der vergrabenen Schicht gebildet wird, wobei das Wachstum der vergrabenen Schicht so gesteuert wird, daß die (111) Facette vom Seiten bereich der aktiven Schicht zur unteren Seite davon vor liegt.

In diesem Fall hat die (111) Facette der vergrabenen Schicht eine Neigung von etwa 55 Grad relativ zur Substrat fläche. Zusätzlich kann die Bildung einer weiteren Facette auf der (111) Facette vorher verhindert werden, indem die Facette, die parallel zur Seitenfläche des Mesateils gebil det wird, unter der (111) Facette der vergrabenen Schicht belassen wird.

Gemäß einer weiteren vorliegenden Erfindung wird auch der Winkel der Seitenflächen der aktiven Schicht, die auf der ersten Mantelschicht vom Mesa-Typ gebildet ist, im Bereich von 70 bis 90 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht eingestellt, dann wird ein Ende der Stromblockierschicht mit einer Verlängerung von der Seiten fläche nach oben in Kontakt gebracht, und dann wird der Winkel der Facette der Stromblockierschicht, die von dem einen Ende abwärts verläuft, im wesentlichen um 55 Grad ge neigt, und dann wird der Winkel der anderen Facette der Stromblockierschicht, die zur Seite der aktiven Schicht ge bildet wird, größer eingestellt als ein Winkel der Seiten flächen der aktiven Schicht, jedoch kleiner als 90 Grad auf beiden Seiten der aktiven Schicht.

Da die kürzeste Distanz zwischen der Stromblockier schicht und der aktiven Schicht entlang den gesamten Seiten flächen der aktiven Schicht eingestellt werden kann, wird ein Bereich der vergrabenen Schicht dazwischen verschmälert. Folglich kann der Leckstrom, der durch einen derartigen Be reich geführt wird, weiter reduziert werden.

Ein derartiges Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren kann erzielt werden, indem die aktive Schicht und der untere Schichtteil der zweiten Mantelschicht sequentiell auf der ersten Mantelschicht gebildet werden, dann der Mesateil durch das Mustern der Schichten vom unteren Schichtteil der zweiten Mantelschicht zum oberen Schichtteil der ersten Man telschicht unter Verwendung von Trockenätzen gebildet wird, und dann das Wachstum der vergrabenen Schicht so gesteuert wird, daß die (111) Facette über der aktiven Schicht vor liegt, und die Facette, die im wesentlichen parallel zur aktiven Schicht ist, unter der (111) Facette auftritt.

In diesem Fall muß eine Filmdicke der vergrabenen Schicht zwischen der ersten Mantelschicht und der Strom blockierschicht ausreichend dick sein, um das EIN Schalten eines parasitären Thyristors zu verhindern, wobei eine Filmdicke der vergrabenen Schicht reduziert wird, die auf der Seitenfläche der aktiven Schicht aufzuwachsen ist. Aus diesem Grund kann ein derartiges Verfahren vorgesehen werden, daß eine gewünschte Filmdicke auf der Seitenfläche der aktiven Schicht unter Verwendung eines chlorhaltigen Gases beim Wachstum der vergrabenen Schicht gebildet wird, und dann eine eingeführte Menge des chlorhaltigen Gases erhöht wird. Demgemäß kann die auf der Substratfläche gebil dete Filmdicke lokal erhöht werden.

Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung wie oben kann eine Größe der vergrabenen Schicht in der Zone, wo der Leckstrom fließt, der einen Einfluß auf die Variation der Charakteristiken bei der hohen Temperatur ausübt, mit guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden. Daher kann die vor liegende Erfindung einen großen Beitrag zur äußerst gleich mäßigen Charakteristik des Hochtemperaturbetriebs eines Halbleiterlasers zur optischen Kommunikation leisten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen Halbleiter laser im Stand der Technik zeigt;

Fig. 2A bis 2G sind Schnittansichten, die jeweils Strukturen einer vergrabenen Schicht zeigen, die in einem Halbleiterlaser einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung gemäß jeweiligen Aufwachsverfahren verwendet wird;

Fig. 3A bis 3C sind Schnittansichten, die Aufwachs schritte für Schichten eines ersten Beispiels eines Halblei terlasers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen;

Fig. 3D ist eine Schnittansicht, welche das erste Bei spiel des Halbleiterlasers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Beispiel des Halbleiterlasers gemäß der Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt;

Fig. 5A bis 5C sind Schnittansichten, die Herstellungs schritte für ein drittes Beispiel eines Halbleiterlasers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und

Fig. 5D ist eine Schnittansicht, die das dritte Beispiel des Halbleiterlasers gemäß der Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

So wird nachstehend eine Ausführungsform der vorlie genden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen erläutert.

Fig. 2A bis 2G zeigen Schritte, die durchgeführt werden, bis die Bildung einer vergrabenen Schicht eines Halbleiter lasers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung vollendet ist.

Zuerst werden, wie in Fig. 2A gezeigt, eine n-Typ-Puf ferschicht (n-Typ-Mantelschicht) 22, die aus n-InP mit einer Filmdicke von 300 bis 1000 nm gebildet ist, eine MQW (Multi quantenmulden)-aktive Schicht 23, die aus undotiertem InGaAsP mit einer Filmdicke von 200 bis 300 nm gebildet ist, und eine erste p-Typ-Mantelschicht 24, die aus p-InP mit einer Filmdicke von 250 bis 700 nm gebildet ist, auf einer (100) Facette eines n-InP-Substrats 21 durch das MOVPE-Ver fahren gebildet.

Das InP wird unter Verwendung von Trimethylindium (TMIn) und Phosphin (PH₃) als Materialgas aufgewachsen. Das InGaAsP wird unter Verwendung von TMIn, PH₃, Arsin (AsH₃) und Triethylgallium (TEGa) als Materialgas aufgewachsen. Es wird auch Dimethylzink (DMZn) als p-Typ-Dotierungsmittel verwendet, und Silan (SiH₄) wird als n-Typ-Dotierungsmittel verwendet.

Die MQW-aktive Schicht 23 umfaßt beispielsweise fünf periodische Muldenschichten aus InGaAsP mit einer Dicke von 6 nm und 1% Druckdehnung, Sperrschichten, die jeweils zwi schen den Muldenschichten gebildet und aus InGaAsP gebildet sind, dessen Gitter mit InP übereinstimmt, und das eine Dicke von 10 nm aufweist, und Lichtleiterschichten, welche jeweils auf und unter der Quantenmuldenstruktur gebildet sind, die aus Mulden- und Sperrschichten besteht, und aus InGaAsP mit einer Dicke von 100 nm gebildet sind. Jede der Sperrschichten und Lichtleiterschichten ist aus InGaAsP ge bildet, dessen Bandlückenwellenlänge 1,1 µm beträgt. Dem gemäß kann ein Halbleiterlaser gebildet werden, dessen Wellenlängenband 1,3 µm beträgt.

In diesem Fall ist eine Schichtstruktur der MQW-aktiven Schicht 23 nicht auf eine derartige Struktur beschränkt. Die aktive Schicht kann auch aus einem InGaAsP-System gebildet sein, das ein 1,55 µm Band, ein 1,48 µm Band und andere Wellenlängenbänder vorsehen kann.

Eine Verunreinigungskonzentration der n-InP-Puffer schicht 22 beträgt etwa 5 × 10¹⁷ Atome/cm³, und eine Verun reinigungskonzentration der p-InP-Mantelschicht 24 beträgt etwa 5 × 10¹⁷ Atome/cm³.

Sowohl die aus n-InP unter der aktiven Schicht 23 ge bildete n-InP-Pufferschicht 22 als auch das n-InP-Substrat 21 wirken als n-Typ-Mantelschicht.

Nachdem das oben beschriebene erste Filmwachstum been det wurde, wird ein dielektrischer Film, z. B. ein SiO₂-Film, mit einer Dicke von etwa 0,3 µm auf der ersten p-InP-p-Typ- Mantelschicht 24 durch das CVD-Verfahren gebildet. Dann wird der dielektrische Film durch das Photolithographie-Verfahren zu einem schmalen Streifen 25 gemustert, der eine Breite von etwa 1,5 µm aufweist und entlang der (011) Richtung ver läuft. Der dielektrische Streifen 25 wird als Maske ver wendet.

Dann wird, wie in Fig. 2B gezeigt, die p-InP-Mantel schicht 24 zum n-InP-Substrat 21, die nicht mit der Maske bedeckt sind, bis zu einer Tiefe von nahezu 2 bis 3 µm geätzt, um so einen Mesateil 26 unter der Maske 25 zu bil den. Der Mesateil 26 ist ein Vorsprung, der eine mesaartige Querschnittsform und eine streifenförmige planare Form auf weist. Das Ätzen wird durch das RIE (reaktives Ionenätzen)- Verfahren durchgeführt, und verwendet ein Gas vom Ethan-Typ, z. B. ein gemischtes Gas aus C₂H₆, O₂ und H₂.

Dann werden die Flächen der Verbindungshalbleiter schichten, die durch das Trockenätzen beschädigt sind, durch eine Säurebehandlung, wie Schwefelsäure, etc., entfernt. Dann wird eine vergrabene p-InP-Schicht 27 auf vertieften Bereichen auf beiden Seiten des Mesateils 26 aufgewachsen.

Wie in Fig. 2C bis 2G gezeigt, wird diese vergrabene p-InP-Schicht 27 gemäß den folgenden Schritten aufgewachsen.

Zuerst wird die Maske 25 nicht von einer Oberfläche des Mesateils 26 wie ein Schirm verlängert. Die Seitenflächen des Mesateils 26 werden auch scharf geneigt, um 70 Grad oder mehr relativ zur horizontalen Richtung (d. h. der Substrat fläche) aufzuweisen.

Unter derartigen Bedingungen wird die vergrabene p-InP- Schicht 27 durch das zweite MOVPE-Verfahren gebildet. Beim Aufwachsen dieser vergrabenen p-InP-Schicht 27 kann ein Überwachsen von InP auf der Maske 25 verhindert werden, indem TMIn und PH₃ als Materialgas in eine Reaktionskammer einer MOVPE-Ausrüstung eingeführt werden, und auch Methyl chlorid (CH₃Cl) zusammen mit dem Materialgas in die Reak tionskammer eingeführt wird, so daß (111) Facetten von beiden Rändern der Oberfläche des Mesateils 26 aufgewachsen werden können.

Wie in Fig. 2C für die vergrabene p-InP-Schicht 27 ge zeigt, treten insbesondere die (111) Facetten nach unten von den Rändern der Oberfläche des Mesateils 26 auf, und zwei Facetten, die im wesentlich parallel zu den Seitenflächen des Mesateils 26 sind, treten auf beiden Seiten des Mesa teils 26 auf, andere zwei Facetten, die einen sanften Winkel von etwa 30 Grad relativ zur Substratfläche aufweisen, treten in der Nachbarschaft des Bodenteils des Mesateils 26 auf, und (100) Facetten treten auf der Substratfläche auf beiden Seiten des Mesateils 26 auf.

Wie in Fig. 2D gezeigt, verlaufen, indem das Wachstum der vergrabenen p-InP-Schicht 27 beibehalten wird, die (111) Facetten schräg nach unten, um sich weiter auszubreiten, wobei die beiden Facetten, die parallel zu den Seitenflächen des Mesateils 26 sind, entlang den Seitenflächen verkürzt sind. Mit dem Fortschreiten des Wachstums nähern sich auch die beiden Facetten, die am Beginn des Wachstums im wesent lichen parallel zu beiden Seiten des Mesateils 26 sind, all mählich der vertikalen Richtung relativ zur Substratfläche.

Wie in Fig. 2E gezeigt, verschwinden mit dem weiteren Fortschreiten des Wachstums der vergrabenen p-InP-Schicht 27 die beiden Flächen, die zu beiden Seiten des Mesateils 26 im wesentlichen parallel sind.

Wie in Fig. 2F und 2G gezeigt, werden die anderen beiden Facetten der vergrabenen Schicht 27 jeweils von nahe dem Boden des Mesateils 26 aufgewachsen, um den sanften Winkel von etwa 30 Grad aufzuweisen, erodieren die (111) Facetten gemäß dem weiteren Fortschreiten des Wachstums der vergra benen p-InP-Schicht 27, und daher sind die (111) Facetten verkürzt. Dieses Auftreten der obigen Formen ist auf die Differenz der Wachstumsraten in jeweiligen Facetten orientierungen zurückzuführen.

Im Laufe des obigen Wachstums der vergrabenen p-InP- Schicht 27 treten nicht angegebene Flächen und Übergangs zonen in der Zone auf, wo ein Winkel der Fläche geändert wird (Eckpositionen), sie sind jedoch in der Figur weg gelassen.

Gemäß dem obigen Unterschied in den Formen im Laufe des Wachstums der vergrabenen p-InP-Schicht 27 ist es möglich, einen Halbleiterlaser mit einer im folgenden beschriebenen Struktur zu bilden. In diesem Fall erfolgt in drei folgenden Beispielen des Halbleiterlasers eine Erläuterung, wobei Pro zesse weggelassen werden, die erforderlich sind, bis der Mesateil 26 gebildet ist.

Erstes Beispiel

Der im folgenden beschriebene Halbleiterlaser zeigt ein Beispiel, bei dem das Wachstum der vergrabenen p-InP-Schicht 27 zu dem Zeitpunkt gestoppt wird, wenn die Facetten, die parallel zu den Seitenflächen des Mesateils 26 gebildet werden, der vergrabenen p-InP-Schicht 27 verschwinden, und dann wird eine Stromblockierschicht gebildet.

Insbesondere, wie in Fig. 3A gezeigt, werden die (111) Facetten, 30 Grad geneigte Flächen, und die (100) Facetten der vergrabenen p-InP-Schicht 27, deren Wachstum vollendet wurde, sequentiell entlang der Richtung von den Rändern der Oberfläche des Mesateils 26 zum Boden freigelegt.

In diesem Fall beträgt eine Dicke der aktiven Schicht 23 etwa 0,3 µm, eine Dicke der ersten p-Typ-Mantelschicht 24 beträgt 0,4 µm, eine Höhe des Mesateils 26 beträgt etwa 2 µm, und ein Winkel der Seitenfläche der aktiven Schicht 23 des Mesateils 26 beträgt etwa 83 Grad. Zusätzlich beträgt eine Filmdicke des flachen Teils der vergrabenen p-InP- Schicht 27 0,7 µm, und ein Winkel der (111) Facette der ver grabenen p-InP-Schicht 27 beträgt etwa 55 Grad relativ zur horizontalen Linie.

Wenn unter derartigen Bedingungen, wie in Fig. 3B ge zeigt, eine n-InP-Stromblockierschicht 28 auf der vergra benen p-InP-Schicht 27 auf beiden Seiten des Mesateils 26 gebildet wird, hat die Bodenfläche der n-InP-Stromblockier schicht 28 dieselbe Form wie die obere Fläche der vergra benen p-InP-Schicht 27. Ein Ende der n-InP-Stromblockier schicht 28 ist auch 0,4 µm über der aktiven Schicht 23 entlang einer Verlängerung der Seitenfläche des Mesateils 26 positioniert.

In diesem Fall beträgt eine Filmdicke der vergrabenen p-InP-Schicht 27 etwa 0,4 µm am unteren Ende der Seitenflä che der aktiven Schicht 24. Eine kürzeste Distanz vom oberen Ende der aktiven Schicht 24 zur n-InP-Stromblockierschicht 28 beträgt etwa 0,19 µm. Die Dicke der ersten p-Typ-Mantel schicht 24 und eine Neigung der Seitenfläche des Mesateils 26 können so angepaßt werden, daß diese kürzeste Distanz im Bereich von 0,1 bis 0,3 µm liegt.

Wenn eine Filmdicke der n-InP-Stromblockierschicht 28 auf etwa 0,9 µm in der flachen Zone eingestellt wird, ver läuft die (111) Facette als Bodenfläche der n-InP-Strom blockierschicht 28, die eine Begrenzung zwischen der vergra benen p-InP-Schicht 27 und der n-InP-Stromblockierschicht 28 darstellt, unter der aktiven Schicht 24 von ihrem einen Ende, das der ersten p-Typ-Mantelschicht 24 am nächsten liegt. Als obere Fläche der n-InP-Stromblockierschicht 28 treten sequentiell eine nach oben geneigte Fläche mit der (111) Facette, eine flache Fläche und eine nach unten ge neigte Fläche von ihrem einen Ende auf, das mit der Seiten fläche des Mesateils 26 in Kontakt steht.

Nachdem das Wachstum einer derartigen n-InP-Strom blockierschicht 28 beendet wurde, und dann die Maske 25 entfernt wurde, geht das Verfahren zum dritten Kristall wachstumsschritt.

Wie in Fig. 3C gezeigt, wird im dritten MOVPE-Kristall wachstum eine zweite p-Typ-Mantelschicht 29, die aus p-InP gebildet ist, um eine Filmdicke von etwa 1,5 µm aufzuweisen, auf der n-InP-Stromblockierschicht 28 und der ersten p-Typ- Mantelschicht 24 gebildet. Dann werden eine Zwischenschicht 30, die aus p-InGaAsP mit einer Filmdicke von 0,2 µm gebil det ist, und eine Kontaktschicht 31, die aus p⁺-Typ-InGaAs mit einer Filmdicke von 0,5 µm gebildet ist, auf der zweiten p-Typ-Mantelschicht 29 gebildet.

Als nächstes wird, wie in Fig. 3D gezeigt, eine p-seiti ge Elektrode 32 aus Ti/Pt/Au auf der Kontaktschicht 31 ge bildet, und dann wird eine n-seitige Elektrode 33 aus AuGe/Au auf der unteren Fläche des n-InP-Substrats 21 ge bildet.

In diesem Fall sind die oben angegebenen Filmdicken Werte in den flachen Zonen, wenn sie nicht gesondert erwähnt werden.

Mit dem obigem wurde eine Grundstruktur des Halbleiter lasers vollendet.

Da gemäß dem obigen Halbleiterlaser die Fläche, die nahe dem Mesateil 26 der n-InP-Stromblockierschicht 28 liegt, einen Winkel von 55 Grad relativ zur horizontalen Fläche aufweist, wird die n-InP-Stromblockierschicht 28 nahe der aktiven Schicht in einer Distanz von weniger als 0,2 µm positioniert.

Demgemäß kann die Zone, in der die erste p-Typ-Mantel schicht 24, die zweite p-Typ-Mantelschicht 29 und die ver grabene p-InP-Schicht 27 gekoppelt werden, mehr als im Stand der Technik verschmälert werden, und so kann ein Leckstrom, der durch eine derartige Zone geführt wird, reduziert werden.

Da die Wachstumsbedingung der vergrabenen Schicht 27, etc., so eingestellt ist, daß die (111) Facette, die in der Nachbarschaft der aktiven Schicht 23 auftritt, der vergra benen p-InP-Schicht 27 unter die aktive Schicht 23 verlän gert werden kann, kann ferner die (111) Facette auf beiden Seiten der aktiven Schicht 23 positioniert werden, auch wenn eine Höhe des Mesateils 26 aufgrund eines Herstellungs fehlers geringfügig geändert wird.

Daher wird eine Distanz zwischen der n-InP-Strom blockierschicht 28 und der aktiven Schicht 23 im wesentli chen von einer Distanz von der aktiven Schicht 23 zur Ober fläche des Mesateils 26 (d. h. der ersten p-Typ-Mantelschicht 24) festgelegt, und der Fehler in der Distanz zwischen der n-InP-Stromblockierschicht 28 und der aktiven Schicht 23 bei der Herstellung ist nur von der Abweichung des Winkels der Seitenfläche des Mesateils 26 abhängig. Demgemäß ist die kürzeste Breite der Zone, durch die der Leckstrom fließt, d. h. eine kürzeste Distanz des Spielraums zwischen der n-InP-Stromblockierschicht 28 und der aktiven Schicht 23, nicht von den Wachstumsbedingungen der Filme und der Ver schiebung der Höhe des Mesateils 26 bei der Herstellung abhängig. Folglich kann eine Größe des Leckstroms stabil reduziert werden, die Strom-optische Ausgangsleistung- Charakteristik kann zur Zeit einer hohen Temperatur und hohen Ausgangsleistung gleichmäßig gemacht werden, und die Reproduzierbarkeit kann verbessert werden.

Zusätzlich ist im ersten Beispiel die obere (111) Facette der n-InP-Stromblockierschicht 28 unter einem Winkel von etwa 55 Grad geneigt, und so ist der oberste Teil der (111) Facette höher positioniert als der Mesateil 26. Wenn die oberen Teile der n-InP-Stromblockierschicht 28, die auf beiden Seiten des Mesateils 26 angeordnet sind, zur aktiven Schicht 23 wie eine verjüngte Form schmäler gemacht werden, kann auf diese Weise der Injektionsstrom effektiv in den oberen Bereich der aktiven Schicht 23 gesammelt werden, da die Filmdicke der n-InP-Stromblockierschicht 28 plötzlich in der Nachbarschaft der aktiven Schicht 23 stark erhöht wird.

Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, daß die oberen Teile der n-InP-Stromblockierschicht 28 immer auf beiden Seiten des Mesateils 26 angehoben sein sollten.

Da, wie oben beschrieben, die Seitenflächen des Mesa teils 26 äußerst nahe bei der vertikalen Richtung, wie etwa 83 Grad, gebildet sind, kann auch die Distanz zwischen den n-InP-Schichten (der n-InP-Pufferschicht 22 und dem n-InP- Substrat) unter der aktiven Schicht 23 und der n-InP-Strom blockierschicht 28 weit nach unten ausgebreitet werden. Daher ist es schwierig, einen pnpn-Thyristor EIN zu schal ten, der aus den p-Typ-Mantelschichten 24 und 29, der n-InP- Stromblockierschicht 28, der vergrabenen p-InP-Schicht 27 und den n-InP-Schichten (der n-InP-Pufferschicht 22 und dem n-InP-Substrat 21) besteht, die als unterster Teil des Mesa teils 26 gebildet sind.

Wenn nur die kürzeste Distanz zwischen der n-InP-Strom blockierschicht 28 und der aktiven Schicht 23 berücksichtigt wird, ist es folglich möglich, eine derartige kürzeste Di stanz in einer sich sanft ausbreitenden Mesaform zu steuern, in der jeweilige Schichten, die niedriger sind als die aktive Schicht 23, durch Naßätzen gebildet werden. Vom Standpunkt der Stromblockiercharakteristik des Thyristors ist es jedoch möglich zu sagen, daß der Mesateil 26 mit den Seitenflächen, die nahezu entlang der vertikalen Richtung gebildet sind, wie durch Trockenätzen gebildet, vorzuziehen ist, wie das erste Beispiel.

Zweites Beispiel

Ein zweites Beispiel des Halbleiterlasers ist durch eine Struktur gekennzeichnet, in der, da die Höhe des Mesa teils 26 höher eingestellt ist, wie etwa 2,5 µm, die p-InP- Flächen, die parallel zu den Seitenflächen des Mesateils sind, weiter auf der vergrabenen p-InP-Schicht 27 in der Stufe bleiben können, wo das Wachstum der vergrabenen p-InP- Schicht 27 vollendet ist. Mit anderen Worten wird im zweiten Beispiel das Wachstum der vergrabenen p-InP-Schicht in der in Fig. 2E gezeigten Stufe gestoppt.

Nachdem eine derartige vergrabene p-InP-Schicht 27 ge bildet wurde, wie das erste Beispiel, wird die n-InP-Strom blockierschicht 28 auf der vergrabenen p-InP-Schicht 27 ge bildet, dann wird die Maske 25 entfernt, und dann werden die zweite p-Typ-Mantelschicht 29, die p-InGaAsP-Zwischenschicht 30 und die Kontaktschicht 31, die aus p⁺-Typ-InGaAs gebildet ist, auf der n-InP-Stromblockierschicht 28 und der ersten p-Typ-Mantelschicht 24 durch das MOVPE-Verfahren gebildet. Dann kann ein Halbleiterlaser mit einer in Fig. 4 gezeigten Struktur erhalten werden, indem die p-seitige Elektrode 32 und die n-seitige Elektrode 33 gebildet werden.

Wenn, wie oben beschrieben, die p-InP-Flächen, die parallel zu den Seitenflächen des Mesateils 26 sind, weiter auf einem Teil der vergrabenen p-InP-Schicht 27 bleiben, bevor die vergrabene p-InP-Schicht 27 aufgewachsen wird, kann das p-InP nicht auf der (111) Facette der vergrabenen p-InP-Schicht 27 wachsen, auch wenn die Wachstumsrate der vergrabenen p-InP-Schicht 27 gemäß irgendeiner Änderung der Bedingungen geringfügig variiert wird. Folglich kann die Steuerung der Dicke des p-InP-Films auf der aktiven Schicht 23, d. h. die Steuerung der Distanz zwischen der n-InP-Strom blockierschicht 28 und der aktiven Schicht 23, leichter ohne Fehler durchgeführt werden.

Drittes Beispiel

Im obigen ersten Beispiel wird das Wachstum der vergra benen p-InP-Schicht 27 in der Situation zwischen Fig. 2E und Fig. 2F gestoppt, und dann wird die n-InP-Stromblockier schicht 28 gebildet.

Im Gegensatz dazu wird im dritten Beispiel das Wachstum der vergrabenen p-InP-Schicht 27 in der Situation nahe bei Fig. 2D gestoppt, und dann werden Schritte des Aufwachsens der n-InP-Stromblockierschicht, etc., verwendet.

Hinsichtlich der Flächenform der vergrabenen Schicht 27, nachdem ihr Wachstum beendet wurde, tritt, wie in Fig. 5A gezeigt, insbesondere die (111) Facette schräg nach unten von den Rändern der Oberfläche des Mesateils 26 auf, Flächen, die nahezu parallel zu den Seitenflächen des Mesa teils 26 sind, treten auf beiden Seiten der aktiven Schicht 23 auf, und 30 Grad geneigte Flächen und (100) Facetten treten unter der aktiven Schicht 23 auf. In diesem Fall sind obere Flächen der vergrabenen p-InP-Schicht 27, die zur aktiven Schicht 23 im wesentlichen parallel sind, stärker geneigt als die Seitenflächen der aktiven Schicht 23, jedoch schwächer als ein rechter Winkel zur Substratfläche.

In diesem Fall beträgt eine Höhe des Mesateils 26 etwa 2 µm, eine Dicke der aktiven Schicht 23 des Mesateils 26 be trägt etwa 0,3 µm, und ein unteres Ende der aktiven Schicht 23 ist etwa 1,3 µm über dem Boden des Mesateils 26 positio niert. Eine Filmdicke des flachen Teils der vergrabenen p-InP-Schicht 27 beträgt auch 0,6 µm, und ein Winkel der (111) Facette der vergrabenen p-InP-Schicht 27 beträgt etwa 55 Grad relativ zur Substratfläche (horizontalen Fläche). Ferner beträgt eine Dicke der vergrabenen p-InP-Schicht 27 etwa 0,2 µm auf den Seitenflächen der aktiven Schicht 23 des Mesateils 26.

Wenn die vergrabene p-InP-Schicht 27 mit einem derar tigen Profil aufgewachsen wird, sind die folgenden Bedingun gen erforderlich.

Zuerst wird es bevorzugt, daß der Mesateil 26 durch Trockenätzen gebildet werden sollte, so daß die Seitenflä chen nahezu vertikal in bezug auf die Substratfläche gebil det werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Film wachstum rasch auf der Fläche fortschreitet, die nahe einer (211) Facette positioniert ist, und wenn in Fig. 1 gezeigte sanft geneigte Flächen auf den Seitenflächen des Mesateils auftreten, wenn der Mesateil durch Naßätzen gebildet wird, verschwinden so die Flächen der vergrabenen p-InP-Schicht 27 rasch, die nahezu parallel zu den Seitenflächen des Mesa teils 26 sind.

Da die vergrabene p-InP-Schicht 27 nur auf den Seiten flächen der aktiven Schicht 23 aufgewachsen wird, um eine Filmdicke von etwa 0,2 µm aufzuweisen, kann ferner die ver grabene p-InP-Schicht 27 nicht dick auf der horizontalen Fläche (der Substratfläche) durch ein einfaches Verfahren nur unter Verwendung des Materialgases gebildet werden.

Wenn die Filmdicke des flachen Teils der vergrabenen p-InP-Schicht 27 auf dem n-InP-Substrat 21 dünn wird, dann wird der auf beiden Seiten des Mesateils gebildete pnpn-Thyristor leicht EIN geschaltet, um so den Leckstrom zu erhöhen. Daher wird in der vorliegenden Struktur ein derar tiges Verfahren verwendet, daß die vergrabene p-InP-Schicht 27 eine Dicke von 0,2 µm auf der aktiven Schicht 23 auf weist, und eine Dicke von 0,6 µm auf der horizontalen Fläche des n-InP-Substrats 21 aufweist.

Als tatsächliches Verfahren werden, wie im ersten Bei spiel, TMIn, PH₃ sowie CH₃Cl in einer sehr geringen Menge (der Partialdruck beträgt nahezu 14 mTorr) in die Reaktions kammer als Materialgas eingeführt, dann wird die p-InP- Schicht mit einer Dicke von etwa 0,2 µm auf den Seitenflä chen des Mesateils 26 und der horizontalen Fläche aufge wachsen, dann wird eine eingeführte Menge an CH₃Cl auf einen Partialdruck von etwa 92 mTorr erhöht, und dann wird das p-InP in einer Dicke von etwa 0,4 µm aufgewachsen.

Wenn eine Flußrate von CH₃Cl allmählich zu der Zeit er höht wird, wenn die p-InP-Schicht, welche die vergrabene Schicht 27 bildet, aufgewachsen wird, wird die Wachstumsrate auf den Seitenflächen des Mesateils 26 im Gegensatz zur Wachstumsrate auf der Substratfläche abrupt gesenkt, und schließlich wird die p-InP-Schicht selten auf den Seiten flächen des Mesateils 26 aufgewachsen, sondern nur die Dicke der p-InP-Schicht wird auf der Substratfläche erhöht. Gemäß einem derartigen Verfahren kann die vergrabene p-InP-Schicht 27 mit einer in Fig. 5A gezeigten Querschnittsform gebildet werden, so daß die pnpn-Thyristorstruktur vorgesehen werden kann, bei der nur die p-InP-Schicht auf den Seitenflächen des Mesateils 26 dünn gebildet ist.

In diesem Fall wird das untere Ende der Flächen, die nahezu parallel zu den Seitenflächen des Mesateils 26 sind, der vergrabenen p-InP-Schicht 27 im wesentlichen auf einer Verlängerung der Bodenfläche der aktiven Schicht 23 posi tioniert.

Wie in Fig. 5B gezeigt, wird, nachdem die vergrabene p-InP-Schicht 27 gebildet wurde, wie oben, eine n-InP-Strom blockierschicht 28a auf der vergrabenen p-InP-Schicht 27 auf beiden Seiten des Mesateils 26 aufgewachsen. Eine Form der Bodenfläche der n-InP-Stromblockierschicht 28a ist ähnlich der oberen Fläche der vergrabenen p-InP-Schicht. In diesem Fall steht, wie im ersten Beispiel, das eine Ende der n-InP- Stromblockierschicht 28a mit den Rändern der Oberfläche der ersten p-Typ-Mantelschicht 24 in Kontakt, und die (111) Facetten der n-InP-Stromblockierschicht 28a treten jeweils schräg nach oben und nach unten von einem derartigen einen Ende auf.

Daher ist die n-InP-Stromblockierschicht 28a nahezu parallel zur Seitenfläche der aktiven Schicht 23 und ist von einer derartigen Seitenfläche 0,2 µm in der Zone getrennt, wo die n-InP-Stromblockierschichten 28a den Seitenflächen der aktiven Schicht 23 gegenüberliegen.

Gemäß einer derartigen Struktur kann der Leckstrom re duziert werden, der von den n-InP-Stromblockierschichten 28a in die unter der aktiven Schicht 23 gebildete n-InP-Schicht durch die schmale vergrabene p-InP-Schicht 27 fließt.

Nachdem das Wachstum einer derartigen n-InP-Strom blockierschicht 28a beendet wurde, und dann die Maske 25 entfernt wurde, geht der Prozeß zum dritten Kristallwachs tumsschritt.

Wie in Fig. 5C gezeigt, wird im dritten Kristallwachstum eine zweite p-InP-Mantelschicht 29a, die eine Filmdicke von etwa 1,5 µm aufweist, auf der n-InP-Stromblockierschicht 28a und der ersten p-InP-Mantelschicht 24 gebildet. Dann werden die Zwischenschicht 30, die aus p-InGaAsP mit einer Dicke von 0,2 µm gebildet ist, und die Kontaktschicht 31, die aus p⁺-Typ-InGaAs mit einer Dicke von 0,5 µm gebildet ist, auf der zweiten p-InP-Mantelschicht 29a gebildet.

Als nächstes wird, wie in Fig. 5D gezeigt, die p-seitige Elektrode 32 aus Ti/Pt/Au auf der Kontaktschicht 31 gebil det, und dann wird die n-seitige Elektrode 33 aus AuGe/Au auf der unteren Fläche des n-InP-Substrats 21 gebildet.

Mit dem obigen wurde eine Grundstruktur des Halbleiter lasers vollendet.

Gemäß dem obigen hat der Halbleiterlaser eine derartige Struktur, daß ein Teil der Fläche der vergrabenen p-InP- Schicht 27, die auf beiden Seiten der aktiven Schicht 23 an geordnet ist, nahezu parallel zu den Seitenflächen des Mesa teils 26 (der aktiven Schicht 23) gebildet ist.

Da der kürzeste Teil der Distanz zwischen der aktiven Schicht 23 und der n-InP-Stromblockierschicht 28a nicht auf einen Punkt auf der Seitenfläche der aktiven Schicht 23 be schränkt ist, sondern sich auf den gesamten Bereich der Sei tenfläche der aktiven Schicht 23 ausbreitet, kann demgemäß der Vorteil der Reduktion des Leckstroms mehr als beim Halb leiterlaser im ersten Beispiel erhöht werden, und die Strom optische Ausgangsleistung-Charakteristik kann zur Zeit einer hohen Temperatur und hohen Ausgangsleistung gleichmäßig gemacht werden. Im Gegensatz zum ersten Beispiel kann die Distanz zwischen der aktiven Schicht 23 und der n-InP-Strom blockierschicht 28a nicht automatisch festgelegt werden, und daher wird eine derartige Distanz durch die aufgewachsene Filmdicke der vergrabenen p-InP-Schicht 27 gesteuert.

Die Steuerbarkeit der Wachstumsrate auf einer bestimm ten Facette, die vor der Bildung der vergrabenen p-InP- Schicht 27 gebildet wird, ist jedoch der Positionssteuerung der Fläche überlegen, die während des Wachstums im Stand der Technik neu auftritt.

Mit anderen Worten werden die Seitenflächen des Mesa teils 26 vor der Bildung der vergrabenen p-InP-Schicht 27 festgelegt. Obwohl die Steuerung des Filmwachstums auf den Seitenflächen der Wachstumssteuerung des Films auf der perfekt flachen Substratfläche unterlegen ist, kann eine Steuerbarkeit von nahezu 0,01 µm erzielt werden. Folglich kann die Gleichmäßigkeit der Filmdicke im Gegensatz zum Stand der Technik bemerkenswert verbessert werden.

Im dritten Beispiel tritt auch die Mesawinkelabhängig keit der Wachstumsrate der vergrabenen p-InP-Schicht 27 nicht im Bereich einiger Winkel auf. Ferner kann eine winzige Fluktuation des Mesawinkels durch das Wachstum der vergrabenen p-InP-Schicht 27 absorbiert werden.

Obwohl in den obigen drei Beispielen die Erläuterung unter Verwendung des Halbleiterlasers vom Fabry-Perot-Typ erfolgte, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Er findung bei einer optischen Anordnung mit einer ähnlichen vergrabenen Heterostruktur verwendet werden kann, wie einem DFB (Distributed-Feedback)-Laser oder einem DBR (Distributed-Bragg-Reflektor)-Laser mit dem Beugungsgitter, einem Laser mit schmalem Strahlungswinkel, bei dem ein ver jüngter Wellenleiter integriert ist, einem optischen Halb leiterverstärker oder dgl.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Er findung ein Winkel der Seitenflächen der aktiven Schicht, die auf der ersten Mantelschicht vom Mesa-Typ gebildet ist, im Bereich von 70 bis 90 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht eingestellt, dann wird ein Ende der Stromblockierschicht mit einer Verlängerung der Seitenfläche nach oben in Kontakt gebracht, und dann wird ein Winkel der Facette der Stromblockierschicht, die nach unten von einem Ende unter der aktiven Schicht verläuft, im wesentlichen um 55 Grad geneigt. Da die vergrabenen Schichten, die auf beiden Seiten der aktiven Schicht existieren, verschmälert sind, wird der Durchgangsbereich für den Leckstrom, der von der zweiten Mantelschicht, die über der aktiven Schicht an geordnet ist, zur vergrabenen Schicht fließt, klein gemacht, um so den Leckstrom zu reduzieren, und die Strom-optische Leistung-Charakteristik kann auch zur Zeit einer hohen Tem peratur und hohen Ausgangsleistung gleichmäßig gemacht werden.

Ferner wird gemäß einer weiteren vorliegenden Erfindung der Winkel der Seitenflächen der aktiven Schicht, die auf der ersten Mantelschicht vom Mesa-Typ gebildet ist, im Bereich von 70 bis 90 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht eingestellt, dann wird ein Ende der Stromblockierschicht mit einer Verlängerung der Seitenfläche nach oben in Kontakt gebracht, und dann wird der Winkel der Facetten der Stromblockierschicht, die nach unten von dem einen Ende verläuft, im wesentlichen um 55 Grad geneigt, und dann wird der Winkel der anderen Facette der Stromblockier schicht, die auf der Seite der aktiven Schicht gebildet ist, größer eingestellt als ein Winkel der Seitenflächen der aktiven Schicht, jedoch kleiner als 90 Grad auf beiden Sei ten der aktiven Schicht. Daher kann die kürzeste Distanz zwischen der Stromblockierschicht und der aktiven Schicht entlang der gesamten Seitenfläche der aktiven Schicht eingestellt werden, und so wird ein Bereich der vergrabenen Schicht zwischen ihnen verschmälert. Folglich kann der Leckstrom, der durch einen derartigen Bereich geführt wird, weiter reduziert werden.

Claims

1. Halbleiterlaser, mit:
einer ersten Mantelschicht (22), die aus einem Verbin dungshalbleiter gebildet ist, der eine Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthält, und einen mesaförmigen Vorsprung aufweist;
einer aktiven Schicht (23), die auf dem Vorsprung wie ein Streifen gebildet ist, und Seitenflächen aufweist, die unter einem Winkel von mehr als 70 Grad, jedoch weniger als 90 Grad relativ zu einer oberen Fläche der ersten Mantel schicht (22) geneigt sind;
vergrabenen Schichten (27), die eine Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, welche von der an beiden Seiten des Vorsprungs gebildeten Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist;
Stromblockierschichten (28), die jeweils ein Ende auf weisen, das mit einer virtuellen Fläche in Kontakt steht, die durch die Verlängerung einer Seitenfläche der aktiven Schicht (23) nach oben erhalten wird, und die eine erste Facette aufweist, welche von dem einen Ende nach unten ver läuft und etwa 55 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht (22) geneigt ist, und wobei die Blockier schichten (28) die auf jeder vergrabenen Schicht (27) gebil dete Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthalten; und
einer zweiten Mantelschicht (24, 29), welche die auf den Stromblockierschichten (28) und der aktiven Schicht (23) gebildete Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthält.

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei welchem jede der Begrenzungen zwischen Seitenflächen der ersten Mantelschicht (22) des Vorsprungs und den vergrabenen Schichten (27) zu einer Position, die niedriger ist als eine niedrigste Posi tion jeder der Stromblockierschichten (28), unter einem Win kel von größer als 70 Grad, jedoch kleiner als 90 Grad ver läuft.

3. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei welchem eine kürzeste Distanz zwischen der aktiven Schicht (23) und jeder der Stromblockierschichten (28) in einem Bereich von 0,1 bis 0,3 µm eingestellt ist.

4. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei welchem jede der Stromblockierschichten (28) eine Facette aufweist, die unter einem Winkel von etwa 55 Grad relativ zu einer Substratflä che nach oben geneigt ist, um sich zu einer lateralen Seite der aktiven Schicht (23) von dem einen Ende auszubreiten.

5. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei welchem eine untere Fläche jeder der Stromblockierschichten (28), zusätz lich zur ersten Facette, eine zweite Facette, die unter der aktiven Schicht (23) positioniert ist, um einen Winkel von mehr als 55 Grad aufzuweisen, eine dritte Facette, die unter der zweiten Facette positioniert ist, um einen Winkel von kleiner als 55 Grad aufzuweisen, und eine vierte Facette aufweist, die lateral zur oberen Fläche der ersten Mantel schicht von einem unteren Ende der dritten Facette verläuft.

6. Halbleiterlaser nach Anspruch 5, bei welchem jede der Begrenzungen zwischen Seitenflächen der ersten Mantelschicht (22) des Vorsprungs und den vergrabenen Schichten (27) zu einer Position, die niedriger ist als eine unterste Position jeder der Stromblockierschichten (28), unter einem Winkel von größer als 70 Grad, jedoch kleiner als 90 Grad verläuft.

7. Halbleiterlaser, mit:
einer ersten Mantelschicht (21, 22), die aus einem Ver bindungshalbleiter gebildet ist, der eine Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthält, und einen mesaförmigen Vorsprung aufweist;
einer aktiven Schicht (23), die auf dem Vorsprung wie ein Streifen gebildet ist, und Seitenflächen aufweist, die unter einem Winkel von mehr als 70 Grad, jedoch weniger als 90 Grad relativ zu einer oberen Fläche der ersten Mantel schicht (21, 22) geneigt sind;
vergrabenen Schichten (27), die eine Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, welche von der an beiden Seiten des Vorsprungs gebildeten Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist;
Stromblockierschichten (28a), die jeweils ein Ende aufweisen, das mit einer virtuellen Fläche in Kontakt steht, die durch die Verlängerung einer Seitenfläche der aktiven Schicht (23) nach oben erhalten wird, und die eine erste Facette, welche von dem einen Ende nach unten verläuft und etwa 55 Grad relativ zur oberen Fläche der ersten Mantel schicht (21, 22) geneigt ist, und eine zweite Facette auf weist, die stärker geneigt ist als ein Winkel der Seiten fläche der aktiven Schicht (23), jedoch schwächer als ein rechter Winkel zur oberen Fläche der ersten Mantelschicht (21, 22) auf einer Seite der aktiven Schicht (23), und die auf jeder vergrabenen Schicht (27) gebildet ist und die Ver unreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist; und
einer zweiten Mantelschicht (24, 29a), die auf den Stromblockierschichten (28a) und der aktiven Schicht (23) gebildet ist und die Verunreinigung vom zweiten Leit fähigkeitstyp aufweist.

8. Halbleiterlaser nach Anspruch 7, bei welchem die zweite Facette jeder der Stromblockierschichten (28a) zu einer Position verläuft, die gleich ist wie oder niedriger ist als eine untere Fläche der aktiven Schicht (23), und eine untere Fläche jeder der Stromblockierschichten (28a) eine dritte Facette aufweist, die von einem unteren Ende der zweiten Facette vom Vorsprung weg verläuft.

9. Halbleiterlaser nach Anspruch 8, bei welchem eine kürzeste Distanz zwischen der aktiven Schicht (23) und jeder der Stromblockierschichten (28a) in einem Bereich von 0,1 bis 0,3 µm eingestellt ist.

10. Halbleiterlaser nach Anspruch 8, bei welchem jede der Stromblockierschichten (28a) eine Facette aufweist, die unter einem Winkel von etwa 55 Grad relativ zu einer Sub stratfläche nach oben geneigt ist, um sich zu einer latera len Seite der aktiven Schicht (23) von dem einen Ende auszu breiten.

11. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren, welches die Schritte umfaßt:
Bilden einer aktiven Schicht (23) auf einer ersten Man telschicht (21, 22), die eine Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthält;
Bilden eines unteren Teils (24) einer zweiten Mantel schicht, die eine Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeits typ enthält, welche von der Verunreinigung vom ersten Leit fähigkeitstyp verschieden ist, auf der aktiven Schicht (23);
Bilden einer streifenförmigen Maske (25) auf dem unteren Teil (24) der zweiten Mantelschicht;
Bilden eines streifenförmigen planaren Mesateils (26) durch Trockenätzen jeweiliger Schichten vom unteren Teil (24) der zweiten Mantelschicht zu einem oberen Teil der ersten Mantelschicht (21), die nicht mit der Maske (25) be deckt sind;
Bilden vergrabener Schichten (27), welche die Verun reinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, auf Sei tenbereichen des Mesateils (26), die (111) Facetten auf weisen, welche von Rändern der Oberfläche des Mesateils (26) zu einer niedrigeren Position als der aktiven Schicht (23) verlaufen, wobei sie sich nach unten ausbreiten;
Bilden von Stromblockierschichten (28), welche die Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthalten, je weils auf den vergrabenen Schichten (27); und
Bilden eines oberen Teils (29) der zweiten Mantel schicht auf dem untersten Teil (24) der zweiten Mantel schicht und der Stromblockierschicht (28), nachdem die Maske (25) entfernt wurde.

12. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, bei welchem die vergrabenen Schichten (27) unter Verwendung eines chlorhaltigen Gases und mit einem Materialgas aufge wachsen werden.

13. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem das chlorhaltige Gas ein Methylchlorid-Gas ist.

14. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren, welches die Schritte umfaßt:
Bilden einer aktiven Schicht (23) auf einer ersten Man telschicht (21, 22), die eine Verunreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthält;
Bilden eines unteren Teils (24) einer zweiten Mantel schicht, die eine Verunreinigung vom zweiten Leitfähigkeits typ enthält, auf der aktiven Schicht (23);
Bilden einer streifenförmigen Maske (25) auf dem unteren Teil (24) der zweiten Mantelschicht;
Bilden eines streifenförmigen planaren Mesateils (26) durch Trockenätzen jeweiliger Schichten vom unteren Teil (24) der zweiten Mantelschicht zu einem oberen Teil der ersten Mantelschicht (21, 22), die nicht mit der Maske (25) bedeckt sind;
Bilden vergrabener Schichten (27), welche die Verun reinigung vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, auf beiden Seitenbereichen des Mesateils (26), wobei die vergra benen Schichten erste Facetten als (111) Facetten, die von Rändern der Oberfläche des Mesateils (26) verlaufen, wobei sie sich ausbreiten, und zweite Facetten aufweisen, die unter den ersten Facetten positioniert sind und unter einem Winkel zwischen einem Winkel einer Seitenfläche der aktiven Schicht (23) und einem rechten Winkel zu einer oberen Fläche der ersten Mantelschicht (21, 22) auf beiden Seitenbereichen der aktiven Schicht (23) geneigt sind;
Bilden von Stromblockierschichten (28), welche die Ver unreinigung vom ersten Leitfähigkeitstyp enthalten, jeweils auf den vergrabenen Schichten (27); und
Bilden eines oberen Teils (29) der zweiten Mantel schicht auf dem unteren Teil (24) der zweiten Mantelschicht und der Stromblockierschicht (28), nachdem die Maske (25) entfernt wurde.

15. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, bei welchem die vergrabenen Schichten (27) durch ein derar tiges Wachstumsverfahren gebildet werden, daß das Wachstum lokal nur in einem Bereich fortschreitet, der niedriger positioniert ist als die aktiven Schicht (23), indem im we sentlichen eine Wachstumsrate auf beiden Seitenflächen auf Null eingestellt wird, nachdem Schichten mit jeweils einer vorherbestimmten Filmdicke auf beiden Seitenflächen der aktiven Schicht (23) gebildet werden.

16. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren nach Anspruch 15, bei welchem, im Wachstumsverfahren der vergrabenen Schichten (27), das Wachstum der vergrabenen Schichten (27) lokal nur in einer niedrigeren Position als der aktiven Schicht (23) fortschreitet, indem eine Flußrate eines Methylchlorid-Gases erhöht wird, um dann die Wachstumsrate auf beiden Seiten flächen der aktiven Schicht (23) im wesentlichen auf Null zu ändern, wobei ein Methylchlorid enthaltendes Gas verwendet wird.

17. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, bei welchem die vergrabenen Schichten (27) unter Verwendung eines chlorhaltigen Gases zusammen mit einem Materialgas aufgewachsen werden.

18. Halbleiterlaser-Herstellungsverfahren nach Anspruch 17, bei welchem das chlorhaltige Gas ein Methylchlorid-Gas ist.