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DE19546578A1 - Halbleiterlaservorrichtung und Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleiterlaservorrichtung und Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung

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Publication number
DE19546578A1
DE19546578A1 DE19546578A DE19546578A DE19546578A1 DE 19546578 A1 DE19546578 A1 DE 19546578A1 DE 19546578 A DE19546578 A DE 19546578A DE 19546578 A DE19546578 A DE 19546578A DE 19546578 A1 DE19546578 A1 DE 19546578A1
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DE
Germany
Prior art keywords
layer
conductivity type
algaas
etching
gaas
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19546578A
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English (en)
Inventor
Motoharu Miyashita
Hirotakta Kizuki
Yasuaki Yoshida
Yutaka Mihashi
Yasutomo Kajikawa
Shouichi Karakida
Yuji Ohkura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
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 DE19546578A1 publication Critical patent/DE19546578A1/de
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Description

Diese Erfindung betrifft eine Halbleiterlaservorrich­ tung und ein Herstellungsverfahren dafür und insbesondere Halbleiterlaservorrichtungen eines Typs mit einem vergrabe­ nen Steg und eines Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur bzw. SAS-Typs und Herstellungsverfahren dafür.
Die Fig. 18(a) bis 18(e) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Herstellungsverfahren ei­ ner Halbleiterlaservorrichtung eines Typs mit einem vergra­ benen Steg im Stand der Technik darstellen, die eine AlGaAs-Stromsperrschicht aufweist. Wie es in Fig. 18(a) gezeigt ist, werden zu Beginn eine untere Al0.5Ga0.5As-Be­ schichtungslage 2 eines n-Typs, eine aktive Al0.1Ga0.9As- Schicht 3, eine erste obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 4 eines p-Typs, eine Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p- Typs, eine zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p-Typs und eine GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs aufeinan­ derfolgend epitaktisch auf ein GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen. Wie es in Fig. 18(b) gezeigt ist, wird als nächstes ein SiON-Film 13 auf einem streifenförmigen Be­ reich der GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs abgelagert und un­ ter Verwendung des SiON-Films 13 als eine Maske werden die GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs und die zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p-Typs selektiv ge­ ätzt. Dieses Ätzen wird automatisch gestoppt, wenn eine Oberfläche des Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs freigelegt ist. Auf diese Weise wird eine Stegstruktur aus­ gebildet, die die zweite obere Beschichtungslage 6 und die Deckschicht 7 aufweist. In dem Schritt in Fig. 18(c) wird eine Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 des n-Typs epitak­ tisch auf die freigelegte Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 und an Seitenoberflächen der Stegstruktur aufgewachsen, um die Abschnitte der Deckschicht 7 und der zweiten oberen Be­ schichtungslage 6, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, zu vergraben. Wie es in Fig. 18(d) gezeigt ist, wird danach, nachdem der SiON-Film 13 entfernt worden ist, eine GaAs-Kontaktschicht 10 des p-Typs epitaktisch über der ge­ samten Oberfläche aufgewachsen. Nachdem eine hintere Ober­ fläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließlich eine Elektrode 11 einer vorderen Oberfläche auf einer Ober­ fläche der Kontaktschicht 10 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberflä­ che des GaAs-Substrats 1 ausgebildet, was zu einer Halblei­ terlaservorrichtung führt, wie sie in Fig. 18(e) gezeigt ist.
Bei dieser Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit ei­ nem vergrabenen Steg wird eine vorwärts gerichtete Vorspan­ nung zwischen der Elektrode 11 einer vorderen Oberfläche und der Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche angelegt, wodurch Elektronen und Löcher in die aktive Schicht inji­ ziert werden, um dadurch Laserlicht aus der aktiven Schicht 3 abzustrahlen. Bei dieser Abstrahlung ist jedoch das aus der aktiven Schicht 3 abgestrahlte Licht auf den Stegstruk­ turbereich begrenzt, da ein Strom aufgrund eines Vorhanden­ seins der Stromsperrschicht 9 hauptsächlich durch die Steg­ struktur fließt und ein Brechungsindex des Stegstrukturbe­ reichs größer als der des Bereichs der Stromsperrschicht 9 ist.
Wenn AlGaAs, das ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, epitaktisch aufgewachsen wird, ist es auf Grund dessen, daß die Migrationslänge von Al kurz ist, im allgemeinen wahrscheinlich, daß ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche auftritt. Wenn das dreidimensionale Wachstum an der Wachstumsoberfläche auf­ tritt, wird ein Aufwachsen von Schichten schwierig, wodurch Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen bzw. Ver­ schiebungen, welche durch das dreidimensionale Wachstum verursacht werden, in den aufgewachsenen Schichten erzeugt werden. Wenn eine andere epitaktische Schicht auf einer Oberfläche der AlGaAs-Schicht nachgewachsen wird, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, nachdem die Oberfläche der Luft ausgesetzt worden ist, beinhaltet die nachgewachsene Schicht ebenso viele Kristalldefekte.
Bei dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg wird das Al0.7Ga0.3As des n-Typs auf der Oberfläche der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs, welche durch das Ätzen zum Ausbilden der Stegstruktur freigelegt worden ist, nachgewachsen, um dadurch die Stromsperrschicht 9 aus­ zubilden. Genauer gesagt wird nach dem Ätzverfahren in der Luft zum Ausbilden der Stegstruktur, die Al0.7Ga0.3As- Stromsperrschicht 9, die ein großes Zusammensetzungsver­ hältnis von Al aufweist, auf der Oberfläche der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 nachgewachsen. Deshalb wer­ den viele Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, in der Stromsperrschicht 9 erzeugt, was ein Erzeugen eines Leckstroms verursacht. Folglich wird der Strom, welcher durch die Stegstruktur fließt, verringert und ein Schwell­ wertstrom einer Laseroszillation wird erhöht, was zu einer Verringerung eines Lichtabstrahlungswirkungsgrads führt.
Um die Kristallqualität der Stromsperrschicht zu ver­ bessern, wird ein Herstellungsverfahren einer Halbleiterla­ servorrichtung, bei welchem die Schicht der Substratseite beim Aufwachsen der Stromsperrschicht keine AlGaAs-Schicht, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, sondern eine GaAs-Schicht ist, verwendet. Die Fig. 19(a) bis 19(e) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei diesem Herstellungsverfahren darstellen. Wie es in Fig. 19(a) gezeigt ist, werden zu Beginn eine untere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 2 des n-Typs, eine aktive Al0.1Ga0.9As-Schicht 3, eine erste obere Al0.5Ga0.5As-Be­ schichtungslage 4 des p-Typs, eine erste GaAs-Ätzstopp­ schicht 114 des p-Typs, eine zweite Al0.7Ga0.3As-Ätzstopp­ schicht 15 des p-Typs, eine zweite obere Al0.5Ga0.5As-Be­ schichtungslage 6 des p-Typs und eine GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs aufeinanderfolgend auf ein GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen. Wie es in Fig. 19(b) gezeigt ist, wird als nächstes ein SiON-Film 13 auf einem streifenförmi­ gen Bereich der GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs abgelagert und unter Verwendung des SiON-Films 13 als eine Maske wer­ den die GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs und die zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p-Typs selektiv ge­ ätzt. Dieses Ätzen wird automatisch gestoppt, wenn eine Oberfläche der zweiten Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 15 des p-Typs freigelegt ist. Desweiteren wird ein Bereich der freigelegten Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht 15 ge­ ätzt. Dieses Ätzen wird automatisch gestoppt, wenn eine Oberfläche der ersten GaAs-Ätzstoppschicht 114 des p-Typs freigelegt ist. Auf diese Weise wird eine Stegstruktur, die die zweite Ätzstoppschicht 15, die zweite obere Beschich­ tungslage 6 und die Deckschicht 7 aufweist, ausgebildet. In dem Schritt in Fig. 19(c) wird eine Al0.7Ga0.3As-Strom­ sperrschicht 9 des n-Typs epitaktisch auf die freigelegte Oberfläche der ersten GaAs-Ätzstoppschicht 114 des p-Typs und an Seitenoberflächen der Stegstruktur aufgewachsen, um die Abschnitte der Deckschicht 7, der zweiten oberen Be­ schichtungslage 6 und der zweiten Ätzstoppschicht 15, wel­ che durch das Ätzen entfernt worden sind, zu vergraben. Wie es in Fig. 19(d) gezeigt ist, wird danach, nachdem der SiON-Film 13 entfernt worden ist, eine GaAs-Kontaktschicht 10 des p-Typs epitaktisch über der gesamten Oberfläche auf­ gewachsen. Schließlich wird, nachdem eine hintere Oberflä­ che des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von un­ gefähr 100 µm geschliffen worden ist, eine Elektrode 11 ei­ ner vorderen Oberfläche auf einer Oberfläche der Kontakt­ schicht 10 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs- Substrats 1 ausgebildet, was zu einer Halbleiterlaservor­ richtung führt, wie sie in Fig. 19(e) gezeigt ist.
Bei diesem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaser­ vorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg wird die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 epitaktisch nicht auf die Oberfläche der AlGaAs-Schicht, die ein großes Zusammenset­ zungsverhältnis von Al aufweist, sondern auf die Oberfläche der ersten GaAs-Ätzstoppschicht 114 des p-Typs aufgewach­ sen. Deshalb kann die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht er­ zielt werden, die verglichen mit der Stromsperrschicht in dem Herstellungsverfahren, wie es in den Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigt ist, verringerte Kristalldefekte aufweist.
Die Fig. 20(a) bis 20(e) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Herstellungsverfahren ei­ ner Halbleiterlaservorrichtung eines Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur bzw. SAS-Typs im Stand der Technik darstellen, die in der veröffentlichten Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 7-40618 beschrieben ist. Diese Figuren zeigen Schnittansichten in einem Schnitt, der senk­ recht zu einer Richtung eines optischen Wellenleiters von Lasern verläuft. In den Fig. 20(a) bis 20(e) bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein GaAs-Substrat des n-Typs. Das Be­ zugszeichen 22 bezeichnet eine untere Al0.55Ga0.45As-Be­ schichtungslage des n-Typs. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet eine aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine erste obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungs­ lage des p-Typs. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet eine GaAs- Schutzschicht des p-Typs. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht des n-Typs. Das Be­ zugszeichen 27 bezeichnet eine GaAs-Deckschicht des p-Typs. Das Bezugszeichen 28 bezeichnet eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage des p-Typs. Das Bezugszei­ chen 29 bezeichnet eine GaAs-Kontaktschicht des p-Typs. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Resistfilm.
Es folgt eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens. Wie es in Fig. 20(a) gezeigt ist, werden zu Beginn die un­ tere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 22 des n-Typs, die aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht 23, die erste obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 24 des p-Typs, die GaAs- Schutzschicht 35 des p-Typs, die Al0.75Ga0.25As-Stromsperr­ schicht 26 des n-Typs und die GaAs-Deckschicht 27 des p- Typs aufeinanderfolgend auf das GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen. Wie es in Fig. 20(b) gezeigt ist, wird als nächstes ein Resistfilm 30, der einen streifenförmigen Öff­ nungsabschnitt aufweist, unter Verwendung eines photolitho­ graphischen Verfahrens auf der GaAs-Deckschicht 27 des p- Typs abgelagert. In dem Schritt in Fig. 20(c) werden unter Verwendung des Resistfilms 30 als eine Maske die GaAs-Deck­ schicht 27 des p-Typs und die Al0.75Ga0.25As-Stromsperr­ schicht 26 des n-Typs selektiv geätzt, um dadurch eine streifenförmige Rille 40 auszubilden. Wie es in Fig. 20(d) gezeigt ist, werden desweiteren, nachdem der Resistfilm 30 entfernt worden ist, die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Be­ schichtungslage 28 des p-Typs und die GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs aufeinanderfolgend über der gesamten Oberflä­ che ausgebildet.
Die GaAs-Schutzschicht 35 des p-Typs in dem Bereich der streifenförmigen Rille ist zwischen die erste obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 24 des p-Typs und die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs gebracht worden und die Schutzschicht 35 in einem Bereich mit Ausnahme des Bereichs der streifenförmigen Rille ist zwischen die erste obere Beschichtungslage 24 und die Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs gebracht worden. Genauer gesagt wird die Schutzschicht 35 in beiden Bereichen zwischen Halbleiterschichten beidseitig umfaßt, von denen jede eine Bandlückenenergie aufweist, die größer als die von GaAs ist. Deshalb wird eine Quantumwell in der GaAs-Schutzschicht 35 ausgebildet und diskrete Energieni­ veaus werden an einem Leitungsband und einem Valenzband in der Quantumwell erzeugt. Demgemäß wird die Bandlückenener­ gie der GaAs-Schutzschicht 35 des p-Typs eine Energiediffe­ renz zwischen jeweiligen untersten Niveaus des Leitungsban­ des und des Valenzbandes und sie ist größer als die von bloßem GaAs. Außerdem wird, je dünner die Schutzschicht 35 ist, desto größer die Bandlückenenergie der GaAs-Schutz­ schicht 35. Die GaAs-Schutzschicht 35 des p-Typs ist auf eine Dicke eingestellt, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund dieses Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Al0.12Ga0.88As-Schicht 23 ist.
Bei dem Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservor­ richtung des Typs mit einem vergrabenen Steg im Stand der Technik, das in den Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigt ist, tritt, da die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, auf der Oberfläche der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 9, die ein gro­ ßes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, nachgewach­ sen wird, welche während des Verfahrens zum Ausbilden der Stegstruktur der Luft ausgesetzt worden ist, ein dreidimen­ sionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche auf, wodurch viele Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, wel­ che durch das dreidimensionale Wachstum verursacht werden, in der Stromsperrschicht erzeugt werden, was ein Erzeugen eines Leckstroms verursacht. Folglich wird der Strom, wel­ cher durch die Stegstruktur fließt, verringert und ein Schwellwertstrom einer Laseroszillation wird erhöht, was zu einer Verringerung eines Lichtabstrahlungswirkungsgrads führt.
Unterdessen wird bei dem Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg im Stand der Technik, das in den Fig. 19(a) bis 19(e) gezeigt ist, die Stromsperrschicht, die eine bessere Kristallqualität als die bei dem in den Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigten Herstellungsverfahren aufweist, bei welchem die Stromsperrschicht auf die Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 aufgewachsen wird, erzielt, da die Stromsperrschicht 9 auf die erste GaAs-Ätzstoppschicht 114 aufgewachsen wird. Bei dem vorhergehenden Verfahren ist es für eine Halblei­ terlaservorrichtung, die eine Oszillationswellenlänge von 0.78 bis 0.81 µm aufweist, notwendig, daß die erste GaAs- Ätzstoppschicht 114 des p-Typs eine Dicke von unter unge­ fähr 3 nm aufweist, um aus der aktiven Schicht 3 abge­ strahltes Licht nicht zu absorbieren. Bei einem solchen Aufwachsen der dünnen GaAs-Schicht, die eine Dicke unter 3 nm aufweist, ist jedoch das Steuern der Filmdicke schwie­ rig. Ebenso ist es bei dem Ätzen der zweiten Al0.7Ga0.3As- Ätzstoppschicht 15 des p-Typs auch unter Verwendung irgend­ eines selektiven Ätzverfahrens schwierig, das Ätzen voll­ kommen an der Oberfläche der ersten GaAs-Ätzstoppschicht 114 des p-Typs zu stoppen, und es ist unvermeidbar, den Oberflächenabschnitt der GaAs-Schicht in einem bestimmten Grad zu ätzen. Deshalb ist es wahrscheinlich, daß die ge­ samte GaAs-Schicht geätzt wird, da die GaAs-Schicht die äu­ ßerst dünne Dicke unter 3 nm aufweist.
Bei dem Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservor­ richtung des Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur im Stand der Technik, das in den Fig. 20(a) bis 20(e) gezeigt ist, muß für eine Halbleiterlaservorrichtung, die eine Oszillationswellenlänge von 0.78 bis 0.81 µm aufweist, die Schutzschicht 35 äußerst dünn mit einer Dicke unter un­ gefähr 3 nm gemacht werden, da es notwendig ist, daß die GaAs-Schutzschicht 35 des p-Typs eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht 23 ist. Wenn die GaAs-Schutzschicht 35 des p-Typs jedoch dünn gemacht wird, ist es wahrscheinlich, daß die Schutzschicht 35 gleichzei­ tig mit dem Ätzen der Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs weggeätzt werden kann, und eine Oberfläche der ersten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 24 des p- Typs wird freigelegt. Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist es in diesem Fall schwierig, daß die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs, die eine gute Kristallqualität aufweist, mit einer guten Wiederhol­ barkeit auf der während des Ätzens der Luft ausgesetzten Oberfläche der ersten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungs­ lage 24, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, nachgewachsen wird, was zu einer Verschlechterung von Lasercharakteristiken führt.
Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, ist es au­ ßerdem wahrscheinlich, daß eine AlGaAs-Schicht, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, auf Grund dessen, daß die Migrationslänge von Al kurz ist, ein dreidimensionales Wachstum verursacht. Deshalb ist es ins­ besondere dann, wenn AlGaAs nach zum Beispiel dem Verfahren zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 nachgewachsen wird, wahrscheinlich, daß das dreidimensionale Wachstum an der Wachstumsschnittstelle auftritt, wodurch viele Defekte, wie zum Beispiel Versetzungen, in den aufgewachsenen Schichten erzeugt werden. Bei dem Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einer selbstausge­ richteten Struktur werden Defekte, wie zum Beispiel Verset­ zungen, in der zweiten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungs­ lage 28 des p-Typs erzeugt und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken wird durch die Defekte verursacht, da die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p- Typs, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al auf­ weist, direkt auf der GaAs-Schutzschicht 35 nachgewachsen wird.
Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterlaservorrichtung eines Typs mit einem ver­ grabenen Steg, die einen verringerten Leckstrom aufweist und eine Stromsperrschicht beinhaltet, die eine gute Kri­ stallqualität aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaservorrichtung mit einer guten Stabilität und Wiederholbarkeit zu schaffen, sowie eine Halbleiterla­ servorrichtung des SAS-Typs bzw. des Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur, die eine zweite obere Be­ schichtungslage beinhaltet, die eine gute Kristallqualität aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung der Halbleiter­ laservorrichtung des SAS-Typs zu schaffen, bei welchem durch ein Ausbilden der zweiten oberen Beschichtungslage mit einer guten Stabilität und Wiederholbarkeit gute La­ sercharakteristiken erzielt werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter­ laservorrichtung die folgenden Schritte: aufeinanderfolgen­ des Ausbilden einer aktiven Schicht und von oberen Be­ schichtungslagen, die einen Halbleiter eines zweiten Leit­ fähigkeitstyps aufweisen, der zu einem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzt ist, auf einer unteren Beschich­ tungslage, die einen Halbleiter des ersten Leitfähig­ keitstyps aufweist; Wegätzen von Abschnitten mit Ausnahme von Bereichen der oberen Beschichtungslagen, in denen ein Strom fließt, um eine vorgeschriebene Tiefe, um eine strei­ fenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Be­ reiche der oberen Beschichtungslagen aufweist; und Ausbil­ den einer Pufferschicht, die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches auf eine Oberfläche der oberen Beschichtungslagen, die durch das Ätzen freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, und Ausbilden einer Stromsperrschicht, die AlyGa1-yAs des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammen­ setzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr aufweist, welches auf die die Pufferschicht vergrabenden Abschnitte der oberen Beschichtungslagen, welche durch das Ätzen ent­ fernt worden sind, aufgewachsen wird.
Da die Schicht, die zuerst auf die Oberfläche der obe­ ren Beschichtungslagen, welche durch das Ätzen zum Ausbil­ den der Stegstruktur freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs ist, das ein niedriges Zu­ sammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird deshalb ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstums­ oberfläche der Pufferschicht unterdrückt, wodurch die Puf­ ferschicht ausgebildet wird, die verringerte Kristalldefek­ te aufweist. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kri­ stallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kri­ stallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unter­ drückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen geringen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad auf­ weist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die oberen Beschichtungslagen bei dem Herstellungs­ verfahren einer Halbleiterlaservorrichtung eine erste obere Beschichtungslage, eine Ätzstoppschicht, die AlzGa1-zAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder mehr aufweist, und eine zweite obere Beschich­ tungslage auf, die AlwGa1-wAs aufweist, das ein Zusammen­ setzungsverhältnis w von Al von 0.6 oder weniger aufweist, die aufeinanderfolgend auf die aktive Schicht geschichtet sind. Die streifenförmige Stegstruktur wird durch ein Ent­ fernen eines Abschnitts mit Ausnahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungslage, in dem ein Strom fließt, durch das Ätzen ausgebildet, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der Ätzstoppschicht freigelegt ist, um die streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die den restli­ chen Bereich der zweiten oberen Beschichtungslage aufweist.
Deshalb werden eine Stabilität und eine Wiederholbar­ keit bei dem Ätzen zum Ausbilden der Stegstruktur verbes­ sert. Da die Schicht, die zuerst auf die freigelegte Ober­ fläche der Ätzstoppschicht und an einer Seitenoberfläche der Stegstruktur aufgewachsen wird, AlGaAs oder GaAs auf­ weist, das ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird außerdem ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Pufferschicht un­ terdrückt, wodurch die Pufferschicht ausgebildet wird, die verringerte Kristalldefekte aufweist. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht, die nachfolgend daran aufgewach­ sen wird, ebenso eine Kristallschicht, die wenige Kristall­ defekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterla­ servorrichtung, die einen geringen Schwellwertstrom und ei­ nen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeu­ te hergestellt werden kann.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Pufferschicht bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung so ausgebildet, daß sie eine Dicke aufweist, die die maximale Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welchen ein Brechungsindex eines Be­ reichs in dem ein aus der aktiven Schicht abgestrahltes Licht in der Stegstruktur und unter der Stegstruktur in der unteren Beschichtungslage, der aktiven Schicht, den oberen Beschichtungslagen und der Ätzstoppschicht verteilt wird, um 0.007 oder mehr größer als jener von Bereichen auf bei­ den Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unteren Beschichtungslage, der aktiven Schicht, den oberen Beschichtungslagen, der Pufferschicht und der Stromsperrschicht verteilt wird.
Deshalb wird das aus der aktiven Schicht abgestrahlte Licht wirkungsvoll auf den Stegstrukturbereich begrenzt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen stabilen lateralen Wellentyp bzw. Querwellentyp aufweist, herge­ stellt werden kann. Da die Pufferschicht, die verringerte Kristalldefekte aufweist, erzielt wird, wie es zuvor be­ schrieben worden ist, weist außerdem die Stromsperrschicht, die auf die Pufferschicht aufgewachsen wird, ebenso eine verbesserte Kristallqualität auf. Folglich wird ein Leck­ strom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen geringen Schwellwertstrom und einen hohen Wir­ kungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Pufferschicht bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung AlxGa1-xAs auf, das ein Zusam­ mensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, wel­ ches bei einer Wachstumstemperatur von 300°C bis 500°C auf­ gewachsen wird.
Deshalb wird bei dem Aufwachsen der Pufferschicht ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Pufferschicht mehr unterdrückt, wodurch die Pufferschicht, die verringerte Kristalldefekte aufweist, ausgebildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kristallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität auf­ weist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch ei­ ne Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwell­ wertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter­ laservorrichtung die folgenden Schritte: aufeinanderfolgen­ des Ausbilden einer aktiven Schicht, einer ersten oberen Beschichtungslage, die AlGaAs eines zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, der zu einem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer ersten Ätzstoppschicht, die AlxGa1-xAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al aufweist, das größer als 0 und 0.3 oder weniger ist, einer zweiten Ätzstopp­ schicht, die AlyGa1-yAs des zweiten Leitfähigkeitstyps auf­ weist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.6 oder mehr aufweist, einer zweiten oberen Beschichtungslage, die AlzGa1-zAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder weni­ ger aufweist, und einer Deckschicht, die einen Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, auf einer unteren Beschichtungslage, die einen Halbleiter des ersten Leitfä­ higkeitstyps aufweist; Entfernen eines Abschnitts mit Aus­ nahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungslage, in dem ein Strom fließt, durch ein Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht freigelegt ist, und Entfernen eines Abschnitts der zweiten Ätzstoppschicht, von welcher eine Oberfläche freigelegt ist, durch ein Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der ersten Ätzstoppschicht freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Bereiche der zweiten oberen Beschichtungs­ lage und der zweiten Ätzstoppschicht aufweist; und Ausbil­ den einer Stromsperrschicht, die die Abschnitte der zweiten oberen Beschichtungslage und der zweiten Ätzstoppschicht, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, vergräbt.
Da die Stromsperrschicht auf die erste AlGaAs-Ätzstopp­ schicht, die ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, aufgewachsen wird, wird deshalb ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche unterdrückt, wodurch die Stromsperrschicht eine Kristall­ schicht wird, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kri­ stallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unter­ drückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen geringen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad auf­ weist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die erste Ätzstoppschicht bei dem Herstellungsverfah­ ren einer Halbleiterlaservorrichtung so ausgebildet, daß sie eine Dicke aufweist, die kleiner als das Minimum von Dicken ist, die eine Absorption von aus der aktiven Schicht abgestrahltem Licht verursachen.
Deshalb wird die Stromsperrschicht eine Kristall­ schicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristall­ qualität aufweist, wie es zuvor beschrieben worden ist, wo­ durch sowohl ein Leckstrom unterdrückt wird als auch eine Verringerung des Laserwirkungsgrads und eine Erhöhung des Schwellwertstroms, da die erste Ätzstoppschicht das aus der aktiven Schicht abgestrahlte Licht absorbiert, verhindert werden. Folglich kann eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungs­ grad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt wer­ den.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleiterlaservorrichtung hergestellt durch: ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht und von oberen Beschichtungslagen, die einen Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, der zu einem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, auf einer unteren Beschichtungslage, die einen Halbleiter des ersten Leitfä­ higkeitstyps aufweist; ein Wegätzen von Abschnitten mit Ausnahme von Bereichen der oberen Beschichtungslagen, in denen ein Strom fließt, um eine vorgeschriebene Tiefe, um eine streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Bereiche der oberen Beschichtungslagen aufweist; und ein Ausbilden einer Pufferschicht, die AlxGa1-xAs auf­ weist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches auf eine Oberfläche der oberen Beschichtungslagen, die durch das Ätzen freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, und ein Ausbilden einer Stromsperr­ schicht, die AlyGa1-yAs des ersten Leitfähigkeitstyps auf­ weist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr aufweist, welches auf die die Pufferschicht ver­ grabenden Abschnitte der oberen Beschichtungslagen, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, aufgewachsen wird.
Da die Schicht, die zuerst auf die Oberfläche der obe­ ren Beschichtungslagen, welche durch das Ätzen zum Ausbil­ den der Stegstruktur freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs aufweist, das ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsober­ fläche der Pufferschicht unterdrückt, wodurch die Puffer­ schicht, die verringerte Kristalldefekte aufweist, ausge­ bildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kri­ stallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kri­ stallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unter­ drückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden kann.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhalten die oberen Beschichtungslagen in der Halbleiter­ laservorrichtung eine erste obere Beschichtungslage, eine Ätzstoppschicht, die AlzGa1-zAs aufweist, das ein Zusammen­ setzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder mehr aufweist, und eine zweite obere Beschichtungslage, die AlwGa1-wAs auf­ weist, das ein Zusammensetzungsverhältnis w von Al von 0.6 oder weniger aufweist, die aufeinanderfolgend auf die akti­ ve Schicht geschichtet sind. Die streifenförmige Struktur ist durch ein Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungslage, in dem ein Strom fließt, durch das Ätzen ausgebildet, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der Ätzstoppschicht freigelegt ist, um die streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die den restlichen Bereich der zweiten oberen Beschichtungslage aufweist.
Da die Schicht, die zuerst auf die freigelegte Oberflä­ che der Ätzstoppschicht und an einer Seitenoberfläche der Stegstruktur aufgewachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs aufweist, das ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird ein dreidimensionales Wachs­ tum an der Wachstumsoberfläche der Pufferschicht unter­ drückt, wodurch die Pufferschicht, die verringerte Kri­ stalldefekte aufweist, ausgebildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht, die nachfolgend daran aufgewach­ sen wird, ebenso eine Kristallschicht, die wenige Kristall­ defekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterla­ servorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden kann.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Pufferschicht in der Halbleiterlaservorrichtung eine Dicke auf, die die maximale Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welchen ein Brechungsindex eines Be­ reichs, in dem ein aus der aktiven Schicht abgestrahltes Licht in der Stegstruktur und unter der Stegstruktur in der unteren Beschichtungslage, der aktiven Schicht, den oberen Beschichtungslagen und der Ätzstoppschicht verteilt wird, um 0.007 oder mehr größer als jener von Bereichen auf bei­ den Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unteren Beschichtungslage, der aktiven Schicht, den oberen Beschichtungslagen, der Pufferschicht und der Stromsperrschicht verteilt wird.
Deshalb wird das aus der aktiven Schicht abgestrahlte Licht wirkungsvoll auf den Stegstrukturbereich begrenzt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen stabilen lateralen Wellentyp aufweist, erzielt werden kann. Da die Pufferschicht, die verringerte Kristalldefekte aufweist, erzielt wird, wie es zuvor beschrieben worden ist, weist außerdem die Stromsperrschicht, die auf die Pufferschicht aufgewachsen wird, ebenso eine verbesserte Kristallqualität auf. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwell­ wertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden kann.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleiterlaservorrichtung hergestellt durch: ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht, einer ersten oberen Beschichtungslage, die AlGaAs eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu einem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzt ist, einer ersten Ätzstoppschicht, die AlxGa1-xAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al aufweist, das grö­ ßer als 0 und 0.3 oder weniger ist, einer zweiten Ätzstopp­ schicht, die AlyGa1-yAs des zweiten Leitfähigkeitstyps auf­ weist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.6 oder mehr aufweist, einer zweiten oberen Beschichtungslage, die AlzGa1-zAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder weni­ ger aufweist, und einer Deckschicht, die einen Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, auf einer unteren Beschichtungslage, die einen Halbleiter des ersten Leitfä­ higkeitstyps aufweist; ein Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungs­ lage, in dem ein Strom fließt, durch ein Ätzen, welches ge­ stoppt wird, wenn eine Oberfläche der zweiten Ätzstopp­ schicht freigelegt ist, und ein Entfernen eines Abschnitts der zweiten Ätzstoppschicht, von welcher eine Oberfläche freigelegt ist, durch ein Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der ersten Ätzstoppschicht freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Stegstruktur auszubil­ den, die die restlichen Bereiche der zweiten oberen Be­ schichtungslage und der zweiten Ätzstoppschicht aufweist; und ein Ausbilden einer Stromsperrschicht, die die Ab­ schnitte der zweiten oberen Beschichtungslage und der zwei­ ten Ätzstoppschicht, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, vergräbt.
Da die Stromsperrschicht auf der ersten AlGaAs-Ätz­ stoppschicht aufgewachsen wird, die ein niedriges Zusammen­ setzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird des­ halb ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsober­ fläche unterdrückt, wodurch die Stromsperrschicht eine Kri­ stallschicht wird, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom un­ terdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die ei­ nen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden kann.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die erste Ätzstoppschicht in der Halbleiterlaservor­ richtung eine Dicke auf, die kleiner als das Minimum von Dicken ist, die eine Absorption von aus der aktiven Schicht abgestrahltem Licht verursachen.
Deshalb wird die Stromsperrschicht eine Kristall­ schicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristall­ qualität aufweist, wie es zuvor beschrieben worden ist. Da­ durch wird ein Leckstrom unterdrückt, es kann verhindert werden, daß die erste Ätzstoppschicht aus der aktiven Schicht abgestrahltes Licht absorbiert und eine Verringe­ rung des Lichtabstrahlungswirkungsgrads und eine Erhöhung des Schwellwertstroms aufgrund der Absorption des Lichts können unterdrückt werden. Folglich kann eine Halbleiterla­ servorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter­ laservorrichtung eines Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur bzw. SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur auf­ weist, die folgenden Schritte: aufeinanderfolgendes Ausbil­ den einer unteren AlGaAs-Beschichtungslage eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer aktiven AlGaAs-Schicht, einer er­ sten oberen Beschichtungslage eines zweiten Leitfähig­ keitstyps, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegenge­ setzt ist, einer AlxGa1-xAs-Schutzschicht des zweiten Leit­ fähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungslage zu sein, und die eine Dicke auf­ weist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht ist, einer AlGaAs-Stromsperrschicht des ersten Leitfähig­ keitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al auf­ weist, das größer als das der Schutzschicht ist, und einer GaAs-Deckschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitfähigkeitstyps; Ablagern eines Deckfilms, der einen streifenförmigen Öffnungsabschnitt aufweist, auf der GaAs-Deckschicht; selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht und der AlGaAs-Stromsperrschicht unter dem Öffnungsabschnitt des Deckfilms, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht freigelegt ist, unter Verwendung des Deckfilms als eine Maske, um eine streifenförmige Rille auszubilden, und Entfernen des Deckfilms; und aufeinander­ folgendes Ausbilden einer zweiten oberen AlGaAs-Beschich­ tungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, und einer GaAs-Kontaktschicht des zwei­ ten Leitfähigkeitstyps über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille beinhal­ tet.
Deshalb kann selbst dann, wenn die AlxGa1-xAs-Schutz­ schicht auf eine Dicke verringert wird, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht ist, die Schutzschicht dic­ ker als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik gemacht werden, wodurch die AlGaAs-Schutz­ schicht auch nach dem Ätzen der AlGaAs-Stromsperrschicht mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben kann, und des­ weiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität auf­ weist, mit einer guten Steuerbarkeit nachgewachsen werden. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungs­ lage unterdrückt werden und eine Verschlechterung von La­ sercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann verhindert werden.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Halb­ leiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelhe­ terostruktur aufweist, die folgenden Schritte: aufeinander­ folgendes Ausbilden einer unteren AlGaAs-Beschichtungslage eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer aktiven AlGaAs- Schicht, einer ersten oberen AlGaAs-Beschichtungslage eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzt ist, einer AlxGa1-xAs-Schutz­ schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammen­ setzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungslage zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Band­ lückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht ist, einer AlGaAs-Ätzstopp­ schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, einer GaAs-Stromsperrschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und einer GaAs-Deckschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leit­ fähigkeitstyps; Ablagern eines Deckfilms, der einen strei­ fenförmigen Öffnungsabschnitt aufweist, auf der GaAs-Deck­ schicht; selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht und der GaAs-Stromsperrschicht unter dem Öffnungsabschnitt des Deckfilms, bis eine Oberfläche der AlGaAs-Ätzstoppschicht freigelegt ist, und selektives Ätzen der AlGaAs-Ätzstopp­ schicht, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht freigelegt ist, unter Verwendung des Deckfilms als eine Maske, um eine streifenförmige Rille auszubilden, und Ent­ fernen des Deckfilms; und aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, und einer GaAs-Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille beinhaltet.
Da die Stromsperrschicht aus einer GaAs-Schicht des n- Typs besteht und die GaAs-Stromsperrschicht auf der AlGaAs- Ätzstoppschicht ausgebildet ist, wie es zuvor beschrieben worden ist, kann die GaAs-Stromsperrschicht durch das Ät­ zen, das ein ausreichend großes Selektivverhältnis bezüg­ lich der AlGaAs-Ätzstoppschicht aufweist, selektiv entfernt werden, wodurch eine Wiederholbarkeit und Stabilität des Ätzens verbessert werden kann. Außerdem wird sowohl die Schutzschicht wie in dem zwölften Aspekt der Erfindung dic­ ker als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik gemacht als auch die AlGaAs-Ätzstoppschicht dünner als die Stromsperrschicht gemacht. Wenn die Ätz­ stoppschicht selektiv bezüglich der AlGaAs-Schutzschicht des p-Typs, die ein Zusammensetzungsverhältnis aufweist, das kleiner als das der Ätzstoppschicht ist, geätzt wird, wird deshalb die Ätzzeit verkürzt und es ergibt sich ver­ glichen mit der des zwölften Aspekts der Erfindung eine weiter verringerte Möglichkeit, daß die Schutzschicht gleichzeitig mit dem Ätzen der Ätzstoppschicht geätzt wer­ den sollte. Demgemäß kann die AlGaAs-Schutzschicht auch nach dem Ätzen der Ätzstoppschicht mit einer guten Steuer­ barkeit zurückbleiben und desweiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität aufweist, mit einer guten Wiederhol­ barkeit nachgewachsen werden. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage mehr unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann mehr verhindert werden, als in dem zwölften Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterla­ servorrichtung nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille eine AlGaAs-Pufferschicht des zweiten Leitfähig­ keitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al auf­ weist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage ist, über der gesamten Oberfläche ausgebil­ det, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage und die GaAs-Kontaktschicht aufeinanderfolgend ausgebildet wer­ den.
Da die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al, das eine kurze Migra­ tionslänge aufweist, aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, nicht direkt auf der AlGaAs-Schutz­ schicht nachgewachsen wird, sondern auf die AlGaAs -Puffer­ schicht aufgewachsen wird, die ein Zusammensetzungsverhält­ nis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen Beschichtungslage ist, nachdem die Pufferschicht auf der Schutzschicht nachgewachsen worden ist, wie es zuvor be­ schrieben worden ist, wird eine Erzeugung von Versetzungen in der Pufferschicht mehr unterdrückt als die in der zwei­ ten oberen Beschichtungslage, wenn die zweite obere Be­ schichtungslage direkt auf der Schutzschicht nachgewachsen wird. Deshalb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen in der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage und der GaAs-Kontaktschicht, welche auf die Pufferschicht aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller ver­ hindert werden, als in dem zwölften oder dreizehnten Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterla­ servorrichtung nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht in der Dampfphase gereinigt, bevor die zweite obere AlGaAs-Be­ schichtungslage und die GaAs-Schutzschicht aufeinanderfol­ gend darauf ausgebildet werden.
Deshalb wird eine Schicht, die Störstellen beinhaltet, welche auf der Oberfläche der Schutzschicht existiert, ent­ fernt, wodurch eine Erzeugung von Defekten, wie zum Bei­ spiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschich­ tungslage und der GaAs-Kontaktschicht, welche auf die Schutzschicht aufgewachsen werden, unterdrückt werden kann, und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller ver­ hindert werden, als wenn kein Reinigen durchgeführt wird.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterla­ servorrichtung nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht in der Dampfphase gereinigt, bevor die AlGaAs-Pufferschicht darauf ausgebildet wird.
Deshalb wird eine Schicht, die Störstellen beinhaltet, welche auf der Oberfläche der Schutzschicht existiert, ent­ fernt, wodurch eine Erzeugung von Defekten, wie zum Bei­ spiel Versetzungen, in der AlGaAs-Pufferschicht, der zwei­ ten oberen AlGaAs-Beschichtungslage und der GaAs-Kontakt­ schicht, welche auf die Schutzschicht aufgewachsen werden, unterdrückt werden kann, und eine Verschlechterung von La­ sercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller verhindert werden, als wenn kein Reinigen durchgeführt wird.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird eine Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, hergestellt durch: ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren AlGaAs-Be­ schichtungslage eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer ak­ tiven AlGaAs-Schicht, einer ersten oberen AlGaAs-Beschich­ tungslage eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem er­ sten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer AlxGa1- xAs-Schutzschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 auf­ weist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungs­ lage zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht ist, einer AlGaAs-Strom­ sperrschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusam­ mensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, und einer GaAs-Deckschicht des zwei­ ten Leitfähigkeitstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitfähigkeitstyp; ein selektives Ätzen der GaAs-Deck­ schicht und der AlGaAs-Stromsperrschicht in einem streifen­ förmigen Bereich, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs- Schutzschicht freigelegt ist, um dadurch eine streifenför­ mige Rille auszubilden; und ein aufeinanderfolgendes Aus­ bilden einer zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsver­ hältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutz­ schicht ist, und einer GaAs-Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille beinhaltet.
Deshalb kann selbst dann, wenn die AlxGa1-xAs-Schutz­ schicht auf eine Dicke verringert wird, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht ist, die Schutzschicht dic­ ker gemacht werden als die GaAs-Schutzschicht in der Vor­ richtung im Stand der Technik, wodurch die AlGaAs-Schutz­ schicht auch nach dem Ätzen der AlGaAs-Stromsperrschicht mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben kann, und des­ weiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität auf­ weist, mit einer guten Wiederholbarkeit nachgewachsen wer­ den. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage unterdrückt werden und eine Verschlechte­ rung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann verhindert werden.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung ist eine Halbleiterlaservorrichtung eines SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, hergestellt durch: ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren AlGaAs-Be­ schichtungslage eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer ak­ tiven AlGaAs-Schicht, einer ersten oberen AlGaAs-Beschich­ tungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer AlxGa1-xAs- Schutzschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zu­ sammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungslage zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Band­ lückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht ist, einer AlGaAs-Ätzstopp­ schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, einer GaAs-Stromsperrschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und einer GaAs-Deckschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leit­ fähigkeitstyps; ein selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht und der GaAs-Stromsperrschicht in einem streifenförmigen Bereich, bis eine Oberfläche der AlGaAs-Ätzstoppschicht freigelegt ist, und ein selektives Ätzen der AlGaAs-Ätz­ stoppschicht, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutz­ schicht freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Rille auszubilden; und ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, und einer GaAs-Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille beinhaltet.
Da die Stromsperrschicht aus einer GaAs-Schicht des n- Typs besteht, und die GaAs-Stromsperrschicht auf der AlGaAs-Ätzstoppschicht ausgebildet ist, wie es zuvor be­ schrieben worden ist, kann die GaAs-Stromsperrschicht durch das Ätzen, das bezüglich der AlGaAs-Ätzstoppschicht ein ausreichend großes Selektivverhältnis aufweist, selektiv entfernt werden, wodurch eine Wiederholbarkeit und Stabili­ tät des Ätzens verbessert werden kann. Außerdem wird sowohl die Schutzschicht wie in dem siebzehnten Aspekt der Erfin­ dung dicker als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik gemacht als auch die AlGaAs-Ätzstopp­ schicht viel dünner als die Stromsperrschicht gemacht. Wenn die Ätzstoppschicht selektiv bezüglich der AlGaAs-Schutz­ schicht des p-Typs, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der Ätzstoppschicht ist, geätzt wird, wird deshalb die Ätzzeit verkürzt, und es be­ steht verglichen mit der des siebzehnten Aspekts der Erfin­ dung eine weiter verringerte Möglichkeit, daß die Schutz­ schicht gleichzeitig mit dem Ätzen der Ätzstoppschicht ge­ ätzt werden sollte. Demgemäß kann die AlGaAs-Schutzschicht auch nach dem Ätzen der Ätzstoppschicht mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben und desweiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität aufweist, mit einer guten Wie­ derholbarkeit nachgewachsen werden. Folglich kann eine Er­ zeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage mehr unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann mehr unter­ drückt werden, als in dem siebzehnten Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird in der Halbleiterlaservorrichtung nach der Aus­ bildung der streifenförmigen Rille eine AlGaAs-Puffer­ schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage ist, über der ge­ samten Oberfläche ausgebildet, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage ausgebildet wird.
Da die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al, das eine kurze Migra­ tionslänge aufweist, aufweist, das größer als das der Schutzschicht ist, nicht direkt auf der AlGaAs-Schutz­ schicht nachgewachsen wird, sondern auf die AlGaAs-Puffer­ schicht aufgewachsen wird, die ein Zusammensetzungsverhält­ nis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen Beschichtungslage ist, nachdem die Pufferschicht auf der Schutzschicht nachgewachsen worden ist, wie es zuvor be­ schrieben worden ist, wird eine Erzeugung von Versetzungen in der Pufferschicht mehr unterdrückt als die in der zwei­ ten oberen Beschichtungslage, wenn die zweite obere Be­ schichtungslage direkt auf der Schutzschicht nachgewachsen wird. Deshalb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage und der GaAs-Kontaktschicht, welche auf die Pufferschicht aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller ver­ hindert werden, als in dem siebzehnten oder achtzehnten Aspekt der Erfindung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1(a) bis 1(d) Schnittansichten, die Verfahrens­ schritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halblei­ terlaservorrichtung eines Typs mit einem vergrabenen Steg gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung darstellen;
Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine Halbleiterlaser­ vorrichtung eines Typs mit einem vergrabenen Steg gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar­ stellt;
Fig. 3(a) und 3(b) Schnittansichten, die eine ge­ schichtete Struktur, die eine GaAs-Pufferschicht, eine Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht und eine GaAs-Schicht zum Bewerten einer Versetzungsdichte aufweist, die aufeinander­ folgend auf eine Oberfläche einer Al0.7Ga0.3As-Ätzstopp­ schicht aufgewachsen sind, welche der Luft ausgesetzt wor­ den ist, bzw. eine geschichtete Struktur darstellen, die eine Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht und eine GaAs-Schicht zum Bewerten einer Versetzungsdichte aufweist, die aufein­ anderfolgend auf eine Oberfläche einer Al0.7Ga0.3As-Ätz­ stoppschicht aufgewachsen sind, welche der Luft ausgesetzt worden ist.
Fig. 4(a) und 4(b) Darstellungen, die die Ergebnisse der Probe (a), die durch das Herstellungsverfahren in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet wird, bzw. der Probe (b) zeigen, die durch das Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigt ist, ausgebildet wird, wenn die Oberflächenmorphologie bzw. -beschaffenheit einer Stromsperrschicht und Ätzgruben, wel­ che durch ein Ätzen der Oberfläche der Stromsperrschicht unter Verwendung von geschmolzenem KOH erzeugt werden, mit einem optischen Mikroskop untersucht werden;
Fig. 5 einen Graph, der eine Beziehung zwischen einer Dicke einer AlxGa1-xAs-Pufferschicht, die ein Zusammenset­ zungsverhältnis x von Al von 0 (0.2) aufweist, und einer Differenz zwischen einem Brechungsindex eines Stegstruktur­ bereichs und Brechungsindize von Bereichen mit Ausnahme des Stegstrukturbereichs darstellt, gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6(a) bis 6(d) Schnittansichten, die Verfahrens­ schritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halblei­ terlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung darstellen;
Fig. 7 eine Schnittansicht, die eine Halbleiterlaser­ vorrichtung eines Typs mit einem vergrabenen Steg gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 8 einen Graph, der eine Beziehung zwischen einem Zusammensetzungsverhältnis x von Al einer ersten AlxGa1- xAs-Ätzstoppschicht und der maximalen Dicke der ersten Ätz­ stoppschicht darstellt, die keine Absorption von aus einer aktiven Schicht abgestrahltem Licht verursacht, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 9(a) bis 9(d) Schnittansichten, die Verfahrens­ schritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halblei­ terlaservorrichtung eines SAS-Typs gemäß einem dritten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 10 eine Schnittansicht, die eine Halbleiterlaser­ vorrichtung eines SAS-Typs gemäß dem dritten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 11(a) bis 11(c) Darstellungen, die die Ergeb­ nisse, von Proben zeigen, bei welchen eine GaAs-Schicht, die eine Dicke von 2 nm aufweist, eine Al0.15Ga0.85As- Schicht, die eine Dicke von 5 nm aufweist, bzw. eine Al0.20Ga0.80As-Schicht, die eine Dicke von 10 nm aufweist, als die AlxGa1-xAs-Schicht des p-Typs verwendet werden, wenn Ätzgruben nach einem aufeinanderfolgenden Aufwachsen einer Al0.5Ga0.5As-Schicht eines p-Typs, die einer ersten oberen Beschichtungslage entspricht, einer AlxGa1-xAs- Schicht des p-Typs, die einer Schutzschicht entspricht, und einer Al0.7Ga0.3As-Schicht eines n-Typs, die einer Strom­ sperrschicht entspricht, auf einem GaAs-Substrat, einem Nachwachsen einer GaAs-Schicht nach einem Entfernen der Al0.7Ga0.3As-Schicht des n-Typs unter Verwendung von HCl und einem Durchführen einer Ätzbearbeitung einer Oberfläche der nachgewachsenen GaAs-Schicht unter Verwendung von ge­ schmolzenem KOH mit einem optischen Mikroskop untersucht werden.
Fig. 12(a) bis 12(d) Schnittansichten, die Verfah­ rensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung eines SAS-Typs gemäß einem vier­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstel­ len.
Fig. 13 eine Schnittansicht, die eine Halbleiterlaser­ vorrichtung eines SAS-Typs gemäß dem vierten Ausführungs­ beispiel der Erfindung darstellt.
Fig. 14(a) bis 14(d) Schnittansichten, die Verfah­ rensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung eines SAS-Typs gemäß einem fünf­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstel­ len;
Fig. 15 eine Schnittansicht, die eine Halbleiterlaser­ vorrichtung eines SAS-Typs gemäß dem fünften Ausführungs­ beispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 16(a) bis 16(d) Schnittansichten, die Verfah­ rensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung eines SAS-Typs gemäß einem sech­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar­ stellen;
Fig. 17 eine Schnittansicht, die eine Halbleiterlaser­ vorrichtung eines SAS-Typs gemäß dem sechsten Ausführungs­ beispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 18(a) bis 18(e) Schnittansichten, die Verfah­ rensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg im Stand der Technik darstellen;
Fig. 19(a) bis 19(e) Schnittansichten, die Verfah­ rensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung eines Typs mit einem vergrabenen Steg, die eine erste GaAs-Stoppschicht aufweist, im Stand der Technik darstellen; und
Fig. 20(a) bis 20(e) Schnittansichten, die Verfah­ rensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung eines SAS-Typs im Stand der Technik darstellen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung einer ersten Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in den Fig. 1(a) bis 1(d) gezeigt ist, werden eine aktive Schicht 3 und obere Be­ schichtungslagen 4, 5 und 6 aufeinanderfolgend auf einer unteren Beschichtungslage 2 ausgebildet, die oberen Be­ schichtungslagen 4, 5 und 6 werden selektiv geätzt, um eine streifenförmige Stegstruktur auszubilden, und eine Puffer­ schicht 8, die aufgewachsenes AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, wird auf einer Oberfläche der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, welche durch das Ätzen freigelegt ist, ausgebildet und eine Stromsperrschicht 9, die aufgewachsenes AlyGa1-yAs eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammen­ setzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr aufweist, wird auf den die Pufferschicht 8 vergrabenden Abschnitten der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, ausgebildet. Da die Schicht, die zuerst auf die Oberfläche der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, welche durch das Ätzen zum Ausbilden der Steg­ struktur freigelegt ist, aufgewachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs aufweist, das ein niedriges Zusammensetzungsver­ hältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird deshalb ein drei­ dimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Puf­ ferschicht 8 unterdrückt, wodurch die Pufferschicht 8, die verringerte Kristalldefekte aufweist, ausgebildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht 9, die nachfol­ gend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kristallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer zweiten Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservor­ richtung der ersten Struktur, wie es in den Fig. 1(a) bis 1(d) gezeigt ist, weisen die oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6 eine erste obere Beschichtungslage 4, eine Ätz­ stoppschicht 5, die AlzGa1-zAs aufweist, das ein Zusammen­ setzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder mehr aufweist, und eine zweite obere Beschichtungslage 6 auf, die AlwGa1-wAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis w von Al von 0.6 oder weniger aufweist, die aufeinanderfolgend auf die aktive Schicht 3 geschichtet sind. Die streifenförmige Stegstruktur wird durch ein Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungs­ lage 6, in der ein Strom fließt, durch das selektive Ätzen ausgebildet, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 freigelegt ist. Deshalb werden eine Stabilität und eine Wiederholbarkeit bei dem Ätzen zum Aus­ bilden der Stegstruktur verbessert. Da die Schicht, die zu­ erst auf die freigelegte Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 und an einer Seitenoberfläche der Stegstruktur aufgewachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs aufweist, das ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, kann außerdem ein dreidimensionales Wachstum an der Wachs­ tumsoberfläche der Pufferschicht 8 unterdrückt werden, wo­ durch die Pufferschicht 8, die verringerte Kristalldefekte aufweist, ausgebildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Strom­ sperrschicht 9, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kristallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrich­ tung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute her­ stellt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer dritten Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservor­ richtung der ersten oder zweiten Struktur, wie es in den Fig. 1(a) bis 1(d) gezeigt ist, wird die Pufferschicht 8 so ausgebildet, daß sie eine Dicke aufweist, die eine maxi­ male Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welchen ein Brechungsindex eines Bereichs, in dem ein aus der akti­ ven Schicht 3 abgestrahltes Licht in der Stegstruktur und unter der Stegstruktur in der unteren Beschichtungslage 2, der aktiven Schicht 3, den oberen Beschichtungslagen 4 und 6 und der Ätzstoppschicht 5 verteilt wird, um 0.007 oder mehr größer als jener von Bereichen an beiden Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unte­ ren Beschichtungslage 2, der aktiven Schicht 3, den oberen Beschichtungslagen 4 und 6, der Pufferschicht 8 und der Stromsperrschicht 9 verteilt wird. Deshalb wird das aus der aktiven Schicht 3 abgestrahlte Licht wirkungsvoll auf den Stegstrukturbereich begrenzt, wodurch eine Halbleiterlaser­ vorrichtung, die einen stabilen lateralen Wellentyp auf­ weist, hergestellt werden kann. Da die Pufferschicht 8, die verringerte Kristalldefekte aufweist, erzielt wird, wie es zuvor beschrieben worden ist, weist außerdem die Strom­ sperrschicht 9, die auf die Pufferschicht 8 aufgewachsen wird, ebenso eine verbesserte Kristallqualität auf. Folg­ lich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halblei­ terlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer vierten Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservor­ richtung einer der ersten bis dritten Strukturen, wie es in den Fig. 1(a) bis 1(d) gezeigt ist, weist die Puffer­ schicht AlxGa1-xAs auf, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches bei einer niedri­ gen Wachstumstemperatur von 300°C bis 500°C aufgewachsen wird. Deshalb wird bei dem Aufwachsen der Pufferschicht 8 ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Pufferschicht 8 mehr unterdrückt, wodurch die Puffer­ schicht 8, die verringerte Kristalldefekte aufweist, ausge­ bildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht 9, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kri­ stallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kri­ stallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unter­ drückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer fünften Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist herge­ stellt, wie es in den Fig. 1(a) bis 1(d) und 2 gezeigt ist, durch ein aufeinanderfolgendes Ausbilden 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019546578 00004 99880 einer aktiven Schicht 3 und oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6 auf ei­ ner unteren Beschichtungslage 2, ein selektives Ätzen der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, um eine streifenför­ mige Stegstruktur auszubilden, und ein Ausbilden einer Puf­ ferschicht 8, die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammenset­ zungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches auf eine Oberfläche der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, die durch das Ätzen freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, und ein Ausbilden einer Stromsperrschicht 9, die AlyGa1-yAs des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr auf­ weist, welches auf die die Pufferschicht 8 vergrabenden Ab­ schnitte der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, aufgewachsen werden. Da die Schicht, die zuerst auf die Oberfläche der oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6, welche durch das Ätzen zum Ausbilden der Stegstruktur freigelegt worden ist, aufge­ wachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs aufweist, das ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird deshalb ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Pufferschicht 8 unterdrückt, wodurch die Pufferschicht 8, die verringerte Kristalldefek­ te aufweist, ausgebildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs- Stromsperrschicht 9, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kristallschicht, die wenige Kristallde­ fekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterla­ servorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer sechsten Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei der Halbleiterlaservorrichtung der fünften Struk­ tur, wie sie in den Fig. 1(a) bis 1(d) und 2 gezeigt ist, weisen die oberen Beschichtungslagen 4, 5 und 6 eine erste obere Beschichtungslage 4, eine Ätzstoppschicht 5, die AlzGa1-zAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder mehr aufweist, und eine zweite obere Beschichtungslage 6 auf, die AlwGa1-wAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis w von Al von 0.6 oder weniger aufweist, die aufeinanderfolgend auf die aktive Schicht 3 geschichtet sind. Die streifenförmige Stegstruktur wird durch ein Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme eines Be­ reichs der zweiten oberen Beschichtungslage 6, in der Strom fließt, durch das selektive Ätzen ausgebildet, welches ge­ stoppt wird, wenn eine Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 freigelegt ist. Da die Schicht, die zuerst auf die freige­ legte Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 und an einer Seiten­ oberfläche der Stegstruktur aufgewachsen wird, entweder AlGaAs oder GaAs aufweist, das ein niedriges Zusammenset­ zungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) aufweist, wird deshalb ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Pufferschicht 8 unterdrückt, wodurch die Pufferschicht 8, die verringerte Kristalldefekte aufweist, ausgebildet wird. Demgemäß wird die AlGaAs-Stromsperrschicht 9, die nachfolgend daran aufgewachsen wird, ebenso eine Kristall­ schicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristall­ qualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedri­ gen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer siebten Struktur des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei der Halbleiterlaservorrichtung der fünften oder sechsten Struktur, wie sie in den Fig. 1(a) bis 1(d) und 2 gezeigt ist, weist die Pufferschicht 8 eine Dicke auf, die die maximale Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welcher ein Brechungsindex eines Bereichs, in dem ein aus der aktiven Schicht 3 abgestrahltes Licht in der Steg­ struktur und unter der Stegstruktur in der unteren Be­ schichtungslage 2, der aktiven Schicht 3, den oberen Be­ schichtungslagen 4 und 6 und der Ätzstoppschicht 5 verteilt wird, um 0.007 oder mehr größer als jener von Bereichen auf beiden Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unteren Beschichtungslage 2, der aktiven Schicht 3, den oberen Beschichtungslagen 4 und 6, der Puf­ ferschicht 8 und der Stromsperrschicht 9 verteilt wird. Deshalb wird das aus der aktiven Schicht 3 abgestrahlte Licht wirkungsvoll auf den Stegstrukturbereich begrenzt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen stabilen lateralen Wellentyp aufweist, erzielt werden kann. Da die Pufferschicht 8, die verringerte Kristalldefekte aufweist, erzielt wird, wie es zuvor beschrieben worden ist, weist außerdem die Stromsperrschicht 9, die auf die Pufferschicht 8 aufgewachsen wird, ebenso eine verbesserte Kristallquali­ tät auf. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, er­ zielt werden kann.
Es wird eine Beschreibung des ersten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Fig. 1(a) bis 1(d) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung ei­ ner Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabe­ nen Steg gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung darstellen. Wie es in Fig. 1(a) gezeigt ist, werden zu Beginn eine untere Al0.5Ga0.5As-Beschich­ tungslage 2 eines n-Typs, die eine Dicke von 1.5 µm auf­ weist, eine aktive Al0.1Ga0.9As-Schicht 3, die eine Dicke von 15 nm aufweist, eine erste obere Al0.5Ga0.5As-Beschich­ tungslage 4 eines p-Typs, die eine Dicke von 0.1 µm auf­ weist, eine Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs, die eine Dicke von 20 nm aufweist, eine zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p-Typs, die eine Dicke von 1.4 µm aufweist, und eine GaAs-Deckschicht 7 des p- Typs, die ein Dicke von 0.5 µm aufweist, durch eine metall­ organische chemische Dampfphasenabscheidung (hier im weite­ ren Verlauf als MOCVD bezeichnet) aufeinanderfolgend epi­ taktisch auf ein GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen. Nachdem ein SiON-Film, der eine Dicke von 50 nm aufweist, unter Verwendung von zum Beispiel einer chemischen Dampf­ phasenabscheidung (CVD) über der gesamten Oberfläche der GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs abgelagert worden ist, bleibt als nächstes unter Verwendung von Photolithographie- und Ätzverfahren ein SiON-Film 13 auf einem streifenförmigen Bereich der GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs zurück. Wie es in Fig. 1(b) gezeigt ist, werden die GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs und die zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p-Typs unter Verwendung des SiON-Films 13 als eine Maske selektiv geätzt, wobei ein Ätzmittel verwendet wird, das eine gemischte Lösung von Weinsäure und Wasserstoff­ peroxid aufweist. Dieses Ätzen wird automatisch gestoppt, wenn eine Oberfläche der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs freigelegt ist. Auf diese Weise wird eine Stegstruk­ tur, die die zweite obere Beschichtungslage 6 und die Deck­ schicht 7 aufweist, ausgebildet. In dem Schritt in Fig. 1(c) werden eine GaAs-Pufferschicht 8 des n-Typs, die eine Dicke von 20 nm aufweist, und eine Al0.7Ga0.3As-Stromsperr­ schicht 9 des n-Typs, die eine Dicke von 1.9 µm aufweist, durch eine MOCVD aufeinanderfolgend auf die freigelegte Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 und an einer Seitenober­ fläche der Stegstruktur aufgewachsen, um die Abschnitte der Deckschicht 7 und der zweiten oberen Beschichtungslage 6, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, zu vergraben. Wie es in Fig. 1(d) gezeigt ist, wird dann, nachdem der SiON-Film 13 entfernt worden ist, eine GaAs-Kontaktschicht 10 des p-Typs, die eine Dicke von 2.5 µm aufweist, durch eine MOCVD epitaktisch über der gesamten Oberfläche aufge­ wachsen. Nachdem eine hintere Oberfläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließlich eine Elektrode 11 einer vorde­ ren Oberfläche auf einer Oberfläche der Kontaktschicht 10 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs-Substrats 1 ausge­ bildet, worauf ein Ausbilden von Laserflächen und ein Tren­ nen von Chips durch ein Verfahren, wie zum Beispiel ein Spalten, folgt, was zu einer Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg führt, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist.
In dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die GaAs-Pufferschicht 8 auf die Oberfläche der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 aufgewachsen. Da an der Oberfläche eines epitaktischen Aufwachsens die Migrations­ länge von Ga länger als die von Al ist, wie es zuvor be­ schrieben worden ist, wird die GaAs-Pufferschicht 8 die aufgewachsene Schicht, die weniger Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, und eine bessere Kristallqualität als jene der Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht in der Vorrich­ tung im Stand der Technik aufweist. Desweiteren beinhaltet die GaAs-Pufferschicht 8 des n-Typs kein Al und ihre Ober­ fläche wird nicht der Luft ausgesetzt. Wenn die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 des n-Typs auf die Puffer­ schicht 8 aufgewachsen wird, wird deshalb eine Erzeugung eines dreidimensionalen Wachstums an der Wachstumsoberflä­ che unterdrückt, wodurch die Stromsperrschicht, die weniger Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, und eine bessere Kristallqualität aufweist, erzielt werden kann.
Um die zuvor beschriebenen Auswirkungen direkt zu be­ stätigen, ist die Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs auf das GaAs-Substrat 1 aufgewachsen, die GaAs-Puffer­ schicht 8 des n-Typs und die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 des n-Typs werden aufeinanderfolgend auf die Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 aufgewachsen, nachdem sie der Luft ausgesetzt worden ist, wie in dem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, und eine GaAs-Schicht 110 zum Bewerten einer Versetzungsdichte wird darauf aufgewachsen, wie es in Fig. 3(a) gezeigt ist, wodurch eine Probe (a) ausgebildet wird. Wie es in Fig. 3(b) gezeigt ist, ist die Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 5 des p-Typs auf das GaAs- Substrat 1 aufgewachsen, die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 ist direkt auf die Oberfläche der Ätzstoppschicht 5 auf­ gewachsen, nachdem sie der Luft ausgesetzt worden ist, wie bei dem Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigt ist, und die GaAs- Schicht 110 zum Bewerten einer Versetzungsdichte ist darauf aufgewachsen, wodurch eine Probe (b) ausgebildet wird. Bei den Proben (a) und (b) werden eine Oberflächenmorphologie der GaAs-Schichten 110 zum Bewerten einer Versetzungsdichte und Ätzgruben, welche durch ein Ätzen der Oberflächen unter Verwendung von geschmolzenem KOH erzeugt werden, mit einem optischen Mikroskop untersucht. Da Ätzgruben Versetzungsen­ den entsprechen, welche auf einer Kristalloberfläche auf­ treten, ist die Versetzungsdichte durch ein Messen der An­ zahl von Ätzgruben pro Flächeneinheit bekannt. Es wird ge­ dacht, daß die Oberflächenmorphologie und die Ätzgruben der GaAs-Schicht 110 zum Bewerten einer Versetzungsdichte die Oberflächenmorphologie und die Versetzungsdichte der Strom­ sperrschicht 9 widerspiegeln. Die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen die Ergebnisse der Untersuchung mit dem optischen Mikroskop, wobei Fig. 4(a) die Oberflächenmorphologie und die Ätzgruben der Stromsperrschicht 9 der Probe (a) zeigt, die durch das Herstellungsverfahren in dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel ausgebildet ist, und Fig. 4(b) jene der Probe (b) zeigt, die durch das Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 18(a) bis 18(e) ge­ zeigt ist, ausgebildet ist. Durch diese Figuren ist es be­ wiesen, daß die Oberflächenmorphologie und die Ätzgruben (Versetzungsdichte) der Stromsperrschicht 9 der Probe (a) stark unterschiedlich zu denen der Probe (b) sind. Genauer gesagt ist die Oberflächenmorphologie der Probe in dem er­ sten Ausführungsbeispiel verbesserter als die in der Vor­ richtung im Stand der Technik und während die Versetzungs­ dichte der Probe im Stand der Technik über 1×10⁸ cm-2 be­ trägt, ist die Dichte der Probe in dem ersten Ausführungs­ beispiel auf ungefähr 1×10⁵ cm² verringert.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann durch ein Verwenden des Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung eine Halbleiterlaservorrich­ tung, bei welcher die Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, der Stromsperrschicht 9 verringert werden, und ein Leckstrom, welcher durch die Kristalldefekte verur­ sacht wird, unterdrückt wird, um dadurch einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufzuweisen, hergestellt werden.
Außerdem wird, obgleich die Temperatur bei dem Aufwach­ sen der zuvor erwähnten Halbleiterschichten durch eine MOCVD für gewöhnlich von 600°C bis 750°C reicht, das drei­ dimensionale Wachstum an der Wachstumsoberfläche der Puf­ ferschicht durch ein Aufwachsen der GaAs-Pufferschicht 8 bei einer niedrigen Wachstumstemperatur von 300°C bis 500°C weiter verringert. Dadurch können die Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, der GaAs-Pufferschicht 8 und der AlGaAs-Stromsperrschicht 9, die auf die Pufferschicht 8 aufgewachsen wird, verringert werden, und der Leckstrom, welcher durch die Kristalldefekte verursacht wird, kann weiter unterdrückt werden.
Da das aus der aktiven Schicht abgestrahlte Licht wir­ kungsvoll auf einen Stegstrukturbereich begrenzt werden sollte, ist es notwendig, daß die Pufferschicht 8 eine Dicke aufweist, die die maximale Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welchen ein Brechungsindex eines Be­ reichs, in dem ein aus der aktiven Schicht 3 abgestrahltes Licht in der Stegstruktur und unter der Stegstruktur in der unteren Beschichtungslage 2, der aktiven Schicht 3, den oberen Beschichtungslagen 4 und 6 und der Ätzstoppschicht 5 verteilt wird, um 0.007 oder mehr größer als jener von Be­ reichen auf beiden Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unteren Beschichtungslage 2, der aktiven Schicht 3, den oberen Beschichtungslagen 4 und 6, der Pufferschicht 8 und der Stromsperrschicht 9 verteilt wird. In dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die GaAs-Pufferschicht 8 auf jeder Seite der Stegstruktur ausgebildet und die Brechungsindize der Bereiche mit Aus­ nahme des Stegstrukturbereichs hängen von der Dicke der GaAs-Pufferschicht 8 ab. Fig. 5 zeigt eine Beziehung zwi­ schen einer Differenz zwischen dem Brechungsindex des Steg­ strukturbereichs und der Brechungsindize der Bereiche mit Ausnahme des Stegstrukturbereichs und einer Dicke der GaAs- Pufferschicht 8. Wie es aus einer gekrümmten Linie eines Zusammensetzungsverhältnisses x = 0 von Al in der Figur zu sehen ist, ist es notwendig, daß die Dicke der GaAs-Puffer­ schicht 8 20 nm oder weniger beträgt, so daß die Differenz zwischen dem Brechungsindex in dem Stegstrukturbereich und außerhalb diesem 0.007 oder mehr wird. Da die Dicke der GaAs-Pufferschicht 8 des n-Typs in dem ersten Ausführungs­ beispiel 20 nm beträgt, ist die Bedingung des Brechungsin­ dexes erfüllt. Deshalb wird das aus der aktiven Schicht 3 abgestrahlte Licht wirkungsvoll auf den Stegstrukturbereich begrenzt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die ei­ nen stabilen lateralen Wellentyp aufweist, erzielt werden kann.
AlxGa1-xAs, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al (0 < x 0.3) aufweist, kann anstelle von GaAs für die Puf­ ferschicht 8 verwendet werden. In diesem Fall werden ebenso die gleichen Auswirkungen, wie sie zuvor beschrieben worden sind, das Aufwachsen der Stromsperrschicht betreffend, er­ zielt. Da die Brechungsindize der Bereiche mit Ausnahme des Stegstrukturbereichs kleiner sind, als wenn GaAs für die Pufferschicht verwendet wird, wird jedoch die maximale Dicke der Pufferschicht zum wirkungsvollen Begrenzen des Lichts auf den Stegstrukturbereich über 20 nm. Zum Beispiel wird die maximale Dicke in einem Fall eines Zusammenset­ zungsverhältnisses x = 0.2 von Al ungefähr 28 nm, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 5 gezeigt ist. Folg­ lich wird ein Steuern der Schichtdicke bei dem Verfahren zum Aufwachsen der Pufferschicht erleichtert.
Der Leitfähigkeitstyp der Pufferschicht 8 muß kein n- Typ sein, sondern kann ein p-Typ sein. Desweiteren kann die Pufferschicht 8 eine Schicht eines hohen Widerstands sein.
Obgleich die oberen und unteren Beschichtungslagen Al0.5Ga0.5As aufweisen, können diese Schichten andere Halb­ leiter, wie zum Beispiel InGaP aufweisen. Obgleich die ak­ tive Schicht Al0.1Ga0.9As aufweist, und eine Einschicht­ struktur aufweist, kann die Schicht einen anderen Halblei­ ter, wie zum Beispiel GaAs oder InGaAs, aufweisen und kann eine Vielschichtstruktur, wie zum Beispiel eine Multiquan­ tumwellstruktur, aufweisen.
Obgleich die Ätzstoppschicht Al0.7Ga0.3As aufweist, kann ein anderer Halbleiter, der die gleiche Funktion auf­ weist, verwendet werden. Desweiteren werden bei einem Ver­ fahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung oh­ ne eine Verwendung der Ätzstoppschicht ebenso die gleichen Effekte durch ein Verwenden der Pufferschicht, die in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, erzielt, wenn die Stromsperrschicht AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammenset­ zungsverhältnis x von Al (x 0.5) aufweist.
Außerdem muß das Ätzmittel, das bei dem Ätzen zum Aus­ bilden der Stegstruktur verwendet wird, keine gemischte Lö­ sung von Weinsäure und Wasserstoffperoxid sein, sondern kann eine gemischte Lösung einer anderen organischen Säure, wie zum Beispiel Zitronensäure, und Wasserstoffperoxid sein.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt die Beschreibung einer ersten Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in den Fig. 6 (a) bis 6(d) gezeigt ist, werden eine aktive Schicht 3, eine erste obere Beschichtungslage 4, die AlGaAs aufweist, eine erste Ätzstoppschicht 14, die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusam­ mensetzungsverhältnis x von Al aufweist, das größer als 0 und 0.3 oder weniger ist, eine zweite Ätzstoppschicht 15, die AlyGa1-yAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.6 oder mehr aufweist, eine zweite obere Be­ schichtungslage 6, die AlzGa1-zAs aufweist, das ein Zusam­ mensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder weniger auf­ weist, und eine Deckschicht 7 aufeinanderfolgend auf einer unteren Beschichtungslage 2 ausgebildet, ein Abschnitt mit Ausnahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungs­ lage 6, in dem ein Strom fließt, wird durch ein selektives Ätzen entfernt, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht 15 freigelegt ist, und ein Ab­ schnitt der zweiten Ätzstoppschicht 15, von welchem eine Oberfläche freigelegt ist, wird durch ein selektives Ätzen entfernt, welches gestoppt wird, wenn ein Oberfläche der ersten Ätzstoppschicht 14 freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Bereiche der zweiten oberen Beschichtungslage 6 und der zweiten Ätzstoppschicht 15 aufweist, und eine Stromsperr­ schicht 9 wird so ausgebildet, daß sie die Abschnitte der zweiten oberen Beschichtungslage 6 und der zweiten Ätz­ stoppschicht 15, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, vergräbt. Da die Stromsperrschicht 9 auf die erste AlGaAs-Ätzstoppschicht 15 aufgewachsen wird, die ein nied­ riges Zusammensetzungsverhältnis von Al (0 bis 0.3) auf­ weist, wird deshalb ein dreidimensionales Wachstum an der Wachstumsoberfläche unterdrückt, wodurch die Stromsperr­ schicht 9 eine Kristallschicht wird, die wenige Kristallde­ fekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterla­ servorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, mit einer stabilen Aus­ beute hergestellt werden kann.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels.
Bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservor­ richtung der ersten Struktur, wie es in den Fig. 6(a) bis 6(d) gezeigt ist, wird die erste Ätzstoppschicht 14 so ausgebildet, daß sie eine Dicke aufweist, die kleiner als das Minimum von Dicken ist, die eine Absorption von aus der aktiven Schicht 3 abgestrahltem Licht verursachen. Deshalb wird die Stromsperrschicht 9 eine Kristallschicht, die we­ nige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität aufwei­ st, wie es zuvor beschrieben worden ist, wodurch sowohl ein Leckstrom unterdrückt wird als auch eine Verringerung des Laserwirkungsgrads und eine Erhöhung des Schwellwertstroms, da die erste Ätzstoppschicht 14 das aus der aktiven Schicht 3 abgestrahlte Licht absorbiert, verhindert werden. Folg­ lich kann eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen nied­ rigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufwei­ st, mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden.
Es folgt eine Beschreibung einer dritten Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist herge­ stellt, wie es in den Fig. 6(a) bis 6(d) und 7 gezeigt ist, durch ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht 3, einer ersten oberen Beschichtungslage 4, die AlGaAs aufweist, einer ersten Ätzstoppschicht 14, die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al aufweist, das größer als 0 und 0.3 oder weniger ist, einer zweiten Ätzstoppschicht 15, die AlyGa1-yAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.6 oder mehr aufweist, einer zweiten oberen Beschichtungslage 6, die AlzGa1-zAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder weniger aufweist, und einer Deck­ schicht 7 auf einer unteren Beschichtungslage 2, ein Ent­ fernen eines Abschnitts mit Ausnahme eines Bereichs der zweiten oberen Beschichtungslage 6, in dem ein Strom fließt, durch ein selektives Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht 15 freige­ legt ist, und ein Entfernen des Abschnitts der zweiten Ätz­ stoppschicht 15, von welchem eine Oberfläche durch ein se­ lektives Ätzen freigelegt ist, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der ersten Ätzstoppschicht 14 freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Stegstruktur auszubil­ den, die die restlichen Bereiche der zweiten oberen Be­ schichtungslage 6 und der zweiten Ätzstoppschicht 15 auf­ weist, und ein Ausbilden einer Stromsperrschicht 9, die die Abschnitte der zweiten oberen Beschichtungslage 6 und der zweiten Ätzstoppschicht 15, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, vergräbt. Da die Stromsperrschicht 9 auf die erste AlGaAs-Ätzstoppschicht 14 aufgewachsen wird, die ein niedriges Zusammensetzungsverhältnis von Al (größer als 0 und 0.3 oder weniger) aufweist, wird deshalb ein dreidimen­ sionales Wachstum und der Wachstumsoberfläche unterdrückt, wodurch die Stromsperrschicht 9 eine Kristallschicht wird, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität aufweist. Folglich wird ein Leckstrom unterdrückt, wodurch eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, er­ zielt werden kann.
Es folgt die Beschreibung einer vierten Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels.
Bei der Halbleiterlaservorrichtung der dritten Struk­ tur, wie sie in den Fig. 6(a) bis 6(d) und 7 gezeigt ist, weist die erste Ätzstoppschicht 14 eine Dicke auf, die kleiner als die minimale Dicke ist, die eine Absorption von aus der aktiven Schicht abgestrahltem Licht verursacht. Deshalb wird die Stromsperrschicht 9 eine Kristallschicht, die wenige Kristalldefekte und eine gute Kristallqualität aufweist, wie es zuvor beschrieben worden ist. Dadurch wird ein Leckstrom unterdrückt, es wird verhindert, daß die er­ ste Ätzstoppschicht 14 das aus der aktiven Schicht 3 abge­ strahlte Licht absorbiert, und eine Verringerung des Lichtabstrahlungswirkungsgrads und eine Erhöhung des Schwellwertstroms aufgrund der Absorption des Lichts kann unterdrückt werden. Folglich kann eine Halbleiterlaservor­ richtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, erzielt werden.
Es wird eine Beschreibung des zweiten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Fig. 6(a) bis 6(d) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung ei­ ner Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabe­ nen Steg gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung darstellen. Wie es in Fig. 6(a) gezeigt ist, werden zu Beginn eine untere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 2 ei­ nes n-Typs, die eine Dicke von 1.5 µm aufweist, eine aktive Al0.1Ga0.9As-Schicht 3, die eine Dicke von 15 nm aufweist, eine erste obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 4 eines p- Typs, die eine Dicke von 0.1 µm aufweist, eine erste Al0.1Ga0.9As-Ätzstoppschicht 14 des p-Typs, die eine Dicke von 10 nm aufweist, eine zweite Al0.7Ga0.3As-Ätzstopp­ schicht 15 des p-Typs, die eine Dicke von 20 nm aufweist, eine zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p- Typs, die eine Dicke von 1.4 µm aufweist, und eine GaAs- Deckschicht 7 des p-Typs, die eine Dicke von 0.5 µm auf­ weist, durch eine MOCVD aufeinanderfolgend epitaktisch auf ein GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen. Nachdem unter Verwendung von zum Beispiel einer CVD ein SiON-Film, der eine Dicke von 50 nm aufweist, über der gesamten Oberfläche der GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs abgelagert worden ist, bleibt als nächstes unter Verwendung einer Photolithogra­ phie und eines Ätzens ein SiON-Film 13 auf einem streifen­ förmigen Bereich der GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs zurück. Wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist, werden desweiteren die GaAs-Deckschicht 7 des p-Typs und die zweite obere Al0.5Ga0.5As-Beschichtungslage 6 des p-Typs unter Verwen­ dung des SiON-Films 13 als eine Maske selektiv geätzt, wo­ bei ein Ätzmittel verwendet wird, das eine gemischte Lösung aus Weinsäure und Wasserstoffperoxid aufweist. Dieses Ätzen wird automatisch gestoppt, wenn eine Oberfläche der zweiten Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 15 des p-Typs freigelegt ist. In dem Schritt in Fig. 6(c) wird ein Bereich der freige­ legten Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht 15 unter Ver­ wendung von Chlorwasserstoff- bzw. Salzsäure selektiv ge­ ätzt. Dieses Ätzen wird automatisch gestoppt, wenn eine Oberfläche der ersten Al0.1Ga0.9As-Ätzstoppschicht 14 des p-Typs freigelegt ist. Auf diese Weise wird eine Stegstruk­ tur, die die zweite Ätzstoppschicht 15, die zweite obere Beschichtungslage 6, und die Deckschicht 7 aufweist, ausge­ bildet. Danach wird eine Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 des n-Typs, die eine Dicke von 1.9 µm aufweist, durch eine MOCVD auf die freigelegte Oberfläche der ersten Ätzstopp­ schicht 14 und an einer Seitenoberfläche der Stegstruktur aufgewachsen, um die Abschnitte der Deckschicht 7, der zweiten oberen Beschichtungslage 6 und der zweiten Ätz­ stoppschicht 15, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, zu vergraben. Wie es in Fig. 6(d) gezeigt ist, wird danach, nachdem der SiON Film 13 entfernt worden ist, eine GaAs-Kontaktschicht 10 des p-Typs, die eine Dicke von 2.5 µm aufweist, durch eine MOCVD epitaktisch über der gesamten Oberfläche aufgewachsen. Nachdem eine hintere Oberfläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließlich eine Elek­ trode 11 einer vorderen Oberfläche auf einer Oberfläche der Kontaktschicht 10 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs-Substrats 1 ausgebildet, worauf ein Ausbilden von La­ serflächen und ein Trennen von Chips durch ein Verfahren, wie zum Beispiel ein Spalten, folgt, was zu einer Halblei­ terlaservorrichtung des Typs mit einem vergrabenen Steg führt, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Al0.7Ga0.3As-Stromsperrschicht 9 des n-Typs auf die Oberfläche der ersten Al0.1Ga0.9As-Stoppschicht 14 des p- Typs, welche durch das Ätzen zum Ausbilden der Stegstruktur freigelegt worden ist, und an der Seitenoberfläche der Stegstruktur aufgewachsen. Ein Zusammensetzungsverhältnis von Al der ersten Ätzstoppschicht 14 beträgt 0.1 und das Verhältnis ist verglichen mit der Ätzstoppschicht 5, die ein Zusammensetzungsverhältnis von 0.7 aufweist, in dem Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 18(a) bis 18(e) gezeigt ist, ausreichend klein. Wenn die Stromsperrschicht 9 auf der Oberfläche der ersten Al0.1Ga0.9As-Ätzstoppschicht 14 nachgewachsen wird, nachdem sie während des Ätzens zum Ausbilden der Stegstruktur der Luft ausgesetzt worden ist, wird deshalb ein dreidimensio­ nales Wachstum, das an der Wachstumsoberfläche auftritt, mehr unterdrückt, als das in dem Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 18(a) bis 18(e) ge­ zeigt ist, wodurch die Stromsperrschicht, die verringerte Kristalldefekte, wie zum Beispiel Versetzungen, aufweist, erzielt wird. Das heißt, in dieser Hinsicht werden die gleichen Auswirkungen wie in dem Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 19(a) bis 19(e) ge­ zeigt ist, erzielt. Während in dem Herstellungsverfahren im Stand der Technik, das in den Fig. 19(a) bis 19(e) ge­ zeigt ist, GaAs für die erste Ätzstoppschicht verwendet wird, wird jedoch in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung Al0.1Ga0.9As, das eine größere Bandlückenenergie als die von GaAs aufweist, dafür verwendet. Während die ma­ ximale Dicke der ersten Ätzstoppschicht, die keine Absorp­ tion von aus der aktiven Schicht abgestrahltem Licht verur­ sacht, in der Vorrichtung im Stand der Technik 3 nm be­ trägt, wird sie jedoch im zweiten Ausführungsbeispiel 13 nm. Da in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Dicke der ersten Ätzstoppschicht größer als in der Vorrich­ tung im Stand der Technik ist, wird folglich selbst dann, wenn ein Oberflächenabschnitt der ersten Ätzschicht während des Ätzens der zweiten Ätzstoppschicht in einem bestimmten Grad geätzt wird, das Phänomen, das die gesamte erste Stoppschicht weggeätzt wird, welches wahrscheinlich beim Verwenden des Herstellungsverfahrens im Stand der Technik, das in den Fig. 19(a) bis 19(e) gezeigt ist, auftritt, kaum verursacht, wodurch die erste Stoppschicht in dem ge­ samten Bereich der beiden Seiten der Stegstruktur aufrecht­ erhalten werden kann. Da die maximale Dicke der ersten Ätz­ stoppschicht groß ist, kann desweiteren ein Steuern ihrer Schichtdicke bei dem Verfahren eines Aufwachsens der Ätz­ stoppschicht verglichen mit der Vorrichtung im Stand der Technik erleichtert werden. Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung eine Halbleiterlaservorrichtung, bei welcher ein Leck­ strom, welcher durch Kristalldefekte, wie zum Beispiel Ver­ setzungen, verursacht wird, in der Stromsperrschicht unter­ drückt wird und kein Licht in der ersten Ätzstoppschicht absorbiert wird, durch stabile Verfahren hergestellt. Das heißt, eine Halbleiterlaservorrichtung, die einen niedrigen Schwellwertstrom und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, kann mit einer stabilen Ausbeute hergestellt werden.
Obgleich eine Al0.1Ga0.9As-Schicht als die erste Stopp­ schicht verwendet wird, kann außerdem eine AlxGa1-xAs- Schicht, die ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al (0 < x 0.3) aufweist, verwendet werden. Dann darf jedoch die Dicke der ersten Ätzschicht die maximale aus Dicken nicht überschreiten, die keine Absorption von aus der aktiven Schicht abgestrahltem Licht verursachen, und diese hängt von ihrem Zusammensetzungsverhältnis x von Al ab.
Obgleich die Stromsperrschicht Al0.7Ga0.3As aufweist, kann die Schicht einen anderen Halbleiter, wie zum Beispiel InGaP, aufweisen. Obgleich die aktive Schicht Al0.1Ga0.9As aufweist und eine Einschichtstruktur aufweist, kann die Schicht einen anderen Halbleiter, wie zum Beispiel GaAs und InGaAs, aufweisen und kann eine Vielschichtstruktur, wie zum Beispiel eine Multiquantumwellstruktur, aufweisen.
Außerdem muß das Ätzmittel, das bei dem Ätzen zum Aus­ bilden der Stegstruktur verwendet wird, keine gemischte Lö­ sung von Weinsäure und Wasserstoffperoxid sein, sondern kann eine gemischte Lösung einer anderen organischen Säure, wie zum Beispiel Zitronensäure, und Wasserstoffperoxid sein.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung einer ersten Struktur des dritten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ serstruktur des Typs mit einer selbstausgerichteten Struk­ tur bzw. SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in den Fig. 9(a) bis 9(d) gezeigt ist, werden eine untere AlGaAs-Beschichtungslage 22 eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive AlGaAs-Schicht 23, eine er­ ste obere AlGaAs-Beschichtungslage 24 eines zweiten Leitfä­ higkeitstyps, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegen­ gesetzt ist, eine AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der er­ sten oberen Beschichtungslage 24 zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht 23 ist, eine AlGaAs-Stromsperrschicht 26 des ersten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, und eine GaAs-Deckschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps aufeinanderfolgend auf einem GaAs-Substrat 1 des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet. Dann wird ein Deckfilm 30, der einen streifenförmigen Öffnungsabschnitt aufweist, auf der GaAs-Deckschicht 27 abgelagert und unter Verwendung des Deckfilms 30 als eine Maske werden die GaAs-Schicht 27 und die AlGaAs-Stromsperrschicht 26 unter dem Öffnungsabschnitt des Deckfilms 30 selektiv geätzt, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Rille 40 auszubilden. Nach einem Entfernen des Deckfilms 30 werden eine zweite obere AlGaAs-Beschich­ tungslage 28 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusam­ mensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des zweiten Leitfähigkeitstyps, aufeinanderfolgend über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der strei­ fenförmigen Rille 40 beinhaltet, ausgebildet. Deshalb kann selbst dann, wenn die AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 auf eine Dicke verringert wird, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der ak­ tiven Schicht 23 ist, die Schutzschicht 25 dicker gemacht werden als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik, wodurch die AlGaAs-Schutzschicht 25 auch nach dem Ätzen der AlGaAs-Stromsperrschicht 26 mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleibt, und desweiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28, die wenige Ver­ setzungen und eine gute Kristallqualität aufweist, mit ei­ ner guten Wiederhohlbarkeit nachgewachsen werden. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Verset­ zungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercha­ rakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann verhindert werden.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Struktur des dritten Ausführungsbeispiels.
Eine Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, wie es in den Fig. 9(a) bis 9(d) und 10 gezeigt ist, durch ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren AlGaAs-Beschichtungslage 22 eines ersten Leitfähigkeits­ typs, einer aktiven AlGaAs-Schicht 23, einer ersten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 24 eines zweiten Leitfähigkeits­ typs, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 des zweiten Leitfä­ higkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungslage 24 zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht 23 ist, einer AlGaAs-Stromsperrschicht 26 des ersten Leit­ fähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, und einer GaAs-Deckschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps auf einem GaAs-Substrat 1 des ersten Leitfähigkeitstyps, ein selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht 27 und der AlGaAs-Stromsperrschicht 26 in einem streifenförmigen Be­ reich, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Rille 40 auszubilden, und ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, und einer GaAs-Kontaktschicht 29 des zweiten Leitfähig­ keitstyps über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille 40 beinhaltet. Des­ halb kann selbst dann, wenn die AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 auf eine Dicke verringert wird, bei welcher ihre Bandlüc­ kenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht 23 ist, die Schutzschicht 25 dicker gemacht werden als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrich­ tung im Stand der Technik, wodurch die AlGaAs-Schutzschicht 25 auch nach dem Ätzen der AlGaAs-Stromsperrschicht 25 mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben kann und desweite­ ren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität auf­ weist, mit einer guten Wiederholbarkeit nachgewachsen wer­ den. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage 28 unterdrückt werden und eine Verschlech­ terung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann verhindert werden.
Es wird eine Beschreibung des dritten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Fig. 9(a) bis 9(d) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung ei­ ner Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Dop­ pelheterostruktur aufweist und die eine Oszillationswellen­ länge in der Nähe von 0.78 bis 0.81 µm aufweist, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar­ stellen. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein GaAs-Substrat eines n-Typs. Eine untere Al0.55Ga0.45As-Be­ schichtungslage 23 des n-Typs, die eine Dicke von 1.5 µm aufweist, eine aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht 23, die eine Dicke von 12 nm aufweist, eine erste obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 24 eines p-Typs, die eine Dicke von 0.2 µm aufweist, eine Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs, die eine Dicke von 1.0 µm aufweist, eine GaAs-Deckschicht 27 des p- Typs, die eine Dicke von 0.1 µm aufweist, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs, die eine Dicke von 1.3 µm aufweist, und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs, die eine Dicke von 2 µm aufweist, werden auf­ einanderfolgend auf dem GaAs-Substrat 1 des n-Typs angeord­ net. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Resistfilm und das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine streifenförmige Rille.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs gegeben. Wie es in Fig. 9(a) gezeigt ist, werden zu Beginn eine untere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 22 des n-Typs, eine aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht 23, eine erste obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 24 des p-Typs, eine Al0.15Ga0.85As- Schutzschicht 25 des p-Typs, eine Al0.75Ga0.25As-Strom­ sperrschicht 26 des n-Typs und eine GaAs-Deckschicht 27 des p-Typs durch zum Beispiel eine MOCVD (metall-organische chemische Dampfphasenabscheidung) aufeinanderfolgend auf ein GaAs-Substrat 1 des n-Typs aufgewachsen. Bei diesem Aufwachsen wird die Dicke der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 auf 5 nm eingestellt, wobei sie aufgrund des zuvor be­ schriebenen Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven Al0.12Ga0.88As- Schicht 23 ist. Wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, wird ein Resistfilm 30, der einen streifenförmigen Öffnungsabschnitt aufweist, unter Verwendung eines Photolithographieverfah­ rens auf der GaAs-Deckschicht 27 des p-Typs abgelagert. In dem Schritt in Fig. 9(c) werden die GaAs-Deckschicht 27 des p-Typs und die Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs unter dem Öffnungsabschnitt des Resistfilms 30 unter Verwendung des Resistfilms 30 als eine Maske selektiv ge­ ätzt, bis eine Oberfläche der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs freigelegt ist, um dadurch eine streifenför­ mige Rille 40 auszubilden. Dann wird das Ätzen der GaAs- Deckschicht 27 des p-Typs unter Verwendung eines Ätzmittels durchgeführt, das eine Ätzgeschwindigkeit von GaAs » AlGaAs aufweist, wie zum Beispiel eine gemischte Lösung von NH₄OH und H₂O₂ in dem Verhältnis 1 : 30, und das Ätzen der Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs wird unter Verwendung eines Ätzmittels durchgeführt, das eine Ätzge­ schwindigkeit von AlGaAs » GaAs aufweist, wie zum Beispiel HCl, so daß die streifenförmige Rille 40, die eine Tiefe aufweist, die benötigt wird, um die Oberfläche der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs freizulegen, mit einer guten Steuerbarkeit ausgebildet werden kann. Wie es in Fig. 9(d) gezeigt ist, werden dann, nach einem Entfer­ nen des Resistfilms 30, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 28 des p-Typs und eine GaAs-Kontakt­ schicht 29 des p-Typs durch zum Beispiel eine MOCVD aufein­ anderfolgend über der gesamten Oberfläche aufwachsen. Nach­ dem eine hintere Oberfläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließlich eine Elektrode 11 einer vorderen Oberflä­ che auf einer Oberfläche der Kontaktschicht 29 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs-Substrats 1 ausgebildet, wor­ auf ein Ausbilden von Laserflächen und ein Trennen von Chips durch ein Verfahren, wie zum Beispiel ein Spalten, folgt, was zu einer Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs führt, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist.
Bei dem Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservor­ richtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung kann, obgleich der Resistfilm 30 als eine Ätzmaske zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 verwendet wird, ein Isolationsfilm, wie zum Beispiel ein SiON-Film, dafür ver­ wendet werden.
Obgleich das Ätzen der GaAs-Deckschicht 27 unter Ver­ wendung der gemischten Lösung von NH₄OH und H₂O₂ in dem Verhältnis 1 : 30 als ein Ätzmittel zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 durchgeführt wird, kann jedes Ätzmittel verwendet, welches eine Ätzgeschwindigkeit von GaAs » AlGaAs aufweist. Obgleich das Ätzen der Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 unter Verwendung von HCl durchgeführt wird, kann jedes Ätzmittel verwendet wer­ den, welches eine Ätzgeschwindigkeit von AlGaAs » GaAs aufweist.
Außerdem muß das Ätzen zum Ausbilden der streifenförmi­ gen Rille 14 kein Naßätzen sein, sondern kann ein Trockenätzen sein.
Die Fig. 11(a) bis 11(c) zeigen die Ergebnisse der Untersuchung mit einem optischen Mikroskop zum Bewerten ei­ ner Ätzgrubendichte (EPD), nachdem aufeinanderfolgend eine Al0.5Ga0.5As-Schicht des p-Typs, die der ersten oberen Be­ schichtungslage 24 entspricht, eine AlxGa1-xAs-Schicht des p-Typs, die der Schutzschicht 25 entspricht, und eine Al0.7Ga0.3As-Schicht des n-Typs, die der Stromsperrschicht 26 entspricht, auf das GaAs-Substrat 1 aufgewachsen worden sind, eine GaAs-Schicht nach einem Entfernen der Al0.7Ga0,3As-Schicht unter Verwendung von HCL nachgewachsen worden ist und eine Ätzbearbeitung einer Oberfläche der nachgewachsenen GaAs-Schicht unter Verwendung von geschmol­ zenem KOH durchgeführt worden ist. Drei Arten von Schich­ ten, welche GaAs, das eine Dicke von 2 nm aufweist, Al0.15Ga0.85As, das eine Dicke von 5 nm aufweist bzw. Al0.20Ga0.80As sind, das eine Dicke von 10 nm aufweist, werden für die zuvor erwähnte AlxGa1-xAs-Schicht des p-Typs verwendet. Die jeweiligen Dicken der drei Arten von Schich­ ten werden so eingestellt, daß die Schichten aufgrund des zuvor beschriebenen Quanteneffekts kein Laserlicht absor­ bieren können, das eine Wellenlänge von 0.78 µm aufweist. Die Fig. 11(a) bis 11(c) zeigen die Ergebnisse der Un­ tersuchung, wenn GaAs, das eine Dicke von 2 nm aufweist, Al0.15Ga0.85As, das eine Dicke von 5 nm aufweist, bzw. Al0.20Ga0.80As, das eine Dicke von 10 nm aufweist, verwen­ det werden. Wie es aus diesen Figuren zu sehen ist, beträgt die EPD der nachgewachsenen GaAs-Schicht unter 2000/cm², wenn Al0.15Ga0.85As, das eine Dicke von 5 nm aufweist, bzw. Al0.20Ga0.80As, das eine Dicke von 10 nm aufweist, für die AlxGa1-xAs-Schicht verwendet werden. Wenn jedoch GaAs, das eine Dicke von 2 nm aufweist, dafür verwendet wird, beträgt die EPD 4×10⁴/cm², die gleich zu der ist, wenn die GaAs- Schicht direkt auf der Al0.5Ga0.5As-Schicht nachgewachsen wird. Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann die GaAs- Schutzschicht 25 zu der gleichen Zeit entfernt werden, zu der die As0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs weg­ geätzt wird, wenn die äußerst dünne GaAs-Schutzschicht 25 des p-Typs, die eine Dicke unter 3 nm aufweist, verwendet wird. Wenn die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs, die eine Dicke von ungefähr 5 nm aufweist, verwendet wird, kann jedoch die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 auch nach dem Ätzen der Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n- Typs mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben. Desweite­ ren kann die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs, die wenige Versetzungen und eine gute Kri­ stallqualität aufweist, mit einer guten Steuerbarkeit aus­ gebildet werden.
In dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs auch nach dem Ätzen der Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n- Typs zurückbleiben, da die Al0.15Ga0.85As-Schicht des p- Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, die größer als die unter 3 nm der GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik ist, als die Schutzschicht 25 verwendet wird, und desweiteren kann die zweite obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 28, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität aufweist, mit einer guten Wiederholbarkeit nachgewachsen werden. Deshalb kann eine Erzeugung von De­ fekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten obe­ ren Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken kann verhindert werden.
Obgleich ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 0.15 beträgt, kann es sich in dem Bereich von 0 < x < 0.3 befinden, um kleiner als das der oberen Beschichtungslage 24 zu sein.
Außerdem können die AlGaAs-Schichten mit Ausnahme der Schutzschicht 25 Zusammensetzungsverhältnisse von Al auf­ weisen, die zu den zuvor beschriebenen Werten unterschied­ lich sind.
Obgleich die Dicke der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 5 nm beträgt, kann sie so eingestellt werden, daß sie aufgrund des Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven AlGaAs-Schicht 23 ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung einer ersten Struktur des vierten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung, wie es in den Fig. 12(a) bis 12(d) gezeigt ist, werden eine untere AlGaAs-Beschichtungslage 22 eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive AlGaAs-Schicht 23, eine erste obere AlGaAs-Beschichtungslage 24 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzt ist, eine AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammenset­ zungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um klei­ ner als das der oberen Beschichtungslage 24 zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der ak­ tiven Schicht 23 ist, eine AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsver­ hältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutz­ schicht 25 ist, eine GaAs-Stromsperrschicht 33 des ersten Leitfähigkeitstyps und eine GaAs-Deckschicht 27 des zweiten Leitfähigkeitstyps aufeinanderfolgend auf einem GaAs- Substrat 1 des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet. Da­ nach wird ein Deckfilm 30, der einen streifenförmigen Öff­ nungsabschnitt aufweist, auf der GaAs-Deckschicht 27 abge­ lagert und unter Verwendung des Deckfilms 30 als eine Maske werden die GaAs-Deckschicht 27 und die GaAs-Stromsperr­ schicht 33 unter dem Öffnungsabschnitt des Deckfilms 30 se­ lektiv geätzt, bis eine Oberfläche der AlGaAs-Ätzstopp­ schicht 32 freigelegt ist. Desweiteren wird die AlGaAs-Ätz­ stoppschicht 32 selektiv geätzt, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Rille 40 auszubilden. Nach einem Entfernen des Deckfilms 30 werden eine zweite obere AlGaAs-Beschich­ tungslage 28 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusam­ mensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des zweiten Leitfähigkeitstyps aufeinanderfolgend über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der strei­ fenförmigen Rille 40 beinhaltet, ausgebildet. Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann die GaAs-Stromsperrschicht 33 durch das Ätzen, das bezüglich der AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 ein ausreichend großes Selektivverhältnis aufweist, se­ lektiv entfernt werden, da die Stromsperrschicht 33 aus ei­ ner GaAs-Schicht des n-Typs besteht und die GaAs-Strom­ sperrschicht 33 auf der AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 ausgebil­ det ist, wodurch eine Wiederholbarkeit und eine Stabilität des Ätzens verbessert werden kann. Außerdem wird sowohl die Schutzschicht 25 wie in dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dicker gemacht als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik als auch die AlGaAs-Ätz­ stoppschicht 32 dünner gemacht als die Stromsperrschicht 33. Wenn die Ätzstoppschicht 32 bezüglich der AlGaAs- Schutzschicht 25 des p-Typs, die ein Zusammensetzungsver­ hältnis von Al aufweist, das kleiner als das der Ätzstopp­ schicht 32 ist, selektiv geätzt wird, wird deshalb die Ätz­ zeit verkürzt, und es ergibt sich, verglichen mit der in dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, eine weiter verringerte Möglichkeit, daß die Schutzschicht 25 gleich­ zeitig mit dem Ätzen der Ätzstoppschicht 32 geätzt werden sollte. Demgemäß kann die AlGaAs-Schutzschicht 25 auch nach dem Ätzen der Ätzstoppschicht 32 mit einer guten Steuerbar­ keit zurückbleiben und desweiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität aufweist, mit einer guten Wie­ derholbarkeit nachgewachsen werden. Folglich kann eine Er­ zeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 mehr unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann mehr verhin­ dert werden, als in dem dritten Ausführungsbeispiel.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Struktur des vierten Ausführungsbeispiels.
Eine Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, gemäß dem vierten Ausfüh­ rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, wie es in den Fig. 12(a) bis 12(d) und 13 gezeigt ist, durch ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren AlGaAs-Beschichtungslage 22 eines ersten Leitfähigkeits­ typs, einer aktiven AlGaAs-Schicht 23, einer ersten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 24 eines zweiten Leitfähigkeits­ typs, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 des zweiten Leitfä­ higkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungslage 24 zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht 23 ist, einer AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 des zweiten Leitfä­ higkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, ei­ ner GaAs-Stromsperrschicht 33 des ersten Leitfähigkeitstyps und einer GaAs-Deckschicht 27 des zweiten Leitfähigkeits­ typs auf einem GaAs-Substrat 1 des ersten Leitfähigkeits­ typs, ein selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht 27 und der GaAs-Stromsperrschicht 33 in einem streifenförmigen Be­ reich, bis eine Oberfläche der AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 freigelegt ist, und desweiteren ein selektives Ätzen der AlGaAs-Ätzstoppschicht 32, bis eine Oberfläche der AlxGa1- xAs-Schutzschicht 25 freigelegt ist, um dadurch eine strei­ fenförmige Rille 40 auszubilden, und ein aufeinanderfolgen­ des Ausbilden einer zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammenset­ zungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, und einer GaAs-Kontaktschicht 29 des zweiten Leitfähigkeitstyps über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille 40 be­ inhaltet. Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann die GaAs-Stromsperrschicht 33 durch das Ätzen, das bezüglich der AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 ein ausreichend großes Selek­ tivverhältnis aufweist, selektiv entfernt werden, da die Stromsperrschicht 33 aus einer GaAs-Schicht des n-Typs be­ steht und die GaAs-Stromsperrschicht 33 auf der AlGaAs-Ätz­ stoppschicht 32 ausgebildet ist, wodurch eine Wiederholbar­ keit und eine Stabilität des Ätzens verbessert werden kann. Außerdem wird sowohl die Schutzschicht 25 wie in dem drit­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung dicker gemacht als die GaAs-Schutzschicht in der Vorrichtung im Stand der Technik als auch die AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 dünner ge­ macht als die Stromsperrschicht 33. Wenn die Ätzstopp­ schicht 32 bezüglich der AlGaAs-Schutzschicht 25 des p- Typs, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der Ätzstoppschicht 32 ist, selektiv geätzt wird, wird deshalb die Ätzzeit verkürzt, und es er­ gibt sich, verglichen mit der in dem dritten Ausführungs­ beispiel der Erfindung, eine weiter verringerte Möglich­ keit, daß die Schutzschicht 25 gleichzeitig mit dem Ätzen der Ätzstoppschicht 32 geätzt werden sollte. Demgemäß kann die AlGaAs-Schutzschicht 25 auch nach dem Ätzen der Ätz­ stoppschicht 32 mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben und desweiteren kann die zweite obere AlGaAs-Beschichtungs­ lage 28, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqua­ lität aufweist, mit einer guten Wiederholbarkeit nachge­ wachsen werden. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 mehr unterdrückt werden und ei­ ne Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann mehr verhindert werden, als in dem dritten Ausführungsbeispiel.
Es wird eine Beschreibung des vierten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Fig. 12(a) bis 12(d) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte in einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist und eine Oszillationswellen­ länge in der Nähe von 0.78 bis 0.81 µm aufweist, gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar­ stellen. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein GaAs-Substrat eines n-Typs. Eine untere Al0.55Ga0.45As-Be­ schichtungslage 22 des n-Typs, die eine Dicke von 1.5 µm aufweist, eine aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht 23, die eine Dicke von 12 nm aufweist, eine erste obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 24 eines p-Typs, die eine Dicke von 0.2 µm aufweist, eine Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine Al0.7Ga0.3As- Ätzstoppschicht 32 des p-Typs, die eine Dicke von 5 nm auf­ weist, eine GaAs-Stromsperrschicht 33 des n-Typs, die eine Dicke von 1.0 µm aufweist, eine GaAs-Deckschicht 27 des p- Typs, die eine Dicke von 0.1 µm aufweist, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs, die eine Dicke von 1.3 µm aufweist, und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs, die eine Dicke von 2 µm aufweist, werden auf­ einanderfolgend auf dem GaAs-Substrat 1 des n-Typs angeord­ net. Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Resistfilm.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs gegeben. Wie es in Fig. 12(a) gezeigt ist, werden zu Beginn eine untere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 22 des n-Typs, eine aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht 23, eine erste obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 24 des p-Typs, eine Al0.15Ga0.85As-Schutz­ schicht 25 des p-Typs, eine Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32 des p-Typs, eine GaAs-Stromsperrschicht 32 des n-Typs und eine GaAs-Deckschicht 27 des p-Typs durch zum Beispiel eine MOCVD (metall-organische chemische Dampfphasenabscheidung) aufeinanderfolgend auf ein GaAs-Substrat 1 des n-Typs auf­ gewachsen. Bei diesem Aufwachsen wird die Dicke der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs auf 5 nm einge­ stellt, so daß sie aufgrund des zuvor beschriebenen Quan­ teneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven Al0.12Ga0.88As-Schicht 23 ist. Wie es in Fig. 12(b) gezeigt ist, wird als nächstes ein Re­ sistfilm 30, der eine streifenförmige Öffnung aufweist, un­ ter Verwendung eines photolitographischen Verfahrens auf der GaAs-Deckschicht 27 des p-Typs ausgebildet. In dem Schritt in Fig. 12(c) werden die GaAs-Deckschicht 27 des p-Typs, die GaAs-Stromsperrschicht 33 des n-Typs und die Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 33 des p-Typs unter Verwendung des Resistfilms 30 als eine Maske selektiv geätzt, bis eine Oberfläche der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Rille 40 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ätzen der GaAs- Deckschicht 27 des p-Typs und der GaAs-Stromsperrschicht 33 des n-Typs unter Verwendung eines Ätzmittels durchgeführt, das eine Ätzgeschwindigkeit von GaAs » AlGaAs aufweist, wie zum Beispiel eine gemischte Lösung aus NH₄OH und H₂O₂ in dem Verhältnis 1 : 30, und das Ätzen der Al0.7Ga0.3As- Ätzstoppschicht 32 des p-Typs wird unter Verwendung eines Ätzmittels durchgeführt, das eine Ätzgeschwindigkeit von AlGaAs » GaAs aufweist, wie zum Beispiel HCl, so daß die streifenförmige Rille 40, die eine Tiefe aufweist, die be­ nötigt wird, um die Oberfläche der Al0.15Ga0.85Al-Schutz­ schicht 25 des p-Typs freizulegen, mit einer guten Steuer­ barkeit hergestellt werden kann. Wie es in Fig. 12(d) ge­ zeigt ist, werden dann, nach einem Entfernen des Resist­ films 30, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungs­ lage 28 des p-Typs und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p- Typs durch zum Beispiel eine MOCVD aufeinanderfolgend über der gesamten Oberfläche aufgewachsen. Nachdem eine hintere Oberfläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließ­ lich eine Elektrode 11 einer vorderen Oberfläche auf der Kontaktschicht 29 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs-Substrats 1 ausgebildet, worauf ein Ausbilden von La­ serflächen und ein Trennen von Chips durch ein Verfahren, wie zum Beispiel ein Spalten, folgt, was zu einer Halblei­ terlaservorrichtung des SAS-Typs führt, wie sie in Fig. 13 gezeigt ist.
Bei dem Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservor­ richtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung kann, obgleich der Resistfilm 30 als eine Ätzmaske zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 verwendet wird, ein Isolationsfilm, wie zum Beispiel ein SiON-Film, dafür ver­ wendet werden.
Obgleich das Ätzen der GaAs-Deckschicht 27 und der GaAs-Stromsperrschicht 33 unter Verwendung der gemischten Lösung aus NH₄OH und H₂O₂ in dem Verhältnis 1 : 30 als ein Ätzmittel zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 durchgeführt wird, kann jedes Ätzmittel verwendet werden, welches eine Ätzgeschwindigkeit von GaAs » AlGaAs auf­ weist. Obgleich das Ätzen der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32 unter Verwendung von HCl durchgeführt wird, kann jedes Ätzmittel verwendet, welches eine Ätzgeschwindigkeit von AlGaAs » GaAs aufweist.
Außerdem muß das Ätzen zum Ausbilden der streifenförmi­ gen Rille 40 kein Naßätzen sein, sondern kann ein Trockenätzen sein.
In dem vierten Ausführungsbeispiel kann die GaAs-Strom­ sperrschicht 33 durch das Ätzen, das bezüglich der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32, die ein großes Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, ein ausreichend großes Selektivverhältnis aufweist, selektiv entfernt werden, da die Stromsperrschicht 32 aus einer GaAs-Schicht des n-Typs besteht und die GaAs-Stromsperrschicht 33 auf der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32 ausgebildet ist, wodurch eine Wiederholbarkeit und eine Stabilität des Ätzens ver­ bessert werden kann. Außerdem wird nicht nur die Al0.15Ga0.85As-Schicht des p-Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, die größer als die unter 3 nm der GaAs-Schutz­ schicht in der Vorrichtung im Stand der Technik ist, als die Schutzschicht 25 verwendet, sondern weist die Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32 eine Dicke von 5 nm auf, die viel kleiner als die von 1.0 µm der Stromsperrschicht 33 ist. Wenn die Ätzstoppschicht 32 bezüglich der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs selektiv geätzt wird, wird deshalb die Ätzzeit verkürzt und deshalb be­ steht, verglichen mit der in dem dritten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, eine weiter verringerte Möglichkeit, daß die Schutzschicht 25 gleichzeitig mit dem Ätzen der Ätzstoppschicht 32 geätzt werden sollte. Demgemäß kann die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs auch nach dem Ätzen der Ätzstoppschicht 32 mit einer guten Steuerbarkeit zurückbleiben und desweiteren kann die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs, die wenige Versetzungen und eine gute Kristallqualität aufweist, mit einer guten Weiderholbarkeit nachgewachsen werden. Folglich kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Verset­ zungen, in der zweiten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungs­ lage 28 mehr unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verur­ sacht wird, kann mehr verhindert werden, als in dem dritten Ausführungsbeispiel.
Obgleich ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 0.15 beträgt, kann es sich in dem Bereich von 0 < x < 0.3 befinden, um kleiner als das der oberen Beschichtungslage 24 zu sein.
Außerdem können die AlGaAs-Schichten mit Ausnahme der Schutzschicht 25 Zusammensetzungsverhältnisse von Al auf­ weisen, die unterschiedlich zu den zuvor beschriebenen Wer­ ten sind.
Obgleich die Dicke der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 5 nm beträgt, kann sie so eingestellt werden, daß sie aufgrund des Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven AlGaAs-Schicht 23 ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung einer ersten Struktur des fünften Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung beinhaltet, das in der er­ sten Struktur des dritten Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung gezeigt ist, wie es in den Fig. 14(a) bis 14(b) dargestellt ist, wird nach der Ausbildung der streifenför­ migen Rille 40 eine AlGaAs-Pufferschicht 34 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs- Beschichtungslage 28 ist, über der gesamten Oberfläche aus­ gebildet, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28 und die GaAs-Kontaktschicht 29 aufeinanderfolgend ausge­ bildet werden. Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird eine Erzeugung von Versetzungen in der Pufferschicht 34 mehr unterdrückt als in der zweiten oberen Beschichtungs­ lage 28, wenn die zweite obere Beschichtungslage 28 direkt auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen wird, da die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28, die ein Zusammenset­ zungsverhältnis von Al, das eine kurze Migrationslänge auf­ weist, aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, nicht direkt auf der AlGaAs-Schutzschicht 25 nachge­ wachsen wird, sondern auf die AlGaAs-Pufferschicht 34 auf­ gewachsen wird, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten Beschichtungslage 28 ist, nachdem die Pufferschicht 34 auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen worden ist. Deshalb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 und der GaAs-Kontakt­ schicht 29, welche auf die Pufferschicht 34 aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller verhindert werden, als in dem dritten Ausführungsbeispiel.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Struktur des fünften Ausführungsbeispiels.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem fünften Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die die Halb­ leiterlaservorrichtung, die in der zweiten Struktur des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt ist, be­ inhaltet, wird dadurch hergestellt, wie es in den Fig. 14(a) bis 14(d) und 15 gezeigt ist, daß nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille 40 eine AlGaAs-Pufferschicht 34 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungs­ verhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 ist, über der gesamten Oberfläche ausgebildet wird, bevor die zweite obere AlGaAs- Beschichtungslage 28 ausgebildet wird. Da die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28, die ein Zusammensetzungsver­ hältnis von Al, das eine kurze Migrationslänge aufweist, aufweist, das größer als das der Schutzschicht 25 ist, nicht direkt auf der AlGaAs-Schutzschicht 25 nachgewachsen wird, sondern auf die AlGaAs-Pufferschicht 34 aufgewachsen wird, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen Beschichtungslage 28 ist, nachdem die Pufferschicht 34 auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen worden ist, wie es zuvor beschrieben worden ist, wird eine Erzeugung von Versetzungen in der Puffer­ schicht 34 mehr unterdrückt als in der zweiten oberen Be­ schichtungslage 28, wenn die zweite obere Beschichtungslage 28 direkt auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen wird. Des­ halb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungs­ lage 28 und der GaAs-Kontaktschicht 29, welche auf die Puf­ ferschicht 34 aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller ver­ hindert werden, als in dem dritten Ausführungsbeispiel.
Es wird eine Beschreibung des fünften Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Die Fig. 14(a) bis 14(d) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist und die eine Oszillationswel­ lenlänge in der Nähe von 0.78 und 0.81 µm aufweist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein GaAs-Substrat eines n-Typs. Eine untere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 22 des n-Typs, die eine Dicke von 1.5 µm aufweist, eine aktive Al0.12Ga0.88As-Schicht 23, die eine Dicke von 12 nm aufweist, eine erste obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 24 eines p-Typs, die eine Dicke von 0.2 µm aufweist, eine Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine Al0.75Ga0.25As-Stromsperrschicht 26 des n-Typs, die eine Dicke von 1.0 µm aufweist, eine GaAs-Deckschicht 27 des p- Typs, die eine Dicke von 0.1 µm aufweist, eine Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht des p-Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschich­ tungslage 28 des p-Typs, die eine Dicke von 1.3 µm aufweis­ t, und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs, die eine Dicke von 2 µm aufweist, werden aufeinanderfolgend auf dem GaAs-Substrat 1 des n-Typs angeordnet. Ein Resistfilm 30 wird auf der Deckschicht 27 abgelagert.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs gegeben. In den Fig. 14(a) bis 14(c) werden die gleichen Verfahrens­ schritte, wie jene, die in den Fig. 9(a) bis 9(c) des dritten Ausführungsbeispiels gezeigt sind, durchgeführt, und die streifenförmige Rille 40 wird durch ein Ätzen aus­ gebildet, bis die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs freigelegt ist. In dem Schritt in Fig. 14(d) werden nach einem Entfernen des Resistfilms 30 eine Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34 des p-Typs, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs durch zum Beispiel eine MOCVD über der gesamten Oberfläche aufeinanderfolgend aufgewachsen. Bei diesem Aufwachsen wird sowohl die Dicke der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs als auch der Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34 des p-Typs so eingestellt, daß sie aufgrund des zuvor beschriebenen Quanteneffekts ei­ ne Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven Al0.12Ga0.88As-Schicht 23 ist. Nachdem eine hintere Oberfläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließlich eine Elektrode 11 einer vorderen Oberfläche auf einer Oberfläche der Kontaktschicht 29 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs-Substrats 1 ausgebildet, worauf ein Ausbilden von Laserflächen und ein Trennen von Chips durch ein Verfahren, wie zum Beispiel ein Spalten, folgt, was zu einer Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs führt, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist.
Da die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs, die ein großes Zusammensetzungsverhältnis von Al, das eine kurze Migrationslänge aufweist, aufweist, nicht direkt auf der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs nachgewachsen wird, sondern auf die Al0.25Ga0.75As- Pufferschicht 34 des p-Typs aufgewachsen wird, die ein kleines Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, nachdem die Pufferschicht 34 auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen worden ist, wird eine Erzeugung von Versetzungen in der Pufferschicht 34 mehr unterdrückt als die in der zweiten Beschichtungslage 28, wenn die zweite obere Beschichtungs­ lage 28 direkt auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen wird. Deshalb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen Al0.55Ga0.45As-Be­ schichtungslage 28 des p-Typs und der GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs, welche auf die Pufferschicht 34 aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller verhindert werden, als in dem dritten Ausführungsbeispiel.
Obgleich ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 0.15 beträgt, kann es sich in dem Bereich von 0 < x < 0.3 befinden, um kleiner als das der oberen Beschichtungslage 24 zu sein.
Obgleich ein Zusammensetzungsverhältnis der AlGaAs-Puf­ ferschicht 34 0.25 beträgt, kann es kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 sein.
Außerdem können die AlGaAs-Schichten mit Ausnahme der Schutzschicht 25 und der Pufferschicht 34 Zusammensetzungs­ verhältnisse Al aufweisen, die unterschiedlich zu den zuvor beschriebenen Werten sind.
Obgleich die Dicke der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 5 nm beträgt, kann sie so eingestellt werden, daß sie aufgrund des Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder kleiner der der aktiven AlGaAs-Schicht 23 ist.
Obgleich die Dicke der AlGaAs-Pufferschicht 34 5 nm be­ trägt, kann die so eingestellt werden, daß sie aufgrund des Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder kleiner der der aktiven AlGaAs-Schicht 23 ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines sechsten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung der ersten Struktur des sechsten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung beinhaltet, daß in der er­ sten Struktur des vierten Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung gezeigt ist, wie es in den Fig. 16(a) bis 16(d) ge­ zeigt ist, wird nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille 40 eine AlGaAs-Pufferschicht 34 des zweiten Leitfä­ higkeitstyps, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage 28 ist, über der gesamten Oberfläche ausge­ bildet, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28 und die GaAs-Kontaktschicht 29 aufeinanderfolgend ausgebil­ det werden. Deshalb kann, wie in dem vierten Ausführungs­ beispiel der Erfindung, durch ein Verwenden der AlGaAs-Ätz­ stoppschicht 32 die AlGaAs-Schutzschicht 25 nach dem Ätzen zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 mit einer guten Wiederholbarkeit zurückbleiben. Da die AlGaAs-Pufferschicht 34, die ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen Beschichtungslage 28 ist, auf der AlGaAs-Schutzschicht 25 nachgewachsen wird, und die zweite obere Beschichtungslage 28 auf die Puffer­ schicht 34 aufgewachsen wird, wird desweiteren die Erzeu­ gung von Versetzungen in der Pufferschicht 34 mehr unter­ drückt als die in der zweiten oberen Beschichtungslage 28, wenn die zweite obere Beschichtungslage 28 direkt auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen wird. Deshalb kann eine Er­ zeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 des p-Typs und der GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs, welche auf die Puf­ ferschicht 34 aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller ver­ hindert werden, als in dem vierten Ausführungsbeispiel.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Struktur des sechsten Ausführungsbeispiels.
Eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem sechsten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die die Halb­ leiterlaservorrichtung beinhaltet, die in der zweiten Struktur des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung ge­ zeigt ist, wird dadurch hergestellt, wie es in den Fig. 16(a) bis 16(d) und 17 gezeigt ist, daß nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille 40 eine AlGaAs-Pufferschicht 34 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die ein Zusammensetzungs­ verhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 ist, über der gesamten Oberfläche ausgebildet wird, bevor die zweite obere AlGaAs- Beschichtungslage 28 ausgebildet wird. Deshalb kann, wie in dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, durch ein Verwenden der AlGaAs-Ätzstoppschicht 32 die AlGaAs-Schutz­ schicht 25 nach dem Ätzen zum Ausbilden der streifenförmi­ gen Rille 40 mit einer guten Wiederholbarkeit zurückblei­ ben. Da die AlGaAs-Pufferschicht 34, die ein Zusammenset­ zungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen Beschichtungslage 28 ist, auf der AlGaAs- Schutzschicht 25 nachgewachsen wird, und die zweite obere Beschichtungslage 28 auf die Pufferschicht 34 aufgewachsen wird, wird eine Erzeugung von Versetzungen der in Puffer­ schicht 34 mehr unterdrückt als die in der zweiten oberen Beschichtungslage 28, wenn die zweite obere Beschichtungs­ lage 28 direkt auf der Schutzschicht 25 nachgewachsen wird. Deshalb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungs­ lage 28 des p-Typs und der GaAs-Kontaktschicht 29 des p- Typs, welche auf die Pufferschicht 34 aufgewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercha­ rakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller verhindert werden, als in dem vierten Ausführungsbeispiel.
Es wird eine Beschreibung des sechsten Ausführungsbei­ spiels der sechsten Erfindung gegeben.
Die Fig. 16(a) bis 16(d) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist, und die eine Oszillations­ wellenlänge in der Nähe von 0.78 bis 0.81 µm aufweist, ge­ mäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung darstellen. In den Figuren bezeichnet das Bezugs­ zeichen 1 ein GaAs-Substrat des n-Typs. Eine untere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 22 des n-Typs, die eine Dicke von 1.5 µm aufweist, eine aktive Al0.12Ga0.88As- Schicht 23, die eine Dicke von 12 nm aufweist, eine erste obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 24 des p-Typs, die eine Dicke von 0.2 µm aufweist, eine Al0.15Ga0.85As-Schutz­ schicht 25 des p-Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32 des p-Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine GaAs-Stromsperrschicht 33 des n-Typs, die eine Dicke von 1.0 µm aufweist, eine GaAs-Deck­ schicht 27 des p-Typs, die eine Dicke von 0.1 µm aufweist, eine Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34 des p-Typs, die eine Dicke von 5 nm aufweist, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As- Beschichtungslage 28 des p-Typs, die eine Dicke von 1.3 µm aufweist, und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs, die eine Dicke von 2 µm aufweist, werden aufeinanderfolgend auf dem GaAs-Substrat 1 des n-Typs angeordnet. Das Bezugszei­ chen 30 bezeichnet einen Resistfilm.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs gegeben. In den Fig. 16(a) bis 16(c) werden die gleichen Verfahrens­ schritte wie jene, die in den Fig. 12(a) bis 12(c) des vierten Ausführungsbeispiels gezeigt sind, durchgeführt, und die streifenförmige Rille 40 wird durch ein Ätzen aus­ gebildet, bis die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs freigelegt ist. In dem Schritt in Fig. 16(d) werden nach einem Entfernen des Resistfilms 30 eine Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34 des p-Typs, eine zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs und eine GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs zum Beispiel durch eine MOCVD aufeinanderfolgend auf die gesamte Oberfläche aufgewachsen. Bei diesem Aufwachsen wird sowohl die Dicke der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p-Typs als auch die der Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34 des p-Typs so einge­ stellt, daß sie aufgrund des zuvor beschriebenen Quantenef­ fekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven Al0.12Ga0.88As-Schicht 23 ist. Nach­ dem eine hintere Oberfläche des GaAs-Substrats 1 des n-Typs auf eine Dicke von ungefähr 100 µm geschliffen worden ist, wird schließlich eine Elektrode 11 einer vorderen Oberflä­ che auf einer Oberfläche der Kontaktschicht 29 ausgebildet und eine Elektrode 12 einer hinteren Oberfläche wird an der hinteren Oberfläche des GaAs-Substrats 1 ausgebildet, wor­ auf ein Ausbilden von Laserflächen und ein Trennen von Chips durch ein Verfahren, wie zum Beispiel ein Spalten, folgt, was zu einer Halbleiterlaservorrichtung des SAS-Typs führt, wie sie in Fig. 17 gezeigt ist.
In dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung bleibt durch Verwenden der Al0.7Ga0.3As-Ätzstoppschicht 32 des p-Typs, wie in dem vierten Ausführungsbeispiel, die Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 nach dem Ätzen zum Ausbil­ den der streifenförmigen Rille 40 mit einer guten Wieder­ holbarkeit zurück, wodurch das Freilegen der ersten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 24 verhindert werden kann. Da desweiteren, wie in dem fünften Ausführungsbeispiel, die Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34, die ein kleines Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, auf der Al0.15Ga0.85As- Schutzschicht 25 nachgewachsen wird und die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 auf die Pufferschicht 34 aufgewachsen wird, wird eine Erzeugung von Versetzungen in der Pufferschicht 34 mehr unterdrückt als die in der zweiten oberen Beschichtungslage 28, wenn die zweite obere Beschichtungslage 28 direkt auf der Schutzschicht 25 nach­ gewachsen wird. Deshalb kann eine Erzeugung von Defekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der zweiten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs und der GaAs-Kontaktschicht 29 des p-Typs unterdrückt werden und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller ver­ hindert werden, als in den vierten und fünften Ausführungs­ beispielen.
Obgleich ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 0.15 beträgt, kann es sich in dem Bereich von 0 < x < 0.3 befinden, um kleiner als das der oberen Beschichtungslage 24 zu sein.
Obgleich ein Zusammensetzungsverhältnis von Al der AlGaAs-Pufferschicht 34 0.25 beträgt, kann es kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 sein.
Außerdem können die AlGaAs-Schichten mit Ausnahme der Schutzschicht 25 und der Pufferschicht 34 Zusammensetzungs­ verhältnisse von Al aufweisen, die zu den zuvor beschriebe­ nen Werten unterschiedlich sind.
Obgleich die Dicke der AlxGa1-xAs-Schutzschicht 25 5 nm beträgt, kann sie so eingestellt werden, daß sie aufgrund des Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven AlGaAs-Schicht 23 ist.
Obgleich die Dicke der AlGaAs-Pufferschicht 34 5 nm be­ trägt, kann sie so eingestellt werden, daß sie aufgrund des Quanteneffekts eine Bandlückenenergie aufweist, die größer oder gleich der der aktiven AlGaAs-Schicht 23 ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines siebten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung einer ersten Struktur des siebten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung sowohl des dritten als auch vierten Ausführungsbeispiels, die in den Fig. 9 bzw. 12 gezeigt sind, beinhaltet, wird nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille 40 eine Oberfläche der AlxGa1-xAs- Schutzschicht 25 in der Dampfphase gereinigt, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage 28 und die GaAs-Kon­ taktschicht 29 aufeinanderfolgend darauf ausgebildet wer­ den. Deshalb wird eine Schicht, die Störstellen beinhaltet, welche auf der Oberfläche der Schutzschicht 25 existiert, entfernt, wodurch eine Erzeugung von Defekten, wie zum Bei­ spiel Versetzungen, in der zweiten oberen AlGaAs-Beschich­ tungslage 28 und der GaAs-Kontaktschicht 29, welche auf die Schutzschicht 25 aufgewachsen werden, unterdrückt werden kann und eine Verschlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvol­ ler verhindert werden, als wenn kein Reinigen durchgeführt wird.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Struktur des siebten Ausführungsbeispiels.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterla­ servorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches das Herstellungsverfahren der Halbleiterlaservorrichtung sowohl des fünften als auch sechsten Ausführungsbeispiels, die in den Fig. 14 bzw. 16 gezeigt sind, beinhaltet, wird nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille 40 eine Oberfläche der AlxGa1-xAs- Schutzschicht 25 des p-Typs in der Dampfphase gereinigt, bevor die AlGaAs-Pufferschicht 34 darauf ausgebildet wird. Deshalb wird eine Schicht, die Störstellen beinhaltet, wel­ che auf der Oberfläche der Schutzschicht 25 existiert, ent­ fernt, wodurch eine Erzeugung von Defekten, wie zum Bei­ spiel Versetzungen, in der AlGaAs-Pufferschicht 34, der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage 28 und der GaAs- Kontaktschicht 29, welche auf die Schutzschicht 25 aufge­ wachsen werden, unterdrückt werden kann und eine Ver­ schlechterung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller verhindert werden, als wenn kein Reinigen durchgeführt wird.
Es wird eine Beschreibung des siebten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Bei einem Verfahren zur Hers 03247 00070 552 001000280000000200012000285910313600040 0002019546578 00004 03128tellung einer Halbleiterla­ servorrichtung des SAS-Typs, die eine Doppelheterostruktur aufweist und die eine Oszillationswellenlänge in der Nähe von 0.78 bis 0.81 µm aufweist, gemäß dem siebten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wird nach dem Ät­ zen zum Ausbilden der streifenförmigen Rille 40 in den dritten bis sechsten Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Oberfläche der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 des p- Typs, welche in der Bodenfläche der streifenförmigen Rille 40 freigelegt ist, in der Dampfphase mit HCl-Gas gereinigt und die zweite obere Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 des p-Typs oder die Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34 des p- Typs wird auf die Schutzschicht 25 aufgewachsen.
In dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Schicht, die Störstellen beinhaltet, welche auf der Oberfläche der Schutzschicht 25 existiert, entfernt werden, da die Oberfläche der Al0.15Ga0.85As-Schutzschicht 25 mit HCl-Gas gereinigt wird. Deshalb kann eine Erzeugung von De­ fekten, wie zum Beispiel Versetzungen, in der Al0.25Ga0.75As-Pufferschicht 34, der zweiten oberen Al0.55Ga0.45As-Beschichtungslage 28 und der GaAs-Kontakt­ schicht 29 des p-Typs, welche auf die Schutzschicht 25 auf­ gewachsen werden, unterdrückt werden und eine Verschlechte­ rung von Lasercharakteristiken, welche durch die Defekte verursacht wird, kann wirkungsvoller verhindert werden, als wenn keine Reinigung durchgeführt wird.
In der vorhergehenden Beschreibung ist Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservorrichtung offenbart wor­ den, das ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht und von oberen Beschichtungslagen, die einen Halb­ leiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, der zu einem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, auf ei­ ner unteren Beschichtungslage, die einen Halbleiter des er­ sten Leitfähigkeitstyps aufweist, ein Wegätzen von Ab­ schnitten mit Ausnahme von Bereichen der oberen Beschich­ tungslagen, in denen ein Strom fließt, um eine vorgeschrie­ bene Tiefe, um eine streifenförmige Stegstruktur auszubil­ den, die die restlichen Bereiche der oberen Beschichtungs­ lagen aufweist, und ein Ausbilden einer Pufferschicht, die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches auf eine Oberfläche der oberen Beschichtungslagen, die durch das Ätzen freige­ legt ist, aufgewachsen wird, und ein Ausbilden einer Strom­ sperrschicht beinhaltet, die AlyGa1-yAS des ersten Leitfä­ higkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr aufweist, welches auf die die Puf­ ferschicht vergrabenden Abschnitte der oberen Beschich­ tungslagen, welche durch das Ätzen entfernt worden sind, aufgewachsen wird.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservor­ richtung (Fig. 1(a) bis 1(d)), das die folgenden Schrit­ te beinhaltet:
Vorbereiten einer unteren Beschichtungslage (2), die einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist;
aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht (3) und von oberen Beschichtungslagen (4, 6), die einen Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps beinhalten, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, und die Bereiche aufweisen, in denen eine Strom fließt, auf der unteren Beschichtungslage (2);
Wegätzen von Abschnitten mit Ausnahme der Bereiche der oberen Beschichtungslagen (4, 6) um eine vorgeschriebene Tiefe, um eine streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Bereiche der oberen Beschichtungslagen (4, 6) aufweist; und
Ausbilden einer Pufferschicht (.8), die AlxGa1-xAs auf­ weist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches auf eine Oberfläche der oberen Beschichtungslagen (4, 6), die durch das Ätzen freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, und Ausbilden einer Strom­ sperrschicht (9), die AlyGa1-yAs des ersten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr aufweist, welches auf die die Puf­ ferschicht (8) vergrabenden Abschnitte der oberen Beschich­ tungslagen (4, 6), welche durch das Ätzen entfernt worden sind, aufgewachsen wird.
2. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 (Fig. 1(a) bis 1(d)), dadurch gekenn­ zeichnet, daß:
die oberen Beschichtungslagen eine erste obere Be­ schichtungslage (4), eine Ätzstoppschicht (5), die AlzGa1- zAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder mehr aufweist, und eine zweite obere Beschich­ tungslage (6) aufweisen, die AlwGa1-wAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis w von Al von 0.6 oder weniger aufweist, und die einen Bereich aufweist, in dem ein Strom fließt, die aufeinanderfolgend auf die aktive Schicht (3) geschichtet sind; und dadurch, daß
die streifenförmige Stegstruktur durch ein Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme des Bereichs der zweiten obe­ ren Beschichtungslage (6) durch das Ätzen ausgebildet wird, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der Ätzstopp­ schicht (5) freigelegt ist, um eine streifenförmige Steg­ struktur auszubilden, die den restlichen Bereich der zwei­ ten oberen Beschichtungslage (6) aufweist.
3. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 (Fig. 1(a) bis 1(d)), dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pufferschicht (8) so ausgebildet ist, daß sie eine Dicke aufweist, die die maximale Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welchen ein Brechungsindex eines Bereichs, in dem ein aus der aktiven Schicht (3) ab­ gestrahltes Licht in der Stegstruktur und unter der Steg­ struktur in der unteren Beschichtungslage (2), der aktiven Schicht (3), den oberen Beschichtungslagen (4, 6) und der Ätzstoppschicht (5) verteilt wird, um 0.007 oder mehr grö­ ßer als jener von Bereichen auf beiden Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unteren Be­ schichtungslage (2), der aktiven Schicht (3), den oberen Beschichtungslagen (4, 6), der Pufferschicht (8) und der Stromsperrschicht (9) verteilt wird.
4. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (8) AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zu­ sammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches bei einer Wachstumstemperatur von 300°C bis 500°C aufgewachsen wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservor­ richtung (Fig. 6(a) bis 6(d)), das die folgenden Schrit­ te beinhaltet:
Vorbereiten einer unteren Beschichtungslage (2), die einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps beinhal­ tet;
aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht (3), einer ersten oberen Beschichtungslage (4), die AlGaAs eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem er­ sten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer ersten Ätzstoppschicht (14), die AlxGa1-xAs des zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al aufweist, das größer als 0 und 0.3 oder weniger ist, einer zweiten Ätzstoppschicht (15), die AlyGa1-yAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammenset­ zungsverhältnis y von Al von 0.6 oder mehr aufweist, einer zweiten oberen Beschichtungslage (6), die AlzGa1-zAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammenset­ zungsverhältnis z von Al von 0.6 oder weniger aufweist, und die einen Bereich aufweist, in dem ein Strom fließt, und einer Deckschicht (7), die einen Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, auf der unteren Beschichtungs­ lage (2);
Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme des Bereichs der zweiten oberen Beschichtungslage (6) durch ein Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht (15) freigelegt ist, und Entfernen eines Abschnitts der zweiten Ätzstoppschicht (15), von welcher eine Oberfläche freigelegt ist, durch ein Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der ersten Ätzstopp­ schicht (14) freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmi­ ge Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Bereiche der zweiten oberen Beschichtungslage (6) und der zweiten Ätzstoppschicht (15) aufweist; und
Ausbilden einer Stromsperrschicht (9), die die Ab­ schnitte der zweiten oberen Beschichtungslage (6) und der zweiten Ätzstoppschicht (15), welche durch das Ätzen ent­ fernt worden sind, vergräbt.
6. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 5 (Fig. 6(a) bis 6(d)), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Ätzstoppschicht (14) so ausgebildet ist, daß sie eine Dicke aufweist, die kleiner als das Mini­ mum von Dicken ist, die eine Absorption von aus der aktiven Schicht (3) abgestrahltem Licht verursachen.
7. Halbleiterlaservorrichtung (Fig. 2), welche herge­ stellt ist durch:
ein Vorbereiten einer unteren Beschichtungslage (2), die einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps auf­ weist;
ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht (3) und von oberen Beschichtungslagen (4, 6), die einen Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufwei­ sen, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, und die Bereiche aufweisen, in denen ein Strom fließt, auf der unteren Beschichtungslage (2);
ein Wegätzen von Abschnitten mit Ausnahme der Bereiche der oberen Beschichtungslagen (4, 6) um eine vorgeschriebe­ ne Tiefe, um eine streifenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Bereiche der oberen Beschichtungslagen (4, 6) aufweist; und
ein Ausbilden einer Pufferschicht (8), die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 bis 0.3 aufweist, welches auf eine Oberfläche der oberen Beschichtungslagen (4, 6), die durch das Ätzen freigelegt worden ist, aufgewachsen wird, und ein Ausbilden einer Stromsperrschicht (9), die AlyGa1-yAs des ersten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis y von Al von 0.5 oder mehr aufweist, welches auf die die Puf­ ferschicht (8) vergrabenden Abschnitte der oberen Beschich­ tungslagen (4, 6), welche durch das Ätzen entfernt worden sind, aufgewachsen wird.
8. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 7 (Fig. 2), dadurch gekennzeichnet, daß:
die oberen Beschichtungslagen eine erste obere Be­ schichtungslage (4), eine Ätzstoppschicht (5), die AlzGa1- zAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis z von Al von 0.6 oder mehr aufweist, und eine zweite obere Beschich­ tungslage (6) aufweisen, die AlwGa1-wAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis w von Al von 0.6 oder weniger aufweist, und die einen Bereich aufweist, in dem ein Strom fließt, die aufeinanderfolgend auf die aktive Schicht (3) geschichtet sind; und dadurch, daß
die streifenförmige Stegstruktur durch ein Entfernen des Abschnitts mit Ausnahme des Bereichs der zweiten oberen Beschichtungslage (6) durch das Ätzen ausgebildet wird, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der Ätzstopp­ schicht (5) freigelegt ist, um die streifenförmige Steg­ struktur auszubilden, die den restlichen Bereich der zwei­ ten oberen Beschichtungslage (6) aufweist.
9. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 (Fig. 2), dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (8) eine Dicke aufweist, die die maximale Dicke aus den Dicken nicht überschreitet, bei welchen ein Brechungsindex eines Bereichs, in dem ein aus der aktiven Schicht (3) abge­ strahltes Licht, in der Stegstruktur und unter der Steg­ struktur in der unteren Beschichtungslage (2), der aktiven Schicht (3), den oberen Beschichtungslagen (4, 6) und der Ätzstoppschicht (5) verteilt wird, um 0.007 oder mehr grö­ ßer als jener von Bereichen auf beiden Seiten des Bereichs ist, in denen das abgestrahlte Licht in der unteren Be­ schichtungslage (2), der aktiven Schicht (3), den oberen Beschichtungslagen (4, 6), der Pufferschicht (8) und der Stromsperrschicht (9) verteilt wird.
10. Halbleiterlaservorrichtung (Fig. 7), welche herge­ stellt ist durch:
ein Vorbereiten einer unteren Beschichtungslage (2), die einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps auf­ weist;
ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer aktiven Schicht (3), einer ersten oberen Beschichtungslage (4), die AlGaAs eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zum dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, einer er­ sten Ätzstoppschicht (14), die AlxGa1-xAs des zweiten Leit­ fähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al aufweist, das größer als 0 und 0.3 oder weniger ist, einer zweiten Ätzstoppschicht (15), die AlyGa1-yAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammenset­ zungsverhältnis y von Al von 0.6 oder mehr aufweist, einer zweiten oberen Beschichtungslage (6), die AlzGa1-zAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammenset­ zungsverhältnis z von Al von 0.6 oder weniger aufweist, und die einen Bereich aufweist, in dem ein Strom fließt, und einer Deckschicht (7), die einen Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, auf der unteren Beschichtungs­ lage (2);
ein Entfernen eines Abschnitts mit Ausnahme des Be­ reichs der zweiten oberen Beschichtungslage (6) durch ein Ätzen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der zweiten Ätzstoppschicht (15) freigelegt ist, und ein Ent­ fernen eines Abschnitts der zweiten Ätzstoppschicht (15), von welcher eine Oberfläche freigelegt ist, durch ein Ät­ zen, welches gestoppt wird, wenn eine Oberfläche der ersten Ätzstoppschicht (14) freigelegt ist, um dadurch eine strei­ fenförmige Stegstruktur auszubilden, die die restlichen Be­ reiche der zweiten oberen Beschichtungslage (6) und der zweiten Ätzstoppschicht (15) aufweist; und
ein Ausbilden einer Stromsperrschicht (9), die die Ab­ schnitte der zweiten oberen Beschichtungslage (6) und der zweiten Ätzstoppschicht (15), welche durch das Ätzen ent­ fernt worden sind, vergräbt.
11. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 10 (Fig. 7), dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ätzstoppschicht (14) eine Dicke aufweist, die kleiner als das Minimum von Dicken ist, die eine Absorption von aus der aktiven Schicht (3) abgestrahltem Licht verursachen.
12. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservor­ richtung des Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur, die eine Doppelheterostruktur aufweist (Fig. 9(a) bis 9(d)), das die folgenden Schritte beinhaltet:
Vorbereiten eines GaAs-Substrats (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren Beschich­ tungslage (22), die AlGaAs des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, einer aktiven Schicht (23), die AlGaAs aufweist und die eine Bandlückenenergie aufweist, einer ersten obe­ ren Beschichtungslage (24), die AlGaAs eines zweiten Leit­ fähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzt ist, und das ein Zusammensetzungs­ verhältnis von Al aufweist, einer Schutzschicht (25), die AlxGa1-xAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 auf­ weist, um kleiner als das der ersten oberen Beschichtungs­ lage (24) zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht (23) ist, einer Strom­ sperrschicht (26), die AlGaAs des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al auf­ weist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, und einer Deckschicht (27), die GaAs des zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, auf dem GaAs-Substrat (1) des ersten Leitfähigkeitstyps;
Ablagern eines Deckfilms (30), der einen streifenför­ migen Öffnungsabschnitt aufweist, auf der GaAs-Deckschicht (27);
selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht (27) und der AlGaAs-Stromsperrschicht (26) unter dem Öffnungsabschnitt des Deckfilms (30), bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs- Schutzschicht (25) freigelegt ist, unter Verwendung des Deckfilms (30) als eine Maske, um dadurch eine streifenför­ mige Rille (40) auszubilden, und Entfernen des Deckfilms (30); und
aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten oberen Beschichtungslage (28), die AlGaAs des zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, und einer Kontaktschicht (29), die GaAs des zweiten Leitfä­ higkeitstyps aufweist, über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille (40) bein­ haltet.
13. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaservor­ richtung des Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur, die eine Doppelheterostruktur aufweist (Fig. 12(a) bis 12(d)), das die folgenden Schritte beinhaltet:
Vorbereiten eines GaAs-Substrats (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren Beschich­ tungslage (22), die AlGaAs des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, einer aktiven Schicht (23), die AlGaAs aufweist und die eine Bandlückenenergie aufweist, einer ersten obe­ ren Beschichtungslage (24), die AlGaAs eines zweiten Leit­ fähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzt ist, und das ein Zusammensetzungs­ verhältnis von Al aufweist, einer Schutzschicht (25), die AlxGa1-xAs aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der er­ sten oberen Beschichtungslage (24) zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht (23) ist, einer Ätzstoppschicht (23), die AlGaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammen­ setzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, einer Stromsperrschicht (33), die GaAs des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, und einer Deckschicht (27), die GaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, auf dem GaAs-Substrat (1) des ersten Leitfähig­ keitstyps;
Ablagern eines Deckfilms (30), der einen streifenför­ migen Öffnungsabschnitt aufweist, auf der GaAs-Deckschicht (27);
selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht (27) und der GaAs-Stromsperrschicht (33) unter dem Öffnungsabschnitt des Deckfilms (30) bis eine Oberfläche der AlGaAs-Ätzstopp­ schicht (32) freigelegt ist, und selektives Ätzen der AlGaAs-Ätzstoppschicht (32), bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht (25) freigelegt ist, unter Verwen­ dung des Deckfilms (30) als eine Maske, um dadurch eine streifenförmige Rille (40) auszubilden, und Entfernen des Deckfilms (30); und
aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten oberen Beschichtungslage (28), die AlGaAs des zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, und einer Kontaktschicht (29), die GaAs des zweiten Leitfä­ higkeitstyps aufweist, über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille (40) bein­ haltet.
14. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 (Fig. 14(a) bis 14(d) und 16(a) bis 16(d)), dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille (40) eine Pufferschicht (34), die AlGaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Beschichtungslage (28) ist, über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille (40) beinhaltet, ausgebildet wird, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage (28) und die GaAs-Kontaktschicht (29) aufeinanderfolgend ausgebildet werden.
15. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 (Fig. 9(a) bis 9(d) und 12(a) bis 12(d)), dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille (40) eine Oberfläche der AlxGa1- xAs-Schutzschicht (25) in der Dampfphase gereinigt wird, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungslage (28) und die GaAs-Kontaktschicht (29) aufeinanderfolgend darauf aus­ gebildet werden.
16. Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 14 (Fig. 14(a) bis 14(d) und 16(a) bis 16(d)), dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille (40) eine Oberfläche der AlxGa1-xAs- Schutzschicht (25) in der Dampfphase gereinigt wird, bevor die AlGaAs-Pufferschicht (34) darauf ausgebildet wird.
17. Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur, die eine Doppelheterostruk­ tur aufweist (Fig. 10), welche hergestellt ist durch:
ein Vorbereiten eines GaAs-Substrats (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren Be­ schichtungslage (22), die AlGaAs des ersten Leitfähig­ keitstyps aufweist, einer aktiven Schicht (23), die AlGaAs aufweist und die eine Bandlückenenergie aufweist, einer er­ sten oberen Beschichtungslage (24), die AlGaAs eines zwei­ ten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfä­ higkeitstyp entgegengesetzt ist, und das ein Zusammenset­ zungsverhältnis von Al aufweist, einer Schutzschicht (25), die AlxGa1-xAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschich­ tungslage (24) zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht (23) ist, einer Stromsperrschicht (26), die AlGaAs des ersten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, und einer Deckschicht (27), die GaAs des zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, auf dem GaAs-Substrat (1) des ersten Leitfähigkeitstyps;
ein selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht (27) und der AlGaAs-Stromsperrschicht (26) in einem streifenförmigen Be­ reich, bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs-Schutzschicht (25) freigelegt ist, um dadurch eine streifenförmige Rille (40) auszubilden; und
ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten obe­ ren Beschichtungslage (28), die AlGaAs des zweiten Leitfä­ higkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, und einer Kontaktschicht (29), die GaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille (40) beinhaltet.
18. Halbleiterlaservorrichtung des Typs mit einer selbstausgerichteten Struktur, die eine Doppelheterostruk­ tur aufweist (Fig 13), die hergestellt ist durch:
ein Vorbereiten eines GaAs-Substrats (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer unteren Be­ schichtungslage (22), die AlGaAs des ersten Leitfähig­ keitstyps aufweist, einer aktiven Schicht (23), die AlGaAs aufweist und die eine Bandlückenenergie aufweist, einer er­ sten oberen Beschichtungslage (24), die AlGaAs eines zwei­ ten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfä­ higkeitstyp entgegengesetzt, ist und das ein Zusammenset­ zungsverhältnis von Al aufweist, einer Schutzschicht (25), die AlxGa1-xAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis x von Al von 0 < x < 0.3 aufweist, um kleiner als das der ersten oberen Beschich­ tungslage (24) zu sein, und die eine Dicke aufweist, bei welcher ihre Bandlückenenergie aufgrund des Quanteneffekts größer oder gleich der der aktiven Schicht (23) ist, einer Ätzstoppschicht (32), die AlGaAs des zweiten Leitfähig­ keitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, einer Stromsperrschicht (33), die GaAs des ersten Leitfä­ higkeitstyps aufweist, und einer Deckschicht (27), die GaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, auf dem GaAs- Substrat (1) des ersten Leitfähigkeitstyps;
ein selektives Ätzen der GaAs-Deckschicht (27) und der GaAs-Stromsperrschicht (33) in einem streifenförmigen Be­ reich, bis eine Oberfläche der AlGaAs-Ätzstoppschicht (32) freigelegt ist und ein selektives Ätzen der AlGaAs-Ätz­ stoppschicht (32), bis eine Oberfläche der AlxGa1-xAs- Schutzschicht (25) freigelegt ist, um dadurch eine strei­ fenförmige Rille (40) auszubilden; und
ein aufeinanderfolgendes Ausbilden einer zweiten obe­ ren Beschichtungslage (28), die AlGaAs des zweiten Leitfä­ higkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al aufweist, das größer als das der Schutzschicht (25) ist, und einer Kontaktschicht (29), das GaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, über der gesamten Oberfläche, die die innere Oberfläche der streifenförmigen Rille (40) beinhaltet.
19. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 17 oder 18 (Fig. 15 und 17), dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ausbildung der streifenförmigen Rille (40) eine Puffer­ schicht (34), die AlGaAs des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, das ein Zusammensetzungsverhältnis von Al auf­ weist, das kleiner als das der zweiten oberen AlGaAs-Be­ schichtungslage (28) ist, über der gesamten Oberfläche aus­ gebildet wird, bevor die zweite obere AlGaAs-Beschichtungs­ lage (28) ausgebildet wird.
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