SE436670B - Semiconductor laser - Google Patents
Semiconductor laserInfo
- Publication number
- SE436670B SE436670B SE7905635A SE7905635A SE436670B SE 436670 B SE436670 B SE 436670B SE 7905635 A SE7905635 A SE 7905635A SE 7905635 A SE7905635 A SE 7905635A SE 436670 B SE436670 B SE 436670B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- epitaxial layer
- layer
- substrate
- thickness
- semiconductor laser
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 114
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N aluminium arsenide Chemical compound [As]#[Al] MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 210000005081 epithelial layer Anatomy 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 210000000981 epithelium Anatomy 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/24—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Geometry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
15 20 25 30 HO '7905635 'lr Olika halvledarlaserstrukturer har utvecklats i ett försök att uppnå en stabil, optisk enmodsljusstråle. Ursprungligen be- gränsades strömmen över övergången till en central del av denna till följd av att dess ena kontakt hade formen av en smal remsa utefter kroppens yta. Denna metod är dock inte helt tillfredsstäl- lande för uppnående av ett enmodsstrålknippe. Olika försök har fö- retagits för att bilda inbäddade smala aktiva områden i syfte att uppnå en enmodsutsignal. Såsom visas i den amerikanska patentskrif- ten 3 978 H28 består ett sätt för bildning av ett inbäddat aktivt område i att man åstadkommer en skära i ett substrat och utfäller det aktiva omrâdet på epitaxiell väg i denna skära. En annan metod visas i amerikanska patentskriften 3 983 510, där partier av krop- pen avlägsnas och begränsade områden avsättas på vardera sidan om det kvarvarande aktiva området. Dessa metoder är dock inte fullt tillfredsställande och är svära att genomföra. I en artikel av D. 15 20 25 30 HO '7905635' lr Various semiconductor laser structures have been developed in an attempt to achieve a stable, single mode optical beam. Originally, the current across the transition was limited to a central part thereof due to the fact that one of its contacts had the shape of a narrow strip along the surface of the body. However, this method is not entirely satisfactory for achieving a single-mode beam. Various attempts have been made to form embedded narrow active areas in order to achieve a single-mode output signal. As shown in U.S. Pat. No. 3,978 H28, one way of forming an embedded active region is to create a cut in a substrate and precipitate the active region epitaxially in that cut. Another method is shown in U.S. Pat. No. 3,983,510, in which portions of the body are removed and restricted areas are deposited on either side of the remaining active area. However, these methods are not fully satisfactory and are difficult to implement. In an article by D.
Motez m.fl. benämnd"Constricted Double Heterostructure (AlGa) As Diode Lasers" i "Applied Physics Letters" 32(1978):H, sid. 261-263, beskrives en halvledarlaser som alstrar ett enmods-ljusknippe. I denna laser ingår ett substrat vars yta är försedd med en sinkfor- mad skära, varvid laserns områden bildas genom epitaxiell utfällning i vätskefas i skårorna över dessas kanter och på substratets yta in- till skåran. Detta ger ett aktivt område som har ett smalt omrâde med minimal tjocklek intill skârans ena kant. Ett enmods-ljusknippe alstras i nämnda, minimal tjocklek uppvisande del. Denna metod har dock den nackdelen, att det tunna partiet med minimal tjocklek är beläget olika i olika anordningar, vilket kommer att medföra att ljuset utträder från olika delar av anordningens ljusemitterande ändyta för olika anordningar. Detta gär det även svårt att veta var kontakten skall placeras på anordningens yta för att optimalt strömflöde skall uppkomma över det aktiva området.Motez et al. entitled "Constricted Double Heterostructure (AlGa) As Diode Lasers" in "Applied Physics Letters" 32 (1978): H, p. 261-263, describes a semiconductor laser which produces a single-mode light beam. This laser includes a substrate whose surface is provided with a zinc-shaped insert, the areas of the laser being formed by epitaxial precipitation in the liquid phase in the grooves over their edges and on the surface of the substrate next to the groove. This gives an active area that has a narrow area with minimal thickness next to one edge of the notch. A single-mode light beam is generated in said minimal thickness portion. However, this method has the disadvantage that the thin portion with minimal thickness is located differently in different devices, which will cause the light to emerge from different parts of the light emitting end surface of the device for different devices. This also makes it difficult to know where the contact should be placed on the surface of the device in order for optimal current flow to occur over the active area.
Föreliggande uppfinning avser en förbättring av de kända halvledarlasrarna. En i enlighet med uppfinningen utförd laser in- nefattar en halvledarkropp med ett substrat med ett par åtskilda, i huvudsak parallella, sinkformade skåror i en yta av substratet.The present invention relates to an improvement of the known semiconductor lasers. A laser constructed in accordance with the invention comprises a semiconductor body having a substrate having a pair of spaced apart, substantially parallel, zinc-shaped grooves in a surface of the substrate.
Ett första epitaxskikt är beläget över substratets yta och skârornas ytor. Ett tunt andra epitaxskikt uppvisar en del med likformig tjocklek över den substratytdel som ligger mellan skårorna. Ett tredje epitaxskikt är beläget över det andra epitaxskiktet. De första och tredje epitaxskikten är av inbördes motsatta lednings- typer, och det andra epitaxskiktet utgör laserns aktiva rekombina- -P fi-w, .ar-e år UC 10 | u 15 25 30 7905635-4 tionscmràde, varvid ljuset alstras i delen med minsta tjockleken samt i omedelbar närhet därav.A first epitaxial layer is located over the surface of the substrate and the surfaces of the grooves. A thin second epitaxial layer has a part of uniform thickness over the substrate surface part which lies between the grooves. A third epitaxial layer is located above the second epitaxial layer. The first and third epitaxial layers are of mutually opposite conductivity types, and the second epitaxial layer constitutes the active recombine of the laser- -P fi- w, .ar-e years UC 10 | u 15 25 30 7905635-4, whereby the light is generated in the part with the smallest thickness and in the immediate vicinity thereof.
Uppfínningen beskríves närmare nedan med hänvisning till hi- fogade ritning. §ig¿_l utgör en perspektivvy av en i enlighet med löreliggande uppfinning utförd halvledarlaser. Pig. 2 är ett tvär- snitt som illustrerar bildandet av laserdiodens substrat. Pig. 3 är ett tvärsnitt som illustrerar det första epitaxskiktets utfällning på substratet. §ig¿_ï utgör ett förstorat tvärsnitt av en del av laserdioden och illustrerar bildandet av laserdiodens aktiva skikt.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing. §Ig¿_l is a perspective view of a semiconductor laser made in accordance with the present invention. Pig. 2 is a cross-sectional view illustrating the formation of the substrate of the laser diode. Pig. 3 is a cross-sectional view illustrating the deposition of the first epitaxial layer on the substrate. §Ig¿_ï is an enlarged cross-section of a part of the laser diode and illustrates the formation of the active layer of the laser diode.
Pig. 5 är ett tvärsnitt av en del av laserdioden och visar en typ av skyddsskikt som kan erhållas. Pig. 6 är ett tvärsnitt liknande det i fig. 5 men visar en annan typ av skyddsskikt. Pig. 7 är ett tvär- snitt genom en annan typ av halvledarlaser utförd i enlighet med uppfinningen.Pig. 5 is a cross-sectional view of a portion of the laser diode showing a type of protective layer obtainable. Pig. Fig. 6 is a cross-section similar to that of Fig. 5 but showing another type of protective layer. Pig. 7 is a cross-sectional view of another type of semiconductor laser made in accordance with the invention.
I tig. 1 visas en i enlighet med uppfinningen utförd laserdiod 10. Laserdioden 10 uppvisar en kropp av enkristallint halvledarmate- rial, vanligen föreningar inom gruppen III-V eller legeringar därav, med parallellepípedisk form. Kroppen 12 har åtskilda, parallella änd- ytor 1%, som är ljusreflekterande, varvid dock åtminstone den ena är partiellt transparent så att ljus kan emitteras från denna. Kroppen 12 är även försedd med åtskilda, parallella sidoytor 16, som sträcker sig mellan ändytorna 1k och är vinkelräta mot dessa.I tig. 1 shows a laser diode 10 constructed in accordance with the invention. The laser diode 10 has a body of single crystalline semiconductor material, usually compounds of group III-V or alloys thereof, with a parallelepipedic shape. The body 12 has spaced, parallel end surfaces 1%, which are light-reflecting, however, at least one is partially transparent so that light can be emitted from it. The body 12 is also provided with spaced, parallel side surfaces 16, which extend between the end surfaces 1k and are perpendicular thereto.
I kroppen 12 ingår ett substrat 18 av en ledningstyp, exempel- vis N-ledande, med åtskilda, parallella ytor 20 och 22, som sträcker sig mellan såväl ändytorna 1U som sidoytorna 16 och är vinkelräta mot samtliga dessa ytor. I substratytan 20 finns ett par åtskilda, paral- lella, sinkformade skåror 2H, som sträcker sig mellan kroppens 12 ändytor 1U. Skàrornas övre hörn är borttagna så att en del av vardera skárans sidor intill ytan 20 tilltar i inbördes avstånd. Ett första epitaxskíkt 26 fyller delvis var och en av ukårorna 24 och sträcker sig över ytans 20 del 20a mellan skârorna 2H, liksom över delar av båda sidorna kring skårorna. Detta första epitaxskikt 26 är av samma ledningstyp som substratet 18. Ett andra epitaxskikt 28 sträcker sig över det första epitaxskiktet 26. Det andra epitaxskiktet 28 är tunt och har en del 28a av likformig tjocklek direkt ovanför ytdelen 20a.The body 12 includes a substrate 18 of a conductor type, for example N-conductive, with spaced, parallel surfaces 20 and 22, which extend between both the end surfaces 1U and the side surfaces 16 and are perpendicular to all these surfaces. In the substrate surface 20 there are a pair of spaced apart, parallel, zinc-shaped grooves 2H, which extend between the end surfaces 1U of the body 12. The upper corners of the notches are removed so that a portion of each side of the notch adjacent the surface 20 increases at a mutual distance. A first epitaxial layer 26 partially fills each of the grooves 24 and extends over the portion 20a of the surface 20 between the grooves 2H, as well as over portions of both sides around the grooves. This first epitaxial layer 26 is of the same conductivity type as the substrate 18. A second epitaxial layer 28 extends over the first epitaxial layer 26. The second epitaxial layer 28 is thin and has a portion 28a of uniform thickness directly above the surface portion 20a.
Ett tredje epitaxskikt 30 är beläget ovanpå det andra epitaxskiktet ?8 och har motsatt ledningstyp jämfört med det första epitaxskiktet QE. Om det första epitaxskiktet är N-ledande är således det tredje epítaxskiktet 30 P-ledande. Ett fjärde epitaxskikt 32 av samma led- ningstyp som det tredje epitaxskiktet 30 är beläget ovanpå detta 10 15 30 35 HO 79056354» tredje skikt. Ett skikt 3% av elektriskt isolerande material, såsom kiseldioxid, är beläget ovanpå det fjärde epitaxskiktet 32 och nar en öppning i form av en remsa som sträcker sig över och utefter substratets 18 ytdel 20a, vilken såsom nämnts ligger mel- lan skàrorna ZH. En kontakt 36 av ledande material är belägen ovanpå det isolerande skiktet 34 och sträcker sig över det isole- rande skiktets öppning i syfte att ohmskt kontakta fjärde epitax~- skiktets 32 yta. Pâ substratets 18 yta 22 finns likaså en kontakt 3% av ledande metall.A third epitaxial layer 30 is located on top of the second epitaxial layer β8 and has the opposite conductivity type compared to the first epitaxial layer QE. Thus, if the first epitaxial layer is N-conductive, the third epitaxial layer is P-conductive. A fourth epitaxial layer 32 of the same conduit type as the third epitaxial layer 30 is located on top of this third layer. A layer 3% of electrically insulating material, such as silica, is located on top of the fourth epitaxial layer 32 and reaches an opening in the form of a strip extending over and along the surface portion 20a of the substrate 18, which as mentioned lies between the grooves ZH. A contact 36 of conductive material is located on top of the insulating layer 34 and extends over the opening of the insulating layer for the purpose of ohmically contacting the surface of the fourth epitaxial layer 32. On the surface 22 of the substrate 18 there is also a contact 3% of conductive metal.
Det andra epitaxskiktet 28 bildar laserdiodens 10 aktiva re- kombinationsområde. Trots att detta andra epitaxskikt 28 kan vara av godtycklig ledningstyp, bestár det företrädesvis av ett materi- al som inte avsiktligt är dopat. De första och tredje epitaxskik- ten 26 och 30 är av ett material som har något mindre brytnings- index än det andra epitaxskiktets 28 material, varigenom det andra epitaxskíktet 28 kommer att bilda en heterogen övergång med såväl det första som det tredje epitaxskiktet 26 respektive 30. Dessa heterogena övergångar tjänar till att kvarhålla det inom det andra epitaxskiktet 28 alstrade ljuset inom detta skikt 28. Om exempelvis det andra epitaxskiktet 28 utgöres av galliumarsenid, kan såväl det rörsta som det tredje epitaxskiktet 25 respektive 30 bestå av alu- miniumgalliumarsenid. Även det andra epitaxskiktet 28 kan utgöras av aluminiumgalliumarsenid, men med lägre aluminiumhalt än de första och tredje skikten 26 och 30. Substratet 18 skall bestå av ett material som finns allmänt tillgängligt i substratform och på vilket det Iörsta epitaxskiktet 26 lätt kan odlas. Om det första epitaxskiktet 26 består av aluminíumgalliumarsenid, kan substratet 18 utgöras av galliumarsenid. Det fjärde epitaxskiktet 32 är ett skyddsskikt avsett att skydda det tredje epitaxskiktet 30. Om det tredje epitaxskiktet 30 är av aluminiumgallíumarsenid, kan det fjärde epitaxskiktet 32 utgöras av galliumarsenid.The second epitaxial layer 28 forms the active recombination region of the laser diode 10. Although this second epitaxial layer 28 may be of any conduit type, it preferably consists of a material that is not intentionally doped. The first and third epitaxial layers 26 and 30 are of a material having a slightly smaller refractive index than the material of the second epitaxial layer 28, whereby the second epitaxial layer 28 will form a heterogeneous transition with both the first and third epitaxial layers 26 and 30, respectively. These heterogeneous transitions serve to retain the light generated within the second epitaxial layer 28 within this layer 28. If, for example, the second epitaxial layer 28 is of gallium arsenide, both the first and third epitaxial layers 25 and 30, respectively, may consist of aluminum gallium arsenide. The second epitaxial layer 28 can also be made of aluminum gallium arsenide, but with a lower aluminum content than the first and third layers 26 and 30. The substrate 18 must consist of a material which is generally available in substrate form and on which the first epitaxial layer 26 can be easily grown. If the first epitaxial layer 26 consists of aluminum gallium arsenide, the substrate 18 may be gallium arsenide. The fourth epitaxial layer 32 is a protective layer intended to protect the third epitaxial layer 30. If the third epitaxial layer 30 is of aluminum gallium arsenide, the fourth epitaxial layer 32 may be of gallium arsenide.
Laserdioden tillverkas genom att man utgår från ett substrat 1u av önskat halvledarmaterial och önskad ledningstyp, exempelvis N-ledande galliumarsenid. Substratet har en yta 20 som är.i det närmaste parallell med kristallplanet (100) och något felorienterad (upp till 30) utefter (011)-kristallríktningen med avseende på (100):kristallplanet. Ett maskeringsskikt HO, exempelvis kisel- dioxis, överdrages över substratytan 20. Kiseldioxidskiktet 40 kan utfällas medelst den välkända metoden att pyrolytiàkt sönderdela en kiselhaltig gas, såsom silan, i syre och vattenånga. Ett par ät- -1 -jwíï *r ON ' :W 1 l _.. _*-.___. _.__ __ __ 10 15 20 25 30 Ni) 790563541 UT skilda, parallella, remsliknande öppningar U? och nu åstadkommas i maskeringsskiktet HO. Detta kan uppnås genom att skiktet H0 över- drages med ett fotoresistskikt, varvid sistnämnda skikt förses med öppningar svarande mot öppningarna H2 och HN under användning av konventionella fotolitografiska metoder. De blottlagda delarna av maskeringsskiktet H0 avlägsnas därefter med något lämpligt etsmedel, såsom buffrad HF, för bildande av öppningarna H2 och HH. Potoresist~ skiktet borttages därefter med hjälp av något lämpligt lösningsmedel. Öppningarna H? och HH skall anordnas så att de sträcker sig paral- lellt med substratets (011)-riktning. Av skäl som kommer att framgå nedan, är det att föredraga att vardera öppningen H2 och HH är om- kring H-6 pm bred och att avståndet mellan de båda öppningarnas mitt uppgår till 20-H5 pm. be delar av substratytan 20 som är blottlagda via öppningarna H2 och HH kontaktas därefter med ett etsmedel som selektivt etsar (100)~ respektive (111)-orienterade ytor. Etsmedlet kan exempelvis bestå av 1 del svavelsyra, 8 delar vatten och 8 delar väteperoxid.The laser diode is manufactured by starting from a substrate 1u of the desired semiconductor material and the desired cable type, for example N-conductive gallium arsenide. The substrate has a surface 20 which is approximately parallel to the crystal plane (100) and slightly misoriented (up to 30) along the (011) crystal direction with respect to the (100) crystal plane. A masking layer HO, for example silica, is coated over the substrate surface 20. The silica layer 40 can be precipitated by the well known method of pyrolytically decomposing a silicon-containing gas, such as silane, into oxygen and water vapor. A pair ät- -1 -jwíï * r ON ': W 1 l _ .. _ * -.___. _.__ __ __ 10 15 20 25 30 Ni) 790563541 UT separate, parallel, strip-like openings U? and now provided in the masking layer HO. This can be achieved by coating the layer H0 with a photoresist layer, the latter layer being provided with apertures corresponding to the apertures H2 and HN using conventional photolithographic methods. The exposed portions of the masking layer H0 are then removed with any suitable etchant, such as buffered HF, to form the openings H2 and HH. The potoresist layer is then removed with the aid of any suitable solvent. The openings H? and HH should be arranged so as to extend parallel to the direction of the substrate (011). For reasons which will appear below, it is preferable that each opening H2 and HH is about H-6 μm wide and that the distance between the centers of the two openings amounts to 20-H5 μm. parts of the substrate surface 20 which are exposed via the openings H2 and HH are then contacted with an etchant which selectively etches (100) and (111) -oriented surfaces, respectively. The etchant may, for example, consist of 1 part of sulfuric acid, 8 parts of water and 8 parts of hydrogen peroxide.
Såsom framgår av fig. 2, medför detta att sinkformade skåror 2h bilda: med ett djup av ungefär N pm och med (100)- och (111)A-planen som bottnar respektive sidor. Skårornas 2H sidor kommer att etsas inåt under maskeringsskiktet HO så att - med början med öppningarna H2 och RH, som är mellan H och 6 pm breda - skårorna kommer att vara 10-12 pm breda vid sina överkanter när kanaler med ett djup av unge- fär U pm önskas. Det av kiseldioxid bestående maskeríngsskiktet H0 avlägsnas därefter med buffrad HF.As shown in Fig. 2, this causes zinc-shaped grooves 2h to form: with a depth of approximately N μm and with the (100) and (111) A-planes bottoming each side. The sides of the grooves 2H will be etched inwards below the masking layer HO so that - starting with the openings H2 and RH, which are between H and 6 μm wide - the grooves will be 10-12 μm wide at their upper edges when channels with a depth of approx. for U pm desired. The silica masking layer H0 is then removed with buffered HF.
Substratets 1U yta 20 rengöres därefter för att tillförsäkra god epitaxiell odling av laserdiodens 10 olika epitaxskikt. Detta kan uppnås genom lätt etsning vid 3000 under cirka 1 minut av ytan med en 1-till~1-blandning av vattenlöst natriumhydroxid (8 gram natriumhydroxid till 200 ml vatten) och vattenlöst väteperóxid (20 ml 30% väteperoxid till 200 ml vatten).Substratet placeras därefter i varm fluorvätesyra för avlägsnande av de oxider som kan ha bildats på ytan 20, varefter förnyad lätt etsning med den nyss beskrivna blandningen sker vid 300 under 1/2 minut. Substratet sköl- jes därefter i vatten och doppas i isopropylalkohol. Härefter är substratet redo för anbringande av de olika epitaxskikten.The surface 20 of the substrate 1U is then cleaned to ensure good epitaxial culture of the different epitaxial layers of the laser diode 10. This can be achieved by light etching at 3000 for about 1 minute of the surface with a 1 to ~ 1 mixture of anhydrous sodium hydroxide (8 grams of sodium hydroxide to 200 ml of water) and anhydrous hydrogen peroxide (20 ml of 30% hydrogen peroxide to 200 ml of water). The substrate is then placed in hot hydrofluoric acid to remove the oxides which may have formed on the surface 20, after which renewed light etching with the mixture just described takes place at 300 for 1/2 minute. The substrate is then rinsed in water and dipped in isopropyl alcohol. Thereafter, the substrate is ready for application of the various epitaxial layers.
De olika epitaxskikten avsättes på substratet 14 genom den välkända vätskefasepitaxmetoden under användning av den utfällnings~ apparat som beskrivas i den amerikanska patentskriften 3 753 B01.The various epitaxial layers are deposited on the substrate 14 by the well-known liquid phase epitaxial method using the precipitating apparatus described in U.S. Pat. No. 3,753 B01.
Rerw allmänt består denna apparat av ett ugnsskepp försett med ett 10 15 20 25 då: HO 7905635~4+ 6 antal däri belägna, separata brunnar, en för varje epitaxskikt som skall utfällas och ett glidorgan som är rörligt på längden genom skeppet och över varje brunns botten. Glidorganet är i sin yta försett med ett par åtskilda slitsar som sträcker sig in i var och en av brunnarna. En av dessa slitsar är avsedd att inrym- ma en utgängsskiva, under det att den andra slitsen är utförd för uppbäring av det substrat på vilket epitaxskikten skall utfällas.Rerw generally this apparatus consists of an oven vessel provided with a separate wells, one for each epitaxial layer to be deposited and a slider movable longitudinally through the vessel and over each well bottom. The sliding member is provided in its surface with a pair of separate slits which extend into each of the wells. One of these slots is intended to accommodate an exit disc, while the other slot is designed to support the substrate on which the epitaxial layers are to be deposited.
I varje brunn finns en sats av det halvledarmaterial som skall ut- fällas, ett lösningsmedel för detta material och en ledningstypmo- difierare i den mån en dylik skall användas. I varje brunn finns en vikt för utbredning av utfällningslösningen över hela brunnsytan.In each well there is a batch of the semiconductor material to be precipitated, a solvent for this material and a line type modifier to the extent that such is to be used. In each well there is a weight for spreading the precipitation solution over the entire well surface.
Om så önskas, kan en utgângsskíva vara anordnad mellan vikten och satseh. Vid laserdiodens 10 tillverkning är det att föredraga att den första brunnen är försedd med-en utgângsskiva mellan vikten och Säfifšcllo Vid laserdiodens 10 tillverkning används ett skepp med åtmin- stone fyra källor. Den första källan inrymmer en sats galliumarsenid och aluminiumarsenid som halvledarmaterial, gallium som lösnings- medel och tenn som en modifierare för N-ledning, varjämte en ut- gângsskiva av galliumarsenid är belägen ovanför satsen. Den andra brunnen inrymmer en sats galliumarsenid och eventuellt aluminiumarse- nid som halvledarmaterial och gallium som lösningsmedel men ingen ledníngstypmodífierare. Den tredje brunnen inrymmer en sats gallíum- arsenid och aluminiumarsenid som halvledarmaterial, gallium som lös- ningsmedel och germanium som en modifierare för P-ledning. Utgångs- skivan i slitsen i glidorganet utgöres av gallíumarsenid. Substratet 1U med de däri anordnade skârorna 2h är anbragt i korrekt slits i glídorganet sä att skârorna 2G ligger parallellt med glidorganets rörelse i längdriktningen.If desired, an output disk can be arranged between the weight and the batch. In the manufacture of the laser diode 10, it is preferred that the first well be provided with an output disk between the weight and Sä fi fšcllo. In the manufacture of the laser diode 10, a ship with at least four sources is used. The first source contains a batch of gallium arsenide and aluminum arsenide as semiconductor material, gallium as solvent and tin as a modifier for N-wire, and a starting disc of gallium arsenide is located above the batch. The second well contains a batch of gallium arsenide and possibly aluminum arsenide as semiconductor material and gallium as solvent but no conductor type modifier. The third well contains a batch of gallium arsenide and aluminum arsenide as semiconductor material, gallium as solvent and germanium as a modifier for P-line. The output disk in the slot in the slider is constituted by gallium arsenide. The substrate 1U with the grooves 2h arranged therein is arranged in the correct slot in the sliding member so that the grooves 2G lie parallel to the longitudinal movement of the sliding member.
Ugnsskeppet med däri anordnade satser och skivor placeras i ett ugnsrör, och en ström av högrenat väte föres genom ugnsröret och över skeppet. Ugnsröret upphettas till en temperatur mellan 8200 och 8600. Detta bringar lösningsmedlet att smälta och halvledarma- terialen och ledningstypmodifierarna att lösas i det smälta lös- ningsmedlet. Denna temperatur upprätthâlles tillräckligt länge för att säkerställa fullständig smältning och homogenisering av satsernaa ingredienser. Ugnsskeppet och dess innehåll tillåtas därefter svalna till cza 3-500, och glidorganet förflyttas för införsel av substratet 1u direkt i den första brunnens lösning.The furnace vessel with batches and discs arranged therein is placed in a furnace tube, and a stream of highly purified hydrogen is passed through the furnace tube and over the vessel. The furnace tube is heated to a temperature between 8200 and 8600. This causes the solvent to melt and the semiconductor material and line type modifiers to dissolve in the molten solvent. This temperature is maintained long enough to ensure complete melting and homogenization of the batches of ingredients. The furnace vessel and its contents are then allowed to cool to about 3-500, and the slider is moved to introduce the substrate 1u directly into the solution of the first well.
Utgångsskivan i glidorganet passerar genom den första källan O) 10 15 20 25 30 NO 7905635-4 utan att stoppas och inträder i den andra brunnen när substratet införes i den första källan. Utgångsskivan mellan vikten och lös~ ningsmedlet i den första källan används för att mätta lösningen i den första källan. När substratets 1h yta 20 bringas i kontakt med den första brunnens lösning, uppträder en partiell smältning bortom skärornas 2u övre hörn såsom framgår av fig. 3. Ugnsskeppet och dess innehåll kyles därefter tämligen snabbt, minst med 1°C per minut.The output disk of the slider passes through the first source without stopping and enters the second well when the substrate is introduced into the first source. The starting disk between the weight and the solvent in the first source is used to saturate the solution in the first source. When the surface 20 of the substrate 1h is brought into contact with the solution of the first well, a partial melting occurs beyond the upper corner of the inserts 2u as shown in Fig. 3. The oven vessel and its contents are then cooled rather rapidly, at least at 1 ° C per minute.
Detta förorsakar att en del av halvledarmaterialet i den första brunnens lösning, liksom en del av ledningstypmodifieraren, kommer att utfüllas ur lösningen och avsättas i skärorna ZH och på substra- tets1H yta 20 för bildning av det första epitaxskiktet 26, se fig. 3. Tiden för utfällningen av det första epitaxskiktet 26 bör vara sådan, att tjockleken do mittemellan skårorna 2H uppgår till 0,8 - ~ 2 pm, under det att tjockleken d1 vid skårornas 2H kanter bör ligga mellan 0,3 och 1,0 Fm. Det är härvid att föredraga att tjock- leken d1 ligger inom nedre delen av nyssnämnda område, eftersom detta ger större stabilitet åt grundmoden. Vidare bör epitaxskiktets 26 del 26a över substratytdelen 20 mellan skårorna 2N vara i huvud- sak plan över en bredd wo på omkring H-15 pm.This causes a portion of the semiconductor material in the first well solution, as well as a portion of the lead type modifier, to fill out of the solution and deposit in the inserts ZH and on the substrate 1H surface 20 to form the first epitaxial layer 26, see Fig. 3. for the precipitation of the first epitaxial layer 26 should be such that the thickness do midway between the grooves 2H amounts to 0.8 - ~ 2 μm, while the thickness d1 at the edges of the grooves 2H should be between 0.3 and 1.0 μm. It is hereby preferred that the thickness d1 is within the lower part of the just mentioned area, since this gives greater stability to the basic mode. Furthermore, the portion 26a of the epitaxial layer 26 over the substrate surface portion 20 between the grooves 2N should be substantially planar over a width wo of about H-15 μm.
Medan det forsta epitaxskiktet 26 avsätts på substratet 14, befinner sig den pà glidorganet anordnade utgàngsskivan i den andra brunnen och mättar lösningen i denna. Efter det att det första epitaxskiktet 26 utfällts med önskad tjocklek på substratet 14, rör sig glidorganet så att substratet införas i den andra källan, där det första epitaxskiktet 26 bringas i kontakt med lösningen i den andra brunnen. Ugnsskeppet och dess innehåll kyles ytterligare för att bringa en del av halvledarmateríallösningen i den andra källan till utfällning för avsättning pà det iörsta epitaxskiktet 26 för bildande av det andra epitaxskiktet 28. Utfällningen av halvledar- materialet från den andra källans lösning sker endast under en kort tidsperiod, varför den del av det andra epitaxskiktet, som ligger på substratets 18 ytdel 20a mellan skårorna 24, blir mycket tunn, fö- reträdesvis mellan 0,5 och 0,3 pm. Det är känt att utfällningshas- tignfiven vidvätskefasepitaii varierar med ytkrökningen. Ju större positiv krökning (dvc. konkavitet), desto snabbare är utfällnings- hastigheten. Lpitaxiell odling sker företrädesvis vid botten av de båda brunnarna bildade av ovanytan av det första epitaxskiktet 26 ovanför de båda skârorna 2U. I gengäld kommer - ovanför det flata partiet av det första epitaxskiktets 26 ovanyta, som är beläget ovanför substratytdelen 20a - odlingen att minskas till följd dels av denna ytas relativt kraftiga negativa krökníng, dels till följd _. fw- W ,..._..-_-.. __.......,_..,_,_______._____,__ U~ PJ- S 25 30 790563544 av lateral massöverföring av odlat material mot områden med stñr~ re tillväxt (t.ex. mot de båda konkava delarna av det första epítax~ skíktets ?6 nvanyta ovanför skárorna 24). Såsom framgår av fig. H kommer således det andra epitaxskiktets 28 del 28a ovanför substratet: ytdel 20a att ha likformig tjocklek över ett område med bredden wo och gradvis ríllta i tjocklek då det andra epitaxskiktet 28 passerar runt skärornas ?H hörn. För att man skall erhålla ett andra epitax- skikt 28 med ringa tjocklek, är det fördelaktigt om man utnyttjar en lösning med ringa volym, såsom beskrivas i amerikanska patentskritten 3 753 801.While the first epitaxial layer 26 is deposited on the substrate 14, the output disk provided on the slider is in the second well and saturates the solution therein. After the first epitaxial layer 26 is deposited with the desired thickness on the substrate 14, the slider moves so that the substrate is introduced into the second source, where the first epitaxial layer 26 is brought into contact with the solution in the second well. The furnace vessel and its contents are further cooled to bring a portion of the semiconductor material solution in the second source to precipitate for deposition on the first epitaxial layer 26 to form the second epitaxial layer 28. The precipitating material of the semiconductor material from the second source solution occurs only for a short period of time. , so that the part of the second epitaxial layer, which lies on the surface part 20a of the substrate 18 between the grooves 24, becomes very thin, preferably between 0.5 and 0.3 μm. It is known that the precipitation rate of the liquid phase epithelium also varies with the surface curvature. The greater the positive curvature (i.e. concavity), the faster the precipitation rate. Epitaxial culture preferably takes place at the bottom of the two wells formed by the upper surface of the first epitaxial layer 26 above the two notches 2U. On the other hand, above the flat portion of the upper surface of the first epitaxial layer 26, which is located above the substrate surface portion 20a, the culture will be reduced as a result of the relatively strong negative curvature of this surface, and as a result. fw- W, ..._..-_- .. __......., _ .., _, _______._____, __ U ~ PJ- S 25 30 790563544 of lateral mass transfer of cultured material to areas with greater growth (eg towards the two concave parts of the first epitaxial layer? 6 nvanyta above the notches 24). Thus, as shown in Fig. H, the portion 28a of the second epitaxial layer 28 above the substrate: surface portion 20a will have a uniform thickness over an area of width wo and gradually roll in thickness as the second epitaxial layer 28 passes around the corners of the inserts. In order to obtain a second epitaxial layer 28 of small thickness, it is advantageous to use a small volume solution, as described in U.S. Pat. No. 3,753,801.
Medan det andra epitaxskiktet 28 utfälles på det första epi- taxskiktet 26, befinner sig glidorganets utgångsskiva i den tredje källan, där den mättar lösningen med halvledarmaterial. Glidorganet förflyttas därefter in i den tredje brunnen i syfte att bringa det andra epitaxskiktet 28 i kontakt med den tredje brunnens lösning.While the second epitaxial layer 28 is deposited on the first epitaxial layer 26, the output disk of the slider is in the third source, where it saturates the solution with semiconductor material. The slider is then moved into the third well for the purpose of contacting the second epitaxial layer 28 with the solution of the third well.
Ugnsskeppets temperatur och dess innehåll kyles ytterligare för att från den tredje källans lösning utfälla en del av halvledarmaterialet och ledníngstypsmodifíeraren. Härigenom bildas det tredje epitax- skiktet 30. Detta tredje epitaxskikt 30 avsätts under tillräckligt lång tid för att sklktets minimitjocklek ovanför den mellan skârorna 24 liggande substratytan 70 blir mellan 0,9 och 2 pm. Glidorganet iörflyttas åter för att bringa substratet med därpå befintliga epitax~ skikt in i den fjärde brunnen, där den däri befintliga lösningen mät- tats av utgângsskivan. Ugnsskeppet och dess innehåll kyles ytterliga- re för utfällning av en del av fjärde brunnens lösnings halvledar- material och ledningstypmodifierare för bildande av det fjärde epi- taxskiktet 32. Detta fjärde epitaxskikt 32 har företrädesvis en mi- nimitjocklek mellan 0,2 och 1,0 pm.The temperature of the furnace vessel and its contents are further cooled to precipitate from the third source solution a portion of the semiconductor material and the conductivity type modifier. This forms the third epitaxial layer 30. This third epitaxial layer 30 is deposited for a sufficiently long time for the minimum thickness of the layer above the substrate surface 70 lying between the grooves 24 to be between 0.9 and 2 [mu] m. The slider is moved again to bring the substrate with epitaxic layers thereon into the fourth well, where the solution contained therein has been measured by the output disk. The furnace vessel and its contents are further cooled to precipitate a portion of the fourth well solution semiconductor material and line type modifier to form the fourth epitaxial layer 32. This fourth epitaxial layer 32 preferably has a minimum thickness between 0.2 and 1.0. pm.
Vi har funnit att det fjärde epitaxskiktets 32 ytkontur kommer att variera med detta skikts tjocklek. Om de tredje och fjärde epitax- skíkten 30 een 32 har de ovan angivna mínimitjocklekarna, kommer det fjärde epitaxskiktets 32 yta att uppvisa en ringa upphöjning direkt ovanför den de] av substratytan 20 som ligger mellan skàrorna 2%, se fig. 5. Gm emellertid mínimitjocklekarna hos de tredje och fjärde sælkzen 30 och 3? har de ovan angivna maximivärdena, kommer det fjär- de epitaxskiktets 3? yta att uppvisa en fördjupning alldeles ovanlor den del av substratytan 20 som ligger mellan skårorna 2%, se fig. 6. l båda fallen föreligger en visuell indikering av läget för den del av det andra epitaxskiktet ?8 som har líkformig tjocklek i syfte att möjliggöra lätt lokalisering av den plats där remskontakten skall anbringas. -wuWv-f MON!! II \~f f, Af grw 10 15 25 30 7905635~k rm substratet 1% med därpå anbringade epitaxskikt bort- rages frin upnsskeppet, kommer kiseldioxidskiktet 3% att avsättas över det f}ärde skiktet 32. Detta sker företrädesvis genom pyro~ lyrisk sïnderdelning av kiselhaltig gas såsom silan, i syre eller vattenånga. En remsformad öppning utföres i kiseldioxidskiktet 3H direkt ovanför upphöjningen eller fördjupningen i det fjärde epi« taxskíktets 32 yta. Såsom redan omnämnts, kan denna öppning åstad- kommas genom anbringande av ett fotoresistskikt över kiseldioxid- skiktet utom vid den plats där öppningen skall bildas, varefter bortetsning sker av de blottlagda delarna av kiseldioxidskiktet.We have found that the surface contour of the fourth epitaxial layer 32 will vary with the thickness of this layer. If the third and fourth epitaxial layers 30 een 32 have the above-mentioned minimum thicknesses, the surface of the fourth epitaxial layer 32 will have a slight elevation directly above that of the substrate surface 20 which lies between the notches 2%, see Fig. 5. However, the minimum thicknesses of the third and fourth seals 30 and 3? has the maximum values given above, will the fourth epitaxial layer 3? surface to have a depression just above the part of the substrate surface 20 which lies between the grooves 2%, see Fig. 6. In both cases there is a visual indication of the position of the part of the second epitaxial layer 8 which has a uniform thickness in order to enable easy location of the place where the belt contact is to be applied. -wuWv-f MON !! If the substrate 1% with the epitaxial layers applied thereto is removed from the topsheet, the 3% silica layer will be deposited over the fourth layer 32. This is preferably done by pyrolytic sintering. of siliceous gas such as silane, in oxygen or water vapor. A strip-shaped opening is made in the silica layer 3H directly above the elevation or depression in the surface of the fourth epithelial layer 32. As already mentioned, this opening can be achieved by applying a photoresist layer over the silica layer except at the place where the opening is to be formed, after which etching of the exposed parts of the silica layer takes place.
Därefter överdrages metallfilmen 36 över kiseldioxidskiktet och den blottlagda delen av det fjärde epitaxskiktets 32 yta. Detta sker vanligen medelst den välkända vakuumföràngningsmetoden. Med an1§ndníng av samma metod överdrages substratets 1H yta 22 med me» 1a-L1kiktet 9%.Thereafter, the metal film 36 is coated over the silica layer and the exposed portion of the surface of the fourth epitaxial layer 32. This is usually done by the well-known vacuum evaporation method. Using the same method, the surface 22 of the substrate 22 is coated with the me »1a-L1 layer 9%.
Under halvledarlaserns 10 funktion förorsakar en tröskel- värdesström genom lasern 10 mellan kontakterna Bß och 38 att elek- troner och hål injiceras i det tunna aktiva omrâdet, dvs. det andra epitaxskíktet 28, där hålen och elektronerna rekombinerar och däri- genom orsakar alstríng av ljus. Lasereffekt uppträder i den del av det aktiva området med likformig tjocklek som ligger direkt ovanför den flata ytdelen 26a av det första epitaxskíktet 26, som befinner sig ovanfdr substratytan 20a mellan skårorna ZH. Vidare är det frän halvledarlasern 10 emitterade ljuset av enmodstyp såväl rumsligt (transversellt och lateralt) som longitudínellt (dvs. till frekven~ sen). Denna enmodseffekt uppnås även då lasern arbetar kontinuerligt (CW), liksom vid rumstemperatur eller vid 70°C. Denna laserverkan uppnås till följd av den tunna vâgledare som bildas av de båda hete- rcgena Övergångarna mellan det andra epitaxskiktet 28 och vart och ett av de ffirsta och tredje epitaxskikten 2u och 30. Laseromrâdets bredd bescämmes i huvudsak av en icke-vàgledareffekt,liksom i viss grad av en modförstärkarselektivitetsverkan som uppnås därigenom af! det ~v=ra epitaxskiktet 28 förändras i tjocklek i båda rikt- n n¿arna från delen med minsta tjockleken. Även om felorlenteringen av substratytan 20 har angivits såsom parallell med nfllrans 2H längdaxel, kan det vara önskvärt afr xelnríenteringens riktning har en vinkel på mellan #50 och 135G med avseende på skårans 2H längdaxel. Såsom angivits ovan, innebär en meà nkäran 2H parallell felorientering att den del ävdet andra e¿ízaxskik:et 28 som ligger ovanför det första epitaxskiktets 26 “Ugnen w» an» wav-u w-.u »~ 10 15 20 rå (71 30 790563544 10 flata ytdel 26a blir symmetrisk, dvs. lutningen blir i allt vä- sentligt likformig på ömse sidor om området med likformig tjock- lek. Såsom framgår av fig. 7, medför dock en icke med skâran 12k parallell felorientering att epitaxskiktets 128 del 128a, belägen ovanför det första epitaxskiktets 126 flata del, ej blir symmetrisk, eftersom lutningen vid delens 128a ena sida kommer att bli större än vid dess andra sida. Denna osymmetri är tillräcklig för att in- verka på halvledarlaserns funktion när felorienteringsvinkeln är åtminstone H50 med avseende på skárans 12H längdaxel. Verkan av den- na osvmmetri är att den ljuspunkt som alstras i det andra epitax- skiktet 128 blir större än ljuspunkten alstrad i det symmetriska skiktet. Vare sig det andra epitaxskiktets nämnda del är symmetrisk eller osymmetrisk, kommer dock laserverkan att äga rum i detta om- råde omedelbart ovanför det första epitaxskiktets flata ytdel.During the operation of the semiconductor laser 10, a threshold current through the laser 10 between the contacts Bß and 38 causes electrons and holes to be injected into the thin active region, i.e. the second epitaxial layer 28, where the holes and electrons recombine and thereby cause the generation of light. Laser effect occurs in the part of the active area of uniform thickness which lies directly above the flat surface part 26a of the first epitaxial layer 26, which is located above the substrate surface 20a between the grooves ZH. Furthermore, the light emitted from the semiconductor laser 10 is of a single-mode type both spatially (transversely and laterally) and longitudinally (ie to the frequency). This one-mode effect is achieved even when the laser is operating continuously (CW), as well as at room temperature or at 70 ° C. This laser action is achieved due to the thin waveguide formed by the two heterogeneous transitions between the second epitaxial layer 28 and each of the first and third epitaxial layers 2u and 30. The width of the laser area is mainly determined by a non-waveguide effect, as in some degree of a counter-amplifier selectivity effect thereby achieved by! the epitaxial layer 28 changes in thickness in both directions near the part with the smallest thickness. Although the misalignment of the substrate surface 20 has been stated as parallel to the longitudinal axis of the needle 2H, it may be desirable for the direction of the cell orientation to have an angle of between # 50 and 135G with respect to the longitudinal axis of the notch 2H. As stated above, a mean 2H parallel misorientation means that the portion of the second epithelial layer 28 which lies above the first epitaxial layer 26 "oven w" an "wav-u w-.u" ~ 10 15 20 raw (71 As shown in Fig. 7, however, a non-parallel orientation with the notch 12k causes the part of the epitaxial layer 128 part to be symmetrical, ie the slope becomes substantially uniform on either side of the area of uniform thickness. 128a, located above the flat portion of the first epitaxial layer 126, does not become symmetrical because the slope at one side of the portion 128a will be greater than at its other side.This asymmetry is sufficient to affect the operation of the semiconductor laser when the error orientation angle is at least H50 with The effect of this symmetry is that the point of light generated in the second epitaxial layer 128 becomes larger than the point of light generated in the symmetrical layer.Even the said part of the second epitaxial layer. is symmetrical or asymmetrical, however, the laser action will take place in this area immediately above the flat surface of the first epitaxial layer.
Halvledarlasern 10 har ett antal fördelar jämfört med andra uppbyggnader, vid vilka man strävar efter att uppnå enmodsljusknippe.The semiconductor laser 10 has a number of advantages over other constructions in which one strives to achieve a single-mode light beam.
Vad gäller de olika halvledarlasrar som har begränsningsonràden på ömse sidor om det aktiva området, dvs. lasrar av det slag som visas i amerikanska patentskriften 3 983 510, är den enligt föreliggande uppfinning utförda halvledarlasern 10 mycket enklare med avseende på tillverkningen, eftersom de olika epitaxskikten helt enkelt ut~ fälles i tur och ordning på substratet, varjämte det förfinade aktiva omrâdet bildas automatiskt. Jämfört med en halvledarlaser, vid vilken epitaxskikten odlas över en enda sinkformad skära med det aktiva omrâdet utefter skårans ena kant, har lasern 10 enligt föreliggande uppfinning den fördelen att det alstrade ljusknippet är konsekvent beläget ovanför substratytan 20 mellan skárorna 2%. Dessutom kan remskontaktens läge fastställas noggrant av formen hos det fjärde epitaxskiktets yta, varvid kontakten kan anbringas direkt ovanför det aktiva områdets tunnaste del. Detta är önskvärt för att säker- ställa fullständig strömpassage genom det aktiva omrâde där laser- verkan uppträder. Således är den i enlighet med föreliggande upp- finning utförda halvledarlasern 10 enklare att tillverka än dioden med det aktiva omrâdet bildat utefter en enda sinkformad skära under tillförsäkran av korrekt placering av det aktiva området och remsw kontakten.As for the various semiconductor lasers that have restriction areas on both sides of the active area, ie. lasers of the type shown in U.S. Pat. No. 3,983,510, the semiconductor laser 10 embodied in the present invention is much simpler in manufacture, since the various epitaxial layers are simply deposited in turn on the substrate, and the refined active region is formed. automatically. Compared to a semiconductor laser, in which the epitaxial layers are grown over a single zinc-shaped insert with the active area along one edge of the notch, the laser 10 according to the present invention has the advantage that the generated light beam is consistently located above the substrate surface 20 between the notches 2%. In addition, the position of the belt contact can be accurately determined by the shape of the surface of the fourth epitaxial layer, the contact being able to be applied directly above the thinnest part of the active area. This is desirable to ensure complete current passage through the active area where laser action occurs. Thus, the semiconductor laser 10 constructed in accordance with the present invention is easier to fabricate than the diode with the active region formed along a single zinc-shaped cutter while ensuring the correct placement of the active region and the strip contact.
U U KO QU U KO Q
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US92977678A | 1978-07-31 | 1978-07-31 | |
US06/004,143 US4215319A (en) | 1979-01-17 | 1979-01-17 | Single filament semiconductor laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE7905635L SE7905635L (en) | 1980-02-01 |
SE436670B true SE436670B (en) | 1985-01-14 |
Family
ID=26672669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE7905635A SE436670B (en) | 1978-07-31 | 1979-06-27 | Semiconductor laser |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2929719C2 (en) |
GB (1) | GB2027261B (en) |
IT (1) | IT1121922B (en) |
SE (1) | SE436670B (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2062949B (en) * | 1979-10-12 | 1983-08-10 | Rca Corp | Single filament semiconductor laser with large emitting area |
US4426701A (en) * | 1981-12-23 | 1984-01-17 | Rca Corporation | Constricted double heterostructure semiconductor laser |
GB2129211B (en) * | 1982-10-21 | 1987-01-14 | Rca Corp | Semiconductor laser and a method of making same |
FR2535121B1 (en) * | 1982-10-25 | 1989-01-06 | Rca Corp | SEMICONDUCTOR LASER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
DE3240700C2 (en) * | 1982-11-04 | 1994-07-07 | Rca Corp | Method of manufacturing a semiconductor laser and semiconductor laser produced thereafter |
US4937836A (en) * | 1983-11-30 | 1990-06-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and production method therefor |
DE4240539C2 (en) * | 1992-01-21 | 1997-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | Method for manufacturing a semiconductor laser |
-
1979
- 1979-06-25 IT IT23845/79A patent/IT1121922B/en active
- 1979-06-27 SE SE7905635A patent/SE436670B/en not_active IP Right Cessation
- 1979-07-21 DE DE2929719A patent/DE2929719C2/en not_active Expired
- 1979-07-25 GB GB7925871A patent/GB2027261B/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1121922B (en) | 1986-04-23 |
IT7923845A0 (en) | 1979-06-25 |
DE2929719C2 (en) | 1982-08-05 |
GB2027261A (en) | 1980-02-13 |
GB2027261B (en) | 1982-10-06 |
SE7905635L (en) | 1980-02-01 |
DE2929719A1 (en) | 1980-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4215319A (en) | Single filament semiconductor laser | |
US4347486A (en) | Single filament semiconductor laser with large emitting area | |
GB1499967A (en) | Injection lasers | |
SE436670B (en) | Semiconductor laser | |
JP2752423B2 (en) | Method for diffusing Zn into compound semiconductor | |
CA1192977A (en) | Constricted double heterostructure semiconductor laser | |
EP0212977A2 (en) | A buried type semiconductor laser device | |
CA1253608A (en) | Phase-locked semiconductor laser array and a method of making same | |
GB2062949A (en) | Single filament semiconductor laser with large emitting area | |
US4642143A (en) | Method of making a double heterostructure laser | |
CA1226659A (en) | Double heterostructure laser and a method of making same | |
JP2002261390A (en) | Semiconductor laser and its fabricating method | |
US4632709A (en) | Process for preventing melt-back in the production of aluminum-containing laser devices | |
JPS6430287A (en) | Semiconductor laser device and manufacture thereof | |
JPH10510102A (en) | Ridge laser in channel | |
KR900006588B1 (en) | The method of laser diode manufacture | |
JPS61204993A (en) | Semiconductor light emitting device | |
JPS5834988A (en) | Manufacture of semiconductor laser | |
JPS6351558B2 (en) | ||
JPS6122478B2 (en) | ||
KR940008578B1 (en) | Surface protection film building method of semiconductor laser diode | |
Botez | Single filament semiconductor laser | |
JPS60198812A (en) | Manufacture of semiconductor light emitting element | |
JPS5853876A (en) | Preparation of semiconductor laser | |
JPH02253683A (en) | Algaas laser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7905635-4 Effective date: 19880318 Format of ref document f/p: F |