[go: up one dir, main page]

DE19650802A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number
DE19650802A1
DE19650802A1 DE19650802A DE19650802A DE19650802A1 DE 19650802 A1 DE19650802 A1 DE 19650802A1 DE 19650802 A DE19650802 A DE 19650802A DE 19650802 A DE19650802 A DE 19650802A DE 19650802 A1 DE19650802 A1 DE 19650802A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
inp
mesa
embedding
layers
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
DE19650802A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19650802B4 (de
Inventor
Masayoshi Takemi
Tatsuya Kimura
Daisuke Suzuki
Tetsuo Shiba
Kimitaka Shibata
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 DE19650802A1 publication Critical patent/DE19650802A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19650802B4 publication Critical patent/DE19650802B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2201—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure in a specific crystallographic orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2206—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
    • H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P

Landscapes

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

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halb­ leitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung, und insbesondere auf einen Halbleiterlaser mit einer Me­ sastruktur, der durch Trockenätzen von aufgewachsenen Ver­ bindungshalbleiter-Schichten und Mesaeinbettungsschichten ausgebildet ist, sowie ein dazugehöriges Herstellungsver­ fahren.
In letzter Zeit wird eine Massenspeicherung und Hochge­ schwindigkeitsübertragung mittels verschiedener optischer Kommunikationssysteme durchgeführt. In Zukunft wird vermut­ lich eine noch größere optische Massenspeicher-Übertragung benötigt. Sobald eine Signalumwandlung von Licht in Elek­ trizität oder von Elektrizität in Licht in einem Si­ gnalübertragungspfad durchgeführt wird, ist die Übertra­ gungskapazität beträchtlich beschränkt. Um diesen Problem gerecht zu werden, ohne die Leiterplatten elektrisch mit­ einander zu verbinden, während sich in jeder Leiterplatte ein Baustein mit einer optischen Vorrichtung befindet, ist es notwendig die Signalverarbeitung durch direktes Modulie­ ren von Licht durchzuführen und optische Fiberglasleitungen oder optische Wellenleiter zur Verbindung zwischen den Lei­ terplatten in jeder Leiterplatte zu verwenden, wodurch man eine Massenspeicherung und eine Hochgeschwindigkeitsüber­ tragung bei verringerter Modulgröße erhält.
Zur Herstellung eines derartigen optischen Wellenlei­ ters wird unter Verwendung einer Maske, die auf einem Halb­ leitersubstrat angeordnet wird zum Ausbilden einer Me­ sastruktur ein Ätzen durchgeführt und die Mesastruktur in weitere Halbleiterschichten eingegraben bzw. eingebettet.
Als Verfahren zum Einbetten des Mesas in die Halbleiter­ schichten ist ein MOCVD-Verfahren (metallorganisches chemi­ sches Dampfabscheidungsverfahren) bekannt. Dieses Verfahren verwendet für ein InGaAsP-Systemmaterial TMI (Trimethylindium) und TEG (Triethylgallium) als Quellenma­ terial für In und Ga, die Gruppe-III-Elemente darstellen, während es AsH₃ und PH₃ als Quellenmaterial für As und P verwendet, die Gruppe-V-Elemente darstellen, wobei diese Quellenmaterialien zum Wachstum eines Kristalls thermisch auf einem Substrat abgeschieden werden. Beim InGaAsP-Sy­ stemmaterial wird eine Mesastruktur mit einer lichtleiten­ den aktiven Schicht (InGaAsP-Schicht) in InP-Schichten ein­ gebettet, die jeweils eine Bandabstands-Energie aufweisen, die größer ist als die der aktiven Schicht.
Zum Ausbilden der Mesastruktur wird üblicherweise Naßätzen unter Verwendung einer flüssigen Ätzlösung durch­ geführt. Wie in Ohkura et al., Electronics Letters, 28 (1992), Seiten 1844-1845, beschrieben, ragt bei diesem Ätzvorgang eine Maske über die Seitenoberflächen des Mesas aufgrund der Seitenätzung des Mesas hinaus, wodurch der Me­ sa erfolgreich mit den Einbettungsschichten eingebettet wird. Da darüber hinaus die Mesaseitenoberflächen gleichmä­ ßig sind, wird das Kristallwachstum der Einbettungsschich­ ten erleichtert.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Herstellungs­ verfahrens für einen herkömmlichen Halbleiterlaser mit ei­ ner Mesastruktur beschrieben, der mit dem vorstehend be­ schriebenen Naßätzverfahren ausgebildet wird. Die Fig. 14(a) bis 14(d) zeigen Schnittansichten, die Herstel­ lungsschritte in dem Herstellungsverfahren darstellen. Ge­ mäß Fig. 14(a) wird nacheinander zu Beginn eine p-InP-Puf­ ferschicht 2 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,8 µm, eine nicht-do­ tierte 1,3 µm-Band InGaAsP-aktive Schicht 3 mit einer Dicke von 0,1 µm und eine erste n-InP-Hüllschicht 4 mit einer La­ dungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,7 µm auf einem p-InP-Substrat 1 mit einer (001) Ober­ fläche an ihrer vorderen Oberfläche vorzugsweise mittels eines MOCVD-Verfahrens zum Ausbilden einer Doppel-Hetero­ übergangsstruktur abgeschieden. Als nächstes wird eine SiO₂-Schicht 5 entlang einer <110<-Richtung, d. h. entlang einer Richtung senkrecht zum Schnitt in der Figur, angeord­ net, die als Maske für ein selektives Aufwachsen bzw. Ab­ scheiden dient und eine Breite von 5 µm aufweist. Unter Verwendung dieser SiO₂-Schicht 5 als Maske werden die auf­ gewachsenen bzw. abgeschiedenen Schichten wahlweise durch Naßätzen unter Verwendung einer Ätzlösung wie beispielswei­ se HBr zum Ausbilden einer Mesastruktur 20 geätzt, die sich entlang der <110<-Richtung (Fig. 14(b)) erstreckt. Die Hö­ he des Mesas, d. h. die Ätztiefe, beträgt ca. 2,5 µm. Die Breite des Mesas beträgt 1,5 µm.
Beim Schritt gemäß Fig. 14(c) wird nacheinander unter Verwendung der SiO₂-Schicht 5 als Maske eine p-InP-Mesaein­ bettungsschicht 6 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,7 µm, eine n-InP-Strom­ sperrschicht 7 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 7 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,8 µm und eine p-InP- Stromsperrschicht 8 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 1,0 µm wahlweise auf den Bereich des Wafers abgeschieden bzw. aufgewachst, die nicht durch die SiO₂-Schicht maskiert sind. Da die p-InP- Mesaeinbettungsschicht 6 eine (111)B-Oberfläche aufweist, an der sich kein Kristallwachstum ausbildet, werden bei diesem Aufwachs- bzw. Abscheidevorgang benachbarte entge­ gengesetzte Enden eines oberen Teils des Mesas 20, die sich in Kontakt mit der SiO₂-Schicht 5 und der n-InP-Stromsperr­ schicht 7 befinden, nicht an der (111)B-Oberfläche abge­ schieden, so daß kein Kontakt mit der ersten n-InP-Hüll­ schicht 4 entsteht. Nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 wird nacheinander eine zweite n-InP-Hüllschicht 9 mit einer La­ dungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,5 µm und eine n-InP-Kontaktschicht 10 mit einer La­ dungsträgerkonzentration von 7 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,5 µm an der gesamten Oberfläche des Wafers abgeschie­ den bzw. aufgewachst. Schließlich wird eine vordere Elek­ trode 11 und eine hintere Elektrode 12 an der Kontakt­ schicht 10 und der hinteren Oberfläche des Substrats 1 ent­ sprechend ausgebildet (Fig. 14(b)). Gefolgt von einem Spalten bzw. Zerteilen des Wafers und Beschichten der vor­ deren und rückseitigen Facetten-Reflexionsschichten wird der Halbleiterlaser vervollständigt.
Bei dem auf dem p-InP-Substrat ausgebildeten Halblei­ terlaser hängt die Verschlechterung der Lasereigenschaften von den Qualitäten der Mesa-Einbettungsschichten ab und insbesondere vom Raum zwischen der aktiven Schicht 3 und der n-InP-Stromsperrschicht 7, d. h. der Leckstrom-Pfad­ breite, sowie der Anwesenheit eines Kontakts des Endab­ schnitts der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n- InP-Hüllschicht 4. Zur Unterdrückung eines außerhalb der aktiven Schicht 3 fließenden Leckstroms sollte die in Fig. 15 dargestellte Leckstrom-Pfadbreite so schmal wie mög­ lich sein. Wenn jedoch die Breite zu schmal ist, fließt der Strom zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüllschicht 4 aufgrund des Tunneleffekts. Daher ist ein Leckstrompfad mit einer Breite von ca. 0,1 bis 0,2 µm am besten geeignet. Wenn in der Zwischenzeit die n-InP- Hüllschicht 4 in Kontakt mit der n-InP-Stromsperrschicht 7 ist, fließt durch die n-InP-Kontaktschicht 10 sowie die n- InP-Hüllschichten 9 und 4 ein Strom in die n-InP-Strom­ sperrschicht 7 ohne in der aktiven Schicht 3 konzentriert zu werden. Da, wie vorstehend beschrieben, die p-InP-Mesa- Einbettungsschicht 6 ihre Nicht-Aufwachs-(111)B-Oberfläche in der Nähe der gegenüberliegenden Enden eines oberen Teils des Mesas 20 in Kontakt mit der SiO₂-Schicht 5 besitzt, wird üblicherweise keine n-InP-Stromsperrschicht 7 an der (111)B-Oberfläche abgeschieden bzw. aufgewachst. Wenn je­ doch das Wachstum bzw. das Abscheiden der Stromsperr­ schicht 7 vorschreitet und eine Oberfläche mit geringerer Ordnung, wie beispielsweise eine (001)-Oberfläche, der Stromsperrschicht 7 gleichmäßig mit der (111)B-Oberfläche ausgebildet wird, wird die Stromsperrschicht 7 ebenso an der (111)B-Oberfläche abgeschieden, wodurch die n-InP-Hüll­ schicht 4 in Kontakt mit der n-InP-Stromsperrschicht 7 ge­ langt. Die Stromsperrschicht 7 muß daher ohne Ausbildung der Oberfläche mit geringer Ordnung, wie beispielsweise der (001)-Oberfläche, gleichmäßig mit der (111)B-Oberfläche der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 abgeschieden werden.
Beim herkömmlichen Halbleiterlaser, bei dem die Me­ sastruktur in den Halbleiterschichten eingebettet ist, wird der Mesa wie vorstehend beschrieben durch Naßätzen ausge­ bildet. Dieses Naßätzen besitzt jedoch nur eine geringe Steuerbarkeit, so daß die Höhe des Mesas sowie die Länge der Maske, die über die Mesaseitenoberflächen hinausragen nicht einheitlich sind, wodurch sich der Wachstumsaufbau und die Wachstumsgeschwindigkeit der Mesa-Einbettungs­ schichten ändern. Demzufolge ist es schwierig, die Dicke der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 in der Nähe der gegen­ überliegenden Seiten der aktiven Schicht 3 genau zu steu­ ern, d. h. die Leckstrom-Pfadbreite genau einzustellen. Dar­ über hinaus ist die Ausbildung einer schmalen Mesastruktur aufgrund der Seitenätzung schwierig. Da die Form des Ätzens ferner stark von der Oberflächenorientierung des Kristalls abhängt, ist es sehr schwierig einen optischen Wellenleiter in einer geeigneten Richtung auf dem Substrat auszubilden.
Zur Vermeidung dieser Probleme wurde ein Verfahren un­ tersucht, bei dem eine Mesastruktur durch Trockenätzen aus­ gebildet wird. Beim Einsatz eines Trockenätzverfahrens wird die Einheitlichkeit in der Waferoberfläche der Mesastruktur im Vergleich zu einem verwendeten Naßätzverfahren außeror­ dentlich verbessert. Da der Mesastreifen ferner in einer geeigneten Richtung unabhängig von der Oberflächenorientie­ rung des Kristalls ausgebildet wird, ist es zur Ausbildung des optischen Wellenleiters besonders geeignet. Beim Trockenätzen kann jedoch eine Seitenätzung bzw. ein seitli­ ches Unterätzen des Mesas nur sehr schwer erreicht werden. Die Maske reicht daher nicht über die Mesaseitenoberflächen hinaus, weshalb die Mesaseitenoberflächen nahezu senkrecht zur Substratoberfläche liegen, so daß die Oberfläche der Einbettungsschichten nicht gleichmäßig an einem Abschnitt ausgebildet werden kann, bei dem die Oberfläche parallel zur Mesaseitenoberfläche in Kontakt mit der parallel zur Substratoberfläche liegenden Oberfläche ist. Wenn die Maske nicht hervorsteht und die aufgewachsenen Oberflächen nicht gleichmäßig sind, ergibt sich ein nicht ganz klarer Wachs­ tumsaufbau. Zum Ausbilden einer integrierten optischen Vor­ richtung muß folglich der Wachstumsaufbau in der Nähe der Mesastruktur erfolgen, die durch Trockenätzen ausreichend klar bzw. rein ausgebildet wird und eine eingebettete Struktur erhält, die für eine Geräte bzw. Vorrichtungsher­ stellung geeignet ist.
Derzeit ist eine eingebettete Struktur für die Herstel­ lung einer Vorrichtung mit einer Mesastruktur, die mittels eines Trockenätzvorgangs ausgebildet wird, lediglich in Y. Kondo, et al., Extended Abstract Nr. 27p-ZA-5 Seiten 930 aus "The Japan Society of Applied Physics" beschrieben. Die eingebettete Struktur ist auf einem n-InP-Substrat ausge­ bildet, während jedoch eine eingebettete Struktur, die auf einem p-Substrat ausgebildet ist, nicht beschrieben wurde. Dies liegt vermutlich daran, daß beim Wachstums- bzw. Ab­ scheideverfahren mehr begrenzende Faktoren vorliegen, wenn ein Halbleiterlaser auf einem p-InP-Substrat ausgebildet wird. Dies bedeutet, daß obwohl die Stromsperrschichten zwei Schichten von p-InP/n-InP in einem Halbleiterlaser aufweisen, der in einem p-InP-Substrat ausgebildet wird, diese Stromsperrschichten in einem Halbleiterlaser, der in einem p-InP-Substrat ausgebildet wird, drei Schichten von p-InP/n-InP/p-InP aufweisen müssen und die n-InP-Schicht nicht in Kontakt mit einer oberen n-InP-Hüllschicht liegen darf.
Wenn jedoch eine Laseranordnung mit einer Vielzahl von Halbleiterlasern bei einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, besitzt die auf dem p-Substrat ausgebildete Halbleiterla­ seranordnung gegenüber der Halbleiterlaseranordnung, die ein n-Substrat verwendet, gewisse Vorteile. Üblicherweise werden die in Fig. 16(a) und 16(b) dargestellten Schal­ tungen als Ansteuerschaltungen zum Ansteuern derartiger La­ seranordnungen verwendet. Die Fig. 16(a) zeigt eine Schal­ tung zum Ansteuern einer Laseranordnung 34 mit entsprechen­ den Halbleiterlasern 30, die ein p-Substrat verwenden, wo­ bei n-p-n-Transistoren 32 in dieser Schaltung verwendet werden. Die Fig. 16(b) zeigt eine Schaltung zum Ansteuern einer Laseranordnung 35 mit entsprechenden Halbleiterla­ sern 31, die n-Substrate verwenden, wobei p-n-p-Transisto­ ren 33 in dieser Schaltung verwendet werden. Die Arbeitsge­ schwindigkeit bzw. Schaltgeschwindigkeit von n-p-n-Transi­ storen ist größer als die von p-n-p-Transistoren. Um daher die Halbleiterlaser mit einer höheren Geschwindigkeit anzu­ steuern ist eine Halbleiterlaseranordnung, die ein p- Substrat verwendet, wünschenswerter und besitzt größere Vorteile im praktischen Einsatz als die ein n-Substrat ver­ wendende Halbleiteranordnung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die eine auf einem p- InP-Substrat mittels Trockenätzens ausgebildete Mesastruk­ tur sowie feine Einbettungsschichten, die die Mesastruktur einbetten, aufweist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend be­ schriebenen Halbleitervorrichtung zu schaffen.
Gemäß einem ersten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung besitzt die Halbleitervorrichtung ein p-InP-Substrat mit einer (001)-Oberflächenorientierung; eine Mesastruktur, die durch Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme eines strei­ fenförmigen Bereichs, der sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt, von abgeschiedenen Halbleiterschichten, die auf dem p-InP-Substrat epitaktisch aufgewachst wurden, wobei die Mesastruktur eine (10)-Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten und eine Höhe Hm aufweist; und Mesaeinbettungs­ schichten mit einer epitaktisch auf der (10)-Oberfläche an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur und an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiede­ nen Halbleiterschicht, die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur verbleibt, epitaktisch aufgewachsenen p- InP-Einbettungsschicht, wobei die p-InP-Einbettungsschicht eine Dicke Dp besitzt, sowie einer an der Seite und der oberen Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht epitaktisch aufgewachsenen n-InP-Einbettungsschicht. Wenn ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebilde­ ter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkeiten der n- InP-Einbettungsschicht auf der (10)-Oberfläche und der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Win­ kel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird und die kritische Dicke Dn der an der (001)-Oberfläche aufgewach­ sten n-InP-Einbettungsschicht, wenn die n-InP-Einbettungs­ schicht nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbet­ tungsschicht aufgewachst wird, durch die folgende Gleichung dargestellt wird
erfüllt eine Dicke D der auf der (001)-Oberfläche auf­ gewachsten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn.
Durch Steuerung der Dicke der p-InP-Einbettungsschicht kann daher die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit ver­ ringert bzw. schmäler gemacht werden. Darüber hinaus wird die n-InP-Einbettungsschicht nicht auf der (111)B-Oberflä­ che der p-InP-Einbettungsschicht abgeschieden, wodurch der Kontakt zwischen der n-InP-Einbettungsschicht und einer obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden wird. Folglich erhält man eine Halbleitervorrich­ tung mit einem verringerten Leckstrom und verbesserten Ge­ räteeigenschaften.
Gemäß einem zweiten Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besitzen in der vorstehend beschriebenen Halbleiter­ vorrichtung die epitaktisch abgeschiedenen Halbleiter­ schichten eine aktive Schicht zum Ausstrahlen von Laser­ licht und eine auf der aktiven Schicht aufgewachste erste n-Hüllschicht; wobei die n-InP-Einbettungsschicht eine n- InP-Stromsperrschicht ist. Ferner weist die Halbleitervor­ richtung eine p-InP-Stromsperrschicht auf, die epitaktisch auf der n-InP-Stromsperrschicht aufgewachst wird. Die Leck­ strom-Pfadbreite wird daher bei guter Steuerbarkeit weiter verringert, während der Kontakt der n-InP-Stromsperrschicht mit der ersten n-Hüllschicht als obersten Schicht der abge­ schiedenen Halbleiterschichten vermieden wird. Folglich er­ hält man einen Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften.
Gemäß einem dritten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung besitzen in der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrich­ tung, die Mesaeinbettungsschichten ferner eine auf der p- InP-Stromsperrschicht aufgewachste n-InP-Deckschicht. Fer­ ner weist die Halbleitervorrichtung eine zweite n-InP-Hüll­ schicht und eine n-InP-Kontaktschicht auf, die nacheinander epitaktisch auf der gesamten Oberfläche der ersten Hüll­ schicht als eine oberste Schicht des Mesas und die n-InP- Deckschicht als oberste Schicht der Mesaeinbettungsschich­ ten aufgewachst werden. Wenn in der Halbleitervorrichtung ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkei­ ten der n-InP-Einbettungsschicht auf der (10)-Oberfläche und der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird und die kritische Dicke Dn der an der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht, wenn die n-InP-Einbet­ tungsschicht nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Ein­ bettungsschicht aufgewachst wird, durch die folgende Glei­ chung dargestellt wird
erfüllt eine Dicke D der auf der (001)-Oberfläche auf­ gewachsten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn.
Die Leckstrom-Pfadbreite wird daher mit guter Steuerbarkeit verringert, während der Kontakt der n-InP-Stromsperrschicht mit der ersten n-Hüllschicht als obersten Schicht der abge­ schiedenen Halbleiterschichten vermieden wird. Folglich er­ hält man einen Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften. Darüber hinaus wird die zweite n-InP-Hüllschicht auf der n-InP-Abdeckschicht erneut aufgewachst, wobei diese Nachwachs-Schnittstelle keine p-n-Übergangsschnittstelle darstellt, sondern eine Schnittstelle zwischen n-Schichten. Dadurch wird ein An­ steigen eines Leckstroms aufgrund von Schnittstellen-Stö­ rungen, die verursacht werden, wenn die Nachwachs-Schnitt­ stelle eine p-n-Übergangsschnittstelle ist, vermieden, wo­ durch die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers im Vergleich zur Halbleitervorrichtung verbessert wird, bei der die zweite n-InP-Hüllschicht auf der p-InP-Stromsperrschicht abgeschieden wird.
Gemäß einem vierten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung besteht ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervor­ richtung aus den Schritten: epitaktisches Aufwachsen von abgeschiedenen Halbleiterschichten an der Oberfläche des p- InP-Substrats, d. h. der (001)-Oberfläche; Abscheiden einer Isolierschicht auf einem streifenförmigen Bereich der abge­ schiedenen Halbleiterschichten, der sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt; Verwenden der isolierenden Schicht als Maske, Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme des streifenförmigen Bereichs der abgeschiedenen Halbleiter­ schichten, wodurch eine sich entlang der <110<-Richtung er­ streckende Mesastruktur ausgebildet wird, die eine (10)- Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten und eine Höhe Hm aufweist; und Verwenden der isolierenden Schichten als Maske, aufeinanderfolgendes Aufwachsen durch selektives epitaktisches Wachstum einer p-InP-Einbettungsschicht mit einer Dicke Dp und einer n-InP-Einbettungsschicht an der (10)-Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten der Mesastruk­ tur sowie an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht, die an den gegenüber­ liegenden Seiten der Mesastruktur verbleibt. Wenn ein zwi­ schen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausge­ bildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkeiten der n-InP-Einbettungsschicht an der (10)-Oberfläche und an der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird, und die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht, wenn die n-InP-Einbet­ tungsschicht nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Ein­ bettungsschicht aufgewachst ist, durch die folgende Glei­ chung dargestellt ist
erfüllt eine Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn.
Durch Steuerung der Dicke der p-InP-Einbettungsschicht kann daher die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert werden. Ferner wird die n-InP-Einbettungsschicht nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungs­ schicht abgeschieden, wodurch der Kontakt der n-InP-Einbet­ tungsschicht mit einer obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden wird. Folglich kann eine Halbleitervorrichtung mit verringertem Leckstrom und ver­ besserten Geräteeigenschaften hergestellt werden. Da das Ausbilden des Mesas mittels Trockenätzens erfolgt, kann darüber hinaus eine feinstrukturierte Mesastruktur bei gu­ ter Steuerbarkeit und ein optischer Wellenleiter bestehend aus dem Mesa in einer geeigneten Richtung ausgebildet wer­ den, da sich der Mesastreifen in einer geeigneten Richtung erstreckt. Folglich erhält man ein integriertes optisches Gerät mit verbesserten Eigenschaften, welches bei guter Steuerbarkeit hergestellt werden kann.
Gemäß einem fünften Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besteht beim vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung das epitaktische Aufwachsen der abgeschiedenen Halbleiterschichten aus einem aufeinanderfolgenden epitaktischen Aufwachsen einer p-InP- Pufferschicht, einer ein Laserlicht emittierenden aktiven Schicht und einer an der Oberfläche des p-InP-Substrats, d. h. der (001)-Oberfläche, ausgebildeten ersten n-InP-Hüll­ schicht, wobei die n-InP-Einbettungsschicht eine n-InP- Stromsperrschicht ist; und das Aufwachsen der Mesaeinbet­ tungsschichten aus einem epitaktischen Aufwachsen einer p- InP-Stromsperrschicht nach dem epitaktischen Aufwachsen der p-InP-Einbettungsschicht und der n-InP-Stromsperrschicht. Dadurch wird die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbar­ keit verringert und der Kontakt zwischen der n-InP-Einbet­ tungsschicht und der n-InP-Hüllschicht als der obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden. Folglich kann ein Halbleiterlaser mit einem verringerten Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften hergestellt werden. Da die Mesaausbildung mittels Trockenätzens er­ folgt, kann darüber hinaus eine feinstrukturierte Me­ sastruktur bei guter Steuerbarkeit und ein optischer Wel­ lenleiter mit dem Mesa in einer geeigneten Richtung ausge­ bildet werden. Folglich kann eine integrierte optische Vor­ richtung mit verbesserten Eigenschaften bei guter Steuer­ barkeit hergestellt werden.
Gemäß einem sechsten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung besteht beim vorstehend beschriebenen Verfahren zur Her­ stellung einer Halbleitervorrichtung das Aufwachsen der Me­ saeinbettungsschichten aus einem epitaktischen Aufwachsen einer n-InP-Deckschicht nach dem epitaktischen Aufwachsen der p-InP-Einbettungsschicht, der n-InP-Stromsperrschicht und der p-InP-Stromsperrschicht; wobei nach dem Aufwachsen der Mesaeinbettungsschichten darüber hinaus nacheinander eine zweite n-InP-Hüllschicht und eine n-InP-Kontaktschicht über der gesamten Oberfläche der ersten n-InP-Hüllschicht als eine oberste Schicht des Mesas und die n-InP-Deck­ schicht als eine oberste Schicht der Mesaeinbettungsschich­ ten nacheinander aufgewachst werden. In diesem Herstel­ lungsverfahren erfüllt, wenn ein Winkel zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche θ₁₁₁ beträgt, die Wachstumsgeschwindigkeiten der n-InP-Einbettungsschicht an der (10)-Oberfläche und an der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird, und die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbet­ tungsschicht, wenn die n-InP-Einbettungsschicht nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufge­ wachst ist, durch die folgende Gleichung dargestellt ist
erfüllt eine Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht 7 die Beziehung D Dn.
Die Leckstrom-Pfadbreite wird daher bei guter Steuer­ barkeit verringert und der Kontakt zwischen der n-InP- Stromsperrschicht und der n-InP-Hüllschicht als der ober­ sten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermie­ den. Folglich kann ein Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften hergestellt werden. Da der Mesaaufbau mittels Trockenätzens erfolgt, kann darüber hinaus eine feinstrukturierte Mesastruktur bei guter Steuerbarkeit sowie ein optischer Wellenleiter mit dem Mesa in einer geeigneten Richtung ausgebildet werden. Folglich kann eine integrierte optische Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften bei guter Steuerbarkeit herge­ stellt werden. Ferner wird die zweite n-InP-Hüllschicht auf der n-InP-Deckschicht erneut aufgewachst bzw. abgeschieden, wobei diese Nachwachs-Schnittstelle keine p-n-Übergangs­ schnittstelle, sondern eine Schnittstelle zwischen den n- Schichten darstellt. Eine Vergrößerung des Leckstroms auf­ grund einer Schnittstellenverschlechterung, die verursacht wird, wenn die Nachwachs-Schnittstelle eine p-n-Übergangs­ schnittstelle darstellt, wird dadurch vermieden, wodurch die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers im Vergleich zu einem Halbleiterlaser, bei dem die zweite n-InP-Hüllschicht auf der p-InP Stromsperrschicht aufgewachst bzw. abgeschie­ den wird, verbessert wird.
Gemäß einem siebten Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besteht eine Halbleitervorrichtung aus einem Halblei­ tersubstrat; einer Mesastruktur, die durch Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs von abgeschiedenen Halbleiterschichten ausgebildet wird, die eine ein Laserlicht emittierende aktive Schicht aufweist und epitaktisch auf dem Halbleitersubstrat aufgewachst ist; und Mesa-Einbettungsschichten, die an gegenüberliegenden Seitenoberflächen der Mesastruktur und an der oberen Ober­ fläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht, die an den ge­ genüberliegenden Seiten der Mesastruktur übrigbleibt, epi­ taktisch aufgewachst werden. In dieser Halbleitervorrich­ tung ist eine Rillenbreite W der Seitenoberfläche des streifenförmigen Mesas kleiner oder gleich 40 nm. Dadurch erhält man einen Laser mit verbesserten Temperatureigen­ schaften, bei dem ein Leckstrom bei Zimmertemperatur unter­ drückt wird, ein Schwellenwertstrom verringert ist und ein Ansteigen des Leckstroms bei hohen Temperaturen unterdrückt wird, wodurch eine Verschlechterung der Lasereigenschaften bei hohen Temperaturen verhindert wird.
Gemäß einem achten Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besteht das Halbleitersubstrat in der vorstehend be­ schriebenen Halbleitervorrichtung aus einem p-InP-Substrat mit einer (001) -Oberflächenorientierung. Die Mesastruktur wird durch Trockenätzen der Bereiche mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs, der sich entlang einer <110<- Richtung erstreckt, von epitaktisch auf dem p-InP-Substrat aufgewachsten abgeschiedenen Halbleiterschichten ausgebildet, wobei die Mesastruktur eine (10)-Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten sowie eine Höhe Hm besitzt. Die Mesa-Einbettungsschichten besitzen eine an der (10)-Ober­ fläche an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur und an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht, die an den gegenüberlie­ genden Seiten der Mesastruktur übrigbleibt, epitaktisch aufgewachste p-InP-Einbettungsschicht, wobei die p-InP-Ein­ bettungsschicht eine Dicke Dp und eine an der Seite und der oberen Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht epitaktisch aufgewachste n-InP-Einbettungsschicht aufweist. Wenn in der Halbleitervorrichtung ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkeiten der an der (10)-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeten n-InP-Einbettungsschicht jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird und die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbet­ tungsschicht, wenn die n-InP-Einbettungsschicht nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufge­ wachst wird, durch folgende Gleichung dargestellt ist
erfüllt eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn. Dadurch erhält man einen Laser mit verbesserten Temperatur­ eigenschaften, bei dem ein Leckstrom bei Zimmertemperatur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom verringert ist und ein Ansteigen des Leckstroms bei hohen Temperaturen verhin­ dert wird, wodurch eine Verschlechterung der Lasereigen­ schaften bei hohen Temperaturen verhindert wird. Durch Steuerung der Dicke der p-InP-Einbettungsschicht kann dar­ über hinaus die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbar­ keit verringert werden. Ferner wird die n-InP-Einbettungs­ schicht nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbet­ tungsschicht abgeschieden bzw. aufgewachst, wodurch der Kontakt zwischen der n-InP-Einbettungsschicht und einer obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden wird. Folglich erhält man einen Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Geräteeigen­ schaften.
Gemäß einem neunten Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besitzen in der vorstehend beschriebenen Halbleiter­ vorrichtung die epitaktisch abgeschiedenen Halbleiter­ schichten eine aktive Schicht sowie eine auf der aktiven Schicht aufgewachste erste n-Hüllschicht. Die n-InP-Einbet­ tungsschicht der Mesa-Einbettungsschichten ist eine n-InP- Stromsperrschicht. Die Halbleitervorrichtung weist ferner eine epitaktisch auf der n-InP-Stromsperrschicht aufgewach­ ste p-InP-Stromsperrschicht auf. Dadurch erhält man einen Laser mit verbesserten Temperatureigenschaften, bei dem ein Leckstrom bei Zimmertemperatur unterdrückt wird, der Schwellenwertstrom verringert ist und ein Anstieg des Leck­ stroms bei hohen Temperaturen verhindert wird, wodurch eine Verschlechterung der Lasereigenschaften bei hohen Tempera­ turen verhindert wird. Darüber hinaus wird die Leckstrom- Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert und der Kon­ takt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht und der ersten n- Hüllschicht als obersten Schicht der abgeschiedenen Halb­ leiterschichten vermieden. Folglich erhält man einen Halb­ leiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten La­ sereigenschaften.
Gemäß einem zehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung besitzen die Mesa-Einbettungsschichten in der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung darüber hinaus eine n-InP-Deckschicht, die auf der p-InP- Stromsperrschicht abgeschieden wird. Die Halbleitervorrichtung weist ferner eine zweite n- Hüllschicht und eine n-InP-Kontaktschicht auf, die nacheinander epitaktisch an der gesamten Oberfläche der er­ sten Hüllschicht als einer obersten Schicht des Mesas und der n-InP-Deckschicht als einer obersten Schicht der Mesa- Einbettungsschichten aufgewachst werden. Wenn in der Halbleitervorrichtung ein Winkel zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche θ₁₁₁ beträgt, eine Rillenbreite W der Seitenoberfläche des strei­ fenförmigen Mesas kleiner oder 40 nm ist, und die Wachs­ tumsgeschwindigkeiten an der n-InP-Stromsperrschicht an der (11)-Oberfläche und der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) be­ stimmt wird und die kritische Dicke Dn der auf der (001)- Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbettungsschicht, wenn die n-InP-Einbettungsschicht nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufgewachst wird, durch fol­ gende Gleichung dargestellt ist
erfüllt eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht 7 die Beziehung D Dn.
Dadurch kann man einen Laser mit verbesserten Temperaturei­ genschaften herstellen, bei dem ein Leckstrom bei Zimmer­ temperatur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom verrin­ gert ist und ein Ansteigen des Leckstroms bei hohen Tempe­ raturen unterdrückt wird, wodurch Störungen bzw. Ver­ schlechterungen der Lasereigenschaften bei hohen Temperatu­ ren verhindert werden. Darüber hinaus wird die Leckstrom- Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert und der Kon­ takt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht und der ersten n- InP-Hüllschicht als obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden, wodurch ein Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigen­ schaften hergestellt werden kann. Darüber hinaus wird die zweite n-InP-Hüllschicht auf der n-InP-Deckschicht erneut aufgewachst bzw. abgeschieden, wobei diese Nachwachs- Schnittstelle keine p-n-Übergangsschnittstelle sondern eine Schnittstelle zwischen n-Schichten darstellt. Ein Vergröße­ rung des Leckstroms aufgrund von Schnittstellenstörungen, die verursacht werden, wenn die Nachwachsschnittstelle eine p-n-Übergangsschnittstelle ist, wird dadurch vermieden, weshalb die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers im Ver­ gleich zum Halbleiterlaser bei dem die zweite n-InP-Hüll­ schicht auf der p-InP-Stromsperrschicht abgeschieden wird, verbessert ist.
Gemäß einem elften Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besteht ein Verfahren zur Herstellung einer Halblei­ tervorrichtung aus den Schritten: epitaktisches Aufwachsen von abgeschiedenen Halbleiterschichten mit einer ein Laser­ licht emittierenden aktiven Schicht auf dem Halbleiter­ substrat; Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs der abgeschiedenen Halbleiter­ schichten zum Ausbilden einer Mesastruktur mit einer Ril­ lenbreite W, die an ihrer Seitenoberfläche kleiner oder gleich 40 nm ist; und epitaktisches Aufwachsen von Mesa- Einbettungsschichten an gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur und an der oberen Oberfläche der abge­ schiedenen Halbleiterschicht, die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur übrigbleibt. Dadurch kann ein Laser mit verbesserten Temperatureigenschaften hergestellt wer­ den, bei dem ein Leckstrom bei Zimmertemperatur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom verringert ist und ein Anstieg des Leckstroms bei hohen Temperaturen unterdrückt wird, wo­ durch Störungen bzw. Verschlechterungen der Lasereigen­ schaften bei hohen Temperaturen verhindert werden.
Gemäß einem zwölften Teilaspekt der vorliegenden Erfindung besteht beim vorstehend beschriebenen Verfahren zur Her­ stellung einer Halbleitervorrichtung das epitaktische Auf­ wachsen der abgeschiedenen Halbleiterschichten aus einem epitaktischen Aufwachsen der abgeschiedenen Halbleiter­ schichten an der Oberfläche eines p-InP-Substrats, d. h. ei­ ner (001)-Oberfläche; das Ausbilden der Mesastruktur aus einem Abscheiden einer isolierenden Schicht auf dem strei­ fenförmigen Bereich der abgeschiedenen Halbleiterschichten, der sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt, wobei die isolierende Schicht als Maske verwendet wird, und ein Trockenätzen der Bereiche mit Ausnahme des streifenförmigen Bereichs zum Ausbilden einer Mesastruktur verwendet wird, die sich entlang der <110<-Richtung erstreckt und eine (10)-Oberfläche an den gegenüberliegenden Seiten sowie eine Höhe Hm besitzt; und das epitaktische Aufwachsen der Me­ saeinbettungsschichten die Verwendung der isolierenden Schicht als Maske, das aufeinanderfolgende Aufwachsen durch selektives epitaktisches Wachstum einer p-InP-Einbettungs­ schicht mit einer Dicke Dp und einer n-InP-Einbettungs­ schicht an der (10)-Oberfläche an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur und an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht, die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur übrig­ bleibt aufweist. Wenn bei diesem Herstellungsverfahren ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkei­ ten der an der (10)-Oberfläche und an der (001)-Oberfläche ausgebildeten n-InP-Einbettungsschicht jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) be­ stimmt wird und die kritische Dicke Dn der an der (001)- Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbettungsschicht, wenn die n-InP-Einbettungsschicht nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufgewachst wird, durch folgende Gleichung dargestellt wird
erfüllt eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn.
Dadurch kann ein Laser mit verbesserten Temperatureigen­ schaften hergestellt werden, bei dem ein Leckstrom bei Zim­ mertemperatur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom ver­ ringert ist und ein Anstieg des Leckstroms bei hohen Tempe­ raturen unterdrückt wird, wodurch Verschlechterungen der Lasereigenschaften bei hohen Temperaturen verhindert wer­ den. Darüber hinaus wird durch Steuerung der Dicke der p- InP-Einbettungsschicht die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert, wodurch eine Halbleitervorrich­ tung mit verringertem Leckstrom und verbesserten Geräteei­ genschaften entsteht. Da darüber hinaus die Mesaausbildung durch Trockenätzen durchgeführt wird, kann eine fein struk­ turierte Mesastruktur bei guter Steuerbarkeit erzeugt wer­ den und ein optischer Wellenleiter mit einem Mesa in einer geeigneten Richtung ausgebildet werden, da sich der Me­ sastreifen in einer geeigneten Richtung erstreckt. Folglich kann man eine integrierte optische Vorrichtung mit verbes­ serten Eigenschaften bei guter Steuerbarkeit herstellen.
Gemäß einem dreizehnten Teilaspekt der vorliegenden Er­ findung besteht beim vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung das epitaktische Aufwachsen der abgeschiedenen Halbleiterschichten aus einem aufeinanderfolgenden epitaktischen Aufwachsen einer p-InP- Pufferschicht, einer aktiven Schicht und einer ersten n- InP-Hüllschicht an der Oberfläche des p-InP-Substrats, d. h. der (001)-Oberfläche; die n-InP-Einbettungsschicht ist hierbei eine n-InP-Stromsperrschicht und das Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten aus einem epitaktischen Aufwach­ sen einer p-InP-Stromsperrschicht, welches dem epitakti­ schen Aufwachsen der p-InP-Einbettungsschicht und der n- InP-Stromsperrschicht folgt. Daher kann man einen Laser mit verbesserten Temperatureigenschaften herstellen, bei dem ein Leckstrom bei Zimmertemperatur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom verringert ist und ein Anstieg des Leck­ stroms bei hohen Temperaturen unterdrückt wird, wodurch ei­ ne Verschlechterung der Lasereigenschaften bei hohen Tempe­ raturen verhindert wird. Darüber hinaus wird die Leckstrom- Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert und der Kon­ takt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht und der ersten n- InP-Hüllschicht als der obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden, wodurch man einen Halblei­ terlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Laser­ eigenschaften herstellen kann. Da ferner das Ausbilden des Mesas mittels Trockenätzens durchgeführt wird, wird eine feinstrukturierte Mesastruktur bei guter Steuerbarkeit her­ gestellt, wobei ein optischer Wellenleiter mit einem Mesa in geeigneter Richtung ausgebildet wird. Folglich kann ein integriertes optisches Gerät mit verbesserten Eigenschaften bei guter Steuerbarkeit hergestellt werden.
Gemäß einem vierzehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfin­ dung besteht beim vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung das Aufwachsen der Mesaeinbettungsschichten aus einem epitaktischen Aufwachsen einer n-InP-Deckschicht, welches dem epitaktischen Aufwach­ sen der p-InP-Einbettungsschicht, der n-InP-Stromsperr­ schicht und der p-InP-Stromsperrschicht folgt; und nach dem Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten folgende weitere Schritte aufweist, aufeinanderfolgendes epitaktisches Auf­ wachsen einer zweiten n-InP-Hüllschicht und einer n-InP- Kontaktschicht über der gesamten Oberfläche der ersten n- InP-Hüllschicht als einer obersten Schicht des Mesas und der n-InP-Deckschicht als einer obersten Schicht der Mesa- Einbettungsschichten. Wenn in diesem Herstellungsverfahren ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche liegender Winkel θ₁₁₁ beträgt, eine Rillenbreite W der Sei­ tenoberfläche des Mesas kleiner oder gleich 40 nm ist, die Wachstumsgeschwindigkeiten der an der (10)-Oberfläche und an der (001)-Oberfläche ausgebildeten n-InP-Einbettungs­ schicht jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird, und die kritische Dicke Dn der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP- Einbettungsschicht, wenn die n-InP-Einbettungsschicht nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht auf­ gewachst wird, durch folgende Gleichung dargestellt wird
erfüllt eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewach­ sten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn.
Daher kann ein Laser mit verbesserten Temperatureigen­ schaften hergestellt werden, bei dem ein Leckstrom bei Zim­ mertemperatur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom ver­ ringert ist und ein Anstieg des Leckstroms bei hohen Tempe­ raturen unterdrückt wird, wodurch eine Verschlechterung der Lasereigenschaften bei hohen Temperaturen verhindert wird.
Darüber hinaus kann die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert werden und der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht und der ersten n-InP-Hüll­ schicht als obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiter­ schichten vermieden werden, wodurch ein Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften hergestellt werden kann. Da das Ausbildens des Mesas mit­ tels Trockenätzens durchgeführt wird, kann ferner eine feinstrukturierte Mesastruktur bei guter Steuerbarkeit her­ gestellt werden, wobei ein optischer Wellenleiter mit einem Mesa in geeigneter Richtung ausgebildet wird. Folglich kann eine integrierte optische Vorrichtung mit verbesserten Ei­ genschaften bei guter Steuerbarkeit hergestellt werden. Darüber hinaus wird die zweite n-InP-Hüllschicht erneut auf der n-InP-Deckschicht abgeschieden bzw. aufgewachst, wobei diese Nachwachs-Schnittstelle keine p-n-Übergangsschnitt­ stelle, sondern eine Schnittstelle zwischen n-Schichten darstellt. Ein Anstieg des Leckstroms aufgrund von Schnitt­ stellenstörungen, die verursacht werden, wenn die Nach­ wachs-Schnittstelle eine p-n-Übergangsschnittstelle ist, wird dadurch vermieden, weshalb die Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers im Vergleich zum Halbleiterlaser verbes­ sert wird, bei dem die zweite n-InP-Hüllschicht auf der p- InP-Stromsperrschicht abgeschieden wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be­ schrieben.
Es zeigen:
Fig. 1(a)-1(e) Schnittansichten, die die Ladungs­ trägerkonzentration in Abhängigkeit von Abscheide- bzw. Aufwachskonfigurationen einer n-InP-Einbettungsschicht dar­ stellt, die eine mittels Trockenätzens hergestellte Me­ sastruktur einbettet;
Fig. 2 eine Darstellung, die Ladungsträgerkonzentra­ tion in Abhängigkeit eines Winkels θ in der n-InP-Einbet­ tungsschicht darstellt;
Fig. 3(a)-3(c) Schnittansichten, die die Dickenabhän­ gigkeit der Wachstumskonfiguration der n-InP-Einbettungs­ schicht darstellt, die die mittels Trockenätzens herge­ stellte Mesastruktur einbettet;
Fig. 4 eine Schnittansicht mit dem der Abscheide- bzw. Aufwachsvorgang der Mesa-Einbettungsschichten beim Herstel­ lungsverfahren eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers erklärt wird;
Fig. 5(a)-5(c) Schnittansichten, die die Verfahrens­ schritte beim Herstellungsverfahren eines Halbleiterlasers und eines Halbleiterlasers darstellen, der gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens hergestellt wurde;
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Leckstrom- Pfadbreite im Halbleiterlaser gemäß dem ersten erfindungs­ gemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 7(a) und 7(b) Schnittansichten, die die Verfah­ rensschritte in einem Herstellungsverfahren eines Halblei­ terlasers und eines Halbleiterlasers darstellen, der mit einem Verfahren gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aus­ führungsbeispiel hergestellt wurde;
Fig. 8(a)-8(e) Schnittansichten, sowie eine per­ spektivische Ansicht, die die Verfahrensschritte zum Aus­ bilden einer Ätzmasken-SiO₂-Schicht für die Mesaausbildung unter Verwendung einer Kontaktbelichtung darstellen;
Fig. 9(a) und 9(b) eine perspektivische Ansicht, so­ wie einer Draufsicht, die eine mittels Naßätzens herge­ stellte Mesastruktur darstellen;
Fig. 10(a) und 10(b) eine perspektivische Ansicht sowie eine Draufsicht, die eine mittels Trockenätzens, ins­ besondere durch RIE, hergestellte Mesastruktur darstellen;
Fig. 11 eine graphische Darstellung, die eine Bezie­ hung zwischen der Rillenbreite W einer Mesaseitenoberfläche und der charakteristischen Temperatur T₀ des Lasers dar­ stellt;
Fig. 12(a)-12(f) Schnittansichten sowie perspekti­ vische Ansichten, die die Verfahrensschritte in einem Halb­ leiterlaserherstellungsverfahren und einen Halbleiterlaser darstellen, der mit dem Verfahren gemäß einem dritten er­ findungsgemäßen Ausführungsbeispiel hergestellt wurde;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht, die einen Halb­ leiterlaser gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiel darstellt;
Fig. 14(a)-14(d) Schnittansichten, die die Verfah­ rensschritte in einem Halbleiterlaserherstellungsverfahren gemäß dem Stand der Technik darstellen;
Fig. 15 eine Darstellung zur Erläuterung einer Leck­ strom-Pfadbreite bei einem herkömmlichen Halbleiterlaser; und
Fig. 16(a) und 16(b) Schaltungen, die jeweils eine Laseranordnung ansteuern.
Die Erfinder untersuchten experimentiell die Wachstums­ konfiguration von Schichten, die eine mittels Trockenätzens ausgebildete Mesastruktur einbetten und nahezu senkrecht zur Substratoberfläche liegende Seitenoberflächen besitzen.
Nachfolgend wird die Wachstumskonfiguration der Mesa- Einbettungsschichten beschrieben. Die Fig. 1(a)-1(e) zeigen Schnittansichten, die jeweils ein Beispiel des Expe­ riments in der Wachstumskonfiguration darstellen. Der Schnitt erfolgt senkrecht zu einer <110<-Richtung. Zu Beginn werden eine p-InP-Pufferschicht 2, eine InGaAsP-aktive Schicht 3 sowie eine erste n-InP-Hüllschicht 4 nacheinander epitaktisch auf einem p-InP-Substrat 1 abgeschieden bzw. aufgewachst. Daraufhin wird eine SiO₂-Schicht 5 in einem streifenförmigen Bereich der ersten Hüllschichtoberfläche abgeschieden, die sich entlang einer <110<-Richtung er­ streckt. Gemäß Fig. 1(a) wird unter Verwendung der SiO₂- Schicht 5 als Maske ein Trockenätzen durchgeführt, wodurch ein Mesa 21 mit nahezu senkrecht zur Substratoberfläche, d. h. der (001)-Oberfläche liegenden Seitenoberflächen aus­ gebildet wird. Daraufhin wird unter Verwendung der SiO₂- Schicht 5 als Maske nacheinander eine p-InP-Schicht 6 und eine n-InP-Schicht 7 zur Einbettung des Mesas 21 selektiv aufgewachst. Als Ergebnis der Untersuchung der Wachstums­ konfiguration der Mesa-Einbettungsschichten ergeben sich die folgenden Tatsachen.
Gemäß Fig. 1(b) wird die p-InP-Schicht 6 derart aufge­ wachst, daß sie nahezu die Form der Seitenoberfläche des Mesas 21, d. h. der (10)-Oberfläche, und der oberen Oberflä­ che der Pufferschicht 2, die an den entgegengesetzten Sei­ ten des Mesas 21 verbleibt, d. h. der (001)-Oberfläche, bei­ behält.
Wenn darüber hinaus die n-InP-Schicht 7 aufgewachst wird, unterscheidet sich die obere Oberfläche der Puffer­ schicht 2 ((001)-Oberfläche), die an den gegenüberliegenden Seiten des Mesas 21 übrigbleibt, und die Mesaseitenoberflä­ che ((10)-Oberfläche) durch unterschiedliche Wachstumsge­ schwindigkeiten. Da die Ladungsträgerkonzentration der n- InP-Schicht 7 größer ist, wird die Wachstumsgeschwindigkeit an der Mesaseite geringer, wodurch ein zwischen der Mesa­ seitenoberfläche und einer in Fig. 1(b) strichlierten Li­ nie ausgebildeter Winkel θ, d. h. eine Oberfläche, an der die Wachstumsoberfläche der n-InP-Schicht 7 oberhalb der oberen Oberfläche der Pufferschicht 2 an den gegenüberlie­ genden Seiten des Mesas ((001)-Oberfläche) in Kontakt ist mit ihrer Wachstumsoberfläche oberhalb der Mesaseitenober­ fläche ((10)-Oberfläche), kleiner wird. Die konkreten Bei­ spiele sind in den Fig. 1(c)-1(e) dargestellt. Wie sich aus diesen Figuren ergibt, betragen die Winkel θ die Werte 10°, 20° und 40°, wenn die Ladungsträgerkonzentration n der n-InP-Schicht 7 jeweils ca. 7 × 10¹⁸ cm-3, 4 × 10¹⁸cm-3 und 1 × 10¹⁸ cm-3 betragen. In den in den Fi­ guren dargestellten Schnittansichten schreitet das Wachstum der n-InP-Schicht 7 bis zur (001)-Oberfläche der n-InP- Schicht 7 voran und wird mit der (111)B-Oberfläche fortge­ setzt, d. h. die (10)-Oberfläche verschwindet. Die Fig. 2 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Winkel θ und der Ladungsträgerkonzentration der n-InP-Schicht 7 dar­ stellt.
Vorausgesetzt, die Dicke der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Schicht 7 ist D und die Dicke D, wenn die (001)-Oberfläche der n-InP-Schicht 7 mit der (111)B- Oberfläche fortgesetzt wird, ist Dn, unterscheidet sich die Wachstumskonfiguration der n-InP-Schicht 7, wenn die Dicke D kleiner ist als die Dicke Dn, stark von der Wachstumskon­ figuration, wenn D größer ist als Dn. Die Fig. 3(a)- 3(c) zeigen Schnittansichten, die jeweils den Zustand der Wachstumskonfiguration der n-InP-Schicht 7 in Abhängigkeit von seinen Dicken D unter der Bedingung einer festen La­ dungsträgerkonzentration darstellen. Wenn gemäß Fig. 3(a) D kleiner als Dn ist, bilden die (111)B-Oberfläche und die (10)-Oberfläche die Seiten des Mesas, während die (001)-Ober­ fläche, die die Kristalloberfläche an den gegenüberliegen­ den Seiten des Mesas ausbildet, nicht mit der (111)B-Ober­ fläche fortgesetzt wird. Wenn die Dicke D größer oder gleich Dn ist, verschwindet die (10)-Oberfläche, weshalb die (001)-Oberfläche kontinuierlich in der (111)B-Oberfläche fortgesetzt wird (Fig. 3(b)). Wenn darüber hinaus das Wachstum der n-InP-Schicht 7 fortgesetzt wird und D größer ist als Dn, wächst die n-InP-Schicht 7 auch auf der (111)B- Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht 6 (Fig. 3(c)). Zur Vervollständigung eines Halbleiterlasers wird eine p-Strom­ sperrschicht auf der als Stromsperrschicht dienenden n-InP- Schicht 7 aufgewachst und nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 eine zweite Hüllschicht und eine Kontaktschicht auf der ge­ samten Oberfläche aufgewachst bzw. abgeschieden. Wenn bei diesem Wachstum die n-InP-Schicht 7 auf der (111)B-Oberflä­ che der p-InP-Einbettungsschicht 6 aufgewachst wird, ent­ steht ein Kontakt zwischen der n-InP-Schicht 7 und der er­ sten n-InP-Hüllschicht 4, wodurch sich eine beträchtliche Verschlechterung der Lasereigenschaften ergibt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf den vorstehend beschriebenen Erkenntnissen. Wenn gemäß Fig. 4 der Mesa 21 eine Höhe Hm besitzt und mittels Trockenätzens ausgebildet und mit der eine Dicke Dp aufweisenden p-InP-Einbettungs­ schicht 6 und der n-InP-Einbettungsschicht (Stromsperrschicht) 7 eingebettet ist, ist die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Schicht 7 kleiner oder gleich Dn, weshalb die n-InP-Schicht 7 nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht 6 aufgewachst wird. Wenn die Wachstumsgeschwindigkeiten der n-InP-Schicht 7 auf der (10)-Oberfläche und der (001)-Ober­ fläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, wird der Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) dargestellt. Wenn darüber hin­ aus ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Ober­ fläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, wird die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP- Schicht 7, wenn die n-InP-Schicht 7 nicht auf der (111)B- Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufgewachst ist, durch folgende Gleichung ausgedrückt
Der Wert von tan θ₁₁₁ ist . Auf der Grundlage der von den Erfindern gemachten vorstehend beschriebenen Untersu­ chungen werden nachfolgend die erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiele beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
Nachfolgend wird eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel be­ schrieben.
Die Fig. 5(a)-5(c) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte in einem Halbleiterlaserherstellungsver­ fahren darstellen, bei dem eine Mesastruktur durch Trockenätzen von auf einem p-InP-Substrat abgeschiedenen Schichten ausgebildet wird. Die Fig. 4 zeigt eine Schnitt­ ansicht eines Halbleiterlasers, der gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Zu Beginn werden ein p-InP-Wafer 1 mit einer (001)- Oberfläche an seiner vorderen Oberfläche, eine p-InP-Puf­ ferschicht 2 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,8 µm, eine nicht-do­ tierte 1,3 µm-Band InGaAsP-aktive Schicht 3 mit einer Dicke von 0,1 µm und eine erste n-InP-Hüllschicht 4 mit einer La­ dungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,7 µm nacheinander vorzugsweise mittels eines MOCVD- Verfahrens oder Gasquellen MBE (Molekularstrahlepitaxie) aufgewachst bzw. abgeschieden, wodurch aufgewachste Halb­ leiterschichten mit einer Doppelheteroübergangsstruktur ausgebildet werden. Die aktive Schicht 3 muß nicht aus ei­ ner InGaAsP-Einfachschicht bestehen, sondern kann eine Schicht mit einer Mehrfachquantenquellstruktur aufweisen. Als nächstes wird eine als Maske für das selektive Aufwach­ sen dienende SiO₂-Schicht 5 mit einer Breite von 1,5 µm auf einem streifenförmigen Bereich der ersten Hüllschicht 4 in einer sich entlang einer <110< erstreckenden Richtung vor­ zugsweise durch ein Sputterverfahren oder mittels eines MOCVD-Verfahrens (chemische Dampfabscheidung) abgeschieden. Im Schritt gemäß Fig. 5(a) werden die abgeschiedenen Halb­ leiterschichten unter Verwendung dieser SiO₂-Schicht 5 als Maske einem Trockenätzverfahren unterworfen, wie beispiels­ weise einem RIE-Verfahren (reaktives Ionenätzen), bei dem vorzugsweise C₂H₆ + H₂-Systemgas zum Ausbilden einer sich entlang der <110<-Richtung erstreckenden Mesastruktur 21 verwendet wird. Die Höhe Hm des Mesas, d. h. eine Ätztiefe, wird beispielsweise auf 2,0 µm eingestellt. Bei dem Ätzvor­ gang wird aus der oberen Oberfläche der p-InP-Puffer­ schicht 2, die an den gegenüberliegenden Seiten des Mesas verbleibt, zu einer (001)-Oberfläche, während die Mesasei­ tenoberfläche nahezu eine (10)-Oberfläche wird. Das für das Trockenätzverfahren verwendete Gas kann aus CH₄ + H₂ oder CH₄ + H₂ + O₂ bestehen.
Daraufhin wird gemäß Fig. 5(b) unter Verwendung der SiO₂-Schicht 5 als einer Maske eine p-InP-Mesa-Einbettungs­ schicht 6 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,2 µm, eine n-InP-Strom­ sperrschicht 7 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 7 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,2 µm an der (001)- Oberfläche und eine p-InP-Stromsperrschicht 8 mit einer La­ dungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,6 µm nacheinander selektiv mittels eines MOCVD-Ver­ fahrens auf den Bereichen des Wafers aufgewachst bzw. abge­ schieden, die nicht mit der SiO₂-Schicht 5 maskiert sind. Bei diesem Aufwachsen bzw. Abscheiden bildet die (001)- Oberfläche und die (10)-Oberfläche die Oberfläche der p- InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 nach dem Aufwachsen, während die n-InP-Stromsperrschicht 7 auf diesen Oberflächen gemäß Fig. 1(b) aufgewachst wird. Da die Ladungsträgerkonzentra­ tion der n-InP-Stromsperrschicht 7 7 × 10¹⁸ cm-3 beträgt, ergibt sich aus Fig. 2, daß ein Winkel θ, der zwischen der (10)-Oberfläche und einer ebenen Oberfläche bestehend aus einer Linie, an der sich die (001)-Oberfläche und die (10)- Oberfläche als aufgewachste Oberflächen der n-InP-Strom­ sperrschicht 7 zueinander benachbart sind, und einer Linie, bei der die (001)-Oberfläche und die (10)-Oberfläche als die Oberflächen der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 zuein­ ander benachbart sind, 10° beträgt. Wenn die Wachstumsge­ schwindigkeiten der n-InP-Mesa-Einbettungsschicht 7 auf der (10)-Oberfläche und auf der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) betragen, wird der Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) dargestellt. Um daher ein Wachstum der n- InP-Stromsperrschicht 7 auf der (111)B-Oberfläche der p- InP-Mesaeinbettungsschicht 6 zu verhindern, muß die kriti­ sche Dicke Dn, der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten Stromsperrschicht 7 1,214 µm betragen, was sich aus der vorstehend beschriebenen Gleichung ergibt:
wobei Dp die Dicke der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 und θ₁₁₁ ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)- Oberfläche ausgebildeter Winkel ist. Der Wert von tan θ₁₁₁ beträgt . Folglich ist die Dicke D der auf der (001)- Oberfläche aufgewachsten n-InP-Stromsperrschicht 7 1,2 µm, wodurch die Beziehung D Dn erfüllt wird.
Im Schritt gemäß Fig. 5(c) wird nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 mittels einer HF-Systemätzlösung eine zweite n-InP-Hüllschicht 9 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,5 µm sowie eine n- InP-Kontaktschicht 10 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 7 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,5 µm nacheinander auf der gesamten Oberfläche des Wafers vorzugsweise mittels eines MOCVD-Verfahrens oder einem Gasquellen-MBE-Verfahrens abgeschieden bzw. aufgewachst. Daraufhin wird eine vordere Elektrode 11 bestehend aus Cr/Au mit einer Dicke von 200 nm an der Oberfläche der n-InP-Kontaktschicht 10 vorzugsweise mittels eines Sputterverfahrens ausgebildet. Eine rücksei­ tige Elektrode 12 bestehend aus AuZn wird mit einer Dicke von 100 nm an der rückseitigen Oberfläche des p-InP- Substrats 1 vorzugsweise mittels eines EB- (Elektronenstrahl)-Verdampfungsverfahrens ausgebildet. Dar­ aufhin wird der Wafer in getrennte Halbleiterlaserchips aufgetrennt bzw. gespalten, wobei jeder Chip eine Hohlraum­ länge von 300-600 µm voneinander aufweist. Zuletzt wird eine vordere Facette eines jeden Chips bzw. Bausteins mit einem vorderen Facettenreflexionsfilm bestehend aus einer Al₂O₃-Schicht, einer Dicke von 400 nm und einem Reflexions­ vermögen von 30% beschichtet, während eine rückseitige Facette mit einem rückseitigen Facettenreflexionsfilm be­ stehend aus SiO₂, Si, SiO₂ und Al₂O₃-Schichten mit jeweili­ gen Dicken von ca. 220, 100, 220 und 400 nm beschichtet, wobei die Schichten nacheinander vorzugsweise mit einem EB- Verdampfungsverfahren ausgebildet werden und ein Refle­ xionsvermögen von 60% aufweisen, wodurch der in Fig. 5(c) dargestellte Halbleiterlaser vervollständigt wird.
Gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Stromsperrschicht 7 1,2 µm und damit kleiner oder gleich Dn, da die Ladungsträgerkonzentration der n-InP- Stromsperrschicht 7 den Wert 7 × 10¹⁸ cm-3 beträgt. Die n- InP-Stromsperrschicht 7 wird daher nicht auf der (111)B- Oberfläche der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 aufgewachst, so daß der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüllschicht 4 vermieden wird. Gemäß Fig. 6 wird die an der Seitenoberfläche des Mesas 21 aus­ gebildete p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 zu einem Pfad für den Leckstrom, der die Laseroszillation nicht beeinflußt, während die in Fig. 6 dargestellte Leckstrom-Pfadbreite von der Dicke der an den gegenüberliegenden Seiten des Me­ sas benachbarten p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 abhängt. Da der Mesa mittels Trockenätzens ausgebildet wird, können die Seitenoberflächen des Mesas mit guter Reproduzierbar­ keit nahezu senkrecht zur Substratoberfläche hergestellt werden, so daß die Dickensteuerung der auf der Mesaseiten­ oberfläche aufgewachsten p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 erleichtert wird. Folglich wird die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert und der Kontakt der n- InP-Schichten wie vorstehend beschrieben wurde, vermieden. Dadurch kann ein Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften hergestellt werden. Ob­ wohl der Mesastreifen entlang der <110<-Richtung ausgebildet wurde, ist es darüber hinaus möglich den Mesastreifen in einer geeigneten Richtung mit Ausnahme der <110<-Richtung auszubilden, da die Mesaausbildung mittels Trockenätzens durchgeführt wird, so daß man einen optischen Wellenleiter mit einem in einer geeigneten Richtung ausgebildeten Mesa erhält. Da zum Ausbilden des Mesas ein Trockenätzverfahren verwendet wird, kann ein feiner strukturierter Mesa als beim vorhergehenden Naßätzverfahren ausgebildet werden. Die integrierte optische Vorrichtung kann folglich mit verbes­ serten Eigenschaften bei guter Steuerbarkeit hergestellt werden.
Wenn die Ladungsträgerkonzentration der n-InP-Strom­ sperrschicht 7 nicht 7 × 10¹⁸ cm-3 sondern beispielsweise 4 × 10¹⁸ cm-3 ist, sollte die Dicke D der auf der (001)- Oberfläche aufgewachsten Stromsperrschicht 7 1,0 µm betra­ gen. In diesem Fall beträgt der Winkel θ 20° und die aus der vorstehend beschriebenen Gleichung erhaltene Dicke Dn 1,002 µm. Da D daher kleiner oder gleich Dn ist, wird der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der er­ sten n-InP-Hüllschicht 4 verhindert.
Wenn darüber hinaus die Ladungsträgerkonzentration und der n-InP-Stromsperrschicht 7 beispielsweise 1 × 10¹⁸ cm-3 beträgt, sollte die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten Stromsperrschicht 7 0,6 µm betragen. In die­ sem Fall beträgt der Winkel θ 40° und der von der vorste­ hend beschriebenen Gleichung erhaltene Wert Dn 0,694 µm. Da D daher kleiner oder gleich Dn ist, wird der Kontakt der n- InP-Stromsperrschicht 7 mit der ersten n-InP-Hüllschicht 4 verhindert.
Ausführungsbeispiel 2
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Halbleiterla­ sers und eines Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterla­ sers gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiel gegeben.
Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen Schnittansichten, die Verfahrensschritte in einem Halbleiterlaserherstellungsver­ fahren und einen Halbleiterlaser darstellen, der entspre­ chend diesem Verfahren hergestellt wurde. Gleiche Bezugs­ zeichen wie in Fig. 5(a)-5(c) bezeichnen gleiche oder entsprechende Elemente, weshalb auf eine detaillierte Be­ schreibung verzichtet wird. Im Halbleiterlaserherstellungs­ verfahren gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispiel sind die Verfahrensschritte bis zur Ausbildung des Mesas die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Nach dem Ausbilden des Mesas werden gemäß Fig. 7(a) unter Verwendung der SiO₂-Schicht 5 als Maske die p-InP-Me­ sa-Einbettungsschicht 6 mit einer Ladungsträgerkonzentra­ tion von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,2 µm, die n- InP-Stromsperrschicht 7 mit einer Ladungsträgerkonzentra­ tion von 1 × 10¹⁸cm-3 und einer Dicke von 0,6 µm auf der (001)-Oberfläche, die p-InP-Stromsperrschicht 8 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,6 µm und eine n-InP-Deckschicht 19 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,4 µm nacheinander selektiv mittels eines MOCVD- Verfahrens auf den Bereichen des Wafers, die nicht mit der SiO₂-Schicht 5 maskiert wurden, aufgewachst bzw. abgeschie­ den. Da in diesem Fall die Ladungsträgerkonzentration der n-InP-Stromsperrschicht 7 1 × 10¹⁸ cm-3 ist, beträgt der Winkel θ 40°. Um daher die n-InP-Stromsperrschicht 7 nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Mesaeinbettungs­ schicht 6 aufzuwachsen, beträgt die kritische Dicke Dn der 0,694 µm. Folglich ist die Dicke der auf der (001)-Oberflä­ che aufgewachsten n-InP-Stromsperrschicht 7 0,6 µm, wodurch die Beziehung D Dn erfüllt wird. Der Halbleiterlaser ge­ mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, daß die n- InP-Deckschicht 19 auf der p-InP-Stromsperrschicht 8 aufge­ wachst bzw. abgeschieden wird.
Daraufhin wird wie beim Halbleiterlaserherstellungsver­ fahren gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiel nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 die zweite n-InP- Hüllschicht 9, die n-InP-Kontaktschicht 10, die vordere Elektrode 11 und die rückseitige Elektrode 12 ausgebildet und nachfolgend der Wafer gespalten bzw. aufgetrennt und die vorderen und rückseitigen Facettenreflexionsfilme be­ schichtet, wodurch der Halbleiterlaser gemäß Fig. 7(b) vervollständigt wird.
Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beträgt wie vorstehend beschrieben die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Stromsperrschicht 7 0,6 µm und ist kleiner oder gleich der Dicke Dn. Daher wird der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüllschicht 4 vermieden, wodurch ein Halblei­ terlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Laser­ eigenschaften bei guter Reproduzierbarkeit hergestellt wer­ den kann. Nach dem Entfernen der SiO₂-Schicht 5 wird ferner die zweite n-InP-Hüllschicht 9 auf der n-InP-Deckschicht 19 erneut aufgewachst. Diese Nachwachsschnittstelle ist keine p-n-Übergangsschnittstelle, sondern eine Schnittstelle zwi­ schen n-Schichten. Ein Anstieg des Leckstroms aufgrund von Schnittstellenstörungen, die verursacht werden, wenn die Nachwachs-Schnittstelle aus einer p-n-Übergangsschnittstel­ le besteht, wird dadurch vermieden, weshalb die Zuverläs­ sigkeit des Halbleiterlasers im Vergleich zum Halbleiterla­ ser gemäß Fig. 5(c) verbessert wird, bei dem die zweite n- InP-Hüllschicht 9 auf der p-InP-Stromsperrschicht 8 aufge­ wachst bzw. abgeschieden wird.
Ausführungsbeispiel 3
Beim Halbleiterlaser, bei dem an gegenüberliegenden Seiten des durch Trockenätzen ausgebildeten Mesas Mesa-Ein­ bettungsschichten aufgewachst werden, sind verbesserte La­ sereigenschaften gefordert. Tatsächlich erhält man jedoch keine dem Halbleiterlaser äquivalente Lasereigenschaften, bei denen der Mesa mittels Naßätzens ausgebildet wird. Ge­ mäß der Literaturstelle B.-T. Lee, et al., IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Band 5, Nr. 3, März 1993, Seiten 279- 280 und Artikeln von Electronics Society Meetings of the Institute of Electronics, Information and Communication En­ gineers, C-292, Seiten 292, verschlechtern physikalische Beschädigungen der Mesaseitenoberfläche aufgrund des Trockenätzens die Lasereigenschaften des Halbleiterlasers unter Verwendung des Trockenätzverfahrens gegenüber den La­ sereigenschaften eines Halbleiterlasers unter Verwendung eines Naßätzverfahrens, wobei die mittels Trockenätzen aus­ gebildete Mesaseitenoberfläche weiter um ca. 0,1 µm oder mehr naßgeätzt wird, wodurch die Lasereigenschaften des Halbleiterlasers unter Verwendung des Trockenätzverfahrens gleichwertig den Eigenschaften des Halbleiterlasers unter Verwendung des Naßätzverfahrens werden. Wenn jedoch das Naßätzverfahren zusätzlich nach dem Trockenätzverfahren durchgeführt wird, wird die mit guter Gleichmäßigkeit durch das Trockenätzverfahren ausgebildete Mesastreifenstruktur verändert.
Als Ergebnis wiederholter sorgfältiger Untersuchungen durch die Erfinder konnte festgestellt werden, daß die Ur­ sache für die beim Halbleiterlaser nicht realisierten ver­ besserten Lasereigenschaften, bei dem die Mesa-Einbettungs­ schichten an gegenüberliegenden Seiten des durch Trockenät­ zen ausgebildeten Mesas aufgewachst wurden, nicht von der physikalischen Beschädigung der Mesaseitenoberfläche auf­ grund des Trockenätzens, sondern aufgrund einer Rillenbil­ dung der Mesaseitenoberfläche hervorgerufen wird, die beim Ausbilden des Mesas entsteht, d. h. einer Rillenbildung der Mesabreite. Im Nachfolgenden wird eine genaue Beschreibung dieser Rillenbildung gegeben.
Die Fig. 8(a)-8(e) zeigen Schnittansichten sowie eine perspektivische Ansicht von Verfahrensschritten zum Ausbilden einer Maske für die Mesaherstellung. Gemäß Fig. 8(a) werden zu Beginn die p-InP-Pufferschicht 2, die nicht-dotierte InGaAsP-aktive Schicht 3 sowie die erste n- InP-Hüllschicht 4 nacheinander auf dem p-InP-Substrat auf­ gewachst bzw. abgeschieden, wodurch abgeschiedene Halblei­ terschichten ausgebildet werden, während die SiO₂-Schicht 5 über der gesamten Oberfläche der ersten Hüllschicht 4 abge­ schieden wird. Als nächstes wird gemäß Fig. 8(b) die ge­ samte Oberfläche der SiO₂-Schicht 5 mit einem Photore­ sist 101 beschichtet. Im Schritt gemäß Fig. 8(c) wird eine Photomaske 105 in der Nähe der Oberfläche des Photore­ sists 101 aufgelegt, wobei Belichtungslicht 107 den Wafer von oben bestrahlt. Nachdem die Photomaske 105 vom Photore­ sist 101 getrennt wurde, wird zum Ausbilden eines streifen­ förmigen Resistmusters 101 eine Entwicklung durchgeführt (Fig. 8(d)). Daraufhin wird unter Verwendung des Resistmu­ sters 101 als Maske die SiO₂-Schicht 5 plasmageätzt und das Resistmuster 101 entfernt, wodurch die streifenförmige SiO₂-Schicht 5 ausgebildet wird, die als Ätzmaske für die Mesaausbildung und als Maske für das selektive Wachstum der Mesa-Einbettungsschichten dient. Wenn wie vorstehend be­ schrieben zum Ausbilden des Resistmusters 101 eine Kontakt­ belichtung verwendet wird, um ein streifenförmiges Resist­ muster mit einer Breite von 2 µm zu erzeugen, muß die Mu­ sterbreite der Photomaske 105 2 µm, d. h. der Wert muß gleich der Breite des Resistmusters sein. Um darüber hinaus eine Über- oder Unterbelichtung zu vermeiden, sollte die Dicke des Resists 101 dünn sein, d. h. ca. 0,1 µm. Für den Fall, daß der Resist 101 dünn ist, kann für das Ätzen der SiO₂-Schicht 5, die den Resist 101 als Maske verwendet, kein RIE-Verfahren eingesetzt werden. Daher wird dieses Ät­ zen durch ein Plasmaätzen durchgeführt. Wenn jedoch das Plasmaätzen durchgeführt wird, besitzt die Seitenoberfläche der streifenförmigen SiO₂-Schicht 5 eine zufällige Rillen­ bildung, die die Form des Resistmusters 101 nicht wieder­ gibt.
Nach Ausbilden der streifenförmigen SiO₂-Schicht 5 ge­ mäß Fig. 9(a) ist die Rillenbreite b der Mesaseitenober­ fläche kleiner als die Rillenbreite a der Seitenoberfläche der SiO₂-Schicht 5 (Fig. 9(b)), wenn die abgeschiedenen Halbleiterschichten unter Verwendung der streifenförmigen SiO₂-Schicht 5 als Maske zum Ausbilden der Mesastruktur 20 naßgeätzt werden. Dies liegt daran, da das Naßätzen ein chemisches Ätzen darstellt, welches derart durchgeführt wird, daß eine schwer zu ätzende Oberfläche übrigbleibt. Da die Mesaseitenoberfläche durch dieses Naßätzen ausgebildet wird, werden die Ungleichmäßigkeiten der Mesaseitenoberflä­ che weicher als die der Seitenoberfläche des Maskenmusters, selbst wenn die Rillenbildung an der Seitenoberfläche des Maskenmusters vorhanden ist. Wie vorstehend beschrieben ist es jedoch in diesem Fall schwierig, die Leckstrom-Pfad­ breite genau zu steuern und eine schmale Mesastruktur aus­ zubilden.
Wenn hingegen gemäß Fig. 10(a) die Mesastruktur 21 mittels eines RIE-Verfahrens ausgebildet wird, geben die Seitenoberflächen der Mesastruktur 21 vollständig die Form der Seitenoberfläche der als Ätzmaske dienenden SiO₂- Schicht 5 wieder. Dies liegt daran, da das RIE-Verfahren ein physikalisches Ätzverfahren ist, welches derart durch­ geführt wird, daß die geätzte Oberfläche entfernt wird und eine spezifische Kristalloberfläche nicht an der geätzten Oberfläche frei liegt. Die Rillenbreite der Mesaseitenober­ fläche W ist daher nahezu gleich der Rillenbreite der Sei­ tenoberfläche der streifenförmigen SiO₂-Schicht 5 (Fig. 10(b)).
Die Fig. 11 zeigt eine graphische Darstellung, die ei­ ne Beziehung zwischen der Rillenbreite W der durch ein RIE- Verfahren hergestellten Mesaseitenoberfläche und der cha­ rakteristischen Temperatur T₀ des Lasers zeigt. Im Allge­ meinen wird die Temperaturabhängigkeit der Schwellenwert- Stromdichte Jth eines Lasers durch folgende Gleichung dar­ gestellt:
Jth = Jth0 e × p (T/T₀),
wobei Jth0 die proportionale Konstante und T₀ die cha­ rakteristische Temperatur des Lasers darstellt. Dies bedeu­ tet, daß die charakteristische Temperatur T₀ angibt, wie hoch die Temperatur ist, bei der der Laser seine bei Zim­ mertemperatur äquivalenten Lasereigenschaften beibehalten kann, wobei die Lasereigenschaften bei hohen Temperaturen besser sind, wenn T₀ höher ist. Eine strichlierte Linie zeigt in der Figur einen Modellwert der charakteristischen Temperatur T₀ in einem Laser mit einer durch Naßätzen aus­ gebildeten Mesastruktur. Wie sich aus der Figur ergibt, ist die charakteristische Temperatur T₀ äquivalent zu der eines Lasers, dessen Mesa durch Naßätzen ausgebildet wurde, so­ fern die Rillenbreite W der Mesaseitenoberfläche kleiner oder gleich 40 nm ist. Folglich werden die Lasereigenschaf­ ten bei hohen Temperaturen verschlechtert, wenn die Rillen­ breite W größer als 40 nm ist.
In einem Halbleiterlaser wird die Verschlechterung der Lasereigenschaften bei hohen Temperaturen durch einen An­ stieg eines außerhalb einer aktiven Schicht fließenden Stromes, d. h. eines Leckstromes, hervorgerufen. Selbst wenn die Ätzmaske in einer Richtung ausgebildet wird, in der die Mesaseitenoberfläche eine (10)-Oberfläche aufweist, ent­ steht frühes Wachstum der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht in der Nähe der gegenüberliegenden Seiten des Mesas in einer Richtung, die einen leichten Winkel zur (10)-Oberfläche bildet, wenn die Rillenbildung der Mesaseitenoberfläche groß ist. Dadurch unterscheiden sich die Ladungsträgerkon­ zentration beim aufgewachsten Abschnitt sowie die Aufwachs­ dicke von den jeweiligen Entwurfswerten. Wenn wie vorste­ hend beschrieben die Rillenbreite W der Mesaseitenoberflä­ che groß ist, wird der die Mesa-Einbettungsschicht darstel­ lende Kristall, der als Leckstrompfad an den gegenüberlie­ genden Seiten der aktiven Schicht dient, ein unerwünschter, weshalb sich die Kristallqualität verschlechtert. Daher steigt die Wahrscheinlichkeit eines Leckstromflusses, wäh­ rend die Schwellenwert-Stromdichte hoch ist. Dies erklärt, warum die charakteristische Temperatur T₀ mit einem Anstieg der Rillenbreite W der Mesaseitenoberfläche gemäß Fig. 11 abfällt.
Zur Vermeidung der Verschlechterung der Lasereigenschaf­ ten bei hohen Temperaturen ist daher eine Verringerung der Rillenbreite der Mesaseitenoberfläche gefordert. Wenn wie vorstehend beschrieben ein RIE-Verfahren zur Ausbildung des Mesas verwendet wird, sollte die Rillenbreite der Seiten­ oberfläche der streifenförmigen SiO₂-Schicht 5 verringert werden, da die Mesaseitenoberfläche die Fo 22958 00070 552 001000280000000200012000285912284700040 0002019650802 00004 22839rm der Seiten­ oberfläche des SiO₂-Schicht 5 als Ätzmaske widerspiegelt. Da jedoch für die Belichtung der als Ätzmaske für die SiO₂- Schicht 5 dienende Photoresist 101 eine Kontaktbelichtung als Belichtung verwendet wird, muß die Dicke des Resist 101 klein bzw. dünn sein, ca. 0,1 µm, so daß dieses Ätzen durch ein Plasmaätzen durchgeführt werden muß. Bei diesem Plas­ maätzen wird an der Seitenoberfläche der streifenförmigen SiO₂-Schicht 5 eine zufällige Rillenbildung erzeugt. Folg­ lich kann die Rillenbreite W der Mesaseitenoberfläche nicht kleiner oder gleich 40 nm sein, weshalb die charakteristi­ sche Temperatur T₀ des Lasers geringer ist als die eines Lasers, dessen Mesa durch Naßätzen ausgebildet wurde.
Gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird durch Verringern der Rillenbreite der Mesaseitenober­ fläche die Mesastruktur ausreichend durch Trockenätzen ein­ gebettet, wodurch man verbesserte Geräteeigenschaften er­ hält und eine sehr wirkungsvolle Maßnahme zur Realisierung einer integrierten optischen Vorrichtung.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Halbleiterla­ sers und eines Halbleiterlaserherstellungsverfahrens gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gege­ ben.
Die Fig. 12(a)-12(f) zeigen Schnittansichten sowie perspektivische Ansichten, die Verfahrensschritte in einem Halbleiterlaserherstellungsverfahren sowie einen Halblei­ terlaser darstellen, der mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
Wie beim ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird zu Beginn auf dem p-InP-Wafer 1 mit einer (001)-Ober­ fläche an seiner vorderen Oberfläche die p-InP-Puffer­ schicht 2 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,8 µm, die nicht-dotier­ te 1,3 µm-Band InGaAsP-aktive Schicht 3 mit einer Dicke von 0,1 µm und die erste n-InP-Hüllschicht 4 mit einer Ladungs­ trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,7 µm nacheinander vorzugsweise mittels eines MOCVD-Ver­ fahrens oder eines Gasquellen-MBE-Verfahrens zum Ausbilden von abgeschiedenen Halbleiterschichten mit einer Doppelhe­ teroübergangs-Struktur abgeschieden bzw. aufgewachst. Die aktive Schicht 3 muß nicht eine einfache InGaAsP-Schicht sein, sondern kann eine Schicht mit einer Mehrfachquanten­ quellstruktur aufweisen. Darüber hinaus wird die SiO₂- Schicht 5 mit einer Dicke von 200 nm auf der gesamten Ober­ fläche der ersten n-InP-Hüllschicht 4 vorzugsweise durch ein Sputterverfahren oder CVD-Verfahren abgeschieden.
Gemäß Fig. 12(a) wird als nächstes die gesamte Ober­ fläche der SiO₂-Schicht 5 mit einem Photoresist 102 be­ schichtet. Da, wie nachfolgend beschrieben wird, eine ver­ ringerte Projektionsbelichtung als Belichtung verwendet wird, kann die Dicke des Photoresists 102 größer als die Resistdicke von 0,1 µm sein, wenn Kontaktbelichtung durch­ geführt wird, d. h. ca. 0,5 µm.
Im Schritt gemäß Fig. 12(b) wird eine Reduktions-Pro­ jektionsbelichtung unter Verwendung einer Photomaske (reticle) 106 durchgeführt. In der Figur bezeichnet das Be­ zugszeichen 108 das für die Belichtung verwendete Licht. Für den Fall, daß das Reduktionsverhältnis der Belich­ tung 5 : 1 ist, und unter der Annahme, daß eine Breite ei­ nes auszubildenden streifenförmigen Resistmusters 1,5 µm beträgt, kann die Musterbreite der Photomaske 106 7,5 µm betragen. Im Gegensatz zur Kontaktbelichtung, bei der die Musterbreite auf der Photomaske die gleiche Breite aufwei­ sen muß wie das Resistmuster, kann eine überaus geeignete Belichtung auf einfache Weise durchgeführt werden, selbst wenn der Photoresist dick ist.
Daraufhin wird zur Ausbildung eines streifenförmigen Resistmusters 102, das sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt (Fig. 12(c)), eine Entwicklung durchgeführt.
Anschließend wird unter Verwendung des Resistmu­ sters 102 als Maske die SiO₂-Schicht 5 mittels des RIE-Ver­ fahrens geätzt und der Resist 102 zum Ausbilden der strei­ fenförmigen SiO₂-Schicht 5 gemäß Fig. 12(d) entfernt. Da dieser Resist 102 dick ist (0,5 µm) kann der Resist als Maske für das RIE-Verfahren verwendet werden. In diesem Falle ist die Rillenbildung der Seitenoberfläche der strei­ fenförmigen SiO₂-Schicht im Vergleich zu einem Fall, bei dem die SiO₂-Schicht unter Verwendung eines durch Kontakt­ belichtung als Maske ausgebildeten Resistmusters plasmage­ ätzt wird, geringer.
Unter Verwendung dieser SiO₂-Schicht 5 als Maske werden die abgeschiedenen Halbleiterschichten einem RIE-Verfahren vorzugsweise unter Verwendung von C₂H₆ + H₂-Systemgas zum Ausbilden der Mesastruktur 21 unterworfen, die sich entlang der <110<-Richtung gemäß Fig. 12(e) erstreckt. Eine Höhe Hm des Mesas, d. h. eine Ätztiefe, wird beispielsweise auf 2,0 µm eingestellt. Beim Ätzen verbleibt die obere Oberflä­ che der p-InP-Pufferschicht 2 an den gegenüberliegenden Seiten des Mesas als eine (001)-Oberfläche, während die Me­ saseitenoberfläche nahezu zu einer (10)-Oberfläche wird. Da das für die Mesaausbildung verwendete Ätzverfahren kein Plasmaätzverfahren sondern das RIE-Verfahren darstellt, gibt die Rillenbildung der Mesaseitenoberfläche die Rillen­ bildung der Seitenoberfläche der streifenförmigen SiO₂- Schicht 5 wieder. Wie vorstehend beschrieben ist diese Ril­ lenbildung an der Seite der SiO₂-Schicht 5 gering. Die Ril­ lenbreite der Mesaseitenoberfläche wird daher auf 40 nm oder weniger verringert. Das für das RIE-Verfahren verwen­ dete Gas kann CH₄ + H₂ oder CH₄ + H₂ + O₂ sein.
Die nachfolgenden Prozeßschritte sind die gleichen Pro­ zeßschritte wie im ersten Ausführungsbeispiel zum Ausbilden der Mesa-Einbettungsschicht. D.h., daß wie in Fig. 5(b) dargestellt, unter Verwendung der SiO₂-Schicht 5 als Maske die p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 mit einer Ladungsträ­ gerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,2 µm, die n-InP-Stromsperrschicht 7 mit einer Ladungsträger­ konzentration von 7 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,2 µm auf der (001)-Oberfläche und die p-InP-Stromsperrschicht 8 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,6 µm nacheinander selektiv mittels eines MOCVD-Verfahrens auf Bereichen des Wafers aufgewachst bzw. abgeschieden werden, die nicht mit der SiO₂-Schicht 5 mas­ kiert sind. Bei diesem Wachstum bildet die (001)-Oberfläche und die (10)-Oberfläche die Oberfläche der p-InP-Mesa-Ein­ bettungsschicht 6 nach dem Wachstum, wobei die n-InP-Strom­ sperrschicht 7 auf diese Oberflächen gemäß Fig. 1(b) auf­ gewachst bzw. abgeschieden wird. Da die Ladungsträgerkon­ zentration der n-InP-Stromsperrschicht 7 7 × 10¹⁸ cm-3 be­ trägt, ergibt sich aus Fig. 2, daß ein Winkel θ, der zwi­ schen der (10)-Oberfläche und einer ebenen Oberfläche, die eine Linie beinhaltet, bei der die (001)-Oberfläche und die (10)-Oberfläche als abgeschiedene Oberflächen der n-InP- Stromsperrschicht 7 zueinander benachbart sind, und einer Linie, bei der (001)-Oberfläche und die (10)-Oberfläche als Oberflächen der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 zueinander benachbart sind, 10° beträgt. Wenn die Wachstumsgeschwin­ digkeiten der n-InP-Mesaeinbettungsschicht 7 an der (10)- Oberfläche und an der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, wird der Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) dargestellt. Um daher die n-InP-Strom­ speerschicht 7 auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Mesaein­ bettungsschicht 6 aufzuwachsen, beträgt die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche abgeschiedenen bzw. aufge­ wachsten Stromsperrschicht 7 1,214 µm, was man durch Ein­ setzen in die vorstehend beschriebene Gleichung
erhält, wobei Dp die Dicke der p-InP-Mesaeinbettungs­ schicht 6 und θ₁₁₁ ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel ist. Der Wert von tan θ₁₁₁ beträgt . Folglich beträgt die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Stromsperr­ schicht 7 1,2 µm, wodurch die Beziehung D Dn erfüllt wird.
Daraufhin wird nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 unter Verwendung einer HF-Systemätzlösung die zweite n-InP-Hüll­ schicht 9 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 1,5 µm sowie die n-InP- Kontaktschicht 10 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 7 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,5 µm nacheinander an der gesamten Oberfläche des Wafers vorzugsweise durch ein MOCVD-Verfahren oder Gasquellen-MBE-Verfahren gemäß Fig. 5(b) abgeschieden bzw. aufgewachst. Daraufhin wird die vordere Elektrode 11 bestehend aus Cr/Au mit einer Dicke von 200 nm an der Oberfläche der n-InP-Kontaktschicht 10 vorzugsweise durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Die rückseitige Elektrode 12 bestehend aus AuZn wird mit einer Dicke von 100 nm an der rückseitigen Oberfläche des p-InP- Substrats 1 vorzugsweise durch ein EB-Verdampfungsverfahren ausgebildet. Daraufhin wird der Wafer gespalten bzw. in voneinander getrennte Halbleiterlaserbausteine geteilt, die jeweils eine Hohlraumlänge (cavity length) von ca. 300 µm (100-1000 µm) voneinander aufweisen. Schließlich wird ei­ ne vordere Facette eines jeden Bausteins bzw. Chips mit ei­ nem Vorderfacettenreflexionsfilm beschichtet, der aus einer Al₂O₃-Schicht besteht und eine Dicke von 400 nm sowie ein Reflexionsvermögen von 30% aufweist, während eine rücksei­ tige Facette mit einem Rückseitenfacetten-Reflexionsfilm beschichtet wird, der aus SiO₂, Si, SiO₂ und Al₂O₃-Schich­ ten mit den jeweiligen Dicken von 220, 100, 220 und 400 nm besteht, wobei diese Schichten nacheinander vorzugsweise durch ein EB-Verdampfungsverfahren laminiert werden und ein Reflexionsvermögen von 60% aufweisen, wodurch der in Fig. 12(f) dargestellte Halbleiterlaser vervollständigt wird.
Gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Rillenbreite W der Seitenoberfläche der streifen­ förmigen Mesastruktur 21 kleiner oder gleich 40 nm. Da die Rillenbildung an der Mesaseitenoberfläche klein ist und die zur Mesaseitenoberfläche benachbarte p-InP-Mesa-Einbet­ tungsschicht 6 nahezu auf der (10)-Oberfläche aufgewachst wird, entspricht die Ladungsträgerkonzentration in den auf­ gewachsten Abschnitten und die Wachstumsdicke nahezu den Werten der Entwurfswerte bzw. beabsichtigten Werte, wodurch man eine gute Kristallqualität der Mesa-Einbettungs­ schicht 6 erhält. Die Mesa-Einbettungsschicht 6 dient daher wie gewollt als Leckstrompfad an den gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht 3, wobei ein Fließen des Leck­ stroms durch die Mesa-Einbettungsschicht 6 unterdrückt wird. Folglich erhält man einen Laser mit verbesserten Tem­ peratureigenschaften, bei dem die Schwellenwert-Stromdichte bei Zimmertemperatur verringert ist, ein Anstieg des Leck­ stroms bei hohen Temperaturen unterdrückt wird und eine Verschlechterung der Lasereigenschaften bei hohen Tempera­ turen verhindert wird.
Da die Ladungsträgerkonzentration der n-InP-Stromsperr­ schicht 7 7 × 10¹⁸ cm-3 beträgt, besitzt darüber hinaus wie im ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Stromsperr­ schicht 7 den Wert 1,2 µm und ist kleiner oder gleich Dn. Daher wird die n-InP-Stromsperrschicht 7 nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Mesa-Einbettungsschicht 6 auf­ gewachst bzw. abgeschieden, so daß der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüll­ schicht 4 vermieden wird. Da die Mesastruktur 21 durch ein RIE-Verfahren ausgebildet wird, liegen die Seitenoberflä­ chen bei guter Reproduzierbarkeit nahezu senkrecht zur Substratoberfläche, so daß die Dickensteuerung der auf der Mesaseitenoberfläche aufgewachsten p-InP-Mesa-Einbettungs­ schicht 6 erleichtert wird. Folglich kann die Leckstrom- Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert werden und der Kontakt zwischen den n-InP-Schichten wie vorstehend be­ schrieben vermieden werden, wodurch ein Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften hergestellt werden kann. Obwohl sich der Mesastreifen ent­ lang der <110<-Richtung erstreckt, kann der Mesastreifen darüber hinaus in einer geeigneten Richtung mit Ausnahme der <110<-Richtung ausgebildet werden, da die Mesaausbil­ dung durch Trockenätzen durchgeführt wird, so daß ein opti­ scher Wellenleiter mit einem Mesa in einer geeigneten Rich­ tung hergestellt werden kann. Da für die Ausbildung des Me­ sas ein Trockenätzverfahren verwendet wird, ist es möglich einen feiner strukturierten Mesa als beim vorher verwende­ ten Naßätz-Verfahren auszubilden. Folglich kann eine inte­ grierte optische Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften bei guter Steuerbarkeit hergestellt werden.
Wenn die Ladungsträgerkonzentration der n-InP-Strom­ sperrschicht 7 nicht 7 × 10¹⁸ cm-3 sondern beispielsweise 4 × 10¹⁸ cm-3 beträgt, sollte die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten Stromsperrschicht 7 1,0 µm betragen. In diesem Fall beträgt der Winkel θ 20° und die aus der vorstehend beschriebenen Gleichung erhaltene Dicke Dn 1,002 µm. Da D daher kleiner oder gleich Dn ist, wird der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüllschicht 4 verhindert.
Wenn darüber hinaus die Ladungsträgerkonzentration der n-InP-Stromsperrschicht 7 beispielsweise 1 × 10¹⁸ cm-3 be­ trägt, sollte die Dicke D der auf der (001)-Oberfläche auf­ gewachsten Stromsperrschicht 7 0,6 µm betragen. In diesem Fall beträgt der Winkel θ 40° und die von der vorstehend beschriebenen Gleichung erhaltene Dicke Dn 0,694 µm. Da D kleiner oder gleich Dn ist, kann daher der Kontakt zwischen der n-InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüll­ schicht 4 verhindert werden.
Ausführungsbeispiel 4
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Halbleiterla­ sers und eines Halbleiterlaserherstellungsverfahrens gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gege­ ben.
Bei diesem Herstellungsverfahren sind die Verfahrens­ schritte bis zur Ausbildung des Mesas die gleichen wie in den Fig. 12(a)-12(e) gemäß dem dritten Ausführungsbei­ spiel, während die nachfolgenden Prozeßschritte die glei­ chen sind wie die in den Fig. 7(a) und 7(b) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Schritte.
D. h., daß die Mesastruktur 21 wie in den Fig. 12(a)-12(e) ausgebildet wird. Die Rillenbreite der Seitenoberfläche des Mesas 21 ist kleiner oder gleich 40 nm. Daraufhin wird gemäß Fig. 7(a) unter Verwendung der SiO₂-Schicht 5 als Maske die p-InP-Mesaeinbettungsschicht 6 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,2 µm, die n-InP-Stromsperrschicht 7 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und ei­ ner Dicke von 0,6 µm auf der (001)-Oberfläche, die p-InP- Stromsperrschicht 8 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 8 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 0,6 µm und die n-InP- Deckschicht 19 mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer Dicke von 0,4 µm nacheinander se­ lektiv mittels eines MOCVD-Verfahrens auf den Bereichen des Wafers abgeschieden bzw. aufgewachst, die nicht mit der SiO₂-Schicht 5 maskiert sind. Da in diesem Fall die La­ dungsträgerkonzentration der n-InP-Stromsperrschicht 7 1 × 10¹⁸ cm-3 beträgt, ist der Winkel θ 40°. Um daher die n-InP-Stromsperrschicht 7 nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Mesaeinbettungsschicht 6 aufzuwachsen, beträgt die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten Stromsperrschicht 7 0,694 µm. Folglich beträgt die Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP- Stromsperrschicht 7 0,6 µm, wobei die Beziehung von D Dn wie im ersten Ausführungsbeispiel erfüllt wird. Der Halb­ leiterlaser gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unter­ scheidet sich von dem gemäß Fig. 12(f) darin, daß die n- InP-Deckschicht 19 auf der p-InP-Stromsperrschicht 8 aufge­ wachst wird.
Daraufhin wird wie beim Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiel nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 die zweite n-InP-Hüllschicht 9, die n-InP-Kontaktschicht 10, die vor­ dere Elektrode 11 und die rückseitige Elektrode 12 ausge­ bildet, wobei nachfolgend der Wafer geteilt bzw. gespalten wird und die vorderen und rückseitigen Facettenreflexions­ filme beschichtet werden, wodurch der in Fig. 13 darge­ stellte Halbleiterlaser vervollständigt wird.
Gemäß dem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die als Leckstrompfad an den gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht 3 dienende Mesa-Einbettungsschicht 6 wie gewünscht ausgebildet, da die Rillenbreite W der Sei­ tenoberfläche der Mesastruktur 21 kleiner oder gleich 40 nm ist. Folglich erhält man einen Laser mit verbesserten Tem­ peratureigenschaften, bei dem ein Leckstrom bei Zimmertem­ peratur unterdrückt wird, ein Schwellenwertstrom verringert ist und ein Anstieg des Leckstroms bei hohen Temperaturen verhindert wird. Wie vorstehend beschrieben beträgt darüber hinaus die Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewach­ sten n-InP-Stromsperrschicht 7 0,6 µm und ist kleiner oder gleich der Dicke Dn. Daher wird der Kontakt zwischen der n- InP-Stromsperrschicht 7 und der ersten n-InP-Hüllschicht 4 vermieden, wodurch ein Halbleiterlaser mit verringertem Leckstrom und verbesserten Lasereigenschaften bei guter Re­ produzierbarkeit hergestellt werden kann. Nach Entfernen der SiO₂-Schicht 5 wird darüber hinaus die zweite n-InP- Hüllschicht 9 auf der n-InP-Deckschicht 19 erneut aufge­ wachst. Diese Nachwachs-Schnittstelle stellt keine p-n- Übergangsschnittstelle sondern eine Schnittstelle zwischen n-Schichten dar. Ein Anstieg des Leckstroms aufgrund von Schnittstellenverschlechterungen, die verursacht werden, wenn die Nachwachs-Schnittstelle eine p-n-Übergangsschnitt­ stelle ist, wird daher vermieden, weshalb die Zuverlässig­ keit des Halbleiterlasers im Vergleich zum Halbleiterlaser verbessert wird, bei dem die zweite n-InP-Hüllschicht 9 auf der p-InP-Stromsperrschicht 8 aufgewachst wird.
Eine Halbleitervorrichtung besitzt ein p-InP-Substrat mit einer (001)-Oberflächenorientierung. Eine Mesastruktur, die durch Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme eines sich entlang einer <110<-Richtung erstreckenden streifen­ förmigen Bereichs ausgebildet wird, der aus epitaktisch auf dem p-InP-Substrat abgeschiedenen Halbleiterschichten be­ steht, besitzt an seinen gegenüberliegenden Seiten eine (10)-Oberfläche und eine Höhe Hm. Mesa-Einbettungsschichten bestehen aus einer an der (10)-Oberfiäche der gegenüberlie­ genden Seiten der Mesastruktur sowie an der (001)-Oberflä­ che an einer oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halblei­ terschicht, die an den gegenüberliegenden Seiten der Me­ sastruktur übrigbleibt, epitaktisch aufgewachsten p-InP- Einbettungsschicht. Die p-InP-Einbettungsschicht besitzt eine Dicke Dp, während eine n-InP-Einbettungsschicht epi­ taktisch an der Seite und der oberen Oberfläche der p-InP- Einbettungsschicht aufgewachst wird. Wenn in der Halblei­ tervorrichtung ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachs­ tumsgeschwindigkeiten der an der (10)-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeten n-InP-Einbettungsschicht je­ weils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird, und die kritische Dn der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbettungs­ schicht, wenn die n-InP-Einbettungsschicht nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufgewachst wird, die folgende Gleichung erfüllt
erfüllt eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewach­ sten n-InP-Einbettungsschicht die Beziehung D Dn. Durch Steuerung der Dicke der p-InP-Einbettungsschicht kann daher die Leckstrom-Pfadbreite bei guter Steuerbarkeit verringert werden. Darüber hinaus wird die n-InP-Einbettungsschicht nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht aufgewachst, weshalb der Kontakt zwischen der n-InP-Einbet­ tungsschicht und einer obersten Schicht der abgeschiedenen Halbleiterschichten vermieden wird. Folglich erhält man ei­ ne Halbleitervorrichtung mit verringertem Leckstrom und verbesserten Geräteeigenschaften.

Claims (14)

1. Halbleitervorrichtung (Fig. 4) mit:
einem p-InP-Substrat (1) mit einer (001)-Oberflächen­ orientierung;
einer Mesastruktur, die durch Trockenätzen von Berei­ chen mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs, der sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt, von abgeschiedenen Halbleiterschichten (2, 3, 4) ausgebildet wurde, die auf dem p-InP-Substrat (1) epitaktisch aufgewachst wurden, wobei die Mesastruktur an gegenüberliegenden Seiten eine (10)- Oberfläche und eine Höhe Hm aufweist; und
Mesa-Einbettungsschichten bestehend aus einer epitak­ tisch auf der (10)-Oberfläche an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur und an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht (2), die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur ver­ bleibt, einer epitaktisch aufgewachsenen p-InP-Einbettungs­ schicht (6), wobei die p-InP-Einbettungsschicht (6) eine Dicke Dp besitzt, sowie einer an der Seite und der oberen Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht (6) epitaktisch aufgewachsenen n-InP-Einbettungsschicht (7); wobei, wenn ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkei­ ten der n-InP-Einbettungsschicht (7) auf der (10)-Oberflä­ che und der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird und die kritische Dicke Dn der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbettungsschicht (7), wenn die n-InP- Einbettungsschicht (7) nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungsschicht (6) aufgewachst wird, durch die folgende Gleichung dargestellt wird eine Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n- InP-Einbettungsschicht (7) die Beziehung D Dn erfüllt.
2. Halbleitervorrichtung (Fig. 5(c)) nach Patentan­ spruch 1, wobei die epitaktisch aufgewachsten Halbleiter­ schichten eine aktive Schicht (3) zum Ausstrahlen von La­ serlicht und eine auf der aktiven Schicht (3) aufgewachste erste n-Hüllschicht (4) aufweisen; und
die n-InP-Einbettungsschicht eine n-InP-Stromsperr­ schicht (7) ist; und
die Halbleitervorrichtung darüber hinaus eine p-InP- Stromsperrschicht (8) aufweist, die epitaktisch auf der n- InP-Stromsperrschicht (7) aufgewachst wird.
3. Halbleitervorrichtung (Fig. 7(b)) nach Patentan­ spruch 2, wobei
die Mesa-Einbettungsschichten ferner eine auf der p- InP-Stromsperrschicht (8) aufgewachste n-InP-Deckschicht (19) aufweisen; und
die Halbleitervorrichtung darüber hinaus eine zweite n-InP-Hüllschicht (9) und eine n-InP-Kontaktschicht (10) aufweist, die nacheinander epitaktisch auf der gesamten Oberfläche der ersten Hüllschicht (4) als einer obersten Schicht des Mesas und der n-InP-Deckschicht (19) als einer obersten Schicht der Mesa-Einbettungsschichten aufgewachst werden.
4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 4 und 5(a)-5(c)) bestehend aus den Schritten:
Vorbereiten eines p-InP-Substrats (1) mit einer (001)- Oberflächenorientierung;
epitaktisches Aufwachsen von abgeschiedenen Halblei­ terschichten (2, 3, 4) an der Oberfläche des p-InP- Substrats (1), d. h. der (001)-Oberfläche;
Abscheiden einer Isolierschicht (5) auf einem strei­ fenförmigen Bereich der abgeschiedenen Halbleiterschichten (2, 3, 4), der sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt;
Verwenden der isolierenden Schicht (5) als Maske, Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme des streifenförmi­ gen Bereichs der abgeschiedenen Halbleiterschichten (2, 3, 4), wodurch eine sich entlang der <110<-Richtung erstrek­ kende Mesastruktur (21) ausgebildet wird, die eine (10)- Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten und eine Höhe Hm aufweist; und
Verwenden der isolierenden Schichten (5) als Maske, aufeinanderfolgendes Aufwachsen durch selektives epitakti­ sches Wachstum einer p-InP-Einbettungsschicht (6) mit einer Dicke Dp und einer n-InP-Einbettungsschicht (7) an der (10)-Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten der Mesastruk­ tur (21) sowie an der (001)-Oberfläche an der oberen Ober­ fläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht (2), die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) verbleibt;
wobei, wenn ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachs­ tumsgeschwindigkeiten der n-InP-Einbettungsschicht (7) an der (10)-Oberfläche und an der (001)-Oberfläche jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird, und die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbet­ tungsschicht (7), wenn die n-InP-Einbettungsschicht (7) nicht auf der (111)B-Oberfläche der p-InP-Einbettungs­ schicht (6) aufgewachst ist, durch die folgende Gleichung dargestellt ist eine Dicke D der auf der (001)-Oberfläche aufgewachsten n- InP-Einbettungsschicht (7) die Beziehung D Dn erfüllt.
5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 5(a)-5(c)) nach Patentanspruch 4, wobei:
das epitaktische Aufwachsen der abgeschiedenen Halb­ leiterschichten ein aufeinanderfolgendes epitaktisches Auf­ wachsen einer p-InP-Pufferschicht (2), einer ein Laserlicht emittierenden aktiven Schicht (3) und einer an der Oberflä­ che des p-InP-Substrats (1), d. h. der (001)-Oberfläche, ausgebildeten ersten n-InP-Hüllschicht (4) aufweist;
die n-InP-Einbettungsschicht eine n-InP-Stromsperr­ schicht (7) ist; und
das Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten ein epi­ taktisches Aufwachsen einer p-InP-Stromsperrschicht (8) nach dem epitaktischen Aufwachsen der p-InP-Einbettungs­ schicht (6) und der n-InP-Stromsperrschicht (7) aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 7(a) und 7(b)) nach Patentanspruch 5, wobei:
das Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten ein epi­ taktisches Aufwachsen einer n-InP-Deckschicht (19) nach dem epitaktischen Aufwachsen der p-InP-Einbettungsschicht (6), der n-InP-Stromsperrschicht (7) und der p-InP-Stromsperr­ schicht (8) aufweist; und
nach dem Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten dar­ über hinaus nacheinander eine zweite n-InP-Hüllschicht (9) und eine n-InP-Kontaktschicht (10) über der gesamten Ober­ fläche der ersten n-InP-Hüllschicht (4) als einer obersten Schicht des Mesas und der n-InP-Deckschicht (19) als einer obersten Schicht der Mesaeinbettungsschichten nacheinander aufgewachst werden.
7. Halbleitervorrichtung (Fig. 12(f)) mit:
einem Halbleitersubstrat (1);
einer Mesastruktur (21), die durch Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs von abgeschiedenen Halbleiterschichten (2, 3, 4) ausgebildet wird, die eine aktive Schicht (3) aufweist, die Laserlicht emittiert, und epitaktisch auf dem Halbleitersubstrat (1) aufgewachst ist; und
Mesa-Einbettungsschichten (6, 7, 8), die an gegenüber­ liegenden Seitenoberflächen der Mesastruktur (21) und an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht (2), die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) übrigbleibt, epitaktisch aufgewachst werden; wobei ei­ ne Rillenbreite W der Seitenoberfläche des streifenförmigen Mesas kleiner oder gleich 40 nm ist.
8. Halbleitervorrichtung (Fig. 12(f)) nach Patentan­ spruch 7, wobei:
das Halbleitersubstrat ein p-InP-Substrat (1) mit ei­ ner (001)-Oberflächenorientierung ist;
die Mesastruktur (21) durch Trockenätzen der Bereiche mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs, der sich ent­ lang einer <110<-Richtung erstreckt, von epitaktisch auf dem p-InP-Substrat (1) aufgewachsten abgeschiedenen Halb­ leiterschichten (2, 3, 4) ausgebildet ist, wobei die Me­ sastruktur (21) eine (10)-Oberfläche an gegenüberliegenden Seiten sowie eine Höhe Hm besitzt; und
die Mesaeinbettungsschichten eine an der (10)-Oberflä­ che an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) und an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht (2), die an den gegenüber­ liegenden Seiten der Mesastruktur (21) übrigbleibt, epitak­ tisch aufgewachste p-InP-Einbettungsschicht (6) aufweist, wobei die p-InP-Einbettungsschicht (6) eine Dicke Dp und eine an der Seite und der oberen Oberfläche der p-InP-Ein­ bettungsschicht (6) epitaktisch aufgewachste n-InP-Einbet­ tungsschicht (7) aufweist; wobei, wenn ein zwischen der (111)B-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkeiten der an der (10)-Oberfläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeten n- InP-Einbettungsschicht (7) jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird und die kritische Dicke Dn der auf der (001)-Oberfläche aufge­ wachsten n-InP-Einbettungsschicht (7), wenn die n-InP-Ein­ bettungsschicht (7) nicht auf der (111)B-Oberfläche der p- InP-Einbettungsschicht (6) aufgewachst wird, durch folgende Gleichung dargestellt ist eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n-InP-Einbettungsschicht (7) die Beziehung D Dn erfüllt.
9. Halbleitervorrichtung (Fig. 12(f)) nach Patentan­ spruch 8, wobei:
die epitaktisch abgeschiedenen Halbleiterschichten ei­ ne aktive Schicht (3) sowie eine auf der aktiven Schicht (3) aufgewachste erste n-Hüllschicht (4) aufweisen; und
die n-InP-Einbettungsschicht der Mesa-Einbettungs­ schichten eine n-InP-Stromsperrschicht (7) ist; und
die Halbleitervorrichtung ferner eine epitaktisch auf der n-InP-Stromsperrschicht (7) aufgewachste p-InP-Strom­ sperrschicht (8) aufweist.
10. Halbleitervorrichtung (Fig. 13) nach Patentan­ spruch 9, wobei:
die Mesa-Einbettungsschichten ferner eine auf der p- InP-Stromsperrschicht (8) aufgewachste n-InP-Deckschicht (19) aufweisen; und
die Halbleitervorrichtung ferner eine zweite n-Hüll­ schicht (9) und eine n-InP-Kontaktschicht (10) aufweisen, die nacheinander epitaktisch an der gesamten Oberfläche der ersten Hüllschicht (4) als einer obersten Schicht des Mesas und der n-InP-Deckschicht (19) als einer obersten Schicht der Mesa-Einbettungsschichten aufgewachst werden.
11. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 12(a)-12(f)) bestehend aus den Schritten:
Vorbereiten eines Halbleitersubstrats (1);
epitaktisches Aufwachsen von abgeschiedenen Halblei­ terschichten (2, 3, 4) mit einer ein Laserlicht emittieren­ den aktiven Schicht auf dem Halbleitersubstrat (1);
Trockenätzen von Bereichen mit Ausnahme eines strei­ fenförmigen Bereichs der abgeschiedenen Halbleiterschichten (2, 3, 4) zum Ausbilden einer Mesastruktur (21) mit einer Rillenbreite W, die an ihrer Seitenoberfläche kleiner oder gleich 40 nm ist; und
epitaktisches Aufwachsen von Mesa-Einbettungsschichten (6, 7, 8) an gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) und an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halb­ leiterschicht (2), die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) übrigbleibt.
12. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 12(a)-12(f)) nach Patentanspruch 11, wobei:
das epitaktische Aufwachsen der abgeschiedenen Halb­ leiterschichten ein epitaktisches Aufwachsen der abgeschie­ denen Halbleiterschichten (2, 3, 4) an der Oberfläche eines p-InP-Substrats (1), d. h. einer (001)-Oberfläche, aufweist;
das Ausbilden der Mesastruktur ein Abscheiden einer isolierenden Schicht (5) auf dem streifenförmigen Bereich der abgeschiedenen Halbleiterschichten (2, 3, 4), die sich entlang einer <110<-Richtung erstreckt, wobei die isolie­ rende Schicht (5) als Maske verwendet wird, und ein Trockenätzen der Bereiche mit Ausnahme des streifenförmigen Bereichs zum Ausbilden einer Mesastruktur (21) aufweist, die sich entlang der <110<-Richtung erstreckt und eine (10)-Oberfläche an den gegenüberliegenden Seiten sowie eine Höhe Hm besitzt; und
das epitaktische Aufwachsen der Mesa-Einbettungs­ schichten eine Verwendung der isolierenden Schicht (5) als Maske, das aufeinanderfolgende Aufwachsen durch selektives epitaktisches Wachstum einer p-InP-Einbettungsschicht (6) mit einer Dicke Dp und einer n-InP-Einbettungsschicht (7) an der (10)-Oberfläche an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) und an der (001)-Oberfläche an der oberen Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht (2), die an den gegenüberliegenden Seiten der Mesastruktur (21) übrig­ bleibt, aufweist, wobei, wenn ein zwischen der (111)B-Ober­ fläche und der (001)-Oberfläche ausgebildeter Winkel θ₁₁₁ ist, die Wachstumsgeschwindigkeiten der an der (10)-Ober­ fläche und an der (001)-Oberfläche ausgebildeten n-InP-Ein­ bettungsschicht (7) jeweils Rg(10) und Rg(001) sind, ein Winkel θ durch tan θ = Rg(10)/Rg(001) bestimmt wird und die kritische Dicke Dn der an der (001)-Oberfläche aufgewach­ sten n-InP-Einbettungsschicht (7), wenn die n-InP-Einbet­ tungsschicht (7) nicht an der (111)B-Oberfläche der p-InP- Einbettungsschicht (6) aufgewachst wird, durch folgende Gleichung dargestellt wird eine Dicke D der an der (001)-Oberfläche aufgewachsten n- InP-Einbettungsschicht (7) die Beziehung D Dn erfüllt.
13. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 12(a)-12(f)) nach Patentanspruch 12, wobei:
das epitaktische Aufwachsen der abgeschiedenen Halb­ leiterschichten ein aufeinanderfolgendes epitaktisches Auf­ wachsen einer p-InP-Pufferschicht (2), einer aktiven Schicht (3) und einer ersten n-InP-Hüllschicht (4) an der Oberfläche des p-InP-Substrats (1), d. h. der (001)-Oberflä­ che, aufweist;
die n-InP-Einbettungsschicht eine n-InP-Stromsperr­ schicht (7) ist; und
das Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten ein epi­ taktisches Aufwachsen einer p-InP-Stromsperrschicht (8) aufweist, welches dem epitaktischen Aufwachsen der p-InP- Einbettungsschicht (6) und der n-InP-Stromsperrschicht (7) folgt.
14. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (Fig. 13) nach Patentanspruch 13, wobei:
das Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten ein epi­ taktisches Aufwachsen einer n-InP-Deckschicht (19) auf­ weist, welches dem epitaktischen Aufwachsen der p-InP-Ein­ bettungsschicht (6), der n-InP-Stromsperrschicht (7) und der p-InP-Stromsperrschicht (8) folgt; und
nach dem Aufwachsen der Mesa-Einbettungsschichten das Verfahren folgende weitere Schritte aufweist
aufeinanderfolgendes epitaktisches Aufwachsen einer zweiten n-InP-Hüllschicht (9) und einer n-InP-Kontakt­ schicht (10) über der gesamten Oberfläche der ersten n-InP- Hüllschicht (4) als einer obersten Schicht des Mesas und der n-InP-Deckschicht (19) als einer obersten Schicht der Mesa-Einbettungsschichten.
DE19650802A 1995-12-28 1996-12-06 Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung Expired - Lifetime DE19650802B4 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34324895 1995-12-28
JP7-343248 1995-12-28
JP8-62413 1996-03-19
JP8062413A JPH09237940A (ja) 1995-12-28 1996-03-19 半導体装置，及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19650802A1 true DE19650802A1 (de) 1997-07-03
DE19650802B4 DE19650802B4 (de) 2006-12-21

Family

ID=26403461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19650802A Expired - Lifetime DE19650802B4 (de) 1995-12-28 1996-12-06 Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5805629A (de)
JP (1) JPH09237940A (de)
DE (1) DE19650802B4 (de)
FR (1) FR2743197B1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3907854B2 (ja) * 1998-12-07 2007-04-18 富士通株式会社 半導体レーザ及びその製造方法
US7008805B2 (en) * 2002-12-10 2006-03-07 Triquint Technology Holding Co. Optical device and method of manufacture thereof
JP5025898B2 (ja) * 2004-07-14 2012-09-12 三菱電機株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
JP4552549B2 (ja) * 2004-07-16 2010-09-29 住友電気工業株式会社 半導体光素子
JP4792854B2 (ja) * 2005-07-25 2011-10-12 三菱電機株式会社 半導体光素子及びその製造方法
CN102013631B (zh) * 2005-08-25 2012-07-04 宾奥普迪克斯股份有限公司 形成在单个薄片上的半导体激光器谐振腔
JP2010192888A (ja) * 2009-01-26 2010-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザの製造方法
JP6467193B2 (ja) * 2014-10-30 2019-02-06 浜松ホトニクス株式会社 量子カスケードレーザ
CN118281695A (zh) * 2024-05-10 2024-07-02 泉州三安半导体科技有限公司 一种半导体激光器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01281785A (ja) * 1988-05-07 1989-11-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザおよびその製造方法
EP0590870A2 (de) * 1992-09-30 1994-04-06 AT&T Corp. Herstellungsverfahren eines vergrabenen Heterostrukturlasers

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4481631A (en) * 1981-06-12 1984-11-06 At&T Bell Laboratories Loss stabilized buried heterostructure laser
JPS61218191A (ja) * 1985-03-25 1986-09-27 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ素子およびその製造方法
JPH07120836B2 (ja) * 1988-03-23 1995-12-20 日本電気株式会社 半導体レーザ
JPH0831659B2 (ja) * 1988-05-27 1996-03-27 富士通株式会社 半導体発光素子の製造方法
JP2503263B2 (ja) * 1988-11-21 1996-06-05 富士通株式会社 半導体発光装置の製造方法
JP2993167B2 (ja) * 1991-04-09 1999-12-20 セイコーエプソン株式会社 面発光半導体レーザの製造方法
JPH05267793A (ja) * 1992-03-23 1993-10-15 Nec Corp 化合物半導体の結晶成長方法
JP2823476B2 (ja) * 1992-05-14 1998-11-11 三菱電機株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JPH07321406A (ja) * 1994-05-30 1995-12-08 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ装置
JPH0851250A (ja) * 1994-08-09 1996-02-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ
JP3421140B2 (ja) * 1994-08-23 2003-06-30 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置の製造方法，および半導体レーザ装置
JPH08213691A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Nec Corp 半導体レーザ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01281785A (ja) * 1988-05-07 1989-11-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザおよびその製造方法
EP0590870A2 (de) * 1992-09-30 1994-04-06 AT&T Corp. Herstellungsverfahren eines vergrabenen Heterostrukturlasers

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Buch: RUGE, I.: Halbleiter-Technologie, Springer-Verlag, Berlin 1984, Abschnitt 8.3.- ISBN 3-540-12661-9 *
GOTODA, M. u.a.: Extremely smooth vertical facets of InP formed by reactive ion etching and selective chemical beam epitaxy regrowth, In: NL-Z.: Journal of Crystal Growth, 1994, Vol. 145, S. 675-679 *
LEE, B.-T, u.a.: Fabrication of InGaAsP/IuP Buried Heferostructure Laser Using Reactive *
OHKURA, Y. u.a.: Low threshold FS-BH Laser on p-InP Substrate Grown by All-MOCVD, In: GB-Z.: Electronics Letters, 1992, Vol. 28, No. 19, S. 1844-1845 *
REN, F. u.a.: Formation of Narrow, Dry-Etched Mesas for Long Wavelengh InP-InGaAsP Lasers, In US-Z.: Journal of the Electrochemical Society, In: US-Z.: Journal of the Electro- chemichal Society, 1993, Vol. 140, No. 11, S. 3284-3289 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2743197B1 (fr) 2003-08-08
FR2743197A1 (fr) 1997-07-04
DE19650802B4 (de) 2006-12-21
JPH09237940A (ja) 1997-09-09
US5805629A (en) 1998-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4429772C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer integrierten Modulator-Halbleiterlaservorrichtung
DE69411364T2 (de) Halbleiterlaser
DE60311678T2 (de) Verfahren zur herstellung von halbleitervorrichtungen mit mesastrukturen und vielfachen passivierungsschichten und verwandte vorrichtungen
DE69115596T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung
DE19545164B4 (de) Optische Halbleitervorrichtung mit vergrabenem Wellenleiter und Herstellungsverfahren dafür
DE69504276T2 (de) Licht-emittierende Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69019498T2 (de) Optische Halbleitervorrichtung.
DE3689067T2 (de) Verfahren zur herstellung von optischen halbleiterstrukturen.
DE3924197C2 (de) Halbleiterlaser
DE69029453T2 (de) Halbleiteranordnung hergestellt mittels einer epitaxialen Technik und Verfahren zur Herstellung dieser Anordnung
DE60212755T2 (de) Optische Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE4433873A1 (de) Halbleiterlaser und Verfahren zu deren Herstellung
DE19504117A1 (de) Quantenverdrahtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE69926856T2 (de) Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE3782704T2 (de) Licht emittierende halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung.
DE69521556T2 (de) Herstellungsverfahren für eine optische Halbleitervorrichtung
DE60222724T2 (de) Halbleiterlaserelement
DE69613177T2 (de) Laservorrichtung mit vergrabener Struktur für integrierte photonische Schaltung und Herstellungsverfahren
DE19637163A1 (de) Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers
DE69630714T2 (de) Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und deren Herstellung
DE19546578A1 (de) Halbleiterlaservorrichtung und Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung
DE19505949A1 (de) Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers
DE19625599A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements und Halbleiter-Bauelement
DE19650802B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
DE3887567T2 (de) Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8172 Supplementary division/partition in:

Ref country code: DE

Ref document number: 19655055

Format of ref document f/p: P

Q171 Divided out to:

Ref country code: DE

Ref document number: 19655055

8125 Change of the main classification

Ipc: H01S 5/227

8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R071 Expiry of right