DE2450162A1 - Verfahren zur herstellung eines halbleiterlaserelements - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines halbleiterlaserelementsInfo
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Description
PATENTANWÄLTE o , c n 1
b U I
HENKEL, KERN, FEILER & HANZ
BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND
TELEX: 05 29 802 HNKL D ΒΠΙΓΔΡΠ SPHlUin STRASSF ? WECHSELBANK MÜNCHEN Nr. 318-85111
TELEFON- Γ089Ϊ 663197 66 30 91 92 AKU-i»LHMlU-b 1 KA^t Z 'DRESDNER BANK MÜNCHEN 3 914
TELEFON. (089) 66 3197, 66 30 91 - 9Z D-8000 MÜNCHEN 90 POSTSCHECK: MÜNCHEN 162147 -
TELEGRAMME1ELLIPSOIDMuNCHEN ^ ουυυ mum^ii^n
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 59 n, , innl
fc &· UKs. 1974 Tokio, Japan
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements, insbesondere ein Verfahren zur
Herstellung eines Halbleiterlaserelements, das in mindestens
drei Richtungen Ladungsträger zu begrenzen vermag.
Halbleiterlaserelemente besitzen wegen ihrer sogenannten Doppelheterogrenzstruktur eine stark erniedrigte Schwellenstromdichte.
Die Abmessungen der betreffenden Halbleiterelemente begrenzen jedoch die Schwellendichte, weswegen
übliche Halbleiterlaserelemente normalerweise nur mit einem Strom in der Größenordnung von einigen 100 mA
betrieben werden konnten.
Es sind bereits Doppelheterogrenzschichtlaser bekannt, bei denen eine Halbleiterschicht aus einem halbleitenden
Material, üblicherweise Galliumarsenid (GaAs), mit Elektronen- oder Löcherleitfähigkeit bzw. vom N- oder P-Leitertyp
eines relativ engen Energiespalts bzw. einer relativ geringen Breite des verbotenen Bandes besteht
und zwischen einem Paar N- und P-Halbleiterschicht aus
einem halbleitenden Material einer größeren Breite des
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verbotenen Bandes, z.B. Galliumaluminiumarsenid (Ga^xAl As
mit χ kleiner 1 und größer 0) liegt. Bei derartigen Doppelheterogrenzschichtlasern
sind das Licht und die Ladungsträger wirksam auf eine Richtung senkrecht zur Grenzschichtebene begrenzt, so daß in der mittleren GaAs-Scliicht
Licht und Ladungsträger extrem hoher Dichte entstehen können. Aus diesem Grunde wurde der Schwellenstrom
von Doppelheterogrenzschichtlasern auf denselben Wert oder weniger als ein Zehntel des Werts, der mit üblichen
Homogrenzschichtlasern erreicht wird, erniedrigt. Solche Doppelheterogrenzschichtlaser besitzen jedoch
keine Wirksamkeit zur Begrenzung von Licht und Ladungsträgern in einer Richtung quer zur Grenzschicht.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlaserelementen
vom Grenz- oder Sperrschichttyp mit im Vergleich zu bekannten Laserelementen weiter erniedrigtem
Schwellenstrom und in zwei Richtungen ausgedehntem Begrenzungs- bzw· Sperreffekt zu schaffen.
Gegenstand der Erfindung ist somit .ein Verfahren zur
Herstellung eines Halbleiterlaserelements, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man nacheinander auf einer
ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitertyps eine zweite und dritte Halbleiterschicht des ersten Leitertyps
ausbildet, wobei die erste und dritte Halbleiterschicht aus einem halbleitenden Material relativ großer
Breite des verbotenen Bandes und die zweite Halbleiterschicht aus einem halbleitenden Material relativ
geringer Breite des verbotenen Bandes besteht} daß man die dritte Halbleiterschicht von ihrer freiliegenden
Oberfläche her selektiv ätzt, um einen den geätzten Teil
-J-
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der dritten Halbleiterschicht und den dadurch überdeckten
Teil der zweiten Halbleiterschicht umfassenden Bereich bis zur ersten Halbleiterschicht zu entfernen! daß
man zur vollständigen Ausfüllung des entfernten Bereichs eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten Leitertyps
aus einem halbleitenden Material relativ großer Breite des verbotenen Bandes ausbildetj daß man die nehen der
vierten Halbleiterschicht liegenden Teile der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht des ersten Leitertyps
in den zweiten Leitertyp umwandelt raid daß man mit der ersten Halbleiterschicht einen ersten elektrischen
Anschluß und mit der vierten Halbleiterschicht ©inen zweiten elektrischen Anschluß in ohmschen Kontakt bringt,
Vorzugsweise besteht die erste, dritte land vierte Halbleiterschicht aus Galliumaluminiumarsenid (Ga1 .^U. As
mit χ =■ kleiner als 1 und größer als 0) 1UHd di® zweite
Halbleiterschicht aus Galliumarsenid
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines gemäß dem
Stand der Technik aufgebauten Doppelheterogrenzschichtlasers j
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgeiräß
gewonnenen Grenz- oder Sperrschichtlasers j
Fig.3a bis 3d Querschnitte, die die Schrittfolge des
Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung einer» Halbleiterlasers veranschaulichen, und
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Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines nach den in den Fig. 3 erläuterten Verfahrensschritten
hergestellten Halbleiterlaser.
Das in Fig. 1 dargestellte "bekannte Halbleiterlaserelement
enthält drei aufeinander liegende Halbleiterschichten 10, 12 und 14. Die obere Halbleiterschicht 10 besteht
üblicherweise aus P-leitfähigem Galliumaluminiumarsenid
(Ga^xAlxAs) mit χ kleiner 1 und größer 0 und
besitzt ein breites verbotenes Band bzw. einen breiten Energiespalt. Die untere Halbleiterschicht 14 besteht
üblicherweise aus N-leitfähigem Galliumaluminiumarsenid
und besitzt ebenfalls ein breites verbotenes Band. Zwischen den Schichten 10 und 14 liegt die Halbleiterzwischenschicht
12, die in der Regel aus N- oder P-leitfähigem Galliumarsenid (GaAs) besteht und ein schmales verbotenes
Band aufweist. Das Ganze bildet dann ein Doppelheterogrenzschichtlaserelement.
Mit der oberen und unteren Halbleiterschicht 10 und 14 befindet sich ein Elektrodenpaar
16 in ohmsehern Kontakt.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung vermag Licht und Ladungsträger in einer Richtung senkrecht zur Ebene
des darin gebildeten PN -Übergangs zu sperren bzw. zu begrenzen, so daß in der GaAs-Zwischenschicht 12 Licht
und Ladungsträger extrem hoher Dichte entstehen. Folglich wurde der Schwellenstrom auf ein Zehntel oder weniger
des Werts für übliche Homogrenzschichtlaser erniedrigt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung können
jedoch Licht und Ladungsträger in Querrichtung nicht begrenzt bzw. gesperrt werden.
Erfindungsgemäß soll die Dichte des Schwellenstroms und folglich der Betriebsstrom für Grenzschichtlaserelemente
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weiter erniedrigt werden, wobei gleichzeitig Licht und Ladungsträger in Längs- und Querrichtung der Laserelemente
bzw. in zwei Dimensionen begrenzt bzw. gesperrt werden sollen.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien werden
nun anhand von Fig. 2 näher erläutert. Bei der in Fig. dargestellten Anordnung liegt eine Halbleiterschicht 20
eines ersten Leitertyps,'z.B. einer N-Leitfähigkeit, auf
einer Halbleiterschicht 22 eines zweiten Leitertyps, z.B. einer P-Leitfähigkeit, wobei zwischen beiden Halbleiterschichten
ein PN-Übergang gebildet wird. Im vorliegenden Falle bestehen beide Halbleiterschichten 20
und 22 aus Galliumaluminiumarsenid (Ga^xAlxAs mit χ
kleiner 1 und größer 0); bei dem PN-Übergang handelt es sich um eine Homogrenzschicht aus Galliumaluminiumarsenid.
Die Halbleiterschicht 20 umfaßt eine weitere Halbleiterschicht 24 des ersten Leitertyps, d.h. einer N-Leitfähigkeit,
aus Galliumarsenid (GaAs), die mit einer in der Halbleiterschicht 22 gebildeten weiteren Halbleiterschicht
26 des zweiten Leitertyps bzw. einer F-Leitfähigkeit aus Galliumarsenid (GaAs) in Kontakt
steht. Auf diese Weise entsteht zwischen den Halbleiterschichten 24 und 26 aus Galliumarsenid eine PN-Homogrenzschicht
bzw. ein PN-Homoübergang. Mit den beiden Halbleiterschichten 20 und 24 befindet sich eine Elektrode
28 in ohmschem Kontakt. Eine weitere Elektrode 28 steht mit der Halbleiterschicht 22 in ohmschem Kontakt.
Wenn an die in Fig. 2 dargestellte Anordnung eine Vorwärtsspannung
angelegt wird, ist ein durch die GaAs-Homogrenzschicht fließender Strom J1 größer als ein
durch die Ga^^l^As-Homogrenzschicht fließender Strom J2
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da das GaAs in der Breite des verbotenen Bandes schmaler ist als das Ga1^xAlxAs. Wenn beispielsweise χ in Ga1
=0,3, kann das Verhältnis zwischen den beiden Strömen J1ZJ2 ohne weiteres gleich etwa 100 sein. Dies wurde experimentell
für die sogenannten Halbleiterstreifengeometrie-DH-Laser
(junction-stripe-geometry DH lasers), die im Hinblick auf eine Stromkonzentration nach ähnlichen
Prinzipien arbeiten, bestätigt. In anderen Worten gesagt, fließt ein großer Teil des Stroms durch die zwischen
den Schichten 24 und 26 gebildete GaAs-Homogrenzschicht bzw. den GaAs-Homoübergang.
Der durch diese GaAs-Homogrenzschicht bzw. durch diesen
GaAs-Homoübergang fließende Strom besteht in der Regel aus einer Komponente aus Elektronen, die aus der GaAs-Schicht
24 des ersten Leitertyps in die GaAs-Schicht 26 des zweiten Leitertyps injiziert wurden, und einer
Komponente aus den aus der Schicht 26 in die Schicht 24 injizierten Defektelektronen. Es ist jedoch möglich,
diesen Strom aus den injizierten Elektronen allein durch geeignete Steuerung der Störstellendichte in beiden
Schichten 24 und 26 zusammenzusetzen· Die aus der Schicht 24 in die Schicht 26 injizierten Elektronen sind in
drei Richtungen von dem eine größere Breite des verbotenen Bandes als GaAs aufweisenden Ga1^xAlxAs umgeben,
so daß sie daran gehindert werden, in die Ga,. Α1χΑβ-Schicht
22 des zweiten Leitertyps zu diffundieren. Dies führt zu der Strahlungsrekombination in der Schicht 26.
Das heißt, übliche Doppelheterogrenzschichtstrukturen vermögen Ladungsträger in zwei Richtungen zu sperren,
derselbe Effekt ist bei den in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäß
herstellbaren Lasern in drei Richtungen gegeben.
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Auch der Lichtsperr- oder-begrenzungseffekt tritt in
entsprechender Weise in drei Richtungen oder zwei Dimensionen in Erscheinung, da die Schicht 26 in drei
Richtungen durch die einen niedrigen Brechungsindex aufweisende Ga1 Al As-Schicht 22 umgeben, ist. Es hat
sich gezeigt, daß durch Verengen der Breite der Schicht 26 ein optischer Wellenleiter hervorragender Gleichmäßigkeit
gebildet werden kann. Weiterhin läßt sich die Oszillations- bzw. Schwingungsart steuern.
Es hat sich ferner gezeigt, daß sich Ladungsträger und Licht dann mit Hilfe der Schicht 26 am wirksamsten
sperren lassen, wenn diese in einer Richtung senkrecht zur Grenzschichtebene eine Stärke von 1 bis mehreren
Mikron und in einer parallel zur Grenzschichtebene liegenden Richtung eine Breite von 0,3 bis 1 Mikron aufweist.
Das Ergebnis hiervon ist, daß eine Schwingung bei niedrigem Schwellenstrom möglich ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun im Zusammenhang
mit Fig. 3 im einzelnen beschrieben. Aus Fig. 3a geht hervor, daß eine erste Halbleiterschicht 32 aus
N-leitfähigem Galliumaluminiumarsenid (Ga* ^Al As mit
χ in der angegebenen Bedeutung)durch epitaxiales Wachstum aus der flüssigen Phase auf einer der gegenüberliegenden
Hauptflächen eines Halbleitersubstrats 30 aus N-leitfähigem Galliumarsenid (GaAs) aufwachsen gelassen
wurde. Dann sind auf die Halbleiter schicht 352 in
der angegebenen Reihenfolge nacheinander durch epitaxiales Wachstum aus der flüssigen Phase eine zweite Halbleiterschicht
34 aus N-leitfähigem Galliumarsenid (GaAs),
eine dritte Halbleiterschicht 36 aus N-leitfähigem
Al As und eine vierte Halbleiterschicht 38 aus
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P-leitfähigem Ga1-35AlxAs aufwachsen gelassen worden* Das
verwendete Galliumaluminiumars enid (Ga* Al As) besaß
einen Aluminiumgehalt von etwa χ => 0,3 entsprechend der
Formel Ga1^xAlxAs. Das Galliumarsenid und Galliumaluminiumarsenid
enthielten ihre eigenen Verunreinigungen, deren Konzentration 4 χ 10 Atome pro cnr entsprach.
Dann ist, wie Fig. 3b zeigt, auf der freiliegenden Fläche
der P-leitfähigen Halbleiterschicht 38 selektiv ein Siliziumdioxid (SiOgJ-Film/'abgelagert. Der nicht mit
dem Siliziumdioxid+40 bedeckte Teil der vierten Halbleiterschicht
38 wird mit einem Ätzmittel, z.B. einem Schwefelsäuresystem, zusammen mit den unter dem wegzuätzenden
Teil der obersten Schicht 38 liegenden Teilen der Halbleiterschichten 36 und 34 weggeätzt, bis der
von dem weggeätzten Teil der Schicht 34 überdeckte Teil der Halbleiterschicht 32 teilweise an- bzw. weggeätzt
worden ist. Der weggeätzte Teil der Halbleiterschichten ist mit 42 bezeichnet.
Sämtliche beim epitaxialen Wachstum der Schichten 32 bis 38 verwendeten Schmelzen können zum Wegätzen des Bereichs
42 verwendet werden. Dann wird ein mit 1 χ 10
•ζ
Zinkatomen pro cnr verunreinigtes, P-leitfähiges Galliumaluminiumars
enid (Ga., χΑ1χΑβ) auf der freiliegenden
Oberfläche der Halbleiterschicht 32 epitaxial wachsen gelassen, bis die nun gewachsene Schicht vollständig
den entfernten Bereich 42 ausfüllt« Im vorliegenden Falle enthält das Galllumaluminiumarsenid das Aluminium
in dh«r Menge von etwa χ « 0,3· Die gezüchtete Schicht
des p-leitfähigen Ga1^xAlxAs ist ebenfalls mit 42 bezeichnet.
Die Fig. 3b zeigt den Aufbau der Anordnung nach d*r Züchtung der P-leitfähigen Schicht 42.
+) film -9-
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Hierauf wird die in Fig. 3b dargestellte Anordnung bei
einer geeigneten Temperatur einer thermischen Behandlung unterworfen, um das Zink in der Schicht 42 in die
benachbarten Teile der Schichten 32, 34, 36 und 38 zur Bildung entsprechender Diffusionszonen 32', 34 *, 36*
und 38* mit einer in Fig. 3c gestrichelt gezeichneten Grenze zu diffundieren. Die Tiefe der Diffusion läßt
sich durch die jeweilige thermische Behandlungstemperatur und -dauer steuern. Im vorliegenden Falle beträgt
die Diffusionstiefe 1,5 Mikron.
Von den Diffusionszonen erfährt die Zone 38 * lediglich
eine Änderung in der Störstellendichte, da sie ursprünglich eine P-Leitfähigkeit aufwies und in diese Zone
P-leitfähige Störstellen bzw. Verunreinigungen eindiffundiert
wurden. Die restlichen Zonen 32* bis 36f, die
ursprünglich eine N-Leitfähigkeit aufwiesen, gehen durch das Eindiffundieren des Zinks in den P-Leitertyp
über. Die Zonen 32' bis 38' besitzen im vorliegen-
18 den Falle jeweils eine Störstellendichte von etwa 4 χ
Atomen pro cm . Folglich wird der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Strahlenrekombinationsbereich von
der Zone 34* gebildet. Schließlich wird der Siliziumdioxidfilm
40 in üblicher bekannter Weise entfernt, worauf ein Elektrodenpaar 44 mit der anderen Seite des Substrats
30 und der freiliegenden Oberseite der Schicht 38 und des Bezirks 42 in ohmschen Kontakt gebracht wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wurde im Zusammenhang
mit einem GaAs/Ga.|^^^^As-System beschrieben. Selbstverständlich
lassen sich die der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnisse und die erfindungsgemäß durchgeführten
Maßnahmen auch mit anderen Kombinationen zweier
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Halbleitertypen mit voneinander verschiedener Breite des verbotenen Bandes anwenden, eraer kann der Film
40 auch aus Siliziumnitrid (Si,N^) oder SixN 0 bestehen.
Das im vorliegenden Falle (Fig. 3b) zum Wegätzen des Bereichs 42 verwendete Ätzmittel (Schwefelsäuresystem)
kann auch durch ein anderes Ätzmittelsystem mit Bor und Methanol und dergleichen ersetzt werden. Die
zum Wegätzen des Bereichs 42 verwendete Schmelze muß nicht aus einer der beim epitaxialen Wachstum der Schichten
32 bis 38 verwendeten Schmelzen bestehen. Sie kann
vielmehr aus irgendeiner anderen Schmelze gebildet sein. Weiterhin können die Schichten 38 und 36 chemisch weggeätzt
und dann die Schicht 34 und ein Teil der Schicht 32 mit einer beliebigen Schmelze weggeätzt werden. Andererseits
kann die zum Wachsen der mit Zink dotierten Galliumaluminiumarsenidschicht verwendete Schmelzezum
Wegätzen der Schicht 34 und eines Teils der Schicht 32 und zum anschließenden Züchten des P-leitfähigen Galliumaluminiumars
enids im Bereich 42 verwendet werden.
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Claims (10)
1.!Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements,
dadurch gekennzeichnet, daß man nacheinander auf einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitertyps
eine zweite und dritte Halbleiterschicht
des ersten Leitertyps ausbildet, wobei die erste und dritte Halbleiterschicht aus einem halbleitenden
Material relativ großer Breite des verbotenen Bandes und die zweite Halbleiterschicht aus einem halbleitenden Material relativ geringer Breite des verbotenen
Bandes besteht; dall man die dritte Halbleiterschicht von ihrer freiliegenden Oberfläche her
selektiv ätzt, um einen den geätzten Teil der dritten Halbleiterschicht und den dadurch überdeckten
Teil der zweiten Halbleiterschicht umfassenden Bereich bis zur ersten Halbleiterschicht zu entfernen}
daß man zur vollständigen Ausfüllung des entfernten Bereichs eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten
Leitertyps aus einem halbleitenden Material relativ großer Breite des verbotenen Bandes ausbildet; daß
man die neben der vierten Halbleiterschicht liegenden Teile der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht
des ersten Leitertyps in den zweiten Leitertyp umwandelt und daß man mit der ersten Halbleiterschicht
einen ersten elektrischen Anschluß und mit der vierten Halbleiterschicht einen zweiten elektrischen
Anschluß in ohmschen Kontakt bringt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die erste, dritte und vierte Halbleiterschicht
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aus Galliumaluminiumarsenid (Ga^xAlxAs mit χ geringer
als 1 und größer als O) und die zweite Halbleiterschicht aus Galliumarsenid (GaAs) bildet,
3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die erste und dritte Halbleiterschicht aus Galliumaluminiumarsenid vom N-Leitertyp, die vierte Halbleiterschicht
aus Galliumaluminlumarsenid vom P-Leitertyp und die zweite Halbleiterschicht aus Galliumarsenid
vom N-Leitertyp bildet.
4· Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements,
dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer Halbleiterunterlage eines ersten Leitertyps nacheinander
in der angegebenen Reihenfolge eine erste Halbleiterschicht des ersten Leitertyps, eine zweite Halbleiterschicht
des ersten Leitertyps und eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitertyps ausbildet, wobei
die Halbleiterunterlage und die zweite Halbleiterschicht aus einem halbleitenden Material relativ
geringer Breite des verbotenen Bandes bestehen und die erste Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht
aus einem halbleitenden Material relativ großer Breite des verbotenen Bandes gebildet sind; daß
man die dritte Halbleiterschicht von ihrer freiliegenden Oberfläche her selektiv ätzt, um einen den
geätzten Teil der dritten Halbleiterschicht und die darunterliegenden Teile der zweiten Halbleiterschicht
umfassenden Bereich bis zur ersten Halbleiterschicht zu entfernen; daß man zur vollständigen Ausfüllung
das entfernten Baraichs eine vierte Halbleiterschicht •ines zweiten Laitertyps aus einem halbleitenden Ma-
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terial relativ großer Breite des verbotenen Bandes ausbildet; daß man die neben der vierten Halbleiterschicht
liegenden Teile der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht in den zweiten Leitertyp umwandelt
und daß man mit der Halbleiterunterlage einen ersten elektrischen Anschluß und mit der vierten Halbleiterschicht
einen zweiten elektrischen Anschluß in ohmschen Kontakt bringt.
5« Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements
nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Halbleiterunterlage und die zweite Halbleiterschicht
aus Galliumarsenid vom N-Leitertyp, die erste und dritte Halbleiterschicht aus Galliumaluminiumarsenid
vom N-Leitertyp und die vierte Halbleiterschicht aus Galliumaluminiumarsenid vom P-Leitertyp
bildet.
6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements,
dadurch gekennzeichnet, daß man nacheinander in der angegebenen Reihenfolge auf einer Halbleiterunterlage
eines ersten Leitertyps eine erste Halbleiterschicht des ersten Leitertyps, eine zweite Halbleiterschicht
des ersten Leitertyps, eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitertyps und eine vierte
Halbleiterschicht eines zweiten Leitertyps ausbildet, wobei die Halbleiterunterlage und die zweite Halbleiterschicht
aus einem halbleitenden Material relativ geringer Breite des verbotenen Bandes bestehen
und die erste, dritte und vierte Halbleiterschicht aus einem halbleitenden Material relativ großer Breite
des verbotenen Bandes gebildet sind] daß man die vierte Halbleiterschicht von ihrer freiliegenden Ober-
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fläche her selektiv ätzt, um einen den geätzten Teil
der vierten Halbleiterschicht und die darunterliegenden
Teile der dritten und zweiten Halbleiterschichten
umfassenden Bereich bis zur ersten Halbleiterschicht zu entfernen; daß man zur Auffüllung des entfernten
Bereichs eine fünfte Halbleiterschicht des zweiten Leitertyps aus einem halbleitenden Material
relativ großer Breite des verbotenen Bandes ausbildet; daß man die neben der fünften Halbleiterschicht
liegenden Teile der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht in den zweiten Leitertyp umwandelt und
daß man mit der Halbleiterunterlage einen ersten elektrischen Anschluß und mit der vierten und fünften
Halbleiterschicht einen zweiten elektrischen Anschluß in ohmschen Kontakt bringt.
7· Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Halbleiterunterlage und die zweite Schicht aus Galliumarsenid vom N-Leitertyp, die erste und dritte
Halbleiterschicht aus Galliumaluminiumarsenid vom N-Leitertyp und die vierte und fünfte Halbleiterschicht
aus Galliumaluminiumarsenid vom P-Leitertyp bildet.
8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
bei der Umwandlung des Leitertyps eine Hitzebehandlung durchführt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements
nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
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man bei der Umwandlung des Leitertyps eine Hitzebehandlung
durchführt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserelements nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man bei der Umwandlung des Leitertyps eine Hitzebehandlung durchführt.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2710813A1 (de) * | 1976-03-11 | 1977-09-22 | Nippon Electric Co | Heterostruktur-halbleiterlaser |
DE2816270A1 (de) * | 1978-04-14 | 1979-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleiter-injektionslaservorrichtung |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1531238A (en) * | 1975-01-09 | 1978-11-08 | Standard Telephones Cables Ltd | Injection lasers |
NL7609607A (nl) * | 1976-08-30 | 1978-03-02 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een half- geleiderinrichting en halfgeleiderinrichting vervaardigd met behulp van de werkwijze. |
US4194933A (en) * | 1977-05-06 | 1980-03-25 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for fabricating junction lasers having lateral current confinement |
US4183038A (en) * | 1978-03-29 | 1980-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
US4166278A (en) * | 1978-03-29 | 1979-08-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor injection laser device |
JPS5511371A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-26 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser system |
NL7811683A (nl) * | 1978-11-29 | 1980-06-02 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderin- richting en halfgeleiderinrichting vervaardigd volgens deze werkwijze. |
US4297783A (en) * | 1979-01-30 | 1981-11-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating GaAs devices utilizing a semi-insulating layer of AlGaAs in combination with an overlying masking layer |
NL8101409A (nl) * | 1981-03-23 | 1982-10-18 | Philips Nv | Halfgeleiderlaser met tenminste twee stralingsbundels, en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
US4378255A (en) * | 1981-05-06 | 1983-03-29 | University Of Illinois Foundation | Method for producing integrated semiconductor light emitter |
US4504952A (en) * | 1982-06-01 | 1985-03-12 | At&T Bell Laboratories | Stripe-guide TJS laser |
US4592793A (en) * | 1985-03-15 | 1986-06-03 | International Business Machines Corporation | Process for diffusing impurities into a semiconductor body vapor phase diffusion of III-V semiconductor substrates |
DE69010485T2 (de) * | 1990-04-06 | 1995-01-26 | Ibm | Verfahren zur Erzeugung der Stegstruktur eines selbstausrichtenden Halbleiterlasers. |
JP2001168442A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Sony Corp | 半導体レーザ素子の製造方法、配設基板および支持基板 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5141318B1 (de) * | 1969-04-01 | 1976-11-09 | ||
US3758875A (en) * | 1970-05-01 | 1973-09-11 | Bell Telephone Labor Inc | Double heterostructure junction lasers |
US3691476A (en) * | 1970-12-31 | 1972-09-12 | Bell Telephone Labor Inc | Double heterostructure laser diodes |
IT963303B (it) * | 1971-07-29 | 1974-01-10 | Licentia Gmbh | Laser a semiconduttore |
US3747016A (en) * | 1971-08-26 | 1973-07-17 | Rca Corp | Semiconductor injection laser |
US3824493A (en) * | 1972-09-05 | 1974-07-16 | Bell Telephone Labor Inc | Fundamental mode, high power operation in double heterostructure junction lasers utilizing a remote monolithic mirror |
US3855607A (en) * | 1973-05-29 | 1974-12-17 | Rca Corp | Semiconductor injection laser with reduced divergence of emitted beam |
-
1973
- 1973-10-23 JP JP48119221A patent/JPS5751276B2/ja not_active Expired
-
1974
- 1974-10-17 US US05/515,616 patent/US3961996A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-10-22 DE DE2450162A patent/DE2450162C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2710813A1 (de) * | 1976-03-11 | 1977-09-22 | Nippon Electric Co | Heterostruktur-halbleiterlaser |
DE2816270A1 (de) * | 1978-04-14 | 1979-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleiter-injektionslaservorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5751276B2 (de) | 1982-11-01 |
JPS5068786A (de) | 1975-06-09 |
US3961996A (en) | 1976-06-08 |
DE2450162B2 (de) | 1978-04-20 |
DE2450162C3 (de) | 1979-01-11 |
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