DE3936694C2 - Halbleiterbauteil, insbesondere DFB-Halbleiterlaser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit Gitter­ struktur, insbesondere einen DFB-Laser. Bei einem derartigen Laser sorgt ein Beugungsgitter für verteilte Bragg-Re­ flexion. Außer bei Lasern werden Gitterstrukturen auch bei Wellenleiterfiltern oder optischen Bauteilen mit Ablenkfunktion verwendet.

Bei einem Halbleiterbauteil, das aus US-4,796,274 bekannt ist, bestehen die Träger­ schicht und die Deckschicht aus unterschiedlichen Hallblei­ termaterialien gleichen Leitfähigkeitstyps. Die Beugungsgit­ terstreifen, die zwischen die Träger- und die Deckschicht eingebettet sind, bestehen aus einem Isolator oder einem Me­ tall oder einer Schichtfolge Isolator-Metall-Isolator. Sie werden dadurch hergestellt, daß auf der Trägerschicht eine Beugungsgitterschicht aufgebracht wird, die dann mit Hilfe eines Photolithographie-Interferenzverfahrens belichtet und entwickelt wird, wobei beim Entwickeln Bereiche mit entfern­ ter Photoresistschicht bis in die Trägerschicht hinein durchgeätzt werden. Anschließend wird die Deckschicht aufge­ bracht, die aus einem anderen Material besteht als die Trä­ gerschicht und die Beugungsgitterstreifen. Diese Vorgehens­ weise des Durchätzens der Beugungsgitterschicht hat den Vor­ teil, daß die Amplitude des Gitters vom Ätzvorgang völlig unabhängig ist. Wenn die Trägerschicht auf der aktiven Schicht eines Lasers aufgebracht ist, ist zudem der Ab­ stand des Beugungsgitters von der aktiven Schicht vom Ätz­ vorgang unabhängig.

Ein DFB-Halbleiterlaser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus GB 2 198 880 A bekannt. Er weist voneinander getrennte parallele Streifen hohen Widerstandes in einer Abdeckschicht auf der aktiven Schicht auf. Auf der aktiven Schicht wird zunächst ein Teil der Abdeckschicht aufgebracht, in die dann Eisenionen mit Hilfe eines fokus­ sierten Ionenstrahls streifenförmig eindiffundiert werden. Anschließend wird der Rest der Abdeckschicht aufgebracht.

Beim erstgenannten Laser besteht das Problem, daß nicht nur die Beugungsgitterstreifen zu Beugungseffekten führen, son­ dern auch das Beugungsmuster, das dadurch gebildet ist, daß die teilweise eingeätzte Trägerschicht und die Abdeckschicht aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Der Effekt die­ ses weiteren Beugungsgitters hängt von Bauteil zu Bauteil davon ab, wie weit jeweils in die Trägerschicht eingeätzt wird. Da der Ätzvorgang schwer zu steuern ist, kommt es zu starken Fertigungstoleranzen.

Beim zweitgenannten DFB-Laser besteht das Problem, daß die Diffusionstiefe der Eisenionen in der Abdeckschicht schwer kontrollierbar ist. Daher kommt es auch hier zu großen Fer­ tigungstoleranzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hallbleiterbau­ teil mit Gitterstruktur anzugeben, das mit geringen Ferti­ gungstoleranzen herstellbar ist.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegen­ stand abhängiger Ansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Bauteil sind die Träger- und die Deckschicht aus demselben Material hergestellt, wodurch sie kein eigenes Beugungsgitter erzeugen, entsprechend wie dies beim DFB-Laser gemäß GB 2 198 880 A der Fall ist. Die Beu­ gungsgitterstreifen bestehen aus einem anderen Halbleiter­ material, sind also aus einer gesondert aufgebrachten und streifenförmig durchgeätzten Schicht erzeugt, entsprechend wie dies aus US-4,796,274 in allgemeiner Weise bekannt ist, wobei dort allerdings ein Isolator oder ein Metall statt eines Halbleitermaterials verwendet wird. Dadurch, daß die Beugungsgitterstreifen aus einer durchgeätzten Halbleiter­ schicht hergestellt werden, lassen sie sich mit höchster Re­ produzierbarkeit und Störungsfreiheit in die Abdeckschicht einbetten.

Da sowohl die Deckschicht wie auch die Beugungsgitterstrei­ fen aus Halbleitermaterialien bestehen, kann, abhängig von der jeweiligen Materialauswahl, während des Herstellungsvorgangs das Problem auftreten, daß die Beugungsgitterstreifen beim Aufbringen der Deckschicht angeschmolzen werden, was offen­ sichtlich zu einer Veränderung der Abmessungen der Streifen führt, auf deren Genauigkeit es aber besonders ankommt. Ge­ mäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist daher ein Halb­ leiterlaser auf jedem Beugungsgitterstreifen eine Verfor­ mungsverhinderungsschicht auf, die aus dem Material der Deckschicht besteht. Beim Aufbringen der Deckschicht wird dann unter Umständen teilweise die Verformungsverhinderungs­ schicht abgeschmolzen, was aber offensichtlich die Geometrie der Beugungsgitterstreifen nicht ändert.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement zeichnet sich da­ durch aus, daß bei ihm die Beugungsgitterschicht nicht di­ rekt an die aktive Schicht anschließt, sondern daß diese beiden Schichten über eine Barriereschicht voneinander ge­ trennt sind. Zum Herstellen des Beugungsgitters ist die Beugungsgitterschicht periodisch ganz durchgeätzt. Dadurch hängt die Lage des Beugungsgitters nicht mehr von der Ätz­ tiefe ab. Auch die Amplitude des Beugungsgitters ist von der Ätztiefe völlig unabhängig, da sie allein durch die Höhe der Beugungsgitterschicht bestimmt ist.

Das Beugungsgitter kann durch Aufbringen der Beugungsgit­ terschicht auf das Substrat und durch anschließendes perio­ disches Durchätzen der Beugungsgitterschicht hergestellt werden. Es wird dann eine Barriereschicht aufgewachsen, die aus demselben Material besteht wie das Substrat. Dadurch ist das Beugungsgitter ganz in Substratmaterial eingebet­ tet. Dann folgen die aktiven Schicht und weitere Schichten. Andererseits ist es möglich, auf die Abdeckschicht die Bar­ riereschicht und dann die Beugungsgitterschicht aufzuwach­ sen und letztere periodisch durchzuätzen. Anschließend wird eine Abdeckschicht aufgewachsen, die aus demselben Material wie die Barriereschicht besteht. In diesem Fall ist das Beugungsgitter ganz in Material der Abdeckschicht eingebet­ tet. In beiden genannten Fällen ist das Beugungsgitter durch die Dicke der Barriereschicht von der aktiven Schicht getrennt. Vorgegebene Schichtdicken lassen sich im Gegen­ satz zu vorgegebenen Ätztiefen reproduzierbar mit höchster Genauigkeit erzielen. Da bei den genannten Aufbauten der Abstand und die Amplitude des Beugungsgitters nur von Schichtdicken abhängen, lassen sich Halbleiterbauteile mit engen Toleranzen der optischen Eigenschaften, insbesondere des Kopplungskoeffizienten, reproduzierbar einstellen.

Durch den angegebenen Aufbau lassen sich auch Phasenver­ schiebungseffekte mit hoher Genauigkeit erzielen. Diese lassen sich dadurch erzielen, daß entweder Beugungsgitter­ streifen in einem vorgegebenen Bereich nicht erzeugt wer­ den, also dort die Beugungsgitterschicht ganz abgeätzt wird, oder daß zu beiden Seiten einer λ/4-Position phasen­ verschoben geätzt wird. Auch in diesen Fällen ist die er­ zielte Konfiguration nicht durch Ätztiefen, sondern allein durch genau einstellbare Schichtdicken bestimmt.

Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht es darüber hinaus, die oben genannte Intensitätsverteilung des rückgekoppelten Lichtes so zu beeinflussen, daß der Effekt des räumlichen Lochbrennens in axialer Richtung verringert wird. Es können nämlich die Beugungsgitterstreifen im Mittenbereich des Re­ sonators, wo die Rückkopplungsintensität sehr hoch ist, dünn ausgebildet werden, während sie in den Randbereichen dicker gemacht werden, um dort die Rückkopplung zu erhöhen. Dieses Variieren der Rückkopplung ist durch Variieren der Schichtdicke der Beugungsgitterschicht erzielbar.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau lassen sich auch λ/4-Ver­ schiebe-DFB-Laser gut herstellen, bei denen links und rechts von einer λ/4-Verschiebeposition in unterschiedli­ chen Ätzschritten geätzt wird, um phasenverschobene Ätzmu­ ster zu erzielen. Die unterschiedlichen Ätzvorgänge beein­ flussen die effektive Lage und die Höhe des Beugungsgitters nicht unterschiedlich, da diese effektive Lage und Höhe nicht von einer jeweiligen Ätztiefe, sondern alleine von den Dicken der Barriereschicht und der Beugungsgitter­ schicht abhängen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern des Aufbaus einer ersten Ausführungsform eines Halbleiterlasers und eines Verfahrens zu dessen Herstellung;

Fig. 2 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern des Aufbaus eines Halbleiterlasers einer zweiten Ausführungsform und eines Verfahrens zu dessen Herstellung;

Fig. 3 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern einer Alternative der zweiten Ausführungs­ form;

Fig. 4 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern des Aufbaus eines Phasenschiebe-DFB-Halb- leiterlasers gemäß einer dritten Ausführungsform und zum Erläutern eines Verfahrens zu dessen Her­ stellung;

Fig. 5 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern einer Alternative der Ausführungsform gemäß Fig. 4;

Fig. 6 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern des Aufbaus eines Phasenschiebe-DFB-Halb­ leiterlasers gemäß einer vierten Ausführungsform und zum Erläutern eines Verfahrens zu dessen Her­ stellung;

Fig. 7 Querschnitte durch Schichtstrukturen betreffend eine Alternative der vierten Ausführungsform ge­ mäß Fig. 6;

Fig. 8 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern des Aufbaus eines Halbleiterlasers gemäß einer fünften Ausführungsform und zum Erläutern eines Verfahrens zu dessen Herstellung;

Fig. 9 Querschnitte durch Schichtstrukturen zum Erläu­ tern einer Alternative der fünften Ausführungs­ form gemäß Fig. 8; und

Fig. 10 Diagramm betreffend die Lichtintensität rückge­ koppelten Lichts abhängig vom Resonatorort, für einen bekannten Laser (Kurve A) und für den Laser gem. Fig. 6 (Kurve B).

Die Fig. 1(a) und 1(b) dienen zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers gemäß einer ersten Ausführungsform. Fig. 1(c) ist ein Querschnitt durch den mit einem solchen Verfahren hergestellten Halb­ leiterlaser. In Fig. 1 sind für entsprechende Schichten dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 10. Es sind noch eine P-Typ InP-Schicht 40 und eine P-Typ InP-Verfor­ mungsverhinderungsschicht 50 vorhanden.

Der Herstellablauf ist der folgende.

Zunächst werden auf einem N-Typ InP-Substrat 1 eine N-Typ InP-Abdeckschicht 11, eine N-Typ InGaAsP-aktive Schicht 5, eine P-Typ InP-Abdeckschicht 40, eine P-Typ InGaAsP-Beu­ gungsgitterschicht 2 und die P-Typ InP-Verformungsverhin­ derungsschicht 50 nacheinander kristallin aufgewachsen. Für das Folgende wird angenommen, daß die Dicke der P-Typ InP- Abdeckschicht 40f ist, die Filmdicke der P-Typ InGaAsP- Beugungsgitterschicht 2h ist und die Filmdicke der P-Typ InP-Verformungsverhinderungsschicht 50t ist. Fig. 1(a) zeigt einen Wafer in diesem Zustand.

Anschließend wird ein Muster hergestellt, z. B. durch In­ terferenz zweier Lichtflüsse, und danach wird ein Ätzprozeß ausgeführt, z. B. chemisches Ätzen, und zwar so, daß die Ätztiefe größer als (t + h) aber kleiner als (t + h + s) ist. Dadurch wird ein DFB-Beugungsgitter 3 erzeugt. Die Ätztiefe in diesem kann durch selektives Ätzen zu (t + h) gemacht werden. Fig. 1(b) zeigt einen Wafer in diesem Zu­ stand.

Danach werden eine P-Typ InP-Abdeckschicht 6′ und eine P⁺- Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 kristallin aufgewachsen, wo­ durch das in Fig. 1(c) dargestellte Element fertiggestellt wird.

Die Anordnung arbeitet wie folgt.

An den DFB-Halbleiterlaser dieses Aufbaus wird eine Vor­ wärts-Vorspannung zwischen die P-seitige Elektrode 8 und die N-seitige Elektrode gelegt. Es werden dann entsprechend wie bei dem bekannten Ausführungsbeispiel Ladungsträger in die aktive Schicht 5 injiziert, wo sie unter Lichtemission rekombinieren. Der Halbleiterlaser dieser Ausführungsform hat auch eine Wellenführungsstruktur, die der bekannten ähnlich ist, weswegen das erzeugte Licht sich parallel zur aktiven Schicht 5 ausbreitet. Wenn darüber hinaus dafür Sorge getragen ist, daß die Filmdicke s der P-Typ InP- Schicht 4 so dünn ist, daß ausreichend Licht bis zur Beu­ gungsgitterschicht 2 gelangt, erfährt das Licht Variationen im effektiven Brechungsindex entsprechend dem periodischen Vorhandensein der Beugungsgitterschicht 2. Es kommt zu Bragg-Reflexion und dadurch zur Laserschwingung. Bei dieser Anordnung ist der Kopplungskoeffizient, der dem Verhältnis entspricht, unter dem das Licht Rückkopplung durch den DFB- Effekt erfährt, im wesentlichen durch die Entfernung zwi­ schen der aktiven Schicht 5 und dem Beugungsgitter und durch die Amplitude des Beugungsgitters bestimmt. Die Ent­ fernung zwischen der aktiven Schicht 5 und dem Beugungsgit­ ter ist beim beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel durch die Filmdicke s der P-Typ InP-Schicht 40 bestimmt, hängt also nicht von der Ätztiefe beim Herstellen des Beugungs­ gitters ab, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Darüber hinaus kommt es zu keinem Rückschmelzen des durch den Ätzvorgang erzeugten Beugungsgitters 3, da die Verfor­ mungsverhinderungsschicht 50 auf der Beugungsgitterschicht 2 dieselbe Zusammensetzung wie die Abdeckschicht 6′ auf­ weist, die als nächste wieder aufgewachsen wird. Dement­ sprechend ist die Amplitude des Beugungsgitters bei dieser Ausführungsform durch die Filmdicke h der Beugungsgitter­ schicht 2 bestimmt. Durch Einstellen der Filmdicke der P- Typ InP-Schicht 40 und der Filmdicke der Beugungsgitter­ schicht 2 ist es möglich, den Kopplungskoeffizient mit ho­ her Reproduzierbarkeit auf einen festen Wert zu legen.

Anhand der Fig. 2(a)-2(c) wird nun ein Verfahren zum Her­ stellen eines Halbleiterlasers gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform beschrieben. Fig. 2(d) zeigt einen Querschnitt des mit diesem Verfahren hergestellten Lasers. Für Schich­ ten, die Schichten des bekannten Aufbaus gemäß Fig. 10 ent­ sprechen, sind wieder gleiche Bezugszeichen verwendet. Außerdem sind eine N-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2a und eine N-Typ InP-Barriereschicht 4 vorhanden.

Es wird nun der Herstellvorgang erläutert.

Zunächst wird, wie in Fig. 2(a) dargestellt, eine N-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2a kristallin auf ein N-Typ InP-Substrat 1 aufgewachsen. Die Schichtdicke sei t. An­ schließend wird, was aus Fig. 2(b) ersichtlich ist, ein Beugungsgittermuster hergestellt, z.B. durch ein Interfe­ renzverfahren mit zwei Lichtflüssen, und anschließend wird bis zu einer Ätztiefe, die größer als t ist, geätzt, z.B. durch chemisches Ätzen. Dadurch wird ein Beugungsgitter 3 vom DFB-Typ erzeugt. Durch selektives Ätzen kann die Ätz­ tiefe t erzielt werden. Anschließend werden, was durch Fig. 2(c) veranschaulicht ist, eine N-Typ InP-Barriere­ schicht 4, eine InGaAsP-aktive Schicht 5, eine P-Typ InP- Abdeckschicht 6 und eine P⁺-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 kristallin aufgewachsen. Abschließend werden eine P-seitige Elektrode 8 und eine N-seitige Elektrode 9 hergestellt, um die Anordnung gemäß Fig. 2(d) zu erhalten.

Diese Anordnung arbeitet wie folgt.

Wenn eine Vorwärts-Vorspannung zwischen die P-seitige Elek­ trode 8 und die N-seitige Elektrode 9 gelegt wird, werden Ladungsträger in die aktive Schicht 5 injiziert. Es finden dann, wie beim bekannten Laser, Ladungsträgerrekombinatio­ nen statt, was zu Lichtemission führt. Da die Wellenleiter­ struktur derjenigen der bekannten Anordnung entspricht, breitet sich das erzeugte Licht parallel zur aktiven Schicht 5 aus. Wenn die Schichtdicke der N-Typ InP-Barrie­ reschicht 4 so dünn gemacht wird, daß ausreichend Licht zur Beugungsgitterschicht 2a gelangt, kommt es aufgrund des periodischen Vorhandenseins der Beugungsgitterschicht 2a zu Bragg-Reflexion des Lichts aufgrund der periodischen Varia­ tion des effektiven Brechungsindex, wodurch sich eine Schwingung einstellt. Der Kopplungskoeffizient ist im we­ sentlichen durch die Entfernung zwischen der aktiven Schicht 5 und dem Beugungsgitter 3 und durch die Amplitude des letzteren bestimmt.

Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die Entfernung zwi­ schen der aktiven Schicht 5 und dem Beugungsgitter 3 durch die Schichtdicke der N-Typ InP-Barriereschicht 4 festgelegt, hängt also nicht von der Ätztiefe beim Herstellen des Beu­ gungsgitters ab, wie dies beim Stand der Technik der Fall war. Die Dicke des Beugungsgitters hängt allein von der Schichtdicke t der N-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht ab, also nicht von der Ätztiefe beim Herstellen.

Ein anderer wichtiger Parameter bei einem DFB-Halbleiter­ laser ist die Einstellbarkeit der Wellenlänge, damit der Laser bei einer einzigen Wellenlänge schwingt. Die Schwin­ gungswellenlänge ist durch die Periode des Beugungsgitters und durch Schichtdicken festgelegt, z.B. diejenigen der aktiven Schicht 5, der Beugungsgitterschicht 2a und der Barriereschicht 4. Bei bekannten Lasern hängt die mittlere Schichtdicke der Beugungsgitterschicht 2b stark von der Ätztiefe ab, weswegen das Einstellen der Wellenlänge schwierig war. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel hängt jedoch die Schichtdicke der Beugungsgitterschicht 2a nicht so stark von der Ätztiefe ab, wodurch die Einstellbarkeit der Wellenlänge verbessert ist. Bei bekannten Lasern hängen die Schwingungscharakteristiken von Toleranzen in den Dic­ ken der aufgewachsenen kristallinen Schichten und von Tole­ ranzen in der Ätztiefe beim Herstellen des Beugungsgitters ab. Beim Ausführungsbeispiel sind diese Charakteristiken jedoch nur durch Toleranzen in den Filmdicken beeinflußt. Dadurch sind die Toleranzen der Schwingungscharakteristiken verringert. Toleranzen in der Schichtdicke bei kristallinem Wachstum können mit einer Genauigkeit von einigen Zehntel nm eingestellt werden, wenn z. B. MOV-Epitaxie (Metal Orga­ nic Vapor Phase Epitaxy) oder MBE (Molecular Beam Epitaxy) verwendet wird. Durch Anwenden dieser Kristallherstellver­ fahren bei diesem Ausführungsbeispiel lassen sich die Schwingungscharakteristiken mit sehr hoher Genauigkeit ein­ stellen.

Beim vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß die N-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht verformt werden kann, wenn eine N-Typ InP-Barriereschicht auf sie aufgewachsen wird. Dies läßt sich jedoch durch das Einsetzen einer Verformungsverhinderungsschicht 100 verhin­ dert, was anhand von Fig. 3 erläutert wird. Gemäß Fig. 3(a) wird eine N-Typ InP-Verformungsverhinderungsschicht 100 mit einer Filmdicke s auf die Beugungsgitterschicht 2a aufge­ wachsen. Es wird dann mit einer Tiefe geätzt, die größer ist als (s + t), wie in Fig. 3(b) dargestellt. Wie aus Fig. 3(c) ersichtlich, werden danach die N-Typ InP-Barrie­ reschicht 4, die InGaAsP-aktive Schich 5, die P-Typ InP- Abdeckschicht 6 und die P⁺-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 kristallin aufgewachsen. Dieses Vorgehen verhindert Verfor­ mung des Beugungsgitters, da dieses hiergegen durch die Verformungsverhinderungsschicht 100 geschützt ist. Fig. 3(d) zeigt im Querschnitt einen nach diesem Verfahren her­ gestellten Halbleiterlaser.

Anhand der Fig. 4(a)-4(d) wird nun ein Verfahren zum Her­ stellen eines DFB-Halbleiterlasers gemäß einer dritten Aus­ führungsform erläutert. Fig. 4(e) zeigt einen Querschnitt durch einen mit diesem Verfahren hergestellten Laser.

In den genannten Figuren sind Schichten, die Schichten des Lasers gemäß Fig. 11 entsprechen, mit gleichen Bezugszei­ chen versehen. Es sind noch eine P-Typ InP-Barriereschicht 23 und eine P-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2b vorhan­ den.

Es wird nun das Herstellverfahren erläutert.

Wie aus Fig. 4(a) erkennbar, werden auf ein N-Typ InP-Sub­ strat 1 eine InGaAsP-aktive Schicht 5, eine P-Typ InP-Bar­ riereschicht 23 und eine P-Typ InGaAsP-Beugungsgitter­ schicht 2b aufeinanderfolgend kristallin aufgewachsen. Die Filmdicke der P-Typ InP-Barriereschicht 23 ist s und die­ jenige der P-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2b ist t. Dabei ist s < t.

Anschließend wird (siehe Fig. 4(b)) ein Bereich einer Länge l_s in der Mitte der Beugungsgitterschicht 2b entfernt. Die­ ser Bereich wird im folgenden als "Phasenschiebebereich" bezeichnet. Nun wird ein gleichmäßiges Beugungsgittermuster erzeugt, z. B. mit einem Interferenzverfahren mit zwei Lichtflüssen. Durch Ätzen mit einer Tief größer als t, je­ doch kleiner als (s + t), z. B. durch chemisches Ätzen, wird, wie in Fig. 4(c) dargestellt, ein DFB-Beugungsgitter 3 erzeugt. Hierauf werden eine P-Typ InP-Abdeckschicht 6 und eine P⁺-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 kristallin aufgewach­ sen. Da die P-Typ InP-Barriereschicht 3 und die P-Typ InP- Abdeckschicht 6 dieselbe Zusammensetzung aufweisen, besteht im Phasenschiebebereich kein paralleler Streifen der Beu­ gungsgitterschicht 4, was aus Fig. 4(d) erkennbar ist. Schließlich werden noch eine P-seitige Elektrode 8 und eine N-seitige Elektrode 9 aufgebracht und Entspiegelungsschich­ ten 10 werden an den beiden Endflächen aufgebracht, wodurch der Herstellvorgang für das in Fig. 4(e) dargestellte Ele­ ment abgeschlossen ist.

Die so hergestellte Anordnung arbeitet wie folgt.

Wenn eine Vorwärts-Vorspannung zwischen die P-seitige Elek­ trode 8 und die N-seitige Elektrode 9 gelegt wird, werden Ladungsträger in die aktive Schicht 5 injiziert, wodurch es, wie beim bekannten Laser, zu Rekombinationen und damit zu Lichtemission kommt. Da der Phasenschiebe-DFB-Laser die­ ser Ausführungsform eine Wellenführungsstruktur hat, die der bekannten entspricht, pflanzt sich das Licht parallel zur aktiven Schicht 5 fort. Wenn die Filmdicke s der Bar­ riereschicht 23 so klein ist, daß Licht bis zum Beugungs­ gitter 2b zu den beiden Seiten des Phasenschiebebereichs gelangt, hat dies eine periodische Variation des effektiven Brechungsindex aufgrund der periodisch vorhandenen Beu­ gungsgitterschicht 2b zur Folge, wodurch es zu Bragg-Refle­ xion kommt. Da der Brechungsindex der Beugungsgitterschicht 2b größer ist als derjenige der Abdeckschicht 6 zu beiden Seiten des Phasenschiebebereichs, ist dort der mittlere effektive Brechungsindex größer als der effektive Brechungs­ index des Phasenschiebebereichs, so daß die Ausbreitungsge­ schwindigkeit von Licht geringer ist als im Phasenschiebe­ bereich. Wenn die Länge l_s des Phasenschiebebereichs so ein­ gestellt wird, daß sie der Bedingung Δβ×l_s=π/2 genügt, wobei β der Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit ist, sind die Phasen der Lichtquellen, die dem DFB-Effekt zu beiden Seiten des Phasenschiebebereichs unterliegen, gegeneinander um π/2 versetzt, wodurch der Laser in einer einzigen Wellenlänge schwingt. Der effektive Brechungsindex ist durch die Zusammensetzung und die Filmdicke der genann­ ten Schichten bestimmt. Die Filmdicke kann bei kristallinem Aufwachsen auf eine Ebene ziemlich genau eingestellt wer­ den. Schwierig ist jedoch das Einstellen der Ätztiefe; ins­ besondere ist dieser Vorgang so gut wie nicht steuerbar, wenn ein feinstrukturiertes Muster wie ein Beugungsgitter geätzt wird. Während bei bekannten Lasern die Filmdicke der Führungsschicht 12 (Fig. 11) stark vom Beugungsgittermuster abhängt, wird beim eben beschriebenen Ausführungsbeispiel die mittlere Filmdicke der Beugungsgitterschicht 2b nicht erheblich durch das Beugungsgittermuster beeinflußt, wo­ durch es möglich ist, den effektiven Brechungsindex der je­ weiligen Bereiche genau einzustellen. Der Phasenschiebewert kann daher gut reproduzierbar auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

Eine Abänderung der dritten Ausführungsform wird nun anhand von Fig. 5 erläutert.

Die Fig. 5(a)-5(d) dienen zum Erläutern eines Herstell­ verfahrens für einen in Fig. 5(e) hergestellten DFB-Halb­ leiterlaser. Schichten mit gleicher Funktion wie bei der Anordnung gemäß Fig. 4 tragen gleiche Bezugszeichen.

Das Herstellverfahren für die geänderte Ausführungsform wird nun erläutert.

Die anfänglichen Herstellschritte sind gleich wie für das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, weswegen Fig. 5(a) der Fig. 4(a) entspricht. Auf die Beugungsgitterschicht 2b wird im Phasenschiebebereich ein Siliziumdioxydfilm 110 aufgebracht (Fig. 5(b)), der bei einem anschließenden Her­ stellschritt verhindert, daß die Beugungsgitterschicht in diesem Bereich abgeätzt wird. Durch ein Interferenzverfah­ ren mit zwei Lichtflüssen wird anschließend ein Muster her­ gestellt, das durch Ätzen zu einem DFB-Beugungsgitter 3 entwickelt wird (Fig. 5(c)). Die weiteren Verfahrensschrit­ te stimmen mit den anhand von Fig. 4 erläuterten Verfah­ rensschritten überein, die sich an das Herstellen des Beu­ gungsgitters anschließen. Daher stimmen die Fig. 5(d) und 5(e) mit Fig. 4(d) bzw. Fig. 4(e) überein.

Bei dieser abgeänderten Anordnung ist der effektive Bre­ chungsindex des Phasenschiebebereichs größer als der mitt­ lere effektive Brechungsindex der beiden daneben liegenden Bereiche; es herrschen also umgekehrte Verhältnisse wie bei der Anordnung gemäß Fig. 4. Es wird jedoch die gleiche Pha­ senverschiebung aufgrund der Unterschiede in den Ausbrei­ tungsgeschwindigkeiten erzielt, wodurch sich dieselben Ef­ fekte wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 einstellen.

Anhand der Fig. 6(a)-6(d) wird nun ein Verfahren zum Her­ stellen eines DFB-Halbleiterlasers erläutert, wie er als vierte Ausführungsform in Fig. 6(e) dargestellt ist.

In Fig. 6 sind Schichten, die Schichten des bekannten Auf­ baus gemäß Fig. 10 entsprechen, mit jeweils gleichen Be­ zugszeichen versehen. Außerdem ist eine P-Typ InP-Barriere­ schicht 23 vorhanden.

Im folgenden wird der Herstellvorgang erläutert.

Zunächst werden, wie in Fig. 6(a) dargestellt, auf ein N-Typ InP-Substrat 1 eine InGaAsP-aktive Schicht 5, die P-Typ InP-Barriereschicht 23 und eine P-Typ InGaAsP-Beu­ gungsgitterschicht 2b aufeinanderfolgend kristallin aufge­ wachsen. Die Filmdicke der P-Typ InP-Barriereschicht 23 ist s und diejenige der P-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2b ist t. Dann wird durch ein übliches Photolithographiever­ fahren mit anschließendem Ätzen die Beugungsgitterschicht 2b teilweise so weggeätzt, daß sie in ihrem Mittenbereich nur noch eine geringere Dicke h aufweist, wie in Fig. 6(b) dargestellt. Der Bereich, in dem Material abgeätzt wurde, ist mit II bezeichnet, und die daneben liegenden Bereiche sind mit I bezeichnet.

Es wird nun ein Beugungsgittermuster hergestellt, z. B. durch ein Interferenzverfahren mit zwei Lichtflüssen und es wird dann entsprechend dem Muster geätzt, z.B. durch ein chemisches Verfahren, bis zu einer Tiefe, die größer ist als t, aber geringer als (h + s). Dabei wird ein DFB-Beu­ gungsgitter 3 erzeugt. Durch selektives Ätzen kann die Tie­ fe t in den Bereichen I und die Tiefe h im Bereich II er­ zielt werden. Auf die Beugungsgitterschicht werden eine N-Typ InP-Abdeckschicht 6 und eine P⁺-Typ InGaAsP-Kontakt­ schicht 7 kristallin aufgewachsen. Da die P-Typ InP-Bar­ riereschicht 23 und die P-Typ InP-Abdeckschicht 6 dieselbe Zusammensetzung aufweisen, wird ein Aufbau erhalten, wie er in Fig. 6(d) dargestellt ist, bei dem parallele Streifen der Beugungsgitterschicht 4 in der P-Typ InP-Schicht exi­ stieren. Die Höhe der Beugungsgitterschicht 2b ist t in den Bereichen I und h im Bereich II.

Abschließend werden eine P-seitige Elektrode 8 und eine N- seitige Elektrode 9 aufgebracht, wodurch die Anordnung gem. Fig. 6(d) erhalten wird.

Diese Anordnung arbeitet wie folgt.

Wenn eine Vorwärts-Vorspannung zwischen die P-seitige Elek­ trode 8 und die N-seitige Elektrode 9 gelegt wird, werden Ladungsträger in die aktive Schicht 5 injiziert, wodurch es zu Ladungsträgerrekombination und damit Lichterzeugung kommt. Da der DFB-Laser gemäß dieser Ausführungsform eine Wellenleiterstruktur entsprechend der bekannten aufweist, pflanzt sich das Licht in einer Richtung parallel zur akti­ ven Schicht 5 fort. Wenn die Filmdicke s der Barriere­ schicht 23 so dünn gemacht wird, daß Licht bis zur Beu­ gungsgitterschicht 2b gelangt, wird dieses Licht durch die periodische Änderung im effektiven Brechungsindex, bedingt durch das periodische Vorhandensein der Beugungsgitter­ schicht 3 beeinflußt, wodurch es zu Bragg-Reflexion und damit dem Einstellen einer Schwingung kommt. Der Kopplungs­ koeffizient hängt wiederum vom Abstand zwischen der aktiven Schicht 5 und dem Beugungsgitter 3 und der Amplitude des Beugungsgitters ab. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Abstand zwischen der aktiven Schicht 5 und dem Beu­ gungsgitter 3 durch die Filmdicke der Barriereschicht 23 festgelegt, die in allen Bereichen, also I und II, s ist. Die Amplitude des Beugungsgitters ist allein durch die Filmdicke der Beugungsgitterschicht 2b festgelegt, ist also t in den Bereichen I und h im Bereich II. Unabhängig davon, ob die Ätztiefe gleichmäßig oder ungleichmäßig ist, kann die Amplitude des Beugungsgitters ortsabhängig eingestellt werden, im Gegensatz zur bekannten Anordnung, wo bei gleich­ mäßiger Ätztiefe auch ein Beugungsgitter mit gleichmäßiger Amplitude erhalten wird. Beim Laser gemäß der beschriebenen Ausführungsform ist t < h, weswegen der Kopplungskoeffi­ zient in den Bereichen I größer ist als im Bereich II. Der Kopplungskoeffizient im Mittenbereich des Resonators ist also klein, während er nahe den Endflächen groß ist. Bei diesem Aufbau stellt sich die Lichtintensitätsverteilung gemäß Linie B von Fig. 10 im Resonator ein. Diese Vertei­ lung ist flacher als beim bekannten Laser, bei dem die Lichtintensität im Mittenbereich des Resonators relativ hoch ist, wie aus Kurve A von Fig. 10 erkennbar. Dadurch kommt es beim bekannten Laser zu Modeninstabilität aufgrund von räumlichem Lochbrennen in axialer Richtung bei hoher Ausgangsleistung. Um dem abzuhelfen, bemühte man sich, den Kopplungskoeffizienten zu erniedrigen. Wenn dieser jedoch erniedrigt wird, stellt sich der DFB-Effekt nur verschlech­ tert ein, wodurch die Laserschwelle, genauer gesagt der Schwellenstrom, ansteigt. Beim beschriebenen Ausführungs­ beispiel ist der Kopplungskoeffizient nahe den Endflächen, wo die Lichtintensität gering ist, erhöht, während er nahe dem Mittenbereich des Lasers, wo die Lichtintensität hoch ist, erniedrigt ist. Obwohl die Lichtintensität im Mitten­ bereich verringert ist, wird der DFB-Effekt trotzdem wegen der höheren Intensität in den Randbereichen unnötig abge­ schwächt. Dadurch kann Modeninstabilität aufgrund von räum­ lichem Lochbrennen in axialer Richtung wirksam auch bei hohen Ausgangsleistungen unterdrückt werden, wodurch es möglich ist, Licht geringer Bandbreite abzustrahlen.

Beim eben erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Kopp­ lungskoeffizient durch Variieren der Filmdicke der P-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2b verändert. Er kann jedoch auch durch Verändern der Filmdicke der P-Typ lnP-Barriere­ schicht 23 verändert werden, was durch Fig. 7 veranschau­ licht ist. Außerdem ist es möglich, den Kopplungskoeffi­ zienten durch Variieren der Filmdicken sowohl der Beugungs­ gitterschicht 2b wie auch der Barriereschicht 23 zu beein­ flussen.

Bei den Ausführungsbeispielen gem. den Fig. 6 und 7 wird der Kopplungskoeffizient in einem einzigen Schritt vom mittleren Bereich II zu den Randbereichen I hin geändert. Es ist jedoch auch möglich, den Kopplungskoeffizienten in einer Mehrzahl von Schritten oder auch stetig zu ändern.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 6 und 7 betreffen einen DFB-Laser mit einem gleichförmigen Beugungsgitter ohne Pha­ senschiebeeffekt. Die anhand der Fig. 6 und 7 erläuterte Maßnahme ist jedoch auch auf einen λ/4-Phasenschiebe-DFB- Laser anwendbar, der ein Beugungsgitter aufweist, das die Phase um λ/4 im Mittenbereich des Resonators schiebt. Dann ist die anhand der Fig. 6 und 7 erläuterte Maßnahme beson­ ders wirkungsvoll, da bei einem solchen Phasenschiebelaser die Lichtintensität noch mehr im Mittenbereich konzentriert ist als bei einem üblichen DFB-Laser.

Wenn der Kopplungskoeffizient nicht nahe bei den Endberei­ chen, sondern nur benachbart zu einem Endbereich erhöht wird, erhält man einen Laser, bei dem Licht vor allem von einer der Endflächen abgestrahlt wird. Der Kopplungskoef­ fizient läßt sich also in weitem Maße im Resonator einstel­ len, was den Freiheitsgrad beim Entwerfen eines DFB-Lasers erhöht.

Anhand der Fig. 8(a)-8(g) wird ein Verfahren zum Herstel­ len eines fünften Ausführungsbeispiels eines Halbleiter­ lasers erläutert, wie er in Fig. 8(h) im Querschnitt darge­ stellt ist. ln Fig. 8 tragen Schichten mit entsprechender Funktion von Schichten gem. Fig. 14 dieselben Bezugszei­ chen wie in Fig. 14. Außerdem sind eine P-Typ InP-Barriere­ schicht 23, eine P-Typ InGaAsP-Beugungsgitterschicht 2b und ein Siliziumnitrid (SiN_x)-Film 26 vorhanden, der durch Elektron-Cyclotron-Resonanz-Plasma-CVD abgeschieden ist (im folgenden als "ECR-PCVD" bezeichnet). Es sind noch eine erste Photoresistschicht 25, eine zweite Photoresist­ schicht 27, eine dritte Photoresistschicht 29 und eine Ent­ spiegelungsschicht 10 vorhanden.

Es wird nun der Herstellvorgang erläutert.

Zunächst werden, wie aus Fig. 8(a) ersichtlich, auf einem N-Typ InP-Substrat 1 eine InGaAsP-aktive Schicht 5, eine P-Typ InP-Barriereschicht 23 und eine P-Typ InGaAsP-Beu­ gungsgitterschicht 2b aufeinanderfolgend kristallin aufge­ wachsen. Dabei ist die Filmdicke der P-Typ InP-Barriere­ schicht 23 s und diejenige der P-Typ InGaAsP-Beugungsgit­ terschicht 2b ist t.

Es wird dann eine erste Photoresistschicht 25 auf die ge­ samte Oberfläche aufgetragen und ein erstes Beugungsgitter­ muster wird mit einem üblichen Verfahren hergestellt, z. B. mit einem Interferenzverfahren mit zwei Lichtflüssen. Die gemusterte Photoresistschicht 25 ist aus Fig. 8(b) erkenn­ bar.

Nun wird der SiN_x-Film 26 als Bedeckung durch das genannte ECR-PCVD-Verfahren aufgebracht. Da mit diesem Verfahren der SiN_x-Film 26 bei niedriger Temperatur erzeugt werden kann, ist das Aufbringen dieses Films ohne Beschädigen des Photo­ resistmusters 25 möglich. Rechts von einer λ/4-Verschiebe­ position 28 wird eine zweite Photoresistschicht 27 durch ein übliches Photolithographieverfahren aufgebracht. Nun wird der SiN_x-Film 26 links von der λ/4-Verschiebeposition 28 abgeätzt, wobei die zweite Photoresistschicht 27 als Ätzmaske verwendet wird, was aus Fig. 8(c) erkennbar ist.

Mit Hilfe des ersten Photoresistmusters 25 und der zweiten Photoresistschicht 27 als Ätzmaske wird die P-Typ InP- Barriereschicht 23 bis zu einer Ätztiefe größer als t aber kleiner als (t + s) geätzt. Danach werden der erste Photo­ resist 25 und der zweite Photoresist 27 entfernt (Fig. 8(d)).

Nun wird der verbliebene SiN_x-Film 26 durch gepufferte Flußsäure abgeätzt. Der durch das ECR-PCVD-Verfahren herge­ stellte SiN_x-Film 26 wird auf dem Photoresist 25 schneller abgeätzt als auf dem Substrat 1. Durch Ausnutzen dieses Effekts kann erzielt werden, daß der gesamte SiN_x-Film 26 über dem Photoresist 25 abgeätzt wird, der jedoch auf dem Substrat 1 teilweise verbleibt. Anschließend wird der Photo­ resist 25 entfernt, wodurch das Schichtmuster gemäß Fig. 8(e) verbleibt.

Nun wird der Bereich links von der λ/4-Verschiebeposition 28 durch eine dritte Photoresistschicht 29 abgedeckt. Die verbliebenen Bereiche des SiN_x-Films 26 und die dritte Pho­ toresistschicht 29 dienen als Ätzmaske zum Ätzen der P-Typ InP-Barriereschicht 23 bis zu einer Tiefe größer als t, aber geringer als (t + s) (Fig. 8(f)).

Werden nun die dritte Photoresistschicht 29 und der Rest des SiN_x-Films 26 entfernt, verbleibt die in Fig. 8(g) dar­ gestellte Anordnung. Es liegt eine Beugungsgitteranordnung für Phaseninvertierung links und rechts von der λ/4-Ver­ schiebeposition 28 vor.

Auf das Beugungsgitter werden die bereits mehrfach erwähnte P-Typ InP-Abdeckschicht 6 und die P⁺-Typ InGaAsP-Kontakt­ schicht 7 wieder aufgewachsen, und eine P-seitige Elektrode 8, eine N-seitige Elektrode 9 und Entspiegelungsfilme 10 auf den Endflächen werden hergestellt, wodurch die Anord­ nung gemäß Fig. 8(h) fertiggestellt ist.

Diese Anordnung arbeitet wie folgt.

Wenn eine Vorwärts-Vorspannung zwischen die P-seitige Elek­ trode 8 und die N-seitige Elektrode 9 gelegt wird, werden Ladungsträger in die aktive Schicht 5 injiziert, wodurch es zu Rekombination und damit zu Lichterzeugung kommt. Da die Wellenleiterstruktur derjenigen bei bekannten Lasern ent­ spricht, breite sich das Licht im wesentlichen in einer Richtung parallel zur aktiven Schicht 5 aus. Wenn die Film­ dicke s der P-Typ InP-Barriereschicht 23 so dünn gemacht wird, daß ausreichend Licht bis zur Beugungsgitterschicht 2b gelangt, führen die Änderungen im effektiven Brechungs­ index, aufgrund der periodisch vorhandenen Beugungsgitter­ schicht 2b, zur Bragg-Reflexion. Da die Phasen der Licht­ wellen, die der Bragg-Reflexion unterworfen sind, sich links und rechts von der λ/4-Verschiebeposition 28 um λ/2 unterscheiden, schwingt das Licht unter einer einzigen Wel­ lenlänge.

Der Kopplungskoeffizient hängt wiederum im wesentlichen vom Abstand zwischen der aktiven Schicht 5 und dem Beugungs­ gitter und der Amplitude des letzteren ab. Da beim eben be­ schriebenen Ausführungsbeispiel der genannte Abstand durch die Schichtdicke s der Barriereschicht 23 festgelegt ist und die Amplitude des Beugungsgitters durch die Filmdicke t der Beugungsgitterschicht 2b bestimmt ist und dieses Dicken nicht von Ätztiefen und Ätzmustern abhängen, läßt sich der Kopplungskoeffizient sehr genau einstellen. Er ist für die Bereiche zu beiden Seiten der λ/4-Verschiebeposition gleich, obwohl diese in unterschiedlichen Verfahrensschritten ge­ ätzt wurden. Durch genaues Überwachen der Filmdicke der P-Typ InP-Barriereschicht 23 und der P-Typ InGaAsP-Beugungs­ gitterschicht 2b läßt sich die Reproduzierbarkeit der Ele­ mentcharakteristiken erheblich verbessern.

Beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wurde ein durch ECR-PCVD hergestellter SiN_x-Film 26 als Bedeckung verwendet. Es kann jedoch auch jedes andere Herstellverfah­ ren für einen solchen Film eingesetzt werden, das die erste Photoresistschicht 25 nicht beschädigt. Jede Bedeckung, die nicht von einem Lösungsmittel zum Entfernen der ersten Photoresistschicht 25 aufgelöst wird, kann verwendet wer­ den.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde gepufferte Flußsäure zum Ätzen des SiN_x-Films 26 verwendet. Es kann jedoch auch ein Trockenätzverfahren eingesetzt werden.

Anhand von Fig. 9 wird nun eine Abänderung zum fünften Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 8 erläutert. Es ist eine P-Typ InP-Verformungsverhinderungsschicht 150 vorhanden, die auf die Beugungsgitterschicht 2b mit einer Filmdicke u aufge­ wachsen ist, wie in Fig. 9(a) veranschaulicht. Anschließend werden dieselben Herstellschritte eingesetzt, wie anhand der Fig. 8(b)-8(g) erläutert, wobei jedoch die Ätztiefe für das Beugungsgitter größer als (u + t) und kleiner als (u + t + s) gewählt wird. Dadurch wird eine Struktur ent­ sprechend der von Fig. 8(h) erhalten. Bei dieser Ausfüh­ rungsform ist durch die Verformungsverhinderungsschicht 150 dafür gesorgt, daß unter Ätzen beim Herstellen des Beugungs­ gitters und Deformieren desselben beim Wiederaufwachsen von Schichten sich nicht negativ auf den Kopplungskoeffizienten auswirken.

Die Ausführungsbeispiele betreffen einen Halbleiterlaser, jedoch können die beschriebenen Prinzipien auf jedes DFB- Halbleiterbauelement, z. B. auf einen DFB-Filter mit vari­ abler Wellenlänge, angewandt werden.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß für den jeweils beschriebenen DFB-Halbleiterlaser ein N-Typ InP-Substrat verwendet wird. Es kann jedoch auch ein halb­ isolierendes InP-Substrat oder ein P-Typ InP-Substrat ver­ wendet werden. Darüber hinaus können andere Materialien, z. B. GaAs-Materialien eingesetzt werden.

Der mit den beschriebenen Prinzipien hergestellte Laser muß nicht notwendigerweise ein DFB-Laser sein, sondern es kann sich auch um ein anderes Bauteil mit "verteilter" Lichtbe­ einflussung handeln, z. B. einen Halbleiterlaser mit ver­ teilter Bragg-Reflexion, einen Halbleiterlaser mit verteil­ ter Reflexion, ein Beugungsfilter vom Wellenleitertyp oder ein Ablenktitterelement vom Reflexionstyp.

Aus dem Vorstehenden geht es hervor, daß es für alle Aus­ führungsbeispiele wesentlich ist, daß zwischen der aktiven Schicht und dem Beugungsgitter eine Barriereschicht vorhan­ den ist. Deren Dicke läßt sich sehr genau einstellen. Da der Kopplungskoeffizient zwischen Licht in der aktiven Schicht und Licht, das am Beugungsgitter reflektiert wurde, stark vom Abstand zwischen der aktiven Schicht und dem Beu­ gungsgitter abhängt, läßt sich dieser Koeffizient wegen der genauen Dickeneinstellbarkeit der Barriereschicht ebenfalls genau einstellen. Die Amplitude des Beugungsgitters, das im fertiggestellten Zustand des Bauelements ganz in Material konstanter Zusammensetzung eingebettet ist, ist allein durch die Dicke einer anfänglich aufgebrachten Beugungsgit­ terschicht bestimmt. Da sich auch die Dicke dieser Schicht genau einstellen läßt, ist die Amplitude des Beugungsgit­ ters genau festgelegt. Auch dies trägt zu guter Reprodu­ zierbarkeit des Kopplungskoeffizienten bei.

Claims (8)

1. Halbleiterbauteil, insbesondere DFB-Halbleiterlaser mit

• - einem Beugungsgitter (2) aus mehreren voneinander getrennten Beugungsgitterstreifen;
• - einer halbleitenden Trägerschicht, die die Beugungsgitterstreifen trägt; und
• - einer halbleitenden Deckschicht, die die Beu­ gungsgitterstreifen abdeckt und die aus demselben Material (6′; 1 + 4; 6) besteht wie die Trägerschicht;
• - wobei das Material der Beugungsgitterstreifen einen ande­ ren Brechungskoeffizienten aufweist als das Material der Trägerschicht und der Deckschicht;
  dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsgitterstreifen (2) aus einem halbleitenden Ma­ terial bestehen, das einen geringeren Bandabstand aufweist, als er dem Bandabstand des Materials des Halblei­ tersubstrats entspricht;
• - die Deckschicht als Barriereschicht (4) ausgebildet ist; und
• - eine aktive Schicht (5) auf der Barriereschicht ausgebil­ det ist, wobei das Material der aktiven Schicht einen klei­ neren Bandabstand aufweist als das Material des Beugungs­ gitters.

2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abdeckschicht (6) auf der aktiven Schicht (5) aus einem Material mit größerem Bandabstand als ihn das Material der aktiven Schicht aufweist.

3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Substrat (1) und die Barriereschicht (4) aus InP eines ersten Leitfähigkeitstyps bestehen, die aktive Schicht (5) aus InGaAsP besteht, die Abdeckschicht (6) aus InP vom zweiten Leitfähigkeitstyp besteht und die Beugungs­ gitterstreifen (2a) aus InGaAsP vom zweiten Leitfähigkeitstyp bestehen.

4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß

• - eine aktive Schicht (5) vorhanden ist;
• - die Trägerschicht als Barriereschicht auf der aktiven Schicht ausgebildet ist, aus einem Material (6) mit größerer Bandlücke, als sie das Material der aktiven Schicht auf­ weist;
• - die Beugungsgitterstreifen (2) aus einem Material mit einer größeren Bandlücke bestehen, als sie das Material der Barriereschicht aufweist;
• - die Deckschicht als Abdeckschicht (6) ausgebildet ist; und
• - die Filmdicke der Barrriereschicht oder der Beugungsgitter­ streifen von der Lage in Längserstreckungsrichtung des Bau­ teils abhängt.

5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die aktive Schicht (5) auf einem Halbleitersubstrat (1) ausgebildet ist, dessen Material eine größere Bandlücke aufweist als das Material der aktiven Schicht, wobei der Leitfähigkeitstyp des Materials der aktiven Schicht umge­ kehrt zu demjenigen des Materials (6) der Barriereschicht ist.

6. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus den folgenden Materialien bestehen: das Halbleitersubstrat (1) aus InP eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aktive Schicht (5) aus InGaAsP, die Barriereschicht (4) und die Abdeckschicht (6) aus InP vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die Beugungs­ gitterstreifen (2) aus InGaAsP vom zweiten Leitfähigkeits­ typ.

7. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet durch eine Verformungsverhinderungsschicht (100), die aus demselben Material (1 + 4) wie die Trägerschicht und die Deckschicht besteht und die auf den Beugungsgitterstreifen (2) vorhanden ist.

8. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ge­ kennzeichnet durch einen Bereich ohne Beugungsgitterstreifen (2) oder mit breiteren Streifen als in den anderen Berei­ chen.