FR2743945A1 - Laser a semi-conducteur et procede de fabrication d'un tel laser - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un laser à semi-conducteur et un procédé de fabrication de celui-ci. Le laser à semi-conducteur est caractérisé en ce qu'il comprend notamment une couche de blocage de courant (8, 16) en AlGaAs du type n comprenant Alx Ga1-x As ayant un rapport de composition x en Al inférieur au rapport de composition en Al de la couche de placage (6) en AlGaAs du type p, la couche de blocage de courant (8, 16) étant dopée en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 10**19cm**-3. L'invention trouve application notamment pour l'excitation d'un amplificateur à fibre dopé en erbium ou praséodyme.
Description
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La présente invention concerne un laser à semi-
conducteur et un procédé de fabrication de celui-ci et, plus particulièrement, un laser à semi-conducteur pour exciter un amplificateur à fibre optique dopé en Er (erbium) ou Pr (praseodyme) et un procédé de fabrication de celui-ci. La figure 8 est une vue en perspective illustrant un laser à semi-conducteur de l'art antérieur comprenant une
structure nervurée (ci-après référée comme laser à semi-
conducteur du type à nervure) et les figures 9(a)-9(e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de processus dans un procédé de fabrication du laser à semi-conducteur. La figure est un diagramme illustrant un profil d'indice de
réfraction dans une région de nervure du laser à semi-
conducteur. En figure 8, le chiffre de référence 1 désigne un substrat semi-conducteur en GaAs du type n. Une couche de placage 2 en AlGaAs du type n comprenant du A12,5Gao,5As est
disposée sur le substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n.
Une couche active de puits quantique 3 comprenant du InGaAs non dopé est disposée sur la couche de placage 2 en AlGaAs du type n. Une première couche de placage 4 en AlGaAs du type p comprenant du Ao10, 5Ga0o,5As est disposée sur la couche active de puits quantique 3. Une couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p comprenant du Alo0,7Gao, 3As est disposée sur la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p. Une seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p comprenant du Alo, 5Gao,5As et une première couche de contact 7 en GaAs du type p sont successivement disposées sur la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p et ont une structure à nervure en forme de bande. Le nombre de référence 12 désigne un guide d'onde nervuré et le guide d'onde nervuré 12 a une largeur Wb dans une gamme de 1 - 1,5 Mm à une frontière entre le guide d'onde nervuré et la couche d'arrêt 5 en AlGaAs du type p. Des couches de blocage de courant 14 en AlGaAs du type N comprenant du Ao10, 7Ga0o,3As sont disposées sur la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p aux deux côtés de la structure nervurée comprenant la seconde couche de
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placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en AlGaAs du type p. Une seconde couche de contact 9 en GaAs du type p est disposée sur la structure nervurée et
sur les couches de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n.
Une électrode latérale 10 p est disposée sur une surface arrière du substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n et une électrode latérale 11 n est disposée sur la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p.
Une description est donnée du procédé de fabrication.
Initialement, comme représenté en figure 9(a), la couche de placage 2 en AlGaAs du type n, la couche active de puits quantique 3 en InGaAs, la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p, la couche d'arrêt 5 en AlGaAs du type p, la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p sont successivement réalisées par croissance épitaxiale sur le substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n, de préférence
par dépôt à vapeur chimique organique métallique (MOCVD).
Ensuite, comme représenté en figure 9(b), un film isolant 13 en forme de bande comprenant du Si3N4 ou du SiO2 est déposé sur la première couche de contact 7 en GaAs du type p. Le film isolant 13 sert comme masque pour l'attaque de nervure. Dans l'étape de la figure 9(c), en utilisant le film isolant 13 comme masque, la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p sont sélectivement attaquées pour former une structure nervurée en forme de bande. Dans cette période, l'attaque sélective est accomplie en utilisant un réactif d'attaque, tel qu'une solution mélangée d'acide tartarique et de péroxyde d'hydrogène, qui n'attaque pas la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p mais attaque la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p. De ce fait, la structure nervurée comprenant la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type
p peut être formée avec une bonne reproductibilité.
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Après cela, comme représenté en figure 9(d), la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n est tirée sur les deux côtés de la structure nervurée pour enfouir des portions de la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p qui sont retirées par l'attaque. Puisque le film isolant 13 sert comme masque pendant la croissance cristalline, la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n n'est pas tirée sur
la structure nervurée.
Dans l'étape de la figure 9(e), après retrait du film isolant 13 par attaque à l'acide ou attaque à sec, la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p est tirée sur la surface entière. L'électrode latérale 10 n est formée sur le substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n et l'électrode latérale 11 p est formée sur la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p, résultant au laser à semi-conducteur
représenté en figure 8.
Une description est donnée du fonctionnement.
Lorsqu'une tension est appliquée à travers les électrodes de sorte que l'électrode latérale 11 p est "plus" et l'électrode latérale 10 n est "moins", des trous sont injectés dans la couche active de puits quantique 3 à travers la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p, la première couche de contact 7 en GaAs du type p, la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p, la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p et la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p et des électrons sont injectés dans la couche active de puits quantique 3 à travers le substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n et la couche de placage 2 en AlGaAs du type n. Ensuite, les électrons et les trous sont recombinés dans la couche active de puits quantique 3 et une
lumière d'émission stimulée est produite dans celle-ci.
Lorsque la quantité de porteurs (électrons et trous) qui sont injectés dans la couche active est suffisamment grande et que de la lumière excédant la perte de guide d'onde est produite,
une oscillation laser se produit.
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Dans une région au voisinage de la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n à l'excepté la région nervurée en forme de bande, des jonctions pn sont formées aux interfaces entre la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n et la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p et entre la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n et la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p. De ce fait, même lorsqu'une tension est appliquée de sorte que l'électrode latérale 11 p soit "plus", la région au voisinage de la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n est polarisée en inverse à cause de la jonction p-n-p,
de sorte qu'aucun courant ne circule à travers cette région.
C'est-à-dire, la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n bloque un courant. En conséquence, un courant circule seulement à travers la région nervurée et est concentré seulement dans une portion centrale de la couche active de puits quantique 3 juste en dessous de la région nervurée, de la sorte une densité de courant suffisante pour produire une
oscillation laser est réalisée.
Une description est donnée d'une structure de guide
d'onde à lumière laser dans le laser à semi-conducteur de
l'art antérieur.
Généralement, dans un laser à semi-conducteur, divers dispositifs structurels ont été réalisés afin de former des
faisceaux unimodals ayant un mode transversale fondamental.
Plus spécifiquement, le laser à semi-conducteur a une structure de guide d'onde comprenant une double hétérostructure dans une direction perpendiculaire à une jonction pn, c'est-à-dire, dans une direction perpendiculaire à une surface du substrat, de la sorte un faisceau laser ayant un mode transversal fondamental est produit de façon stable. De ce fait, dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur, puisque les couches de placage 2, 4 et 6 en AlGaAs ont des indices de réfractions respectifs plus petits qu'un indice de réfraction de la couche active de puits quantique 3 en InGaAs, la lumière laser est guidée dans la couche active de puits quantique 3 ayant un indice de réfraction
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relativement plus grand. Ceci parce que la lumière a la propriété de passer à travers un milieu ayant un indice de
réfraction grand.
De plus, dans un laser à semi-conducteur du type nervure, un guide d'onde nervuré a un profil d'indice de réfraction comme représenté en figure 10 dans une direction parallèle à la jonction pn, c'est-à-dire, dans une direction parallèle à la surface du substrat, de la sorte un faisceau laser ayant un mode transversal fondamental est produit. De ce fait, dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur, puisque la couche de placage 6 en AlGaAs du type p dans le guide d'onde nervure 12 a un indice de réfraction plus grand que celui de la couche de blocage de courant 14 en AlGaAs du type n, la lumière laser est guidée le long du guide d'onde nervuré 12. En conséquence, le mode transversal horizontal important parmi des caractéristiques de fonctionnement du
laser à semi-conducteur devient stable et unimodal.
Comme décrit ci-dessus, le laser à semi-conducteur de l'art antérieur représenté en figure 8 guide la lumière, en utilisant la différence en indice de réfraction dans la structure nervurée. Dans ce laser à semi-conducteur, cependant, au vu du contrôle de mode, la largeur de guide d'onde Wb à la limite entre le guide d'onde nervuré 12 et la
couche d'arrêt d'attaque 5 doit être dans une gamme de 1 -
1,5 pm. Il est probable qu'un laser à semi-conducteur ayant une largeur de guide d'onde Wb plus grande que 1,5 Mm produise des modes d'ordre plus élevés supérieurs ou égaux aux modes du second ordre ainsi qu'à un mode fondamental et le laser à semi-conducteur produisant les modes d'ordre plus élevés présente une caractéristique non linéaire appelée "bosse de transconductance" dans la caractéritique de sortie courant-lumière, qui affecte de façon défavorable le laser en
utilisation pratique. De plus, lorsque le laser à semi-
conducteur est utilisé pour produire des faisceaux laser couplés à une fibre, une production du faisceau laser multimodal ayant les modes d'ordre plus élevés rendrait
l'efficacité de couplage entre la fibre et le laser à semi-
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conducteur exceptionnellement plus faible. En conséquence, afin de fabriquer ce type de laser à semi-conducteur de façon stable, il est souhaitable que la largeur de guide d'onde Wb
soit d'environ 1 pm en considérant également sa marge.
Cependant, lorsque la largeur du guide d'onde Wb est petite, une densité de courant pendant le fonctionnement devient extrêmement élevée ou une densité optique à la
facette du laser à semi-conducteur devient élevée.
Généralement, la fiabilité d'un laser à semi-conducteur est réduite par une détérioration interne et une destruction de facette. La détérioration interne est provoquée par une augmentation de dislocations dans une couche active sous une densité de courant élevée et la destruction de facette est provoquée par fusion de portions de facette résultant de la
densité optique élevée. De ce fait, dans le laser à semi-
conducteur de l'art antérieur représenté en figure 8, puisque
la largeur de guide d'onde Wb est petite, c'est-à-dire de 1 -
1,5 pm, la détérioration interne sous densité de courant élevée et la destruction de facette résultant de la densité optique élevée se produisent, de sorte que la fiabilité du
laser à semi-conducteur est extrêmement réduite.
De plus, la largeur angulaire du faisceau à demi-
puissance du mode transversal horizontal varie largement comme la largeur du guide d'onde Wb est réduite, de la sorte un rendement de fabrication du laser à semi-conducteur est réduit. En conséquence, dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur représenté en figure 8, puisque la largeur du guide d'onde Wb est petite, c'est-à-dire, de 1 - 1, 5 pm, la largeur angulaire du faisceau à demi-puissance du mode transversal horizontal varie largement, de la sorte le rendement de fabrication du laser à semi-conducteur est réduit. De plus, le laser à semi-conducteur de l'art antérieur représenté en figure 8 comprend la couche de blocage de courant 14 comprenant du Ao10,7Ga0,3As et a une structure utilisant la différence en indice de réfraction dans la structure nervurée, c'est-à-dire, une structure du type à
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indice de réfraction. De ce fait, la lumière s'étendant aux deux côtés de la structure nervurée n'est pas absorbée, de sorte qu'il est probable de produire des modes d'ordre plus élevés ayant les crêtes aux portions extrêmes du guide d'onde nvervuré, de la sorte l'efficacité de couplage entre le laser
à semi-conducteur et la fibre optique est abaissée.
La demande de brevet NO Hei. 7-178759 décrit un autre laser à semiconducteur du type nervuré de l'art antérieur dans lequel une couche active de puits quantique émettant une lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,98 pm et un guide d'onde nervuré comprenant une couche de placage en A10,5Ga0,5As du type p ayant une largeur de 2 - 5 pm sont disposés sur un substrat semi-conducteur en GaAs du type n et des couches de blocage de courant en Ao10,7Ga0,3As dopées en Er comme métal pour absorber la lumière laser ayant une longuer d'onde de 0,98 Mm sont disposées aux deux côtés du
guide d'onde nervuré.
Le laser à semi-conducteur de l'art antérieur ci-dessus décrit comprend une structure du type à guide de perte dans laquelle la couche de blocage de courant en Ao10,7Gao,3As dopée en Er est utilisée à la place de la couche de blocage
de courant 14 en AlGaAs du type n dans le laser à semi-
conducteur de l'art antérieur représenté en figure 8 et la lumière laser est absorbée par cette couche de blocage de courant en AlGaAs dopée en Er. Plus spécifiquement, dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur, des ions Er dans la couche de blocage de courant absorbent la lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,98 Mm qui est émise par la couche active de puits quantique juste en dessous du guide d'onde nervuré. L'absorption de la lumière laser par la couche de blocage de courant est plus favorisée aux portions d'extrémité qu'à la portion centrale du guide d'onde nervuré, de la sorte des gains de mode d'ordre plus élevés ayant des crêtes aux portions d'extrémité du guide d'onde nervuré sont réduits. En conséquence, selon ce laser à semi-conducteur de l'art antérieur, même lorsque la largeur du guide d'onde est
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de 2 - 5 pm, un faisceau laser unimodal ayant un mode
transversal fondamental est produit de façon stable.
La figure 11 est une vue en coupe illustrant un autre laser à semiconducteur de l'art antérieur décrit dans la demande de brevet japonais publiée N Hei. 5-21902. Dans cette figure, le nombre de référence 101 désigne un substrat en GaAs du type n. Une couche de placage inférieure 102 en Alo0,5Gao,5As, une couche active 103 à double puits quantique, une couche de placage supérieure 104 en A10,5Gao,5As du type p et une couche de contact ohmique 105 en GaAs du type p sont successivement disposées sur le substrat 101 en GaAs du type n. La couche de placage supérieure 104 en Ao10,5Gao,5As du type p et la couche de contact ohmique 105 en GaAs du type p ont une structure nervurée 106 en forme de bande par attaque sélective. Des couches de blocage de courant 111 en GaAs du type N dopées en silicium (Si) sont disposées afin d'enfouir des portions de la couche de placage supérieure 104 et la couche de contact ohmique 105 qui sont retirées par l'attaque. Une électrode latérale n 108 est disposée sur une surface arrière du substrat 101 en GaAs et une électrode latérale p 109 est disposée sur la structure nervurée et sur les couches de blocage de courant 111. La couche active 103 a une structure de puits quantique comprenant une couche de barrière 103c en Ao10,3Ga0o,7As, deux couches de puits quantique 103d en GaAs et deux couches de guidage 103b en Alo,3Gao,7As. La couche de barrière 103c en AlGaAs est prise en sandwich entre les deux couches de puits quantique 103d en GaAs et de plus les couches de puits quantique 103d en GaAs sont prises en sandwich entre les deux couches de guidage
103b en AlGaAs.
Dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur représenté en figure 11, la couche de blocage de courant 111 en GaAs du type n est dopée en Si à une concentration élevée, la couche de blocage de courant 111 a une concentration de porteurs du type n égale ou supérieure à 6 x 1018 cm- 3 et la couche de blocage de courant 111 absorbe de la lumière ayant une longueur d'onde égale ou supérieure à 900 nm qui se
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propage de la couche active 103 à la couche de blocage de courant 111 en GaAs du type n à travers la couche de placage supérieure 104 à l'oscillation laser. Plus spécifiquement, selon ce laser à semiconducteur de l'art antérieur représenté en figure 11, puisqu'un niveau profond large s'étendant sur une bande de 900 - 1000 nm est formé dans la couche de blocage de courant 111 en GaAs du type n, la couche de blocage de courant 111 absorbe la lumière ayant une longueur d'onde égale ou supérieure à 900 nm qui se propage des deux côtés de la portion d'émission de lumière à la couche de blocage de courant 111 à travers la couche de placage supérieure 104, de la sorte la production de modes d'ordre plus élevés est supprimée et un mode fondamental est produit. Dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur décrit par la demande de brevet N Hei. 7-178759, cependant, lorsque la couche de blocage de courant est dopée en Er, la crête d'absorption est décalée de 0,98 pm à cause d'une bande d'absorption étroite bien que les ions Er aient une bande
d'absorption de lumière ayant une longueur d'onde de 0,98 Mm.
De ce fait, il est impossible de supprimer la production des
modes d'ordre plus élevés de façon sûre.
Dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur représenté en figure 11, le niveau profond large est formé au voisinage d'une bande de 900 1000 nm dans la couche de blocage de courant 111 en GaAs du type n qui est dopée en Si à une concentration élevée. Cependant, à cause de l'intensité d'absorption de lumière insuffisante, la production de modes
d'ordre plus élevés ne peut pas être supprimée de façon sûre.
C'est un objet de la présente invention de proposer un laser à semiconducteur produisant une lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,9 1,2 pm, dans lequel un faisceau laser unimodal ayant un mode transversal fondamental est produit de façon stable et sûre et un procédé de fabrication
du laser à semi-conducteur.
D'autres objets et avantages de la présente invention
deviendront apparent à partir de la description détaillée
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donnée ci-après; on doit comprendre, cependant, que la
description détaillée et le mode de réalisation spécifiques
sont donnés à titre d'illustration seulement, puisque divers changements et modifications dans la portée de l'invention deviendront apparents à ceux de l'art à partir de cette
description détaillée.
Selon un premier aspect de la présente invention, un
laser à semi-conducteur comprend un substrat à semi-
conducteur en GaAs du type n, une couche de placage en AlGaS du type n, une couche active produisant de la lumière ayant une longueur d'onde égale ou supérieure à 900 nm, une couche de placage en AlGaAs du type p et une couche de blocage de courant en AlGaAs du type n ayant une structure de concentration de courant. La couche de blocage de courant en AlGaAs du type n comprend du AlxGalxAs ayant un rapport x de composition en A1 inférieur à un rapport de composition en A1 de la couche de placage en AlGaAs du type p et est dopée en
Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3.
De ce fait, puisque plus de complexes C VIII-SiGa sont produits dans la couche de blocage de courant en AlGaAs que ceux produits lorsque la couche de blocage de courant comprend du GaAs et que l'absorption de lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 pm est favorisée, la production de modes d'ordre plus élevés est supprimée de façon sûre et la lumière laser ayant un mode fondamental est produite de façon stable. En conséquence, un laser à semi-conducteur pour exciter un amplificateur à fibre excellent comme source de
lumière de pompage d'une fibre optique est réalisé.
Selon un second aspect de la présente invention, dans le laser à semiconducteur ci-dessus décrit, la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n a un rapport de composition x en A1 supérieur à 0 et égal ou plus petit que 0,3. De ce fait, puisque plus de complexes C VIII-SiGa sont produits dans la couche de blocage de courant en AlGaAs que ceux produits lorsque la couche de blocage de courant comprend du GaAs et que l'absorption de lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 pm est favorisée, la production
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de modes d'ordre plus élevés est supprimée de façon sûre et la lumière laser ayant un mode fondamental est produite de façon stable. En conséquence, le laser à semi-conducteur pour exciter un amplificateur à fibre excellent comme source de lumière de pompage d'une fibre optique est réalisé. Selon un troisième aspect de la présente invention, dans le laser à semi-conducteur ci-dessus décrit, la structure de concentration de courant est une structure du type nervurée comprenant la couche de placage en AlGaAs du type p ayant une structure nervurée en forme de bande et la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n disposées sur les deux côtés de la couche de placage en AlGaAs du type p. De ce fait, puisque plus de complexes C VIII-SiGa sont produits dans la couche de blocage de courant AlGaAs et
l'absorption de lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 -
1,2 Mm est favorisée, la production de modes d'ordre plus élevés ayant les crêtes aux portions d'extrémité d'un guide d'onde nervuré est supprimée de façon sûre et la lumière
laser ayant un mode fondamental est produite de façon stable.
En conséquence, un laser à semi-conducteur pour exciter un amplificateur à fibre excellent comme source de lumière de
pompage d'une fibre optique est réalisé.
Selon un quatrième aspect de la présente invention, dans le laser à semiconducteur ci-dessus décrit, la structure de concentration de courant est une structure du type SAS (structure auto-alignée) comprenant la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n ayant une rainure en bande au centre et la couche de placage en AlGaAs du type p disposée sur la surface entière de la couche de blocage de
courant en AlGaAs du type n comprenant la rainure en bande.
De ce fait, puisque plus de complexes C VII-SiGa sont produits dans la couche de blocage de courant en AlGaAs et
l'absorption de lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 -
1,2 Mm est favorisée, une production de modes d'ordre plus élevés ayant les crêtes aux portions d'extrémité d'un guide d'onde est supprimée de façon sûre et la lumière laser ayant un mode fondamental est produite de façon stable. En
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conséquence, un laser à semi-conducteur pour exciter un amplificateur à fibre excellent comme source de lumière de
pompage d'une fibre optique est réalisé.
Selon un cinquième aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un laser à semi-conducteur comprend successivement former une couche de placage en AlGaAs du type n, une couche active, une première couche de placage en AlGaAs du type p, une couche d'arrêt d'attaque en AlGaAs du type p, une seconde couche de placage en AlGaAs du type p et une première couche de contact en GaAs du type p sur un substrat semi-conducteur en GaAs du type n; déposer un film isolant en forme de bande sur la première couche de contact en GaAs du type p; utiliser le film isolant comme masque, attaquer la première couche de contact en GaAs du type p et la seconde couche de placage en AlGaAs du type p sélectivement par rapport à la couche d'arrêt d'attaque en AlGaAs du type p en utilisant un réactif d'attaque qui n'attaque pas la couche d'arrêt d'attaque en AlGaAs du type p mais attaque la première couche de contact en GaAs du type p et la seconde couche de placage en AlGaAs du type p, formant de la sorte une structure nervurée en forme de bande comprenant la première couche de contact en GaAs du type p et la seconde couche de placage en AlGaAs du type p; former une couche de blocage de courant en AlGaAs du type n comprenant du AlxGalxAs ayant un rapport de composition x en A1 supérieur à 0 et égal ou inférieur à 0,3 qui est dopée en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 aux deux côtés de la structure nervurée pour enfouir des portions de la première couche de contact en GaAs du type p et la seconde couche de placage en AlGaAs du type p qui sont retirées par l'attaque; apres retrait du film isolant en forme de bande par attaque, former une seconde couche de contact en GaAs du type p sur la surface entière; et former une électrode latérale n sur la surface arrière du substrat semi-conducteur en GaAs du type n et former une électrode latérale p sur la seconde couche de contact en GaAs du type p. En conséquence, un laser à semi-conducteur du type nervuré
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émettant une lumière laser unimodale ayant un mode
transversal fondamental stable est fabriqué.
Selon un sixième aspect de la présente invention, un procédé de fabrication de laser à semi-conducteur comprend successivement former une couche de placage en AlGaAs du type n, une couche active, une première couche de placage en AlGaAs du type p et une couche de blocage de courant en AlGaAs du type n comprenant du AlxGalxAs ayant un rapport de composition x en A1 supérieur à 0 et égal ou inférieur à 0,3 qui est dopée en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 sur un substrat semi-conducteur en GaAs du type n; déposer un film isolant ayant une ouverture conformée en bande sur la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n; utiliser le film isolant comme masque, sélectivement attaquer la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n jusqu'à ce qu'une surface de la première couche de placage en AlGaAs du type p soit exposée, formant de la sorte une rainure en bande dans la couche de blocage de courant AlGaAs du type n; après retrait du film islolant par attaque, successivement former une seconde couche de placage en AlGaAs du type p et une couche de contact en GaAs du type p sur la surface entière de la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n et sur la surface exposée de la première couche de placage en AlGaAs du type p pour enfouir la rainure en bande dans la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n; et former une électrode latérale n sur la surface arrière du substrat semi-conducteur en GaAs du type n et former une électrode latérale p sur la couche de contact en GaAs du type. En conséquence, un laser à semi-conducteur du type SAS émettant une lumière laser unimodale ayant un mode
transversal fondamental stable est fabriqué. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques détails
et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement dans la description explicative
qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels:
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- la figure 1 est une vue en perspective illustrant un laser à semiconducteur selon un premier mode de réalisation de la présente invention; - les figures 2(a)-2(e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de processus dans un procédé de fabrication du laser à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de l'invention; - les figures 3(a) et 3(b) sont des vues en coupe illustrant une couche active du laser à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est un diagramme illustrant une structure de molécule dans une couche de blocage de courant du laser à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est un graphique représentant une dépendance en Al d'une énergie de crête d'émission dun complexe C VIII-SIGa dans AlxGalXAS ayant une concentration en Si d'environ 1 x 1019 cm-3; - la figure 6 est une vue en coupe illustrant un laser à semi-conducteur selon un second mode de réalisation de la présente invention; - les figures 7(a)-7(e) sont des vues en coupe illustrant des étapes du processus dans un procédé de fabrication du laser à semi-conducteur selon le second mode de réalisation de l'invention; - la figure 8 est une vue en perspective illustrant un laser à semi-conducteur de l'art antérieur; - les figures 9(a)-9(e) sont des vues en coupe illustrant des étapes de processus dans un procédé de fabrication du laser à semi-conducteur de l'art antérieur; - la figure 10 est un profil d'indice de réfraction dans une direction parallèle à une jonction pn, dans une structure nervurée du laser à semi-conducteur de l'art antérieur; et - la figure 11 est une vue en coupe illustrant un autre
laser à semi-conducteur de l'art antérieur.
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Premier mode de réalisation La figure 1 est une vue en perspective illustrant un laser à semi-conducteur comprenant une structure nervurée (ci-après référée comme laser à semi-conducteur du type nervuré) selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Ce laser à semiconducteur du premier mode de réalisation est utilisé comme une source de lumière pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Er. Dans cette
figure, le chiffre de référence 1 désigne un substrat semi-
conducteur en GaAs du type n ayant une épaisseur de 100 pm et une concentration de dopants de 1 - 3 x 1018 cm-3. Une couche de placage 2 en AlGaAs du type n comprenant du Ao10,5Ga0,5As et ayant une épaisseur de 2 Mm et une concentration de
dopants de 4 x 1017 cm-3 est disposée sur le substrat semi-
conducteur 1 en GaAs du type n. Une couche active de puits quantique 3 comprenant du InGaAs non dopée et ayant une épaisseur de 1 pm est disposée sur la couche de placage 2 en AlGaAs du type n. Une structure de la couche active de puits quantique 3 est détaillée ultérieurement. Une première couche de placage 4 en AlGaAs du type p comprenant du A10, 5Gao,5As et ayant une épaisseur de 0,1 - 0,3 Mm et une concentration de dopants de 2 x 1018 cm-3 est disposée sur la couche active de puits quantique 3. Une couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p comprenant du Ao10,7Ga0o,3As et ayant une épaisseur de 20 nm et une concentration de dopants de 2 x 1018 cm-3 est disposée sur la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p. Une seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p comprenant du Alo0,5Ga0o,5As et ayant une épaisseur de 1,5 - 1,8 pm et une concentration de dopants de 2 x 1018 cm-3 et une première couche de contact 7 en GaAs du type p ayant une épaisseur de 0,2 Mm et une concentration de dopant de 2 x 1019 cm-3 sont successivement déposées sur la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p et ont une structure nervurée en forme de bande. Le nombre de référence 12 désigne un guide d'onde nervuré et le guide d'onde nervuré 12 a une largeur Wb dans une gamme de 2 - 4 pm à une frontière entre le guide d'onde nervuré et la couche d'arrêt
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d'attaque 5 en AlGaAs du type p. Des couches de blocage de courant 8 en AlGaAs du type N sont disposées sur la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p aux deux côtés de la structure nervurée comprenant la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p. Les couches de blocage de courant 8 en AlGaAs du type n comprennent du Ao10,2Ga0,8As dopé en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 et à une épaisseur de 1,5 pm. Une seconde couche de contact 9 en GaAs du type p ayant une épaisseur de 2 pm et une concentration de dopant de 2 x 1019 cm-3 est disposée sur la structure nervurée comprenant la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p et sur les couches de blocage de courant 8 en AlGaAs du type n. Une électrode latérale p 10 est disposée sur une surface arrière du substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n et une électrode latérale n 11 est disposée sur la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p. Le laser à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation diffère du laser à semi-conducteur de l'art antérieur en ce que la couche de blocage de courant est la couche en AlGaAs du type n comprenant Alo0, 2Gao,8As ayant un rapport de composition x en A1 de 0,2 qui est dopée en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3. La structure de guide d'onde dans ce laser à semi-conducteur est une structure du type à guide de perte qui est différente de la structure du type à indice de réfraction comme dans le
laser à semi-conducteur de l'art antérieur en figure 8.
Une description est donnée du procédé de fabrication.
Les figures 2(a)-2(e) sont des vues en coupe illustrant
des étapes de processus dans le procédé de fabrication.
Initialement, comme représenté en figure 2(a), la couche de placage 2 en Ao10,5Ga0,5As du type n, la couche active de puits quantique 3, la première couche de placage 4 en A10,5Gao,5As du type p, la couche d'arrêt d'attaque 5 en A10,7Ga0,3As du type p, la seconde couche de placage 6 en Alo,5Gao,5As du type p et la première couche de contact 7 en
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GaAs du type p sont successivement tirées épitaxialement sur le substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n, de préférence par dépôt de vapeur chimique de métal organique (MOCVD). La croissance des couches à l'excepté la couche active 3 est accomplie sous les conditions d'une température de croissance d'environ 700 C, d'un rapport V/III de 200, et
d'une vitesse de croissance de 1 pm/h.
Ensuite, comme représenté en figure 2(b), un film isolant 13 conformé en bande comprenant Si3N4 ou SiO2 est déposé sur la première couche de contact 7 en GaAs du type p.
Le film isolant 13 sert comme masque pour attaque de nervure.
Dans l'étape de la figure 2(c), en utilisant le film isolant 13 comme masque, la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p sont sélectivement attaquées pour former une structure nervurée conformée en bande. Dans cette période, l'attaque est accomplie en réalisant un réactif d'attaque, tel qu'une solution mélangée d'acide tartarique et de péroxyde d'hydrogène, qui n'attaque pas la couche d'arrêt d'attaque 5 en AlGaAs du type p mais attaque la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p, de la sorte la structure nervurée peut être
formée avec une bonne reproductibilité.
Après cela, comme représenté en figure 2(d), la couche de blocage de courant 8 en Ao10,2Ga0,8As du type n dopée en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 est tirée sur les deux côtés de la structure nervurée pour enfouir des portions de la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p et la première couche de contact 7 en GaAs du type p qui sont retirées par l'attaque. Puisque le film isolant 13 sert comme masque pendant la croissance cristalline, la couche de blocage de courant 8 en AlGaAs du
type n n'est pas tirée sur la structure nervurée.
Dans l'étape de la figure 2(e), après retrait du film isolant 13 par attaque à l'acide ou attaque à sec, la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p est tirée sur la
surface entière.
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Finalement, l'électrode latérale n 10 est formée sur le substrat semiconducteur 1 en GaAs du type n et l'électrode latérale p 11 est formée sur la seconde couche de contact 9 en GaAs du type p, résultant au laser à semi-conducteur représenté en figure 1. Dans le laser à semi- conducteur selon le premier mode de réalisation, la couche active de puits quantique 3 est formée afin d'émettre une lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,98 Mm. Parce qu'on exige de régler la longueur d'onde de la lumière laser à la longueur d'onde d'absorption des ions Er, c'est-à-dire de 0,98 pm, puisque le laser à semi-conducteur du premier mode de réalisation est utilisé comme une source de lumière pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Er. Pour mettre cela concrètement, comme représenté en figure 3, la couche active 3 est une couche de puits quantique multiple comprenant une couche de barrière 31 en Ao10, 2Ga0,8As ayant une épaisseur de 20 nm, deux couches de puits quantique 32 en In0o,16Ga0o,84As ayant chacune une épaisseur de 8 nm et deux couches de guidage 33 en A10,2Gao,8As ayant chacune une épaisseur de 30 nm. La couche de barrière 31 en AlGaAs est prise en sandwich entre les deux couches de puits quantique en InGaAs 32 et de plus, les couches de puits quantique 32 en InGaAs sont prises en
sandwich entre les deux couches de guidage 33 en AlGaAs.
Une description est donnée d'une fonction de la couche
de blocage de courant 8 en AlGaAs du type n dopée en Si à une
concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3.
La figure 4 est un diagramme illustrant une structure de molécule dans la couche de blocage de courant en AlGaAs du type n dopée en Si à une concentration élevée. La figure 5 est un graphe représentant une dépendance en A1 d'une énergie de crête d'émission d'un complexe VIIISiGa dans AlxGal-xAS
ayant une concentration en Si d'environ 1 x 1019 cm-3.
En figure 4, le nombre de référence 83 désigne de l'arsénic (As) comme un élément du groupe V, le nombre 84 désigne du gallium (Ga) comme un élément du groupe III, le nombre 85 désigne de l'aluminium (Al) comme un élément du
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groupe III, le nombre 81 désigne une lacune de site d'élément du groupe III et le nombre 82 désigne du silicium (Si) comme
un élément du groupe IV qui est mis dans le site gallium.
Lorsque AlGaAs est dopé en Si à une concentration élevée, le silicium 82 mis dans le site de gallium et la lacune 81 du site d'élément du groupe III dans le cristal s'attirent électriquement l'un à l'autre pour produire un complexe C VIII-SiGa. Les complexes C forment un niveau profond large dans une bande de longueur d'onde de 0,9 - 1,2 pm et aborbent de la lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 Mm. L'absorption de lumière par les complexes C est extrêmement favorisée lorsque la concentration en Si est
égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3.
Ces complexes C sont produits également lorsque GaAs est dopé en Si à une concentration élevée. Lorsque A1 est contenu, cependant, il est probable que le gallium 84 du site d'élément du groupe III s'évade pour produire dans celui-ci la lacune 81. De ce fait, dans AlGaAs dopé en Si, les complexes C VIII-SiGa sont produits plus facilement et en quantités plus grandes que ceux produits dans le GaAs dopé en Si, de la sorte l'absorption de la lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 Mm est plus favorisée par les complexes C.
Une description est donnée de la dépendance en A1 d'une
énergie de crête d'émission du complexe C VIII-SiGa dans
AlxGalxAs ayant une concentration en Si de 3 x 1018 cm3 -
1 x 1019 cm-3.
Le graphe représenté en figure 5 est décrit dans Japanese Applied Physics, Vol. 61, N 9, page 4603, 1987, T. Oh-hori, et al. L'ordonnée représente une énergie de crête d'émission de AlxGalxAs dopé en Si et l'abscisse représente
un rapport de composition x en A1 de AlxGalxAs dopé en Si.
Comme représenté en figure 5, l'énergie de crête d'émission prend une valeur minimum de 1,21 eV lorsque A1 n'est pas contenu, c'est-à-dire, lorsque GaAs est dopé en Si et l'énergie de crête augmente comme le rapport de composition x en A1 est augmenté. Lorsque le rapport de
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composition x en Al est de 0,11, l'énergie de crête d'émission s'accorde avec une énergie de crête d'émission de lumière ayant une longueur d'onde de 0,98 pm. Puisque l'énergie de crête d'absorption est supérieure & une énergie de crête d'émission de 0,1 - 0,3 eV, une énergie de crête d'absorption de AlxGalxAs dopé en Si s'accorde avec celle de la lumière ayant une longueur d'onde de 0,98 pm lorsque le rapport de composition x en Al est d'environ 0,2. De ce fait, lorsque le AlxGalxAs ayant le rapport de composition x en Al d'environ 0,2 est dopé en Si à une concentration élevée, l'absorption de la lumière ayant une longueur d'onde de 0,98 pm est favorisée, en comparaison lorsque Al n'est pas contenu. Lorsqu'un rapport de composition en Al de la couche de blocage de courant 8 en AlGaAs est supérieur à ceux des couches de placage 2, 4 et 6 en AlGaAs, un indice de réfraction de la couche de blocage de courant 8 est plus petit que ceux des couches de placage 2, 4 et 6 et le laser à semi-conducteur ne comporte pas une structure du type à guide de perte. De ce fait, on exige que la couche de blocage de courant 8 en AlGaAs ait un rapport de composition x en Al plus petit que ceux des couches de placage 2, 4 et 6 en AlGaAs. De plus, afin d'absorber la lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,98 pm, il est souhaitable d'utiliser AlxGalxAs ayant un rapport de compositin x en Al supérieur à 0 et égal ou plus petit que 0,3 dans la couche de blocage de courant 8. En particulier, AlxGalxAs ayant un rapport de composition x en Al d'environ 0,2 est pour cela le plus convenable. Afin de former un niveau profond dans la couche de blocage de courant 8 en AlGaAs du type n, la couche de blocage de courant 8 peut être dopée en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3. Cependant, la concentration en Si est limitée à environ 1 x 1020 cm-3 en
considérant la solubilité du cristal.
Comme décrit ci-dessus, selon le laser à semi-
conducteur du premier mode de réalisation, la lumière laser
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ayant une longueur d'onde de 0,98 im, laquelle lumière est émise par la couche active 3 juste en dessous du guide d'onde nervuré 12, est absorbée par les complexes C VIII-SiGa dans la couche de blocage de courant 8 en AlGaAs du type n dopée en Si. La concentration des complexes C VIII-SiGa augmente
avec une augmentation dans la concentration en Si. C'est-à-
dire, la couche de blocage de courant 8 dans le laser à semi-
conducteur selon le premier mode de réalisation sert comme couche d'absorption qui absorbe la lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,98 pm. Dans ce cas, la structure de guide d'onde dans le laser à semi-conducteur est une structure du type à guide de perte qui est différente de la structure du type à indice de réfraction comme dans le laser
à semi-conducteur de l'art antérieur représenté en figure 8.
Dans le laser à semi-conducteur comprenant la structure du type à guide de perte, l'absorption de la lumière laser rend la perte du guide d'onde un petit plus grande que celle dans la structure du type à indice de réfraction, rend le courant de seuil plus grand et rend le rendement quantique plus faible. Cependant, l'absorption de la lumière laser par la couche de blocage de courant 8 est plus favorisée aux portions extrêmes qu'à la portion centrale du guide d'onde nervuré 12, de la sorte les gains des modes d'ordre plus élevés ayant les crêtes aux portions d'extrémité du guide d'onde nervuré sont plus réduits que les gains dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur comprenant la structure du type à indice de réfraction représenté en figure 8. De ce fait, selon ce laser à semi-conducteur du premier mode de réalisation, même lorsque la largeur du guide d'onde Wb est élargie de 1 - 1,5 pm à 2 - 4pm, un faisceau laser unimodal ayant un mode transversal fondamental est produit de façon stable. De plus, lorsque la largeur du guide d'onde Wb est de 2 - 4 pm, une densité de courant de fonctionnement à une sortie de lumière constante est réduite en comparaison lorsque la largeur Wb est de 1 - 1,5 pm et la densité optique à la facette est réduite. De ce fait, une fiabilité du laser à semi-conducteur est extrêmement améliorée. Par ailleurs,
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puisque la largeur de guide d'onde Wb est élargie, il est possible de supprimer l'influence de variation de la largeur du guide d'onde Wb due à une instabilité de l'attaque sur la
variation de la largeur angulaire du faisceau à demi-
puissance du mode transversal horizontal. En conséquence, l'uniformité des caractéristiques de dispositif du laser à
semi-conducteur est améliorée.
De plus, le laser à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation comprend la couche de blocage de courant 8 comprenant Alo0,2Ga0o,8As qui est dopé en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm- 3. De ce fait, au contraire du laser à semi-conducteur de l'art antérieur ayant la bande d'absorption étroite comme décrit dans la demande de brevet 7-178759, le niveau profond large est formé dans une bande de longueur d'onde de 0,9 - 1,2 pm par les complexes C VIII-SiGa qui sont produits dans la couche de blocage de courant 8. De plus, puisque la couche de
blocage de courant 8 comprend AlGaAs dans le laser à semi-
conducteur du premier mode de réalisation, l'absorption de la lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 pm est plus favorisée que lorsque la couche de blocage de courant comprend GaAs comme dans le laser à semiconducteur de l'art
antérieur représenté en figure 11.
De ce fait, le laser à semi-conducteur selon le premier mode de réalisation de l'invention supprime de façon sure la production des modes d'ordre plus élevés pour la lumière ayant une longueur d'onde de 0, 98 pm et produit de façon stable la lumière laser ayant un mode fondamental. En conséquence, le laser à semi-conducteur excellent pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Er dans une bande de
longueur d'onde de 0,98 pm est obtenu.
Alors que le guide d'onde nervure 12 est formé par l'attaque sélective utilisant la couche d'arrêt d'attaque 5, le contrôle de profondeur d'attaque peut être accompli seulement en contrôlant la période d'attaque, formant de la sorte le guide d'onde nervuré 12 sans utiliser la couche
d'arrêt d'attaque 5.
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Deuxième mode de réalisation La figure 6 est une vue en coupe illustrant un laser à semi-conducteur du type SAS (structure auto-alignée) selon un second mode de réalisation de la présente invention. Ce laser à semiconducteur du second mode de réalisation est utilisé comme une source de lumière pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Er. Dans cette figure, le chiffre de référence 1 désigne un substrat semi-conducteur en GaAs du type n. Une couche de placage 2 en AlGaAs du type n comprenant A10,5Ga0,5As est disposée sur le susbtrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n. Une couche active de puits quantique 3 comprenant InGaAs non dopé est disposée sur la couche de placage 2 en AlGaAs du type n. Une première couche de placage 4 en AlGaAs du type p comprenant A10,5Ga0,5As est disposée sur la couche active de puits quantique 3. Des couches de blocage de courant 16 en AlGaAs du type N sont disposées sur la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p. Les couches de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n comprennent Ao10 2Ga0o 8As dopé en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3. Une seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p comprenant Ao10,5Ga0,5As est disposée sur les couches de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n et sur une portion de la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p o la couche de blocage de courant 16 est absente. Le nombre de référence 18 désigne un guide d'onde et
le guide d'onde 18 a une largeur Wb dans une gamme de 2 -
4 pm à une limite entre le guide d'onde et la couche de placage 4 en AlGaAs du type p. Une couche de contact 17 en GaAs du type p est disposée sur la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p. Une électrode latérale p 10 est disposée sur une surface arrière du substrat semi-conducteur 1 en GaAs du type n et une électrode latérale n 11 est disposée sur la couche de contact 17 en GaAs du type p. Le laser à semiconducteur selon le second mode de réalisation diffère du laser à semi-conducteur de l'art antérieur en ce que la couche de blocage de courant est la couche en AlGaAs du type n comprenant A10,2Ga0,8As ayant un
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rapport de composition x en Al de 0,2 qui est dopé en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3. La structure de guide d'onde dans ce laser à semi-conducteur est une structure du type à guide de perte ou de dissipation qui est différente de la structure du type à indice de réfraction comme dans le laser à semi-conducteur de l'art antérieur
représenté en figure 8.
Une description est donnée du procédé de fabrication.
Les figures 7(a)-7(e) sont des vues en coupe illustrant
des étapes de processus dans le procédé de fabrication.
Initialement, comme représenté en figure 7(a), la couche de placage 2 en AlGaAs du type n, la couche active de puits quantique 3, la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p et la couche de placage de courant 16 en AlGaAs du type n comprenant Alo,2Ga0o,8As ayant un rapport de composition en Al de 0,2 qui est dopé en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 sont
successivement tirées épitaxialement sur le substrat semi-
conducteur 1 en GaAs du type n, de préférence par MOCVD. La croissance des couches à l'excepté de la couche active 3 est accomplie sous les conditions d'une température de croissance d'environ 700 C, d'un rapport V/III de 200 et d'une vitesse
de croissance de 1 pm/h.
Ensuite, comme représenté en figure 7(b), un film isolant 130 ayant une ouverture conformée en bande est déposé
sur la couche de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n.
Dans l'étape de la figure 7(c), en utilisant le film isolant comme masque, la couche de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n est sélectivement attaquée jusqu'à ce qu'une surface de la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p soit exposée, formant de la sorte une rainure en bande dans
la couche de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n.
Après cela, comme représenté en figure 7(d), après retrait du film isolant 130 par attaque, la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p est tirée sur la surface entière de la couche de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n et sur la surface exposée de la première couche de
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placage 4 en AlGaAs du type p pour enfouir la rainure en bande dans la couche de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n. Subséquemment, comme représenté en figure 7(e), la couche de contact 17 en GaAs du type p est tirée sur la seconde couche de placage 6 en AlGaAs du type p. Finalement, l'électrode latérale n 10 est formée sur le substrat semi- conducteur 1 en GaAs du type n et l'électrode latérale p 11 est formée sur la couche de contact 17 en GaAs du type p, de préférence par évaporation sous vide, résultant au laser à semi-conducteur du type SAS représenté en figure 6. Le laser à semi-conducteur selon le second mode de réalisation est utilisé comme une source de lumière pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Er. De ce fait, la couche active de puits quantique 3 est formée afin d'émettre une lumière laser ayant une longueur d'onde de 0,98 pm comme dans le premier mode de réalisation de l'invention (se
référer à la figure 3).
Le laser à semi-conducteur du second mode de réalisation a les mêmes fonction et effet que ceux du laser à semi-conducteur du type nervuré du premier mode de réalisation. Plus spécifiquement, les complexes C VIII-SiGa sont produits dans la couche de blocage de courant 16 en AlGaAs du type n et les complexes C forment le niveau de profondeur large contre la lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 Mm. Puisque la couche de blocage de courant 16 comprend AlGaAs, l'absorption de la lumière ayant une longueur d'onde de 0,9 - 1,2 pm est plus favorisée que lorsque la couche de blocage de courant comprend GaAs. En conséquence, l'absorption de la lumière laser émise par la couche active 3 juste en dessous du guide d'onde 18 par la couche de blocage de courant 16 est plus favorisée aux portions extrêmes qu'à la portion centrale du guide d'onde 18, de la sorte les gains des modes d'ordre plus élevés ayant les crêtes aux portions d'extrémité du guide d'onde 18 sont réduits. De ce fait, même lorsque la largeur du guide d'onde Wb est élargie, le laser à semi-conducteur selon le second
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mode de réalisation de l'invention supprime de façon sûre la production des modes d'ordre plus élevés pour la lumière ayant une longueur d'onde de 0,98 Mm et produit de façon stable la lumière laser ayant un mode fondamental. En conséquence, le laser à semi-conducteur excellent pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Er dans une bande de
longueur d'onde de 0,98 pm est obtenu.
Dans le second mode de réalisation de l'invention, le contrôle de profondeur d'attaque est accompli seulement en contrôlant la période d'attaque, formant de la sorte la rainure en bande, sans utiliser la couche d'arrêt d'attaque 5 comme dans le premier mode de réalisation. Cependant, la rainure en bande peut être formée en formant une couche d'arrêt d'attaque en AlGaAs du type p sur la première couche de placage 4 en AlGaAs du type p et accomplissant une attaque sélective. Le laser à semi-conducteur selon la présente invention n'est pas limité à une source de lumière pour exciter l'amplificateur à fibre dopé en Er comme dans les premier et second modes de réalisation. Par exemple, la couche active de puits quantique 3 est formée afin d'émettre une lumière laser ayant une longueur d'onde de 1,02 pm, de la sorte le laser à semi- conducteur peut être utilisé comme une source de lumière
pour exciter un amplificateur à fibre dopé en Pr.
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Claims (8)
1. Laser à semi-conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semi-conducteur (1) en GaAs du type n; une couche de placage (2) en AlGaAs du type n; une couche active (3) produisant une lumière ayant une longueur d'onde égale ou supérieure à 900 nm; une couche de placage (6) en AlGaAs du type p ayant un rapport de composition en A1; et une couche de blocage de courant (8, 16) en AlGaAs du type n ayant une structure de concentration de courant; la couche de blocage de courant (8, 16) en AlGaAs du type n comprenant AlxGalxAs ayant un rapport de composition x en A1 inférieur au rapport de composition en A1 de la couche de placage (6) en AlGaAs du type p, la couche de blocage de courant (8, 16) étant dopée en Si à une
concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3.
2. Laser à semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de blocage de courant (8, 16) en AlGaAs du type n a un rapport de composition x en A1
supérieur à 0 et égal ou inférieur à 0,3.
3. Laser à semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de concentration de courant est une structure du type nervuré comprenant la couche de placage (6) en AlGaAs du type p ayant une structure nervurée conformée en bande et la couche de blocage de courant (8) en AlGaAs du type n disposée aux deux côtés de la couche de placage (6) en AlGaAs du type p.
4. Laser à semi-conducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la structure de concentration de courant est une structure du type nervuré comprenant la couche de placage (6) en AlGaAs du type p ayant une structure nervurée conformée en bande et la couche de blocage de courant (8) en AlGaAs du type n disposée aux deux côtés de la couche de placage (6) en AlGaAs du type p.
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5. Laser à semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de concentration de
courant est une structure du type SAS (structure auto-
alignée) comprenant la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n ayant une rainure en bande au centre et la couche de placage (6) en AlGaAs du type p disposée sur la surface entière de la couche de blocage de courant (16) en
AlGaAs du type n comprenant la rainure en bande.
6. Laser à semi-conducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la structure de concentration de courant est une structure du type SAS comprenant la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n ayant une rainure en bande au centre et la couche de placage (6) en AlGaAs du type p disposée sur la surface entière de la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n comprenant la
rainure en bande.
7. Procédé de fabrication d'un laser à semi-conducteur, caractérisé en ce qu'il consiste à: préparer un substrat semi-conducteur (1) en GaAs du type n; successivement former une couche de placage (2) en AlGaAs du type n, une couche active (3), une première couche de placage (4) en AlGaAs du type p, une couche d'arrêt d'attaque (5) en AlGaAs du type p, une seconde couche de placage (6) en AlGaAs du type p et une première couche de contact (7) en GaAs du type p sur le substrat semi-conducteur (1) en GaAs du type n; déposer un film isolant conformé en bande (13) sur la première couche de contact (7) en GaAs du type p; utiliser le film isolant (13) comme masque, attaquer la première couche de contact (7) en GaAs du type p et la seconde couche de placage (6) en AlGaAs du type p sélectivement par rapport à la couche d'arrêt d'attaque (5) en AlGaAs du type p en utilisant un réactif d'attaque qui n'attaque pas la couche d'arrêt (5) en AlGaAs du type p mais attaque la premère couche de contact (7) en GaAs du type p et la seconde couche de placage (6) en AlGaAs du type p, formant
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de la sorte une structure nervurée conformée en bande comprenant la première couche de contact (7) en GaAs du type p et la seconde couche de placage (6) en AlGaAs du type p; former une couche de blocage de courant (8) en AlGaAs du type n comprenant AlxGalxAs ayant un rapport de composition x en Al supérieur à 0 et égal ou inférieur à 0, 3 qui est dopé en Si à une concentration égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 aux deux côtés de la structure nervurée pour enfouir des portions de la première couche de contact (7) en GaAs du type p et la seconde couche de placage (6) en AlGaAs du type p qui sont retirées par l'attaque; après retrait du film isolant conformé en bande (13) par attaque, former une seconde couche de contact (9) en GaAs du type p sur la surface entière; et former une électrode latérale n (10) sur la surface arrière du substrat semi-conducteur (1) en GaAs du type n et former une électrode latérale p (11) sur la seconde couche de contact (9) en GaAs du type p.
8. Procédé de fabrication d'un laser à semi- conducteur caractérisé en ce qu'il consiste à: préparer un substrat semi-conducteur (1) en GaAs du type n; successivement former une couche de placage (2) en AlGaAs du type n, une couche active (3), une première couche de placage (4) en AlGaAs du type p et une couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n comprenant AlxGalxAs ayant un rapport de composition x en A1 supérieur à 0 et égal ou inférieur à 0,3 qui est dopé en Si à une concentration
égale ou supérieure à 1 x 1019 cm-3 sur le substrat semi-
conducteur (1) en GaAs du type n; déposer un film isolant (130) ayant une ouverture en forme de bande sur la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n; utiliser le film isolant (130) comme masque, sélectivement attaquer la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n jusqu'à ce qu'une surface de la première couche de placage (4) en AlGaAs du type p soit exposée,
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formant de la sorte une rainure en bande dans la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n; après retrait du film isolant (130) par attaque, successivement former une seconde couche de placage (6) en AlGaAs du type et une couche de contact (17) en GaAs du type p sur la surface entière de la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n et sur la surface exposée de la première couche de placage (4) en AlGaAs du type p pour enfouir la rainure en bande dans la couche de blocage de courant (16) en AlGaAs du type n; et former une électrode latérale n (10) sur la surface arrière du substrat semi-conducteur (1) en GaAs du type n et former une électrode latérale p (11) sur la couche de contact (17) en GaAs du type p.
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