DE69200147T2 - Doppelkanal-Halbleiterlaser und sein Herstellungsverfahren. - Google Patents
Doppelkanal-Halbleiterlaser und sein Herstellungsverfahren.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Halbleiterlasers mit doppeltem Graben.
- Die Struktur eines solchen Lasers wird international durch die Abkürzung DCPBH bezeichnet, die sich aus dem englischen Begriff "Double Channel Planar Buried Heterostructure" ableitet. Sie kann beispielsweise mit Hilfe eines Basismaterials, das von Indiumphosphid gebildet wird, und eines aktiven Materials gebildet werden, das außerdem Galliumarsenid enthält. Die Struktur kann dann einen Pumplaser bilden, der bei einer Wellenlänge von 1480 nm sendet und in Langstreckenverbindungen über Lichtleiter verwendet werden, die mit Erbium dotierte Verstärkerfasern enthalten.
- Ein solcher Laser enthält die folgenden Elemente, die hinsichtlich ihrer nachfolgend angegebenen Funktionen in gleicher Weise bei bekannten Lasern und einem erfindungsgemäßen Laser vorliegen und im Fall dieses letzteren in Figur 1 im Querschnitt dargestellt sind:
- - Ein allgemein halbleitendes Plättchen (2) mit einer internen kristallinen Kontinuität, deren Dicke sich zwischen den beiden Hauptflächen (4, 8) erstreckt. Dieses Plättchen definiert eine senkrechte Richtung (Z), die in Richtung der Dicke verläuft, eine Längsrichtung (X) und eine Querrichtung (Y), wobei die beiden letzteren horizontal verlaufen und aufeinander senkrecht stehen. Diese beiden Hauptflächen sind die Unterseite (4), die von einer unteren Elektrode (6) bedeckt ist, und eine Oberseite (4), die von einer oberen Elektrode (10) bedeckt ist. Dieses Plättchen besteht aus Schichten, die vertikal von der Unter- zur Oberseite aufeinanderfolgen. Sie besitzt diversifizierte Zonen, die sich in Längsrichtung erstrecken und die in Querrichtung nebeneinander liegen. Eine solche Zone ist eine Bandzone (ZR), in der dieses Plättchen die folgenden Schichten in Folge enthält:
- - eine untere Injektionsschicht (25) eines ersten Leitfähigkeitstyps,
- - eine aktive Schicht (14), die im Bereich dieser Zone (ZR) das Laserband (14A) bildet,
- - und eine obere Injektionsschicht (16) eines zweiten Leitfähigkeitstyps.
- Diese Schichten bilden eine aktive Anordnung. Sie werden so realisiert, daß ein über die Elektroden (6, 10) eingespeister Strom in dieses Laserband (14A) ausgehend von diesen Injektionsschichten Ladungsträger entgegengesetzter Typen vertikal injiziert, die eine Verstärkung eines Laserlichts in diesem Band erlauben. Außerdem besitzt dieses Band einen höheren Brechungsindex als die angrenzenden Schichten (12, 25, 16, 26, 20, 22), um einen Lichtleiter für dieses Licht zu. bilden. Die Injektionsschichten erstrecken sich quer jenseits dieser Bandzone. Das Plättchen (2) besitzt zwei Folgen von Zonen in Querrichtung ausgehend von je einer der beiden Seiten dieser Bandzone (ZR). Jede derartige Folge enthält zuerst eine "nahe" seitliche Zone (ZC), in sich der ein seitlicher Graben (CL) anstelle der oberen Injektionsschicht, der aktiven Schicht und mindestens eines oberen Teils der unteren Injektionsschicht befindet. Dieser Graben enthält eine untere Sperrschicht (20) des zweiten Leitfähigkeitstyps, über der eine obere Sperrschicht (22) des ersten Leitfähigkeitstyps liegt, so daß diese beiden Sperrschichten miteinander gegenüber dem eingespeisten Strom einen Sperrübergang (JB) bilden, der ein "nahes" Mittel zur Sperrung des Stroms darstellt, um den Strom in der Bandzone (ZR) einzuschließen.
- Die Folge von Zonen in Querrichtung enthält weiter eine "ferne" seitliche Zone (ZD), in der eine elektrische Widerstandsschicht ein Mittel zur Sperrung des entfernten Stroms bildet, das mit dem Mittel zur Sperrung des nahen Stroms zusammenwirkt, um den Strom in der Bandzone einzuschließen. Die Herstellung des Mittels zur Sperrung des entfernten Stroms ist für die vorliegende Erfindung typisch und wird weiter unten genauer erläutert.
- Gemäß Maßnahmen, die bekannten Lasern und einem erfindungsgemäßen Laser gemeinsam sind, erstrecken sich die Sperrschichten (20, 22) in die seitlichen fernen Zonen, aber nicht in die Bandzone, und zwar aufgrund der Verwendung von geeigneten epitaxialen Aufbringungsmethoden während des Abscheidens dieser Schichten. Der Sperrübergang, den sie bilden, führt zu einer guten Sperrung des Stroms in den Gräben, da deren Dicke ausreicht. Dagegen ist die Sperrwirkung unvollkommen in Höhe der seitlichen fernen Schichten, da deren Dicke geringer ist.
- Dies ist hauptsächlich der Grund, warum die Sperrwirkung durch ein Sperrmittel des entfernten Stroms ergänzt werden muß.
- Die obere Injektionsschicht (16) und diese Sperrschichten werden bedeckt von einer ergänzenden dickeren Schicht (26) des zweiten Leitfähigkeitstyps, auf der eine stärker dotierte Kontaktschicht (28) liegt.
- Zwei nicht dargestellte Reflektoren werden auf den äußeren Längsseiten der Halbleiterplatte ausgebildet, um eine Laseremitter zu bilden.
- Ein erster bekannter Laser mit diesen gemeinsamen Elementen und Maßnahmen wird in einem Aufsatz von S.L. SHI et al mit dem Titel "BH InGaAsP lasers with an LPE grown semi- insulating layer" beschrieben, der im Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 25, Nº 6, Juni 1986, Seiten L435 bis L436 veröffentlicht wurde.
- In diesem Laser wird der Speisestrom sowohl in der nahen zeitlichen Zone wie in der fernen zeitlichen Zone durch Überlagerung von drei Schichten gesperrt, die durch epitaxiales Wachstum entstanden sind. Zwei dieser Schichten bilden einen halbleitenden Sperrübergang. Die dritte Schicht enthält verändernde Verunreinigungen (Kobalt), die ihr einen ausreichenden spezifischen elektrischen Widerstand verleihen, um halbisolierend zu werden.
- Diese Maßnahme besitzt den Nachteil, daß sich eine Einschnürung der so abgeschiedenen Schichten an den äußeren Rändern der Kanäle ergeben kann, d.h. an der Grenze zwischen der nahen und der fernen seitlichen Zone. Eine solche Einschnürung verhindert die gewünschte elektrische Einschließung.
- Ein zweiter bekannter Laser mit diesen gemeinsamen Elementen und Maßnahmen wird in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 161 016 (Philips) beschrieben.
- In diesem zweiten bekannten Laser wird das Mittel zur Sperrung des fernen Stroms nach Herstellung eines wie oben beschriebenen Plättchens durch Ionenaufprall erzeugt, der in den seitlichen fernen Zonen lokalisiert ist und dort Kristallfehler herbeiführt, die den spezifischen Widerstand des Basismaterials erhöhen. Um eine ausreichende Eindringtiefe zu erreichen, sind die verwendeten Ionen Protonen. Der spezifische elektrische Widerstand, der so in diesen Zonen erzeugt wurde, kann ursprünglich ausreichend groß sein für einen ordentlichen Betrieb des Lasers. Aber die Kristallfehler, auf denen diese Eigenschaft beruht, heilen mehr und mehr aus, wenn die Temperatur der Plättchen zunimmt, was die Zuverlässigkeit und die Verwendungsmöglichkeit des Lasers beschränkt.
- Ziel der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, eine einfache Herstellung für einen zuverlässigen Laser anzugeben, selbst wenn die Temperatur erhöht wird. Außerdem soll der Laser auch während der Herstellung ohne Schwierigkeiten manipuliert werden können.
- Zu diesem Zweck hat die Erfindung einen Halbleiterlaser mit doppeltem Graben zum Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einschließung des elektrischen Speisestroms in ein Laserband einerseits durch ein nahes Stromsperrmittel gewährleistet wird, das in den das Laserband begrenzenden seitlichen Gräben ausgebildet ist und andererseits jenseits eines solchen Grabens und unmittelbar beginnend an der äußeren Flanke dieses Grabens durch eine interne halbisolierende Schicht, die in kristalliner Kontinuität mit den Halbleiterschichten des Lasers ausgebildet ist.
- Mit Hilfe der beiliegenden schematischen Figuren wird nun anhand eines nicht beschränkend zu verstehenden Beispiels gezeigt, wie die Erfindung realisiert werden kann. Wenn ein gleiches Element in mehreren Figuren auftaucht, wird es mit demselben Bezugszeichen versehen.
- Figur 1 zeigt im Querschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasers.
- Die Figuren 2 bis 6 zeigen Ansichten dieses Lasers im Querschnitt in aufeinanderfolgenden Herstellungsphasen.
- Die Figuren 7 bis 10 zeigen im Querschnitt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lasers in verschiedenen Herstellungsphasen.
- Ganz allgemein und unter Bezug auf Figur 1 enthält ein erfindungsgemäßer Laser die oben erwähnten gemeinsamen Elemente und Maßnahmen. Sein Sperrmittel für den entfernten Strom besteht aus einer halbisolierenden Schicht 24, die eine kristalline Kontinuität mit einer aktiven Anordnung aufweist, die die aktive Schicht 14 zwischen der oberen und der unteren Injektionsschicht 25 bzw. 16 enthält. Insbesondere besitzt das halbleitende Plättchen 2 in jeder fernen seitlichen Zone ZD eine senkrechte Aufeinanderfolge von Schichten mit der halbisolierenden Schicht 24 und der aktiven Anordnung zwischen zwei äußeren optischen Einschließungsschichten, nämlich der unteren Schicht 12 und der oberen Schicht 26, die die aktive Anordnung umgeben und in der Bandzone ZR in Verbindung mit der unteren und der oberen Injektionsschicht dazu beitragen, das Laserlicht in dem Laserband 14A einzuschließen.
- Die halbisolierende Schicht und die untere sowie die obere Injektionsschicht bestehen aus demselben Halbleitermaterial, enthalten aber unterschiedliche verändernde Verunreinigungen, die so ausgewählt sind, daß sie diesen Schichten einen spezifischen Widerstand und eine Leitfähigkeit vom ersten Typ bzw. vom zweiten Typ verleihen. Dieses Basismaterial ist Indiumphosphid oder Galliumarsenid, und die verändernden Verunreinigungen der halbisolierenden Schicht enthalten Eisen, Kobalt, Titan und/oder Chrom.
- In den ersten und zweiten Lasern gemäß der Erfindung ist dieses Basismaterial Indiumphosphid oder Galliumarsenid. Die verändernden Verunreinigungen der halbisolierenden Schicht bestehen dann beispielsweise aus Eisen mit einer Konzentration zwischen 10¹&sup6; und 10¹&sup8;, typisch in der Nähe von 10¹&sup7; Atomen je cm³. Die Dicke dieser Schicht liegt zwischen 300 und 3000 nm und typisch in der Nähe von 700 nm. Verändernde Verunreinigungen zur Dotierung des Typs n oder p verleihen den Schichten die Leitfähigkeit des ersten bzw. des zweiten Typs und bestehen aus Silizium und Zink oder Beryllium.
- Es sei bemerkt, daß der durch das Vorhandensein von Eisenatomen herbeigeführte spezifische elektrische Widerstand ein Widerstand ist, den man intrinsisch nennen kann, da er nicht aus der Bildung von geometrischen Fehlern des Kristallgitters resultiert und daher nicht durch eine Erhöhung der Temperatur verringert wird.
- Ganz allgemein kann ein erfindungsgemäßer Laser durch die folgenden Verfahrensschritte hergestellt werden, die hinsichtlich ihrer angegebenen Funktionen bekannt sind und in den Figuren 2 bis 6 für den Fall des ersten erfindungsgemäßen Lasers dargestellt sind:
- - Herstellung eines halbleitenden Substrats 11, das eine äußere untere optische Einschließungsschicht 12 eines ersten Leitfähigkeitstyps trägt;
- - nach der Herstellung dieses Substrats, epitaxiales Aufwachsen einer unteren Injektionsschicht 25 desselben Leitfähigkeitstyps, dann einer aktiven Schicht 14 (siehe Figur 4), bestehend aus einem aktiven Material, das ein Laserlicht durch Rekombination von Ladungsträgern entgegengesetzter Typen verstärken kann;
- - nach Aufbringen dieser aktiven Schicht, epitaxiales Aufwachsen einer oberen Injektionsschicht 16 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, derart, daß ein Speisestrom, der später von einer zur anderen Injektionsschicht 16, 25 fließt, in die aktive Schicht 14 Ladungsträger entgegengesetzter Typen injiziert, wie sie zur Verstärkung des Laserlichts erforderlich sind;
- - nach dem Aufbringen der oberen Injektionsschicht, Ausätzen von zwei Gräben CL (Figur 5), die sich in einer gemeinsamen Längsrichtung X und durch die obere Injektionsschicht 16, die aktive Schicht 14 und mindestens einen oberen Bereich der unteren Injektionsschicht 25 örtlich erstrecken. Die zwischen diesen Gräben verbleibenden Bereiche der vorher aufgebrachten Schichten bilden einen Tisch M mit zwei Rändern BI. Der Bereich der aktiven Schicht in diesem Tisch bildet ein Laserband 14A, bezüglich dessen diese Gräben Seitengräben bilden. Jeder dieser Gräben besitzt eine innere Flanke CLA, die eine Flanke des Tisches bildet, und eine äußere Flanke CLB, deren obere Kante einen Außenrand BE in einem Abstand von diesem Tisch darstellt;
- - nach dem Ausätzen dieser seitlichen Gräben CL, epitaxiales Aufwachsen einer unteren Sperrschicht 20 (Figur 6) des zweiten Leitfähigkeitstyps und dann einer oberen Sperrschicht 22 des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei diese Schichten beispielsweise in der flüssigen Phase hergestellt werden, so daß diese Schichten sich in den Gräbenn bilden und an den Rändern BI des Tisches M enden und daß ein Sperrübergang JB, der zwischen den Schichten entsteht, ein Sperrmittel für den nahen Strom bildet, um örtlich den Durchgang des Stroms zu verhindern.
- Ein Blockiermittel für den entfernten Strom soll mit dem Blockiermittel für den nahen Strom JB zusammenwirken, um den Strom durch das Laserband 14A fließen zu lassen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Mittel zur Sperrung des entfernten Stroms von einer epitaxial vor dem Ausätzen der seitlichen Gräben aufgebrachten halbisolierenden Schicht wie z.B. 24 gebildet. Außerdem werden Maßnahmen ergriffen, um die halbisolierende Schicht örtlich zu begrenzen, so daß verhindert wird, daß diese Schicht auch in einer Bandzone existiert, wenn die Herstellung des Lasers beendet ist, wobei diese Zone der Bereich der Oberfläche des Lasers ist, der das Laserband enthält.
- Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der halbisolierenden Schicht in einer örtlich nicht begrenzten Weise, so daß sich diese Schicht auch in die Bandzone erstreckt, wobei dann die Maßnahme zur örtlichen Begrenzung der halbisolierenden Schicht durch eine erste Ätzphase dieser Schicht realisiert wird, bei der diese Schicht in einer ersten Ätzzone der halbisolierenden Schicht entfernt wird, wobei diese Zone die Bandzone einschließt und sich quer über diese Bandzone hinweg bis zu den Grenzen der ersten Ätzphase der halbisolierenden Schicht erstreckt. Das Ausätzen der seitlichen Gräben beseitigt dann einen zusätzlichen Bereich dieser halbisolierenden Schicht in der Nähe dieser Grenzen.
- Die Tatsache, daß die innere Grenze der halbisolierenden Schicht des Lasers durch die Ätzoperation der seitlichen Gräben gebildet wurde, hat die Wirkung, daß diese Schicht genau an der äußeren Flanke CLB eines solchen Grabens beginnt, was jede Gefahr des Übergangs eines elektrischen Störstroms zwischen dieser Flanke und dem Rand dieser Schicht vermeidet.
- Eine Schicht 23 zur Begrenzung der Ätzwirkung wird vor der halbisolierenden Schicht 24 aufgebracht. Sie besteht beispielsweise aus einem ternären halbleitenden Material. Sie begrenzt die Tiefe der ersten Ätzphase der halbisolierenden Schicht. Die seitliche Ausdehnung dieser Ätzung wird durch eine Maske bekannten Typs begrenzt. Diese Ätzung kann in der Nähe der Grenzen LG Fehler auftreten lassen, die später Störpfade für den Strom des Lasers erzeugen können. Die Bereiche, die diese Fehler aufweisen können, werden durch die spätere Ätzung der seitlichen Gräben CL eliminiert.
- Die erste Ätzphase der halbisolierenden Schicht 24 wird erleichtert, wenn die Längsrichtung X, die Querrichtung Y und die vertikale Richtung Z kristallographische Richtungen (110), (1-10) und (001) sind.
- Insbesondere liegt im ersten erfindungsgemäßen Laser die halbisolierende Schicht 24 auf der unteren äußeren optischen Einschließungsschicht 12 über einer Schicht zur Begrenzung der Ätzwirkung 23, und die halbisolierende Schicht 24 wird von der unteren Injektionsschicht 25 bedeckt. Diese Schicht 25 wird ihrerseits von der aktiven Schicht 14 bedeckt.
- Dieser erste Laser kann folgendermaßen realisiert werden.
- Gemäß Figur 2 werden auf die untere äußere optische Einschließungsschicht 12 durch epitaxiales Wachstum die Schicht 23 zu Begrenzung der Ätzwirkung und die halbisolierende Schicht 24 aufgebracht. Die Verunreinigung der letztgenannten Schicht wird gleichzeitig mit dem Basismaterial aufgebracht, aber könnte auch später eingebracht werden, beispielsweise durch Ionenimplantierung.
- Gemäß Figur 3 ätzt man die Schichten 23 und 24 über eine Breite, die beispielsweise in der Nähe von 10000 nm liegt. Dieser Verfahrensschritt bildet die erste Ätzphase der halbisolierenden Schicht.
- Gemäß Figur 4 erfolgt erneut ein epitaxiales Aufwachsen, beispielsweise in der Gasphase bei etwa 500ºC, um die untere Injektionsschicht 25, die aktive Schicht 14 und die obere Injektionsschicht 16 aufzubringen.
- Gemäß Figur 5 ätzt man die beiden seitlichen Gräben wie z.B. CL aus. Der Abstand zwischen ihren beiden äußeren Rändern, wie z.B. BE, beträgt beispielsweise 20000 nm. Ihre beiden inneren Ränder, wie z.B. BI, bilden die Ränder des Tisches N. Ihr Abstand bildet die Breite des Tisches. Er beträgt beispielsweise etwa 2000 nm.
- Gemäß Figur 6 werden durch epitaxiales Wachstum in der flüssigen Phase die untere und die obere Sperrschicht 20 bzw. 22 aufgebracht. Man muß die Gefahr vermeiden, daß die für diesen Verfahrensschritt verwendete Flüssigkeit über den Tisch fließt. Hierzu nutzt man die Tatsache, die schon vor der vorliegenden Erfindung bekannt war, daß eine solche Flüssigkeit vorspringende Kanten mit steilen Flanken und insbesondere Vorsprünge meidet, die zwischen zwei einander nahen steilen Flanken liegen, wie dies die Flanken des Tisches sind, die die Kanten wie z.B. BI bilden. Diese Gefahr ist aber hier noch verstärkt, da die Oberfläche des Tisches M tiefer liegt als das Plateau, das in den fernen Zonen ZD durch die obere Injektionsschicht gebildet wird und das von der Flüssigkeit bedeckt werden soll, wobei die Höhendifferenz etwa gleich der Dicke der halbisolierenden Schicht 24 ist, die vorher aufgebracht und abgeätzt wurde.
- Daher begrenzt man einerseits die Dicke dieser Schicht und wählt andererseits eine Breite der seitlichen Gräben, die etwas größer als die bisher gewählten Breiten ist. Wegen dieser Verbreiterung der Gräben wählt man eine etwas größere Abscheidedauer als dies bisher der Fall war.
- Dann scheidet man weiter durch epitaxiales Wachstum die Schichten 26 und 28 ab.
- Aus obigen Ausführungen wird klar, daß in der Ausführungsform des ersten erfindungsgemäßen Lasers die halbisolierende Schicht 24 zuerst aufgebracht wurde und damit schließlich unter der aktiven Anordnung 25, 14, 16 zu liegen kommt. Im Gegensatz dazu wird in der Ausführungsform des zweiten erfindungsgemäßen Lasers, die nun beschrieben wird, die halbisolierende Schicht später aufgebracht und liegt somit oberhalb der aktiven Anordnung.
- Jedes Element dieses zweiten Lasers ist im allgemeine funktionell einem Element des ersten Lasers analog und trägt dieselbe Bezugszahl, erhöht um die Zahl 100.
- Der zweite Laser wird folgendermaßen hergestellt:
- Gemäß Figur 7 wird durch epitaxiales Wachstum, beispielsweise aus der Gasphase, auf die untere äußere optische Einschließungsschicht 112, die sich auf dem halbleitenden Substrat 111 befindet, die untere Injektionsschicht 125, die aktive Schicht 114, die obere Injektionsschicht 116, die Schicht zur Begrenzung der Ätzwirkung 123, die halbisolierende Schicht 124 und eine zusätzliche Schicht 150 desselben Typs wie die Schicht 116 zur Abdeckung mit einem halbisolierenden Material aufgebracht.
- Gemäß Figur 8 erfolgt ein Abätzen dieser Schichten, um die obere Injektionsschicht 116 freizulegen. Gemäß Figur 9 ätzt man die seitlichen Gräben aus. Gemäß Figur 10 erfolgt eine epitaxiale Wachstumsphase, beispielsweise aus der flüssigen Phase, um die Sperrschichten 120 und 122, die obere äußere optische Einschließungsschicht 126 und den oberen Kontakt 128 aufzubringen.
Claims (11)
1. Halbleiterlaser mit doppeltem Graben, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einschließung des elektrischen Speisestroms in
ein Laserband (14A) einerseits durch ein nahes
Stromsperrmittel (JB) gewährleistet wird, das in den das Laserband
begrenzenden seitlichen Gräben (C) ausgebildet ist und andererseits
jenseits eines solchen Grabens und unmittelbar beginnend an
der äußeren Flanke (CLB) dieses Grabens durch eine interne
halbisolierende Schicht (24, 124), die in kristalliner
Kontinuität mit den Halbleiterschichten (25, 14, 16, 125, 114,
116) des Lasers ausgebildet ist.
2. Laser nach Anspruch 1 mit einem allgemein halbleitenden
Plättchen (2), das eine innere kristalline Kontinuität besitzt
und zwei Hauptoberflächen aufweist, nämlich eine Unterseite
(4), die mit einer unteren Elektrode (6) bedeckt ist, und eine
mit einer oberen Elektrode (10) bedeckte Oberseite (8), wobei
das Plättchen eine nach oben gerichtete vertikale Richtung (Z)
definiert, die von der Unterseite zur Oberseite verläuft, und
eine Längsrichtung (X) sowie eine Querrichtung, wobei die
beiden letzteren waagrecht verlaufen und aufeinander senkrecht
stehen, wobei dieses Plättchen aus Schichten besteht, die in
dieser vertikalen ansteigenden Richtung aufeinanderfolgen und
wobei eine waagrechte Oberfläche dieses Plättchens
diversifizierte Zonen besitzt, die sich in Längsrichtung erstrecken und
quer aneinanderliegen, wobei eine dieser Zonen eine Bandzone
(ZR) ist, in der das Plättchen die folgenden Schichten
übereinander enthält:
- eine untere Injektionsschicht (25) eines ersten
Leitfähigkeitstyps,
- eine aktive Schicht (14, 114), die mit dieser
unteren Injektionsschicht in Berührung steht und gemäß der
Erstreckung dieser Zone (ZR) ein Laserband (14A, 114A) bildet,
- und eine obere Injektionsschicht (16, 116), die mit
der aktiven Schicht in Kontakt steht und vom zweiten
Leitfähigkeitstyp ist, so daß ein Strom, der von den Elektroden (6,
10) ausgeht, senkrecht in dem Laserband (14A, 114A) ausgehend
von diesen Injektionsschichten (25, 16, 125, 116)
Ladungsträger entgegengesetzter Typen injiziert, mit denen die
Verstärkung eines Laserlichts in diesem Band ermöglicht wird, wobei
diese untere und die obere Injektionsschicht sowie die aktive
Schicht eine aktive Anordnung bilden und mindestens zwei
optische Einschließungsschichten, nämlich eine untere Schicht (25,
12, 125, 112) und eine obere Einschließungsschicht (16, 26,
116, 126) unterhalb und oberhalb der aktiven Schicht (14, 114)
und in optischer Wechselwirkung mit dieser aktiven Schicht
angeordnet sind, wobei diese optischen Einschließungsschichten
und seitliche optische Einschließungsschichten (20, 22, 120,
122), die zu beiden Seiten des Laserbands (14A, 114A) liegen,
geringere Brechungsindices als diese aktive Schicht besitzen,
so daß das Laserband einen Leiter für dieses Licht bildet,
während die Injektions- und optischen Einschließungsschichten
sich quer jenseits dieser Bandzone erstrecken,
wobei dieses Plättchen (2) in Querrichtung zwei Folgen von
Zonen ausgehend von jeder der beiden Seiten der Bandzone (ZR)
besitzt und jede dieser Folgen zuerst eine nahe seitliche Zone
(ZC) enthält, in der ein seitlicher Graben (CL) anstelle der
aktiven Schicht und mindestens eines oberen Bereichs der
unteren Injektionsschicht liegt, wobei dieser Graben einerseits
eine innere Flanke (CLA), die seitlich das Laserband begrenzt,
und andererseits eine äußere Flanke (CLB) entgegengesetzt zur
inneren Flanke besitzt und eine untere Sperrschicht (20, 120)
des zweiten Leitfähigkeitstyps und darüber eine obere
Sperrschicht (22, 122) des ersten Leitfähigkeitstyps enthält, so
daß diese beiden Sperrschichten miteinander gegenüber dem
Strom einen Sperrübergang (JB) bilden, der ein Sperrmittel für
den nahen Strom darstellt und sich örtlich dem Durchgang
dieses Stroms widersetzt,
wobei die Folge von Zonen in Querrichtung weiter eine ferne
seitliche Zone (ZD) enthält, in der eine halbisolierende
Schicht ein Sperrmittel für den entfernten Strom darstellt,
das mit dem Sperrmittel für den nahen Strom zusammenwirkt, um
den Speisestrom in der Bandzone zu konzentrieren, wobei diese
halbisolierende Schicht (24, 124) eine kristalline Kontinuität
mit der unteren Injektionsschicht (25, 125) und der oberen
Injektionsschicht (16, 126) bildet und verändernde
Verunreinigungen enthält, die durch ihr Vorhandensein einen
intrinsischen spezifischen elektrischen Widerstand ergeben, dadurch
gekennzeichnet, daß die halbisolierende Schicht (24, 124) sich
in Querrichtung in der fernen seitlichen Zone ausgehend von
der äußeren Flanke (CLB) des seitlichen Grabens (CL)
erstreckt.
3. Laser nach Anspruch 2, in dem das halbleitende Plättchen
(2) in jeder seitlichen fernen Zone (ZD) eine vertikale Folge
von Schichten mit der halbisolierenden Schicht (24) und der
aktiven Anordnung (25, 14, 16) zwischen einer unteren (12) und
einer oberen äußeren optischen Einschließungsschicht (26)
enthält, die zwei optische Einschließungsschichten bilden.
4. Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
halbisolierende Schicht (24) und die untere (25) und die obere
Injektionsschicht (16) aus demselben halbleitenden
Basismaterial mit unterschiedlichen verändernden Verunreinigungen
bestehen, die diesen Schichten den gewünschten spezifischen
Widerstand und die Leitfähigkeit vom ersten bzw. zweiten Typ
verleihen.
5. Laser nach Anspruch 4, in dem das Basismaterial
Indiumphosphid oder Galliumarsenid ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die verändernden Verunreinigungen der halbisolierenden Schicht
(24) Eisen, Kobalt, Titan und/oder Chrom enthalten.
6. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
halbisolierende Schicht (24) zwischen der unteren äußeren
optischen Einschließungsschicht (12) und der aktiven Anordnung
(25, 14, 16) liegt.
7. Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
halbisolierende Schicht (124) zwischen der aktiven Anordnung
(125, 114, 116) und der oberen äußeren optischen
Einschließungsschicht (126) liegt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers mit
doppeltem Graben, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Herstellung eines Halbleitersubstrats (11, 111)
eines ersten Leitfähigkeitstyps,
- nach der Herstellung dieses Substrats, epitaxiales
Aufwachsen einer unteren Injektionsschicht (25, 125) des
ersten Leitfähigkeitstyps,
- nach dem Aufbringen dieser unteren
Injektionsschicht, epitaxiales Aufwachsen einer aktiven Schicht (14,
114), bestehend aus einem aktiven Material, das zur
Verstärkung eines Laserlichts durch Rekombination von Ladungsträgern
entgegengesetzter Typen geeignet ist,
- nach dem Aufbringen dieser aktiven Schicht,
epitaxiales Aufwachsen einer oberen Injektionsschicht (16, 116)
eines zweiten Leitfähigkeitstyps, derart, daß ein Strom, der
später von der einen (16, 116) zur anderen Injektionsschicht
(25, 125) fließt, in dieser aktiven Schicht, (14, 114) die
Ladungsträger entgegengesetzter Typen injiziert, die für die
Verstärkung des Laserlichts erforderlich sind,
- nach dem Aufbringen dieser oberen Injektionsschicht,
Ausätzen von zwei Gräben (CL), die sich in einer gemeinsamen
Längsrichtung (X) erstrecken, wobei die obere
Injektionsschicht (16, 116), die aktive Schicht (14, 114) und mindestens
ein oberer Bereich der unteren Injektionsschicht (25, 125)
örtlich entfernt werden, so daß die zwischen diesen Gräben
verbleibenden, vorher aufgebrachten Schichten einen Tisch (M)
bilden, der zwei Ränder (BI) besitzt, und daß der Teil der
aktiven Schicht in diesem Tisch ein Laserband (14A) bildet,
bezüglich dem die Gräben seitliche Gräben bilden, wobei diese
Gräben einen äußeren Rand (BE) in einem Abstand vom Tisch
aufweisen,
- nach dem Ausätzen dieser seitlichen Gräben (CL),
epitaxiales Aufwachsen einer unteren Sperrschicht (20, 120)
vom zweiten Leitfähigkeitstyp, dann einer oberen Sperrschicht
(22, 122) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei diese Schichten
so hergestellt werden, daß sie sich in diesen Gräbenn
ausbilden und an den Rändern (BI) des Tisches (M) Halt machen und
daß ein Sperrübergang, der zwischen diesen Schichten besteht,
ein Sperrmittel für den nahen Strom bildet, das sich örtlich
dem Durchgang des Stroms widersetzt,
- und nach der Herstellung des Substrats (11), Bildung
einer Schicht mit einem spezifischen elektrischen Widerstand
in den fernen seitlichen Zonen (ZD), die sich in Querrichtung
jenseits der äußeren Ränder der seitlichen Gräben erstrecken,
so daß sie ein Sperrmittel für den entfernten Strom bilden,
das mit dem Sperrmittel für den nahen Strom (JB)
zusammenwirkt, um den Strom durch das Laserband (14A, 114A) zu
konzentrieren,
- dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmittel für den
fernen Strom von einer vor dem Ausätzen der seitlichen Gräben
(CL) epitaxial aufgebrachten halbisolierenden Schicht (24,
124) gebildet wird, wobei eine Maßnahme zur Lokalisierung der
halbisolierenden Schicht getroffen wird, um zu verhindern, daß
diese Schicht (24) in einer Zone des Bandes (ZR) nach Abschluß
der Laserherstellung existiert, wobei diese Zone der Teil der
Oberfläche des Plättchens (2) ist, der das Laserband (14A)
enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufbringen der halbisolierenden Schicht (24) auf eine örtlich
nicht beschränkte Weise erfolgt, durch die diese Schicht auch
in der Bandzone (ZR) gebildet wird, wobei die Maßnahme zur
Lokalisierung der halbisolierenden Schicht durch eine erste
Ätzphase erfolgt, in der diese Schicht in einer Zone der
ersten Ätzphase der halbisolierenden Schicht entfernt wird, die
die Bandzone einschließt und sich quer über diese Bandzone
hinaus bis zu den Grenzen der ersten Ätzphase der
halbisolierenden Schicht (LG) erstreckt, während beim Ätzen der
seitlichen Gräben (CL) ein zusätzlicher Teil dieser halbisolierenden
Schicht (24) in der Nähe dieser Grenzen beseitigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
halbisolierende Schicht (24) vor der unteren Injektionsschicht
(25) gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
halbisolierende Schicht (124) nach der oberen
Injektionsschicht (116) gebildet wird.
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