DE4121291C2 - Halbleiterlaser - Google Patents

Halbleiterlaser

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter­ laser, der einen Laserstrahl mit annähernd kreisförmigem Querschnitt erzeugt und leicht herstellbar ist.
Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Halblei­ terlaser für sichtbares Licht nach dem Stand der Technik zeigt, der in "InGaAlP Transverse Stabilized Visible Laser Diodes Fabricated by MOCVD Selective Growth" von M. Ishikawa, Y. Ohba, Y. Watanabe, H. Nagasaka und H. Sugawara, Extended Abstracts of the 18th Conference on Solid State Devices and Materials, Tokyo, 1986, Seite 153-156 be­ schrieben ist.
In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 13 ein n-GaAs-Sub­ strat. Eine n-GaAs-Schicht 14 ist auf dem Substrat 13 abge­ schieden, eine untere n-AlInP-Überzugsschicht 15 ist auf der n-GaAs-Schicht 14 abgeschieden, eine aktive GaInP-Schicht 16 ist auf der unteren Überzugsschicht 15 abgeschieden, und eine obere p-AlInP-Überzugsschicht 17, auf der in Streifenform Wülste gebildet sind, ist auf der aktiven Schicht abgeschieden. Eine p-GaInP-Pufferschicht 19 ist auf dem Wulst-Teil der oberen Überzugsschicht 17 abgeschieden, und eine n-GaAs-Sperrschicht 18 ist auf den anderen Gebieten als den Wulst-Teilen der oberen Überzugsschicht 17 und auf den Seitenflächen der Wulst-Teile mittels selektiven Aufwachsens aufgebracht. Eine p-GaAs-Kontaktschicht 20 ist auf die Puf­ ferschicht 19 und die Sperrschicht 18 aufgebracht. Eine p- Seiten-Elektrode 22 ist auf die Kontaktschicht 20 abgeschie­ den, und eine n-Seiten-Elektrode 21 ist auf die rückseitige Oberfläche des Substrates 1 abgeschieden.
Im folgenden wird der Betrieb des Lasers beschrieben. Wenn an einen pn-Übergang zwischen dem n-GaAs-Substrat 13 und der Kontaktschicht 20 eine Vorwärts-Vorspannung angelegt wird, wird durch die Sperrschicht 18 ein Strom eingeschlossen und von dem in Streifenform ausgebildeten Wulst-Teil in die ak­ tive Schicht 16 injiziert. Diese injizierten Ladungsträger werden in der aktiven Schicht 16 durch einen Heteroübergang eingeschlossen, rekombiniert und emittieren Licht. Des weite­ ren wird ein Unterschied im Brechungsindex in der horizonalen Richtung der aktiven Schicht 16 durch die Lichtabsorption und den Stromeinschluß durch die Sperrschicht 18 erzeugt, und die Aufweitung des Lichts in lateraler Richtung wird begrenzt. Das Licht, das durch einen solchen Wellenleiter geführt wird, bewirkt das Führen einer Laserschwingung durch einen Fabry- Perot-Resonator, der von den einander gegenüberliegenden End­ flächen gebildet wird, die senkrecht zur Längsrichtung der streifenförmigen Wülste liegen.
Der Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik ist wie oben beschrieben aufgebaut, und die Reduzierung eines Leckstromes und die Erzeugung einer Differenz im Brechungsindex erfordert es, ein Ätzen so auszuführen, daß die Schichtdicke d der obe­ ren Überzugsschicht 17 außerhalb der Wülste nur 0,2 bis 0,3 µm beträgt, und es ist schwierig, die Wulst mit hoher Repro­ duzierbarkeit auszubilden. Die Lasercharakteristiken sind in­ folge von Schwankungen dieser Schichtdicke d über den Wafer nicht gleichmäßig, woraus sich eine Verringerung der Ausbeute und der Reproduzierbarkeit ergibt. Weiterhin kann infolge der Begrenzungen durch die Photolithographie und das Ätzen die Wulstbreite W nicht auf 1 bis 2 µm verringert werden, und da­ her wird das Laserlicht ein Strahl mit schmalem elliptischem Querschnitt. Schließlich hat der Halbleiterlaser nach der herkömmlichen Ausführung das Problem, daß drei Kristallwachs­ tumsvorgänge erforderlich sind, so daß der Herstellungsprozeß kompliziert ist.
Aus der US 4 839 307 ist ein Halbleiterlaser bekannt, der auf einer (100)-Fläche eines p-Typ GaAs-Substrates mit einem Graben in [011]-Richtung eine Be-dotierte AlGaAs-Schicht, eine aktive AlGaAs-Schicht auf der Be-dotierten AlGaAs-Schicht und eine Sn­ dotierte AlGaAs-Schicht auf der aktiven Schicht, die durch Molekularstrahlepitaxie ausgebildet sind, aufweist.
Aus KAPON, E. et al.: Patterned quantum weil semiconductor injection laser grown by molecular beam epitaxy, Appl. Phys. Lett., Vol. 52, No. 8, 1988, S. 607-609 ist es bekannt, daß auf einem (100)-orientierten p-Typ GaAs-Substrat auf einem Graben in [011]-Richtung durch Molekularstrahlepitaxie aufgewachsene Schichten des AlGaAs-Systems für einen Heterostruktur- Halbleiterlaser derartige laterale Schichtdickenvariationen aufweisen, daß die Schichtdicke im unteren Teil des Grabens größer als auf den Grabenseitenwänden ist, wobei diese Schichtdickenvariationen bei GaAs/AlGaAs-Lasern, die durch organometallische CVD gebildet wurden durch Aufwachsen der Epitaxieschich­ ten durch SiO2-Masken bewirkt wurden.
Aus TSANG, W. T.; CHO, A. Y.: Growth of GaAs-Gal-xAlxAs over preferentially etched channels by molecular beam epitaxy: A technique for two-dimensional thin-film definition, Appl. Phys. Lett., Vol. 30, No. 6, 1977, S. 293-296 ist ein Aufwachsen von Schichten des GaAs/AlGaAs-Systems durch Molekularstrahlepitaxie auf ein (001)-orientiertes GaAs-Substrat mit Kanälen in [110]- Richtung oder [110]-Richtung bekannt, bei dem die Schichtdicke der Schichten im unteren Teil der Kanäle größer als auf den Seitenwän­ den ist.
Aus der EP 0 333 418 A2 ist eine Halbleiterlaser aus Materialien des AlGaInP-Systems bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Halbleiterlaser vom AlGaInP-Typ anzugeben, der einen niedrigen Schwellwert aufweist, einen Laserstrahl mit annähernd kreisförmigem Quer­ schnitt liefern kann und leicht herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Halbleiterlaser nach Anspruch 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Damit wird ein Halbleiterlaser erhalten, bei dem ein schmales lichtemittierendes Gebiet von 1 bis 2 µm gebildet werden kann und der zur Emission von Laserlicht von nahezu kreisförmigem Querschnitt mit guter Reproduzierbarkeit in der Lage ist und durch sehr einfache Prozesse hergestellt werden kann.
Es folgt die Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1(a) und (b) eine Querschnittsdarstellung und eine perspektivische Darstellung, die einen Halbleiterlaser nach einer ersten Ausfüh­ rungsform zeigen;
Fig. 2 eine Darstellung eines SEM-(Raster­ elektronenmikroskop-)Fotos der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 3 eine Darstellung zur Erklärung des Effekts der Erfindung;
Fig. 4 und Fig. 5 Darstellungen der Beziehung zwischen der Schichtdicke der aktiven Schicht und dem Schwellstrom;
Fig. 6 und Fig. 7 Querschnittsdarstellungen, die andere Ausführungsformen zeigen; und
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung, die einen Halbleiterlaser nach dem Stand der Tech­ nik zeigt.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1a ein p-GaAs-Sub­ strat. Eine n-GaAs-Sperrschicht 2a ist auf einer(100)-Fläche des GaAs-Substrates 1a mittels Kristallwachstums aufgebracht, und ein streifenförmiger Graben vom Vorwärts-Mesa-Typ ist in [011]-Richtung durch Photolithographie und Ätzen so gebildet, daß das GaAs-Substrat 1a freigelegt ist. Eine p-GaInP-Puffer­ schicht 3 in Gitteranpassung mit dem GaAs ist auf der Sperr­ schicht 2a und auf dem in dem Vorwärts-Mesa-Graben freige­ legte Substrat 1a abgeschieden. Eine untere p-AlGaInP-Über­ zugsschicht 4 in Gitterübereinstimmung mit dem GaAs ist auf der Pufferschicht 3 abgeschieden, eine aktive GaInP-Schicht 5 in Gitterübereinstimmung mit dem GaAs ist auf der unteren Überzugsschicht 4 abgeschieden, eine obere AlGaInP-Überzugs­ schicht 6 in Gitteranpassung mit dem GaAs ist auf der aktiven Schicht 5 abgeschieden, und eine n-GaAs-Kontaktschicht 7 ist auf der oberen Überzugsschicht 6 abgeschieden. Eine n-Seiten- Elektrode 9 ist auf die Kontaktschicht 7 abgeschieden, und eine p-Seiten-Elektrode 8 ist auf die rückseitige Oberfläche des Substrates 1a abgeschieden. Die Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnen Resonatorflächen.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Herstellungsprozesses gegeben.
Zuerst wird eine n-GaAs-Stromsperrschicht epitaxial auf einer (100)-Fläche des p-GaAs-Substrates 1a auf eine Dicke von etwa 1 µm durch MOCVD (metallorganische Gasphasenabscheidung) auf­ gewachsen, und ein streifenförmiger Graben vom Vorwärts-Mesa- Typ ist in [011]-Richtung durch Photolithographie und Ätzen so gebildet, daß das GaAs-Substrat 1a freigelegt ist. Es reicht aus, wenn die Form dieses Grabens vom Vorwärts-Mesa- Typ ist, und es nicht notwendigerweise erforderlich, daß er, wie in Fig. 1, V-Gestalt hat. Der Graben kann umgekehrte trapezoidale Gestalt haben, so daß die ebene Oberfläche des Substrates 1a freigelegt ist, anstatt daß das Substrat 1a eingekerbt ist. Auf dem Wafer, auf dem auf diese Weise der Graben gebildet ist, werden aufeinanderfolgend die p- Ga0,5In0,5P-Pufferschicht 3 von 0,1 µm oder mehr Schicht­ dicke, die untere p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugsschicht 4 von etwa 0,5 µm Schichtdicke, die aktive Ga0,5In0,5P-Schicht 5, deren Schichtdicke auf dem Bodenteil des V-förmigen Gra­ bens der unteren Überzugsschicht etwa 0,06 µm beträgt, die obere n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugsschicht 6 von etwa 1 µm Schichtdicke und die n-GaAs-Kontaktschicht von etwa 1 µm Schichtdicke epitaxial durch das MOCVD-Verfahren aufgewach­ sen. Zuletzt wird auf der Kontaktschicht die n-Seiten-Elek­ trode gebildet, und auf der rückseitigen Oberfläche des Sub­ strates wird die p-Seiten-Elektrode gebildet. Resonatorflä­ chen 23 und 24 werden durch Spalten erzeugt und damit die Einrichtung fertiggestellt.
Fig. 2(a) ist eine Darstellung, die schematisch ein SEM- (Rasterelektronenmikroskop)-Foto des Aufbaus der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zeigt, bei dem eine n-GaAs-Sperr­ schicht 2a auf einer (100)-Fläche des p-GaAs-Substrats 1a aufgewachsen ist und eine p-GaInP-Pufferschicht 3 bis n-GaAs- Kontaktschicht 7 auf dem Wafer aufgewachsen sind, auf dem in <011<-Richtung ein streifenförmiger Graben vom Vorwärts-Mesa- Typ erzeugt ist. Fig. 2(b) ist eine Darstellung, die ein Querschnitts-SEM-Foto zeigt, bei dem die Umgebung der aktiven Schicht 5 auf dem Graben weiter vergrößert ist. Die in Fig. 2 gezeigte Struktur ist unter den Bedingungen gewachsen, daß die Aufwachstemperatur 670°C und das V/III-Verhältnis etwa 200 beträgt. Wie in den Fig. 2(a) und (b) gezeigt, ist beim Kristallwachstum der AlGaInP-Reihe durch das MOCVD-Verfahren die Wachstumsgeschwindigkeit im Inneren des Grabens größer als auf dem ebenen Teil des Wafers. Damit ist die Schicht­ dicke im Inneren des Grabens größer als außerhalb des Gra­ bens, und das Wachstum wird so ausgeführt, daß die Schicht­ dicke im Bodenteil des Grabens am größten ist und innerhalb des Grabens zu den Kanten des Grabens hin kleiner wird. Weiterhin wird das Wachstum der unteren Überzugsschicht 4 so gesteuert, daß die untere Überzugsschicht 4 einen strei­ fenförmigen Graben von V-Gestalt längs des auf der Sperr­ schicht 2a erzeugten streifenförmigen Grabens vom Vorwärts- Mesa-Typ und auf dessen Oberfläche aufweist, und die aktive Schicht 5 wird darauf wie beschrieben aufgewachsen. Dadurch kann die Gestalt der aktiven Schicht auf dem Graben so ausge­ bildet werden, daß sie V-Form längs des streifenförmigen V- Grabens der unteren Überzugsschicht 4 hat.
Dann wird durch Aufwachsen der oberen Überzugsschicht auf diese aktive Schicht, wie in Fig. 2(a) gezeigt, die Struktur, bei der die rechte und linke Seite der aktiven Schicht durch die obere und untere Überzugsschicht 4 und 6 und innerhalb des Grabens eingeschlossen werden, aufgebaut, und es wird die in Fig. 3(b) gezeigte Verteilung des Brechungsindex in late­ raler Richtung gebildet. Daneben wird durch den Stromein­ schluß durch die Sperrschicht 2a eine Verteilung der elektri­ schen Feldstärke erzeugt, die im Bodenteil des Grabens ein Maximum hat, wie in Fig. 3(c) gezeigt. Des weiteren ist die Dicke der aktiven Schicht im Bodenteil des Grabens größer als an dessen Rand. Daher ist der Einschluß des Lichts im Boden­ teil des Grabens am größten, und es wird die in Fig. 3(d) gezeigte Verteilung der Lichtintensität erzeugt, was dazu führt, daß das Licht im Bodenteil des Grabens konzentriert ist. Damit wird der schmale (1 bis 2 µm) Bereich des Boden­ teils des Grabens der das Laserlicht emittierende Bereich, und es wird ein Laserstrahl von annäherend kreisförmigem Querschnitt erhalten.
Wie durch H. Okuda et al. in "Highly Reliable InGaP/InGaAlP Visible Light Emitting Inner Stripe Lasers with 667 nm Lasing Wavelength", IEEE Journal of Quantum Electronics, Band 25, No. 6, 1989, Seite 1477-1482, beschrieben, besteht bei einem gewinngeführten (gain-guided) Laser, wie er in Fig. 4 (a) ge­ zeigt ist, zwischen der Dicke der Überzugsschicht und dem Schwellstrom - mit der Dicke der aktiven Schicht als Parame­ ter - eine Beziehung, wie sie in Fig. 4(b) gezeigt ist. Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwischen der Dicke der aktiven Schicht und dem Schwellstrom, wobei die Überzugsschicht in Fig. 4(b) eine Dicke von 0,8 µm hat. Wie aus Fig. 5 zu erkennen, hat der Schwellstrom bei einer Dicke der aktiven Schicht von 0,06 µm ein Minimum, und wenn die Dicke kleiner als 0,06 µm wird, wächst der Schwellstrom rapide an. Wenn die Dicke der aktiven Schicht im Bodenabschnitt des Grabens auf 0,06 µm eingestellt wird, wird die Dicke der aktiven Schicht zu den Kanten des Grabens hin kleiner, und damit wird im Bodenteil des Grabens die größte Verstärkung erhalten, und infolge der beschriebe­ nen Verteilung des Brechungsindex und der Lichtintensität wird im Bodenteil des Grabens ein Lichtleiter gebildet. Da das lichtemittierende Gebiet schmal ist, wird ein Laserstrahl mit nahezu kreisförmigem Querschnitt erhalten, und die Laser­ schwingung setzt bei einem niedrigen Schwellwert ein.
Im folgenden wird der Betrieb des Lasers beschrieben.
Wenn an den pn-Übergang eine Vorwärts-Vorspannung angelegt wird, wird der Strom durch die Sperrschicht 2a eingeschlossen und vom streifenförmigen Grabenteil in die aktive Schicht 5 auf dem Graben injiziert. Diese injizierten Ladungsträger werden durch den Hetero-Übergang in der aktiven Schicht 5 eingeschlossen, rekombinieren und emittieren Licht. Die tatsächliche Verteilung des Brechungsindex in lateraler (seitlicher) Richtung der aktiven Schicht 5 auf dem Graben ist wie oben beschrieben, weiterhin ist der Einschluß des Lichts in der aktiven Schicht 5 auf dem Bodenteil des Grabens ausgeprägt, und damit wird das Licht auf den Bodenteil des Grabens konzentriert, wodurch es in Längsrichtung des strei­ fenförmigen Grabens wellenleiterartig geführt wird. Das wel­ lenleiterartig geführte Licht führt durch den durch die End­ flächen 23 und 24, die senkrecht zur Längsrichtung des Strei­ fens und einander gegenüber liegen, gebildeten Resonator vom Fabry-Perot-Typ zum Entstehen einer Laserschwingung.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die n-GaAs- Sperrschicht 2a auf das p-GaAs-Substrat 1a abgeschieden, und der Strom wird durch Bildung des streifenförmigen Grabens von Vorwärts-Mesa-Gestalt eingeschlossen, aber der Stromeinschluß kann auch so, wie in Fig. 6 gezeigt, bewirkt werden. Eine p- GaInP-Pufferschicht 3, eine eine untere p-AlGaInP-Überzugs­ schicht 4, eine aktive Schicht 5 und eine obere n-AlGaInP- Überzugsschicht 6 aufweisende DH-Struktur und eine n-GaAs- Kontaktschicht 7 sind auf dem p-GaAs-Substrat 1b, auf dem der vorwärts-mesa-förmige Graben gebildet ist, aufeinanderfolgend gebildet, und Zn-haltige Gebiete 10 sind in der Kontakt­ schicht 7 mit der oberen Überzugsschicht 6 durch Diffusion oder Ionenimplantation gebildet, und der Stromeinschluß wird durch die Gebiete 10 bewirkt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Sperrschicht 2a direkt auf dem Substrat gebildet, und nach Ausbildung des Grabens wird die p-Pufferschicht gebil­ det, es ist aber auch möglich, daß die p-GaInP-Pufferschicht 11 und die n-GaInP-Sperrschicht 12 aufeinanderfolgend auf dem p-GaAs-Substrat 1c gebildet werden, und daß danach der Vorwärts- Mesa-Graben gebildet wird, wie in Fig. 7 gezeigt.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung deutlich wird, weist bei einem Halbleiterlaser mit Doppel-Hetero-Struktur nach der Erfindung der Laseraufbau eine erste Halbleiter-Überzugs­ schicht mit einem streifenförmigen Graben in Längsrichtung des Resonators und eine auf dieser Überzugsschicht gebildete aktive Schicht auf, wobei die Dicke der Schicht auf dem er­ wähnten V-Graben größer als außerhalb des Grabens ist und die aktive Schicht eine V-förmige Konfiguration auf dem V-förmi­ gen Graben hat, bei der die Dicke der Schicht im Bodenteil des Grabens am größten ist und zu den Kanten des Grabens hin zunehmend geringer wird. Damit wird ein Halbleiterlaser er­ halten, der einen Laserstrahl mit annähernd kreisförmigem Querschnitt bei einem niedrigen Schwellwert erzeugt und leicht herzustellen ist.

Claims (9)

1. Halbleiterlaser mit einer Schichtenfolge (4, 5, 6), die eine Doppelheterostruktur bildet und auf der (100)-Fläche eines GaAs-Substrates (1a; 1b; 1c) epitaktisch aufgewachsen ist und folgende Schichten enthält:
  • 1. eine untere AlGaInP-Überzugsschicht (4) eines ersten Leitungstyps, die auf ihrer dem Substrat (1a; 1b; 1c) abgewandten Oberfläche mit einem in der [011]-Richtung verlaufenden streifenförmigen Graben mit V-förmigem Querschnitt versehen ist,
  • 2. eine aktive Schicht (5), die durch metallorganische Gasphasenepitaxie auf der unteren Überzugsschicht (4) gebildet ist und aus GaInP- oder aus AlGaInP-Material mit einer geringeren Energiebandlücke als das Material der unteren Überzugsschicht (4) besteht, wobei die Dicke der aktiven Schicht (5) auf dem Graben größer ist als außerhalb des Grabens und die aktive Schicht (5) auf dem Graben einen V-förmigen Querschnitt aufweist, bei dem die Schichtdicke der aktiven Schicht (5) im unteren Teil des Grabens am größten ist und zu den Grabenkanten hin zunehmend geringer wird,
  • 3. eine obere AlGaInP-Überzugsschicht (6) eines zweiten Leitungstyps, die auf der aktiven Schicht (5) gebildet ist und eine größere Energiebandlücke als die aktive Schicht (5) aufweist.
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die untere Überzugsschicht (4) auf einem GaAs- Substrat (1a) eines ersten Leitungstyps mit einer GaAs- Stromsperrschicht (2a) eines zweiten Leitungstyps dazwischen abgeschieden ist und die Stromsperrschicht (2a) einen strei­ fenförmigen Graben in [011]-Richtung mit umgekehrt tra­ pezförmigem Querschnitt auf­ weist, der das Substrat (1a) erreicht.
3. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die untere Überzugsschicht (4) auf der Stromsperr­ schicht (2a) und auf dem Substrat (1a), das in dem Graben freigelegt ist, mit einer Pufferschicht (3) des ersten Lei­ tungstyps dazwischen gebildet ist.
4. Halbleiterlaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß
die Pufferschicht (3) des ersten Leitungstyps aus GaInP in Gitteranpassung mit GaAs besteht und auf der Stromsperr­ schicht (2a) und dem Substrat (1a), das in dem streifenför­ migen Graben freigelegt ist, gebildet ist,
die untere AlGaInP-Überzugsschicht (4) des ersten Leitungs­ typs in Gitteranpassung mit GaAs auf der Pufferschicht (3) gebildet ist,
die aktive Schicht (5) aus AlGaInP-Material in Gitteranpas­ sung mit GaAs gebildet ist,
die obere AlGaInP-Überzugsschicht (6) des zweiten Leitungs­ typs in Gitteranpassung mit GaAs auf der aktiven Schicht (5) gebildet ist und
eine GaAs-Kontaktschicht (7) des zweiten Leitungstyps auf der oberen Überzugsschicht (6) gebildet ist.
5. Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pufferschicht (3), die untere Überzugsschicht (4), die aktive Schicht (5), die obere Überzugsschicht (6) und die Kontaktschicht (7) in einem einmaligen Kristall­ wachstumsprozeß durch metallorganische Gasphasenepitaxie ge­ bildet sind.
6. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß
eine GaInP-Pufferschicht (11) eines ersten Leitungstyps in Gitteranpassung mit GaAs auf dem GaAs-Substrat (1c) eines ersten Leitungstyps gebildet ist,
eine GaInP-Stromsperrschicht (12) eines zweiten Leitungstyps auf der Pufferschicht (11) gebildet ist, die einen in der Stromsperrschicht (12) gebildeten streifenförmigen Graben in [011]-Richtung mit umgekehrt trapezförmigem Querschnitt enthält, der die Pufferschicht (11) erreicht,
die untere AlGaInP-Überzugsschicht (4) des ersten Leitungs­ typs in Gitteranpassung mit GaAs auf der Stromsperrschicht (12) und auf der Pufferschicht (11), die in dem streifenför­ migen Graben in [011]-Richtung freigelegt ist, ge­ bildet ist,
die aktive Schicht (5) aus AlGaInP-Material besteht, und in Gitteranpassung mit GaAs auf der unteren Überzugsschicht (4) gebildet ist,
die obere AlGaInP-Überzugsschicht (6) des zweiten Leitungs­ typs in Gitteranpassung mit GaAs auf der aktiven Schicht (5) gebildet ist und
eine GaAs-Kontaktschicht (7) des zweiten Leitungstyps auf der oberen Überzugsschicht (6) gebildet ist.
7. Halbleiterlaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die untere Überzugsschicht (4), die aktive Schicht (5), die obere Überzugsschicht (6) und die Kontaktschicht (7) in einem einmaligen Kristallwachstumsprozeß durch me­ tallorganische Gasphasenepitaxie gebildet sind.
8. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß
eine GaInP-Pufferschicht (3) eines ersten Leitungstyps in Gitteranpassung mit GaAs auf dem GaAs-Substrat (1b) eines ersten Leitungstyps gebildet ist, in welchem ein streifen­ förmiger Graben mit V-förmigem Querschnitt in [011]-Richtung gebildet ist,
die untere AlGaInP-Überzugsschicht (4) des ersten Leitungs­ typs in Gitteranpassung mit GaAs auf der Pufferschicht (3) gebildet ist,
die aktive Schicht (5) aus AlGaInP-Material besteht und in Gitteranpassung mit GaAs auf der unteren Überzugsschicht (4) gebildet ist,
die obere AlGaInP-Überzugsschicht (6) des zweiten Leitungs­ typs in Gitteranpassung mit GaAs auf der aktiven Schicht (5) gebildet ist,
eine GaAs-Kontaktschicht (7) des zweiten Leitungstyps auf der oberen Überzugsschicht (6) gebildet ist und
ein Gebiet (10) des ersten Leitungstyps durch Diffusion oder Ionenimplantation von Verunreinigungen des ersten Leitungs­ typs von der Oberfläche der Kontaktschicht (7) ausgehend derart gebildet ist, daß es die obere Überzugsschicht (6) erreicht.
9. Halbleiterlaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pufferschicht (3), die untere Überzugsschicht (4), die aktive Schicht (5), die obere Überzugsschicht (6) und die Kontaktschicht (7) in einem einmaligen Wachstumspro­ zeß durch metallorganische Gasphasenepitaxie gebildet sind.
DE4121291A 1990-06-28 1991-06-27 Halbleiterlaser Expired - Fee Related DE4121291C2 (de)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5307357A (en) * 1992-11-05 1994-04-26 International Business Machines Corporation Protection means for ridge waveguide laser structures using thick organic films
US5546418A (en) * 1993-07-28 1996-08-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser having a flat groove for selected crystal planes
JPH07183618A (ja) * 1993-12-22 1995-07-21 Ricoh Co Ltd 半導体レーザ装置、半導体レーザ装置製造方法並びに集積型半導体レーザ装置
JPH08125126A (ja) * 1994-10-19 1996-05-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US5548128A (en) * 1994-12-14 1996-08-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Direct-gap germanium-tin multiple-quantum-well electro-optical devices on silicon or germanium substrates
US6365968B1 (en) 1998-08-07 2002-04-02 Corning Lasertron, Inc. Polyimide/silicon oxide bi-layer for bond pad parasitic capacitance control in semiconductor electro-optical device
KR101164026B1 (ko) * 2007-07-12 2012-07-18 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101459763B1 (ko) * 2008-01-15 2014-11-12 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4567060A (en) * 1983-11-18 1986-01-28 Sharp Kabushiki Kaisha Method of producing a semiconductor laser device
US4839307A (en) * 1986-05-14 1989-06-13 Omron Tateisi Electronics Co. Method of manufacturing a stripe-shaped heterojunction laser with unique current confinement
US4841535A (en) * 1987-08-19 1989-06-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
EP0333418A2 (de) * 1988-03-14 1989-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Halbleiterlaser-Vorrichtung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723292A (en) * 1980-07-16 1982-02-06 Sony Corp Semiconductor laser device and manufacture thereof
JPS58131787A (ja) * 1982-01-29 1983-08-05 Nec Corp 半導体レ−ザ
JPS58132986A (ja) * 1982-02-03 1983-08-08 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ装置
JPS58134488A (ja) * 1982-02-05 1983-08-10 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ装置
JPS607788A (ja) * 1983-06-28 1985-01-16 Toshiba Corp 半導体レ−ザ
JPS60130882A (ja) * 1983-12-19 1985-07-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置
EP0160490B1 (de) * 1984-04-24 1992-07-08 Sharp Kabushiki Kaisha Halbleiterlaser
US4888624A (en) * 1984-06-15 1989-12-19 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Semiconductor devices employing high resistivity in-based compound group III-IV epitaxial layer for current confinement
JPS62165989A (ja) * 1986-01-17 1987-07-22 Oki Electric Ind Co Ltd 分布帰還型半導体レ−ザ素子
JPS62183586A (ja) * 1986-02-07 1987-08-11 Fujitsu Ltd 半導体レ−ザの製造方法
JP2538960B2 (ja) * 1987-12-18 1996-10-02 富士通株式会社 半導体発光装置の製造方法
JPH01183183A (ja) * 1988-01-18 1989-07-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4567060A (en) * 1983-11-18 1986-01-28 Sharp Kabushiki Kaisha Method of producing a semiconductor laser device
US4839307A (en) * 1986-05-14 1989-06-13 Omron Tateisi Electronics Co. Method of manufacturing a stripe-shaped heterojunction laser with unique current confinement
US4841535A (en) * 1987-08-19 1989-06-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
EP0333418A2 (de) * 1988-03-14 1989-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Halbleiterlaser-Vorrichtung

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IMANAKA, K. et al.: Inner-Stripe AlGaAs/GaAs Laser Diode by Single-Step Molecular Beam Epitaxy, In GB-Z.: Electronics Letters, Vol. 23, No. 5, 1987, S. 209-210 *
KAPON, E. et al.: Molecualr beam epitaxy of GaAs/AlGaAs superlattice heterostrcutures on nonplanar substrates. In US-Z.: Appl.Phys.Lett., *
KAPON, E. et al.: Patterned quantum well semicon- ductor injection laser grown by molecular beam epitaxy. In US-Z.: Appl.Phys.Lett., Vol. 52, No. 8, 1988, S. 607-609 *
KAWAMURA, Y. et al.: 0.66 mum Room-Temperature Operation of InGaAlP DH Laser Diodes Grown by MBE. In GB-Z.: Electronics Letters, Vol. 19, No. 5, 1983, S. 163-165 *
MORI, Y. et al.: Single mode laser with a V- shaped active layer grown by metalorganic che- mical vapor deposition: A v-shaped double heterostructure laser. In US-Z.: J. Appl. Phys., Vol. 52, No. 9, 1981, S. 5429-5433 *

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Publication number Publication date
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US5173913A (en) 1992-12-22

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