NL8200414A - Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan. - Google Patents

Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan. Download PDF

Info

Publication number
NL8200414A
NL8200414A NL8200414A NL8200414A NL8200414A NL 8200414 A NL8200414 A NL 8200414A NL 8200414 A NL8200414 A NL 8200414A NL 8200414 A NL8200414 A NL 8200414A NL 8200414 A NL8200414 A NL 8200414A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
semiconductor device
substrate
semiconductor
layer
radiation beams
Prior art date
Application number
NL8200414A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL8200414A priority Critical patent/NL8200414A/nl
Priority to EP83200122A priority patent/EP0086008A3/en
Priority to AU10872/83A priority patent/AU1087283A/en
Priority to ES519470A priority patent/ES8401284A1/es
Priority to JP58014701A priority patent/JPS58134492A/ja
Publication of NL8200414A publication Critical patent/NL8200414A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4043Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202Cleaving
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0217Removal of the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • H01S5/2063Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

i c » * FHN 10259 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.
"Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan".
De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleider inrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, bevattende een halfgeleidend substraat met nagenoeg evenwijdige eerste en; tweede hoofdoppervlakken, en een op dit substraat epitaxiaal aangegroeide lagenstruk-5 tuur bevattende ten minste een eerste en een tweede pn-overgang die elk in het aangrenzende halfgeleideonateriaal bij voldoend hoge stroom in de doorlaatrichting één der genoemde stralingsbundels met een richting evenwijdig aan de hoofdoppervlakken opwekken.
Een half geleider inrichting van de hierboven beschreven soort is 10 bekend uit Applied Physics Letters, Vol. 35, No.8, 15 October 1979, blz. 588-589.
Voor verschillende toepassingen ishet van belang, te kunnen beschikken over twee stralingsbronnen qp geringe afstand van elkaar.
Een belangrijke toepassing is het langs optische weg aanbrengen 15 van informatie qp schijven ("digital optical recording" of DOR), waarbij door middel van een laserstraal in een reflecterende laag gaten worden gebrand. Om de juistheid van de zo ingeschreven infornatie te controleren wordt deze met een direct achter de eerste laser gemonteerde tweede laser uitgelezen, volgens het zogenaamde DRM ("Direct Read And Write") sys-20 teem. Daarbij kunnen de beide stralingsbundels dezelfde frequentie hebben, ofschoon het on schakel technische redenen voor de scheiding van signalen gewenst is, dat de bundels een verschillende stralingsfrequentie hebben.
Dit kan gebeuren met een in een afzonderlijke optische houder of "lichtpen" gemonteerde tweede laser, wat echter een kostbare construc-25 tie is.
Ook kan de stralingsbundel van één enkele laser door middel van een optisch system gesplitst worden in een "schrijf-bundel en een " lees"-bundel. Dit laatste is echter niet economisch, daar voor het "schrijven" reeds een grote energie vereist is, en door het opsplitsen 30 van de stralingsbundel het vermogen van de laser nog meer vergroot moet worden, hetgeen problemen geeft onder meer wat betreft koeling en kostprijs.
Men kan ook twee afzonderlijke, op éénzelfde koelplaat gemonteer- 8200414 ΡΗΝ 10259 2 ί $
1 I
de lasers gebruiken. Daartoe dienen de lasers echter ten opzichte van elkaar zeer goed te worden uitgericht, terwijl de minimumaf stand tussen de emitterende facetten ten minste gelijk is aan de breedte van elk der laserkristallen.
5 ' Een andere toepassing van een halfgeleider-stralingsbron met twee of meer stralingsbundels vindt iren op het gebied van de optische caimunicatie, waar lichtsignalen van een halfgeleider-stralingsbron (LED of laser) in een optische vezel gekoppeld worden voor het overbrengen van informatie, die aan het andere uiteinde van de optische vezel does: middel 10 van een stralingsdetector wordt uitgelezen. De hoeveelheid informatie (bijvoorbeeld het aantal telefoongesprekken) die door dezelfde optische vezel gelijktijdig kan worden getransporteerd, kan verdubbeld of verveelvoudigd worden door een stralingsbron te gebruiken die twee of meer verschillende frequenties uitzendt; dit staat bekend onder de naam "golf-15 lengte-multiplexen".
De uitvinding heeft ten doel, een half geleider inrichting van eenvoudige constructie met ten minste twee in één halfgeleider lichaam aangebrachte stralingsemitterende dioden te verschaffen, die op geringe en goed reproduceerbare afstand ten opzichte van elkaar zijn gelegen.
20 De uitvinding berust onder meer op het inzicht, dat het mogelijk is een lagenstruktuur met twee licht emitterende dioden of lasers zodanig aan te groeien, dat de onderlinge afstand van de emitterende facetten in vertikale richting, d.w.z. loodrecht cp de hoofdoppervlakken, bepaald wordt door de dikte van althans enkele der aanwezige halfgeleiderlagen, 25 en daardoor relatief klein en zeer nauwkeurig gedefinieerd kan zijn.
Een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef beschreven soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat een eerste lagenstruktuur bevattende de eerste pn-overgang op het eerste hoofdoppervlak, en een tweede lagenstruktuur bevattende de tweede pn-overgang op het 30 tegenoverliggende tweede hoofdoppervlak van het substraat is aangegroeid.
De halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding heeft het belang-« rijke voordeel, dat de gebieden waar de straling wordt gegenereerd althans in vertikale richting op een kleine en tevens nauwkeurig gedefinieerde afstand van elkaar liggen, die bepaald wordt door de totale dikte 35 van de tussenliggende halfgeleiderlagen, dus in hoofdzaak door de dikte van het substraat. Verder is de elektrische serieweerstand van de stra-lingemitterende dioden ten gevolge van de relatief grote dikte van het substraat gering.
8200414
V
r EHN 1Q259 3
Daar de lagenstrukturen aan weerszijden van het substraat verschillend kunnen zijn, zowel wat betreft de laagdikten als wat betreft de gebruikte halfgeleidermaterialen, kunnen de lichtend.tterende dioden resp. lasers desgewenst straling van verschillende frequentie emitteren, 5 ' wat in bepaalde toepassingen van belang is, zoals eerder opgemerkt.
Ofschoon de aan weerszijden van het substraat gevormde LED's of lasers stralingsbundels kunnen uitzenden die een meer of minder grote hoek met elkaar maken of zelfs loodrecht op elkaar staan, is het voor de meeste toepassingen van voordeel dat de uitgezonden stralingsbundels nage-10 noeg aan elkaar evenwijdig zijn. Daarbij bevat de inrichting bij voorkeur nagenoeg evenwijdige strookvormige actieve halfgeleidergebieden die de genoemde stralingsbundels uitzenden.
De strookvormige actieve gebieden kunnen in projectie samenvallen waardoor hun onderlinge afstand minimaal is. Volgens een voorkeursuit-15 voering echter overlappen de actieve gebieden elkaar in projectie niet.
De hoofdwarmtestroom van de ene diode valt dan tuiten de andere diode, wat de koeling verbetert, terwijl het door de iets grotere afstand tussen de emitterende facetten gemakkelijker is, de stralingsbundels in twee gescheiden optische vezels te koppelen.
20 De lagenstruktuur kan aan één of aan beide zijden van het sub straat een lichtemitterende diode vormen die een niet-coherente stra-lingsbundel uitzendt. De uitvinding is echter van bijzonder belang voor de reeds eerder genoemde toepassing van het optisch schrijven en lezen van informatie. Vx>r die toepassing is het noodzakelijk, dat elk der ge-25 noemde pn-overgangen deel uitmaakt van een halfgeleiderlaser, die zich bevindt binnen een resonator. Deze resonator wordt bij voorkeur gevormd door twee nagenoeg evenwijdige en nagenoeg loodrecht op de beide genoemde hoofdoppervlakken staande reflecterende zijvlakken.
Ofschoon daarbij de aan weerszijden van het substraat gevormde 30 lasers gediffundeerde of zelfs gelegeerde pn-overgangen kunnen hebben, is het meestal van voordeel, dat elke halfgeleiderlaser een actieve laag bevat die is aangebracht tussen twee passieve lagen van aan elkaar tegengesteld geleidingstype met een grotere bandafstand dan de actieve laag, waarbij die passieve lagen van beide lasers, die aan de zijde van het 35 substraat liggen hetzelfde geleidingstype als het substraat vertonen.
De uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin
Figuur 1 gedeeltelijk in dwarsdoorsnede en gedeeltelijk in pers- 8200414 *
1 I
EHN 10259 4 pectief een halfgeleider volgens de uitvinding toont, en
Figuur 2 t/m 7 schematisch in dwarsdoorsnede dè; inrichting van Figuur 1 in opeenvolgende stadia van vervaardiging tonen.
De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend, waarbij 5 - in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting ter verduidelijking relatief te groot zijn weergegeven. Overeenkomstige delen zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.
Figuur 1 geeft gedeeltelijk in dwarsdoorsnede en gedeeltelijk in perspectief een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding weer, 10 waarmee twee stralingsbundels 1 en 2 kunnen worden opgewekt. De halfgeleiderinrichting bevat een half geleidend substraat 3, dat in dit voorbeeld uit galliumarsenide bestaat. Het substraat 3 heeft een eerste hoofdoppervlak 4 en een tweede hoofdoppervlak 5, welke hoofdoppervlakken nagenoeg evenwijdig zijn.
15 Op het substraat 3 is epitaxiaal een lagenstruktuur aangegroeid, bestaande uit de lagen 6 t/m 13. Deze lagenstruktuur bevat een eerste pn-overgang 14 en een tweede pn-overgang 15. Elk dezer pn-overgangen 14 en 15 kan, bij voldoend hoge strocm. in de doorlaatrichting in het aangrenzende halfgeleidermateriaal van de lagen 7 en 11 êên der genoemde 20 stralingsbundels 1 en 2 in een richting evenwijdig aan de hoofdoppervlakken 4 en 5 opwekken.
Volgens de uitvinding is nu een eerste lagenstniktuur (6,7,8,9), die de eerste pn-overgang 14 bevat, op het eerste hoofdoppervlak 4, en een tweede lagenstruktuur (10,11,12,13), bevattende de tweede pn-overgang 25 15, qp het tegenoverliggende tweede hoofdcppervlak 5 van het substraat aangegroeid.
De afstand van de beide actieve lagen 7 en 11 waarin de straling wordt opgewekt is bij deze constructie gedefinieerd door de gezamenlijke dikte van de er tussen gelegen lagen. Aangezien de epitaxiale lagen dikten 30 hebben in de orde van 2 ^um of minder, wordt genoemde afstand in hoofdzaak bepaald door de dikte van het. substraat 3,· die enkele tientallen ^um bedraagt.
In dit voorbeeld zijn de stralingsbundels 1 en 2 nagenoeg evenwijdig, terwijl zij een verschillende stralingsfrequentie hebben. De 35 bundel 1 heeft in lucht of in vacuum een golflengte van ongeveer 820 nm, terwijl de bundel 2 een golflengte van ongeveer 870 nm heeft.
De beide actieve lagen 7 en 11 hebben in dit voorbeeld nagenoeg evenwijdige strookvormige actieve delen 7A en 11A, in dwarsdoorsnede in 3200414 EHN 10259 5 ' ....................
3 ΗΤ . Figuur 1 aangegeven. De lengte richting van de strookvonnige actieve delen 7A en 11A staat daarbij loodrecht op het vlak van tekening.
In projectie loodrecht op de hoofdvlakken 4 en 5 overlappen deze strook-vormige actieve delen 7A en 11A elkaar niet. Daardoor vallen ook de hoofd-5 ’ warmtestralen van deze actieve delen niet samen,wat de koeling van elke diode ten goede komt.
In het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld maakt elk der pn-overgangen 14 en 15 deel uit van een halfgeleiderlaser. Deze lasers bevinden zich binnen een resonator die gevormd wordt door twee onderling 10 praktisch evenwijdige, loodrecht op de hoofdoppervlakken staande reflecterende zijvlakken 16 en 17 van het kristal, welke zijvlakken in dit voorbeeld door (110) splijtvlakken warden gevormd. Beide lasers zijn in dit uitvoer ingsvoorbeeld lasers van het zogenaamde dubbele he-tero-overgang (DH)-type. Zij bevatten elk een actieve laag (7,11) die 15 is aangebracht tussen twee passieve lagen van tegengesteld geleidings-type met een grotere bandafstand dan de actieve laag. Zo is de actieve laag 7 aangebracht tussen de passieve lagen 6 en 8, terwijl de actieve laag 11 is aangebracht tussen de passieve lagen 10 en 12. In dit voorbeeld warden de volgende materialen, dikten en geleidingstypen toege-20 past:
Laag Materiaal Type Dikte Dotering 3 (substraat) GaAs N 80 ^um 7 x 1Q17 Si at cm"8 6 A1q 4GaQ gAs N 2 5 x 10t7 Sn 7 Alg ggGag ^As 0,2 ongedoteerd 25 8 Alg 4GaQ gAs P 1,5 3 x 1017 Ge 9 GaAs P 1 2 x 1018 Ge 10 Alg 3GaQ N 2 5 x 1017 Se 11 GaAs 0,2 ongedoteerd 12 Alg 3GaQ yhs P 1,5 1Q18 Zn 30 13 GaAs P 1 1018 Zn
In de tekening is aangenomen dat de ongedoteerde actieve lagen 7 en 11 beide zwak n-type geleidend zijn. Zij kunnen ook zwak p-type geleidend zijn, in welk geval de betreffende pn-overgangen 14 en/of 15 zich aan de andere zijde van de actieve laag bevindt. De passieve lagen 6 35 en 10 die aan de zijde van het substraat 3 liggen hebben uiteraard hetzelfde (hier N) geleidingstype als het substraat.
De laag 9 is bedekt met een elektrodelaag 2¾ die qp een koelplaat 18 is gesoldeerd. De koelplaat 18 is van een elektrische aansluiting 19, 8200414
4 V
PHN 10259 6 • ) het substraat 3 van een elektrodelaag 20 en een sluiting 21, en de laag 13 van een elektrodelaag 22 en een aansluiting 23 voorzien, zoals in Figuur 1 is aangegeven. Met behulp van de elektrische aansluitingen 19, 21 en 23 kan zowel over de pn-overgang 14 als over de pn-overgang 15 een 5 · stroom in de doorlaatrichting worden gestuurd.
De breedte van de strookvormige actieve delen 7A en 11A van de actieve lagen 7 en 11 wordt qp bekende wijze bepaald door elektrisch praktisch isolerende gebieden 24A, 24B- en 25A, 25B die in Figuur 1 vertikaal gearceerd zijn en verkregen zijn door een protonenbcmbardement. De 10 stroom wordt daardoor praktisch tot de strookvormige gebieden 7A en 11A beperkt.
De halfgeleiderinrichting volgens· Figuur 1 kan op de volgende wijze worden vervaardigd, zie Figuur 2 t/m 7. Uitgegaan wordt {zie Figuur 2) van een substraat 3 van n-type galliumarserd.de waarvan de hoofd-15 vlakken een (100)-oriëntatie hebben, en waarin tegelijkertijd een groot aantal inrichtingen kan worden gerealiseerd. In ï3fe figuren is slechts één van deze inrichtingen getekend. Het substraat heeft oorspronkelijk 17 een dikte van ongeveer 300 ,um, en is gedoteerd met 7x10 siliciuma-3 ' temen per cm . Op een hoofdvlak 4 van het substraat worden door middel 20 van epitaxiale aangroeiiög uit de vloeibare fase qp gebruikelijke wijze t de in het voorgaande beschreven lagen 6,7,8 en 9 aangebracht alsmede een daaropgelegen p-type geleidende hulplaag 26 met de samenstelling ALg gAs, met een dikte van ongeveer 1 ^um en met een doterings-concentratie van 10^ germaniumatomen per cm3, zie Figuur 3.· Voor details 25 van deze bekende aangroeitechniek vanuit de vloeibare fase, die voor de uitvinding niet van belang zijn, wordt de vakman verwezen naar het boek "Crystal Growth firm High Tettperature Solutions", van D. Elwell en J.J. Scheel, Academic Press 1975, biz. 433 t/m 467. De hulplaag 26 dient ertoe cm de onderliggende lagen tijdens de verdere behandeling te be-30 schermen.
Het substraat 3 wordt vervolgens aan de van de lagenstruktuur afgékeerde zijde bijvoorbeeld door chemisch-mechanisch polijsten en etsen teruggebracht tot een dikte van ongeveer 80 ^um. Dan wordt op het zo verkregen tweede hoofdoppervlak 5 een tweede lagenstruktuur, bestaande uit 35 de lagen 10, 11,12 en 13 epitaxiaal neergeslagen, zie Figuur 4. Dit kan op verschillende manieren gebeuren volgens algemeen bekende technieken.
In dit voorbeeld werden de lagen 10 t/m 13 met de eerder genoemde samenstelling, dikte en dotering, aangebracht door epitaxiale aangroeiing van- 8200414 « · PHN 10259 7 uit de gasfase uitgaande van metallo-organische verbindingen zoals trimethylgallium, trimethyalaluminium en arseenhydride.Voor deze techniek, bekend onder de naam van MO-CVD techniek (van "Metal Organic Chemical Vapor Deposition") wordt de vakman verwezen naar bijvoorbeeld de arti-5' kelen van R.D. Dupuis en P.D. Dapkus in Applied Physics Letters, Vol. 31, No. 7,1 October 1977 blz. 466-468 en Uöl. 31 No. 12, 15 december 1977 alwaar de nodige details, die voor de onderhavige uitvinding niét van belang zijn, worden gegeven.
Daarna wordt de hulplaag 26 door selectief etsen in bijvoorbeeld 10 een mengsel van 50 ml. water, 1 ml. geconcentreerd zwavelzuur, 1 ml.
geconcentreerd fosforzuur, 2 gram chrocmchloride (CrCly^O) en 0,1 gram K2Cr20^ selectief verwijderd, waarbij de tegenoverliggende zijde van de struktuur wordt gemaskeerd. Door de hoge p^type dotering van de laag 26 is de etssnelheid in het genoemde etsmiddel zoveel hoger dan die 15 van de laag 9 dat een goed selectief etsproces mogelijk is.
«
Na verwijdering van de laag 26 wordt een zinkdiffusie uitgevoerd over een diepte van ongeveer 0,6,um. De diffusiediepte wordt in Figuur 5 gestippeld aangeduid. Deze diffusie vindt plaats bij 620 C gedurende 30 minuten, met zinkarsendde als diffusiébron in een vooraf geëvacueerde 20 capsule.
Vervolgens wordt een protonenbornbardement uitgevoerd waarbij als masker bijvoorbeeld een wolfraamdraad wordt gebruikt. Het protonen- bcmbardement vindt plaats bij een energie van 100 keV en een dosis van 15 2 10 ionen per cm . De zo verkregen, elektrisch praktisch isolerende ge-25 bieden 24A,B en 25A,B (zie Figuur 6) strekken zich uit tot op een afstand van ongeveer 1,5 ^um van de actieve lagen 7 en 11.. De breedte d van de strookvormige onderbrekingen in de gebieden 24 en 25, waar de wolfraam-draden aanwezig waren, bedraagt in dit voorbeeld 4 ^um.
Dan wordt, teneinde het substraat 3 te kunnen .contacteren, de 30 lagenstruktuur (10,11,12,13) over een deel van het oppervlak van elke te vervaardigen inrichting weggeëtst, zie Figuur 7. Wanneer een geschikt etsmiddel gekozen wordt, bijvoorbeeld NH^OH (30%), H2<D2 (30%) en water in gelijke'volumedelen, ontstaat bij het etsen een scheef randvlak met een (111) -oriëntatie indien de richting van de rand een (011)-richting 35 is, zie Figuur 7. Aan deze zijde kan dan een elektrodelaag van bijvoorbeeld goud, germanium en nikkel in de samenstelling 85 gew. % Au, 11 gew.
% Ge en 4 gew. % Ni,worden aangebracht. Door de "schaduwwerking" van de scheve rand ontstaan dan tegelijkertijd gescheiden metaallaagdelen 27A,B
8200414 » EHN 10259 8 qp het substraat 3 en op de laag 13, zie Figuur 7. Dan wordt het deel 27B weggeëtst, waarbij het deel 27A door bijvoorbeeld een fotolakmasker wordt gemaskeerd.
Vervolgens wordt het deel 27A in het substraat 3 gelegeerd 5' door verhitten, ter verkrijging van een goed ohmscontact. Daarna worden op beide zijden van de halfgeleiderplaat, zonder maskering, achtereenvolgens een 50 mm dikke chroonlaag, daarop een 100 mm dikke platinalaag en daarop een 50 mm dikke goudlaag neergeslagen, waarbij de zo verkregen elektrodelagen wegens het genoemde "schaduweffect" aan de zijde van de 10 lagenstruktuur (10,11,12,13) weer gescheiden delen vormen. Na inlegeren zijn dan uiteindelijk de elektrodelagen 20,22 en 28 van Figuur 1 verkregen.
Dan worden door krassen en breken de splijtvlakken 16 en 17 verkregen, waarbij uit één enkele halfgeleiderplaat een groot aantal 15 laserinrichtingen kan worden verkregen. De aldus verkregen inrichtingen worden elk met de elektrodelaag 28 op een koelplaat 18 gesoldeerd, bijvoorbeeld met behulp van een indium bevattende soldeerlaag (niet in de figuur aangegeven). Tenslotte wordt de inrichting op bekende wijze afgemonteerd.
20 De zo verkregen inrichting is bijzonder geschikt cm te worden toegepast voor het optisch schrijven en daarna controleren van informatie, het eerder genoemde DRM-systeem. Daarbij wordt de laser, gevormd door de lagen 6 t/m 9, die het grootste vermogen heeft en daarom ook direct op de koelplaat 18 is bevestigd, voor het schrijven gebruikt, en 25 de laser gevormd door de lagen 10 t/m 13 voor het uitlezen van de ingeschreven informatie.
Het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld dient slechts ter illustratie. De uitvinding is daartoe echter geenszins beperkt. Vele variaties zijn binnen het kader van de uitvinding mogelijk. Zo kunnen bij? 30 voorbeeld andere halfgeleidermaterialen ai andere laagdikten en doteringen worden toegepast. De geleidingstypen kunnen (tegelijk) alle door hun te-* genges telde worden vervangen. Ook kunnen de aan weerszijden van het sub straat aangebrachte lasers of LED's een andere dan de hier beschreven opbouw hebben. In de uitgebreide literatuur op het gebied van lasers en 35 tED's zijn daarvan zeer veel mogelijte varianten beschreven.. Zo kunnen bijvoorbeeld één of beide lasers van het TJS (Transverse Junction Stripe)-type zijn dat onder meer beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift No. 3,961 ,996. De strookvormige actieve gebieden 7A en 11A kunnen in 8200414 PHN 10259 9
* V
plaats van door een protonenboribardement ook op andere wijze gedefinieerd worden, bijvoorbeeld door het laseroppervlak te bedekken met een isolerende laag waarin ter plaatse van het actieve gebied een strookvormige opening is aangebracht, die het gebied begrenst waar de eléktrodelagen 5 · 22 en 28 met de lagen 9 resp. 13 contact maken. Verder kunnen in gevallen waar een minimale afstand tussen de emitterenöfe facetten gewenst, is de strookvormige gebieden 7A en 11A recht tegenover elkaar liggen, hoewel in dit geval de koeling minder goed is.
Verder wordt nog cpgemerkt dat de lagen 6 t/m 9 en 10 t/m 13 10 van het beschreven uitvoeringsvoorbeeld ook met behulp van andere aan-groeiingstechnieken kunnen worden gerealiseerd. Zo kunnen bijvoorbeeld de lagenstrukturen van beide zijden van het substraat worden aangegroeid vanuit de gasfase, terwijl ook voor het realiseren van één of meerdere lagen de techniek bekend als "itolecular beam epitaxy" of MBE kan worden 15 toegepast.
Ook kunnen in hetzelfde halfgeleiderlichaam behalve de beide lasers of LED's nog andere halfgeleiderelementen worden aangebracht.
Zo kan in één of in beide lagenstrukturen een geïntegreerde schakeling voor het bedrijven en/of stabiliseren van de lichtemitterende dioden 20 warden aangebracht teneinde de verbindingen tussen de dioden en de rest van de schakeling zo kort mogelijk te houden.
Tenslotte kan nog worden opgemerkt dat aan één of aan beide zijden van het substraat in plaats van één, meerdere LED's of lasers kunnen worden aangebracht indien dit voor bepaalde toepassingen voor-25 delen met zich meebrengt.
30 * 35 8200414

Claims (8)

1. Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van tenminste twee stralingsbundels, bevattende een halfgeleidend substraat met nagenoeg evenwijdige eerste en tweede hoofdoppervlakken, en een op dit substraat epitaxiaal aangegroeide lagenstruktuur bevattende tenminste een eerste 5' en een tweede pn-overgang die elk in het aangrenzende halfgeleiderma- •1 teriaal bij voldoend hoge stroan in de doorlaatrichting één der genoemde stralingsbundels met een richting evenwijdig aan de hcofdoppervlakken opwekken, met het kenmerk dat een eerste lagenstruktuur bevattende de eerste pn-overgang qp het eerste hoofdoppervlak, en een tweede lagen-10 struktuur bevattende de tweede pn-overgang op het tegenoverliggende tweede hoofdoppervlak van het substraat is aangegroeid.
2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de genoemde stralingsbundels nagenoeg aan elkaar evenwijdig zijn.
3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2 met het ken-15 merk dat de genoemde stralingsbundels een verschillende stralingsfre- quentie hebben.
4. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de inrichting nagenoeg evenwijdige strookvormige actieve halfgeleidergebieden bevat die de genoemde stralingsbundels 20 uitzenden. i
5. Halfgeleiderinriditing volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de actieve gebieden elkaar in projectie loodrecht qp de genoemde hoofdoppervlakken niet overlappen..
6. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies 25 met het kenmerk dat elk der pn-overgangen deel uitmaakt van een halfge- leiderlaser die zich bevindt binnen een resonator.
7. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6 met het.kenmerk dat de resonator gevormd wordt door twee nagenoeg evenwijdige, nagenoeg loodrecht qp de genoemde hoofdqppervlakken staanden reflecterende zij- 30 vlakken.
8. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6 of 7 met het kenmerk dat elke halfgeleiderlaser een actieve laag bevat die is aangebracht tussen twee passieve lagen van tegengesteld geleidingstype met een grotere bandafstand dan de actieve laag, waarbij die passieve lagen van 35 beide lasers die aan de zijde van het substraat liggen hetzelfde geleidingstype als het substraat vertonen. 8200414
NL8200414A 1982-02-04 1982-02-04 Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan. NL8200414A (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8200414A NL8200414A (nl) 1982-02-04 1982-02-04 Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
EP83200122A EP0086008A3 (en) 1982-02-04 1983-01-26 Semiconductor device for generating at least two radiation beams
AU10872/83A AU1087283A (en) 1982-02-04 1983-02-01 Semiconductor device generating two wavelengths
ES519470A ES8401284A1 (es) 1982-02-04 1983-02-02 Un dispositivo semiconductor.
JP58014701A JPS58134492A (ja) 1982-02-04 1983-02-02 少くとも2つの光ビ−ムを発生する半導体装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8200414 1982-02-04
NL8200414A NL8200414A (nl) 1982-02-04 1982-02-04 Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8200414A true NL8200414A (nl) 1983-09-01

Family

ID=19839193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8200414A NL8200414A (nl) 1982-02-04 1982-02-04 Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan.

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0086008A3 (nl)
JP (1) JPS58134492A (nl)
AU (1) AU1087283A (nl)
ES (1) ES8401284A1 (nl)
NL (1) NL8200414A (nl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4747110A (en) * 1985-02-13 1988-05-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device capable of emitting laser beams of different wavelengths
JPS61287289A (ja) * 1985-06-14 1986-12-17 Sharp Corp 光メモリ用半導体レ−ザ装置
US4843031A (en) * 1987-03-17 1989-06-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating compound semiconductor laser using selective irradiation
DE3728568A1 (de) * 1987-08-27 1989-03-16 Telefunken Electronic Gmbh Halbleiterlaseranordnung
US6136623A (en) * 1998-05-06 2000-10-24 Xerox Corporation Multiple wavelength laser arrays by flip-chip bonding
CN112067123A (zh) 2014-09-23 2020-12-11 赫普塔冈微光有限公司 紧凑、功率有效的堆叠宽带光学发射器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4873090A (nl) * 1971-12-27 1973-10-02
NL8101409A (nl) * 1981-03-23 1982-10-18 Philips Nv Halfgeleiderlaser met tenminste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan.

Also Published As

Publication number Publication date
ES519470A0 (es) 1983-11-16
ES8401284A1 (es) 1983-11-16
EP0086008A2 (en) 1983-08-17
AU1087283A (en) 1983-08-11
JPS58134492A (ja) 1983-08-10
EP0086008A3 (en) 1985-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2491683C2 (ru) Контакт для полупроводникового светоизлучающего устройства
CA1173549A (en) Semiconductor laser having at least two radiation beams, and method of manufacturing same
JP4897133B2 (ja) 半導体発光素子、その製造方法および配設基板
US7808011B2 (en) Semiconductor light emitting devices including in-plane light emitting layers
US5128951A (en) Laser diode array and method of fabrication thereof
KR101589855B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
EP2033238B1 (en) Semiconductor light emitting device including porous layer
CA1226929A (en) Multiple wavelength light emitting devices
EP3121857A2 (en) Light emitting device
JP2012019234A (ja) GaNをベースとする発光ダイオードチップおよび発光ダイオード構造素子の製造法
US6567445B1 (en) Method to manufacture a heat emission apparatus in a semiconductor laser
TW512415B (en) Laser separated die with tapered sidewalls for improved light extraction
NL8200414A (nl) Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van ten minste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
US3614661A (en) Semiconductor laser diode arrangement for exciting light-wave conductors
KR101479914B1 (ko) 발광 다이오드, 발광 다이오드 램프 및 조명 장치
JP4155847B2 (ja) 積層型発光ダイオード素子
NL8201409A (nl) Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging ervan.
JPH09172198A (ja) 発光ダイオードおよびその製造方法
KR20050009089A (ko) AlGaInP계 발광 다이오드 및 그 제조방법
JPH07107945B2 (ja) 半導体発光装置
JPH04283948A (ja) 光半導体素子用サブマウント
CN114497299A (zh) 微发光二极管和显示面板
JPH1117270A (ja) スタック型半導体レーザ
KR19990029068A (ko) 반도체 레이저 칩 및 적외선 에미터 소자
JPH01179469A (ja) 接合型半導体発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
A85 Still pending on 85-01-01
BV The patent application has lapsed