DE19613235A1 - Selektive Maske, Herstellungsverfahren für ein optisches Halbleiterbauelement und optisches Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maske, die bei einem gebietsselektiven Aufwachsverfahren verwendet wird, bei der die in-plane-Verteilung der Aufwachsschichtdicke auf dem Sub­ strat durch Einstellen eines Maskenmusters gesteuert werden kann. Die selektive Maske wird zum Ausbilden einer optischen Halbleiterschicht verwendet und dient der Herstellung eines optischen Wellenleiters in einem optischen Halbleiterbauele­ ment, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wel­ lenleiterlinse auf dem selben Substrat aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren eines op­ tischen Halbleiterbauelementes unter Verwendung dieser selek­ tiven Maske.

Bei dem selektiven MOCVD-Aufwachsverfahren (Metal Organic Chemical Vapour Deposition) unter Verwendung einer Maske aus dielektrischem Material handelt es sich um ein Aufwachsver­ fahren, das einen Effekt ausnutzt, daß die Aufwachsgeschwin­ digkeit sich in der Nachbarschaft des Randes der Maske auf­ grund des Phänomens erhöht, daß das Aufwachsmaterial, die zunächst auf der Maske anhalten oder festwachsen in die Gas­ phase oder auf der Oberfläche der Maske zur Oberfläche am Rand der Maske hindiffundieren. Dies wird durch das Maskenmu­ ster auf einem Bereich des Halbleitersubstrates hervorgeru­ fen, auf dem das Kristallwachstum durchgeführt wird. Beim Herstellen eines tatsächlichen Bauelementes werden, wie in Fig. 9 gezeigt, zwei streifenförmig ausgebildete Masken 102a, 102b aus dielektrischem Material, die jeweils eine Breite von W_m aufweisen, auf dem Substrat 101 mit einer Beabstandung von W₀ angeordnet. Dabei wird der Effekt der Erhöhung der Auf­ wachsgeschwindigkeit im Bereich zwischen den Masken (der Be­ reich der Beabstandung W₀) ausgenutzt. Beispielsweise wird in den Electronic Letters vom 7. November 1991 (Vol. 27, No. 23, Pp. 2138-2140) eine Beziehung zwischen der Maskenöffnungswei­ te und der Dicke der aufgewachsenen Schicht beschrieben, wenn eine InGaAs-Schicht gebietsselektiv auf ein InP-Substrat un­ ter Verwendung einer Silicium-Dioxid-Maske aufgewachsen wird. Wenn eine InGaAs-Schicht gebietsselektiv auf ein InP-Substrat aufgewachsen wird, sind die oben beschriebenen Elemente Ele­ mente aus der dritten Gruppe, wie beispielsweise In, Ga, und diese Elemente werden als metallorganisches Gas, beispiels­ weise in Form von Trimethylindium (TMIn) oder Trimethylgal­ lium (TMGa) zugeführt.

Dabei erhöht sich die Aufwachsschicht der selektiv aufgewach­ senen Halbleiterschicht proportional zur Breitenmaske W_m; ferner erhöht sich die Aufwachsgeschwindigkeit, wenn die Mas­ kenbeabstandung W₀ verkleinert wird. Auf diese Weise entsteht gemäß dem gebietsselektiven Aufwachsverfahren unter Verwen­ dung der Maske aus dielektrischem Material eine Differenz in der Aufwachsgeschwindigkeit der Halbleiterschicht zwischen dem Rand der Maske, dem Gebiet zwischen den Masken und dem von der Maske entfernten Gebiet. Daher kann die in-plane-Ver­ teilung der aufgewachsenen Schichtdicke auf dem Substrat durch Einstellen des Maskenmusters gesteuert werden.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Größe der Erhöhung der Aufwachsgeschwindigkeit durch die relative Aufwachsrate dargestellt. Die relative Aufwachsrate wird erhalten durch Nomierung der Aufwachsgeschwindigkeit am Rande der Maske mit der Aufwachsgeschwindigkeit bei Durchführen des Verfahrens ohne Maske.

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht in Resonatorlängsrich­ tung des Bereichs der aktiven Schicht eines herkömmlichen verallgemeinerten Halbleiterlasers, der eine aktive Schicht mit einer Vielfachquantentopf-Struktur (MQW-Multi Quantum Well) aufweist, der unter Verwendung eines auf InP basieren­ den Materials hergestellt wird. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 201 eine aktive Schicht einer Multiquantentopf- Struktur, die ein auf InGaAsP basierendes Material umfaßt. Die umgebende InP-Schicht 202 vom p-Typ und die umgebende InP-Schicht 203 vom n-Typ sind jeweils oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht 201 angeordnet, wobei die aktive Schicht 201 dazwischen liegt. Weiterhin sind die Resonatorflächen 205 und 206 senkrecht zu den entsprechenden Schichten ausgebildet und einander gegenüberstehend angeordnet.

Um bei einem Halbleiterlaser mit einer aktiven Schicht vom Typ einer Multiquantentopf-Struktur einen ausreichenden Licht- und Ladungsträgereinschluß zu erreichen, ist man be­ strebt, den Aufbau des Multiquantentopfes zu optimieren und die Intensitätsverteilung des in der aktiven Schicht erzeug­ ten Lichts in der aktiven Schicht zu konzentrieren, so daß eine Verbesserung der Lasereigenschaften wie beispielsweise ein geringer Schwellenstrom erreicht wird. Jedoch ist bei ei­ nem Halbleiterlaser, bei dem der Einschlußeffekt des Lichtes in der aktiven Zone erhöht wurde, die Größe des Strahlfleckes auf der Resonatorfläche d_s ziemlich klein, so daß der Strahl­ aufweitungswinkel θ des emittierten Laserstrahls aufgrund des Brechungseffektes bei Emission des Laserstrahls vom Resona­ torinneren nach außen vergrößert wird.

Wenn ein solcher Halbleiterlaser mit solch einem großen Strahlaufweitungswinkel des emittierten Laserstrahls als Lichtquelle für ein optisches Informationsübertragungssystem unter Verwendung einer optischen Faser eingesetzt wird, muß, um die Einkopplungseffizienz des Laserlichts in die optische Faser zu erhöhen, der von der Laserdiode 210 emittierte La­ serstrahl 211 unter Verwendung einer sphärischen Linse 212 gesammelt werden, damit er auf den Kernbereich der optischen Faser 213 einfällt. Das optische Einkopplungsmodul, das die sphärische Linse verwendet, umfaßt zum einen eine teure sphä­ rische Linse, zum anderen ist es notwendig, eine Positionsju­ stierung der optischen Faser, der sphärischen Linse und der Laserdiode vorzunehmen, so daß es schwierig ist, die Kosten zu reduzieren.

Wenn auf der anderen Seite der Strahlaufweitungswinkel des emittierten Laserstrahl klein ist, ist es möglich den emit­ tierten Lichtstrahl ohne Verwendung einer sphärischen Linse direkt in die optische Faser einzukoppeln und es läßt sich eine große Kostenverringerung beim optischen Einkopplungsmo­ dul erreichen.

Fig. 12 zeigt einen Halbleiterlaser, der eine integrierte op­ tische Wellenleiterlinse aufweist, die die Fleck- bzw. Spott­ größen der Laserdiode und des emittierten Laserstrahls auf einen Chip konvertiert. Ein solcher Aufbau ist bereits aus IEEE International Semiconductor Laser Conference 1994 W2.4, S. 191-192 bekannt.

In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 301 ein InP-Substrat vom n-Typ. Die aktive Schicht 302 vom Typ einer Multiquanten­ topfstruktur ist auf dem Substrat 301 angeordnet und ist in einer Streifen-Mesa-Konfiguration angeordnet, die die Resona­ torflächen 310a und 310b verbindet. Die beiden Seiten der Me­ sa-Struktur werden durch die einbettende InP-Schicht 303 vom p-Typ und die einbettende InP-Schicht 304 vom n-Typ eingebet­ tet. Die umgebende InP-Schicht 305 vom p-Typ ist auf der Me­ angeordnet. Weiterhin ist eine InGaAs-Kontaktschicht 306 auf einem Bereich der umgebenden Schicht 305 vom p-Typ in Resona­ torlängsrichtung angeordnet. Ein Isolierfilm 307 mit einer Öffnung, die mit dem Streifen der aktiven Schicht korrespon­ diert, ist auf der Kontaktschicht 306 angeordnet. Eine p-sei­ tige Elektrode 308 ist auf dem Isolierfilm 307 und der Kon­ taktschicht 306 derart angeordnet, daß sie im Bereich der Öffnung des Isolierfilms 307 mit der Kontaktschicht 306 in Kontakt ist. Weiterhin ist eine n-seitige Elektrode 309 auf der Rückseite des Substrates 301 angeordnet.

Dieser Halbleiterlaser weist einen Bereich 315 mit einer kon­ stanten Schichtdicke der aktiven Schicht 302 in Resonator­ längsrichtung und einen Bereich 316 mit einer graduell zur Resonatorfläche hin kleiner werdenden Dicke der aktiven Schicht 302 auf. Der Bereich 315 dient als Laserdiode und der Bereich 316 dient als optische Wellenleiterlinse, die die Fleckgröße des emittierten Laserstrahls konvertiert. Weiter­ hin dient bei diesem Halbleiterlaser neben dem Bereich in Re­ sonatorlängsrichtung der Bereich, an dem die Kontaktschicht 306 vorgesehen ist, als Gain- bzw. Verstärkungszone.

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Arbeitsweise des in Fig. 12 gezeigten Halbleiterlasers illustriert. In Fig. 13 bezeichnen die selben Bezugsziffern wie die in Fig. 12 gezeigten die selben Elemente.

Wenn ein Spannungswert für Vorwärtsrichtung auf den pn-Über­ gang mittels der p-seitigen Elektrode 308 und der n-seitigen Elektrode 309 gegeben wird, tritt in der aktiven Schicht 302 der Gain- bzw. Verstärkungszone lichtemittierende Rekombina­ tion von Ladungsträgern auf, so daß Laseroszillation hervorge­ rufen wird. Da der Lichteinschluß des Laserlichts in der La­ serdiode ausreichend ist, ist die Austrittsquantität des La­ serlichts in die umgebende Schicht 305 und in das Substrat 301 gering und mehr Laserlicht breitet sich im Wellenleiter eingeschlossen aus. Das von der Fläche 310a emittierte Laser­ licht auf der Seite des als optische Wellenleiterlinse die­ licht auf der Seite des als optische Wellenleiterlinse die­ nenden Teils 316 weist, da der Multiquantentopf-Wellenleiter eine geringere Schichtdicke bei Annäherung an die Fläche 310a aufweist, einen großen Anteil von in die umgebende Schicht 305 und das Substrat 301 austretendes Licht auf. Das Laser­ licht breitet sich somit im Wellenleiter in einem schwach eingeschlossenen Zustand aus. Weiterhin wird der Austrittsan­ teil von Licht mit Annäherung an das Ende des Wellenleiter­ linsenbereichs größer. Dementsprechend weist das auf der Sei­ te, auf der die optische Wellenleiterlinse vorgesehen ist, von der Fläche 310a emittierte Licht eine Spot- bzw. Fleck­ größe d_s2 des emittierten Lichtes auf, die größer ist als die Spott- bzw. Fleckgröße d_s1 vom Strahlungslicht, das von der Fläche 310b auf der Seite emittiert wird, an der keine opti­ sche Wellenleiterlinse vorgesehen ist. Der Brechungseffekt bei der Emission des Strahls wird klein und der Strahlaufwei­ tungswinkel θ₂ des an der Fläche 310a austretenden Strahlungs­ lichts wird ungefähr 2,5-5°, was kleiner ist als der Aufwei­ tungswinkel von θ₁ des Strahlungslichts von der Fläche 310b, der ungefähr 10-15° beträgt.

In Fig. 13 ist nur der Strahlaufweitungswinkel in Richtung der Schichtdicke der aktiven Schicht dargestellt. Der Strahl­ aufweitungswinkel in Richtung der Breite des Wellenleiters ist jedoch ebenfalls verkleinert. Dies beruht auf dem Phäno­ men, daß, wenn ein in einen Wellenleiter geführtes Licht in Richtung der Schichtdicke im Wellenleiter verbreitert wird, das im Wellenleiter geführte Licht damit zusammenhängend ebenfalls in Richtung der Breite des Wellenleiters verbrei­ tert wird.

Auf diese Weise kann bei einem Halbleiterlaser, der eine in­ tegrierte optische Wellenleiterlinse aufweist, der Verbreite­ rungswinkel des emittierten Lichts verkleinert werden und da­ her die sphärische Linse des optischen Einkopplungsmoduls überflüssig werden. Somit läßt sich eine Verringerung der Herstellungskosten des optischen Einkoppelmoduls in einem be­ trächtlichen Maß erreichen.

In dem oben angegebenen Dokument wird als Herstellungsverfah­ ren bei einem Halbleiterlaser mit solch einer optischen Wel­ lenleiterlinse ein Verfahren vorgeschlagen, das nach einem selektiven MOCVD-Verfahren unter Verwendung einer Maske aus dielektrischem Material arbeitet. Jedoch gibt das Dokument keinerlei Aufschluß darüber, was die Form bzw. das Muster der in diesem Verfahren verwendeten Maske aus dielektrischem Ma­ terial anbelangt.

Was die Herstellung eines Halbleiterlasers mit einer opti­ schen Wellenleiterlinse unter Verwendung eines selektiven MOCVD-Aufwachsverfahrens unter Einsatz einer dielektrischen Maske anbelangt, ist dies beispielsweise auch in 1993 Japane­ se Society of Electronics, Information, Communication Engi­ neers of Japan, Autumn Meeting, Prescript No. C-182 beschrie­ ben. Fig. 14 erläutert einen Teil des Herstellungsprozesses eines Halbleiterlasers, der eine integrierte optische Wellen­ leiterlinse aufweist, wie in 1993 Japanese Society of Elec­ tronics, Information, Communication Engineers of Japan, Au­ tumn Meeting, Prescript beschrieben. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 401 ein InP-Substrat. Die Bezugsziffern 402a und 402b bezeichnen Filme aus Silicium-Dioxid für ein selek­ tives Aufwachsen auf dem Substrat 401. Der Pfeil 410 bezeich­ net die Resonatorlängsrichtung des herzustellenden Halblei­ terlasers.

Wie in Fig. 14 gezeigt sind die Silicium-Dioxid-Filme 402a und 402b mit geringem Maskenabstand im Bereich 403 angeord­ net, wo die Laserdiode ausgebildet wird. Die Breiten der je­ weiligen Masken in der Richtung senkrecht zur Resonatorlängs­ richtung sind über die Resonatorlängsrichtung konstant. Auf der anderen Seite sind die Silicium-Dioxid-Filme 402a und 402b in dem Bereich 404, in dem die optische Wellenleiterlin­ se ausgebildet wird, so angeordnet, daß der Maskenabstand mit Annäherung an die Resonatorfläche größer und die Breiten der entsprechenden Masken in der Richtung senkrecht zur Resona­ torlängsrichtung zum Resonatorende hin kleiner werden. Auf dem zwischen den Masken liegenden Bereich auf dem Substrat 401, auf dem die Silicium-Dioxid-Filme 402a und 402b angeord­ net sind, werden die untere umgebende Schicht, die Wellenlei­ terschicht in einer Multiquantentopf-Struktur, die obere um­ gebende Schicht und die Kontaktschicht in dieser Reihenfolge selektiv durch MOCVD aufgewachsen. Die entsprechenden Schich­ ten weisen einen geringen Maskenabstand auf. Im Bereich 403, der eine große Maskenbreite aufweist, tritt die größte Erhö­ hung in der Aufwachsgeschwindigkeit auf und die Schicht wird dick aufgewachsen. Im Bereich 404 wird der Effekt der Erhö­ hung der Aufwachsgeschwindigkeit mit Annäherung an die Reso­ natorfläche verringert und die entsprechenden Schichten wer­ den umso dünner aufgewachsen, je näher man an die Resonator­ fläche kommt.

Fig. 15 zeigt ein Profil der relativen Aufwachsrate in Rich­ tung der Resonatorlängsrichtung, wenn die Halbleiterschicht selektiv auf ein Substrat aufgewachsen wird, auf dem die in Fig. 14 gezeigte selektive Maske vorhanden ist. Wie in dieser Figur gezeigt, wird durch selektives Aufwachsen einer Halb­ leiterschicht, die einen optischen Wellenleiter eines Halb­ leiterlasers bildet, ein Schichtdickenprofil erreicht, bei dem die Aufwachsschicht im Halbleiterlaserbereich dick ist und die Schichtdicke in Richtung zum optischen Wellenleiter hin graduell kleiner wird. Somit werden die zwei funktionel­ len Elemente, nämlich Halbleiterlaser und optische Wellen­ leiterlinse zusammen hergestellt. Durch Herstellen dieses sich verjüngenden Schichtdickenprofils mit hoher Präzision werden die Strahlungswinkel des von der Fläche des Linsen­ teils emittierten Laserlichts sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung verkleinert und der Linsen­ effekt wird erreicht.

Bei einem optischen Halbleiterbauelement, das eine integrier­ te Laserdiode und eine optische Wellenleiterlinse aufweist und das unter Verwendung des selektiven Aufwachsverfahrens durch Einsatz einer Maske aus dielektrischem Material herge­ stellt wird, ist es, um die gewünschten Funktionen der opti­ schen Wellenleiterlinse der Laserdiode zu erreichen, notwen­ dig, eine Schichtdickenänderung unter hoher Präzision in Re­ sonatorlängsrichtung herzustellen. Da jedoch bei den Herstel­ lungsverfahren einer integrierten optischen Wellenleiterlinse und einer Laserdiode nach dem Stand der Technik unter Verwen­ dung der selektiven Aufwachsmethode unter Einsatz einer Maske aus dielektrischem Material die Aufwachsschichtdicke in Rich­ tung des optischen Wellenleiters durch gleichzeitige Änderung der Breite des Films aus dielektrischem Material und des Ab­ standes der Maske eingestellt wurde, gibt es viele einstell­ bare Parameter und das Design des Maskenmusters war kompli­ ziert.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selekti­ ve Maske anzugeben, die auf einfache Weise ein Maskenmuster definieren kann, das eine präzise Steuerung des Schichtdicken­ profils gestattet.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß eine selektive Maske bereitgestellt werden kann, mit der sich ein Schichtdickenprofil einer Aufwachsschicht erreichen läßt, das wesentlich präziser dem Schichtdickenprofil der Aufwachs­ schicht entspricht, welches im Hinblick auf den Aufbau des Halbleiterbauelementes erwünscht ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Halbleiterbau­ elementes angegeben werden, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wellenleiterlinse aufweist, wobei das Ver­ fahren die einfache Herstellung eines äußerst leistungsfähi­ gen optischen Halbleiterbauelementes gestatten soll.

Schließlich soll gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein optisches Halbleiterbauelement bereitgestellt werden, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wel­ lenleiterlinse aufweist, das leicht herzustellen ist und das eine hohe Leistungsfähigkeit aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung; es versteht sich jedoch, daß die nachfolgende Beschreibung und die angegebenen Ausführungsbeispiele nur zu Illustra­ tionszwecken gedacht sind, da sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung vielfältige Änderungen und Modi­ fikationen innerhalb des Bereichs der Erfindung ergeben wer­ den.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine selektive Maske zur Verwendung für das Ausbilden einer Halb­ leiterschicht durch gebietsselektives Aufwachsen vorgeschla­ gen, wobei die Halbleiterschicht einen in etwa streifenförmi­ gen Wellenleiter bildet, der zwischen einem Paar von Resona­ torflächen eines optischen Halbleiterbauelementes angeordnet ist, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wellen­ leiterlinse zusammenhängend in der Resonatorlängsrichtung zwischen den Resonatorflächen aufweist, wobei die Maske um­ faßt:

• - ein Paar von aus dielektrischem Material gebildeten Fil­ men, die auf einer Oberfläche eines Substrates, auf dem die den optischen Wellenleiter bildende Halbleiter­ schicht aufgewachsen wird, wobei die Filme in Draufsicht eine linearsymmetrische Konfiguration relativ zu einer gedachten Linie, die sich in Resonatorlängsrichtung auf der Oberfläche des Substrates erstreckt, aufweisen;
• - wobei die einander gegenüberliegenden Kanten der dielek­ trischen Filme parallel zu der gedachten Linie sind; und
• - wobei die Breiten der dielektrischen Filme in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung beide graduell ge­ gen das Ende der Filme in Resonatorlängsrichtung von ei­ ner ersten vorbestimmten Position in der Resonatorlängs­ richtung der Filme kleiner werden.

Daher kann das Design eines Maskenmusters, welches in der Lage ist, eine präzise Einstellung des Profils der Schicht­ dicke zu gewährleisten, auf einfache Weise durchgeführt wer­ den.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist bei der oben beschriebenen selektiven Maske die Konfiguration der Bereiche der dielektrischen Filme, deren Breiten in Rich­ tung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung in Resonatorlängs­ richtung graduell kleiner werden, die Form von rechtwinkligen Dreiecken auf.

Somit kann die Differenz zwischen der Dicke des dünnsten Be­ reichs der Halbleiterschicht und des dicksten Bereichs der Halbleiterschicht, die den optischen Wellenleiter des Wellen­ leiterlinsenbereichs bildet, erhöht werden.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung weist bei der oben beschriebenen selektiven Maske die Konfiguration der Bereiche der dielektrischen Filme, deren Breiten in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung in Resonatorlängsrichtung graduell kleiner werden, eine Konfigu­ ration auf, bei der die Hypothenusen der rechtwinkligen Drei­ ecke entfernt sind.

Daher kann der Effekt der Erhöhung der selektiven Aufwachsra­ te im zentralen Bereich in Resonatorlängsrichtung der Maske kompensiert werden und die relative Aufwachsrate erhält ein Profil, das näher an dem geplanten Profil bzw. dem Designwert liegt.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei der oben beschriebenen selektiven Maske die Breiten der dielektrischen Filme in Richtung senkrecht zur Resonator­ längsrichtung beide jeweils zu den entgegengesetzten Enden der Filme in Resonatorlängsrichtung von einer zweiten vorbe­ stimmten Position her kleiner, wobei diese Position näher an den entgegengesetzten Enden in Resonatorlängsrichtung der Filme ist, als die erste vorbestimmte Position bezogen auf die Resonatorlängsrichtung der Filme.

Daher kann die Schichtdicke des Halbleiters, der den opti­ schen Wellenleiter der zwei optischen Halbleiterbauelemente bildet, unter hoher Präzision durch ein Paar von selektiven Masken eingestellt werden.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei der oben beschriebenen Maske die Breite der Bereiche der di­ elektrischen Filme in Richtung senkrecht zur Resonatorlängs­ richtung, die von den Bereichen, deren Breiten in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung graduell kleiner werden, verschieden sind, jeweils von dem einen bis zum anderen Ende dieser Bereiche in Resonatorlängsrichtung konstant.

Daher kann die Schichtdicke der Halbleiterschicht, die den optischen Wellenleiter des Laserdiodenbereichs bildet gleich­ mäßig eingestellt werden.

Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist bei der oben beschriebenen selektiven Maske die Breite der Bereiche der dielektrischen Filme in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung, die von den Bereichen, deren Breiten in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung graduell kleiner werden, verschieden sind, an beiden Enden konstante Breiten und im zentralen, in Resonatorlängsrichtung dazwi­ schen gelegenen Bereich eine, im Vergleich zur Breite an den beiden Enden, geringere Breite auf.

Daher kann der Effekt einer zusätzlichen Erhöhung der be­ schleunigten Aufwachsrate im zentralen Bereich in Resona­ torlängsrichtung der Maske kompensiert werden und die Schichtdicke der Halbleiterschicht, die den optischen Wellen­ leiter des Laserdiodenbereichs bildet, kann gleichmäßiger ausgebildet werden.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine selektive Maske zur Verwendung für das Ausbilden einer Halbleiterschicht unter gebietsselektivem Aufwachsen vorge­ schlagen, wobei die Halbleiterschicht einen optischen Wellen­ leiter eines optischen Halbleiterelementes bildet, das ein Paar von Resonatorflächen und einen streifenförmigen Wellen­ leiter die Resonatorflächen verbindend angeordnet aufweist, und das eine Schichtdicke der Halbleiterschicht, die den op­ tischen Wellenleiter bildet, aufweist, die je nach Position in Resonatorlängsrichtung verschieden ist, wobei die Maske umfaßt:

• - ein Paar von Filmen aus dielektrischem Material, die auf einer Oberfläche eines Substrates angeordnet sind, auf dem eine, den optischen Wellenleiter bildende Halblei­ terschicht aufgewachsen wird, wobei das Paar von dielek­ trischen Filmen in Draufsicht linearsymmetrisch zu einer gedachten Linie, die sich in Resonatorlängsrichtung auf dem Substrat erstreckt, angeordnet ist;
• - wobei die einander gegenüberliegenden Kanten der dielek­ trischen Filme zu der gedachten Linie parallel angeord­ net sind; und
• - wobei die Breiten der dielektrischen Filme in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung beide graduell in Richtung zu den Enden der Filme in Resonatorlängsrich­ tung von einer vorbestimmten Position in Resonatorlängs­ richtung der Filme derart graduell kleiner werden, daß die Breiten an ihren Enden näherungsweise null betragen.

Daher läßt sich das Design des Maskenmusters, durch das die Schichtdicke der Halbleiterschicht, die unter Verwendung der Maske selektiv aufgewachsen wird, in Abhängigkeit von der Po­ sition in Resonatorlängsrichtung unter hoher Präzision ein­ stellen. Weiterhin wird es so leicht möglich, die Schichtdicke in beträchtlichem Maße verschieden auszubilden.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Halbleiterbauele­ mentes, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wel­ lenleiterlinse zwischen einem Paar von Resonatorflächen zu­ sammenhängend in Resonatorlängsrichtung aufweist, vorgeschla­ gen, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer selektiven Maske auf einem Substrat, die ein Paar von dielektrischen Filmen in einer Konfigura­ tion umfaßt, die in Draufsicht Linearsymmetrie zu einer sich in Resonatorlängsrichtung erstreckenden gedachten Linie auf der Oberfläche des Substrates aufweist, wobei die Kanten der dielektrischen Filme einander gegenüber­ liegend und zu der gedachten Linie parallel angeordnet sind, und wobei die Breiten der Filme aus dielektrischem Material in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrich­ tung zu den Enden einer Seite der Filme von einer vorbe­ stimmten Position aus in Resonatorlängsrichtung graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht, die auf dem Substrat einen optischen Wellenleiter für das optische Halblei­ terbauelement unter Verwendung der selektiven Maske als Maske bildet.

Daher kann auf einfache Weise ein optisches Halbleiterbauele­ ment hergestellt werden, bei dem die Schichtdicke der Halb­ leiterschicht, die den optischen Wellenleiter bildet, auf eine gewünschte Schichtdicke eingestellt werden kann.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Halbleiterbau­ elementes, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wellenleiterlinse zwischen einem Paar von Resonatorflächen zusammenhängend in Resonatorlängsrichtung aufweist, vorge­ schlagen, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer Vielzahl von selektiven Masken auf einem Substrat mit einer Vielzahl von dielektrischen Filmen, die jeweils in Draufsicht eine linearsymmetrische Konfi­ guration relativ zu einer gedachten Resonatorlängsrich­ tung auf der Oberfläche des Substrates erstreckenden Li­ nie aufweisen, wobei die Kanten der dielektrischen Filme eines Paares jeweils einander gegenüberliegend angeord­ net und beide jeweils parallel zu der gedachten Linie sind, wobei die Breiten in Richtung senkrecht zur Reso­ natorlängsrichtung der Filme aus dielektrischem Material in Resonatorlängsrichtung der Masken von einer vorbe­ stimmten Position in Resonatorlängsrichtung der jeweils parallel zueinander angeordneten Filme graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht zur Ausbildung von optischen Wellenleitern für das optische Halbleiterbau­ element auf dem Substrat unter Verwendung der selektiven Masken als Masken.

Daher kann auf einfache Weise ein optisches Halbleiterbauel­ ment vom Array-Typ hergestellt werden, bei dem die Schicht­ dicke der, den optischen Wellenleiter formenden Halbleiter­ schicht in der Resonatorlängsrichtung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Halbleiterbauelement vorgeschlagen, das zwi­ schen einem Paar von Resonatorflächen in Resonatorlängsrich­ tung zusammenhängend eine Laserdiode und eine optische Wel­ lenleiterlinse aufweist, wobei das Bauelement durch ein Ver­ fahren hergestellt ist, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer selektiven Maske auf einem Substrat, wo­ bei die Maske ein Paar von dielektrischen Filmen in ei­ ner Konfiguration umfaßt, die in Draufsicht linearsymme­ trisch zu einer gedachten, sich in Resonatorlängsrich­ tung auf der Oberfläche des Substrates erstreckenden Li­ nie ist, wobei die Kanten der dielektrischen Filme ein­ ander gegenüberliegend angeordnet und zur gedachten Li­ nie parallel sind, und wobei die Breiten der Filme aus dielektrischem Material in der Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung zu der einen Endseite der Filme in Resonatorlängsrichtung von einer vorbestimmten Posi­ tion in Resonatorlängsrichtung graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht zur Ausbildung eines optischen Wellenleiters für das Halbleiterbauelement auf dem Substrat unter Verwendung einer selektiven Maske als Maske.

Daher kann ein optisches Halbleiterbauelement, der integriert die Laserdiode und die optische Wellenleiterlinse aufweist und das auf einfache Weise hergestellt werden kann, erreicht werden.

Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Halbleiterbauelement vorgeschlagen, das zwischen einem Paar von Resonatorflächen integriert in Resonatorlängs­ richtung zusammenhängend eine Laserdiode und eine optische Wellenleiterlinse aufweist, wobei das Bauelement durch ein Verfahren hergestellt wird, das die folgenden Schritte um­ faßt:

• - Ausbilden einer Vielzahl von selektiven Masken auf einem Substrat mit einer Vielzahl von dielektrischen Filmen, die jeweils in Draufsicht eine linearsymmetrische Konfi­ guration relativ zu einer sich in Resonatorlängsrichtung erstreckenden gedachten Linie auf dem Substrat aufwei­ sen, wobei die Kanten der dielektrischen Filme einander gegenüberliegend angeordnet und jeweils parallel zu der gedachten Linie sind, und wobei die Breiten der Filme aus dielektrischem Material in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung zu den einen Seiten in Resonator­ längsrichtung der Masken von einer vorbestimmten Posi­ tion in Resonatorlängsrichtung der jeweils parallel zu­ einanderangeordneten Filme graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht zur Ausbildung von optischen Wellenleitern für das optische Halbleiterbau­ element auf dem Substrat unter Verwendung der selektiven Masken als Masken.

Daher kann ein optisches Halbleiterbauelement vom Array-Typ, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wellenlei­ terlinse aufweist und das leicht herzustellen ist, erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 die selektive Maske nach einer ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a/b Diagramme, die einerseits eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 1 und andererseits einen Graphen zeigen, der das Profil der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängsrichtung der Auf­ wachsschicht im Zentrum der Öffnungsbreite der Mas­ ke darstellt, bei Einsatz des selektiven Aufwachs­ verfahrens unter Verwendung der im ersten Ausfüh­ rungsbeispiel beschriebenen Maske;

Fig. 3a/b Diagramme, die einerseits eine Draufsicht auf eine selektive Maske nach einer zweiten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung und anderer­ seits einen Graphen zeigen, der das Profil der re­ lativen Aufwachsrate in Resonatorlängsrichtung der Aufwachsschicht im Zentrum der Öffnungsweite der Maske darstellt, wenn selektives Aufwachsen unter Verwendung der Maske durchgeführt wird;

Fig. 4 eine Schemaansicht zur Erläuterung einer Spal­ tungsstelle beim Herstellen eines optischen Halb­ leiterelements, das unter Verwendung der selektiven Maske nach der ersten Ausführungsform hergestellt wurde;

Fig. 5 eine Schemaansicht zur Erläuterung der Konfi­ guration einer alternativen Maske und der Spal­ tungsstelle beim Herstellen eines optischen Halb­ leiterbauelementes unter Verwendung dieser alter­ nativen Maske;

Fig. 6 eine Draufsicht, die eine selektive Maske nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung zeigt;

Fig. 7 eine Schemaansicht zur Erläuterung des Her­ stellungsverfahrens eines optischen Halbleiterbau­ elementes nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das durch dieses Ver­ fahren hergestellte optische Halbleiterbauelement vom Array-Typ;

Fig. 8 eine Schemaansicht zur Erläuterung des Herstel­ lungsverfahrens eines optischen Bauelementes nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung und das durch dieses Verfahren hergestellte optische Halbleiterbauelement vom Array-Typ;

Fig. 9 eine Schemaansicht zur Erläuterung des grund­ legenden Prinzips des gebietsselektiven Aufwachsens einer zusammengesetzten Halbleiterschicht unter Verwendung eines dielektrischen Materials;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht entlang der Resona­ torlängsrichtung im Bereich der aktiven Schicht ei­ nes herkömmlichen verallgemeinerten Halbleiterla­ sers mit einer aktiven Schicht von einer Vielfach­ quantentopf-Struktur (MQW), der unter Verwendung von auf InP basierendem Material hergestellt wurde;

Fig. 11 eine Schemaansicht zur Erläuterung des Aufbaus eines optischen Einkoppelmoduls, das das emittierte Laserlicht in eine optische Faser einkoppelt;

Fig. 12 eine perspektivische Schnittansicht zur Erläu­ terung eines herkömmlichen Halbleiterlasers, bei dem eine Laserdiode und eine optische Wellenleiter­ linse auf,einem Chip integriert sind;

Fig. 13 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Funktion des in Fig. 12 gezeigten Halbleiterlasers;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der selektiven Maske, die verwendet wird, wenn se­ lektives Aufwachsen der Halbleiterschicht durchge­ führt wird, wobei die Halbleiterschicht einen op­ tischen Wellenleiter des herkömmlichen optischen Halbleiterbauelements umfaßt, bei dem eine Laserdi­ ode und eine optische Wellenleiterlinse auf einem Chip integriert sind;

Fig. 15a/b Diagramme, die einerseits die Draufsicht auf eine herkömmliche Maske und andererseits einen Gra­ phen der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängs­ richtung der Aufwachsschicht im Zentrum der Öff­ nungsbreite der Maske zeigen, wenn selektives Auf­ wachsen unter Verwendung der Maske durchgeführt wird.

Erste Ausführungsform

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine auf einem Substrat angeordnete selektive Maske. Auf dem Substrat wird gemäß einer ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung selektives Aufwachsen durch­ geführt. Die selektive Maske dieser ersten Ausführungsform wird verwendet, wenn eine Halbleiterschicht durch selektives Aufwachsen hergestellt wird, die einen streifenförmigen Wel­ lenleiter bildet, der derart angeordnet ist, daß er ein Reso­ natorflächenpaar eines optischen Halbleiterbauelementes, das integriert eine Laserdiode (LD) und eine optische Wellenlei­ terlinse zusammenhängend in Resonatorlängsrichtung zwischen den Resonatorflächen aufweist, verbindet.

In der Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Halblei­ tersubstrat, auf dem Kristallwachstum durchgeführt wird; die Bezugsziffern 2a, 2b bezeichnen selektive Masken, die einen, auf dem Substrat in einer bestimmen Musterform aufgebrachten SiO₂-Film umfassen. Der Pfeil 10 bezeichnet die Resonator­ längsrichtung des durch selektives Aufwachsen unter Verwen­ dung der Masken 2a, 2b hergestellten, optischen Halbleiter­ bauelements. Weiterhin bezeichnet die Bezugsziffer 3 einen Bereich in Resonatorlängsrichtung, in dem die Laserdiode (LD) ausgebildet wird und die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Be­ reich in Resonatorlängsrichtung, in dem die optische Wellen­ leiterlinse ausgebildet wird.

Wie in der Zeichnung dargestellt, umfaßt die selektive Maske dieser ersten Ausführungsform ein Paar Masken 2a, 2b, die li­ nearsymmetrisch zur gedachten Linie 10 angeordnet sind, die sich in Resonatorlängsrichtung des unter Verwendung von se­ lektivem Aufwachsen hergestellten optischen Halbleiterbauele­ mentes, auf der Oberfläche des Substrates, auf der die Halb­ leiterschicht selektiv aufgewachsen werden soll, erstreckt. Hier sind die Masken 2a und 2b derart angeordnet, daß ihre Kanten, die sich wechselseitig gegenüberliegen, beide zur ge­ raden Linie 10 parallel sind. Dementsprechend ist die Beab­ standung der Masken (die Maskenöffnungsweite) W₀ in Resona­ torlängsrichtung konstant. Weiterhin verjüngen sich die Brei­ ten W_m der das Maskenpaar bildenden Masken 2a, 2b in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung beide von einer bestimm­ ten Position der Maske an in Resonatorlängsrichtung, bei­ spielsweise vom Verbindungspunkt des die Laserdiode bildenden Bereichs 3 und des den optischen Wellenleiter bildenden Be­ reichs 4, zu einem Seitenende der Maske in Resonatorlängs­ richtung hin. Auf der anderen Seite ist die Breite W_m der das Maskenpaar bildenden Masken 2a, 2b in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung in dem Bereich 3, der die Laserdiode (LD) bildet, vom Verbindungspunkt des Bereiches 3 und des Be­ reiches 4 bis zum anderen Ende der Maske in Resonatorlängs­ richtung konstant.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen ein Profil der relativen Aufwachs­ rate in Resonatorlängsrichtung im Zentrum der Maskenöffnungs­ breite, wenn eine Halbleiterschicht unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Maske selektiv auf ein Substrat aufgewachsen wird. Die Abmessungen des Maskenmusters sind wie folgt:
Die Maskenbeabstandung (Öffnungsweite) W₀ beträgt 24 µm, die Länge L₁ der Maske des die Laserdiode (LD) bildenden Bereichs beträgt 500 µm, die Länge L₂ der die optische Wellenleiterlinse bildenden Bereichs (der sich verjün­ gende Bereich) beträgt 500 µm, und die maximale Masken­ breite W_ma beträgt 200 µm.

Fig. 2b zeigt, daß die relative Aufwachsrate der Halbleiter­ aufwachsschicht in Resonatorlängsrichtung im sich verjüngen­ den Bereich der Maske kleiner ist als in dem die Laserdiode (LD) bildenden Bereich und daß die Verringerung der relativen Aufwachsrate in Abhängigkeit von der Verringerung der Masken­ breite geschieht. Hierbei beträgt die maximale Aufwachsrate (Erhöhung der Aufwachsgeschwindigkeit) im Bereich des die La­ serdiode bildenden Bereichs ungefähr 6 und die Differenz zwi­ schen dieser und der Aufwachsrate (Erhöhung der Aufwachsge­ schwindigkeit) am Ende des Linsenbereichs, das heißt die se­ lektive Aufwachsrate ist ungefähr 5,5. Mit anderen Worten ist eine Schichtdickendifferenz vom Faktor 5,5 zwischen dem dünn­ sten Bereich des Linsenbereichs und dem dicksten Bereich des Laserdiodenbereichs vorhanden.

Um die Leistungsfähigkeit der Laserdiode und der optischen Wellenleiterlinse, die das integrierte Halbleiterbauelement bilden, zu erhöhen, ist es notwendig, das Schichtdickenprofil der jeweils durch das selektive Aufwachsen gebildeten Schich­ ten in Resonatorlängsrichtung mit hoher Präzision einzustel­ len. Wenn sowohl Maskenbreite als auch die Maskenbeabstandung (Öffnungsweite der Maske) wie beim Stand der Technik zur Ein­ stellung des Schichtdickenprofils der Aufwachsschichten geän­ dert werden, gibt es eine Vielzahl von zu steuernder Parame­ ter und das Design des Maskenmusters ist kompliziert. Demge­ genüber wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Maskenbeab­ standung konstant gehalten und es wird nur die Maskenbreite zur Steuerung des Schichtdickenprofils der Aufwachsschicht verändert, so daß das Design eines Maskenmusters, das in der Lage ist eine Schichtdickeneinstellung mit hoher Präzision zu gewährleisten, leicht ausgeführt werden kann.

Wie oben beschrieben wird bei der selektiven Maske dieses ersten Ausführungsbeispiels nur die Maskenbreite in einer sich verjüngenden Form bei einer konstanten Maskenbeabstan­ dung verkleinert, so daß die relative Aufwachsrate der Halb­ leiterschicht, die kristallin auf das Substrat ausgewachsen wird, in Resonatorlängsrichtung gesteuert, bzw. eingestellt wird. Daher wird das Design eines Maskenmusters, das das Schichtdickenprofil mit hoher Präzision zu steuern, bzw. ein­ zustellen in der Lage ist, erleichtert.

Nachfolgend wird ein Herstellungsprozeß eines optischen Halb­ leiterbauelementes, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wellenleiterlinse auf dem selben Substrat unter Ver­ wendung der selektiven Maske dieser ersten Ausführungsform aufweist, beschrieben.

Zunächst wird ein ungefähr 100 nm dicker SiO₂-Film auf eine (100) Oberfläche eines vorbehandelten InP-Substrates vom n- Typ aufgebracht und eine Schutzschicht wird darauf aufplat­ tiert. Das Maskenmuster dieser ersten Ausführungsform wird mittels Fotolithographie auf diese Schutzschicht übertragen und entwickelt. Daraufhin wird der SiO₂-Film geätzt, um eine selektive Maske auszubilden. Das InP-Substrat, auf dem das Maskenmuster ausgebildet wird, wird unter Verwendung einer auf Ätzung basierenden Säure vorbehandelt und daraufhin in eine MOCVD-Anlage (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) eingeführt, um das Aufwachsen der Halbleiterschichten durch­ zuführen. Das Aufwachsen wird in der Abfolge einer ersten um­ gebenden, 100 nm dicken InP-Schicht vom n-Typ, der aktiven Schicht vom Vielfachquantentopf-Typ mit sieben Paaren von Barriere-Schichten, die InGaAsP mit einer Zusammensetzung umfassen, die zu einer Fotolumineszenzwellenlänge λ PL von 1,10 µm korrespondiert und einer Schichtdicke von 2,5 nm und Topfschichten, die InGaAsP mit einer Zusammensetzung umfas­ sen, die einer Fotolumineszenzwellenlänge λ PL von 1,37 µm entspricht und mit einer Schichtdicke von 2 nm, der zweiten umgebenden, 100 nm dicken InP-Schicht vom p-Typ und die 50 nm dicke InGaAs-Kontaktschicht vom p-Typ durchgeführt. Die Ge­ samtdicke der aufgewachsenen Schichtdicke im Bereich oberhalb des Maskenbereichs, der sich verjüngend ausgebildet ist, wird ungefähr 800 nm, was näherungsweise der Gesamtsumme der oben beschriebenen Schichtdicken entspricht, da der Effekt der Aufwachsratenerhöhung klein ist. Die relative Aufwachsrate nimmt dann in Richtung auf den die Laserdiode (LD) bildenden Bereich bis auf einen Faktor von ungefähr 5,5 zu und die to­ tale Schichtdicke in dem die Laserdiode bildenden Bereich wird ungefähr 1540 nm. Nach dem selektiven Aufwachsprozeß wird die selektive Aufwachsmaske entfernt.

In Fällen, in denen es notwendig ist, den gesamten Wellenlei­ ter als schmalen Streifen auszubilden, wird ein streifenför­ miger dielektrischer Film nach dem selektiven Aufwachsprozeß auf den aufgewachsenen Schichten angeordnet. Unter Verwendung dieses streifenförmigen dielektrischen Films als Maske werden die gesamten Schichten zu einer Mesa-Struktur geätzt und dar­ aufhin werden an beiden Seiten der Mesa-Struktur unter Aus­ bildung einer Thyristor-Struktur InP-Schichten von hohem Wi­ derstandswert oder eine Vielzahl von InP-Schichten vom Lei­ tungstyp angeformt. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Stand der Technik wird die Ausbildung des gesamten Wellenleiters in ei­ ner schmalen Streifenform unter Verwendung eines solchen Me­ sa-Ätzens und einbettendem Aufwachsen durchgeführt.

Nach dem selektiven Aufwachsprozeß und dem Prozeß des Ausbil­ dens eines schmalen Streifens werden eine n-seitige Elektrode und eine p-seitige Elektrode jeweils auf der Rückseite des Substrates und auf der Kontaktschicht ausgebildet und die Kristallscheibe wird durch Trennungen bzw. Spaltungen in Chips unterteilt, so daß die optischen Halbleiterbauelemente fertiggestellt sind.

Nebenbei bemerkt kann das Trennen bzw. Spalten, das die Reso­ natorflächen der Vorrichtung ausbildet, an der Stelle der zweifach punktierten Linie 40 durchgeführt werden, wo sich das Ende der selektiven Maske, wie aus Fig. 4 ersichtlich, befindet. Die Trennung bzw. Spaltung kann auch am Ort der zweifach punktierten Linie 41 durchgeführt werden, die sich relativ zum Ende der selektiven Maske, noch etwas weiter au­ ßerhalb, befindet.

Die Funktion des optischen Halbleiterbauelementes, das inte­ griert die Laserdiode und die optische Wellenleiterlinse auf dem selben Substrat aufweist und das unter Verwendung der se­ lektiven Aufwachsmaske der ersten Ausführungsform hergestellt wurde, ist die gleiche wie in dem herkömmlichen in Fig. 12 gezeigten Bauelemente.

Speziell wird lichtemittierende Rekombination von Ladungsträ­ gern in der aktiven Vielfachquantentopfschicht des Laserdio­ denbereichs hervorgerufen, so daß Laseroszillation auftritt, wenn ein vorwärts gerichteter Strom an den pn-Übergang über die p-seitige und die n-seitige Elektrode angelegt wird. Dann ist in der Laserdiode ein ausreichender Lichteinschluß gege­ ben. Der Anteil von in die obere und untere umgebende Schicht austretenden Lichts ist gering und ein größerer Anteil des Laserlichtes breitet sich in einem Zustand aus, in dem es im Wellenleiter eingeschlossen ist. Das Laserlicht, das von der Fläche an der Seite des optischen Wellenleiterlinsenbereichs emittiert wird, weist einen hohen Anteil an in die obere und untere Schicht austretenden Lichtes auf. Dies liegt daran, daß der Vielfachtopfwellenleiter eine geringe Schichtdicke aufweist, je näher man sich an der Fläche des Wellenleiter­ linsenbereichs befindet, und sich das Laserlicht im Wellen­ leiter in einem Zustand von schwachem Einschluß ausbreitet. Weiterhin ist der austretende Anteil des Lichts umso größer, je näher die betrachtete Stelle am Ende des Linsenbereiches liegt. Dementsprechend weist das von der Seite, an dem die optische Wellenleiterlinse vorgesehen ist, emittierte Licht eine Spot- bzw. Fleckgröße auf, welche größer ist als die Austrittsspotgröße von Strahlungslicht von der Fläche an der Seite, an der die optische Wellenleiterlinse nicht vorgesehen ist. Deshalb wird der Beugungseffekt beim Austritt des Strahls gering und der Verbreitungswinkel des Strahls von Strahlungslicht an der Fläche der Seite, wo die optische Wel­ lenleiterlinse vorgesehen ist, wird ungefähr 2,5 bis 5°, was kleiner ist als der Verbreiterungswinkel des Strahls von Strahlungslicht an der Fläche der Seite, wo die optische Wel­ lenleiterlinse nicht vorgesehen ist, wobei der Winkel hier ungefähr 10 bis 15° beträgt.

Wie oben beschrieben wird durch das Durchführen des selekti­ ven Aufwachsprozesses unter Verwendung des Musters der selek­ tiven Aufwachsmaske des ersten Ausführungsbeispiels der Strahlungswinkel des vom Linsenbereich emittierten Laser­ lichts durch dessen Linseneffekt verkleinert. Die Strahlauf­ weitung am Linsenbereich kann im Gegensatz zu dem von der an­ deren Fläche emittierten Licht, wo die Linse nicht ausgebil­ det ist, unterdrückt werden, so daß eine hohe Einkopplungsef­ fizienz aufweisende Verbindung mit einer optischen Faser leicht durchgeführt werden kann.

Hierbei sollte, um einen möglichst großen optischen Linsenef­ fekt zu erreichen, der Unterschied in der Schichtdicke zwi­ schen dem dünnsten Bereich der Linse und dem dicksten Bereich so groß wie möglich gemacht werden. Wenn jedoch nur, um die Dicke der Halbleiterschichten zu erhöhen, die Maskenbreite vergrößert wird, wird eine Erhöhung von polykristallinen Körnern, die auf der Maske gebildet werden, hervorgerufen, so daß die Maskenbreite so klein wie möglich ausgelegt werden sollte. Dementsprechend ist es von Vorteil, daß die Erhöhung der Dickendifferenz dadurch hervorgerufen wird, daß die Mas­ kenbeabstandung in der Bestrebung, die sich auf der Maske bildenden polykristallinen Körner zu reduzieren, schmal ausgelegt wird. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist, da die Maskenbeabstandung konstant gehalten wird, ein solches Design relativ einfach.

Darüber hinaus kann, wenn die Maskenöffnungsweite zur Breite der Mesa-Ätzung gleich gemacht wird, die in einem späteren Prozeß durchgeführt wird, die Mesa-Struktur gleichzeitig mit dem selektiven Aufwachsprozeß durchgeführt werden, so daß der Prozeß des Mesa-Ätzens überflüssig wird und die Herstellungs­ kosten im Vergleich zu einem Fall, in dem die Maske nach dem Stand der Technik verwendet wird, geringer werden.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Konfiguration der selektiven Maske in dem Bereich, in dem die Breite der Maske in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung der selektiven Maske graduell verkleinert wird so, daß eine rechtwinklige Dreiecksform gebildet wird, das heißt eine Anordnung, in der die Breite in der Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung in einer sich verjüngenden Form linear verkleinert wird und die Breite an der schmalsten Stelle nä­ herungsweise null ist. Auf diese Weise wird, dadurch daß die Breite an der schmalsten Stelle näherungsweise null gemacht wird, die Schichtdickendifferenz zwischen dem dünnsten Be­ reich der Linse und dem dicksten Bereich groß. Jedoch muß die Breite des schmalsten Bereichs nicht unbedingt näherungsweise null gemacht werden. Beispielsweise kann der schmalste Be­ reich, wie in Fig. 5 gezeigt, eine gewisse Breite aufweisen. In diesem Fall kann, da die selektive Aufwachsschicht an die­ ser Stelle nicht ausreichend durch den Effekt der Erhöhung der Aufwachsgeschwindigkeit betroffen wird und die Schicht­ dicke dünn ist, die Schichtdickendifferenz zwischen dem dünn­ sten Bereich der Linse und dem dicksten Bereich dadurch er­ höht werden, daß die Spaltung an der Stelle der zweifach punktierten Linie 50 durchgeführt wird, die im Vergleich zur Position der Enden der selektiven Masken 2c, 2d weiter außer­ halb vorgesehen ist.

Zweite Ausführungsform

Das in Fig. 2b als Designwert gezeigte Profil ist ein Profil der relativen Aufwachsrate der Halbleiterschicht in Resona­ torlängsrichtung, das bei einem Design zur Herstellung eines optischen Halbleiterbauelementes, das integriert eine opti­ sche Wellenleiterlinse und eine Laserdiode (LD) aufweist, er­ wünscht ist. Wie in Fig. 2b gezeigt ist, entspricht bei Ver­ wendung der selektiven Aufwachsmaske der ersten Ausführungs­ form das Profil der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängs­ richtung nur unvollständig dem Profil des Designwertes.

Bei dem selektiven Aufwachsverfahren unter Verwendung der di­ elektrischen Maske besteht, da die zweidimensionale Diffusion des Aufwachsmaterials auf der Maske ausgenützt wird, die Ten­ denz, daß die relative Aufwachsrate im Grunde im zentralen Bereich der Maske in Resonatorlängsrichtung am größten wird. Wenn auf der anderen Seite die Maskenbreite linear gemäß dem Profil des Designwertes wie bei diesem ersten Ausführungsbei­ spiel geändert wird, entsteht wie in Fig. 2b gezeigt eine Ab­ weichung zwischen dem Profil der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängsrichtung und dem geplanten Profil, nämlich dem Profil des Designwertes. Dies liegt daran, daß der oben er­ wähnte Effekt der Erhöhung der relativen Aufwachsrate im zen­ tralen Bereich in der Resonatorlängsrichtung der Maske zu der durch die Änderung der Maskenbreite hervorgerufenen Änderung der relativen Aufwachsrate zu addieren ist. Dementsprechend ist ein Design erforderlich, das den oben erwähnten Erhö­ hungseffekt der relativen Aufwachsrate im zentralen Bereich in der Resonatorlängsrichtung der oben beschriebenen Maske berücksichtigt, um ein relatives Aufwachsprofil wie geplant (vgl. Designwert) zu erhalten.

Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine selektive Maske bereit, die ein Profil der rela­ tiven Aufwachsrate erreicht, das unter Berücksichtigung des Effekts der relativen Aufwachsrate im zentralen Bereich in Resonatorlängsrichtung der Maske näher am Designwert liegt.

Fig. 3a ist eine Draufsicht, die eine selektive Maske gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 3b ist ein Diagramm, das das Profil der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängsrichtung im zentralen Bereich der Maskenöffnung zeigt, wenn die Halbleiterschicht selektiv unter Verwendung der selektiven Aufwachsmaske wie in Fig. 3a gezeigt auf das Substrat aufgewachsen wird. In diesen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugsziffern die selben oder ent­ sprechende Elemente wie die in Fig. 2a gezeigten. Die Bezugs­ ziffern 12a, 12b bezeichnen selektive Aufwachsmasken, die Be­ zugsziffern 13a, 13b bezeichnen herausgenommene Bereiche der Maskenbreite, die an den sich verjüngenden Bereichen der Mas­ ken 12a, 12b vorgesehen sind. Die Bezugsziffern 14a, 14b be­ zeichnen herausgenommene Bereiche der Maskenbreite, die je­ weils an den die Laserdiode bildenden Bereichen der Maske 12a, 12b vorgesehen sind.

Das Profil der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängsrich­ tung, das durch selektives Aufwachsen unter Verwendung der selektiven Maske der ersten Ausführungsform erhalten wurde, weist näherungsweise bereits die geplanten Werte zu beiden Endseiten des sich verjüngenden Bereichs auf und übersteigt die geplanten Werte im zentralen Bereich des sich verjüngen­ den Bereichs im sich verjüngenden Bereich der Maske. Daraus ist ersichtlich, daß es ausreicht, bei der Maskenbreite des zentralen Bereiches krummlinig die Breite, die dem Erhöhungs­ betrag entspricht, von der zu ändernden, sich linear verjün­ genden Maske abzuziehen. In dem für die Laserdiode vorgesehe­ nen Bereich kann Gleiches zugrunde gelegt werden und es reicht aus, die Maskenbreite im zentralen Bereich des für La­ serdiode vorgesehenen Bereichs zu verringern.

Bei der selektiven Maske gemäß der zweiten in Fig. 3a ge­ zeigten Ausführungsform ist die Anordnung der selektiven Mas­ ke der ersten Ausführungsform gemäß den oben beschriebenen Überlegungen geändert.

Durch die wie oben beschriebene Veränderung der Konfiguration der selektiven Maske kann der Effekt der Erhöhung der relati­ ven Aufwachsrate im zentralen Bereich in Resonatorlängsrich­ tung der Maske kompensiert werden und es kann, wie durch ⚫ in Fig 3b gezeigt ein Profil der relativen Aufwachsrate erhalten werden, das dem geplanten Profil, bzw. dem Designwert besser angenähert ist. In der Fig. 3b wird das Profil der relativen Aufwachsrate in Resonatorlängsrichtung das durch selektives Aufwachsen unter Verwendung der selektiven Maske der ersten Ausführungsform erhalten wird durch ○ zu Vergleichszwecken gezeigt.

Solches stückweises Entfernen der Maskenbreite trägt zu der hohen Reduzierung des Lichtstrahlungsverlust des Wellenlei­ terbereichs bei und zur Erhöhung der grundlegenden Leistungs­ fähigkeit der Linse des optischen Halbleiterbauelementes, welches durch selektives Aufwachsen unter Verwendung einer solchen Maske hergestellt wird. Weiterhin bringt es einen großen Effekt im Hinblick auf die Verbesserung der Laserei­ genschaften aufgrund der gleichförmiger ausgebildeten Schichtdicke und der Zusammensetzung der Aufwachsschicht in der Richtung des optischen Wellenleiters des die Laserdiode bildenden Bereichs mit sich, das heißt eine Reduzierung im Oszillatorschwellenstrom und im Betriebsstrom, eine Stabili­ sierung der Oszillatorwellenlänge und eine Erhöhung der in­ ternen Effizienz des Bauelements.

Dritte Ausführungsform

Fig. 6 ist eine Draufsicht zur Erläuterung der selektiven Maske gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnen die selben Bezugsziffern die gleichen oder entsprechenden Elemente wie in Fig. 2a. Die Bezugsziffern 22a, 22b bezeichnen eine selektive Maske gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweifach punktierte Linie 30 zeigt die Trennungs- bzw. Spal­ tungsstelle.

Die selektive Maske dieser dritten Ausführungsform weist eine solche Konfiguration auf, daß zwei selektive Masken der zwei­ ten Ausführungsform miteinander an ihren Rückseiten verbunden sind (vgl. Fig. 6). Mit anderen Worten sind bei der selekti­ ven Maske dieser dritten Ausführungsform die entsprechenden Masken 22a, 22b, die ein Maskenpaar bilden, mit sich verjün­ genden Bereichen an beiden Enden in Resonatorlängsrichtung versehen.

Durch Ausbilden der selektiven Masken in einer derartigen An­ ordnung kann der optische Wellenleiter für zwei optische Halbleiterbauelemente durch einen selektiven Aufwachsprozeß unter Verwendung eines Paares von selektiven Masken ausgebil­ det werden. Weiter wird insbesondere das Profil der Schicht­ dicke der Halbleiterschicht in Resonatorlängsrichtung, die selektiv aufgewachsen wird, im Bereich 33 und im Bereich 35 gleichmäßig, wenn selektives Aufwachsen unter Verwendung der selektiven Maske dieser dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Gleichzeitig wird sie in einer sich verjüngenden Form zu den Enden des Bereichs 34 und des Bereichs 36 hin dünn. Durch Spalten und Trennen am Ort der zweifach punktierten Li­ nie 30 werden daraufhin zwei optische Halbleiterbauelemente 31, 32 erhalten. Bei dem optischen Halbleiterbauelement 31 wird der Bereich 33 der die Laserdiode bildende Bereich und der Bereich 34 wird der optische Wellenleiterlinsenbereich. Bei dem optischen Halbleiterbauelement 32 wird der Bereich 35 der Laserdiodenbereich und der Bereich 36 wird der Bereich der optischen Wellenleiterlinse.

Bei der selektiven Maske dieser dritten Ausführungsform sind sich verjüngende Bereiche zu beiden Enden in Resonatorlängs­ richtung vorgesehen. Daher kann die Schichtdicke der Halblei­ terschicht, die den optischen Wellenleiter für zwei optische Halbleiterbauelemente bildet, durch ein Paar von selektiven Masken eingestellt werden.

Vierte Ausführungsform

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Herstellungs­ verfahrens eines optischen Halbleiterbauelementes nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Erläuterung eines optischen Halbleiterbauelementes, das unter Verwendung dieses Herstellungsverfahrens hergestellt wurde. In der Figur bezeichnen die Bezugsziffern 10a-10f gedachte gerade Linien, die sich in Resonatorlängsrichtung erstrecken und jeweils äquidistant beabstandet sind. Die Bezugsziffern 52a-52l bezeichnen selektive Masken, die jeweils linearsymme­ trisch angeordnete Maskenpaare bilden mit den gedachten Li­ nien 10a-10f als deren Symmetriezentrum. Hierbei weisen die Breiten der Maskenpaare in der Richtung senkrecht zur Resona­ torlängsrichtung jeweils die gleichen Breiten auf.

Wenn die selektiven Masken der ersten Ausführungsform jeweils parallel zueinander auf dem Substrat 1 angeordnet werden, können, wie in Fig. 7 gezeigt, Halbleiterschichten, die opti­ sche Wellenleiter bilden, selektiv aufgewachsen werden, so daß die Struktur, in der eine Vielzahl von optischen Wellen­ leitern mit einer Halbleiterschicht von einem gewünschten Schichtdickenprofil in Resonatorlängsrichtung parallel zuei­ nander angeordnet ist, leicht hergestellt werden kann. Daher kann nach dieser vierten Ausführungsform ein optisches Halb­ leiterbauelement vom Array-Typ, bei dem eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen, die jeweils eine optische Wellen­ leiterlinse integriert aufweisen, parallel zueinander ange­ ordnet sind, relativ leicht hergestellt werden.

Das optische Halbleiterbauelement, das nach dem Herstellungs­ verfahren eines optischen Halbleiterbauelementes dieser vier­ ten Ausführungsform hergestellt ist, weist eine Anordnung auf, in der eine Vielzahl von zueinander dicht benachbarten Halbleiterlaserelementen, die jeweils eine optische Wellen­ leiterlinse aufweisen, vorgesehen ist. Da die Emissions-Auf­ weitungswinkel der von den entsprechenden Laserelementen emittierten Laserstrahlen klein sind, ist es möglich, die von den entsprechenden Laserelementen emittierten Laserstrahlen mit einer Vielzahl von optischen Fasern ohne Verwendung von sphärischen Linsen zu koppeln. Ein optischen Einkoppelmodul zur Informationsübertragung unter Verwendung einer Vielzahl von optischen Signalen kann unter relativ geringen Kosten er­ halten werden.

Bei dieser vierten Ausführungsform wurde die Konfiguration der jeweiligen selektiven Masken entsprechend der Konfigura­ tion der selektiven Masken der ersten Ausführungsform ge­ wählt. Die Konfiguration der jeweiligen selektiven Masken kann aber auch dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel entsprechen.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 8 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Herstellungsver­ fahrens eines optischen Halbleiterbauelementes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Erläuterung eines optischen Halbleiterbauelementes das unter Verwendung dieses Herstellungsverfahrens hergestellt wurde. In der Figur bezeichnen die selben Bezugsziffern gleiche oder entsprechende Elemente wie die in Fig. 7 gezeigten. In der Figur bezeichnen die Bezugsziffern 62a-62l selektive Masken, die Maskenpaare bilden, die linearsymmetrisch zu den gedach­ ten geraden Linien 10a-10f als ihren Symmetriezentren ange­ ordnet sind. Hier sind die Breiten in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung in den die Laserdioden bildenden Be­ reichen der Maskenpaare sukzessiv in Richtung des Pfeiles 70 verringert.

Mit dem Anordnen einer Vielzahl von selektiven Masken pa­ rallel zueinander, die unterschiedliche Breite in der Rich­ tung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung in den die Laserdi­ oden bildenden Bereichen der Maske aufweisen, werden wie in Fig. 8 gezeigt, Halbleiterschichten, die optische Wellenlei­ ter ausbilden, selektiv aufgewachsen, so daß die Struktur, in der eine Vielzahl von optischen Wellenleitern, die eine Halb­ leiterschicht mit gewünschtem Schichtdickenprofil umfassen, in Resonatorlängsrichtung parallel zueinander angeordnet ist, leicht hergestellt werden kann. Dementsprechend kann gemäß den Herstellungsverfahren des optischen Halbleiterbauelemen­ tes nach dieser fünften Ausführungsform ein optisches Halb­ leiterbauelement vom Array-Typ relativ leicht hergestellt werden, bei dem eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen, die jeweils eine optische Wellenleiterlinse aufweisen, paral­ lel zueinander integriert sind.

Bei dieser fünften Ausführungsform sind die Breiten in Rich­ tung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Masken in dem die Laserdiode bildenden Bereich voneinander verschieden und die relativen Aufwachsraten der Wellenleiterbereiche sind ebenfalls vonein­ ander verschieden, so daß die Dicke der Topfschicht des Viel­ fachquantentopf-Wellenleiters sich für die jeweiligen Ele­ mente ändert. Dadurch wird ein Array erreicht, das unter­ schiedliche Oszillationswellenlängen für die jeweiligen Ele­ mente aufweist.

Das optische Halbleiterbauelement, das durch das Herstel­ lungsverfahren eines optischen Halbleiterbauelementes gemäß dieser fünften Ausführungsform hergestellt ist, weist einen Aufbau auf, in dem eine Vielzahl von jeweils mit einer opti­ schen Wellenleiterlinse ausgestatteten Halbleiterlaserelemen­ ten, die jeweils eine voneinander verschiedene Wellenlänge aufweisen, zueinander in direkter Nachbarschaft angeordnet sind. Dabei sind die Emissionsverbreiterungswinkel der Laser­ strahlen, die von den entsprechenden Laserelementen emittiert werden, gering. Daher ist es möglich, eine Vielzahl von La­ serstrahlen, die von den entsprechenden Laserelementen emit­ tiert werden, in eine Vielzahl von optischen Fasern ohne die Verwendung einer sphärischen Linse einzukoppeln. Es kann ein optisches Einkoppelmodul zur Informationsübertragung, das eine Vielzahl von optischen Signalen verschiedener Wellen­ länge verwendet, unter relativ geringen Kosten erhalten wer­ den.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Konfi­ guration der jeweiligen selektiven Masken der Konfiguration der selektiven Maske der ersten Ausführungsform entsprach, kann hierfür auch die Konfiguration der zweiten oder dritten Ausführungsform verwendet werden.

Claims (11)

1. Selektive Maske zur Verwendung für das Ausbilden einer Halbleiterschicht durch gebietsselektives Aufwachsen, wobei die Halbleiterschicht einen in etwa streifenförmi­ gen Wellenleiter bildet, der zwischen einem Paar von Re­ sonatorflächen eines optischen Halbleiterbauelementes angeordnet ist, das integriert eine Laserdiode und eine optische Wellenleiterlinse in der Resonatorlängsrichtung (10) zwischen den Resonatorflächen zusammenhängend auf­ weist, die folgendes umfaßt:

• - ein Paar von aus dielektrischem Material gebildeten Filmen (2a, 2b), die auf einer Oberfläche eines Substrates (1), auf dem die den optischen Wellen­ leiter bildende Halbleiterschicht aufgewachsen wird, wobei das Paar von dielektrischen Filmen in Draufsicht eine linearsymmetrische Konfiguration relativ zu einer gedachten Linie, die sich in Reso­ natorlängsrichtung (10) auf der Oberfläche des Sub­ strates (1) erstreckt, aufweist;
• - wobei die einander gegenüberliegenden Kanten der dielektrischen Filme (2a, 2b) zu der gedachten Linie parallel sind;
• - wobei die Breiten der dielektrischen Filme (2a, 2b) in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10) beide graduell gegen das Ende der Filme (2a, 2b) in Resonatorlängsrichtung (10) von einer ersten vorbestimmten Position in der Resonatorlängsrich­ tung (10) der Filme (2a, 2b) kleiner werden.

2. Selektive Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration der Bereiche der dielektrischen Filme (2a, 2b), deren Breiten in Richtung senkrecht zur Reso­ natorlängsrichtung (10) in Resonatorlängsrichtung (10) graduell kleiner werden, die Form von rechtwinkligen Dreiecken annimmt.

3. Selektive Maske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration der Bereiche der dielektrischen Filme (12a, 12b), deren Breiten in Richtung senkrecht zur Re­ sonatorlängsrichtung (10) in Resonatorlängsrichtung (10) graduell kleiner werden, eine Konfiguration ist, bei der die Hypothenusen der rechtwinkligen Dreiecke entfernt sind.

4. Selektive Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der dielektrischen Filme (22a, 22b) in Rich­ tung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10) beide je­ weils zu den entgegengesetzten Enden der Filme (22a, 22b) in Resonatorlängsrichtung (10) von einer zweiten vorbestimmten Position her kleiner werden, wobei diese Position näher an den entgegengesetzten Enden in Resona­ torlängsrichtung (10) der Filme (22a, 22b) ist, als die erste vorbestimmte Position bezogen auf die Resonator­ längsrichtung (10) der Filme (22a, 22b).

5. Selektive Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Bereiche der dielektrischen Filme (2a, 2b) in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10), die von den Bereichen, deren Breiten in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10) graduell klei­ ner werden, verschieden sind, jeweils von dem einen bis zum anderen Ende dieser Bereiche in Resonatorlängsrich­ tung (10) konstant ist.

6. Selektive Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche der dielektrischen Filme (12a, 12b) in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10), die von den Bereichen, deren Breiten in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10) graduell kleiner werden, verschieden sind, an beiden Enden konstante Breiten und im zentralen Bereich dazwischen in Resonatorlängsrich­ tung (10) eine geringere Breite aufweisen im Vergleich zur Breite an den Enden.

7. Selektive Maske zur Verwendung für das Ausbilden einer Halbleiterschicht unter gebietsselektivem Aufwachsen, wobei die Halbleiterschicht einen optischen Wellenleiter eines optischen Halbleiterelementes bildet, das ein Paar von Resonatorflächen und einen streifenförmigen Wellen­ leiter die Resonatorflächen verbindend angeordnet auf­ weist, und das eine Schichtdicke der Halbleiterschicht, die den optischen Wellenleiter bildet, aufweist, die je nach Position in Resonatorlängsrichtung (10) verschieden ist, wobei die Maske folgendes umfaßt:

• - ein Paar von Filmen (2a, 2b) aus dielektrischem Ma­ terial, die auf einer Oberfläche eines Substrates (1) angeordnet sind, auf dem eine Halbleiter­ schicht, die den optischen Wellenleiter bildet, aufgewachsen wird, wobei das Paar von dielektri­ schen Filmen (2a, 2b) in Draufsicht linearsymme­ trisch zu einer gedachten Linie, die sich in Reso­ natorlängsrichtung (10) auf dem Substrat (1) er­ streckt, angeordnet ist;
• - wobei die einander gegenüberliegenden Kanten der dielektrischen Filme (2a, 2b) zu der gedachten Li­ nie parallel angeordnet sind; und
• - wobei die Breiten der dielektrischen Filme (2a, 2b) in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10) beide graduell in Richtung zu den Enden der Filme (2a, 2b) in Resonatorlängsrichtung (10) von einer vorbestimmten Position in Resonatorlängsrich­ tung (10) der Filme (2a, 2b) derart graduell klei­ ner werden, daß die Breiten an ihren Enden nähe­ rungsweise null betragen.

8. Verfahren zur Herstellung eines optischen Halbleiterbau­ elementes, das integriert eine Laserdiode und eine opti­ sche Wellenleiterlinse zwischen einem Paar von Resona­ torflächen zusammenhängend in Resonatorlängsrichtung aufweist, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer selektiven Maske auf einem Substrat (1), die ein Paar von dielektrischen Filmen (2a, 2b) in einer Konfiguration umfaßt, die in Drauf­ sicht linearsymmetrisch relativ zu einer sich in Resonatorlängsrichtung (10) erstreckenden gedachten Linie auf der Oberfläche des Substrates (1) ange­ ordnet sind, wobei die Kanten der dielektrischen Filme (2a, 2b) einander gegenüberliegend und zu der gedachten Linie parallel angeordnet sind, und wobei die Breiten der Filme (2a, 2b) aus dielektrischem Material in Richtung senkrecht zur Resonatorlängs­ richtung (10) zu den Enden einer Seite der Filme (2a, 2b) von einer vorbestimmten Position in Reso­ natorlängsrichtung (10) graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht, die auf dem Substrat (1) einen optischen Wellenleiter für das optische Halbleiterbauelement unter Verwendung der selektiven Maske als Maske bildet.

9. Verfahren zur Herstellung eines optischen Halbleiterbau­ elementes, das integriert eine Laserdiode und eine opti­ sche Wellenleiterlinse zwischen einem Paar von Resona­ torflächen zusammenhängend in Resonatorlängsrichtung (10) aufweist, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer Vielzahl von selektiven Masken (52a-52l) auf einem Substrat (1) mit einer Vielzahl von dielektrischen Filmen (52a-52l), die jeweils in Draufsicht eine linearsymmetrische Konfiguration relativ zu einer gedachten Resonatorlängsrichtung (10a-10f) auf der Oberfläche des Substrates (1) er­ streckenden Linie aufweisen, wobei die Kanten der dielektrischen Filme (52a-52l) eines Paares jeweils einander gegenüberliegend angeordnet und beide je­ weils parallel zu der gedachten Linie sind, wobei die Breiten in Richtung senkrecht zur Resonator­ längsrichtung (10a-10f) der Filme (52a-52l) aus di­ elektrischem Material in Resonatorlängsrichtung (10a-10f) der Masken (52a-52l) von einer vorbe­ stimmten Position in Resonatorlängsrichtung (10a-10f) der jeweils parallel zueinander angeordneten Filme (52a-52l) graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht zur Ausbildung von optischen Wellenleitern für das optische Halb­ leiterbauelement auf dem Substrat (1) unter Verwen­ dung der selektiven Masken (52a-52l) als Masken.

10. Optisches Halbleiterbauelement, das zwischen einem Paar von Resonatorflächen in Resonatorlängsrichtung (10) zu­ sammenhängend eine Laserdiode und eine optische Wellen­ leiterlinse aufweist, wobei das Bauelement durch ein Verfahren hergestellt ist, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer selektiven Maske auf einem Substrat (1), wobei die Maske ein Paar von dielektrischen Filmen (2a, 2b) in einer Konfiguration umfaßt, die in Draufsicht linearsymmetrisch zu einer gedachten Linie ist, die sich in Resonatorlängsrichtung (10) auf der Oberfläche des Substrates (1) erstreckt, wobei die Kanten der dielektrischen Filme (2a, 2b) einander gegenüberliegend angeordnet und zur ge­ dachten Linie parallel sind, und wobei die Breiten der Filme (2a, 2b) aus dielektrischem Material in der Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10) zu der einen Endseite der Filme (2a, 2b) in Resonatorlängsrichtung (10) von einer vorbestimmten Position in Resonatorlängsrichtung (10) graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht zur Ausbildung eines optischen Wellenleiters des Halbleiterbauele­ mentes auf dem Substrat (1) unter Verwendung einer selektiven Maske als Maske.

11. Optisches Halbleiterbauelement, das zwischen einem Paar von Resonatorflächen integriert in Resonatorlängsrich­ tung (10) zusammenhängend eine Laserdiode und eine opti­ sche Wellenleiterlinse aufweist, wobei das Bauelement durch ein Verfahren hergestellt wird, das die folgenden Schritte umfaßt:

• - Ausbilden einer Vielzahl von selektiven Masken (52a-52l) auf einem Substrat (1), das eine Vielzahl von Paaren von dielektrischen Filmen (52a-52l) umfaßt, die in Draufsicht eine linearsymmetrische Konfiguration relativ zu einer sich in Resonatorlängsrichtung (10a-10f) erstreckenden gedachten Linie auf dem Substrat (1) aufweisen, wobei die Kanten der dielektrischen Filme (52a-52l) einander gegenüberliegend angeordnet und jeweils parallel zu der gedachten Linie sind, und wobei die Breiten der Filme (52a-52l) aus dielektrischem Material in Richtung senkrecht zur Resonatorlängsrichtung (10a-10l) zu den einen Seiten in Resonatorlängsrichtung (10a-10l) der Masken (52a-52l) von einer vorbestimmten Position in Resonatorlängsrichtung (10a-10l) der jeweils parallel zueinanderangeordneten Filme (52a-52l) graduell kleiner werden; und
• - Aufwachsen einer Halbleiterschicht zur Ausbildung von optischen Wellenleitern des optischen Halblei­ terbauelementes auf dem Substrat (1) unter Verwen­ dung der selektiven Masken (52a-52l) als Masken.