DE4119921A1 - Halbleiterlaser zur erzeugung sichtbaren lichts - Google Patents

Halbleiterlaser zur erzeugung sichtbaren lichts

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter­ laser zur Erzeugung sichtbaren Lichts und im besonderen auf einen Halbleiterlaser zur Erzeugung sichtbaren Lichts mit großer Lebensdauer.
Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung, die den Aufbau eines Halbleiterlasers zur Erzeugung sichtbaren Lichts, d. h. für das unbewaffnete Auge sichtbaren Lichts nach herkömmlicher Bau­ weise zeigt. Der Laser enthält ein n-Galliumarsenid(GaAs)- Substrat 1, auf dem aufeinanderfolgend eine Anzahl von Schichten angeordnet ist. Eine n-Aluminiumgalliumindiumphos­ phid(InGaP) Überzugsschicht 2 ist auf dem Substrat 1 ange­ ordnet, eine undotierte, aktive Indiumgalliumphosphid(InGaP)- Schicht 4 ist auf der Überzugsschicht 2 angeordnet, eine p-AlGaP-Lichtführungsschicht 5 ist auf der aktiven Schicht 4 angeordnet, und eine p-InGaP-Ätzstoppschicht 6 ist auf der Lichtführungsschicht 5 angeordnet. Diese Schichten 2, 4, 5 und 6 sind aufeinanderfolgend auf dem Substrat 1 mittels her­ kömmlicher Techniken, beispielsweise durch metallorganische Gasphasenabscheidung (MOCVD) aufgewachsen. Eine Stromsperr­ schicht 12 und eine Mesa-Struktur 13 sind auf der Ätzstopp­ schicht 6 zur Konzentrierung des Stromflusses im zentralen Abschnitt der aktiven Schicht 4 und zur Ausbildung einer Ver­ lustleitungsstruktur zur Stabilisierung des transversalen Schwingungsmodus angeordnet.
Zur Ausbildung der Mesa-Struktur und der Stromsperrschicht werden zunächst auf die Ätzstoppschicht 6 eine p-AlGaInP- Überzugsschicht 7, eine p-InGaP-Übergangsschicht 8 und eine p-GaAs-Kontaktierschicht 9a aufeinanderfolgend aufgewachsen. Danach wird auf einem Teil der Kontaktierschicht 9a eine Ätz­ maske gebildet, und die Mesa 13 wird durch Ätzen der unmas­ kierten Abschnitte der Schichten 7, 8 und 9a gebildet. Ein Ätzmittel, das AlGaInP viel schneller als InGaP ätzt, wird verwendet. Auf diese Weise sinkt, wenn die Ätzstoppschicht 6 freigelegt ist, die Ätzrate schnell ab, und eine Schädigung der darunterliegenden Lichtführungsschicht 5, die geschehen würde, wenn die Ätzstoppschicht 6 fehlen würde, wird vermie­ den.
Die Stromsperrschicht 12 aus n-GaAs wird zu beiden Seiten der Mesa 13 auf die Ätzstoppschicht 6 aufgewachsen. Durch Nutzung der MOCVD oder eines anderen selektiven Aufwachsprozesses bei auf der verbleibenden Kontaktierschicht 9a noch belassener Ätzmaske wächst die Stromsperrschicht 12 nicht auf der Ober­ seite der Mesa 13. Schließlich wird auf der Oberseite der Mesa 13 und auf der Stromsperrschicht 12 nach Entfernung der Ätzmaske eine zweite p-Kontaktierschicht 9b aufgewachsen. Elektroden 10 und 11 werden auf dem Substrat 1 bzw. der zwei­ ten Kontaktierschicht 9b gebildet, um den Halbleiterlaser zu vervollständigen. Entweder vor oder nach Bildung der Elektro­ den wird der Aufbau gespaltet, um die gegenüberliegenden Kri­ stallflächen des Lasers zu bilden.
Der herkömmliche Laseraufbau ist oben ohne Spe­ zifizierung der relativen Konzentrationen der verschiedenen Elemente in den ternären und quaternären Legierungen be­ schrieben. Die undotierte aktive Schicht 4 in einem sichtba­ res Licht erzeugenden Halbleiterlaser ist typischerweise etwa Ga0,5In0,5P. Die lichtführende Schicht 5 und die Überzugs­ schichten 2 und 7 sind üblicherweise etwa Al0,28Ga0,23In0,49P. Im Aufbau nach Fig. 2 ist die Übergangs­ schicht 8 dazu vorgesehen, eine Energiebandlücke zwischen die Schichten 7 und 9a einzubringen, um den Spannungsabfall zu verringern, der eintritt, wenn die GaAs-Kontaktierschicht di­ rekt mit der AlGaInP-Überzugsschicht in Kontakt steht. Bei diesem Laseraufbau wird der transversale Schwingungsmodus durch eine Verlustleiterstruktur stabilisiert. In der aktiven Schicht 4 erzeugtes Licht, das die Stromsperrschicht 12 er­ reicht, wird infolge der kleineren Energiebandlücke des GaAs absorbiert. Innerhalb der Mesa 13 wird das Licht wegen der größeren Energiebandlücke der AlGaInP-Überzugsschicht 7 nicht absorbiert. Die Verlustleitungsstruktur konzentriert Licht bei der Mesa 13, wodurch der Schwingungsmodus des Lasers sta­ bilisiert wird.
Der Leitfähigkeitstyp der Schichten des Lasers nach Fig. 2 wird während des Aufwachsens durch Einschluß angemessener Do­ tierungs-Verunreinigungen in die wachsende Schicht bestimmt. Beispielsweise ist eine Dotierungs-Verunreinigung, die typi­ scherweise in der Lichtleitungsschicht 5 und in der Überzugs­ schicht 7 p-Leitfähigkeit erzeugt, Zink (Zn). Die zur Erzeu­ gung von n-Leitfähigkeit der Überzugsschicht 2 erzeugte Do­ tierungs-Verunreinigung ist typischerweise Selen (Se) oder Silizium (Si). Wenn Zn in AlGaInP als p-Dotand verwendet wird, d. h. in der Lichtführungsschicht 5 in der Überzugs­ schicht 7, wurde ein relativ niedriger Grad elektrischer Ak­ tivität beobachtet. Mit anderen Worten, ein relativ kleiner Anteil, z. B. nur 40%, der eingeschlossenen Zn-Atome wird ionisiert und wirkt als Akzeptoren. Der Rest des Zn beein­ flußt die elektrischen Eigenschaften des Lasers nicht. Um diesen niedrigen Grad der Ionisation zu kompensieren, wird in die wachsenden Schichten eine relativ große Menge von Zn ein­ geschlossen. Der Diffusionskoeffizient des Zn in AlGaInP ist größer als in GaInP. Im Ergebnis der relativ hohen Konzentra­ tion des Zn und des relativen Diffusionskoeffizienten des Zn in den Überzugs- und aktiven Schichten kann es in der Laser­ struktur zu einer unzweckmäßigen Dotandenkonzentration kom­ men. Diese Anomalitäten in der Dotandenkonzentration werden durch eine bekannte Wechselwirkung zwischen Zn und Se betont.
Die außergewöhnlichen Dotandenkonzentrationen, die im Laser­ aufbau nach Fig. 2 vorkommen können, sind in Fig. 3 darge­ stellt. Hier sind die relativen Konzentrationen von Zn und Se in der Überzugsschicht 2, der aktiven Schicht 4 und der Lichtführungsschicht 5 als Funktion der Lage aufgetragen. Die erwartete Konzentration von Zn in der Schicht 4 unter Absehen von der hohen Konzentration an Zn in der Lichtführungschicht 5 und den unterschiedlichen Diffusionskonstanten der Schich­ ten 2 und 7 ist durch eine gestrichelte Linie angegeben. We­ gen des Unterschiedes der Diffusionskoeffizienten des Zn in der aktiven Schicht 4 und der Lichtführungsschicht 5 kann nahe der Grenzfläche zwischen der aktiven Schicht 4 und der Lichtführungsschicht 5 eine abnorm große Zn-Konzentration vorkommen, wie in Fig. 3 gezeigt. Die erhöhte Zn-Konzentra­ tion und die erhöhten Temperaturen, die beim Aufwachsen der verschiedenen Schichten des Laseraufbaus angewandt werden, verursachen, daß das Zn in die aktive Schicht 4, die vorzugs­ weise weder vom n-Typ noch vom p-Typ ist, diffundiert. Die abnorm hohe Zn-Konzentration an der Grenzfläche ergibt effek­ tiv eine Diffusionsquelle hoher Konzentration, was das Hin­ einwandern von Zn in die aktive Schicht 4 beschleunigt. Die Zn-Diffusion kann während des Aufwachsens der Schichten des Halbleiterlasers, während anderer Hochtemperatur-Prozeß­ schritte bei der Laserherstellung oder während des Betriebes bei erhöhter Temperatur ablaufen. Wenn die Konzentration an Zn in der aktiven Schicht 4 wächst, läuft in dieser Schicht eine unerwünschte Ladungsträgerrekombination ab, was zur Ver­ ringerung der Lichtleistung des Halbleiterlasers führt. Um die verringerte Lichtleistung zu kompensieren, kann der durch den Laser fließende Strom erhöht werden, was zu einer Erhö­ hung der Betriebstemperatur des Lasers und damit zu weiter beschleunigter Zn-Diffusion und vorzeitigem Ausfall, d. h. einer verkürzten Lebensdauer, des Lasers führt.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen Halb­ leiterlaser zur Erzeugung sichtbaren Lichts annehmbarer In­ tensität vom Beginn des Betriebs über eine lange Lebensdauer hinweg bereitzustellen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Dotierungs-Verun­ reinigungen in der sichtbares Licht liefernden Halbleiter­ laserstruktur am vorzeitigen Eintritt in die aktive Schicht des Halbleiterlasers und einer dadurch bedingten Verringerung der Lichtleistung zu hindern.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein sichtbares Licht erzeugender Halbleiterlaser ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine AlGaInP-Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer ersten Dotierung auf dem Substrat, eine Halbleiter-Abstandsschicht auf der Über­ zugsschicht, eine undotierte, aktive InGaP-Schicht auf der Abstandshalterschicht, wobei die Abstandshalterschicht das Eindringen der ersten Dotierungs-Verunreinigung in die aktive Schicht verhindert, eine AlGaInP-Lichtleiterschicht des zwei­ ten Leitfähigkeitstyps auf der aktiven Schicht, eine auf der Lichtleiterschicht angeordnete Halbleiter-Stromkonzentra­ tions- und Sammelstruktur des zweiten Leitfähigkeitstyps und eine auf dem Substrat bzw. der Stromkonzentrations- und Sam­ melstruktur angeordnete erste und zweite Elektrode auf.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein sichtbares Licht erzeugender Halbleiterlaser ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine AlGaInP-Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Substrat, eine undo­ tierte aktive InGaP-Schicht auf der Überzugsschicht des er­ sten Leitfähigkeitstyps, eine Halbleiter-Abstandshalter­ schicht auf der aktiven Schicht, eine AlGaInP-Lichtleiter­ schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die eine erste Dotie­ rungs-Verunreingung enthält und auf der Abstandshalterschicht angeordnet ist, wobei die Abstandshalterschicht das Eindrin­ gen der ersten Dotierungs-Verunreinigung in die aktive Schicht verhindert, eine Halbleiter-Stromkonzentrations- und Sammelstruktur des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Licht­ leiterschicht und eine erste und zweite Elektrode, die auf dem Substrat bzw. der Stromkonzentrations- und Sammelstruktur angeordnet sind, auf.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein sichtbares Licht erzeugender Halbleiterlaser ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine AlGaInP-Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer ersten Dotierungs- Verunreinigung auf dem Substrat, eine erste Halbleiter-Ab­ standshalterschicht auf der Überzugsschicht, eine undotierte, aktive InGaP-Schicht auf der ersten Abstandshalterschicht, wobei die erste Abstandshalterschicht das Eindringen der er­ sten Dotierungs-Verunreinigung in die aktive Schicht verhin­ dert, eine zweite Halbleiter-Abstandshalterschicht auf der aktiven Schicht, eine AlGaInP-Lichtleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer zweiten Dotierungs-Verunreini­ gung auf der aktiven Schicht, wobei die zweite Abstandshal­ terschicht das Eindringen der zweiten Dotierungs-Verunreini­ gung in die aktive Schicht verhindert, eine Halbleiter-Strom­ konzentrations- und -sammelstruktur des zweiten Leitfähig­ keitstyps auf der Lichtleiterschicht und eine erste und zweite Elektrode auf dem Substrat bzw. der Stromkonzentra­ tions- und Sammelstruktur auf.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1(a) und (b) eine Querschnittsdarstellung bzw. per­ spektivische Darstellung eines sichtbares Licht produzierenden Halbleiterlasers nach einer Ausführungsform;
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines Licht produzierenden Halbleiterlasers herkömm­ licher Art;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der relativen Dotandenkonzentration in der aktiven Schicht und den der aktiven Schicht be­ nachbarten Schichten bei der herkömmli­ chen Laserstruktur nach Fig. 2;
Fig. 4(a) und 4(b) graphische Darstellungen der Photolumi­ neszenz-Spektren der aktiven Schichten eines herkömmlichen bzw. eines erfin­ dungsgemäßen Lasers;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Lichtemission als Funktion der Strom­ dichte bei einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Laser zeigt.
Die Fig. 1(a) und 1(b) zeigen eine perspektivische bzw. eine Querschnittsdarstellung eines sichtbares Licht produzierenden Halbleiterlasers nach einer Ausführungsform. In diesen Figu­ ren kennzeichen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Ele­ mente, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 2 bereits beschrie­ ben wurden. Die bereits beschriebenen Elemente werden nicht nochmals beschrieben. Zusätzlich zu den Elementen der her­ kömmlichen Laserstruktur nach Fig. 2 enthält die Halbleiter­ laserstruktur der Fig. 1(a) eine erste Halbleiter-Abstands­ halterschicht 3a, die zwischen der n-Überzugsschicht 2 und der aktiven Schicht 4 angeordnet ist, und eine zweite Halb­ leiter-Abstandshalterschicht 3b, die zwischen der aktiven Schicht 4 und der Lichtleiterschicht 5 angeordnet ist. Die erste und zweite Abstandshalterschicht 3a und 3b sind aus AlGaInP und vorzugsweise undotiert.
Die Struktur nach Fig. 1(a) wird auf die gleiche Weise präpa­ riert wie die Struktur nach Fig. 2. Jedoch wird nach dem Auf­ wachsen der Überzugsschicht 2 die Abstandshalterschicht 3a aufgewachsen, bevor die aktive Schicht 4 aufgewachsen wird. Analog wird nach dem Aufwachsen der aktiven Schicht 4 und vor dem Aufwachsen der Lichtleiterschicht 5 die zweite Abstands­ halterschicht 3b aufgewachsen. Im übrigen kann die Struktur der Fig. 1(a) auf die gleiche Weise hergestellt werden wie die Struktur nach Fig. 2. Die Mesa 13 kann durch Ätzen der Kontaktschicht 9a mit einer Mischung aus gleichen Volumenan­ teilen von Weinsäure und Wasserstoffperoxid gebildet werden. Die InGaP-Übergangsschicht 8 kann mit einer Mischung aus gleichen Volumenanteilen von Salzsäure und Phosphorsäure und die AlGaInP-Überzugsschicht mit einer Mischung aus gleichen Volumenanteilen von Schwefelsäure und Wasser geätzt werden. Typischerweise haben die erste und zweite Abstandshalter­ schicht 3a und 3b bezüglich der Anteile von Al, Ga und In die gleiche Zusammensetzung wie die Überzugs- und die Lichtlei­ terschicht 2 bzw. 5. Die beim Laseraufbau gebildeten Schich­ ten haben typischerweise die folgenden Dicken:
Schicht
Dicke
Überzugsschicht 2|1 µm
Abstandshalterschicht 3a 0,05 bis 0,1 µm
aktive Schicht 4 0,05 bis 0,1 µm
Abstandshalterschicht 3b 0,05 bis 0,1 µm
Lichtleiterschicht 5 0,3 µm
Ätzstoppschicht 6 0,005 bis 0,01 µm
Überzugsschicht 7 0,7 µm
Übergangsschicht 8 0,1 µm
Kontaktierschicht 9a 0,1 bis 0,4 µm
Kontaktierschicht 9b 3 µm
Bei der in Fig. 1(a) gezeigten Ausführungsform der Erfindung müssen Zn-Atome, wenn sie von der Lichtleiterschicht 5 zur aktiven Schicht diffundieren, zuerst durch die Abstandshal­ terschicht 3 hindurchwandern. Obgleich die Abstandshalter­ schicht 3 ziemlich dünn ist, ist sie vorzugsweise absichtlich nicht dotiert und wirkt daher als Senke für die diffundie­ renen Zn-Atome, wodurch die Zn-Atome am Erreichen der aktiven Schicht 4 gehindert werden. Analog werden die die n-Leitfä­ higkeit in der Überzugsschicht 2 erzeugenden Dotanden wie Se und Si durch die vorzugsweise undotierte erste Abstandshal­ terschicht 3a daran gehindert, die aktive Schicht 4 zu errei­ chen. Gemeinsam verhindern oder senken die Abstandshalter­ schichten 3a und 3b die Wechselwirkung zwischen Zn- und Se- Atomen, wodurch die aktive Schicht 4 für eine relativ lange Zeit als undotierte Schicht erhalten wird. Die Verringerung des Eindringens von Dotanden in die aktive Schicht 4 vergrö­ ßert die Lebensdauer des Lasers durch Verhinderung eines vor­ zeitigen Absinkens der Lichtemission, bezogen auf eine be­ stimmte, durch den Laser fließende Stromdichte. Da das Ein­ dringen von Dotanden sowohl anfangs auch während des Betriebs des Lasers verhindert wird, wird die Lebensdauer des Lasers im Vergleich zu Strukturen nach dem Stand der Technik erhöht.
Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Abstandshalter­ schichten zu testen, wurden die Photolumineszenzspektren der aktiven Schichten von erfindungsgemäßen und herkömmlichen Laserdioden gemessen. Die Laserstrukturen wurden auf her­ kömmliche weise bzw. erfindungsgemäß hergestellt, und die oberen Schichten, einschließlich einer Abstandshalterschicht, wurden zum Freilegen der aktiven Schicht entfernt. Die auf diese Weise freigelegten aktiven Schichten wurden einfallen­ dem Licht ausgesetzt, und das resultierende Lumineszenzspek­ trum wurde gemessen. Beispiele der gemessenen Spektren sind in Fig. 4(a) für die herkömmliche Laserstruktur und in Fig. 4(b) für die erfindungsgemäße Laserstruktur gezeigt. In Fig. 4(a) wurden zwei mit A und B bezeichnete Emissionspeaks beob­ achtet. Peak A kann den der aktiven Schicht innewohnenden Ei­ genarten zugeschrieben werden, während Peak P den Übergängen auf ein Zn-Dotanden-Energieniveau, d. h. den Zn-Atomen, die in der aktiven Schicht bei der herkömmlichen Struktur vorkom­ men, zuzuschreiben ist. Im Gegensatz dazu wird bei der erfin­ dungsgemäßen Struktur nur das Lumineszenzpeak A beobachtet, wodurch bestätigt wird, daß während der Herstellung der Laserstruktur Zn nicht in die aktive Schicht diffundiert ist.
Zusätzlich zum Vorteil der erhöhten Lebensdauer weist der er­ findungsgemäße Laser eine verringerte Schwellstromdichte zur Erzeugung der Laserschwingung sowie eine erhöhte Effizienz, d. h. Lichtausbeute, für eine bestimmte Stromdichte auf. In Fig. 5 ist die gemessene Lichtausbeute als Funktion der Stromdichte sowohl für einen herkömmlichen Halbleiterlaser als auch einen erfindungsgemäßen Halbleiterlaser aufgetragen. Die relative Lichtemission ist auf der Ordinate aufgetragen, und die Stromdichte für die entsprechenden Laserstrukturen ist auf der Abszisse aufgetragen. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Schwellstromdichte Jth für den erfindungsgemäßen Laser etwa 30% niedriger als die Stromdichte für die herkömmliche Laserstruktur. Außerdem wird durch den erfindungsgemäßen La­ ser bereits eine relativ intensive Lichtemission erzeugt, be­ vor beim herkömmlichen Laser die Laserschwingung überhaupt einsetzt.
Bei der in Fig. 1(a) beschriebenen speziellen Ausführungsform bestehen die Abstandshalterschichten 3a und 3b aus AlGaInP. Für die Abstandshalterschichten können jedoch auch andere Ma­ terialien wie AlGaAs verwendet werden. Vorzugsweise haben die Abstandshalterschichten einen niedrigeren Brechungsindex und höhere Energiebandlücke als die aktive Schicht. Für eine ak­ tive Schicht der ungefähren Zusammensetzung Ga0,5In0,5P sollte eine Abstandshalterschicht AlxGa1-xAs×<0,6 haben. Die Abstandshalterschichten sind vorzugsweise sehr dünn, d. h.
0,05 bis 0,1 µm, und beeinflussen daher die elektrischen Eigenschaften des Lasers nicht nachteilig, während sie das Eindringen von Dotanden in die aktive Schicht effektiv ver­ hindern.
Obgleich die in Fig. 1(a) gezeigte Ausführungsform zwei Ab­ standshalterschichten 3a und 3b enthält, trägt jede Abstands­ halterschicht zu den erreichten Vorteilen bei. Eine Unter­ drückung der Dotandendiffusion in die aktive Schicht kann mindestens teilweise auch erreicht werden, wenn in der Struk­ tur nur eine der Abstandshalterschichten 3a und 3b vorhanden ist. Die Wechselwirkung zwischen Se und Zn erzeugt verstärkte nachteilige Effekte, wenn beide Dotanden die aktive Schicht 4 erreichen. Daher ist bereits die Anwesenheit der Abstandshal­ terschicht, die das Eindringen von Zn oder Se verhindert, wirksam in bezug auf eine Erhöhung der Lebensdauer und eine Absenkung des Schwellstromes des Halbleiterlasers. Eine in ihrer Wirkung ähnliche, aber kleinere Wechselwirkung wie die zwischen Se und Zn gibt es für Si und Zn. Die Vorteile der Erfindung werden daher mit nur einer Abstandshalterschicht erreicht, unabhängig vom Typ des die n-Leitfähigkeit erzeu­ genden Dotanden in der Überzugsschicht 2.
Die Struktur nach Fig. 1(a) wurde mit verschiedenen Schichten von p-Leitfähigkeit und anderen Schichten von n-Leitfähigkeit beschrieben. Die entsprechenden Leitfähigkeiten der verschie­ denen Schichten können jedoch auch umgekehrt sein, da der Ausschluß von Dotierungs-Verunreinigungen unabhängig von der Schicht gewünscht wird, die die Quelle der Dotierungs-Verun­ reinigungen ist.
Die in Fig. 1(a) gezeigte Ausführungsform benutzt eine Strom­ konzentrations- und Sammelstruktur mit einer Vorwärts-Mesa mit Schichten 7, 8, 9a und 9b von p-Leitfähigkeit und der n- Stromsperrschicht 12. Die Erfindung ist jedoch gleichermaßen auf Laserstrukturen anwendbar, bei denen andere Stromkonzen­ trations- und Sammelstrukturen verwendet werden. Jene Struk­ turen konzentrieren den Stromfluß im zentralen Abschnitt der aktiven Schicht für die Laserschwingung und Stromsammlung. Beispiele solcher Strukturen sind Vorwärts- und Rückwärts- Mesa-Strukturen, d. h. Strukturen, bei denen die Seitenflä­ chen in Richtung der aktiven Schicht zusammen- bzw. auseinan­ derlaufen, und Streifen-Graben-Strukturen. Der Typ der Mesa, d. h. Vorwärtstyp oder Rückwärtstyp, kann durch bloßes Verän­ dern der Orientierung der Ätzmaske relativ zur kristallogra­ phischen Orientierung des Substrats geändert werden. Bei Streifen-Graben-Strukturen wird die Stromsperrschicht aufge­ wachsen, bevor die zweite Überzugsschicht aufgewachsen wird. Die Stromsperrschicht wird geätzt, um die darunterliegende aktive Schicht oder eine Lichtleiterschicht freizulegen. Da­ her wird die zweite Überzugsschicht auf die Stromsperrschicht und die freigelegte darunterliegende Schicht aufgewachsen. Zusammenfassend ist zu sagen, daß die konkrete Querschnitts­ gestalt der Stromkonzentrations- und Sammelstruktur des Lasers, die auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite der aktiven Schicht 4 angeordnet ist, weder für die neue Struktur noch für die mit ihr erreichten Vorteile kritisch ist.

Claims (23)

1. Halbleiterlaser zur Erzeugung sichtbaren Lichts mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps,
einer AlGaInP-Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer ersten Dotierungs-Verunreinigung auf dem Substrat,
einer Halbleiter-Abstandshalterschicht auf der Überzugs­ schicht,
einer undotierten, aktiven InGaP-Schicht auf der Abstandshal­ terschicht, wobei die Abstandshalterschicht das Eindringen der ersten Dotierungs-Verunreinigung in die aktive Schicht verhindert,
einer AlGaInP-Lichtleiterschicht eines zweiten Leitfähig­ keitstyps auf der aktiven Schicht,
einer Halbleiter-Stromkonzentrations- und -sammelstruktur des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Lichtleiterschicht und einer ersten und einer zweiten Elektrode auf dem Substrat bzw. der Stromkonzentrations- und -sammelstruktur.
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterschicht undotiert ist.
3. Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandshalterschicht aus AlGaInP besteht.
4. Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandshalterschicht aus AlxGa1-xAs be­ steht.
5. Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß x<0,6 ist.
6. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dotierungs-Verunreinigung Se oder Si ist.
7. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterschicht eine zweite Dotie­ rungs-Verunreinigung enthält.
8. Halbleiterlaser nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine zweite Halbleiter-Abstandshalterschicht zwischen der aktiven Schicht und der Lichtleiterschicht, die das Eindringen der zweiten Dotierungs-Verunreinigung in die aktive Schicht ver­ hindert.
9. Halbleiterlaser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Dotierungs-Verunreinigung Zn ist.
10. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch eine InGaP-Atzstoppschicht zwischen der Lichtleiterschicht und der Stromkonzentrations- und Sammel­ struktur.
11. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stromkonzentrations- und Sam­ melstruktur eine zweite, auf der Lichtleiterschicht angeord­ nete AlGaInP-Überzugsschicht und eine zwischen der zweiten Überzugsschicht und der zweiten Elektrode angeordnete GaAs- Kontaktierschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist.
12. Halbleiterlaser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkonzentrations- und Sammelstruktur eine zwischen der zweiten Überzugsschicht und der Kontaktierschicht ange­ ordnete InGaP-Übergangsschicht aufweist.
13. Halbleiterlaser zur Erzeugung sichtbaren Lichts mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer auf dem Substrat angeordneten AlGaInP-Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps,
einer auf der Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps angeordneten undotierten aktiven InGaP-Schicht,
einer auf der aktiven Schicht angeordneten Halbleiter-Ab­ standshalterschicht,
einer auf der Abstandshalterschicht angeordneten und eine er­ ste Dotierungs-Verunreinigung enthaltenden AlGaInP-Lichtlei­ terschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Ab­ standshalterschicht das Eindringen der ersten Dotierungs-Ver­ unreinigung in die aktive Schicht verhindert,
einer auf der Lichtleiterschicht angeordneten Halbleiter- Stromkonzentrations- und -sammelstruktur des zweiten Leitfä­ higkeitstyps und
einer auf dem Substrat bzw. der Stromkonzentrations- und
-sammelstruktur angeordneten ersten und zweiten Elektrode.
14. Halbleiterlaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterschicht undotiert ist.
15. Halbleiterlaser nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandshalterschicht aus AlGaInP besteht.
16. Halbleiterlaser nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstandshalterschicht aus AlxGa1-xAs be­ steht.
17. Halbleiterlaser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß x<0,6 ist.
18. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Dotierungs-Verunreinigung Zn ist.
19. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 13 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps eine zweite Dotierungs-Verunreinigung ent­ hält.
20. Halbleiterlaser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dotierungs-Verunreinigung aus Se oder Si be­ steht.
21. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 13 bis 20, ge­ kennzeichnet durch eine zwischen der Lichtleiterschicht und der Stromkonzentrations- und -sammelstruktur angeordnete InGaP-Ätzstoppschicht.
22. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 13 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stromkonzentrations- und -sammelstruktur eine auf der Lichtleiterschicht angeordnete zweite AlGaInP-Überzugsschicht und eine zwischen der zweiten Überzugsschicht und der zweiten Elektrode angeordnete GaAs- Kontaktierschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
23. Halbleiterlaser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkonzentrations- und -sammelstruktur eine zwi­ schen der zweiten Überzugsschicht und der Kontaktierschicht angeordnete InGaP-Übergangsschicht aufweist.
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