DE3703905A1 - Fenster-halbleiterlaser und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Fenster-halbleiterlaser und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser mit Fenster
bereichen, in denen die Absorption von Laserstrahlung
unterdrückt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zur Herstellung des Halbleiters durch epitak
tisches Aufwachsen, wobei die Dicke der aufgewachsenen
Schicht gesteuert werden kann.
Um kontinuierlich stabile Laserschwingungen in einem
einzigen Mode bei einem geringen Schwellenstrom zu er
halten, wurden Halbleiterlaser entwickelt, deren aktive
Schicht durch Abdeckschichten definiert wird. Sie sind
ferner so gestaltet, daß sie Licht und Träger mit hoher
Dichte im Gebiet der Laserschwingungen der aktiven
Schicht durch einen den Strom einschließenden Streifen
aufbau und durch Wellenleiter einschließen. Wenn diese
Halbleiterlaser jedoch mit hoher Ausgangsleistung betrie
ben werden nimmt die Lichtdichte in der aktiven Schicht
zu, was zu einer Wärmezerstörung des Lasers führt. Um
diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wurden TRS-Laser
entwickelt (Appl. Phys. Lett., Band 42, Nr. 10, 15.
Mai 1983, S. 853), bei denen eine dünne aktive Schicht
gebildet wird, um die Lichtdichte der aktiven Schicht
herabzusetzen und dadurch eine hohe Ausgangsleistung
zu erreichen. Ein TRS-Laser ist ein Hochleistungseinzel-
Modelaser, wobei die Buchstaben TRS für twin-ridge-sub
strate stehen. Die dünne aktive Schicht wird auf den
Erhebungen der Basisschicht durch Flüssigphasenepitaxie
aufgewachsen, um ihre Dicke zu steuern. Aber selbst
wenn eine dünne aktive Schicht auf den Erhebungen der
Basisschicht aufgewachsen und dadurch eine Herabsetzung
der Lichtdichte erreicht wird, so nimmt dennoch die
Absorption der Laserstrahlung bei oder in der Nähe der
Seitenränder nicht ab, was eine Beschädigung und/oder
Verschlechterung der Seitenränder zur Folge hat und
die Lebensdauer dieser TRS-Laser abkürzt.
Zu Kristallwachsverfahren, bei dem eine Kristallschicht
von ungleichmäßiger Dicke von einem Ende zum anderen
Ende der Oberfläche eines Halbleitersubstrats durch
Flüssigphasenepitaxie auf dem Substrat aufwachsen gelassen
wird, gehört ein Verfahren, bei dem eine Mesa-artige
Erhebung auf dem Substrat aufgewachsen wird. Wenn die
Höhe der Erhebung nicht hinreichend kleiner als die
Dicke der epitaxial aufgewachsenen Schicht ist, dann
kann der dünne Teil der epitaxial aufgewachsenen Schicht,
der der Erhebung entspricht, nicht eben gebildet werden,
sondern nur in konvexer Form, was zu Schwierigkeiten
bei der Steuerung der Dicke des Teils der nachfolgenden
Schicht führt, die epitaktisch auf dem konkaven Teil
gebildet wird, so daß die Dicke dieses Schichtbereichs
geringer als in anderen Teilen der Schicht wird. Wenn
andererseits die Höhe der Erhebung hinreichend kleiner
als die Dicke der epitaxial aufgewachsenen Schicht ist,
dann wird die Gesamtoberfläche der aufgewachsenen Schicht
eben und die Dicke der nachfolgenden Schicht wird über
das gesamte Gebiet unabhängig von der Substraterhebung
gleichmäßig, was zu Schwierigkeiten bei der epitaxialen
Bildung einer Kristallschicht von ungleichförmiger Dicke
führt. Somit lassen sich Halbleiterlaser mit Mehrschicht
aufbau, wobei die Schichten unterschiedliche Dicke haben,
nicht durch übliches epitaxiales Aufwachsen nach dem
Flüssigphasenepitaxieverfahren herstellen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die zuvor erwähnten Nach
teile zu vermeiden und einen verbesserten Halbleiterlaser
sowie ein verbessertes Verfahren zu seiner Herstellung
zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden
Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 3.
Der erfindungsgemäße Halbleiterlaser weist ein Streifen
kanalsubstrat auf, auf dem eine aktive Schicht zur Erzeu
gung von Laserschwingungen gebildet ist. Unter der aktiven
Schicht liegt eine Abdeckschicht. Die Oberfläche der
aktiven Schicht ist eben und die Dicke des Teils der
aktiven Schicht, der den Streifenkanälen des Substrats
in jedem Fensterbereich in der Nähe der Seitenflächen
entspricht, ist dünner als der Teil der aktiven Schicht,
der dem Streifenkanal des Substrats in dem angeregten
Gebiet unter den Fensterbereichen entspricht.
Vorzugsweise ist ein Paar von Unterstreifenkanälen parallel
unter der aktiven Schicht außerhalb des Streifenkanals
des Substrats angeordnet und die Oberfläche des Teils
der Abdeckschicht, der zwischen den Unterstreifenkanälen
liegt, hat konkave Form.
Das epitaxiale Aufwachsverfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Halbleiterlasers zeichnet sich dadurch
aus, daß Streifenkanäle gebildet werden, die parallel
zueinander auf der Aufwachsfläche eines Substrats durch
Ätzverfahren und durch Aufwachsen einer Kristallschicht
auf das Substrat durch Flüssigphasenepitaxie angeordnet
sind. Dabei wird die Aufwachsrate des Teils der Kristall
schicht in einem Gebiet, das zwischen den Streifenkanälen
liegt oder von diesem umgeben wird, gesteuert, und die
Dicke des Teils der epitaxial aufgewachsenen Schicht,
der in dem Gebiet zwischen oder innerhalb der Streifen
kanäle liegt, ist geringer als die Dicke des Teils der
epitaxial aufgewachsenen Schicht in dem anderen Gebiet
außerhalb des zuvor erwähnten Gebiets.
Dadurch wird: (1.) ein Halbleiterlaser von langer Lebens
dauer geschaffen, der Fensterbereiche besitzt, in denen
die Absorption von Laserstrahlung unterdrückt wird,
wodurch Laserschwingungen mit hoher Ausgangsleistung
erzielt werden, was zu einem Hochleistungsbetrieb führt;
(2.) ein Halbleiterlaser geschaffen, bei dem die aktive
Schicht für die Laserschwingungen eben und die Dicke
der aktiven Schicht in jedem der Fensterbereiche geringer
als die der aktiven Schicht in dem angeregten Bereich
ist, so daß die Absorption von Laserlicht an den oder
in der Nähe der Seitenränder unterdrückt werden kann,
so daß man kontinuierliche Laserschwingungen bei hoher
Ausgangsleistung erzielt; (3.) ein Halbleiterlaser ge
schaffen, der wirtschaftlicher herstellbar ist; (4.)
ein epitaxialer Aufwachsprozeß geschaffen, der Flüssig
phasenepitaxie verwendet, um die Dicke eines bestimmten
Bereichs einer epitaxial gewachsenen Schicht zu steuern;
und (5.) ein epitaxiales Aufwachsverfahren unter Verwen
dung von Flüssigphasenepitaxie geschaffen, wodurch die
Herstellungsbedingungen für einen Halbleiterlaser aus
einem weiten Bereich ausgewählt werden können, so daß
die Herstellung eines neuartigen Halbleiterlasers möglich
wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher
erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines
Halbleitersubstrats zur Verwendung für ein epitaxiales
Aufwachsverfahren;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Halb
leitersubstrats nach Fig. 2 mit einer epitaxial aufge
wachsenen Kristallschicht;
Fig. 3 einen Schnitt durch das Halbleitersubstrat
mit der in Fig. 2 dargestellten, epitaxial aufgewachsenen
Schicht;
Fig. 4(A) bis 4(C) Kurven zur Erläuterung der
Beziehung zwischen den Kanalabständen Ps und der Schicht
dicke t, der Kanalbreite Ws und der Schichtdicke t,
der Kanaltiefe ds und der Schichtdicke t;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines
anderen Halbleitersubstrats zur Verwendung bei dem epi
taxialen Aufwachsverfahren;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Halb
leitersubstrats von Fig. 5, auf das eine Kristallschicht
epitaxial aufgewachsen ist;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines
Halbleiterlasers, der an der Schnittstelle zwischen
den Fensterbereichen und dem durch Strahlung stimulierten
Bereich geschnitten ist;
Fig. 8(A) bis 8(F) schematische Darstellungen
des Herstellungsverfahrens für den Halbleiterlaser nach
Fig. 7; und
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines
weiteren Halbleiterlasers, der an der Schnittstelle
zwischen den Fensterbereichen und dem strahlungstimu
lierten Bereich geschnitten ist.
Dieses Beispiel betrifft ein epitaxiales Aufwachsverfahren,
bei dem Streifenkanäle zu beiden Seiten oder um ein
Gebiet gebildet werden, in dem das epitaxiale Aufwachsen
einer Kristallschicht erforderlich ist, wodurch die
Aufwachsrate der Kristallschicht in dem Gebiet zwischen
oder innerhalb der Streifenkanäle gesteuert werden kann,
was zu einer gesteuerten Dicke der epitaxial aufgewachse
nen Schicht in diesem Bereich führt.
Fig. 1 zeigt ein Halbleitersubstrat 10, das für das
epitaxiale Aufwachsverfahren verwendet wird, wobei zwei
Streifenkanäle 20 und 21 mit einer Breite von 10 µm
und einer Tiefe von 1 µm auf der Oberfläche des Substrats
10 parallel zueinander mit einem Abstand von 40 µm von
Kanalmitte zu Kanalmitte durch Fotoätzung gebildet wer
den. Wenn eine Kristallschicht auf dem Halbleitersubstrat
10 durch Flüssigphasenepitaxie aufgewachsen wird, dann
ist die Wachstumsgeschwindigkeit der Schicht in den
gekrümmten oder konkaven Bereichen, d.h. in den Streifen
kanälen 20 und 21 des Substrats 10 größer als auf dem
ebenen Bereich des Substrats 10. Der Grund dafür liegt
darin, daß As in der Wachstumslösung, die die konkaven
Bereiche, also die Streifenkanäle 20 und 21 des Substrats
10 kontaktiert, schneller für das epitaxiale Wachstum
der Kristallschicht verbraucht wird als in den die kon
kaven Abschnitte 20 und 21 umgebenden Bereichen, wodurch
As aus der Lösung in den Umgebungsbereichen in die konka
ven Abschnitte 20 und 21 diffundiert und daher die Konzen
tration von As in den nicht in den Streifenkanälen 20
und 21 liegenden Gebieten absenkt. Dadurch wird die
epitaxiale Aufwachsgeschwindigkeit der Kristallschicht
außerhalb der Streifenkanäle 20 und 21 unterdrückt.
Gemäß Fig. 2 ist daher die epitaxiale Aufwachsgeschwin
digkeit der Kristallschicht im flachen Mittelbereich
300 zwischen den Streifenkanälen 20 und 21 deutlich
unterdrückt, so daß die Dicke der Kristallschicht 11
im Mittelbereich 300, der dem ebenen Bereich 30 von
Fig. 1 zwischen den Streifenkanälen 20 und 21 ent
spricht, geringer als für die Kristallschicht 11 in
der Umgebung 310 wird, die den Abschnitten 31 außerhalb
der Streifenkanäle 20 und 21 entspricht. Die Dicke der
Kristallschicht 11 betrug im Mittelbereich 300 0,2 µm
und in den Umgebungen 310 0,6 µm. Die Oberfläche des
Mittelbereichs 300 und der Umgebungen 310 der Kristall
schicht 11 war eben.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Substrat 10 mit
der in Fig. 2 dargestellten epitaxial aufgewachsenen
Schicht 11, wobei Ps der Abstand des Streifenkanals
20 zu dem benachbarten Streifenkanal 21, und zwar von
Mitte zu Mitte gemessen ist, während Ws die Breite jedes
Streifenkanals 20 bzw. 21 und ds deren Tiefe bezeichnet.
Mit t ist die Dicke des Mittelbereichs 300 der Kristall
schicht 11 bezeichnet.
Die Fig. 4(A) bis 4(C) zeigen jeweils den Einfluß
des Kanalabstands Ps, der Kanalbreite Ws und der Kanal
tiefe ds auf die Dicke t des Mittelbereichs 300 der
epitaxial aufgewachsenen Schicht 11, wobei die Dicke
T der Umgebungen 310 der Kristallschicht 11 auf einem
festen Wert von 1,0 µm gehalten wurde. Die Fig. 4(A)
bis 4(C) zeigen, daß die Wirkung der Streifenkanäle
20 und 21 auf die Unterdrückung der epitaxialen Wachs
tumsgeschwindigkeit der Kristallschicht allmählich mit
einer Zunahme des Kanalabstandes Ps abnimmt, daß der
Unterdrückungseffekt einsetzt, wenn die Kanalbreite
Ws etwa 4 µm wird, und daß die maximale Unterdrückung
bei Ws von etwa 15 µm erreicht wird. Es ist ferner ge
zeigt, daß der Unterdrückungseffekt plötzlich einsetzt,
wenn die Kanaltiefe 0,4 µm oder wird. Der maximale Unter
drückungseffekt wird erreicht, wenn die Kanaltiefe ds
etwa 1,2 µm beträgt.
Wenn mehrere Kristallschichten nacheinander epitaktisch
auf der Kristallschicht aufgewachsen werden, so erhält
man ein mehrschichtiges Halbleitergebilde, das beispiels
weise einen Halbleiterlaser bilden kann. Wenn eine zweite
Schicht mit einer hinreichend großen Dicke epitaxial
auf der Kristallschicht 11 aufgewachsen wird, dann wird
die Oberfläche dieser zweiten Schicht unabhängig von
der zuvor erwähnten ungleichmäßigen Dicke der Kristall
schicht 11 eben. Wenn die Dicke der auf der Kristall
schicht 11 liegenden zweiten Schicht nicht groß ist,
dann wird die Oberfläche der zweiten Schicht entsprechend
dem konkaven Mittelbereich 300 der Kristallschicht 11
ebenfalls konkav. In beiden Fällen ist die Dicke der
nachfolgenden Schicht, die auf der Kristallschicht 11
aufgewachsen wird und die als Basisschicht wirkt, in
reproduzierbarer Weise regulierbar, da die Oberfläche
sowohl des Mittelbereichs 300, als auch der Umgebungen
310 der Kristallschicht 11 eben ist.
Fig. 5 zeigt ein anderes Halbleitersubstrat 40 für
das epitaxiale Aufwachsverfahren, bei dem vier Streifen
kanäle 451, 452, 453 und 454 vorgesehen sind, von denen
jeweils zwei parallel zueinander in das Substrat 40
eingeätzt sind. Die Breite, die Tiefe und die Länge
jedes Streifenkanals 451, 452, 453 und 454 beträgt bei
spielsweise 10 µm, 1 µm und 40 µm. Gemäß Fig. 6 ist
die Dicke des Mittelbereichs 440 der Kristallschicht
41, der dem Mittelbereich 44 des Substrats 40 entspricht,
welcher von den vier Streifenkanälen 451 bis 454 umgeben
ist, dünner als der Umgebungsbereich 410 der Kristall
schicht 41, der den Umgebungsbereichen 42 des Substrats
40 entspricht. Dies hat dieselben Gründe wie beim Bei
spiel 1. Dabei wurde die Kristallschicht 41 auf das
Substrat 40 durch Flüssigphasenepitaxie aufgewachsen.
Die Dicke des Mittelbereichs 440 der Kristallschicht
41 betrugt 0,15 µm, während die Dicke des Umgebungs
bereichs 410 der Kristallschicht 41 0,60 µm betrug.
Die Dicke des Mittelbereichs 440 der Kristallschicht
41 kann natürlich in reproduzierbarer Weise durch Verände
rungen der Breiten und/oder der Tiefen der Streifen
kanäle 451 bis 454 und/oder des Gebiets des Mittelbe
reichs 44 des Substrats 40 aus den gleichen Gründen
wie bei Beispiel 1 gesteuert werden.
Dieses Beispiel betrifft einen Halbleiterlaser, der
ein Substrat mit einem Hauptstreifenkanal zum Einschlie
ßen von Strom und mit Unterstreifenkanälen aufweist,
die parallel dazu außerhalb des Hauptstreifenkanals
liegen. Eine Mehrkristallschicht ist auf das Substrat
durch Flüssigphasenepitaxie aufgewachsen. Die Teile
der aktiven Schicht zur Erzeugung von Laserschwingungen,
die über dem Hauptstreifenkanal des Substrats in der
Nähe der Seitenränder liegen, sind dünner als die Teile
der aktiven Schicht, die über dem Hauptstreifenkanal
auf dem Substrat innerhalb der Seitenränder liegen.
Fig. 7 zeigt einen VSIS-Halbleiterlaser (V-channeled
substrate inner stripe, d. h. ein V-Kanallaser mit Innen
streifen), der eine Innenkanallänge von 250 µm hat und
aus Fensterbereichen 1 a und 1 b mit Längen von 25 µm
gemessen von den entsprechenden Seitenrändern besteht,
wobei der stimulierte Bereich 12 zwischen den Fenster
bereichen 1 a und 1 b liegt. In den Fensterbereichen 1 a
und 1 b ist die aktive Schicht 14 über dem Hauptstreifen
kanal 15 dünner als über dem stimulierten Bereich 12.
Der Dickenunterschied zwischen den Fensterbereichen
1 a und 1 b und dem stimulierten Bereich 12 ist auf Unter
streifenkanäle 16 und 17 zurückzuführen, die außerhalb
des Hauptstreifenkanals parallel dazu gebildet sind.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn die Abdeck
schicht 13 auf das Substrat 100 durch Flüssigphasenepi
taxie aufgewachsen wird, As in der Aufwachslösung, welche
die Unterstreifenkanäle 16 und 17 auf dem Substrat 100
kontaktiert, schneller für das Wachsen der Abdeckschicht
13 verbraucht wird, als die Lösung in den Umgebungen
der Unterstreifenkanäle 16 und 17, was zu einer Diffusion
von As aus der Lösung von den Umgebungen des Substrats
100 zu den Unterstreifenkanälen 16 und 17 führt. Dies
bewirkt eine Abnahme der Konzentration von As in den
Umgebungen der Unterstreifenkanäle 16 und 17. Auf diese
Weise ist die Wachstumsgeschwindigkeit der Abdeckschicht
13 in den Umgebungen der Unterstreifenkanäle 16 und
17 des Substrats 100 unterdrückt. Demgemäß wird die
Oberfläche der Abdeckschicht 13 entsprechend dem Haupt
streifenkanal 15 in dem stimulierten Bereich 12 konkav.
Die Oberfläche der aktiven Schicht 14, die nacheinander
auf der sich ergebenden Abdeckschicht 13 aufgewachsen
wird, wird eben, da die Wachstumsgeschwindigkeit der
aktiven Schicht 14 in dem konkaven Teil der Abdeckschicht
13 höher ist als in dem Teil der aktiven Schicht 14
in den Umgebungen des konkaven Teils der Abdeckschicht
13, so daß der Teil der aktiven Schicht 14, der dem
konkaven Teil der Abdeckschicht 13 entspricht, dicker
wird als der andere Teil der aktiven Schicht 14. Dies
hat zur Folge, daß die Dicke der aktiven Schicht 14
über dem Hauptstreifenkanal 15 in den Fensterbereichen
1 a und 1 b dünner wird als in dem stimulierten Bereich
12.
Wenn Strom an den Halbleiterlaser gelegt wird, dann
werden die injizierten Elektronen auf ein höheres Niveau
des Leitfähigkeitsbandes als in dem stimulierten Bereich
12 angehoben, da die Dicke jedes Teils der aktiven Schicht
14 zur Erzeugung von Laserschwingungen über dem Haupt
streifenkanal 15 in den Fensterbereichen 1 a und 1 b dünner
als in dem Teil der aktiven Schicht 14 über dem Haupt
streifenkanal 15 im stimulierten Bereich 12 ist. Daher
arbeitet dieser Laser als Fensterlaser, wobei in dem
stimulierten Bereich 12 ausgestrahlte Laserstrahlung
nicht in den Fensterbereichen 1 a und 1 b absorbiert wird,
so daß die Beschädigung der Seitenflächen durch Laser
strahlung unterdrückt und außerdem eine höhere Leistungs
ausgabe erreicht wird.
Die Fig. 8(A) bis 8(F) zeigen ein Herstellungsverfahren
für einen Halbleiterlaser gemäß Fig. 7. In Fig. 8(A)
ist ein Paar von Streifenkanälen 52 und 53 durch Ätzen
auf einem p-GaAs-Substrat 50 gebildet, die den Unter
streifenkanälen 16 und 17 entsprechen. Die Streifen
kanäle 52 und 53 sind in aufeinanderfolgenden Schritten
parallel hergestellt. Danach wird gemäß Fig. 8(B) auf
das GaAs-Substrat 50 eine Stromblockierungsschicht 51
aus n-GaAs durch Flüssigphasenepitaxie in der Weise
aufgewachsen, daß die Streifenkanäle 52 und 53 mit der
Stromblockierungsschicht 51 ausgefüllt sind und eine
ebene Oberfläche haben, wobei die Dicke in dem Teil
0,8 µm beträgt, in dem im nächsten Schritt gemäß Fig.
8(C) der Hauptstreifenkanal 15 gebildet wird. Außerdem
werden die Unterstreifenkanäle 16 und 17 mit einer Breite
von 10 µm und einer Tiefe von 1 µm in der Stromblockie
rungsschicht 51 gebildet, und zwar entsprechend den
beiden Streifenkanälen 52 und 53 im stimulierten Bereich
12. Die Herstellung erfolgt durch Ätzen, wobei der Haupt
streifenkanal 15 eine Breite von 3 µm und eine Tiefe
von 1 µm im Mittelbereich zwischen den Unterstreifen
kanälen 16 und 17 hat. Er wird derart geätzt, daß er
das Substrat 50 erreicht und darin einen Strompfad bildet.
Die Unterstreifenkanäle 16 und 17 bilden keinen Strom
pfad, da sie das Substrat 50 aufgrund der Stromblockie
rungsschicht 51 nicht berühren. Auf diese Weise kann
Strom nur durch den Hauptstreifenkanal 15 fließen, der
also dazu dient, den Strom darin wirksam einzuschließen
und denjenigen ineffektiven Strom zu unterdrücken, der
nicht zu Laserschwingungen beiträgt. Danach werden gemäß
den Fig. 8(D), 8(E) und 8(F) auf der Stromblockierungs
schicht 51 einschließlich dem Hauptstreifenkanal 15
und den Unterstreifenkanälen 16 und 17 eine p-GaAlAs-Ab
deckschicht 13, eine p-GaAlAs aktive Schicht 14, eine
n-GaAlAs-Abdeckschicht 15 und eine n-GaAs-Deckschicht
18 nacheinander durch Flüssigphasenepitaxie aufgewachsen,
was zu einem Mehrschichtkristall mit Doppel-Heterostruktur
für Laserschwingungen führt.
Bei dem zuvor erwähnten Kristallaufwachsverfahren wird
die Abdeckschicht 13 derart aufgewachsen, daß die Dicke
des Teils der Abdeckschicht 13, der über dem Hauptstreifen
kanal 15 zwischen den Unterstreifenkanälen 16 und 17
liegt, geringer als im anderen Teil der Abdeckschicht
13 ist, und zwar aufgrund des zuvor erwähnten Phänomens,
was zu einer konkaven Vertiefung 130 auf der Oberfläche
der Abdeckschicht 13 führt, welche über dem Hauptstreifen
kanal 15 im stimulierten Bereich 12 von Fig. 8(D) liegt.
Die Oberfläche der aktiven Schicht 14, die danach durch
Flüssigphasenepitaxie auf der Abdeckschicht 13 aufge
wachsen wird, wird über die gesamte Oberfläche der Abdeck
schicht 13 einschließlich dem zuvor erwähnten konkaven
Abschnitt 130 aufgrund der Eigenschaften der Flüssigpha
senepitaxie eben, so daß gemäß Fig. 8(E) die Dicke
des Teils der aktiven Schicht 14, der über der konkaven
Vertiefung 130 der Abdeckschicht 13 aufgewachsen wird,
dicker als der Teil der aktiven Schicht 14 wird, der
auf dem anderen Teil der Abdeckschicht 13 aufwächst.
Somit ist die Dicke des Teils der aktiven Schicht 14,
der dem Hauptstreifenkanal 15 entspricht und der zu
Laserschwingungen beiträgt, in dem stimulierten Bereich
12 größer als in jedem der Fensterbereiche 1 a und 1 b.
Bei diesem Beispiel betrug die Dicke der aktiven Schicht
14 über dem Hauptstreifenkanal 15 im stimulierten Bereich
12 0,08 µm, während sie in den Fensterbereichen 1 a und
1 b 0,03 µm betrug, was zu einem Halbleiter-Fensterlaser
führte, der die Absorption von Laserstrahlung in den
Fensterbereichen unterdrückte und eine höhere Ausgangs
leistung von maximal 200 mV für kontinuierliche Laser
schwingungen bei Raumtemperatur erzeugte.
Das Beispiel betrifft das Kristallwachstum auf einem
p-GaAsSubstrat, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
So kann beispielsweise ein n-GaAs-Halbleitersubstrat
ebenfalls verwendet werden. Als Halbleitermaterial kommt
natürlich auch ein InGaAsP-System, ein AlGaAsSb-System
o. ä. infrage.
Fig. 9 zeigt einen weiteren Halbleiterlaser, der auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt wird,
jedoch mit dem Unterschied, daß die Streifenstruktur
in der Deckschicht 64 gebildet wird. Dieser Laser wird
folgendermaßen hergestellt: Die Streifenkanäle 75, 76
und 77 werden auf dem p-Substrat 60 in gleicher Weise
wie bei Beispiel 3 hergestellt, worauf eine p-Abdeck
schicht 61, eine aktive p-Schicht 62, eine n-Abdeckschicht
63 und eine p-Deckschicht 64 (oder ein hochohmiger Kon
takt) nacheinander durch Flüssigphasenepitaxie gebildet
werden, wonach n-Verunreinigungen in das Gebiet der
p-Deckschicht 64 über dem Hauptstreifenkanal 75 eindif
fundiert werden, um einen n-Strompfad 65 zu bilden.
Die Dicke der aktiven Schicht 62 über dem Hauptstreifen
kanal 75 ist in den Fensterbereichen 1 a und 1 b geringer
als über dem Hauptstreifenkanal 75 in dem stimulierten
Bereich 12. Der Hauptstreifenkanal 75 dieses Beispiels
gestattet die Bildung eines indexgeführten Wellenleiters
in der aktiven Schicht 62.
Claims (3)
1. Fenster-Halbleiterlaser mit einem Streifenkanalsubstrat,
einer aktiven Schicht (14) für Laserschwingungen und
einer unter der aktiven Schicht angeordneten Abdeck
schicht (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Ober
fläche der aktiven Schicht (14) eben und die Dicke des
Teils der aktiven Schicht, der über dem Streifenkanal
(15) des Substrats (100) liegt in den Fensterbereichen
(1 a, 1 b) in der Nähe der Seitenränder geringer ist als
der Teil der aktiven Schicht (14), der den Streifen
kanal (15) des Substrats (100) in dem stimulierten
Bereich (12) zwischen den Fensterbereichen (1 a, 1 b)
überdeckt.
2. Fenster-Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Paar von Unterstreifenkanälen
(16, 17) parallel unter der aktiven Schicht (14) neben
dem Streifenkanal (15) angeordnet ist und daß die
Oberfläche des Teils der Abdeckschicht (13), die
zwischen den Unterstreifenkanälen (16, 17) liegt, eine
konkave Form hat.
3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers durch
epitaktisches Aufwachsen, wobei Streifenkanäle gebildet
werden, die auf der Aufwachsfläche eines Substrats
durch Ätzverfahren parallel zueinander ausgebildet
werden und bei dem man eine Kristallschicht durch
Flüssigphasenepitaxie auf dem Substrat aufwachsen läßt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwachsrate der
Kristallschicht in dem Bereich zwischen oder innerhalb
der Streifenkanäle gesteuert wird und daß die epitak
tisch aufgewachsene Schicht in dem Bereich zwischen
oder innerhalb der Streifenkanäle dünner gemacht wird
als in dem anderen Bereich außerhalb des zuvor erwähn
ten Bereiches.
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