DE60200419T2

DE60200419T2 - Halbleiterlaservorrichtung

Info

Publication number: DE60200419T2
Application number: DE60200419T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Sodegaura-shi Fujimoto; Kiyofumi Ichihara-shi Muro; Takeshi Sodegaura-shi Koiso
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: EP1289084B1; CN1407677A; EP1289084A1; US20030052315A1; US6717186B2; DE60200419D1; CN1259760C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Realindex-geführte Halbleiterlaservorrichtung, die zu einem Betrieb hoher Leistung fähig ist, die vorzugsweise in Kommunikationen, Laserdruckern, Lasermedizinbehandlung, Laserbearbeitung und dergleichen verwendet werden kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
4A bis 4C sind Querschnittsansichten, die den Aufbau einer Realindex-geführten Halbleiterlaservorrichtung (hierin nachstehend als "DCH-SYS Typ LD" bezeichnet) mit einer entkoppelten Einschränkungsheterostruktur (confinement heterostructure), wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP-A 11-154775 (1999) gezeigt, und ein Verfahren zum Herstellen der selben zeigen.
In 4A werden eine AlGaAs-Mantelschicht eines n-Typs 2, eine AlGaAs-Optikwellenleiterschicht eines n-Typs 3, eine AlGaAs-Trägerblockierschicht eines n-Typs 4, eine GaAs/AlGaAs-Quantenschacht-Aktivschicht 5, eine AlGaAs-Trägerblockierschicht eines p-Typs 6, ein Teil einer AlGaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 7 in dieser Reihenfolge durch Kristallwachstum auf einem GaAs-Substrat eines n-Typs 1 ausgebildet. Dann wird, wie in 4B gezeigt, eine SiO₂-Streifenmaske 8 auf dem gewachsenen epitaktischen Substrat, spezieller auf einer vorbestimmten Region auf der AlGaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 7a durch Verdampfung und Fotolithografietechniken ausgebildet. Dann wird, wie in 4B gezeigt, eine AlGaAs-Brechzahlsteuerschicht eines n-Typs 9 durch selektives Wachstum auf der Region mit Ausnahme der Region ausgebildet, wo die SiO₂-Streifenmaske 8 ausgebildet ist. Nachdem die SiO₂-Streifenmaske 8 entfernt ist, wie in 4C gezeigt, werden dann eine AlGaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 7b, d. h. der Rest der Optikwellenleiterschicht, eine AlGaAs-Mantelschicht eines p-Typs 10 und eine HGaAs-Kontaktschicht eines p-Typs 11 in dieser Reihenfolge durch Kristallwachstum ausgebildet. Somit wird eine LD eines DCH-SYS Typs hergestellt. Die AlGaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 7a und die AlGaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 7b bilden eine Optikwellenleiterschicht 7.
In einer derartigen LD eines DCH-SAS Typs wird ein Halbleitermaterial mit einer geringeren Brechzahl als die der Optikwellenleiterschicht 7 als die Brechzahlsteuerschicht 9 vergraben. Dies schafft eine effektive Brechzahldifferenz auch in der Richtung parallel zu der Aktivschicht 5 in einer Streifenregion R1 (die im folgenden als ein "Fenster" bezeichnet werden kann), worin die Brechzahlsteuerschicht 9 nicht in der Optikwellenleiterschicht 7 ausgebildet ist (die Richtung parallel zu der Aktivschicht 5 ist die Breitenrichtung eines Streifenfensters R1). Somit ist Laserlicht auch in der Breitenrichtung des Streifenfensters R1 eingeschränkt, sodass Oszillation im Einzelquermodus (single transverse mode oscillation) bei einer niedrigen Schwelle höchst effizient erhalten werden kann.
Des Weiteren wird in dem Produktionsverfahren, das selektives Wachstum einsetzt, wie in 4A bis 4C gezeigt, ein Ätzprozess, in dem Verarbeitungsgenauigkeit gering ist, eliminiert, und die Brechzahlsteuerschicht 9 kann unter Nutzung der hohen Steuereigenschaften des Kristallwachstumverfahrens, wie etwa MOCVD, MOMBE und MBE, ausgebildet werden.
Allgemein hat die Kristallwachstumtechnik hohe Steuereigenschaften. Unmittelbar nach dem Start des Wachstums auf einem Substrat, welches Luft ausgesetzt wurde, ist jedoch Wachstum speziell instabil. Z. B. ist unmittelbar, nachdem Wachstum beginnt, die Wachstumsrate reduziert, oder im schlimmsten Fall tritt eine Leerlaufzeit auf, während der kein Wachstum veranlasst wird. In dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlaservorrichtung, das selektives Wachstum einsetzt, wie oben beschrieben, wird die Brechzahlsteuerschicht 9 direkt auf dem epitaktischen Substrat gezüchtet, das Luft ausgesetzt wurde. Daher ist die Stärke der Brechzahlsteuerschicht 9 wegen dem Auftreten der Leerlaufzeit oder dergleichen instabil. Dies verursacht das Problem, dass die Reproduzierbarkeit der effektiven Brechzahldifferenz in der Breitenrichtung des Streifenfensters R1 nicht gut ist. Insbesondere wenn die Brechzahlsteuerschicht 9 gestaltet ist, dünn zu sein, ist dieses Problem gravierender.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Halbleiterlaservorrichtung vorzusehen, umfassend eine Brechzahlsteuerschicht, die durch selektives Wachstum unter hoher Steuerung von deren Stärke ausgebildet werden kann, und mit einer effektiven Brechzahldifferenz guter Reproduzierbarkeit und einem hohen Produktionsertrag.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Realindex-geführte Halbleiterlaservorrichtung vor, umfassend:
eine Aktivschicht;
eine Optikwellenleiterschicht, die mindestens auf einer Seite der Aktivschicht vorgesehen ist, wobei die Optikwellenleiterschicht Bandlückenenergie aufweist, die gleich oder größer einer Bandlückenenergie der Aktivschicht ist;
eine Mantelschicht, die auf einer äußeren Seite der Optikwellenleiterschicht vorgesehen ist, wobei die Mantelschicht eine Bandlückenenergie aufweist, die gleich oder größer der Bandlückenenergie der Optikwellenleiterschicht ist;
eine Brechzahlsteuerschicht mit einem Streifenfenster, vergraben in der Optikwellenleiterschicht oder vergraben zwischen der Optikwellenleiterschicht und der Mantelschicht, wobei die Brechzahlsteuerschicht durch selektives Wachstum gebildet wird; und
eine Halbleiterschicht, die durch selektives Wachstum vor der Bildung der Brechzahlsteuerschicht durch das selektive Wachstum gebildet wird,
wobei ein Material der Halbleiterschicht ausgewählt wird, so dass in einem laminierten Abschnitt, inkludierend die Halbleiterschicht und die Brechzahlsteuerschicht, eine Änderung einer effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht kleiner als eine Änderung einer effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Brechzahlsteuerschicht ist.
Gemäß der Erfindung wird die Halbleiterschicht vor der Brechzahlsteuerschicht selektiv gezüchtet. Deshalb ist das selektive Wachstum während des Wachstums der Halbleiterschicht stabilisiert, die Brechzahlsteuerschicht kann durch selektives Wachstum unter hoher Steuerung der Stärke der Brechzahlsteuerschicht ausgebildet werden. In dem laminierten Abschnitt, inkludierend die Halbleiterschicht und die Brech zahlsteuerschicht, ist die Änderung einer effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht kleiner als die der Brechzahlsteuerschicht. Selbst wenn die Stärke der Halbleiterschicht wegen einem Auftreten einer Leerlaufzeit oder dergleichen reduziert wird, kann daher der Einfluss auf die effektiven Brechzahl in dem laminierten Abschnitt unterdrückt werden, um kleiner als in dem Fall zu sein, wo die Halbleiterschicht nicht verwendet wird. Folglich wird die Abweichung der Differenz einer effektiven Brechzahl zwischen zwei laminierten Abschnitten, inkludierend die Halbleiterschicht und die Brechzahlsteuerschicht, und einem laminierten Abschnitt, inkludierend ein Fenster, das zwischen den zwei laminierten Abschnitten eingelegt ist, unter Halbleiterlaservorrichtungen kleiner.
Somit kann die Brechzahlsteuerschicht der Halbleiterlaservorrichtung durch selektives Wachstum unter hoher Steuerung von deren Stärke ausgebildet werden, und eine gewünschte effektive Brechzahldifferenz, die eine Differenz einer effektiven Brechzahl zwischen den laminierten Abschnitten, inkludierend die Halbleiterschicht und die Brechzahlsteuerschicht, und einem laminierten Abschnitt, inkludierend das Fenster der Brechzahlsteuerschicht, kann mit hoher Reproduzierbarkeit geschaffen werden, mit dem Ergebnis, dass ein verbesserter Produktionsertrag realisiert werden kann.
In der Erfindung ist es wünschenswert, dass eine Änderung einer effektiven Brechzahldifferenz wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht 5 × 10^–6/nm oder kleiner ist, wobei die effektive Brechzahldifferenz eine Differenz einer effektiven Brechzahl zwischen den laminierten Abschnitten, inkludierend die Halbleiterschicht und die Brechzahlsteuerschicht, und einem laminierten Abschnitt, inkludierend das Fenster der Brechzahlsteuerschicht, ist.
Gemäß der Erfindung ist die Wirkung einer Reduzierung der effektiven Brechzahl wegen der Bildung der Halbleiterschicht mit einer niedrigen Brechzahl in der Optikwellenleiterschicht im wesentlichen durch die Wirkung einer Erhöhung der effektiven Brechzahl wegen einer Erhöhung der Gesamtstärke der Optikwellenleiterschicht versetzt. Das Kristallwachstum ist mit einem Wachstum entsprechend 10 nm bis 50 nm stabilisiert. Falls die Änderung einer effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht gestaltet ist, 5 × 10^–6/nm oder kleiner zu sein, wird deshalb die effektive Brechzahldifferenz durch die Brechzahlsteuerschicht, die gebildet wird, eine gewünschte Stärke aufzuweisen, gesteuert, im wesentlichen ohne durch die Stärke der Halbleiterschicht beeinflusst zu sein. Folglich kann die Brechzahlsteuerschicht der Halbleiterlaservorrichtung durch selektives Wachstum unter hoher Steuerung von deren Stärke ausgebildet werden, und eine gewünschte effektive Brechzahldifferenz, die eine Differenz einer effektiven Brechzahl zwischen den laminierten Abschnitten, inkludierend die Halbleiterschicht und die Brechzahlsteuerschicht, und einem laminierten Abschnitt, inkludierend das Fenster der Brechzahlsteuerschicht, kann mit hoher Reproduzierbarkeit geschaffen werden, mit dem Ergebnis, dass ein verbesserter Produktionsertrag realisiert werden kann.
In der Erfindung ist es wünschenswert, dass eine Stärke der Brechzahlsteuerschicht 300 nm oder kleiner im Sinne einer weiteren Effektivität ist.
Selbst wenn eine Brechzahlsteuerschicht ausgebildet wird, dünn zu sein, und ein Auftreten einer Leerlaufzeit oder dergleichen die effektive Brechzahldifferenz beträchtlich beeinflusst, kann gemäß der Erfindung eine gewünschte Stärke davon präzise reproduziert werden. Deshalb kann die Fähigkeit zum Steuern der Stärke der Brechzahlsteuerschicht, die durch selektives Wachstum gebildet wird, erhöht werden, eine ge wünschte effektive Brechzahldifferenz kann mit guter Reproduzierbarkeit geschaffen werden und der Produktionsertrag kann verbessert werden.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die effektive Brechzahldifferenz in der Breitenrichtung des Fensters mit guter Reproduzierbarkeit durch Stabilisierung des Kristallwachstums während eines Wachstums der Halbleiterschicht zu steuern, deren Einfluss auf die effektiven Brechzahl unterdrückt wird, um klein zu sein, um die Fähigkeit zum Steuern der Stärke der nachfolgend gezüchteten Brechzahlsteuerschicht zu verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher, genommen mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen:
1 eine Querschnittsansicht ist, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung zeigt, die eine Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen der Stärke einer Halbleiterschicht 30 und der effektiven Brechzahl zeigt, wenn eine Al-Zusammensetzung (X) der Halbleiterschicht 30, die aus Al_xGa_1–xAs besteht, in dem laminierten Aufbau der Halbleiterlaservorrichtung, die in 1 gezeigt wird, geändert wird;
3A bis 3C Querschnittsansichten sind, die ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterlaservorrichtung zeigen, die in 1 gezeigt wird; und
4A bis 4C Querschnittsansichten zum Veranschaulichen des Stands der Technik sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf die Zeichnungen werden nun nachstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleiterlaservorrichtung als eine Ausführungsform der Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform wird eine Laservorrichtung eines DCH-SAS-Typs als ein Beispiel genommen, um die Erfindung zu beschreiben. In der Halbleiterlaservorrichtung sind eine Al_0,09G_0,91As-Mantelschicht eines n-Typs 22, eine GaAs-Optikwellenleiterschicht eines n-Typs 23, eine Al_0,40Ga_0,60As-Trägerblockierschicht eines n-Typs 24, eine In_0,18Ga_0,82As/GaAs-Quantenschacht-Aktivschicht 25, eine Al_0,40Ga_0,60As-Trägerblockierschicht eines p-Typs 26, eine GaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 27, eine Al_0,09Ga_0,91As-Mantelschicht eines p-Typs 28 und eine GaAs-Kontaktschicht eines p-Typs 29 in dieser Reihenfolge auf einem GaAs-Substrat eines n-Typs 21 laminiert.
In der vertikalen Richtung ist Licht durch die oberen und unteren Mantelschichten 22 und 28 mit Brechzahlen kleiner als jene der Aktivschicht 25 und der Optikwellenleiterschichten 23 und 27 eingelegt. In der seitlichen Richtung (horizontale Richtung auf der Blattoberfläche von 1) ist Licht auf eine Region (hierin nachstehend als "Fenster" bezeichnet) R21 eingeschränkt, die sich in einer Streifenform in der resonanten Richtung erstreckt, eingelegt durch die Brechzahlsteuerschicht 31 mit einer Brechzahl kleiner als die der Optikwellenleiterschicht 27.
In dieser Ausführungsform bedeutet "Erstellen einer Differenz in der effektiven Brechzahl" Erstellen einer Differenz zwischen der effektiven Brechzahl in einem Wellenleiterabschnitt der Halbleiterlaservorrichtung (ungefähr ein Abschnitt, der durch eine strichpunktierte Linie A in 1 umgeben ist) und der effektiven Brechzahl der zwei laminierten Abschnitte, die auf beiden Seiten (der rechten und linken Seite in 1) des Wellenleiterabschnitts positioniert sind.
Das Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Halbleiterschicht 30 unter der Brechzahlsteuerschicht 31 vorgesehen ist, und die Halbleiterschicht 30 aus einem Material hergestellt wird (oder eine Zusammensetzung hat), welches verhindert, dass die effektive Brechzahl in den laminierten Abschnitten inkludierend die Halbleiterschicht 30 variiert, selbst wenn die Stärke der Halbleiterschicht 30 unter Halbleiterlaservorrichtungen variiert. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die Halbleiterschicht 30 existiert, die verhindert, dass die effektive Brechzahl in dem Laminat 32 variiert, selbst wenn die Stärke variiert, da die Brechzahlsteuerschicht 31 epitaktisch gezüchtet wird, nachdem sie Luft ausgesetzt ist, sodass es schwierig ist, die Stärke in der früheren Stufe des Wachstums zu steuern. In der vorliegenden Erfindung wird die Halbleiterschicht 30 durch epitaktisches Wachstum in einer früheren Stufe vor der Brechzahlsteuerschicht 31 gebildet, um die effektive Brechzahl in den laminierten Abschnitten inkludierend die Halbleiterschicht 30 zu stabilisieren.
Des Weiteren ist das Laminat 32, das durch Laminieren einer Al_0,09Ga_0,91As-Brechzahlsteuerschicht eines n-Typs 31 auf der Al_0,06Ga_0,94As-Halbleiterschicht eines n-Typs 30 erhalten wird, in der GaAs-Optikwellenleiterschicht eines p-Typs 27 vorgesehen. Dieses Laminat 32 hat eine Streifenregion R21. Die Streifenregion ist eine Region, in der die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31 nicht vorgesehen sind.
2 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Stärke der Halbleiterschicht 30 und der effektiven Brechzahl zeigt, wenn die Al-Zusammensetzung (X) der Halbleiterschicht 30, die aus Al_xGa_1–xAs hergestellt wird, in dem laminierten Aufbau der Halbleiterlaservorrichtung geändert wird, die in 1 gezeigt wird. 2 zeigt an, dass wenn X in der Al-Zusammensetzung 0,06 ist, die effektive Brechzahl konstant ist, selbst wenn die Stärke der Halbleiterschicht 30 geändert wird.
Wenn der laminierte Aufbau der Halbleiterlaservorrichtung bestimmt ist, kann die Zusammensetzung der Halbleiterschicht optimiert werden durch Durchführen von Simulationen der Zusammensetzung (Brechzahl) der Halbleiterschicht, die in der Optikwellenleiterschicht vorgesehen ist, gemäß dem bestimmten laminierten Aufbau und der effektiven Brechzahl, während die Stärke variiert wird. Die effektive Brechzahl kann z. B. mit BPM#CAD (hergestellt durch Optiwave Corporation) erhalten werden.
In dieser Ausführungsform wird die Halbleiterschicht 30 verwendet, durch die die Wirkung einer Reduzierung der effektiven Brechzahl wegen der Bildung der Halbleiterschicht 30 mit einer Brechzahl kleiner als die der Optikwellenleiterschicht 27 in der Optikwellenleiterschicht 27 durch die Wirkung einer Erhöhung der effektiven Brechzahl wegen einer Erhöhung der Gesamtstärke der Optikwellenleiterschicht 27 versetzt ist. Selbst wenn die Stärke der Halbleiterschicht 30 geändert wird, wie in 2 gezeigt, kann daher die effektive Brechzahl außerhalb des Fensters R21 konstant sein. Folglich kann die effektive Brechzahldifferenz in der Breitenrichtung der Streifenregion R21 ungeachtet der Stärke der Halbleiterschicht 30 konstant sein.
3A bis 3A sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Laservorrichtung zeigen, die in 1 gezeigt wird. Zuerst werden, wie in 3A gezeigt, eine Mantelschicht mit 2,6 μm 22, hergestellt aus Al_0,09Ga_0,91As eines n-Typs, eine Optikwellenleiterschicht mit 0,48 μm 23, hergestellt aus GaAs eines n-Typs, eine Trägerblockierschicht mit 0, 03 μm 24, hergestellt aus Al_0,40Ga_0,60As eines n-Typs, eine Quantenschacht-Aktivschicht 25, hergestellt aus In_0,18Ga_0,82As/GaAs, eine Trägerblockierschicht mit 0,03 μm 26, hergestellt aus Al_0,40Ga_0,60As eines p-Typs und ein Teil einer Optikwellenleiterschicht 27a, hergestellt aus GaAs eines p-Typs, in dieser Reihenfolge auf einem GaAs-Substrat eines n-Typs 21 durch MOCVD oder dergleichen kristall-gezüchtet.
In AlGaAs-Materialien tendiert die Bandlückenenergie zu einer Erhöhung, während die Al-Zusammensetzung erhöht wird. In dieser Ausführungsform ist die Bandlückenenergie der Optikwellenleiterschichten 23 und 27 größer als die der Quantenschacht-Aktivschicht 25, und die Bandlückenenergie von jeder der Mantelschichten 22 und 28 und der Trägerblockierschichten 24 und 26 ist größer als die der Optikwellenleiterschichten 23 und 27.
Das so kristall-gezüchtete Substrat wird aus der Kristallwachstumsvorrichtung entfernt und in z. B. eine Elektronenstrahl-Verdampfungsvorrichtung platziert. Wie in 3B gezeigt, wird eine Streifenmaske durch Bildung einer Maske mit 0,1 μm 18, hergestellt aus z. B. SiO₂, auf der gesamten Oberfläche, und dann Entfernen der Maske in einem Abschnitt mit Ausnahme der zentralen Region, die als ein Streifenfenster dienen wird, durch eine Fotolithografietechnik gebildet. Diese Maske 18 ist sehr dünn, sodass eine konventionelle Fo tolithografie zur Bildung mit einer guten Reproduzierbarkeit bei einer hohen Präzision verwendet werden kann.
Dann wird das Substrat, das mit der Maske 18 versehen ist, in die Kristallwachstumsvorrichtung zurückgegeben, und es wird eine Operation für ein selektives Wachstum einer Halbleiterschicht mit 0,01 μm 30, hergestellt aus Al_0,06Ga_0,94As eines n-Typs, und einer Brechzahlsteuerschicht mit 0,08 μm 31, hergestellt aus Al_0,09Ga_0,91As eines n-Typs, auf einem Abschnitt 27a der Optikwellenleiterschicht 27 durchgeführt. Dann kann ein Schichtaufbau, in dem Kristallwachstum in einer Region, die mit der Maske 18 versehen ist, nicht bewirkt wird, erhalten werden, wie in 3B gezeigt.
Dann wird die Maske 18 z. B. mit einer wässrigen Lösung aus Fluorwasserstoffsäure entfernt. Dann wird, wie in 3C gezeigt, ein Abschnitt 27b, der der Rest der Optikwellenleiterschicht 27 ist, kristall-gezüchtet, und somit wird die Optikwellenleiterschicht 27 mit einer Stärke von 0,48 μm, hergestellt aus GaAs eines p-Typs, ausgebildet. Des Weiteren werden eine Mantelschicht mit 0,83 μm 28, hergestellt aus Al_0,09Ga_0,91As eines p-Typs, und eine Kontaktschicht mit 0,3 μm 29, hergestellt aus GaAs eines p-Typs, in dieser Reihenfolge kristall-gezüchtet.
Nachdem die Maske in dem Abschnitt ausgebildet ist, der als das Streifenfenster R21 dienen wird, wird auf diese Art und Weise das Laminat 32, inkludierend die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31, durch selektives Wachstum ausgebildet. Danach wird die Maske 18 entfernt. Dieses Verfahren macht es möglich, die Größe in der Höhenrichtung und der Breitenrichtung des Fensters R21, das durch das Laminat 32, inkludierend die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31, eingeschlossen ist mit einer guten Reproduzierbarkeit bei einer hohen Präzision zu steuern. Dieses se lektive Wachstum des Laminats 32, inkludierend die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31, macht es möglich, eine Halbleiterlaservorrichtung mit einer exzellenten Oszillationsschwelle und Stabilität in dem Quermodus in einem hohen Ertrag zu erzeugen.
Das Material der Maske 18 ist nicht auf SiO₂ begrenzt, und es kann ein beliebiges Material, das selektives Wachstum erlaubt, wie etwa SiN, verwendet werden.
Wie bisher beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform die Halbleiterschicht 30 vor der Brechzahlsteuerschicht 31 selektiv gezüchtet. Daher kann die Fähigkeit zum Steuern der Stärke der Brechzahlsteuerschicht 31, die anschließend zu dem Wachstum, stabilisiert während des Wachstums der Halbleiterschicht 30, gezüchtet wird, verbessert werden. In dem laminierten Abschnitt, inkludierend die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31, ist die Änderung in der effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht 30 kleiner als die der effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Brechzahlsteuerschicht 31. Selbst wenn die Stärke der Halbleiterschicht 30 wegen dem Auftreten der Leerlaufzeit oder dergleichen reduziert wird, kann daher der Einfluss auf die effektive Brechzahl in dem laminierten Abschnitt unterdrückt werden, kleiner als in dem Fall zu sein, wo die Halbleiterschicht 30 nicht verwendet wird. Folglich wird die Abweichung der Differenz einer effektiven Brechzahl zwischen zwei laminierten Abschnitten, inkludierend die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31, und dem laminierten Abschnitt, inkludierend das Fenster R21, eingeschlossen durch die zwei laminierten Abschnitte, unter Halbleitervorrichtungen kleiner.
Somit können eine Halbleiterlaservorrichtung mit einer guten Fähigkeit zum Steuern der Stärke der Brechzahlsteuerschicht 31, die durch selektives Wachstum gebildet wird, eine gute Reproduzierbarkeit der effektiven Brechzahldifferenz und ein verbesserter Produktionsertrag realisiert werden.
Wenn die Differenz einer effektiven Brechzahl zwischen dem laminierten Abschnitt, inkludierend die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31, und dem laminierten Abschnitt, inkludierend das Fenster der Brechzahlsteuerschicht 31, als die effektive Brechzahldifferenz definiert ist, ist es wünschenswert, dass die Änderung in der effektiven Brechzahldifferenz wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht 30 5 × 10^–6/nm oder kleiner ist.
In der oben beschriebenen Halbleiterlaservorrichtung ist die Wirkung einer Reduzierung der effektiven Brechzahl wegen der Bildung der Halbleiterschicht 30 mit einer geringen Brechzahl in der Optikwellenleiterschicht 27 im wesentlichen durch die Wirkung einer Erhöhung der effektiven Brechzahl wegen einer Erhöhung der Gesamtstärke der Optikwellenleiterschicht 27 versetzt. Das Kristallwachstum ist mit einem Wachstum entsprechend 10 nm bis 50 nm stabilisiert. Falls die Änderung in der effektiven Brechzahl wegen einer Änderung einer Stärke der Halbleiterschicht 30 gestaltet ist, 5 × 10^–6/nm oder kleiner zu sein, wird daher die effektive Brechzahldifferenz durch die Brechzahlsteuerschicht 31, die zu einer gewünschten Stärke ausgebildet ist, gesteuert, im wesentlichen ohne durch die Stärke der Halbleiterschicht 30 beeinflusst zu werden. Folglich können eine Halbleiterlaservorrichtung mit hohen Stärkesteuereigenschaften der Brechzahlsteuerschicht 31, die durch selektives Wachstum gebildet wird, eine gute Reproduzierbarkeit der effektiven Brechzahldifferenz und ein verbesserter Produktionsertrag realisiert werden.
Es ist wünschenswert, dass die Stärke der Brechzahlsteuerschicht 31 300 nm oder kleiner im Sinne einer weiteren Effektivität ist.
Durch Ausbildung der Brechzahlsteuerschicht 31, auf diese Weise dünn zu sein, kann, selbst wenn ein Auftreten der Leerlaufzeit oder dergleichen die effektive Brechzahldifferenz beträchtlich beeinflusst, die Stärke davon präzise reproduziert werden. Daher kann die Fähigkeit zum Steuern der Stärke der Brechzahlsteuerschicht 31, die durch selektives Wachstum gebildet wird, verbessert werden, die effektive Brechzahldifferenz kann mit guter Reproduzierbarkeit geschaffen werden und der Produktionsertrag kann verbessert werden.
In dieser Ausführungsform werden die Trägerblockierschichten 24 und 26 verwendet, aber ohne die Trägerblockierschichten 24 und 26 kann die effektive Brechzahl des Fensters R21 durch geeignetes Bestimmen der Zusammensetzung (Brechzahl) der Halbleiterschicht 30 konstant sein, selbst wenn die Stärke der Halbleiterschicht 30 geändert wird. Obwohl in dieser Ausführungsform die Halbleiterschicht 30 und die Brechzahlsteuerschicht 31 innerhalb der Optikwellenleiterschicht 27 gebildet werden, können sie außerdem alternativ zwischen der Optikwellenleiterschicht 27 und der Mantelschicht 28 gebildet werden.
Die Erfindung kann in anderen speziellen Formen ohne Abweichung von deren wesentlichen Charakteristika verkörpert sein. Die vorliegenden Ausführungsformen sind deshalb in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Bereich der Erfindung durch die angefügten Ansprüche an Stelle durch die vorangehende Beschreibung angezeigt wird, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz der Ansprüche kommen, sind daher gedacht, darin eingeschlossen zu sein.

Claims

Eine Real-Index-geführte Halbleiter-Laser Vorrichtung umfassend: – eine aktive Schicht (25); – eine optische Wellenleiter-Schicht (23, 27), bereitgestellt zumindest auf einer Seite der aktiven Schicht (25), wobei die optische Wellenleiter-Schicht (23, 27) eine Bandlücken-Energie gleich oder größer als die Bandlücken-Energie der aktiven Schicht aufweist; – eine Mantel-Schicht (22, 28), bereitgestellt auf der Außenseite der optischen Wellenleiter-Schicht (23, 27), wobei die Mantel-Schicht (22, 28) eine Bandlücken-Energie gleich oder größer als die Bandlücken-Energie der optischen Wellenleiter-Schicht (23, 27) aufweist; – eine Brechungsindex Kontroll-Schicht (31) mit einem gestreiften Fenster, abgedeckt in der optischen Wellenleiter-Schicht (27) oder abgedeckt zwischen der optischen Wellenleiter-Schicht (27) und der Mantel-Schicht (28), wobei die Brechungsindex Kontroll-Schicht (31) durch selektives Wachstum geformt ist; – eine Halbleiter-Schicht (30), geformt durch selektives Wachstum vor der Formung der Brechungsindex Kontroll-Schicht (31) durch selektives Wachstum, wobei ein Material der Halbleiter-Schicht (30) so gewählt ist, dass in einem beschichteten Bereich, einschließend die Halbleiter-Schicht (30) und die Brechungsindex Kontroll-Schicht (31), eine Veränderung des effektiven Brechungsindex infolge einer Veränderung in der Dicke der Halbleiter-Schicht (30) kleiner ist als eine Veränderung des effektiven Brechungsindex infolge einer Veränderung in der Dicke der Brechungsindex Kontroll-Schicht (31).
Die Real-Index-geführte Halbleiter-Laser Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Änderung in der Brechungsindex-Differenz infolge einer Veränderung in der Dicke der Halbleiter-Schicht (30) kleiner als 5 × 10^–6 /nm oder weniger ist, wobei die effektive Brechungsindex-Differenz eine Differenz ist im effektiven Brechungsindex zwischen dem beschichteten Bereich einschließend die Halbleiter-Schicht (30) und die Brechungsindex Kontroll-Schicht (31), und dem beschichteten Bereich einschließend das Fenster der Brechungsindex Kontroll-Schicht (31).
Die Real-Index-geführte Halbleiter-Laser Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke der Brechungsindex Kontroll-Schicht (31) 300 nm oder weniger ist.