DE69836698T2 - Verbindungshalbleiterlaser - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser, der aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter gebildet ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • 1 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen herkömmlichen Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaser vom Steghohlleitertyp zeigt. Der Halbleiterlaser von 1 weist eine geschichtete Struktur auf, die eine GaN-Pufferschicht 202, eine n-GaN-Kontaktschicht 203, eine n-GaN-Pufferschicht 204, eine n-AlGaN-Mantelschicht 205, eine n-GaN-Leitungsschicht 206, eine aktive InGaN-MQW-Schicht 207, eine p-AlGaN-Deckschicht 208, eine p-GaN-Führungsschicht 209, eine p-AlGaN-Mantelschicht 210 und eine p-GaN-Kontaktschicht 211 auf einem Saphirsubstrat 201 enthält. Da das Saphirsubstrat isolierend ist, wird ein Teil der geschichteten Struktur bis zu der Kontaktstruktur 203 vom n-Typ abgeätzt, um einen Bereich freizulegen, in dem eine Elektrode vom n-Typ angebracht wird. Außerdem wird ein Teil einer Mesa-Struktur bis zu der Mantelschicht 210 vom p-Typ abgeätzt, um einen Steghohlleiter zu bilden. Bei diesen Prozessen wird ein Trockenätzverfahren angewendet, und es wird ein SiO2-Schutzfilm hinzugefügt, um den geätzten Abschnitt zu schützen.
  • 2 zeigt eine Beziehung zwischen der Dicke der zurückbleibenden p-Mantelschicht und einem zwischen dem Inneren und dem Äußeren eines Streifens (eines Stegabschnitts) wirksamen Brechungsindexunterschied (eine Kurve bei dem in 2 gezeigten herkömmlichen Beispiel). Bei dem herkömmlichen Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter vom Steghohlleitertyp wird unter Nutzung des Brechungsindexunterschieds, der durch den Unterschied in der Dicke der p-AlGaN-Mantelschicht 210 zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Stegabschnitts verursacht ist, wie in 2 gezeigt ist, eine wirksame Brechungsindexverteilung in einem Abschnitt (A) und einem Abschnitt (B) ausgebildet, wodurch eine transversale Mode gesteuert wird. Die Steuerung des wirksamen Brechungsindex im Abschnitt (B) von 1 wird durch Regulieren einer Schichtdicke T der p-AlGaN-Mantelschicht 210, die nicht geätzt worden ist, durchgeführt.
  • Folglich werden optische Parameter, bei denen ein Lichtemissionswinkel in der vertikalen Richtung 34° und ein Lichtemissionswinkel in der horizontalen Richtung 7° ist, bei einem Dauerstrichbetrieb bei Raumtemperatur erzielt. Außerdem beträgt die Lebensdauer einer Vorrichtung bei Dauerstrichbetrieb bei Raumtemperatur ungefähr 35 Stunden. 3 zeigt, wie sich ein Betriebsstrom des herkömmlichen Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlasers vom Steghohlleitertyp bei Dauerstrichbetrieb bei Raumtemperatur ändert.
  • Bei dem herkömmlichen Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaser vom Steghohlleitertyp, der in 1 gezeigt ist, war jedoch ein Problem, dass das Herstellen eines Halbleiterlasers, der eine gleichmäßige transversale Charakteristik bei einer hohen Ausbeute aufweist, äußerst schwierig ist. Zum Ätzen wird ein Trockenätzen wie etwa ein reaktives Ionen-Ätzen, ein reaktives Ionenstrahl-Ätzen oder dergleichen angewendet, da es für den Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter kein geeignetes chemisches Ätzmittel gibt, und die Steuerung der Schichtdicke einer P-AlGaN-Schicht 210 eines Abschnitts (B) in 1 wird als zeitabhängige Steuerung durchgeführt, da keine geeignete das Ätzen stoppende Schicht vorhanden ist. Jedoch verwendet die zeitabhängige Steuerung oder dergleichen eine weniger präzise Technik. Dadurch schwankt eine Schichtdicke der P-AlGaN-Schicht 210 über mehrere Lose oder über denselben Wafer, wodurch die Steuerbarkeit der transversalen Mode erheblich beeinträchtigt ist und sich die Produktionsausbeute verschlechtert.
  • Ein weiteres Problem ist die kurze Lebensdauer bei Dauerstrichbetrieb bei Raumtemperatur. Der Anmelder der Erfindung hat entdeckt, dass sie die Folge der Anwendung eines Trockenätzes als Verfahren zum Bilden einer streifenartigen Stegform ist. Genauer resultiert das oben angegebene Problem daraus, dass die seitlichen Oberflächen und eine untere Oberfläche eines zu ätzenden Halbleiters durch eine Ätzbehandlung beschädigt werden, wodurch ein Kristalldefekt und das Auftreten von Poren in dem SiO2 eines SiO2-Schutzfilms, der eine p-AlGaN-Mantelschicht an der Seitenfläche des Stegs und außerhalb des Stegs bedeckt, hervorgerufen werden, wodurch genau genommen die Kristalloberfläche nicht ausreichend geschützt werden kann.
  • Weitere den Stand der Technik betreffende Informationen können dem Dokument JP-01-184 973 entnommen werden, das zum Zweck der Verminderung der optischen Leistungsdichte in einer aktiven Schicht, um einen Hochleistungsbetrieb zu ermöglichen und die Abmessungssteuerung zu erleichtern, um eine stabile Grundschwingung in lateraler Mode durch ein Verfahren zu erhalten, bei dem eine Lichtwellenleiterschicht mit einem Brechungsindex, der höher als jener einer Mantelschicht ist, in dem Steg geschaffen wird, wobei die Mantelschicht teilweise in der Dicke verändert wird, einen Halbleiterlaser lehrt, der wie folgt aufgebaut ist.
  • Auf einem n-GaAs-Substrat werden nacheinander eine n-GaAlAs-Mantelschicht, eine aktive GaAlAs-Schicht, eine erste p-GaAlAs-Mantelschicht, eine p-GaAlAs-Lichtwellenleiterschicht, eine zweite p-GaAlAs-Mantelschicht und eine p-GaAs-Deckschicht aufgewachsen. Teile der Deckschicht, der zweiten p-GaAlAs-Mantelschicht, der Lichtwellenleiterschicht und der ersten p-GaAlAs-Mantelschicht werden durch ein Ätzen entfernt, das einen mittigen Stegabschnitt an Ort und Stelle zurücklässt. Als Nächstes wird darauf eine n-GaAlAs-Strombegrenzerschicht wachsen gelassen. Die Bildung der Strombegrenzerschicht erfolgt durch ein Verfahren wie etwa ein MOCVD-Wachstum, ein Abheben des mittigen Stegabschnitts, ein selektives MOCVD-Wachstum unter Verwendung einer SiO2-Maske oder dergleichen. Nach dem Bilden der Strombegrenzerschicht wird die Maske von dem Stegabschnitt entfernt, und es wird darauf eine p-GaAs-Kontaktschicht wachsen gelassen, und zum Schluss werden zwei Elektroden ausgebildet.
  • Die Erfindung ist angesichts der oben dargestellten Bedingungen gemacht worden, wobei eine ihrer Aufgaben ist, einen Halbleiterlaser mit einer transversalen Monomode-Charakteristik zu schaffen, der mit einer hohen Produktionsausbeute hergestellt werden kann.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung schafft einen Verbindungshalbleiterlaser gemäß einem der unabhängigen Ansprüche 1 bis 3. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
  • Die beanspruchte Erfindung kann in Anbetracht der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen eines Verbindungshalbleiters besser verstanden werden. Im Allgemeinen stellen die beschriebenen Ausführungsformenen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar. Der aufmerksame Leser wird jedoch bemerken, dass einige Aspekte der beschriebenen Ausführugnsformen über den Schutzumfang der Ansprüche hinausgehen. Unter Beachtung dessen, dass die beschriebenen Ausführungsformen wohl über den Schutzumfang der Ansprüche hinausgehen, sind die beschriebenen Ausführungsformen als zusätzliche Hintergrundinformationen zu verstehen, die keine Definitionen der Erfindung an sich darstellen. Dies gilt auch für die folgende "Kurzbeschreibung der Zeichnung" und ebenso für die "Beste Ausführungsform der Erfindung".
  • Ein Verbindungshalbleiterlaser aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine erste Mantelschicht von einem ersten Leitungstyp, die auf einem Substrat ausgebildet ist; eine aktive Schicht, die auf der ersten Mantelschicht ausgebildet ist; eine zweite Mantelschicht, von einem zweiten Leitungstyp, die auf der aktiven Schicht ausgebildet ist; und eine vergrabene Schicht, die auf der zweiten Mantelschicht ausgebildet ist, wobei die vergrabene Schicht einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht einzuengen, wobei ein oberer Abschnitt der zweiten Mantelschicht einen Stegabschnitt aufweist, wobei sich der Stegabschnitt in dem Öffnungsabschnitt der vergrabenen Schicht befindet und die vergrabene Schicht im Wesentlichen kein von der aktiven Schicht ausgegebenes Licht absorbiert, wobei die vergrabene Schicht einen Brechungsindex besitzt, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht ist, wodurch die oben angegebene Aufgabe gelöst wird.
  • In einer Ausführungsform sind eine Lichtführungsschicht vom zweiten Leitungstyp mit einem Brechungsindex, dessen Wert größer als jener der zweiten Mantelschicht ist, eine dritte Mantelschicht, vom zweiten Leitungstyp, und eine Kontaktschicht vom zweiten Leitungstyp in dieser Reihenfolge nacheinander auf dem oberen Abschnitt der zweiten Mantelschicht ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform ist die Lichtführungsschicht aus InGaAlN hergestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die vergrabene Schicht eine dielektrische Dünnschicht, die wenigstens eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe enthält, die TiO2, ZrO2, HfO2. CeO2, In2O3, Nd2O3, Sb2O3, SnO2, Ta2O5 und ZnO enthält.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die vergrabene Schicht aus einem ZnMgCdSSe-Verbindungshalbleiter hergestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die vergrabene Schicht aus einem Halbleiter hergestellt, dessen Zusammensetzung ungefähr gleich jener der zweiten Mantelschicht ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die vergrabene Schicht isolierend oder vom ersten Leitungstyp.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine Kontaktschicht vom zweiten Leitungstyp auf dem oberen Abschnitt der zweiten Mantelschicht ausgebildet.
  • Ein Verbindungshalbleiterlaser aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine erste Mantelschicht von einem ersten Leitungstyp, die auf einem Substrat ausgebildet ist, eine aktive Schicht, die auf der ersten Mantelschicht ausgebildet ist, eine zweite Mantelschicht, von einem zweiten Leitungstyp, die auf der aktiven Schicht ausgebildet ist, und eine Reflexionsschicht, die auf der zweiten Mantelschicht ausgebildet ist, wobei die Reflexionsschicht einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht einzuengen, wobei eine Schicht aus einem Halbleiter vom zweiten Leitungstyp, deren Zusammensetzung ungefähr gleich jener der zweiten Mantelschicht ist, in dem Öffnungsabschnitt der Reflexionsschicht ausgebildet ist und die Reflexionsschicht einen Brechungsindex besitzt, dessen Wert kleiner als jener der zweiten Mantelschicht ist, wodurch die oben angegebene Aufgabe gelöst wird.
  • In einer Ausführungsform ist die Reflexionsschicht aus InGaAlN hergestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist Reflexionsschicht isolierend oder vom ersten Leitungstyp.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform sind eine dritte Mantelschicht vom zweiten Leitungstyp und eine Kontaktschicht vom zweiten Leitungstyp auf der Reflexionsschicht ausgebildet.
  • Im Folgenden wird die Wirkungsweise der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen schaffen eine Vorrichtungsstruktur, bei der sich eine Transversalschwingungsmode nicht infolge einer Veränderung des Ausmaßes des Ätzens verändert, und die effektive Herstellung eines Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlasers vom Steghohlleitertyp mit gleich bleibenden Eigenschaften.
  • Außerdem wird eine Vorrichtung mit einer wesentlich verbesserten Betriebsdauer verwirklicht, bei der ein Kristalldefekt, der durch eine Beschädigung verursacht ist, die sich bei einem Ätzvorgang ergibt, daran gehindert wird, sich bei Dauerstrichbetrieb in eine aktive Schicht fortzupflanzen, indem eine dielektrische Schicht mit kleineren Poren außerhalb des stegförmigen Streifens durch Ätzen ausgebildet wird oder eine Struktur mit einer dicken Halbleiterschicht ausgebildet wird, wodurch ein stegförmiger Streifen im Wesentlichen vergraben wird.
  • Außerdem wird eine Vorrichtung mit einer wesentlich verbesserten Betriebsdauer verwirklicht, bei der ein Kristalldefekt, der durch eine Beschädigung verursacht ist, die sich bei einem Ätzvorgang ergibt, daran gehindert wird, sich bei Dauerstrichbetrieb in eine aktive Schicht fortzupflanzen, indem entweder ein durch Ätzen ausgebildeter Rillenabschnitt konvexer Gestalt als Strompfad verwendet wird oder indem mit einer Halbleiterschicht eine vergrabene Struktur geschaffen wird.
  • 2 zeigt einen zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Stegs wirksamen Brechungsindexunterschied in einer Struktur einer Vorrichtung, die keine Lichtführungsschicht aufweist, wenn ein geätzter Abschnitt mit einem Material vergraben ist, das einen Brechungsindex aufweist, der jenem einer p-Mantelschicht völlig gleich ist (in 2 eine Linie für die bevorzugte Ausführungsform). Wie 2 zeigt, ist gemäß der Erfindung der zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Stegs wirksame Brechungsindexunterschied beseitigt. Ande rerseits tritt ein Verstärkungsunterschied in einem Abschnitt direkt unter einem Steg in der aktiven Schicht und in einem Abschnitt direkt unter der vergrabenen Schicht durch eine den Strom einengende Wirkung der vergrabenen Stegschicht auf, wodurch die Transversalschwingungsmode gesteuert wird. Bei der Struktur ist ein Fehlertoleranzbereich in Bezug auf eine Ätztiefe bei einem Ätzverfahren zur Bildung eines Stegs weit, die Steuerbarkeit der Transversalschwingungsmode wird stabil und folglich verbessert sich die Produktionsausbeute einer Laservorrichtung mit gleich bleibenden Eigenschaften.
  • Außerdem erzeugen diese Materialien, die vergraben werden, keine Wärme infolge Lichtabsorption, da sie für Licht mit einer Emissionswellenlänge des Lasers durchlässig sind, noch beeinflussen sie die Transversalschwingungsmode des Lasers, da sie einen Brechungsindex besitzen, der ungefähr jenem der zweiten Mantelschicht gleich ist, weshalb sie als vergrabene Schicht geeignet sind.
  • Außerdem wird ein Kristalldefekt, der durch eine Beschädigung verursacht ist, die sich bei einem Ätzvorgang ergibt, daran gehindert, sich bei Dauerstrichbetrieb in eine aktive Schicht fortzupflanzen, da ein durch Ätzen ausgebildeter stegförmiger Streifenabschnitt mit der vergrabenen Schicht vergraben worden ist, wodurch eine Vorrichtung mit einer wesentlich verbesserten Betriebsdauer geschaffen wird. Außerdem verschwindet, wenn ein Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter mit einer Zusammensetzung, die ungefähr jener der zweiten Mantelschicht gleich ist, als Material für die vergrabene Schicht verwendet wird, ein Unterschied in der Gitterkonstanten zwischen der vergrabenen Schicht und einer weiteren Epitaxialschicht. Folglich können Effekte, die eine Vorrichtung unter mechanische Spannung setzen, wie etwa eine thermische Gitterdeformation, vermieden werden.
  • 4 zeigt eine Beziehung zwischen einer Restschichtdicke einer p-Mantelschicht und einem zwischen dem Inneren und dem Äußeren eines Streifens wirksamen Brechungsindexunterschied (herkömmliches Beispiel in 4) sowie eine Beziehung zwischen der Restschichtdicke der p-Mantelschicht und einem zwischen dem Inneren und dem Äußeren eines Streifens wirksamen Brechungsindexunterschied, wenn ein geätzter Abschnitt mit einem Material vergraben wird, das in einer Struktur der Vorrichtung mit einer Lichtführungsschicht den gleichen Brechungsindex wie die p-Mantelschicht aufweist (bevor zugte Ausführungsform in 4). Indem eine Struktur geschaffen wird, bei der die Lichtführungsschicht in dem Stegabschnitt enthalten ist, wie oben beschrieben worden ist, wird ein wirksamer Brechungsindex im Inneren des Stegs groß, wie in 4 gezeigt ist, wodurch ein Lichtausbreitungsbereich in seitlicher Richtung in der Mitte konzentriert wird. Dadurch wird ein Steuern der Transversalschwingungsmode leichter als bei einem Laser vom Steghohlleitertyp, der eine Verstärkungsdifferenz nutzt, wie weiter oben beschrieben worden ist. Wenn die vergrabene Schicht nicht vorgesehen ist oder wenn ein Brechungsindex der vergrabenen Schicht von jenem der zweiten Mantelschicht abweicht, steht eine Dicke der zweiten Mantelschicht außerhalb des Stegs (eine Ätzrestschichtdicke) mit einem Wert eines wirksamen Brechungsindex außerhalb des Stegs im Zusammenhang, wodurch die Eigenschaften des Lasers wesentlich beeinflusst werden.
  • Bei der Struktur einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch ein Brechungsindex einer vergrabenen Schicht jenem der zweiten Mantelschicht völlig gleich; folglich hat eine Dicke der zweiten Mantelschicht außerhalb des Stegs (eine Ätzrestschichtdicke) keinen Einfluss auf einen wirksamen Brechungsindex außerhalb des Stegs. Folglich ist es nicht erforderlich, eine Ätztiefe präzise zu steuern, und es ist nur erforderlich, dass die Ätztiefe eine Grenzfläche zwischen der Lichtführungsschicht und der zweiten Mantelschicht erreicht, so dass sich wenigstens die Lichtführungsschicht innerhalb des Stegs befindet. Außerdem ist es selbst bei einem Überätzen nur erforderlich, dass sich die untere Ätzfläche innerhalb der zweiten Mantelschicht befindet. Folglich ist ein Fehlertoleranzbereich beim Ätzen groß, die Steuerbarkeit der Transversalschwingungsmode wird stabil, und die Produktionsausbeute des Lasers verbessert sich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird, indem eine Halbleiterschicht mit einem Öffnungsabschnitt vorgesehen wird, die vom ersten Leitungstyp oder isolierend ist und einen kleineren Brechungsindex als die zweite Mantelschicht aufweist, ein Vorrichtungsstrom in dem Öffnungsabschnitt konzentriert, wodurch eine Verstärkungsverteilung in einer seitlichen Richtung des Lasers erzeugt wird. Außerdem wird ein wirksamer Brechungsindex in einer Halbleiterschicht in dem Öffnungsabschnitt im Verhältnis zu den anderen Abschnitten größer, und ein Lichtausbreitungsbereich in der seitlichen Richtung ist auf die Mitte konzentriert, wodurch zusätzlich zu dem Effekt der oben beschriebenen Verstärkungsverteilung die Steuerung der Transversalschwingungsmode erleichtert wird.
  • Außerdem können bei Verwendung von InGaAlN als Material für eine Halbleiterschicht, die auf der zweiten Mantelschicht abgelagert wird und einen kleineren Brechungsindex als die zweite Mantelschicht zeigt, entsprechende Gruppe-III-Nitrid-Schichten, die der Reihe nach auf der Schicht aufgewachsen werden, epitaktisch aufgewachsen werden, während die Entstehung eines Defekts unterbunden ist, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Lasers verbessert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur des herkömmlichen Halbleiterlasers zeigt;
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Restschichtdicke einer p-Mantelschicht und einen wirksamen Brechungsindexunterschied in einer Vorrichtungsstruktur, die keine Lichtführungsschicht besitzt, zeigt, wenn ein Vergleich zwischen dem herkömmlichen Beispiel und der bevorzugten Ausführungsform angestellt wird;
  • 3 ist ein Diagramm, das die Veränderung eines Betriebsstroms des herkömmlichen Halbleiterlasers bei kontinuierlicher Elektrizitätsleitung bei Raumtemperatur zeigt;
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Restschichtdicke einer p-Mantelschicht und einen wirksamen Brechungsindexunterschied in einer Vorrichtungsstruktur, die eine Lichtführungsschicht besitzt, zeigt, wenn ein Vergleich zwischen dem herkömmlichen Beispiel und der bevorzugten Ausführungsform angestellt wird;
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 1 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt;
  • 6 ist eine schematische Darstellung, die Schritte zur Herstellung eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 1 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt;
  • 7 ist ein Diagramm, das eine Änderung eines Betriebsstroms bei Dauerstrichbetrieb des Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 1 für eine bevorzugte Ausführungsform bei Raumtemperatur zeigt;
  • 8 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 2 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt;
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 3 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt;
  • 10 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 4 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt;
  • 11 ist eine schematische Darstellung, die Schritte zur Herstellung des Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 4 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden Beispiele für die bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung beschrieben.
  • (Beispiel 1)
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 1 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt. 6 ist eine schematische Darstellung, welche die Herstellungsschritte davon zeigt.
  • Eine Laserdiode des vorliegenden Beispiels wird gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt: Zuerst werden eine undotierte GaN-Pufferschicht 102 von 20 nm, eine GaN-Kontaktschicht 103 vom n-Leitungstyp (im Folgenden als "n-" dargestellt) von 5 μm, eine n-Al0,3Ga0,7N-Mantelschicht 104 von 1 μm, eine Licht einschließende Schicht 105 von 0,1 μm, eine aktive Schicht 106 mit einer InGaN-MQW-Struktur, eine Licht einschließende GaN-Schicht 107 vom p-Lei tungstyp (im Folgenden als "p-" dargestellt) von 0,1 μm, eine p-Al0,3Ga0,7N-Mantelschicht 108 von 1 μm und eine p-GaN-Kontaktschicht 109 von 0,5 μm auf einem Saphirsubstrat 101 mit einer (0001)-Ebenenorientierung (Ebene C) der Reihe nach durch ein Verfahren der metallorganisch-chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (MOCVD) epitaktisch aufgewachsen (6(a)).
  • Als Nächstes wird eine Maskierung M1 auf einen Abschnitt der p-Kontaktschicht 109 aufgebracht, und ein unmaskierter Abschnitt der Epitaxialschicht wird bis zu einer geeigneten Tiefe in der n-Kontaktschicht 103 trockengeätzt, wodurch eine Mesa-Form ausgebildet wird (6(b)).
  • Nachdem die Maske M1 entfernt worden ist, wird dann ein Abschnitt einer Mesa-Kopffläche sowie die gesamte Oberfläche der n-Kontaktschicht 103, die durch das Ätzen freigelegt wurde, mit einer Maske M2 bedeckt und erneut einem Trockenätzen unterworfen, wodurch in dem oberen Abschnitt der Mesa eine Stegstruktur ausgebildet wird. In diesem Fall erreicht eine Tiefe des Ätzvorgangs irgendeine Position in der p-Mantelschicht 108, weshalb es nicht erforderlich ist, eine Dicke H der Restschicht zu steuern (6(c)).
  • Anschließend wird ein Gemisch aus TiO2 und ZrO2 mittels eines Elektronenstrahl-Ablagerungsverfahrens auf einer oberen Oberfläche einer Vorrichtung abgelagert. Die Dicke der abgelagerten Schicht ist so beschaffen, dass eine Oberfläche der abgelagerten Schicht auf gleicher Höhe mit der oberen Oberfläche des Stegs ist. Das heißt der Stegabschnitt wird mit einer vergrabenen Schicht 110, die aus dem Gemisch aus TiO2 und ZrO2 gebildet ist, vergraben (6(d)).
  • Zum Schluss werden eine Mischschicht 110 aus TiO2 und ZrO2, die Maske M2, die auf der n-GaN-Kontaktschicht 103 ausgebildet ist, und eine Mischschicht 110 aus TiO2 und ZrO2 auf der Maske M2 entfernt, und es werden eine n-Seitenelektrode 111 sowie eine p-Seitenelektrode 112 ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Laserstruktur vom Steghohlleitertyp entsprechend 5 vollendet.
  • Der Halbleiterlaser des vorliegenden Beispiels ist so ausgelegt, dass das Licht, das von der aktiven Schicht 106 ausgegeben wird, eine Wellenlänge von ungefähr 520 nm hat. Der Brechungsindex der p-Mantelschicht 108 beträgt ungefähr 2,33 in Bezug auf Licht mit dieser Wellenlänge. Das dielektrische Material für die vergrabene Schicht ist eine Mischung aus TiO2 Brechungsindex = 2,35) und ZrO2 (Brechungsindex = 2,05), die so eingestellt ist, dass der Brechungsindex der abgelagerten Mischschicht bei einer Wellenlänge von 520 nm 2,33 sein wird. In diesem Fall beträgt das Mischungsverhältnis (Molverhältnis) von TiO2 und ZrO2 93:7. Wenn sich eine Emissionswellenlänge auf Grund einer Designänderung der aktiven Schicht verändert, wird auch der Brechungsindex der p-Mantelschicht 108 verändert. In einem solchen Fall kann der Brechungsindex durch Ändern des Mischungsverhältnisses von TiO2 und ZrO2 oder durch Abändern der Bedingungen für die Ablagerung eingestellt werden.
  • Der Typ des dielektrischen Materials ist nicht auf TiO2 und ZrO2 beschränkt. Es kann dielektrisches Material jedes Typs verwendet werden, so lange es an einer Emissionswellenlänge des Lasers Licht nicht wesentlich absorbiert, d. h. es für Licht, das von der aktiven Schicht 106 ausgegeben wird, durchlässig ist. Der Ausdruck "es absorbiert nicht wesentlich Licht an einer Emissionswellenlänge des Lasers" bedeutet hier, dass keine Lichtabsorption auftritt, die eine Transversalschwingungsmode des Lasers nachteilig beeinflussen würde. Es ist überflüssig zu erwähnen, dass ein Verfahren zum Bilden der dielektrischen Schicht nicht auf ein Elektronenstrahl-Ablagerungsverfahren beschränkt ist. Es können dafür Zerstäubungsverfahren oder andere Schichtbildungsverfahren verwendet werden.
  • Bei dem auf diese Weise gebildeten Halbleiterlaser vom Typ des vergrabenen Steghohlleiters wird ein Strom durch die vergrabene Schicht 110, die ein Isolator ist, eingeengt und in einem Abschnitt direkt unter dem Stegabschnitt der aktiven Schicht konzentriert, wodurch eine Verstärkungsverteilung auftritt. Andererseits ist der Brechungsindex der vergrabenen Schicht jenem der p-Mantelschicht gleich, wodurch sich die Brechungsindex-Verteilung für das Licht, das von der aktiven Schicht ausgegeben wird, nicht ergibt. Folglich ist die Steuerung der Transversalschwingungsmode des Lasers leicht, denn sie kann durch das Steuern der Stegbreite gesteuert werden. Außerdem ist es nicht erforderlich, die Dicke der Restschicht präzise zu steuern, wodurch ein zulässiger Fehlerbereich erweitert wird und die Produktionsausbeute ansteigt.
  • Außerdem pflanzt sich ein Kristalldefekt infolge eines Fehlers, der während des Ätzvorgangs hervorgerufen wird, nicht durch einen kontinuierlichen Elektrizitätsleitungsvorgang in die aktive Schicht fort, da der durch das Ätzen ausgebil dete stegförmige Streifenabschnitt mit der vergrabenen Schicht 110, die aus einer Mischung aus TiO2 und ZrO2 besteht, aufgefüllt ist. Folglich kann eine Vorrichtung mit einer weiter verbesserten Betriebslebensdauer erzielt werden. Wie in 7 gezeigt ist, erreicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Lebensdauer der Vorrichtung bei einer kontinuierlichen Elektrizitätsleitung bei Raumtemperatur 120 Stunden und mehr.
  • (Beispiel 2)
  • 8 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 2 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt. Die Laserdiode der bevorzugten Ausführungsform verwendet ein nichtleitendendes Substrat. Ein Verfahren zur Herstellung davon weist Fertigungsschritte auf, die im Wesentlichen jenen des Beispiels 1 gleich sind.
  • Zuerst werden eine undotierte GaN-Pufferschicht 402 von 20 nm, eine n-GaN-Kontaktschicht 403 von 5 μm, eine erste n-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 404 von 1 μm, eine Licht einschließende n-GaN-Schicht 405 von 0,1 μm, eine aktive Schicht 406 mit einer InGaN-MQW-Struktur, eine das Katodenzerstäuben verhindernde p-Al0,2Ga0,8N-Schicht 407 von 0,05 μm, eine Licht einschließende p-GaN-Schicht 408 von 0,1 μm, eine zweite p-AlGaN-Mantelschicht 409 von 0,2 μm, eine p-GaN-Lichtführungsschicht 410 von 0,05 μm, eine dritte p-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 411 von 0,8 μm und eine p-GaN-Kontaktschicht 412 von 0,5 μm auf einem Saphirsubstrat 401 mit einer (0001)-Ebenenorientierung (Ebene C) der Reihe nach durch ein Verfahren der metallorganisch-chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (MOCVD) epitaktisch aufgewachsen.
  • Als Nächstes wird eine Maskierung M1 auf einen Abschnitt der p-Kontaktschicht 412 aufgebracht, und ein unmaskierter Abschnitt der Epitaxialschicht wird bis zu einer geeigneten Tiefe in der n-Kontaktschicht 403 trockengeätzt, wodurch eine Mesa-Form ausgebildet wird. Außerdem werden, nachdem die Maske M1 entfernt worden ist, ein Abschnitt einer Mesa-Kopffläche und die gesamte Oberfläche der n-Kontaktschicht 403, die durch das vorangehende Ätzen freigelegt wurden, mit einer Maske M2 bedeckt und erneut einem Trockenätzen unterworfen, wodurch in dem oberen Abschnitt der Mesa eine Stegstruktur ausgebildet wird. In diesem Fall erreicht eine Tiefe des Ätzvorgangs irgendeine Position in der zweiten p-Mantelschicht 409, weshalb es nicht erforderlich ist, die Restschichtdicke zu steuern. Nachfolgend wird eine Cl-dotierte ZnMgSSe-Verbindung mittels eines Molekularstrahl-Epitaxieverfahrens (MBE) auf einer oberen Oberfläche einer Vorrichtung abgelagert. Die Dicke der Verbindungsschicht ist so beschaffen, dass eine Oberfläche der Schicht auf gleicher Höhe mit der oberen Oberfläche des Stegs ist. Das heißt der Stegabschnitt wird mit einer vergrabenen Schicht 413 vergraben, die aus ZnMgSSe gebildet ist.
  • Zum Schluss werden die Maske M1, die Maske M2 und die Cl-dotierte ZnMgSSe-Verbindung, die auf der Maske M1 und der Maske M2 ausgebildet ist, entfernt, und es werden eine n-Seitenelektrode 414 sowie eine p-Seitenelektrode 415 ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Laserstruktur vom Steghohlleitertyp entsprechend 8 vollendet.
  • Der Halbleiterlaser des vorliegenden Beispiels ist so ausgelegt, dass das Licht, das von der aktiven Schicht 406 ausgegeben wird, eine Wellenlänge von ungefähr 410 nm hat. Der Brechungsindex der zweiten p-Mantelschicht 409 beträgt ungefähr 2,50 für Licht mit dieser Wellenlänge. Folglich wird das Mischungsverhältnis der Elemente von ZnMgSSe, das für den Gruppen-II-VI-Halbleiter in der vergrabenen Schicht verwendet wird, so eingestellt, dass eine Bandlücke 3,30 eV oder mehr und ein Brechungsindex 2,50 beträgt. Wenn sich eine Emissionswellenlänge auf Grund einer Designänderung der aktiven Schicht verändert, wird auch der Brechungsindex der zweiten p-Mantelschicht 409 verändert. In einem solchen Fall kann der Brechungsindex der vergrabenen Schicht durch Ändern des Mischungsverhältnisses von ZnMgSSe verändert werden. Ein Gruppen-II-VI-Halbleitertyp ist nicht auf ZnMgSSe beschränkt. Beispielsweise könnte ZnCdSe verwendet werden. Außerdem ist es überflüssig zu erwähnen, dass ein Verfahren zum Bilden der Gruppe-II-VI-Halbleiterschicht nicht auf ein epitaktisches Aufwachsen mittels des Molekularstrahlepitaxieverfahrens beschränkt ist. Es können dafür auch ein Zerstäubungsverfahren oder ein anderes Schichtbildungsverfahren verwendet werden.
  • Bei dem auf diese Weise gebildeten Halbleiterlaser vom Steghohlleitertyp wird ein Strom durch die Cl-dotierte vergrabene ZnMgSS2-Schicht 413, die einen n-Leitungstyp zeigt, eingeengt und in der aktiven Schicht direkt unter dem Stegabschnitt der aktiven Schicht konzentriert, wodurch eine Verstärkungsverteilung auftritt. Andererseits ist der Brechungsindex der Lichtführungsschicht 410 größer als die Brechungsindizes der zweiten p-Mantelschicht 409 und der vergrabene Schicht 413, und die Lichtführungsschicht 410 ist außerhalb des Stegs entfernt worden, wodurch sich eine wirksame Brechungsindexverteilung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Stegabschnitts ergibt. Folglich ist im Vergleich zu dem Beispiel 1, das keine Lichtführungsschicht aufweist, die Wirksamkeit der Lichteinengung in einen Abschnitt direkt unter dem Steg verbessert, wodurch die Steuerung der Transversalschwingungsmode leichter wird.
  • Außerdem ist es bei der Bildung des Stegs durch Trockenätzen nur erforderlich, dass das Ätzen wenigstens eine Grenzfläche zwischen der Lichtführungsschicht 410 und der zweiten Mantelschicht 409 erreicht. Auch ist ein Überätzen zulässig, so lange die Ätzung nicht die Licht einschließende Schicht 408 erreicht. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die Restschichtdicke präzise zu steuern, wodurch sich die Produktionsausbeute verbessert.
  • Außerdem pflanzt sich ein Kristalldefekt infolge eines Fehlers, der während des Ätzvorgangs hervorgerufen wird, nicht bei Dauerstrichbetrieb in die aktive Schicht fort, da ein stegförmiger Streifenabschnitt mit der vergrabenen Schicht 413, die aus ZnMgSSe gebildet ist, vergraben ist, wodurch eine Vorrichtung mit einer wesentlich verbesserten Betriebslebensdauer erzielt wird.
  • (Beispiel 3)
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 3 für eine bevorzugten Ausführungsform zeigt. Eine Laserdiode des vorliegenden Beispiels wird gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt:
    Zuerst werden eine undotierte GaN-Pufferschicht 502 von 20 nm, eine erste n-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 503 von 1 μm, eine Licht einschließende n-GaN-Schicht 504 von 0,1 μm, eine aktive Schicht 505 mit einer InGaN-MQW-Struktur, eine das Katodenzerstäuben verhindernde p-Al0,2Ga0,8N-Schicht 506 von 0,05 μm, eine Licht einschließende p-GaN-Schicht 507 von 0,1 μm, eine zweite p-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 508 von 0,2 μm, eine p-Al0,02Ga0,98N-Lichtführungsschicht 509 von 0,05 μm, eine dritte p-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 510 von 0,8 μm und eine p-GaN-Kontaktschicht 511 von 0,5 μm auf einem n-SiC-Substrat 501 der Reihe nach durch das MOCVD-Verfahren epitaktisch aufgewachsen.
  • Als Nächstes wird eine Maske auf einen Abschnitt der p-Kontaktschicht 511 aufgebracht, und ein unmaskierter Abschnitt der Epitaxialschicht wird trockengeätzt, um eine Stegstruktur auszubilden. In diesem Fall erreicht eine Tiefe des Ätzvorgangs irgendeine Position in der zweiten p-Mantelschicht 508; deshalb ist es nicht erforderlich, die Restschichtdicke zu steuern. Anschließend wird nur an der seitlichen Oberfläche des Stegs eine n-Al0,08Ga0,92N-Schicht ausgebildet, während die Maske auf dem oberen Abschnitt des Stegs bei selektivem Wachstum mittels des MOCVD-Verfahrens belassen wird. Die Dicke der AlGaN-Schicht ist so beschaffen, dass eine Oberfläche der Schicht auf gleicher Höhe mit der oberen Oberfläche des Stegs ist. Das heißt der Stegabschnitt ist mit einer vergrabenen Schicht 512 vergraben, die aus Al0,08Ga0,92N besteht.
  • Zum Schluss wird die Maske entfernt, und eine n-Seitenelektrode 513 wird an der rückseitigen Oberfläche des Substrats ausgebildet, und eine p-Seitenelektrode 514 wird an der oberen Oberfläche der Vorrichtung ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Laserstruktur vom Steghohlleitertyp entsprechend 9 vollendet.
  • Der Halbleiterlaser des vorliegenden Beispiels ist derart ausgelegt, dass das Licht, das von der aktiven Schicht 505 ausgegeben wird, eine Wellenlänge von ungefähr 450 nm hat. Der Brechungsindex der zweiten p-Mantelschicht 508 beträgt ungefähr 2,45 für Licht mit dieser Wellenlänge. Bei dem vorliegenden Beispiel hat die vergrabene Schicht 512 einen Leitungstyp, der von jenem der zweiten p-Mantelschicht 508 verschieden ist, wobei jedoch die Zusammensetzung der vergrabenen Schicht 512 jener der zweiten p-Mantelschicht 508 völlig gleich ist. Der Brechungsindex der vergrabenen Schicht 512, die für Licht mit der Emissionswellenlänge durchlässig ist, beträgt ungefähr 2,45.
  • Bei dem Halbleiterlaser vom Steghohlleitertyp des vorliegenden Beispiels wird ein Vorrichtungsstrom durch die vergrabene Schicht 512 eingeengt und in der aktiven Schicht direkt unter dem Stegabschnitt konzentriert, wodurch sich eine Verstärkungsverteilung ergibt. Andererseits ist der Brechungsindex der Lichtführungsschicht 509 größer als die Brechungsindizes der zweiten p-Mantelschicht 508 und der vergrabenen Schicht 512, und die Lichtführungsschicht 509 ist außerhalb des Stegs entfernt worden, wodurch sich eine wirksame Brechungsindexverteilung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Steg abschnitts ergibt. Folglich verbessert sich, wie im Beispiel 2, die Wirksamkeit des Lichteinschlusses in einem Abschnitt direkt unter dem Steg, wodurch die Steuerung der Transversalschwingungsmode leichter wird.
  • Außerdem ist es bei der Bildung des Stegs durch Trockenätzen nur erforderlich, dass eine Ätzbodenfläche wenigstens eine Grenzfläche zwischen der Lichtführungsschicht 509 und der zweiten p-Mantelschicht 508 erreicht. Auch ist ein Überätzen zulässig, so lange die Ätzung nicht die Licht einengende Schicht 507 erreicht. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die Restschichtdicke präzise zu steuern, wodurch sich die Produktionsausbeute verbessert.
  • (Beispiel 4)
  • 10 ist eine schematische Darstellung, die eine Querschnittstruktur eines Halbleiterlasers gemäß dem Beispiel 4 für eine bevorzugte Ausführungsform zeigt, und 11 ist eine schematische Darstellung, die Schritte zur Herstellung des Lasers zeigt. Eine Laserdiode des vorliegenden Beispiels wird gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt:
    Zuerst werden eine undotierte GaN-Pufferschicht 602 von 20 nm, eine erste n-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 603 von 1 μm, eine Licht einschließende n-GaN-Schicht 604 von 0,1 μm, eine aktive Schicht 605 mit einer InGaN-MQW-Struktur, eine die Katodenzerstäubung verhindernde Schicht 606 von 0,05 μm, eine Licht einschließende p-GaN-Schicht 607 von 0,1 μm, eine zweite p-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 608 von 0,2 μm, eine n-Al0,3Ga0,7N-Lichtreflexionsschicht 609 von 0,1 μm, eine dritte p-Al0,08Ga0,92N-Mantelschicht 610 von 0,7 μm und eine p-GaN-Kontaktschicht 611 von 0,5 μm auf einem n-GaN-Substrat 601 der Reihe nach durch das MOCVD-Verfahren epitaktisch aufgewachsen (11(a)).
  • Als Nächstes wird eine Maskierung M1 auf einen Abschnitt der p-Kontaktschicht 611 aufgebracht, und ein unmaskierter Abschnitt der Epitaxialschicht wird trockengeätzt, um eine konkave Struktur R auszubilden. In diesem Fall erreicht die Ätztiefe irgendeine Position in der zweiten p-Mantelschicht 608, weshalb es nicht erforderlich ist, die Restschichtdicke zu steuern (11(b)).
  • Anschließend wird nur innerhalb einer Rille in der konkaven Struktur eine p-Al0,08Ga0,92N-Schicht 612 in der Umgebung der Grenzschicht zwischen der dritten p-Mantelschicht 610 und der p-Kontaktschicht 611 bei selektivem Wachstum durch das MOCVD-Verfahren epitaktisch aufgewachsen, und dann wird eine p-Kontaktschicht 613 in der Umgebung der Oberfläche der p-Kontaktschicht 611 durch selektives Wachstum mittels des MOCVD-Verfahrens epitaktisch aufgewachsen. Das heißt der Rillenabschnitt der konkaven Struktur wird mit der vergrabenen Schicht 612, die aus p-Al0,08Ga0,92N besteht, vergraben (11(c)).
  • Zum Schluss wird die Maske M1 entfernt, und eine n-Seitenelektrode 614 wird an der rückseitigen Oberfläche des Substrats ausgebildet, und eine p-Seitenelektrode 615 wird an der oberen Oberfläche der Vorrichtung ausgebildet (10). Auf diese Weise wird eine Laserstruktur entsprechend 10 vollendet.
  • Der Halbleiterlaser des vorliegenden Beispiels ist derart ausgelegt, dass das Licht, das von der aktiven Schicht 605 ausgegeben wird, eine Wellenlänge von ungefähr 430 nm hat. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die vergrabene Schicht 612 im Leitungstyp und in der Zusammensetzung der zweiten p-Mantelschicht 608 völlig gleich, und die Licht reflektierende Schicht 609, die einen Öffnungsabschnitt aufweist, der dem Rillenabschnitt der konkaven Struktur entspricht, wird auf Grund des Unterschieds im Leitungstyp als eine den Strom sperrende Schicht wirksam, wodurch ein Vorrichtungsstrom in der aktiven Schicht direkt unter dem Rillenabschnitt (Öffnungsabschnitt) konzentriert wird. Dadurch tritt eine Verstärkungsverteilung in der seitlichen Richtung des Lasers auf.
  • Andererseits ist der Brechungsindex der Licht reflektierenden Schicht 609, der den vom Rillenabschnitt verschiedenen Abschnitten gegeben worden ist, kleiner als die Brechungsindizes der zweiten p-Mantelschicht 608 und der vergrabenen Schicht 612. Außerdem ist, da der Brechungsindex über dem Rillenabschnitt einheitlich ist, in einem von dem Rillenabschnitt verschiedenen Abschnitt ein wirksamer Brechungsindex des Lichts klein. Folglich unterscheidet sich der wirksame Brechungsindex zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Streifenstruktur. Folglich verbessert sich die Wirksamkeit des Lichteinschlusses in dem Streifenabschnitt, wodurch die Steuerung der Transversalschwingungsmode leichter wird.
  • Außerdem ist es bei der Bildung der Rillenstruktur durch Trockenätzen nur erforderlich, dass eine Ätzbodenfläche wenigstens eine Grenzfläche zwischen der Licht reflektierenden Schicht 609 und der zweiten p-Mantelschicht 608 erreicht. Auch ist ein Überätzen zulässig, so lange die Ätzung nicht die Licht einschließende Schicht 607 erreicht. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die Restschichtdicke präzise zu steuern, wodurch sich die Produktionsausbeute verbessert. Bei dem Beispiel 4 sind Strukturelemente verwendet worden, die nicht in den Ansprüchen beschrieben sind, wie etwa verschiedene Substrate, eine Pufferschicht, eine Licht einschließende Schicht usw. Diese werden verwendet, um eine Laservorrichtung zu bilden, die überlegene Eigenschaften aufweist, wobei sie sich hinsichtlich der Struktur des Stegabschnitts nicht auf die Anwendung der bevorzugten Ausführungsformen auswirken.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterlasers aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiter umfasst: eine erste Mantelschicht eines ersten Leitungstyps, die auf einem Substrat ausgebildet ist, eine aktive Schicht, die auf der ersten Mantelschicht ausgebildet ist, eine zweite Mantelschicht eines zweiten Leitungstyps, die auf der aktiven Schicht ausgebildet ist, und eine vergrabene Schicht, die auf der zweiten Mantelschicht ausgebildet ist, wobei die vergrabene Schicht einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht zu begrenzen. Ein oberer Teil der zweiten Mantelschicht weist einen Stegabschnitt auf, wobei sich der Stegabschnitt im Öffnungsabschnitt der vergrabenen Schicht befindet, die vergrabene Schicht von der aktiven Schicht ausgegebenes Licht im Wesentlichen nicht absorbiert, wobei die vergrabene Schicht einen Brechungsindex besitzt, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht ist. Auf dem oberen Abschnitt der zweiten Mantelschicht sind in dieser Reihenfolge eine Lichtführungsschicht des zweiten Leitungstyps mit einem Brechungsindex, dessen Wert höher als jener der zweiten Mantelschicht ist, eine dritte Mantelschicht des zweiten Leitungstyps und eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps nacheinander ausgebildet. Die Lichtführungsschicht ist aus InGaAlN hergestellt. Die vergrabene Schicht ist eine dielektrische Schicht, die wenigstens einen oder mehrere Verbindungstypen aus der Gruppe umfassend TiO2, ZrO2, HfO2, CeO2, In2O3, Nd2O3, Sb2O3, SnO2, Ta2O5 und ZnO enthält, oder ist aus einem ZnMgCdSSe- Verbindungshalbleiter hergestellt oder aus einem Halbleiter, dessen Zusammensetzung jener der zweiten Mantelschicht ungefähr gleich ist. Ferner ist die vergrabene Schicht isolierend oder vom ersten Leitungstyp. Eine Kontaktschicht vom zweiten Leitungstyp ist auf dem oberen Abschnitt der zweiten Mantelschicht ausgebildet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterlaser aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiter umfasst: eine erste Mantelschicht eines ersten Leitungstyps, die auf einem Substrat ausgebildet ist, eine aktive Schicht, die auf der ersten Mantelschicht ausgebildet ist, eine zweite Mantelschicht eines zweiten Leitungstyps, die auf der aktiven Schicht ausgebildet ist, und eine Reflexionsschicht, die auf der zweiten Mantelschicht ausgebildet ist, wobei die Reflexionsschicht einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht zu begrenzen. In dem Öffnungsabschnitt der Reflexionsschicht ist eine Schicht aus einem Halbleiter des zweiten Leitungstyps ausgebildet, deren Zusammensetzung ungefähr gleich jener der zweiten Mantelschicht ist, und die Reflexionsschicht hat einen Brechungsindex, dessen Wert niedriger als jener der zweiten Mantelschicht ist. Die Reflexionsschicht ist aus InGaAlN hergestellt. Die Reflexionsschicht ist nicht leitend oder vom ersten Leitungstyp. Auf der Reflexionsschicht sind eine dritte Mantelschicht des zweiten Leitungstyps und eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps ausgebildet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterlaser aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter der Erfindung umfasst eine erste Mantelschicht 104 eines ersten Leitungstyps, die auf einem Substrat 101 ausgebildet ist, eine aktive Schicht 106, die auf der ersten Mantelschicht ausgebildet ist, eine zweite Mantelschicht 108 eines zweiten Leitungstyps, die auf der aktiven Schicht 106 ausgebildet ist, und eine vergrabene Schicht 110, die auf der zweiten Mantelschicht 108 ausgebildet ist, wobei die vergrabene Schicht einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht zu begrenzen, wobei ein oberer Abschnitt der zweiten Mantelschicht 108 einen Stegabschnitt aufweist, der sich im Öffnungsabschnitt der vergrabenen Schicht 110 befindet, und die vergrabene Schicht 110 von der aktiven Schicht 106 ausgegebenes Licht nicht wesentlich absorbiert, wobei die vergrabene Schicht einen Brechungsindex besitzt, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht 108 ist.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen kann ein Halbleiterlaser mit einer transversalen Monomode-Charakteristik mit einer hohen Produktionsausbeute hergestellt werden, da die Transversalschwingungsmode eines Halbleiterlasers vom Steghohlleitertyp nicht wie im Stand der Technik mittels einer Ätzrestschichtdicke gesteuert wird.

Claims (9)

  1. Verbindungshalbleiterlaser, der gemäß den folgenden Prozessschritten erhalten werden kann, die enthalten: Bilden einer ersten Mantelschicht (104) aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiter eines ersten Leitungstyps auf einem Substrat (101); Bilden einer aktiven Schicht (106) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters auf der ersten Mantelschicht (104); Bilden einer zweiten Mantelschicht (108) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters eines zweiten Leitungstyps auf der aktiven Schicht (106), wobei die zweite Mantelschicht (108) auf Seiten einer oberen Oberfläche einen vorstehenden Abschnitt besitzt; und Bilden einer Stegstruktur aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiter durch Ätzen, wobei ein Abschnitt der Stegstruktur der vorstehende Abschnitt der zweiten Mantelschicht (108) ist; wobei der vorstehende Abschnitt der zweiten Mantelschicht (108) in eine vergrabene Schicht (110) eines Isolators, die beiderseits des vorstehenden Abschnitts auf einer oberen Oberfläche der zweiten Mantelschicht (108) ausgebildet ist, eingefügt ist, wobei die vergrabene Schicht (110) einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht (106) zu begrenzen; dadurch gekennzeichnet, dass die vergrabene Schicht (110) eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe enthält, die TiO2, ZrO2, HfO2, CeO2, In2O3, Nd2O3, Sb2O3, SnO2, Ta2O5 und ZnO enthält, die vergrabene Schicht von der aktiven Schicht ausgegebenes Licht nicht wesentlich absorbiert und die vergrabene Schicht einen Brechungsindex besitzt, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht ist.
  2. Verbindungshalbleiterlaser, der gemäß den folgenden Prozessschritten erhalten wird, die enthalten: Bilden einer ersten Mantelschicht (404) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters eines ersten Leitungstyps, der auf einem Substrat (401) ausgebildet wird; Bilden einer aktiven Schicht (406) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters, der auf der ersten Mantelschicht (404) ausgebildet wird; Bilden einer zweiten Mantelschicht (409) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters eines zweiten Leitungstyps, der auf der aktiven Schicht (404) ausgebildet wird, wobei die zweite Mantelschicht (409) auf Seiten einer oberen Oberfläche einen vorstehenden Abschnitt besitzt; und Bilden einer Stegstruktur aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiters durch Ätzen, wobei ein Abschnitt der Stegstruktur der vorstehende Abschnitt der zweiten Mantelschicht (409) ist, wobei der vorstehende Abschnitt der zweiten Mantelschicht (409) in eine vergrabene Schicht (413) des ersten Leitungstyps, den die erste Mantelschicht (404) besitzt, eingefügt ist, wobei die vergrabene Schicht beiderseits des vorstehenden Abschnitts auf einer oberen Oberfläche der zweiten Mantelschicht (409) gebildet ist und wobei die vergrabene Schicht (413) einen Öffnungsabschnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht (106) zu begrenzen; dadurch gekennzeichnet, dass die vergrabene Schicht (413) aus einem ZnMgCdSSe-Verbindungshalbleiter hergestellt ist, die vergrabene Schicht (413) von der aktiven Schicht (406) ausgegebenes Licht nicht wesentlich absorbiert und die vergrabene Schicht einen Brechungsindex besitzt, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht ist.
  3. Verbindungshalbleiterlaser, der in Übereinstimmung mit den folgenden Prozessschritten erhalten werden kann, die enthalten: Bilden einer ersten Mantelschicht (503) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters eines ersten Leitungstyps auf einem Substrat (501); Bilden einer aktiven Schicht (505) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters auf der ersten Mantelschicht (503); Bilden einer zweiten Mantelschicht (508) eines Gruppe-III-Nitridhalbleiters eines zweiten Leitungstyps auf der aktiven Schicht (505), wobei die zweite Mantelschicht (508) auf Seiten einer oberen Oberfläche einen vorstehenden Abschnitt besitzt; und Bilden einer Stegstruktur aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiter durch Ätzen, wobei ein Abschnitt der Stegstruktur der vorstehende Abschnitt der zweiten Mantelschicht (508) ist, wobei der vorstehende Abschnitt der zweiten Mantelschicht (508) in eine vergrabene Schicht (512), die vom gleichen Leitungstyp wie die erste Mantelschicht ist, eingefügt ist, wobei die vergrabene Schicht (512) beiderseits des vorstehenden Abschnitts auf einer oberen Oberfläche der zweiten Mantelschicht (508) ausgebildet ist, wobei die vergrabene Schicht (510) einen Öffnungsab schnitt besitzt, um einen Strom in einem ausgewählten Bereich der aktiven Schicht (506) zu begrenzen; dadurch gekennzeichnet, dass die vergrabene Schicht (512) aus einem Gruppe-III-Nitridhalbleiter hergestellt ist, dessen Zusammensetzung ungefähr gleich jener der zweiten Mantelschicht (508) ist, die vergrabene Schicht von der aktiven Schicht ausgegebenes Licht nicht wesentlich absorbiert und die vergrabene Schicht einen Brechungsindex besitzt, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht ist.
  4. Verbindungshalbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die vergrabene Schicht (110, 413, 512) von der aktiven Schicht (106, 406, 505) ausgegebenes Licht nicht wesentlich absorbiert, so dass keinerlei Lichtabsorption, die eine Transversalmode des Lasers nachteilig beeinflussen würde, auftritt.
  5. Verbindungshalbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in der Struktur eine Lichtführungsschicht (410, 509) ausgebildet ist und die Lichtführungsschicht (410, 509) einen Brechungsindex hat, der größer als jener der vergrabenen Schicht (110, 413, 512) ist.
  6. Verbindungshalbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Kontaktschicht (109, 412, 511) und eine Elektrode (112, 415, 514) auf der Stegstruktur nacheinander ausgebildet sind.
  7. Verbindungshalbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Lichtführungsschicht aus GaN hergestellt ist.
  8. Verbindungshalbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die vergrabene Schicht (110, 413, 512) für von der aktiven Schicht (106, 406, 505) ausgegebenes Licht durchlässig ist und einen Brechungsindex hat, der ungefähr gleich jenem der zweiten Mantelschicht (108, 409, 508) ist.
  9. Verbindungshalbleiterlaser nach Anspruch 5, bei dem die Lichtführungsschicht (509) aus InGaAlN hergestellt ist.
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