DE19919382C2 - Halbleiterlaser mit codotierten verteilten Bragg-Reflektoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Halbleiterbauelemente und deren Fertigung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf lichtemittierende Bauelemente, wie z. B. Halbleiterlaserbauelemente. Die Erfindung besitzt eine besondere Anwendbarkeit bei den oberflächenemittieren­ den Vertikalresonatorlaser-(VCSEL-; VCSEL = Vertical Cavity Surface-Emitting Laser)Bauelementen.

Ein Halbleiterlaserbauelement, wie z. B. ein oberflächen­ emittierendes Vertikalresonatorlaser-(VCSEL-)Bauelement, erzeugt ein monochromatisches kohärentes Licht, wenn elek­ trischer Strom durch dasselbe läuft. Im wesentlichen besteht ein VCSEL aus einer Schicht aus lichtemittierendem Material, die zwischen zwei reflektierende Schichten angeordnet ist.

Die Wärmeableitung ist eines der Probleme, das VCSEL-Ent­ wickler handhaben müssen. Die Menge der Wärme, die erzeugt wird, bezieht sich auf den Widerstand des VCSEL und auf die Strommenge, die der VCSEL führt. Der Widerstand wird allge­ mein als "Serienwiderstand" bezeichnet, da der Strom durch die Schichten seriell fließt. Obwohl es wünschenswert ist, daß der VCSEL die Leistungsabgabe des Laserlichts maximieren kann, indem so viel Strom wie möglich geführt wird, begrenzt das Wärmen die Strommenge, die geführt werden kann.

Herkömmliche Lösungsansätze wurden verwendet, um die Wärme­ ableitungseffizienz der VCSEL-Struktur zu reduzieren. Bei­ spielsweise beschreiben Kish, Jr., u. a., in dem U.S.-Patent 5,724,376, "Transparent Substrate Vertical Cavity Surface Emitting Lasers Fabricated by Semiconductor Wafer Bonding," auf das im folgenden in Verbindung mit Fig. 1 Bezug genommen wird, eine Struktur, die eine Wärmesenke in der Nähe der ak­ tiven Schicht verwendet.

Es ist ferner bekannt, daß der Widerstand der Schichten, die die reflektierenden Strukturen bilden, durch Dotieren redu­ ziert werden kann. Dies ermöglicht es, daß mehr Strom für eine gegebene Wärmemenge fließt, so daß die Lichtabgabelei­ stung erhöht wird. Siehe z. B. K. L. Lear u. a., "Low Threshold Voltage Vertical Cavity Surface-Emitting Laser," Electronics Letters, Band 29, Nr. 7, (1. April 1993), Seiten 584-6.

Ferner ist in P. Zhou u. a., "Low Series Resistance High- Efficiency GaAs/AlGaAs Vertical-Cavity Surface-Emitting. Lasers with Continuously Graded Mirrors Grown by MOCVD", IEEE Photonics Technology Letters, Band 3, Nr. 7 (Juli 1991), S. 591-593, ein Verfahren zum Reduzieren des Serienwiderstandes durch Abstufen von Grenzflächen zwischen Reflektorschichten beschrieben.

Aus der EP 0452032 A2 ist bereits eine oberflächenemittierende Halbleiterlaserstruktur bekannt, welche eine Be-dotierte AlAs- Schicht oberhalb einer AlGaAs-Schicht aufweist, welche mitei­ nander einen oberen Spiegelreflektionsbereich bilden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterlaserbauelement zu schaffen, das die Stromfüh­ rungskapazität weiter verbessert, während der Widerstand begrenzt wird und eine gute Herstellbarkeit vorgesehen wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterlaserbauelement gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung ist ein Halbleiterlaserbauelement vor­ gesehen, das einen niedrigen Serienwiderstand aufweist, und das ohne weiteres herstellbar ist.

Ein derartiges Laserbauelement weist eine aktive Schicht und eine erste und eine zweite reflektierende Struktur auf, die an gegenüberliegenden Seiten der aktiven Schicht angeordnet sind. Sowohl die erste als auch die zweite reflektierende Struktur sind DBR (= Distributed Bragg Reflectors = Verteil­ te Bragg-Reflektoren), und jeder DBR umfaßt jeweils (i) eine erste Schicht mit einem ersten Brechungsindex und (ii) eine zweite Schicht mit einem zweiten Brechungsindex.

Die zwei DBR sind dotiert, einer p-Typ und der andere n-Typ. Während für jeden DBR der Dotierungstyp konstant ist, werden unterschiedliche Dotierstoffe für unterschiedliche Schichten eines gegebenen DBR verwendet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die reflek­ tierenden Strukturen DBR, die aus AlGaAs bestehen, wobei der Al-Gehalt variiert wird, um den Brechungsindex der Schichten zu variieren. Die zwei Schichten des p- Typ-DBR sind mit Magnesium und Kohlenstoff für Schichten mit nie­ drigem Brechungsindex bzw. für Schichten mit hohem Brechungsindex dotiert.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Halbleiterlaserbauelements;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Halbleiterlaser­ bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 3 ein schematisches Diagramm eines Halbleiterlaser­ bauelements gemäß einem zweiten und einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Diese Erfindung sieht ein codotierendes Verfahren vor, das entwickelt ist, um p-Typ-DBR durch organometallische Dampf­ phasenepitaxie (OMPVE) für Halbleiter-VCSEL vorzubereiten. Unter Verwendung dieses codotierenden Verfahrens kann ein niedriger Serienwiderstand und eine niedrige Betriebsspan­ nung durch diese Bauelemente mit einer guten Herstellbarkeit erreicht werden.

Ein Beispiel eines herkömmlichen VCSEL, der allgemein mit 10 bezeichnet ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Der VCSEL von Fig. 1 ist in Kish, Jr., u. a., U.S.-Patent 5,724,376, "Transparent Substrate Vertical Cavity Surface Emitting Lasers Fabricated by Semiconductor Wafer Bonding," beschrieben und ist detail­ lierter im folgenden erörtert. Die Fig. 1 des Patents von Kish ist als Fig. 1 der vorliegenden Patentanmeldung ko­ piert.

Bei einem Halbleiterlaser, wie z. B. der VCSEL 10, wird eine Schicht 11 aus einem Material, das Licht emittiert, wenn Strom durch dasselbe fließt, als das aktive Material verwen­ det. Verschiedene Materialien mit dieser lichtemittierenden Eigenschaft sind Fachleuten bekannt.

Die gegenüberliegenden reflektierenden Oberflächen werden oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht gefertigt. Eine obere reflektierende Struktur 13 und eine untere reflektie­ rende Struktur 15 sind gezeigt. Die aktive Schicht 11 be­ findet sich zwischen den reflektierenden Strukturen 13 und 15. Die reflektierenden Oberflächen 13 und 15 werden typi­ scherweise durch Aufbringen einer Folge von Schichten aus Material mit unterschiedlichen Brechungsindizes erzeugt. Ei­ ne derartige Struktur wird ein verteilter Bragg-Reflektor (DBR) genannt. Der Raum zwischen den DBR (der durch die aktive Schicht 11 eingenommen wird) wird ein Fabry-Perot- Resonator genannt.

Die Struktur, die gerade beschrieben wurde, wird auf einem Substrat 17 gebildet. Bei dem VCSEL-Entwurf, ist es eine üb­ liche Praxis die zwei reflektierenden Strukturen 13 und 15 entgegengesetzt zu dotieren. Das heißt eine reflektierende Struktur ist n-Typ-dotiert und die andere ist p-Typ-dotiert. Folglich kann ein VCSEL Charakteristika aufweisen, die mit denselben einer pn-Übergangsdiode vergleichbar sind. Eine Schaltung, die einen VCSEL verwendet, treibt den VCSEL, um Licht durch Anlegen einer Vorwärtsvorspannung zwischen die zwei Anschlüsse des VCSEL zu erzeugen.

Es gibt bekannte Wege zum Einstellen des Brechungsindex einer Schicht eines Halbleitermaterials. Beispielsweise kann, wenn die Schichten aus Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) be­ stehen, dann der Aluminiumgehalt variiert werden: je höher der Aluminiumgehalt desto niedriger der Brechungsindex.

Die Schichten sind dotiert sein, um dieselben zum n-Typ oder p-Typ zu machen. Es werden Kohlenstoff- (C-) oder Magnesium- (Mg-) Do­ tierstoff verwendet, um AlGaAs zum p-Typ zu machen.

Elektrische Kontakte 19 und 21 sind an gegenüberliegenden Seiten der oben beschriebenen Halbleiterstruktur vorgesehen, um es zu ermöglichen, daß Strom an die Struktur angelegt werden kann, um die aktive Schicht 11 zu aktivieren. Der obere Kontakt 19 ist konfiguriert, um einen Freiraum dafür zu schaffen, daß das Laserlicht aus dem VCSEL-Bauelement 10 austritt. Bei einer möglichen Konfiguration, die schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, weist der obere Kontakt 19 eine Öff­ nung auf, durch die das Laserlicht läuft. In Fig. 1 ist das Laserlicht als nach oben durch die Öffnung in dem oberen Kontakt 19 gehend gezeigt.

Ein VCSEL-Bauelement, wie z. B. der VCSEL 10, weist einen charakteristischen Widerstand zwischen den Kontakten 19 und 21 auf. Sowie Strom durch den VCSEL 10 fließt, wird Wärme erzeugt. Die Wärme wird durch eine Wärmesenke 23 abgeleitet, die mit einem Lotchip befestigt ist.

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Abschnitts eines VCSEL-Bauelements gemäß der Erfindung. Die Struktur, die in Fig. 2 gezeigt ist, entspricht den Strukturen 11, 13 und 15 von Fig. 1. Der Rest von Fig. 1 umfaßt Elemente, die für die Erfindung nicht wesentlich sind. Daher wurden diese zusätz­ lichen Elemente in der Fig. 2 weggelassen.

Eine aktive Schicht 25, die ähnlich zu der aktiven Schicht 11 von Fig. 1 ist, bildet einen VCSEL-Resonator zwischen zwei reflektierenden Strukturen 27 und 29. Die reflektierenden Strukturen 27 und 29 sind als ein p-Typ-DBR bzw. als ein n-Typ-DBR gezeigt.

Die DBR 27 und 29 umfassen wechselnde Schichten aus zwei Ma­ terialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Wie im vorhergehenden erörtert, dient dort, wo die Materialien AlGaAs sind, eine AlGaAs-Schicht mit niedrigem Al-Anteil als das Material mit hohem Index, und ein AlGaAs mit hohem Al- Anteil dient als das Material mit niedrigem Index. Eine ge­ stufte Grenzfläche zwischen den Schichten, die nicht gezeigt ist, kann, wenn geeignet, verwendet werden.

Ein Paar von Schichten innerhalb eines DBR kann als eine Einheitsteilstruktur betrachtet werden. Dann kann ein DBR aufgebaut werden, der eine geeignete Anzahl von Teilstruk­ turen umfaßt. In Fig. 2 umfaßt der p-Typ-DBR 27 eine Ein­ heitsteilstruktur 31, die eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 33 und eine Schicht mit hohem Brechungsindex 35 umfaßt.

Obwohl eine derartige Einheitsteilstruktur pro DBR ein theo­ retisches Minimum ist, umfassen in der Praxis DBR mehr als eine Einheitsteilstruktur. Wie es gezeigt ist, wird die Ein­ heitsteilstruktur eine N1 Anzahl von Malen wiederholt, um den gesamten p-Typ-DBR 27 zu bilden. Ähnlich umfaßt der n- Typ-DBR 29 eine Einheitsteilstruktur 37, die eine N2 Anzahl von Malen wiederholt wird. N1 und N2 sind Ganzzahlen, die die Gesamtzahl der Einheitsteilstrukturen darstellen. Für bevorzugte Ausführungsbeispiele können N1 und N2 bis zu etwa 50 groß sein.

Der elektrische Pumpstrom, der durch alle Schichten seriell läuft, erzeugt in Beziehung zu dem Gesamtwiderstand der Struktur Wärme. Gemäß der Erfindung wird eine ausreichende Dotierung bei jenen Schichten und der Grenzfläche verwendet, um den Gesamtwiderstand zu reduzieren. Dementsprechend wer­ den der Spannungsabfall quer zu den DBR 27 und 29 und die Wärme, die durch den Stromfluß erzeugt wird, vorteilhaft reduziert. Ein p-Typ-DBR tendiert dazu, einen höheren Wider­ stand als ein n-Typ-DBR zu besitzen. Dementsprechend ist die Erfindung insbesondere vorteilhaft, wenn dieselbe auf p- Typ-DBR angewendet wird.

Gemäß der Erfindung verwendet ein "Codotierungs"-Schema un­ terschiedliche Dotierstoffe für die zwei Schichten in einem DBR oder in einer DBR-Einheitsteilstruktur.

Die Struktur von Fig. 2 umfaßt DBR, die aus einem bevorzug­ ten Material, AlGaAS, bestehen, bei dem der Brechungsindex durch Variieren des Al-Gehalts variiert wird. Zwei der verwendeten Dotierstoffe bei p-Typ-AlGaAs-DBR sind Mg und C. Für den p-Typ-DBR 27 wird C als der Dotier­ stoff bei AlGaAs-Schichten mit hohem Al-Anteil, wie z. B. der Schicht 33, verwendet, und Mg wird bei den AlGaAs- Schichten mit niedrigem Al-Anteil, wie z. B. der Schicht 35, verwendet.

Es sei bemerkt, daß bei anderen bevorzugten Ausführungsbei­ spielen der Erfindung die AlGaAs-Schichten mit hohem Al-An­ teil (z. B. die Schicht 33) mit einer Kombination aus C und Mg sowie nur mit C dotiert sein können.

Mg wird, ungeachtet des Aluminiumgehalts des AlGaAs-Mate­ rials, als ein Dotierstoff verwendet. Das Mg-Dotieren durch OMPVE wird durch die Verwendung von bekannten Mg-Do­ tierstoffquellen durchgeführt.

Bei AlGaAs mit einem hohen Al-Anteil und Grenzflächen­ schichten besitzt Mg den Nachteil, daß die höchstmögliche aktivierte Dotierstoffionenkonzentration (d. h. die erreich­ bare Trägerkonzentration) auf einen nachteilhaft niedrigen Wert von 10¹⁸ Dotierstoffatomen pro cm³ begrenzt ist. Als ein Resultat besitzen VCSEL, die unter Verwendung von Mg-do­ tieren p-Typ-DBR gewachsen sind, aufgrund der höheren Serienwiderstände derselben, üblicherweise höhere Betriebs­ spannungen.

Kohlenstoff kann auf der anderen Seite ohne weiteres in AlGaAs-Schichten mit sehr hohen Pegeln eingebracht werden. Kohlenstoffdotierstoff-OMPVE-Gase tendieren jedoch dazu, nachteilhafte korrodierende Eigenschaften zu besitzen. Bei einem Fertigungsprozeß, der einen Schritt des Dotierens aus einem Umgebungskohlenstoffdotierstoffquellengas umfaßt, ätzt das Kohlenstoffdotierstoffquellengas die AlGaAs-Schichten zurück, auf denen die Kohlenstoff-dotierte Epitaxie aufge­ bracht werden soll.

Wenn ein CBr₄-Dotierstoffgas mit einem AlGaAs mit niedrigem Al-Anteil verwendet wird, tritt ein Rückätzen mit einer Rate von über 30% der normalen Aufwachsrate auf. Die Rückätzrate ist jedoch für AlAs vernachlässigbar. Für Zwischenmischun­ gen, die sowohl Al und Ga umfassen, sind die Rückätzraten ebenfalls mittelmäßig. Zusätzlich ist die Rückätzrate gegen­ über der Temperatur und der Gasflußstrukturvariation über den Wafer empfindlich.

Als ein Resultat tendiert die Dickenverteilung eines C-do­ tierten p-Typ-DBR über den Wafer dazu, nicht gleichmäßig zu sein. Im Gegensatz dazu verwendet die Fertigung von n-Typ- DBR-Strukturen keine Substanzen, die ein Rückätzen bewirken. Daher kann die n-Typ-DBR-Fertigung ohne weiteres gesteuert werden, während die p-Typ-DBR-Fertigung Gleichmäßigkeits­ probleme aufweist, die zu DBR-Dickenfehlübereinstimmungen führen.

Bei einem herkömmlichen VCSEL, bei dem sowohl n-Typ- als p-Typ-DBR benötigt werden, verschlechtert die Dickenfehl­ übereinstimmung zwischen denselben wesentlich die Leistungs­ gleichmäßigkeit von Bauelementen über den Wafer.

Gemäß der Erfindung wird eine bessere Gleichmäßigkeit er­ reicht, indem eine Kohlenstoffdotierung lediglich für Mate­ rialschichten verwendet wird, die einen hohen Aluminiumge­ halt aufweisen und folglich gegenüber einem Rückätzen und den resultierenden Gleichmäßigkeitsproblemen weniger anfällig sind. Die Kohlenstoffdotierung ist für AlGaAs-Schich­ ten mit einem hohen Al-Anteil und einem niedrigen Brechungs­ index besser als für AlGaAs-Schichten mit einem niedrigen Al-Anteil und einem hohen Brechungsindex geeignet.

Für die gegenüber einem Rückätzen anfälligeren Schichten mit niedrigem Al-Gehalt ist das Mg-Dotieren nicht der gleichen Grenze von 1 × 10¹⁸ pro cm³ für das Material mit dem hohen Al-Gehalt ausgesetzt. Auf diese Art und Weise können hohe Dotierkonzentrationen über 3 × 10¹⁸ cm^-3 ohne weiteres ohne die Probleme des Rückätzens in beiden Schichten erreicht werden. Daher sieht das Mg-Dotieren von Schichten mit nie­ drigem Al-Gehalt einen Widerstand, der in dem Gesamtzusam­ menhang der Struktur vorteilhaft niedrig ist, und eine Her­ stellbarkeit ohne das Rückätzen und die resultierende Un­ gleichmäßigkeit vor.

Während ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung lediglich Kohlenstoff für das Dotieren der Schichten mit hohem Al-Gehalt verwendet, ist es ferner möglich, mit einer Mischung aus Mg und C zu dotieren. Da der Al-Gehalt hoch ist, bewirkt der Kohlenstoffgehalt des Dotierstoffgases kei­ nen nachteilhaften Betrag des Rückätzens.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 und die darauf bezogenen Ausführungsbeispiele, die für Fachleute aus der obigen Be­ schreibung offensichtlich sind, können als eine erste Klasse von Ausführungsbeispielen betrachtet werden.

Es gibt ferner zwei zusätzliche Klassen (eine "Zweite" und eine "Dritte" Klasse) von Ausführungsbeispielen. Die zweite Klasse umfaßt ferner relativ schmale Grenzflächenschichten zwischen dem VCSEL-Resonator und den vorher beschriebenen Schichten, die benachbart zu oder zwischen diesen Schichten liegen. Um zwischen diesen Schichttypen zu unterscheiden, wird der Ausdruck "normal" verwendet, um auf die oben be­ schriebenen Schichten Bezug zu nehmen.

Die Grenzflächenschichten glätten den scharfen Übergang be­ züglich der Zusammensetzung von der Schicht mit hohem Al-Ge­ halt zu der Schicht mit niedrigem Al-Gehalt. Dies reduziert vorteilhaft den Serienwiderstand.

Allgemein müssen die Grenzflächenschichten stark dotiert sein, um den Serienwiderstand ausreichend zu reduzieren. Ein Codotierungsentwurf (C + Mg oder C alleine) erreicht bei dieser Grenzflächenschicht vorteilhaft diese Reduktion des Widerstandes.

Bei der dritten Klasse von Ausführungsbeispielen sind die Schichten in Abschnitte, mit einigen sich kontinuierlich ändernden oder diskreten Al-Anteilen und/oder mit einer Codotierung der unterschiedlichen Abschnitte, aufgeteilt. Dies kann mit normalen Schichten durchgeführt werden. Die Grenzflächenabstufungsschichten können ferner in Abschnitte aufgeteilt und dementsprechend codotiert sein.

Das abschnittweise Codotieren hat sich als besonders effek­ tiv dort erwiesen, wo Grenzflächenschichten vorgesehen sind. Eine bevorzugte in Abschnitte aufgeteilte Grenzfläche umfaßt Grenzflächenschichten aus AlGaAs, die zwischen normalen Schichten angrenzen. Die Grenzflächenschichten oder Schich­ ten werden pro Abschnitt codotiert.

Das abschnittsweise Codotieren kann auf verschiedene Arten und Weisen durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Grenzflächenschicht zwei Abschnitte aufweisen, von denen lediglich einer codotiert ist.

Dort wo normale Schichten mit einem hohen Al-Anteil und ei­ nem niedrigen Al-Anteil jeweils Grenzflächenschichten auf­ weisen, kann die Grenzfläche nach der Schicht mit hohem Al-Anteil jedoch nicht die Grenzfläche nach der Schicht mit niedrigem Al-Anteil codotiert sein. Zusätzlich können bei dieser Schichtkonfiguration die zwei normalen Schichten selbst codotiert sein oder nicht.

Fig. 3 ist ein Querschnittsdiagramm, das den p-Typ-DBR eines Beispiels eines Halbleiterlaserbauelements zeigt. Das Bau­ element von Fig. 3 weist Grenzflächenschichten gemäß der zweiten Klasse von Ausführungsbeispielen auf, und die Grenz­ flächenschichten zeigen ein Beispiel eines abschnittweisen Codotierens gemäß der dritten Klasse von Ausführungsbeispie­ len.

In Fig. 3 sind ein VCSEL-Resonator 39 und ein p-DBR, der allgemein als 41 gezeigt ist, gegeben. Zur Vereinfachung sind zwei Einheitsteilstrukturen 43 und 45 gezeigt, obwohl es mehrere Einheitsteilstrukturen geben kann. Die Einheits­ teilstrukturen 43 und 45 umfassen jeweils eine normale Schicht mit hohem Al-Anteil (47 bzw. 49) und eine normale Schicht mit niedrigem Al-Anteil (51 und bzw. 53).

Grenzflächen zwischen den normalen Schichten und/oder dem VCSEL-Resonator 39 stellen das zweite und das dritte Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung dar. Einzelne Beispiele werden getrennt erörtert.

Gemäß der zweiten Klasse von Ausführungsbeispielen ist eine Grenzflächenschicht 55 zwischen dem VCSEL-Resonator 39 und der normalen Schicht mit hohem Al-Anteil 49 gezeigt.

Gemäß der dritten Klasse von Ausführungsbeispielen ist eine Grenzfläche, die aus Abschnitten 57 und 59 besteht, zwischen der normalen Schicht mit hohem Al-Anteil 49 und der normalen Schicht mit niedrigem Al-Anteil 53 gezeigt. In der folgenden Erörterung wird auf Schichten, wie z. B. 57 und 59, entweder als einzelne Grenzflächenschichten, die aneinander angren­ zen, oder als Abschnitte einer Gesamtgrenzflächenschicht Be­ zug genommen. Um welche Bezeichnung es sich jeweils handelt, wird aus dem Zusammenhang klar.

Wie gezeigt, sind die Grenzflächenschichten 55, 57 und 59 dünner als die normalen Schichten 53 und 49. Wie oben be­ schrieben, ist diese relative Dünne der Grenzflächenschichten, wie z. B. 55, 57 und 59, ein bevorzugtes Merkmal.

Ferner besitzen die Grenzflächenschichten Beschriftungen, die den relativen Al-Gehalt derselben widerspiegeln. Die Al-Gehaltbeschriftungen sollten als ihre intuitive Bedeutung aufweisend, d. h. von einem niedrigen Al-Anteil (d. h. dem niedrigsten Al-Gehalt) zu einem mittelniedrigen Al-Anteil und einem mittelhohen Al-Anteil zu einem hohen Al-Anteil (d. h. dem höchsten Al-Gehalt) laufend, aufgefaßt werden.

Die exakten Al-Zusammensetzungen können mit der speziellen Anwendung variieren. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der zweiten und der dritten Klasse von Ausführungsbeispielen besitzen jedoch Schichten, deren Al-Gehalt bezüglich des Werts zwischen den Al-Gehalten der angrenzenden Grenzfläche oder der normalen Schichten liegt. Beispielsweise laufen aufeinanderfolgend angrenzende Schichten von 49 (hoher Al- Anteil) durch 59 (mittelhoher Al-Anteil) und 57 (mittel­ niedriger Al-Anteil) bis 53 (niedriger Al-Anteil).

Die Struktur von Fig. 3 zeigt insgesamt genommen eine bevor­ zugte Art, mit der Grenzflächenschichten in eine Gesamt- p-DBR-Struktur eingebaut werden. Das heißt jede der normalen Schichten weist eine Grenzflächenschicht auf jeder Seite auf.

Es wird beispielsweise die Teilstruktur 45 detailliert be­ trachtet. Die Grenzflächenschichten 55 und 57 grenzen an die normale Schicht mit hohem Al-Anteil 49 an jeder Seite an. Die Grenzflächenschichten 55 und 57 weisen jeweils einen mittelhohen Al-Gehalt auf, so daß der Al-Gehalt relativ mäßig variiert, sowie eine Schichtgrenze überquert wird. Ferner grenzt die normale Schicht mit niedrigem Al-Anteil 53 auf jeder Seite an die Grenzflächenschicht 57 und eine Grenzflächenschicht 61 an. Die Grenzflächenschichten 57 und 61 weisen einen mittelniedrigen Al-Gehalt auf, so daß ein Überqueren dieser Schichtgrenzen den Al-Gehalt wiederum nicht drastisch variiert. Ferner variiert die 57-59-Grenze den Al-Gehalt lediglich von mittelniedrig zu mittelhoch.

Das Codotieren der Grenzflächenschichten wird ebenfalls gemäß der Erfindung durchgeführt. Ab­ hängig von dem absoluten Al-Gehalt der verschiedenen Grenz­ flächenschichten sind die Grenzflächenschichten mit mittelniedri­ gem Al-Gehalt 57 und 61 mit Mg dotiert, während die Grenzflächenschichten mit mittelhohem Al-Gehalt 55 und 59 mit C oder C + Mg dotiert sind.

Gemäß der Erfindung werden die widerstreitenden Bedürfnisse nach einer gut dotierten DBR-Struktur zum Minimieren des Serienwiderstands und nach einem Bauelement, dessen Ferti­ gung die Rückätzprobleme vermeidet, befriedigt. Es wird erwartet, daß VCSEL mit codotierten DBR einen niedrigen Serienwiderstand und eine niedrige Betriebsspannung mit einer relativ guten Gleichmäßigkeit über den Wafer besitzen.

Claims (7)

1. Halbleiterlaserbauelement mit folgenden Merkmalen:
einer aktiven Schicht (25), die gegenüberliegende Sei­ ten aufweist;
einer ersten reflektierenden Struktur (27), die auf einer Seite der aktiven Schicht (25) angeordnet ist, und einer zweiten reflektierenden Struktur (29), die auf der anderen Seite der aktiven Schicht (25) angeordnet ist, wobei die reflektierenden Strukturen (27, 29) jeweils eine geeignete Anzahl von zumindest zweischichtigen Einheitsstrukturen aufweisen,
wobei die Einheitsstruktur der ersten reflektierender Struktur aufweist:

• a) eine erste Schicht (33), die einen ersten Bre­ chungsindex hat und aus einer ersten Halbleiter­ verbindung, die einen ersten Dotierstoff aufweist, besteht, wobei der erste Dotierstoff Kohlenstoff oder Kohlenstoff und Magnesium aufweist, und
• b) eine zweite Schicht (35), die einen zweiten Brechungsindex hat und aus einer zweiten Halb­ leiterverbindung, die einen zweiten Dotierstoff aufweist, besteht, wobei der zweite Dotierstoff Magnesium aufweist.

2. Halbleiterlaserbauelement gemäß Anspruch 1,
wobei die Einheitsstruktur der zweiten reflektierenden Struktur aufweist:

• a) eine dritte Schicht (33), die einen dritten Bre­ chungsindex hat und aus einer dritten Halbleiter­ verbindung, die einen dritten Dotierstoff aufweist, besteht, wobei der dritte Dotierstoff Kohlenstoff oder Kohlenstoff und Magnesium aufweist, und
• b) eine vierte Schicht (35), die einen vierten Brechungsindex hat und aus einer vierten Halb­ leiterverbindung, die einen vierten Dotierstoff aufweist, besteht, wobei der vierte Dotierstoff Magnesium aufweist.

3. Halbleiterlaserbauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem sowohl bei der ersten als auch der zweiten reflektierenden Struktur (27, 29)
die erste und dritte Schicht (33) aus einer ersten III-V-Halbleiterverbindung besteht; und
die zweite und vierte Schicht (35) aus einer zweiten III-V-Halbleiterverbindung besteht.

4. Halbleiterlaserbauelement gemäß Anspruch 3, bei dem
die erste III-V-Halbleiterverbindung (33) AlGaAs mit einem ersten Al-Anteil ist; und
die zweite III-V-Halbleiterverbindung (35) AlGaAs mit einem zweiten Al-Anteil ist, der kleiner ist als der erste Al-Anteil.

5. Halbleiterlaserbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner eine Grenzflächenschicht (57, 59) be­ nachbart zu entweder der ersten Schicht oder der zweiten Schicht aufweist.

6. Halbleiterlaserbauelement gemäß Anspruch 5, bei dem die Grenzflächenschicht einen ersten Abschnitt (57) und einen zweiten Abschnitt (59) aufweist, wobei der erste und der zweite Abschnitt eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung besitzen.

7. Halbleiterlaserbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem entweder die erste oder die zweite Schicht (33, 35) einen ersten Abschnitt und einen zwei­ ten Abschnitt aufweist, wobei der erste und der zweite Abschnitt eine unterschiedliche chemische Zusammen­ setzung besitzen.