DE69306709T2 - Halbleiterlaser und sein Herstellungsverfahren - Google Patents

Halbleiterlaser und sein Herstellungsverfahren

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterlaserbauelemente, welche durch epitaxiales Aufwachsen von Halbleiterschichten auf einem mit Zn dotierten p-Typ Halbleitersubstrat hergestellt werden.
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die teilweise aufgebrochen ist und einen Laser mit verteilter Rückkopplung bzw. einen Verteilungsrückkopplungslaser (distributed feedback laser, hiernach als DFB-Laser bezeichnet) veranschaulicht, der eine vergrabene Heteroübergangsstruktur (buried heterojunction structure, hiernach als BH- Struktur bezeichnet) aufweist, welche beispielsweise in und Electronics Letters, 21. Mai 1987, Bd. 23, Seite 546-547 und Electronic Letters, 2. Feb. 1989, Bd. 25, No. 3, Seiten 220-221 offenbart ist. Entsprechend Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein p-Typ InP-Substrat, welchem ein Zn-Dotand hinzugefügt worden ist. Eine Doppelheteroübergangsstruktur, welche eine aktive InGaAsP-Schicht 2 enthält, die zwischen einer unteren p-Typ InP-Überzugsschicht 11 und einer ersten oberen n-Typ InP-Überzugsschicht 12 angeordnet ist, ist auf dem InP-Substrat 1 angeordnet. Eine InGaAsP-Schicht 13 mit einer Beugungsgitterstruktur 14 ist auf der ersten oberen Überzugsschicht 12 angeordnet. Eine zweite obere n-Typ InP- Überzugsschicht 15 ist auf der Beugungsgitterstruktur 14 angeordnet. Eine erste p-Typ InP-Schicht 3, eine n-Typ InP- Schicht 4 und eine zweite p-Typ InP-Schicht 5 sind auf gegenüberliegenden Seiten des aktiven Gebiets angeordnet und erzeugen eine pnp-Stromblockierungsstruktur. Eine dritte obere n-Typ InP-Überzugsschicht 6 ist auf der zweiten oberen n-Typ InP-Überzugsschicht 15 und der zweiten p-Typ InP- Schicht 5 angeordnet. Eine n-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 ist auf der dritten oberen Überzugsschicht 6 angeordnet. Eine Isolierungsschicht 8 ist auf der n-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 außer einem Gebiet gegenüber dem aktiven Gebiet angeordnet und erstreckt sich auf den Seitenoberflächen der Laserstruktur. Eine Elektrode 9 mit n-Teil ist auf der n-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 und der Isolierungsschicht 8 angeordnet. Eine Elektrode 10 mit p-Teil ist auf der Rückseitenoberfläche des Substrats 1 angeordnet.
  • Ein Verfahren zum Herstellen des DFB-Lasers von Fig. 4 ist entsprechend Figuren 5 (a) bis 5 (f) veranschaulicht.
  • Zu Anfang läßt man auf dem mit Zn dotierten p-Typ InP- Substrat 1 die mit Zn dotierte untere p-Typ InP-Überzugsschicht 11, welche eine Ladungsträgerkonzentration von 1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³ oder mehr aufweist, die aktive InGaAsP-Schicht 2, die erste obere n-Typ InP-Überzugsschicht 12 und die In- GaAsP-Schicht 13 aufwachsen (Fig. 5 (a)).
  • Nach dem epitaxialen Aufwachsen wird die Beugungsgitterstruktur 14 durch eine herkömmliche Technik gebildet (Fig. 5 (b)). Beispielsweise unter Verwendung von Fotolithografie wird ein Fotoresist auf der InGaAsP-Schicht aufgetragen, Lichtinterferenzstreifen ausgesetzt und als Maske mit einer periodischen Struktur entwickelt. Danach wird die Schicht 13 durch die Maske geätzt und die Maske entfernt.
  • Danach läßt man die zweite obere n-Typ InP-Überzugsschicht 15 epitaxial auf dem Wafer aufwachsen, und es wird eine streifenförmige dielektrische Schicht 20 auf der zweiten oberen Überzugsschicht 15 gebildet (Fig. 5(c)).
  • Danach wird der Wafer unter Verwendung der dielektrischen Schicht 20 als Maske geätzt, um die Doppelheteroübergangsstruktur in einer Mesaform zu bilden (Fig. 5 (d)).
  • Danach läßt man die erste p-Typ InP-Stromblockierungsschicht 3, die n-Typ InP-Stromblockierungsschicht 4 und die zweite p-Typ InP-Stromblockierungsschicht 5 aufeinanderfolgend auf gegenüberliegenden Seiten der Streifenmesa durch LPE (Liquid Phase Epitaxy) oder dergleigen aufeinanderfolgend aufwachsen, und man läßt die dritte obere n-Typ InP- Überzugsschicht 6 und die n-Typ InGaAsP-Kontaktschicht 7 aufeinanderfolgend auf der Oberfläche des Wafers aufwachsen (Fig. 5 (e)). Die Ladungsträgerkonzentrationen der p-Typ InP-Stromblockierungsschichten 3 und 5 liegen durch Dotierung von Zn in einem Bereich von 1 x 10¹&sup7; cm&supmin;³ bis 1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³.
  • Danach wird die Laserstruktur durch Ätzen in einer Mesaform gebildet (Fig. 5 (f)). Danach wird eine Isolierungsschicht 8 auf der gesamten Oberfläche und den Seitenoberflächen der Laserstruktur aufgetragen, und es wird ein Teil der Isolierungsschicht 8 gegenüberliegend dem aktiven Gebiet entfernt, um die Kontaktschicht 7 bloßzulegen. Schließlich wird die Elektrode 9 mit n-Teil in Kontakt mit der Kontaktschicht 7 gebildet, und es wird die Elektrode 10 mit p-Teil auf der Rückseitenoberfläche des Substrats 1 gebildet, womit der DFB-Laser von Fig. 4 fertiggestellt ist.
  • Bei dem derart hergestellten DFB-Laser ist der reaktive Stromfluß außerhalb der aktiven InGaAsP-Schicht 2 durch die pnp-Stromblockierungsschichten reduziert, welche an gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht 2 angeordnet sind. Da die Ladungsträgerkonzentration der ersten p-Typ InP- Stromblockierungsschicht 3 (1 x 10¹&sup7; bis 1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³ ) geringer als die Ladungsträgerkonzentration der unteren p-Typ InP-Überzugsschicht 11 (1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³ oder mehr) ist, ist darüber hinaus der Widerstandswert der Stromblockierungsschicht 3 größer als derjenige der unteren Überzugsschicht 11, wodurch der reaktive Strom während des Laserbetriebs reduziert ist.
  • Obwohl beim Herstellen des DFB-Lasers von Fig. 4 entsprechend den Herstellungsschritten von Figuren 5 (a) bis 5 (f) das epitaxiale Aufwachsen der Halbleiterschichten auf dem mit Zn dotierten Halbleitersubstrat 1 unter derselben Bedingung durchgeführt wird, ändert sich, wenn die Zn-Dotierungskonzentration in dem Substrat 1 sich stark ändert, der Schwellenwertstrom und die Effizienz des fertiggestellten Lasers ungünstig, was zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von DFB-Lasern mit hoher Ausgangsleistung bezüglich der Reproduzierbarkeit führt.
  • Die Schwellenwertstromdichte Jth und die äußere differentielle Mengeneffizienz (external differential qauntum efficiency) ηex eines Halbleiterlasers werden dargestellt durch
  • wobei dAL die Dicke der aktiven Schicht, Γv der Lichtbegrenzungskoeffizient, L die Resonatorlänge, R1 und R2 das Reflektionsvermögen an der vorderen bzw. hinteren Facette, J0 die Stromdichte bei einer Verstärkung von 0, ß die Verstärkungsfaktorkonstante, welche proportional zu der Ladungsträgerlebensdauer ist, ηi die innere differentielle Mengeneffizienz und αi der innere Verlust infolge freier Ladungsträgerabsorption in den Kristallschichten auf dem Substrat sind. Um den Schwellenwertstrom zu reduzieren und die Effizienz des Halbleiterlasers zu erhöhen, muß der innere Verlust αi verringert werden, und die Verstärkungsfaktorkonstante β muß durch Reduzieren von nichtstrahlenden Rekombinationen von Ladungsträgern in der aktiven Schicht erhöht werden.
  • DOKUMENT "IEEE Journal of Quantum Electronics", Bd. QW- 21, Nr. 5, Mai 1985, Seiten 452 bis 457, offenbart ein Halbleiterbauelement, bei welchem eine aktive Schicht zwischen zwei Überzugsschichten angeordnet ist. Diese Schichten sind epitaxial auf einem mit Zn dotierten p-Typ Halbleitersubstrat aufgewachsen.
  • Die US-A-4,788,688 offenbart einen Halbleiterlaser eines Heterostrukturtyps, bei welchem die aktiven Schichten durch Flüssigphasenepitaxie auf einem mit Zn dotierten Substrat aufgewachsen sind.
  • Das "Journal of Applied Physics", Bd. 71, Nr. 2, Januar 15, 1992, Seiten 659 bis 663 beschreibt die elektrische Charakteristik von Zn in stark dotiertem InP, welches durch die Flüssigkeitseinkapselungs-Czochralski-Technik augewachsen ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochleistungsausgangshalbleiterlaser mit niedrigem Schwellenwertstrom und hoher Effizienz vorzusehen, bei welchem der innere Verlust αi infolge der Absorption freier Ladungsträger in den epitaxialen Schichten reduziert ist und die Verstärkungsfaktorkonstante β durch Reduzieren von nichtstrahlenden Rekombinationen von Ladungsträgern in der aktiven Schicht erhöht ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lasers bereitzustellen.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich; es versteht sich, daß die detaillierte Beschreibung und eine spezifische Ausführungsform lediglich im Rahmen einer Erläuterung gegeben sind, da verschiedende Änderungen und Modifizierungen im Rahmen der Erfindung liegen und einem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich sind.
  • Anspruch 1 definiert ein Herstellungsverfahren entsprechend der Erfindung. Anspruch 4 definiert einen Halbleiterlaser entsprechend der Erfindung.
  • Entsprechend Anspruch 4 enthält das Halbleiterlaserbauelement eine Mehrzahl von Halbleiterschichten, welche epitaxial auf einem mit Zn dotierten p-Typ Halbleitersubstrat aufgewachsen sind, wobei mehr als 81 % der Zn-Dotierungsatome aktiviert sind, um eine Substratladungsträgerkonzentration von etwa 5 x 10¹&sup8; cm&supmin;³ zu erzeugen. Daher wird eine Diffusion von inaktiven Zn-Atomen von dem Substrat zu den epitaxialen Schichten während des Aufwachsens mit dem Ergebnis unterdrückt, daß der innere Verlust infolge von Absorption freier Ladungsträger in einer aktiven Schicht und einer darunterliegenden p-Typ Überzugsschicht reduziert wird und nichtstrahlende Rekombinationen von Ladungsträgern in der aktiven Schicht reduziert werden.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann das Halbleiterlaserbauelement eine Doppelheteroübergangsstruktur einschließlich einer aktiven Schicht und p-Typ und n-Typ Überzugsschichten enthalten, welche auf einem p-Typ Halbleitersubstrat epitaxial aufgewachsen sind. Die p-Typ Überzugsschicht wächst auf, während ein Zn-Dotand hinzugefügt wird, so daß zur Bildung von Ladungsträgern mehr als 81 % der Zn-Dotierungsatome aktiviert sind. Daher wird die Diffusion von inaktiven Zn-Atomen von der p-Typ Überzugsschicht zu der aktiven Schicht während des epitaxialen Aufwachsens mit dem Ergebnis unterdrückt, daß der innere Verlust infolge der Absorption freier Ladungsträger in der aktiven Schicht und der p-Typ Überzugsschicht reduziert wird und nichtstrahlende Rekombinationen von Ladungsträgern in der aktiven Schicht reduziert werden.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung können die epitaxial aufgewachsenen Halbleiterschichten in einer streifenförmigen Mesa gebildet werden, und die pnp-Stromblockierungsschichten wachsen epitaxial auf gegenüberliegenden Seiten der Mesa auf. Während des epitaxialen Aufwachsens wird ein Zn-Dotand den p-Typ Stromblockierungsschichten hinzugefügt, so daß mehr als 81 % der Zn-Dotierungsatome aktiviert werden, um Ladungsträger zu erzeugen. Daher wird die Diffusion von inaktiven Zn-Atomen von den p-Typ Schichten zu der aktiven Schicht und der Überzugsschicht während des Aufwachsens mit dem Ergebnis unterdrückt, daß der innere Verlust infolge einer Absorption freier Ladungsträger in der aktiven Schicht und der p-Typ Überzugsschicht reduziert wird und nichtstrahlende Rekombinationen von Ladungsträgern in der aktiven Schicht reduziert werden.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlaserbauelements eines breitflächigen Mesatyps entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 zeigt einen Graphen, welcher Beziehungen zwischen der Zn-Dotierungskonzentration und der Ladungsträgerkonzentration während des Bildens eines mit Zn dotierten p- Typ InP-Substrats durch das LEC-Verfahren (LEC: Liquid Encapsulated Czochralski) veranschaulicht;
  • Fig. 3 (a) zeigt ein Diagramm, welches eine Zn-, Asund Ga-SIMS- (Sims: Secondary Ion Mass Spectroscopy) Tiefenprofil des Halbleiterlasers des breitflächigen Mesatyps von Fig. 1, und Fig. 3 (b) zeigt ein Diagramm, welches ein Zn-, As- und Ga-SIMS-Tiefenprofil eines Halbleiterlasers unter Verwendung eines mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrats veranschaulicht, bei welchem weniger als 81 % der Zn-Dotierungsatome aktiviert sind;
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen DFB-Halbleiterlaser mit einer BH-Struktur entsprechend dem Stand der Technik veranschaulicht; und
  • Figuren 5 (a) - 5 (f) zeigen perspektivische Ansichten von Schritten eines Verfahrens zum Herstellen des Halbleiterlasers von Fig. 4.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche einen Halbleiterlaser eines breitflächigen Mesatyps entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Entsprechend der Figur enthält der Laser 100 des breitflächigen Mesatyps ein p-Typ InP-Substrat 1a, welchem ein Zn-Dotand auf eine Konzentration von 5,3 x 10¹&sup8; /cm³ hinzugefügt ist. Mehr als 81 % der Zn-Dotierungsatome sind aktiviert. Eine untere p-Typ InP-Überzugsschicht 11a einer Dicke von etwa 2 µm, eine aktive InGaAsP-Schicht 2a einer Dicke von etwa 0,1 µm und eine obere n-Typ InP-Überzugsschicht 15a einer Dicke von etwa 1 µm sind aufeinanderfolgend auf dem p-Typ InP-Substrat 1a angeordnet. Eine Elektrode 9a mit n-Teil ist auf der oberen Überzugsschicht 15a angeordnet, und eine Elektrode 10a mit p-Teil ist auf der Rückseitenoberfläche des Substrats 1a angeordnet. Vorzugsweise beträgt die Resonatorlänge 600 µm, die Breite der Elektrode 9 mit n-Teil 70 µm und die Zusammensetzung der aktiven InGaAsP-Schicht 2a ist derart gewählt, daß der Bandabstand davon einer Wellenlänge von 1,48 µm entspricht.
  • Im folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterlasers von Fig. 1 gegeben.
  • Zuerst wird das p-Typ InP-Substrat 1a durch das LEC- Verfahren gebildet. Fig. 2 zeigt einen Graphen, welcher Beziehungen zwischen der Zn-Dotierungskonzentration und der Ladungsträgerkonzentration des p-Typ InP-Substrats veranschaulicht, d.h. Fig. 2 zeigt die Rate der aktiven Zn-Atome bezüglich aller Zn-Atome in dem Substrat 1a. Wie in Fig. 2 dargestellt erhöht ein Ansteigen der Zn-Dotierungskonzentration die Rate von inaktiven Zn-Atomen bezüglich aller hinzugefügter Zn-Atome und verringert die Rate der aktiven Zn-Atome, d.h. die Ladungsträgerkonzentration/Zn-Dotierungskonzentration. Das Dotieren von Zn-Atomen wird üblicherweise durchgeführt, um ein p-Typ Substrat zu erzeugen und den Widerstand des Substrats zu reduzieren. Es ist daher nötig, den Zn-Dotand derart hinzuzufügen, daß die Ladungsträgerkonzentration des erzeugten Substrats etwa 5 x 10¹&sup8;cm&supmin;³ beträgt.
  • Um bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Widerstand des Substrats wesentlich zu reduzieren, wird das mit Zn dotierte p-Typ InP-Substrat entsprechend der in Fig. 2 dargestellten charakteristischen Kurve durch das LEC-Verfahren derart gebildet, daß die Ladungsträgerkonzentration davon bei etwa 5 x 10¹&sup8; cm³ liegt und die Rate der aktiven Zn-Atome bezüglich aller Zn-Atome 81% überschreitet. Insbesondere wird ein Zn-Dotand dem Substrat auf eine Konzentration von 5,3 x 10¹&sup8;/cm³ hinzugefügt, um das mit Zn dotierte p-Typ InP-Substrat 1a mit einer Ladungsträgerkonzentration von 5 x 10¹&sup8;/cm³ und einer Aktivierungsrate von Zn-Atomen von 94 % zu bilden.
  • Danach läßt man die untere p-Typ InP-Überzugsschicht 11a, die aktive InGaAsP-Schicht 2a und die obere n-Typ InP- Überzugsschicht 15a aufeinanderfolgend auf dem mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrat 1a aufwachsen. Vorzugsweise läßt man die Schichten durch MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) bei einer Temperatur von 650 ºC, einem Druck von 150 Torr, einem V/III-Verhältnis von 140 und einer Aufwachsrate von 1 µm/h aufwachsen. Danach wird eine (nicht dargestellte) streifenförmige dielektrische Schicht auf einem vorgeschriebenen Gebiet der oberen n-Typ InP-Überzugsschicht 15a gebildet, und es wird ein Ätzen unter Verwendung der dielektrischen Schicht als Maske durchgeführt, um die epitaxial aufgewachsenen Schichten in einer streifenförmigen Mesa zu bilden. Nachdem die dielektrische Schicht entfernt worden ist, wird die Elekrode 10a mit p-Teil auf der Rückseitenoberfläche des p-Typ InP-Substrats 1a gebildet, und es wird die Elektrode 9a mit n-Teil auf der oberen n-Typ InP-Überzugsschicht 15a gebildet, womit die Struktur von Fig. 1 fertiggestellt ist.
  • Im folgenden wird eine Beschreibung des Betriebs gegeben.
  • Fig. 3 (a) stellt ein Zn-SIMS-Tiefenprofil des Halbleiterlasers von Fig. 1 dar, und Fig. 3 (b) stellt ein Zn- SIMS-Tiefenprofil eines Halbleiterlasers zum Vergleich unter Verwendung eines mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrats dar, welches durch Hinzufügen eines Zn-Dotands auf eine Konzentration von 6,3 x 10¹&sup8;/cm³ und Aktivieren von mehr als 81 % der Zn-Atome zur Erzeugung einer Ladungsträgerkonzentration von 5 x 10¹&sup8;/cm³ gebildet wird. In beiden Figuren sind As- und Ga-SIMS-Tiefenprofile als Bezug dargestellt.
  • Bezüglich des Zn-Tiefenprofils von Fig. 3 (a) entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Schnittstelle zwischen dem p-Typ InP-Substrat 1a und der p-Typ InP-Überzugsschicht 11a steil und klar, sie ist jedoch nicht bei dem Zn-Tiefenprofil von Fig. 3 (b) klar. Der Grund dafür ist in dem folgenden zu sehen. Bei dem Halbleiterlaser von Fig. 3 (b) unter Verwendung des mit Zn dotierten p-Typ InP- Substrats mit der Aktivierungsrate von Zn-Atomen unter 81 % sind inaktive Zn-Atome des Substrats in die p-Typ InP- Schicht 11a, die InGaAsP-Schicht 2a und die n-Typ InP- Schicht 15a während des epitaxialen Aufwachsens diffundiert, wodurch sich ein Ansteigen des inneren Verlusts αi infolge einer Absorption freier Ladungsträger in den epitaxial aufgewachsenen Schichten und ein Ansteigen von nichtstrahlenden Rekombinationen in der aktiven Schicht ergibt.
  • Diese zwei Halbleiterlaser werden durch Pulse mit der Pulsbreite von 0,1 µs und dem Abtast- bzw. Betriebsverhältnis (duty ratio) von 1/1000 betrieben, um den Schwellenwertstrom zu kalibrieren, d.h. die Schwellenwertstromdichte Jth. Während die Schwellenwertstromdichte Jth des in Fig. 1 dargestellten Halbleiterlasers unter Verwendung des mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrats 1a mit der Aktivierungsrate von Zn-Atomen von 94 % 1,6 KA/cm² beträgt, ist die Schwellenwertstromdichte Jth des Halbleiterlasers zum Vergleich unter Verwendung des mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrats mit der Aktivierungsrate von Zn-Atomen von 80 % größer als 2,4 KA/cm², und in diesem Fall würde der Laser nicht mit dem Ansteuerungsstrom (1 Amax) des verwendeten Pulsgenerators oszillieren.
  • Da entsprechend der vorliegenden Erfindung die Rate von aktiven Zn-Atomen bezüglich aller Zn-Atome in dem mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrat bei 94 % liegt, wird die Diffusion von inaktiven Zn-Atomen von dem Substrat zu den auf dem Substrat epitaxial aufgewachsenen Schichten reduziert, wodurch der innere Verlust αi infolge der Absorption freier Ladungsträger in den epitaxial aufgewachsenen Schichten reduziert wird und nichtstrahlende Rekombinationen in der aktiven Schicht reduziert werden, um die Verstärkungsfaktorkonstante ß zu erhöhen, was zu einem Halbleiterlaser mit niedrigem Schwellenwert und hoher Effizienz führt.
  • Wenn während des epitaxialen Aufwachsens der p-Typ InP- Schicht 11a, der InGaAsP-Schicht 2a und der n-Typ InP- Schicht 15a die p-Typ InP-Überzugsschicht 11a unter Hinzufügen eines Zn-Dotands entsprechend der in Fig. 2 dargestellten charakteristischen Kurve aufgewachsen ist, so daß mehr als 81 % der Zn-Dotierungsatome aktiviert sind, ist der Betrag von inaktiven Zn-Atomen, welche in die aktive Schicht diffundiert sind, weiter reduziert, was zu einer weiteren Reduzierung von nichtstrahlenden Rekombinationen in der aktiven Schicht führt.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die ideale charakteristische Kurve der Beziehung zwischen der Ladungsträgerkonzentration und der Zn-Dotierungskonzentration bei der Bildung des mit Zn dotierten p-Typ InP- Substrats durch das LEC-Verfahren vorher bestimmt, und danach wird das Substrat durch das LEC-Verfahren unter Einstellung der Zn-Dotierungskonzentration entsprechend der idealen charakteristischen Kurve gebildet, um eine gewünschte Ladungsträgerkonzentration zu erzielen. Bei diesem Verfahren ändert sich jedoch der Betrag der dem Substrat hinzugefügten Zn-Dotierungsatome ungünstig entsprechend der Menge zur Herstellung des Substratmaterials, der Verfahrensfolgen und -zustände oder dergleichen. Daher wird vor dem Durchführen des epitaxialen Aufwachsens auf dem mit Zn dotierten p-Typ InP-Substrats die Ladungsträgerkonzentration des Substrats durch eine C-V-Profilmessung oder eine Halleffektmessung gemessen, und es wird die Zn-Dotierungskonzentration durch ein ICP-Verfahren (inductive coupling high-frequency AR gas plasma emission analysis, Induktivkopplungshochfrequenz-Ar-Gas-Plasma-Emmissionsanalyse) gemessen, um die Rate von aktiven Zn-Atomen bezüglich aller Zn-Atome in dem Substrat zu finden. Dann wird das Substrat mit der Aktivierungsrate von Zn-Atomen von 81 % oder mehr gewählt, und es wird die Laserstruktur auf dem Substrat hergestellt, wodurch der Produktionsertrag verbessert wird.
  • Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Laser vom breitflächigen Mesatyp verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung auf den Halbleiterlaser angewandt werden, welcher die in Fig. 4 dargestellte BH-Struktur aufweist. Wenn in diesem Fall die pnp-Stromblockierungsschichten auf gegenüberliegenden Seiten der Streifenmesastruktur einschließlich der aktiven Schicht epitaxial aufgewachsen sind, wird die Diffusion von inaktiven Zn-Atomen von den Stromblockierungsschichten zu der Streifenmesa reduziert, falls die Rate von aktiven Zn-Atomen zu allen Zn-Atomen in den p-Typ Stromblockierungsschichten 81 % oder mehr beträgt, wodurch der innere Verlust αi infolge der Absorption freier Ladungsträger in der Streifenmesa und nichtstrahlende Rekombinationen in der aktiven Schicht weiter reduziert werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements einschließlich eines Schrittes des epitaxialen Aufwachsens einer p-Typ InP-Überzugsschicht (11a), einer aktiven InGaAsP-Schicht (2a) und einer n-Typ InP-Überzugsschicht (15a) auf einem mit Zn dotierten p-Typ InP- Substrat (1a), dadurch gekennzeichnet, daß das mit Zn dotierte p-Typ InP-Substrat (1a) durch das Liquid- Encapsulated-Czochralski-Verfahren (LEC-Verfahren) unter Hinzufügen von Zn-Dotierungsatomen auf eine Konzentration unterhalb von 6,3 * 10¹&sup8; cm&supmin;³ und Aktivieren von mehr als 81% der hinzugefügten Zn-Dotierungsatome gebildet wird, so daß die Ladungsträgerkonzentration in dem InP-Substrat etwa 5 * 10¹&sup8; cm&supmin;³ beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die p-Typ Überzugsschicht (11a) unter Hinzufügen von Zn- Dotierungsatomen aufgewachsen ist und mehr als 81% der hinzugefügten Zn-Dotierungsatome zur Bildung von Ladungsträgern aktiviert worden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die epitaxial aufgewachsenen Schichten in einer streifenförmigen Mesa gebildet worden sind und p-n-p- Stromblockierungsschichten an gegenüberliegenden Seiten der Mesa unter Hinzufügen von Zn-Dotierungsatomen den p- Typ Stromblockierungsschichten und Aktivieren von mehr als 81% der hinzugefügten Zn-Dotierungsatome zur Erzeugung von Ladungsträgern aufgewachsen sind.
4. Halbleiterlaserbauelement (100) mit einer Mehrzahl von Halbleiterschichten, welche eine aktive Schicht (2a) enthalten, die zwischen zwei Überzugsschichten (11a, 15a) angeordnet ist, wobei die Halbleiterschichten auf einem mit Zn dotierten p-Typ Halbleitersubstrat (1a) epitaxial aufgewachsen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 81% der Zn-Dotierungsatome in dem mit Zn dotierten p-Typ Halbleitersubstrat (1a) zur Bildung von Ladungsträgern aktiviert worden sind, so daß die Ladungsträgerkonzentration in dem Substrat (1a) bei etwa 5 * 10¹&sup8; cm&supmin;³ liegt.
5. Halbleiterlaserbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das p-Typ Halbleitersubstrat (1a) und die Überzugsschichten (11a, 15a) InP aufweisen und die aktive Schicht (2a) InGaAsP aufweist.
6. Halbleiterlaserbauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine streifenförmige Mesa der Halbleiterschichten und eine p-n-p-Stromblockierungsstruktur enthalten sind, welche an gegenüberliegenden Seiten der streifenförmigen Mesa angeordnet ist, wobei die Stromblockierungsstruktur mit Zn dotierte p-Typ Schichten enthält, in denen mehr als 81% der Zn-Dotierungsatome zur Bildung von Ladungsträgern aktiviert sind.
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