NL9302046A - Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwijze. - Google Patents

Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwijze. Download PDF

Info

Publication number
NL9302046A
NL9302046A NL9302046A NL9302046A NL9302046A NL 9302046 A NL9302046 A NL 9302046A NL 9302046 A NL9302046 A NL 9302046A NL 9302046 A NL9302046 A NL 9302046A NL 9302046 A NL9302046 A NL 9302046A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
semiconductor
layer
light modulator
carrier
semiconductor laser
Prior art date
Application number
NL9302046A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of NL9302046A publication Critical patent/NL9302046A/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
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0601Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
    • 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
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0265Intensity modulators
    • 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
    • H01S5/0207Substrates having a special shape
    • 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
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3202Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
    • 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
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3428Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate

Landscapes

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

Description

"Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwij ze"
GEBIED VAN DE UITVINDING
Deze uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderlaser met lichtmodulator en, meer in het bijzonder, op die welke de efficiëntie kan verhogen van de optische koppeling tussen de halfgeleiderlaser en de lichtmodulator, en een bijbehorende produktiewerkwijze.
ACHTERGROND VAN DE UITVINDING
Conventioneel is gebruik gemaakt van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator waarbij een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator van het elektrische-veldabsorptietype (hierna eenvoudigweg aangeduid als "modulator") samen zijn geïntegreerd op een inP drager als signaallichtbron voor optische communicatie met hoge snelheidsmodulatie.
De fig. 5(a) tot en met 5(i) zijn diagrammen die processtappen illustreren van een werkwijze voor het produceren van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator waarop een halfgeleiderlaser met een lange golflengte en een lichtmodulator van het elektrische- veldabsorptietype zijn geïntegreerd, beschreven in Journal of Lightwave Technology, vol. 8, no. 9, september 1990, blz. 1357 tot 1362. De fig. 5(a) tot en met 5(d) zijn dwarsdoorsneden van de processtappen, en de fig. 5(e) tot en met 5(i) zijn perspectivische aanzichten ervan.
Er zal een beschrijving worden gegeven van de processtappen.
Ten eerste wordt, zoals wordt getoond in fig. 5(a) een λ/4 verschoven diffractierooster met 240 nm pitch 10a gevormd in een gebied A waar een halfgeleiderlaser moet worden gevormd op het (100) oppervlak van een n-type InP drager 10.
Ten tweede worden, zoals getoond wordt in fig.
5(b) gegroeid op het oppervlak (100) van n-type InP drager 10 door vloeibare fase epitaxy (hierna aangeduid als LPE), een n-type InGaAsP lichtgeleidingslaag 11 met als dikte 0,1 μιη en als golflengte λ 1,3 μιη, een ongedoteerde InGaAsP actieve laag 12 met als dikte 0,1 μιη en als golflengte λ 1,57 μιη, een ongedoteerde InGaAsP bufferlaag 13 met als dikte 0,1 μιη en als golflengteΊ,3 μπι, en een p-type InP laag 14 met een dikte van circa 1 μιη in deze volgorde, en wordt voorts fotoresist 15 afgezet op de p-type InP laag 14, Nadat een deel van fotoresist 15 dat is afgezet op een gebied B waar de lichtmodulator dient te worden gevormd, is verwijderd door een conventionele fotolitografie, wordt droge etsing met gebruikmaking van fotoresist 15 als masker uitgevoerd op de n-type InGaAsP lichtgeleidingslaag 11, de ongedoteerde InGaAsP actieve laag 12 en de ongedoteerde InGaAsP bufferlaag 13 evenals de p-type InP laag 14. Zoals wordt getoond in fig. 5(c), wordt het gebied (B) op n-type InP drager 10 waar de lichtmodulator moet worden gevormd, blootgesteld.
Vervolgens worden, zoals wordt getoond in fig.
5(d) een ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 16 met een dikte van 0,3 tot 0,5 μη» en een energieband tussenruimte corresponderend met een golflengte van 1,44 μιη, een ongedoteerde InGaAsP bufferlaag 17 met een dikte van 0,1 tot 0,3 m μιη en een golflengte λ van 1,25 μιη en een p-type InP afdek-laag 18 met een dikte van ca. 3 μπι achtereenvolgens gevormd door gehydreerde dampfaseepitaxy (hierna aangeduid als VPE) en wordt voorts fotoresist 19 afgezet op de p-type InP afdeklaag 18.
Na aanbrenging van een patroon op fotoresist 19 in een streepvorm in de lichtgolfgeleiderrichting van de half-geleiderlaser die moet worden gevormd door een conventionele fotolitografietechniek, wordt, zoals wordt getoond in fig. 15(e) een droge etsing uitgevoerd op de bovenbeschreven halfgeleiderlagen die gegroeid zijn op drager 10 met gebruikmaking van het in patroon gebrachte fotoresist 19 als masker, en worden de lagen gevormd in een mesastreepje 20 met een breedte van 2 μιη.
Dan worden de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorbe-rende laag 16, de ongedoteerde InGaAsP bufferlaag 17 en de p-type InP afdeklaag 18 die zijn gegroeid op gebied A op drager 10 waar de halfgeleiderlaser moet worden gevormd, weggeëtst, en wordt een gedeelte 18a van de InP afdeklaag 18 die gegroeid is op gebied B op drager 10 waar de lichtmodu-lator moet worden gevormd, weggeëtst, met het oog op elektrische isolatie, hetgeen resulteert in een toestand getoond in fig. 5(e).
Vervolgens wordt een met Fe gedoteerde InP laag 21 met hoge soortelijke weerstand door VPE gegroeid, zodat de beide zijden van het mesastreepjegedeelte 20 en het gedeelte 18a dat een deel is van de InP afdeklaag 18 weggeëtst met het oog op elektrische isolatie zoals wordt getoond in fig. 5(f), en een ongedoteerde InGaAs contactlaag 22 erop gegroeid door VPE.
P-type gediffundeerde gebieden 26a en 26b worden respectievelijk gevormd door selectieve diffusie van Zn ter plaatse van delen aan een zijde en aan de andere zijde van de streepjesgedeeltes van de met Fe gedoteerde InP laag 21 en de ongedoteerde InGaAs contactlaag 22 gevormd op het mesastreepjesgedeelte 20, zodat onderste delen van de p-type gediffundeerde gebieden het mesastreepjesgedeelte 20 bereiken. Vervolgens wordt een selectieve etsing zo uitgevoerd dat alleen een deel van de InGaAs contactlaag 22 gevormd op het mesastreepjesgedeelte 20 achterblijft, hetgeen resulteert in een toestand die getoond wordt in fig. 5(g).
Vervolgens wordt een SiN film 23 afgezet over de InGaAs contactlaag 22 en de met Fe gedoteerde InP laag 21 met hun streepjesvorm, gevormd door het bovenbeschreven proces heen, en worden conventionele fotolitografie en etsing uitgevoerd ter vorming van openingen 23a en 23b bestemd voor contact op de SiN film 23 zoals wordt getoond in fig. 5(h).
Vervolgens formeert zich, zoals wordt getoond in fig. 5(i), een p-zijde elektrodeformatiemetaallaag op SiN
film 23 waardoor de openingen 23a en 23b begraven worden, en deze metaallaag wordt zo in patroon gebracht dat de delen van de metaallaag die begraven zijn in de openingen 23a en 23b en perifere delen ervan achterblijven, waardoor een p-zijde elektrode 24a wordt gevormd voor de halfgeleiderlaser en een p-zijde elektrode 24b voor de lichtmodulator. Aanvullend wordt een n-zijde elektrode 25 gevormd op het achter-vlak van drager 10, hetgeen een halfgeleiderlaser met lichtmodulator completeert waarbij de halfgeleiderlaser en de lichtmodulator zijn geïntegreerd op dezelfde drager.
In de bovenbeschreven halfgeleiderlaser met lichtmodulator, is de energiebandtussenruimte van de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 16 van de lichtmodulatorzijde groter dan die van actieve laag 12 van de halfgeleiderlaser-zijde, daardoor plant het licht gevormd in actieve laag 12 in mesastreepjesgedeelte 20 van de halfgeleiderlaserzijde zich voort naar de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 16 van de lichtmodulatorzijde en wordt de laserstraal uitgezonden vanuit het klovingsfacet van deze ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 16. Tijdens deze bewerking, wordt, door te schakelen tussen het aanbrengen van een spanning en het aanbrengen van geen spanning over p-zijde elektrode 24b van de lichtmodulatorzijde en n-zijde elektrode 25, dat wil zeggen, schakelen tussen aanbrengen van een elektrisch veld en aanbrengen van geen elektrisch veld aan de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag, de energie-band tussenruimte van de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 16 groter of kleiner dan die van actieve laag 12 in de halfgeleiderlaser. Daardoor wordt het licht gevormd in actieve laag 12 onsuccessievelijk afgesneden in de lichtmodulator en uitgezonden vanuit het klovingsfacet van de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 16, hetgeen een optisch signaal vormt met een transmissiekarakteristiek van, bijvoorbeeld, 5 Gb/s.
De halfgeleiderlaser met lichtmodulator die wordt gefabriceerd volgens de bovenbeschreven processtappen getoond in de fig. 5(a) to en met 5(i) kent de onderstaande oroblemen. Dat wil zeaaen dat, daar de lichtabsorberende laag 16 van de lichtmodulator en actieve laag 12 van de halfgeleiderlaser gevormd worden op halfgeleiderdrager 10 met verschillende halfgeleiderlagen gegroeid door de verschillende epitaxiale groeiprocessen, op ongunstige wijze koppelingsverlies optreedt wanneer het licht gevormd door de halfgeleiderlaser zich voortplant naar de lichtmodulator, waarbij nauwelijks een stabiel optisch signaal wordt afgegeven.
Anderzijds is bekend dat wanneer halfgeleiderlagen epitaxiaal worden gegroeid door organisch-chemische metaal-dampafzetting (hierna aangeduid als "MOCVD") in een toestand waarbij een voorgeschreven gebied op de halfgeleiderdrager bedekt is met een isolerende film zoals Si02 film en SiN film, sourcegassen die direct worden toegevoerd aan het voorvlak van de halfgeleiderdrager, thermisch worden ontleed op de drager en ongewijzigd epitaxiaal worden gegroeid, terwijl sourcegassen die worden toegevoerd aan de Si02 film of SiN film daarop niet reageren en worden gediffundeerd over de Si02 film of SiN film en zich bewegen naar een gedeelte waar de halfgeleiderdragr blootgesteld is, en thermisch worden ontleed op de halfgeleiderdrager waardoor epitaxiale groei wordt uitgevoerd. Tijdens deze epitaxiale groei, doet zich als gevolg van de bovenbeschreven eigenschap, een verschil voor in de hoeveelheid van de aanwezige sourcegassen die bijdragen aan de epitaxiale groei per tijdseenheid tussen een positie dichtbij de Si02 film of SiN film en een positie verwijderd van de film op de drager. Als gevolg daarvan doet zich een verschil voor in de groeisnel-heid van de halfgeleiderlagen tussen de positie nabij de Si02 film of SiN film en de daarvan verwijderde positie, hetgeen leidt tot een verschil in dikte van de verkregen halfgeleiderdrager, wat erin resulteert dat er dikke halfgeleiderlagen worden gegroeid in de positie nabij de Si02 of SiN film en dunne halfgeleiderlagen worden gegroeid in de positie verwijderd van de film.
Recentelijk worden, met gebruikmaking van de bovenbeschreven eigenschap, dat er een verschil optreedt in de dikte van de halfgeleiderlagen wanneer de halfgeleiderla- gen epitaxiaal worden gegroeid door MOCVD waarbij een voorgeschreven gebied van de drager bedekt is met Si02 of SiN film, voorzien van een werkwijze voor het vormen van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator die halfgeleiderlagen van de halfgeleiderlaser en die van de lichtmodulator vormt door middel van het zelfde epitaxiale groeiproces in een stap.
Vervolgens zal een beschrijving worden gegeven van deze productiewerkwijze.
De fig. 6(a) tot en met 6(c) zijn diagrammen die processtappen tonen van een werkwijze ter vorming van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator, beschreven in Electronics Letters, 7 november 1991, vol. 27, nr. 23, blz. 2138 tot en met 2140. De fig. 6(a) en 6(b) zijn perspectivische aanzichten en fig. 6(c) is een doorsnede. Vergrote aanzichten D en C in fig. 6(b) tonen respectievelijk laagstructuren van de halfgeleiderlaser en de lichtmodulator.
Eerst wordt, zoals wordt getoond in fig. 6(a), een defractierooster 31 gevormd in een voorgeschreven gebied op een InP drager 30, waar de halfgeleiderlaser moet worden gevormd (deze zijde van het papieroppervlak van de figuur is een gebied waar de lichtmodulator dient te worden gevormd). Dan worden Si02 films 32 met een streepjesvorm aangebracht parallel aan de lichtgolfgeleiderrichting van de te vormen halfgeleiderlaser, zo gevormd dat ze dit defractierooster 31 inklemmen. Vervolgens worden, zoals wordt getoond in fig. 6(b), de halfgeleiderlagen achtereenvolgens gegroeid door MOCVD in de volgorde van InGaAsP lichtgeleidingslaag 33a (halfgeleiderlaserzijde) en 33b (lichtmodulatorzijde), InGaAs/InGaAsP multi-quantum actieve bronlaag 34a (halfgeleiderlaserzijde) en 34b (lichtmodulatorzijde), en InP afdeklaag 35a (halfgeleiderlaserzijde) en 35b (lichtmodulatorzijde) . Daarna wordt, zoals wordt getoond in fig. 6(c) een InGaAsP laag afgezet op de InP afdeklagen 35a en 35b, wordt een voorgeschreven gedeelte van de InGaAsP laag verwijderd zodat een separatiegroef 37 wordt gevormd en worden InGaAsP toplagen 36a van de halfgeleiderlaserzijde en 36b van de lichtmodulatorzijde, gevormd. Vervolgens worden respectievelijk een p-zijde en een n-zijde elektrode 38a en 38b gevormd op de InGaAsP toplagen 36a van de halfgeleider-laserzijde en 36b van de lichtmodulatorzijde gevormd. Voorts wordt de elektrode met geleidingsvermogen van het tegengestelde type ten opzichte van dat van de elektrodes 38a en 38b gevormd aan de achterzijde van drager 30, hetgeen de halfgeleiderlaser met lichtmodulator waarbij de halfgelei-derlaser en de lichtmodulator geïntegreerd zijn op dezelfde drager, voltooid.
In de halfgeleiderlaser met lichtmodulator verkregen door dit produktieproces, is de dikte van de bronlaag 34cl van multi-quantum actieve bronlaag 34a van de halfge-leiderlaserzijde groter dan die van de bronlaag 34c2 van multi-quantum actieve bronlaag 34b van de lichtmodulatorzijde, wat veroorzaakt is door de bovenbeschreven eigenschap, getoond in fig. 6(b). Daardoor is de energiebandtussenruimte van multi-quantum actieve bronlaag 34b die bestemd is als lichtabsorberende laag van de lichtmodulatorzijde, groter dan die van multi-quantum actieve bronlaag 34a van de halfgeleider laserzijde. Daardoor plant het licht gevormd in multi-quantum actieve bronlaag 34a van de halfgeleiderlaserzi jde zich voort naar multi-quantum actieve bronlaag 34b van de lichtmodulatorzijde en wordt dit gemoduleerd door de lichtmodulator volgens hetzelfde principe als de bovenbeschreven halfgeleiderlaser met lichtmodulator getoond in de fig. 5(a) tot en met 5(i).
In de halfgeleiderlaser met lichtmodulator die wordt gefabriceerd aan de hand van het in de fig. 6(a) tot en met 6(c) getoonde produktieproces volgens de eerdere techniek, kan, daar de actieve laag van de halfgeleiderla-serzijde en de actieve laag van de lichtmodulatorzijde (dat wil zeggen de lichtabsorberende laag) de continue halfgeleider laag omvatten die gevormd is door hetzelfde proces, de laserstraal gevormd in de halfgeleiderlaser zich voortplanten naar de lichtmodulator op efficiëntere wijze ten opzichte van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator gevormd aan de hand van het produktieproces getoond in de fig. 5(a) tot en met 5(i). Bij een dergelijke werkwijze die, met gebruik- making van het verschil in de hoeveelheid sourcegassen die bijdragen aan de epitaxiale groei tussen de positie nabij en de positie verwijderd van de Si02 laag op de drager, wordt een groot verschil in de laagdikte gevormd in de gegroeide halfgeleiderlagen, waardoor delen worden gevormd met een grote energiebandtussenruimte en een kleine energiebandtus-senruimte, in de halfgeleiderlagen, waarbij echter de diktes van de halfgeleiderlagen van het halfgeleiderlasergedeelte en die van de halfgeleiderlagen van het lichtmodulatorge-deelte aanzienlijk van elkaar verschillen. Daarom worden de multi-quantum actieve bronlagen 34a en 34b afgezet op niveaus met een verschil dat is gevormd als gevolg van het verschil in de diktes van de lichtgeleidende lagen 33a en 33b zoals wordt getoond in fig. 6(c). Daarom treedt er ook een verschil op in niveau tussen de multi-quantum actieve bronlagen 34a en 34b, en onderbreekt dit verschil in niveau de voortplanting van de laserstraal, hetgeen de voortplan-tingskarakteristiek van de laserstraal tussen de actieve laag van de halfgeleiderlaser en de lichtabsorberende laag van de lichtmodulator niet voldoende verbetert.
Tijdens de epitaxiale groei door MOCVD van de halfgeleiderlagen, waarbij de Si02 film gevormd is bij een voorgeschreven gebied op de halfgeleiderdrager, wanneer de groeiomgeving inhoudende bijvoorbeeld de temperatuur en de druk in een reactiebuis tijdens de groei ook slechts een weinig verandert, het gedrag van de sourcegassen gediffundeert op de Si02 film in hoge mate op ongunstige wijze, zelfs wanneer de stroomsnelheden van de sourcegassen constant zijn. Daardoor is het onmogelijk volgens deze werkwijze een verschil te vormen in de dikte van de halfgeleiderlagen die worden gegroeid, dat een gewenst verschil vormt in de energiebandtussenruimte met een goede reproduceerbaarheid en daardoor is het onmogelijk een halfgeleiderlaag met lichtmodulator te vormen, die een gewenste werkkarakteris-tiek heeft met een hoge opbrengst.
SAMENVATTING VAN DE UITVINDING
Het is een doel van deze uitvinding te voorzien in een halfgeleiderlaser met lichtmodulator die de voortplan- tingskarakteristiek kan verbeteren van de laserstraal tussen een actieve laag van een halfgeleiderlaser en een lichtab-sorberende laag van een lichtmodulator.
Een ander doel van deze uitvinding is het te voorzien in een werkwijze voor het vormen van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator met een verbeterde efficiëntie van de lichtkoppeling tussen een actieve laag van een halfgeleiderlaser en een lichtabsorberende laag van een lichtmodulator en met een gewenste werkkarakteristiek met een goede reproduceerbaarheid.
Andere doelen en voordelen van deze uitvinding zullen blijken uit de gedetailleerde beschrijving die hierna wordt gegeven; het spreekt echter vanzelf dat de gedetailleerde beschrijving en specifieke uitvoering gegeven worden uitsluitend bij wijze van illustratie, daar verscheidene veranderingen en modificaties binnen het werkingsgebied van de uitvinding voor vaklieden uit deze gedetailleerde beschrijving duidelijk zullen worden.
Volgens de uitvinding wordt, in een halfgeleiderlaser met lichtmodulator in een toestand waarin een voorgeschreven gedeelte van een halfgeleiderdrager of een halfge-leiderlaag gevormd op het halfgeleiderdragertralie corresponderend met de halfgeleiderdrager wordt verwijderd en een halfgeleiderlaag met een tralieconstante kleiner dan die van de halfgeleiderdrager zo wordt gegroeid dat het verwijderde gedeelte wordt begraven zodat het oorspronkelijke tralie van de halfgeleiderlaag constant wordt gehouden, een halfgelei-derlaagtralie dat correspondeert met de halfgeleiderdrager epitaxiaal gegroeid op de halfgeleiderdrager zodat er delen zijn met een kleinere energiebandtussenruimte en een grotere energiebandtussenruimte in de halfgeleiderlaag, en wordt een lichtmodulator vervaardigd op het deel van de halfgeleiderlaag met een grotere energiebandtussenruimte en een halfgeleiderlaser vervaardigd op het deel van de halfgeleiderlaag met een kleinere energiebandtussenruimte.
In deze constructie worden vervormingen als gevolg van samendrukkende spanning aangebracht aan een gedeelte gegroeid op het gebied van de halfgeleiderlaag met een kleinere tralieconstante en wordt geen vervorming aangebracht aan een gedeelte gegroeid op het andere gebied, waardoor gedeeltes met een grotere energiebandtussenruimte en een kleinere energiebandtussenruimte met verschillende energiebandstructuren worden gevormd in de halfgeleiderlaag. Daardoor kunnen, anders dan bij de eerdere techniek die delen vormt met een grotere energiebandtussenruimte en een kleinere energiebandtussenruimte in de halfgeleiderlaag door op positieve wijze een verschil te vormen in de laagdikte van een halfgeleiderlaag, delen met een grotere energiebandtussenruimte en een kleinere energiebandtussenruimte worden gevormd in de halfgeleiderlaag die wordt gegroeid met een bijna uniforme dikte, waardoor een actieve laag van de halfgeleiderlaser en een lichtabsorberende laag van een lichtmodulator kunnen worden vervaardigd in dezelfde halfgeleiderlaag met een klein verschil in niveau, waardoor het licht gevormd in de halfgeleiderlaser zich op efficiënte wijze voortplant naar de lichtmodulator.
Daarenboven worden, daar de sourcegassen die bijdragen aan de groei op uniforme wijze aanwezig zijn aan het voorvlak van de halfgeleiderlaserdrager tijdens het groeien van de halfgeleiderlagen en de variaties in de samenstelling en dikte van de lagen gegroeid over de verschillende gebieden op de drager heen, klein zijn, de halfgeleiderlagen met een gewenst verschil in de energiebandtussenruimte geproduceerd met goede reproduceerbaarheid, waardoor een element wordt geproduceerd met gewenste werkkarak-teristieken en met goede reproduceerbaarheid.
KORTE BESCHRIJVING DER TEKENINGEN
De fig. 1(a) en 1(b) zijn respectievelijk een perspectivisch aanzicht en een aanzicht in doorsnede die een halfgeleiderlaser met lichtmodulator tonen volgens een eerste uitvoering van deze uitvinding; de fig. 2(a) tot en met 2(g) zijn perspectivische aanzichten die processtappen tonen van een werkwijze voor het produceren van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator van de fig. 1(a) en 1(b); fig. 3 is een aanzicht in doorsnede dat een half-geleiderlaser met lichtmodulator toont volgens een tweede uitvoering van de uitvinding; fig. 4(a) tot en met 4(e) zijn perspectivische aanzichten die processtappen tonen van een werkwijze voor het produceren van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens een derde uitvoering van deze uitvinding; fig. 5(a) tot en met 5(d) en 5(e) tot en met 5(i) zijn respectievelijk aanzichten in doorsnede en perspectivische aanzichten die processtappen tonen van een werkwijze voor het produceren van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens de eerdere techniek; en fig. 6(a) en 6(b), en 6(c) zijn perspectivische aanzichten, respectievelijk een aanzicht in doorsnede die processtappen tonen van een werkwijze voor het produceren van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens eerdere techniek.
GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERING Uitvoering 1.
De fig. 1(a) en 1(b) zijn diagrammen die een halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens een eerste uitvoering van deze uitvinding tonen. Fig. l(a) is een perspectivisch aanzicht ervan en fig. 1(b) is een aanzicht in doorsnede langs een lijn Ib-Ib in fig. 1(a). In de figuren is een voorgeschreven gedeelte aan een zijde van een n-type InP drager 1 geëtst in een streepjesvorm met een voorgeschreven diepte, en is een n-type GalnP laag 2 met een tralieconstante kleiner dan die van de InP drager 1 in dit gedeelte geplaatst. In een mesastreepjesgedeelte 50, is een n-type InP bufferlaag 30a geplaatst op het voorvlak van de n-type InP drager 1 en is een n-type InP bufferlaag 3b geplaatst op de n-type GalnP laag 2. Een ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a is geplaatst op de n-type InP bufferlaag 3a en een ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b is geplaatst op de n-type InP bufferlaag 3b. Een p-type InP afdeklaag 5a is geplaatst op de ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a en een p-type InP afdeklaag 5b is geplaatst op de ongedoteerde lichtabsorberende InGaAsP laag 4b. Met Fe gedoteerde inP blokkeerlagen 6 zijn geplaatst aan beide zijden van het mesastreepjesgedeelte 50 en p-type InGaAs contactlagen 7a en 7b met een streepjesvorm zijn geplaatst op mesastreepjesgedeelte 50 en een gedeelte ervan op een gedeelte van de met Fe gedoteerde InP blokkeerlaag 6. Een SiN filmpatroon 8 bedekt een grensgedeelte (een verbindings-gedeelte) tussen de p-type InGaAs contactlagen 7a en 7b en de bovenvlakken van de met Fe gedoteerde blokkeerlagen 6.
Een p-zijde elektrode 9a is geplaatst op SiN filmpatroon 8 zodat een gedeelte van elektrode 9a in contact staat met het bovenvlak van p-type InGaAs contactlaag 7a en een p-zijde elektrode 9b is geplaatst op SiN filmpatroon 8 zodat een gedeelte van elektrode 9b in contact staat met p-type InGaAs contactlaag 7b. Een n-zijde elektrode 9c is geplaatst op het achtervlak van n-type InP drager 1. Hier doen een gedeelte dat gevormd is op het voorvlak van n-type InP drager 1 in mesastreepjesgedeelte 50, dat wil zeggen, n-type InP buffer-laag 3a, ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a en p-type InP afdeklaag 5a dienst als werklaag van de halfgeleiderlaser en vormen de werklaag, de p-type InGaAs contactlaag 7a, p-zijde elektrode 9a en n-zijde elektrode 9c een halfgeleiderlaser. Een gedeelte dat is gevormd op n-type GalnP laag 2 in mesastreepj esgedeelte 50, dat wil zeggen, n-type InP bufferlaag 3b, ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b en p-type InP afdeklaag 5b doet dienst als werklaag van de lichtmodu-lator, en deze werklaag, p-type InGaAs contactlaag 7b, p-zijde elektrode 9b en n-zijde elektrode 9c vormen een licht-modulator.
De fig. 2(a) tot en met 2(g) zijn perspectivische aanzichten die processtappen tonen van een werkwijze voor het produceren van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator van de fig. 1(a) en 1(b). Een beschrijving wordt gegeven van de processtappen van een werkwijze voor het produceren van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator van de fig. 1(a) en 1(b) met verwijzing naar deze figuren. Een gedetailleerde beschrijving wordt in het bijzonder gegeven van de interne structuur.
Eerst wordt, zoals wordt getoond in fig. 2(a) een gedeelte aan een zijde van n-type InP drager 1 waar de lichtmodulator dient te worden gevormd, tot een voorgeschreven diepte geëtst, waardoor een streepjesvormige nis la wordt gevormd. Ten tweede wordt, zoals wordt getoond in fig. 2(b) door dampfase-epitaxy (hierna aangeduid als VPE) de n-type GalnP laag 2 gegroeid die nis la begraaft. De diepte van streepjesvormige nis la wordt ingesteld op een diepte waardoor n-type GalnP laag 2 zo wordt gegroeid dat deze een dikte heeft groter dan een kritische laagdikte die niet passende dislocaties vormt bij zijn groeischeidingsvlak en de oorspronkelijke tralieconstante van GalnP behoudt. Daardoor heeft n-type GalnP laag 2 een tralieconstante die kleiner is dan die van n-type InP drager 1. Ten derde worden, zoals wordt getoond in fig. 2(c) op n-type InP drager 1 waar deze n-type GalnP laag 2 begraven is, door VPE epitaxi-aal gegroeid een n-type InP laag 3, een ongedoteerde InGaAsP laag 4 en een p-type InP laag 5 zo dat de totale dikte van de lager kleiner is dan de kritische laagdikte die niet passende dislocaties vormt aan het groeischeidingsvlak. Hier wordt, daar n-type GalnP laag 2 een tralieconstante heeft die kleiner is dan die van n-type InP drager 1, een samendrukkende spanning aangelegd aan delen van n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 die gegroeid zijn op n-type GalnP laag 2 en qua tralie corresponderen met InP, waardoor er distorsies in worden gevormd, terwijl er geen distorsies worden gevormd in de andere delen van de lagen. Daardoor worden, bij de delen van n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4, en p-type InP laag 5 die gegroeid zijn op n-type GalnP laag 2, de energieband-structuren vervormt als gevolg van de distorsies, en worden de energiebandtussenruimten ervan groter dan die van de delen die gegroeid zijn op het voorvlak van n-type InP drager 1. Tot nu toe geniet het de voorkeur dat er een verschil is in de energiebandtussenruimte van meer dan 20 meV tussen de lichtmodulator en de halfgeleiderlaser in de halfgeleiderlaser met lichtmodulator, zodat de lichtmodulator op efficiënte wijze de laserstraal absorbeert die wordt gevormd in de half geleider laser. In deze uitvoering ligt de Ga samenstelling van n-type GalnP laag 2 boven 0,047, waardoor de energiebandtussenruimten van de delen gegroeid op GalnP laag 2 20 meV of meer groter zijn dan die van de delen gegroeid op n-type InP drager 1. Voorts dient, zoals hierboven beschreven is, de totale dikte van n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 een dikte zijn die de distorsies niet ontspant als deze eenmaal in deze lagen geïntroduceerd zijn, dat wil zeggen, de dikte die kleiner is dan de kritische laagdikte die geen verkeerde passingsdislocaties vormt, en hoe groter de Ga samenstelling van n-type GalnP laag 2 is, des te kleiner is de kritische laagdikte. Anderzijds verdient het de voorkeur om een stabiele laseroscillatie van de halfgeleiderlaser te realiseren, dat de totale dikte van n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 gegroeid op de drager boven 1,5 /m ligt. Om de bovenbeschreven reden, ligt in deze uitvoering de Ga samenstelling binnen een bereik van 0,047 tot 0,05, ligt het verschil in de energiebandtussenruimte tussen de actieve laag van de halfgeleiderlaser en de licht-absorberende laag van de lichtmodulator boven de 20 meV, en ligt de totale dikte van n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 boven 1,5 μια.
Vervolgens worden, zoals wordt getoond in fig.
2(d) met gebruikmaking van conventionele fotolitografie en etstechniek, met achterblijvende delen van n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4, en p-type InP laag 5 gegroeid op streepjesvormige nis la (n-type GalnP laag 2), en delen die ermee verbonden zijn zich uitstrekkend in de lengterichting van streepjesvormige nis la (n-type GalnP laag 2), de andere delen van de lagen geëtst, worden mesas-treepjesgedeelte 50 wordt gevormd. Hier worden, in de figuren die volgen op fig. 2(d), daar n-type InP laag 3 ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 een verschil hebben in de energiebandtussenruimte tussen het gedeelte gegroeid op n-type GalnP laag 2, dat wil zeggen het gebied waar de lichtmodulator gevormd is en het gedeelte gegroeid op n-type InP drager 1, dat wil zeggen het gebied waar de halfgeleiderlaser op de bovenbeschreven wijze gevormd moet worden, delen van n-type InP laag 3 gegroeid op n-type InP drager 1 en n-type GalnP laag 2 in de figuur weergegeven als de n-type InP bufferlagen 3a, respectievelijk 3b, worden delen van ongedoteerde InGaAsP laag 4 gegroeid op n-type InP bufferlagen 3a en 3b in de figuur gerepresenteerd als ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a, respectievelijk ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b, en worden delen van p-type InP laag 5 gegroeid op ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a en ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b in de figuur gerepresenteerd als p-type InP afdeklagen 5a, respectievelijk 5b, om onderscheid te maken tussen delen betreffende de halfgeleiderlaserzijde en betreffende de lichtmodulatorzijde.
Vervolgens worden, zoals wordt getoond in fig. 2(e), de met Fe gedoteerde InP blokkeerlagen op selectieve wijze epitaxiaal gegroeid door VPE aan de beide tegenover gelegen zijden van het mesastreepjesgedeelte 50 en wordt vervolgens een p-type InGaAsP laag 7 epitaxiaal gegroeid, zodat deze mesastreepjesgedeelte 50 en de met Fe gedoteerde InP blokkeerlagen 6 bedekt. Dan wordt, zoals wordt getoond in fig. 2(f) door conventionele fotolitografie en etstechniek, met achterlating van een gedeelte van de p-type InGaAsP laag 7 geplaatst op mesastreepjesgedeelte 50 en een deel ervan op een deel van de met Fe gedoteerde InP blok-keerlaag 6, het andere deel van InGaAsP laag 7 geëtst, waardoor de p-type InGaAsP contactlagen 7a en 7b worden gevormd. Hier worden verwijsnummers 7a en 7b gebruikt om delen aan te duiden van de contactlaag voor de halfgeleiderlaser en voor de lichtmodulator. Voorts wordt een SiN film afgezet op de bovenvlakken van de p-type InGaAsP contactlagen 7a en 7b en de met Fe gedoteerde InP blokkeerlagen 6, en in patroon gebracht door conventionele fotolitografie en etstechniek, zoals wordt getoond in fig. 2(g), waardoor SiN filmpatroon 8 wordt gevormd met openingen waardoorheen de bovenvlakken van de p-type InGaAsP contactlagen 7a respectievelijk 7b worden blootgesteld. Dan wordt op SiN filmpatroon 8 een metaalfilm bestaande uit bijvoorbeeld Au-Zn/Au, afgezet en in patroon gebracht in een gewenste configuratie, waardoor separaat p-zijde elektrode 9a voor de halfgeleider-laser en p-zijde elektrode 9b voor de lichtmodulator worden gevormd. Voorts wordt op het achtervlak van n-type InP drager 1 een metaalfilm bestaande uit bijvoorbeeld Au-Ge/Au, afgezet, hetgeen de halfgeleiderlaser met lichtmodulator die in een stap gegroeide halfgeleiderlagen (werklagen) voor de halfgeleiderlaser en de lichtmodulator op de halfgeleider-drager bezit, voltooid, zoals wordt getoond in fig. 1(a).
Vervolgens wordt een beschrijving gegeven van de werking.
De werking van deze halfgeleiderlaser met lichtmodulator is fundamenteel gelijk aan die van de conventionele halfgeleiderlaser. De energiebandtussenruimte van de licht-absorberende laag van de lichtmodulatorzijde is groter dan die van de actieve laag van de halfgeleiderlaserzijde. Het licht gevormd in actieve laag 4a van de halfgeleiderlaser-zijde in mesastreepjesgedeelte 50 plant zich voort naar lichtabsorberende laag 4b van de lichtmodulatorzijde en een laserstraal wordt uitgezonden vanuit het klovingsfacet van lichtabsorberende laag 4b. Tijdens deze werking wordt, door te schakelen tussen aanleggen van een spanning en aanleggen van geen spanning tussen p-zijde elektrode 9b van de lichtmodulatorzijde en n-zijde elektrode 9c, dat wil zeggen, schakelen tussen aanleggen van een elektrisch veld en aanleggen van geen elektrisch veld aan InGaAsP lichtabsorberende laag 4b, de energiebandtussenruimte van lichtabsorberende laag 4b groter of kleiner dan die van actieve laag 4a van de halfgeleiderlaser. Het licht gevormd in de actieve laag 4a wordt intermitterend afgesneden door de lichtmodulator en wordt uitgezonden vanuit het klovingsfacet van lichtabsorberende laag 4b, hetgeen een optisch signaal vormt met over-drachtskarakteristieken van, bijvoorbeeld, 5 Gb/s.
In de productieprocesstappen van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens deze uitvoering, wordt n-type GalnP laag 2 gegroeid zodat deze een voorgeschreven gebied begraaft van n-type InP drager 1, dat wil zeggen, een crebied waar de lichtmodulator dient te worden gevormd, waardoor de tralieconstante van dit gebied kleiner wordt gemaakt dan die van n-type InP drager 1. In deze toestand worden n-type InP laag 3, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 epitaxiaal gegroeid op n-type InP drager 1. Daardoor wordt de samendrukkende spanning die het gevolg is van verkeerde passing van het tralie in de richting parallel aan het bovenvlak van n-type InP drager l, aangelegd aan het deel van halfgeleider n-type GalnP laag 2 dat wordt gegroeid op n-type InP drager 1, en daarbij worden distorsies geïntroduceerd, waardoor de energiebandtussenruimte van dit gedeelte groter wordt gemaakt dan die van het andere gedeelte. Als gevolg hiervan worden de gedeeltes met een verschil in de energiebandtussenruimte gevormd zonder dat een groot verschil wordt opgewekt in de laagdiktes van de halfgeleiderlagen, waardoor de actieve laag van de halfgeleiderlaser en de lichtabsorberende laag van de lichtmodulator met een klein verschil in niveau in de halfgeleiderlaag wordt gevormd. Daardoor kan deze halfgeleiderlaser met lichtmodulator de efficiëntie verbeteren van de voortplanting van de laserstraal opgewekt in de halfgeleiderlaser naar de lichtmodulator ten opzichte van de laser volgens eerdere techniek.
Daar de sourcegassen die bijdragen aan de groei bij de groei van de halfgeleiderlagen uniform aanwezig zijn op de voorvlakken van n-type InP drager 1 en de groeisnel-heid van de halfgeleiderlagen constant is tussen de verschillende gebieden op de drager, zijn de variaties in de samenstelling en de dikte van de halfgeleiderlagen klein, en kunnen de halfgeleiderlagen met een gewenst verschil in energiebandtussenruimte op stabiele wijze worden geproduceerd, waardoor ook de produktie-efficiënte ten opzichte van de laser volgens eerdere techniek wordt vergroot.
Uitvoering 2.
Fig. 3 is een aanzicht in doorsnede dat een halfgeleiderlaser met lichtmodulator toont volgens een tweede uitvoering van deze uitvinding. In de figuur duiden dezelfde verwijs-nummers als die van de fig. 1(a) en 1(b) dezelfde of corresponderende delen aan. In deze halfgeleiderlaser met lichtmo- dulator worden in plaats van de ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a en de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens de bovenbeschreven eerste uitvoering, een InGaAs-InGaAsP multiquantum actieve bronlaag 40a en een InGaAs-InGaAsP multiquantum lichtabsorberende bronlaag 40b gebruikt die worden gegroeid in een stap door dezelfde epitaxiale groei.
Processtappen van een werkwijze voor het produceren van deze halfgeleiderlaser zijn fundamenteel gelijk aan die van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator van de eerste uitvoering. Na het groeien van de n-type InP buffer-lagen 3a en 3b in een stap, worden in een stap InGaAs-InGaAsP multi-quantum actieve bronlaag 40a en InGaAs-InGaAsP multi-quantum lichtabsorberende bronlaag 40b gegroeid, en de andere processen zijn gelijk aan die van de eerste uitvoering.
In de halfgeleiderlaser van deze tweede uitvoering, is wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd aan InGaAs-InGaAsP multi-quantum lichtabsorberende bronlaag 40b, de verandering in de energiebandtussenruimte steil als gevolg van het quantum begrenzende Stark effect. Als gevolg hiervan wordt de laserstraal die zich voortplant vanuit de halfgeleiderlaser op effectieve wijze gemoduleerd en wordt een stabiel optisch signaal gevormd.
Uitvoering 3.
De fig. 4(a) tot en met 4(e) zijn perspectivische aanzichten die processtappen tonen van een werkwijze voor het produceren van een halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens een derde uitvoering van deze uitvinding. In de figuren duiden dezelfde verwijsnummers als die van de fig. 1(a) en 1(b) dezelfde of corresponderende delen aan.
Er zal een beschrijving worden gegeven van de processtappen.
Eerst worden, nadat een eerste n-type InP buffer-laag 60 epitaxiaal is gegroeid op n-type InP drager 1 door VPE, zoals wordt getoond in fig. 4(a) delen aan een zijde van een gedeelte waar de lichtmodulator moet worden gevormd aan een zijde van n-type InP drager 1 en eerste n-type InP
bufferlaag 60 tot een voorgeschreven diepte geëtst, waardoor een streepjesvormige nis 1b wordt gevormd. Ten tweede, wordt, zoals wordt getoond in fig. 4(b) n-type InGalnP laag 2 gegroeid door VPE waardoor deze streepjesvormige nis 1b wordt begraven. Daarna worden, zoals wordt getoond in fig. 4(c) op eerste n-type InP bufferlaag 60 epitaxiaal door VPE gegroeid: een tweede n-type InP bufferlaag 70, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 zodat de totale dikte van de lagen kleiner is dan de kritische laagdikte die verkeerd passende dislocaties aan het groeischeidingsvlak opwekt. Vervolgens worden door conventionele fotolitografie en etstechniek, met achterlating van delen van tweede n-type InP bufferlaag 70, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 gegroeid op streepjesvormige nis lb (n-type GalnP laag 2) en delen die ermee verbonden zijn die zich uitstrekken in de lengterichting van streepjesvormige nis lb (n-type GalnP laag 2), de andere delen van de lagen geëtst, waardoor mesastreepjesgedeelte 80 wordt gevormd. Vervolgens worden op dezelfde manier als in de eerste uitvoering de met Fe gedoteerde InP blokkeerlagen 6 op selectieve wijze epitaxiaal door VPE gegroeid aan beide tegenover gelegen zijden van mesastreepjesgedeelte 80 en wordt vervolgens een p-type InGaAsP laag epitaxiaal gegroeid, zodat deze de bovenvlakken van mesastreepjesgedeelte 80 en met Fe gedoteerde InP blokkeer laag 6 bedekt. Dan wordt, met conventionele fotolitogra-fie en etstechniek, met achterlating van een deel van de p-type InGaAsP laag geplaatst op mesastreepjesgedeelte 80 en een deel ervan op een deel van met Fe gedoteerde InP blokkeer laag 6, de InGaAsP laag geëtst, zodat deze in patroon wordt gebracht, waardoor de p-type InGaAsP contactlagen 7a en 7b worden gevormd. Voorts wordt SiN filmpatroon 8 zo gevormd dat deze openingen bezit waardoor de voorvlakken van de p-type InGaAsP contactlagen 7a en 7b afzonderlijk worden blootgesteld waardoor een toestand wordt verkregen die wordt getoond in fig. 4(d).
Dan wordt, zoals getoond wordt in fig. 4(e), op SiN filmpatroon 8 een metaalfilm bestaande uit bijvoorbeeld Au-Zn/Au afgezet en in patroon gebracht in een gewenste configuratie waardoor separaat p-zijde elektrode 9a voor de halfgeleiderlaser en p-zijde elektrode 9b voor de lichtmodu-lator worden gevormd. Voorts wordt op het achtervlak van n-type InP drager 1, een metaalfilm bestaande uit bijvoorbeeld Au-Ge/Au afgezet ter vorming van n-type elektrode 9c, hetgeen de halfgeleiderlaser met lichtmodulator voltooit.
In de figuren worden delen van tweede n-type InP bufferlaag 70 gegroeid op eerste n-type InP bufferlaag 60 en op n-type GalnP laag 2, gerepresenteerd als de tweede n-type InP bufferlagen 70a, respectievelijk 70b, worden delen van ongedoteerde InGaAsP laag 4 gegroeid op de tweede n-type InP bufferlagen 70a en 70b weergegeven als ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a, respectievelijk de ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b, en delen van p-type InP laag 5 gegroeid op ongedoteerde actieve InGaAsP laag 4a en ongedoteerde InGaAsP lichtabsorberende laag 4b weergegeven als de p-type InP afdeklagen 5a, respectievelijk 5b, ter onderscheiding van gedeeltes betreffende de halfgeleiderlaserzij-de en betreffende de lichtmodulatorzijde, op dezelfde wijze als in de eerste uitvoering.
Daarenboven wordt, in de bovenbeschreven processtappen, op dezelfde wijze als nis la in de eerste uitvoering, streepjesvormige nis lb gevormd tot een diepte waardoor n-type GalnP laag 2 zo kan worden gegroeid dat deze een dikte heeft groter dan een kritische laagdikte die verkeerde passingsdislocaties teweeg brengt in de laag zelf en die ervoor zorgt dat GalnP laag 2 de oorspronkelijke roostercon-stante van GalnP behoudt.
Op dezelfde manier als de eerste uitvoering, is de Ga-samenstelling van n-type GalnP laag 2 groter dan 0,047, en is de energiebandtussenruimte van het gedeelte gegroeid op GalnP laag 20 meV of meer groter dan die van het gedeelte gegroeid op eerste n-type InP bufferlaag 60.
Bij dergelijke productieprocesstappen van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens deze derde uitvoering, worden, in een toestand waarbij eerste n-type InP bufferlaag 70 wordt gevormd op n-type InP drager 1, nadat streepjesvormiqe nis lb aevormd is en n-type GalnP
laag 2 in nis lb is begraven, tweede n-type InP bufferlaag 70, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 in deze volgorde epitaxiaal gegroeid. Daardoor kan, wanneer eerste n-type InP bufferlaag 60 gegroeid is tot bijvoorbeeld 0,9 μια, uitsluitend door de tweede n-type InP bufferlaag 70 te groeien, ongedoteerde InGaAsP laag 4 en p-type InP laag 5 op eerste n-type InP bufferlaag 60 zodat deze diktes van 0,1 μπι, 0,1 μια, respectievelijk 0,5 μια hebben, de werklaag van de halfgeleiderlaser geproduceerd worden in een dikte die een stabiele laseroscillatie verwezenlijkt, dat wil zeggen, 1,5 μϊα of meer dikte zoals hierboven is beschreven, en kan de werklaag van de lichtmodulator zo worden geproduceerd dat deze een dikte heeft van ca. 0,7 μια. Daarom ligt in de produktieprocesstappen van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator de Ga-samenstelling van n-type GalnP laag 2 binnen een bereik van 0,047 tot 0,064, en is het verschil in ener-giebandtussenruimte tussen de actieve laag van de halfgeleiderlaser en de lichtabsorberende laag van de lichtmodulator groter dan dat van de halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens de eerste uitvoering, waardoor een halfgeleiderlaser met lichtmodulator wordt verkregen waarin de laserstraal uit de halfgeleiderlaser stabieler wordt geabsorbeerd aan de lichtmodulatorzijde.

Claims (10)

1. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator bestaande uit een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator van het elektrische-veldabsorptietype die een optisch signaal vormen door doorlaten of afsnijden van licht gevormd door de halfgeleiderlaser die geïntegreerd zijn op een halfgeleiderdra-ger (1) bestaande uit: een groef (la), gevormd op een voorafbepaald gedeelte van de halfgeleiderdrager (1); een eerste halfgeleiderlaag (2) met een traliecon-stante kleiner dan die van de halfgeleiderdrager (1) epi-taxiaal gegroeid in de groef (la) zodat zijn bovenste oppervlak op hetzelfde vlak komt als een voorvlak van de halfgeleiderdrager (1) en dat verkeerde passingsdislocaties worden gevormd ter plaatse van het groeischeidingsvlak; een tweede halfgeleiderlaagtralie corresponderend met de halfgeleiderdrager epitaxiaal gegroeid op de halfgeleiderdrager ; de lichtmodulator van het type met elektrische-veldabsorptie geconstrueerd met een gedeelte van de tweede halfgeleiderlaag gegroeid op de eerste halfgeleiderlaag (2) en waarop distorsies worden geïntroduceerd als werklaag; en de halfgeleiderlaser geconstrueerd met een gedeelte gegroeid op een gebied dat verschilt van een gebied op de eerste halfgeleiderlaag als werklaag.
2. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens conclusie 1, waarin de halfgeleiderdrager (1) een InP drager is, de eerste halfgeleiderlaag (2) een GalnP laag is, en de tweede halfgeleiderlaag bestaat uit halfgeleiderlagen waarin een InP laag (3a, 3b), een InGaAsP laag (4a, 4b) en een InP laag (5a, 5b) in deze volgorde laagsgewijs zijn aangebracht.
3. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens conclusie 2, waarin de Ga-samenstellingsverhouding van de GalnP laag (2) 0,047 of meer bedraagt.
4. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens conclusie 3, waarin de Ga-samenstellingsverhouding van de GalnP laaa (2) liat binnen een bereik van 0.047 tot 0.05.
5. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator bevattende een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator van het type met elektrische-veldabsorptie die een optisch signaal vormt door doorlaten of afsnijden van licht gevormd door de halfgeleiderlaser welke zijn geïntegreerd op een halfgeleiderdrager (1) bestaande uit: een groef (lb) , gevormd op een voorafbepaald gedeelte van een eerste halfgeleiderlaag (60) die qua tralie correspondeert met de halfgeleiderdrager (1) , epitaxiaal gegroeid op de halfgeleiderdrager; een tweede halfgeleiderlaag (2) met een traliecon-stante kleiner dan die van de halfgeleiderdrager (1) die epitaxiaal wordt gegroeid in de groef zodat zijn bovenste oppervlak ervan in hetzelfde vlak komt als een voorvlak van de eerste halfgeleiderlaag (60) en waarbij verkeerde pas-singsdislocaties worden gevormd aan het groeischeidingsvlak; een derde halfgeleiderlaagtralie corresponderend met de halfgeleiderdrager dat epitaxiaal wordt gegroeid op de eerste halfgeleiderlaag; de lichtmodulator van het type met elektrische-veldabsorptie geconstrueerd met een gedeelte van de derde halfgeleiderlaag gegroeid op de tweede halfgeleiderlaag (2) en waarin distorsies zijn geïntroduceerd als werklaag ervan; en de halfgeleiderlaser geconstrueerd met een gedeelte gegroeid op een gebied dat verschilt van een gebied op de tweede halfgeleiderlaag (2) als werklaag ervan.
6. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens conclusie 5, waarin de halfgeleiderdrager een InP drager (1) is, de eerste halfgeleiderlaag (60) een InP laag is, de tweede halfgeleiderlaag (2) een GalnP laag is, en de derde halfgeleiderlaag bestaat uit halfgeleiderlagen waarin een InP laag (70) een InGaAsP laag (4a, 4b) en een InP laag (5a, 5b) in deze volgorde laagsgewijs zijn aangebracht.
7. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens conclusie 6, waarin de Ga-samenstellingsverhouding van de GalnP laag (2) 0,047 of meer bedraagt.
8. Halfgeleiderlaser met lichtmodulator volgens conclusie 7, waarin de Ga-samenstellingsverhouding van de GalnP (2) laag ligt binnen een bereik van 0,047 tot 0,064.
9. Werkwijze voor het produceren van een halfge-leiderlaser met lichtmodulator bestaande uit een halfgelei-derlaser en een lichtmodulator van het type met elektrische-veldabsorptie die een optisch signaal vormen door doorlaten en afsnijden van licht gevormd door de halfgeleiderlaser, die is geïntegreerd op een halfgeleiderdrager (1) omvattende: vorming van een streepjesvormige groef (la) met een voorafbepaalde diepte in een voorafbepaald gebied van de halfgeleiderdrager (1); epitaxiaal groeien van een eerste halfgeleiderlaag (2) met een tralieconstante kleiner dan die van de halfgeleiderdrager (l), zodat de streepjesvormige groef (la) wordt begraven en verkeerde passingsdislocaties worden gevormd aan het groeischeidingsvlak; epitaxiaal groeien van een tweede halfgeleider-laagtralie corresponderend met de halfgeleiderdrager (1) en met een dikte waarmee distorsies gevormd in zijn inwendige niet worden verminderd, op de halfgeleiderdrager (1) waar de eerste halfgeleiderlaag (2) is begraven in een voorafbepaald gedeelte; vorming van een mesastreepjesgedeelte bestaande uit een deel van de tweede halfgeleiderlaag gegroeid op de eerste halfgeleiderlaag (2) en een deel gegroeid op een voorvlak van de halfgeleiderdrager (1) dat verbonden is met dit gedeelte door de tweede halfgeleiderlaag in patroon te brengen; vorming van een elektrode (9b) voor de lichtmodulator over een deel heen gegroeid op de eerste halfgeleiderlaag (2) en vorming van een elektrode (9a) voor de halfge-leiderlaser op een deel gegroeid op het voorvlak van de halfgeleiderdrager (1).
10. Werkwijze voor het produceren van een halfge-leiderlaser met lichtmodulator bestaande uit een halfgelei-derlaser en een lichtmodulator van het type met elektrische- veldabsorptie die een optisch signaal opwekt door doorlaten of afsnijden van licht gevormd door de halfgeleiderlaser die geïntegreerd zijn op een halfgeleiderdrager (11) omvattende: epitaxiaal groeien van een eerste halfgeleiderlaag (60) die qua tralie correspondeert met de halfgeleiderdrager (1) op de halfgeleiderdrager (1); vorming van een streepjesvormige groef (lb) met een voorafbepaalde diepte op een voorafbepaald gebied van de eerste halfgeleiderlaag (60) , epitaxiaal groeien van een tweede halfgeleiderlaag (2) met een tralieconstante kleiner dan die van de halfgeleiderdrager (1), zodat de streepjes-vormige groef wordt begraven en verkeerde passingsdisloca-ties worden teweeggebracht aan het groeischeidingsvlak; epitaxiaal groeien van een derde halfgeleiderlaag die qua tralie correspondeert met de halfgeleiderdrager en een dikte heeft waarmee distorsies gevormd in het inwendige ervan niet worden verminderd, op de eerste halfgeleiderlaag (60) waar de tweede halfgeleiderlaag in een voorafbepaald gedeelte is begraven; vorming van een mesastreepjesgedeelte bestaande uit een gedeelte van de derde halfgeleiderlaag gegroeid op de tweede halfgeleiderlaag (2) en een gedeelte gegroeid op de eerste halfgeleiderlaag (60) dat is verbonden met dit gedeelte door de derde halfgeleiderlaag in patroon te brengen; en vorming van een elektrode (9b) voor de lichtmodu-lator over een gedeelte heen dat gegroeid is op de tweede halfgeleiderlaag (2) en vorming van een elektrode (9a) voor de halfgeleiderlaser op een gedeelte gegroeid op de eerste halfgeleiderlaag (60).
NL9302046A 1992-12-28 1993-11-25 Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwijze. NL9302046A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36111092 1992-12-28
JP4361110A JPH06204454A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9302046A true NL9302046A (nl) 1994-07-18

Family

ID=18472244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9302046A NL9302046A (nl) 1992-12-28 1993-11-25 Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwijze.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5383216A (nl)
JP (1) JPH06204454A (nl)
GB (1) GB2273813B (nl)
NL (1) NL9302046A (nl)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2746065B2 (ja) * 1993-07-29 1998-04-28 日本電気株式会社 光半導体素子の製造方法
JP3285426B2 (ja) * 1993-08-04 2002-05-27 株式会社日立製作所 半導体光集積素子及びその製造方法
JPH0794833A (ja) * 1993-09-22 1995-04-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザおよびその製造方法
DE19652529A1 (de) * 1996-12-17 1998-06-18 Siemens Ag Optoelektronisches Bauelement mit MQW-Strukturen
WO2002084742A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-24 Santur Corporation Switched laser array modulation with integral electroabsorption modulator
SE520139C2 (sv) * 2001-11-30 2003-06-03 Optillion Ab Lasermodulator med elektriskt separerade laser- och modulatorsektioner
US20040190580A1 (en) * 2003-03-04 2004-09-30 Bardia Pezeshki High-yield high-precision distributed feedback laser based on an array
JP3738849B2 (ja) * 2003-08-07 2006-01-25 セイコーエプソン株式会社 面発光型半導体レーザ、光モジュール、ならびに光伝達装置
US7573928B1 (en) 2003-09-05 2009-08-11 Santur Corporation Semiconductor distributed feedback (DFB) laser array with integrated attenuator
US20060104321A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Lightip Technologies Inc. Q-modulated semiconductor laser with electro-absorptive grating structures
US7864396B1 (en) * 2006-10-31 2011-01-04 Hrl Laboratories, Llc Vertical cavity multiple quantum well device with simultaneous modulation and photodetection capability

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55165691A (en) * 1979-06-13 1980-12-24 Nec Corp Compound semiconductor laser element
US4563765A (en) * 1982-01-29 1986-01-07 Massachusetts Institute Of Technology Intra-cavity loss-modulated diode laser
JPS5968988A (ja) * 1982-10-12 1984-04-19 Nec Corp 半導体レ−ザ
US4622671A (en) * 1983-02-25 1986-11-11 At&T Bell Laboratories Multicavity optical device
JPH0632332B2 (ja) * 1984-08-24 1994-04-27 日本電気株式会社 半導体レ−ザ装置
JPS6155981A (ja) * 1984-08-27 1986-03-20 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 半導体発光素子
JPS61160987A (ja) * 1985-01-09 1986-07-21 Nec Corp 集積型半導体光素子とその製造方法
US4888783A (en) * 1987-03-20 1989-12-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
US4802182A (en) * 1987-11-05 1989-01-31 Xerox Corporation Monolithic two dimensional waveguide coupled cavity laser/modulator
FR2673333A1 (fr) * 1991-02-27 1992-08-28 Alsthom Cge Alcatel Laser semiconducteur a absorbeur saturable.
FR2681191A1 (fr) * 1991-09-06 1993-03-12 France Telecom Composant integre laser-modulateur a super-reseau tres couple.

Also Published As

Publication number Publication date
GB9323641D0 (en) 1994-01-05
JPH06204454A (ja) 1994-07-22
GB2273813A (en) 1994-06-29
US5383216A (en) 1995-01-17
GB2273813B (en) 1996-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5991322A (en) Semiconductor optical device
US5288659A (en) Photonic-integrated-circuit fabrication process
US6184542B1 (en) Superluminescent diode and optical amplifier with extended bandwidth
EP0853831B1 (en) Optical filters
US4805184A (en) Ridge waveguide optical devices
US5208821A (en) Buried heterostructure lasers using MOCVD growth over patterned substrates
US4815087A (en) High speed stable light emitting semiconductor device with low threshold current
EP0378098B1 (en) Semiconductor optical device
JPH0656906B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
NL9302046A (nl) Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwijze.
JPH0927658A (ja) 半導体光集積回路およびその製造方法
JPH11220212A (ja) 光素子、光素子の駆動方法及び半導体レーザ素子
EP1372228B1 (en) Integrated semiconductor laser and waveguide device
US5756373A (en) Method for fabricating optical semiconductor device
US20050185689A1 (en) Optoelectronic device having a Discrete Bragg Reflector and an electro-absorption modulator
JP2836822B2 (ja) 導波路型半導体光素子の製造方法
NL9000255A (nl) Een halfgeleiderlaserinrichting en een productiewerkwijze daarvoor.
JPH05145169A (ja) 半導体分布帰還型レーザ装置
KR100745918B1 (ko) 반도체 광 소자, 반도체 광 소자의 제조 방법 및 광 모듈
JP3700245B2 (ja) 位相シフト型分布帰還半導体レーザ
JP2001326423A (ja) 半導体光素子及びその製造方法
JP2771276B2 (ja) 半導体光集積素子とその製造方法
JPH06283802A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH02252284A (ja) 半導体レーザアレイ
KR820002374B1 (ko) 반도체 레이저소자

Legal Events

Date Code Title Description
BV The patent application has lapsed