DE69204603T2 - Halbleiterlaser. - Google Patents

Halbleiterlaser.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterlaser, der eine Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur (pnpn-Struktur) aufweist, und insbesondere auf einen Halbleiterlaser mit verbesserter Stromsperrwirkung.
  • Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die einen Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik zeigt, der eine Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur aufweist. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein InP-Substrat vom n- Typ. Eine InP-Hüllschicht 2 vom n-Typ, eine undotierte, aktive InGaAsP-Schicht 3 und eine erste InP-Hüllschicht 4 vom p-Typ sind aufeinanderfolgend auf das InP-Substrat 1 vom n- Typ aufgebracht. Eine stegartige Struktur 15 weist einen Teil des Substrats 1, die Hüllschicht 2 vom n-Typ, die aktive Schicht 3 und die erste Hüllschicht 4 vom p-Typ auf. Eine InP-Stromsperrschicht 5 vom p-Typ und eine InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ sind aufeinanderfolgend an entgegengesetzten Seiten der stegartigen Struktur 15 auf das Substrat 1 aufgebracht, so daß diese die stegartige Struktur 15 vergraben. Eine zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ befindet sich auf der InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und der ersten Hüllschicht 4 vom p-Typ. Eine InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ befindet sich auf der zweiten InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ. Eine Elektrode 9 an der n-Seite befindet sich an der hinteren Fläche des Substrates 1; eine Elektrode 10 an der p-Seite befindet sich auf der InGaAsP- Kontaktschicht 8 vom p-Typ. Die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ, die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ, die InP- Stromsperrschicht 5 vom p-Typ und das InP-Substrat 1 vom n- Typ bilden eine Strombegrenzungsstruktur mit pnpn-Struktur, d.h. eine Thyristorstruktur.
  • Dieser Halbleiterlaser arbeitet wie folgt.
  • Wenn ein Pluspol und ein Minuspol an die Elektrode 10 an der p-Seite bzw. die Elektrode 9 an der n-Seite angelegt werden, d.h. eine Vorwärtsvorspannung an die Elektroden 10 und 9 angelegt wird, fließt ein Strom von der Elektrode 10 auf der p-Seite über die Kontaktschicht 8 und die zweite Hüllschicht 7 vom p-Typ zum Substrat 1 und gelangt in die aktive Schicht 3, wodurch in der aktiven Schicht 3 Laserschwingung auftritt. Da an entgegengesetzten Seiten der aktiven Schicht 3 durch die Stromsperrschichten 5 und 6 ein pn-Übergang ausgebildet ist, wird bei Betrieb des Lasers an diesen pn-Übergang eine Sperrvorspannung angelegt, so daß sich der Strom in der aktiven Schicht 3 konzentriert. Da dieser Laser die Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur aufweist, die die Stromsperrschichten 5 und 6, das Inp-Substrat 1 vom n-Typ und die InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ aufweist, ist der Leckstrom, der außerhalb von der aktiven Schicht 3 fließt weiter verringert; es konzentriert sich ein größerer Strom in der aktiven Schicht 3.
  • Selbst bei einem Halbleiterlaser, der die Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur an beiden Seiten der aktiven Schicht aufweist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, wird jedoch die Strömbegrenzungsstruktur aus der Thyristorstruktur durch den Anstieg der Umgebungstemperatur, eine Kristall-Fehlstelle, den Anstieg der Temperatur in der Nähe der aktiven Schicht beim Betrieb mit hoher Ausgangsleistung oder ähnliches bedingt manchmal in den leitenden Zustand versetzt. Ferner verursacht ein Anstieg des Treiberstroms manchmal eine Verringerung der Stromsperrwirkung; der Leckstrom kann ansteigen, was eine Verringerung der Laserausgangsleistung, einer Verringerung der Linearität der Lichtausgangs-Strom-Kennlinie oder ähnliches verursachen kann. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 61-214591 offenbart einen Halbleiterlaser mit weiter verbesserter Stromsperrwirkung. In diesem Laser ist eine Basiselektrode auf einem Basisbereich eines pnp-Transistors ausgebildet, der durch eine Hüllschicht vom p-Typ, eine Stromsperrschicht vom n-Typ und eine Stromsperrschicht vom p-Typ in einer Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur gebildet wird; zwischen Emitter und Basis ist eine Sperrvorspannung angelegt, um den Speisestrom in den pnp-Transistor zu verringern. Bei dieser Struktur ist jedoch eine äußere Schaltung erforderlich, um die Sperrvorspannung zwischen Emitter und Basis anzulegen, woraus sich eine komplizierte Lasertreiberschaltung und ein Laser von großen Ausmaßen ergibt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlaser zu schaffen, der ein Einschalten der Strombegrenzungsstruktur verhindert, das durch den Anstieg der Umgebungstemperatur, eine Kristall-Fehlstelle, den Anstieg der Temperatur in der Nähe einer aktiven Schicht beim Betrieb mit hoher Ausgangsleistung oder ähnliches verursacht wird, und der einen durch eine Sperrschicht fließenden Leckstrom praktisch verringert, wodurch die Verringerung der Ausgangsleistung des Halbleiterlasers selbst und eine Verringerung der Linearität der Lichtausgang-Strom-Kennlinie verhindert wird, ohne daß die Lasertreiberschaltung verkompliziert wird.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend aufgeführten, detaillierten Beschreibung deutlich; es ist jedoch verständlich, daß die detaillierte Beschreibung und das spezifische Ausführungsbeispiel nur veranschaulicht werden, da zahlreiche Änderungen und Abwandlungen im Geltungsbereich der Erfindung für den Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung ersichtlich sind.
  • Entsprechend einem Halbleiterlaser der vorliegenden Erfindung nach Patentanspruch 1 wird zumindest ein pn-Übergang in einem pnp-Transistor, der in einer Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur ausgebildet ist, an die beim Betrieb des Lasers eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird, durch eine Metallelektrode oder eine Schicht aus Material mit geringem Widerstand kurzgeschlossen. Somit nähern sich die elektrischen Potentiale einer p-Schicht und einer n-Schicht, die den pn-Übergang bilden, aneinander an; dadurch wird das Einbringen von Löchern von der p-Schicht in die n-Schicht unterdrückt, so daß es nicht wahrscheinlich ist, daß die Strombegrenzungsstruktur aus der Thyristorstruktur in den leitenden Zustand versetzt wird. Daher wird ein geringeres Verhältnis von in die Thyristorstruktur fließendem Strom verstärkt und der Absolutwert des durch die Sperrschichten fließenden Leckstroms wird unterdrückt.
  • Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen Halbleiterlaser entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die einen Halbleiterlaser entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Halbleiterlaser entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • die Fig. 4(a) bis 4(h) sind Schnittansichten der Verfahrensschritte zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterlasers,
  • Fig. 5(a) ist eine schematische Ansicht, die eine Strombegrenzungsstruktur des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterlasers zeigt, und Fig. 5(b) ist ein gleichwertiges Schaltbild von dieser,
  • Fig. 6 ist eine graphische Darstellung von Leckstromabhängigkeiten der Basisschaltung-Verstärkungsfaktoren eines pnp-Transistors und eines npn-Transistors in der Strombegrenzungsstruktur des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterlasers,
  • Fig. 7 ist eine graphische Darstellung von Leckstromabhängigkeiten der Basisschaltung-Verstärkungsfaktoren eines pnp-Transistors und eines npn-Transistors in der Strombegrenzungsstruktur des Halbleiterlasers nach dem Stand der Technik und
  • Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die den Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik zeigt.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterlasers mit einem Wellenlängen-Band von 1,3um bis 1,55um entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 bezeichnen die mit Fig. 8 gleichen Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Abschnitte. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein InP-Substrat vom n-Typ. Eine InP-Hüllschicht 2 vom n-Typ mit einer Dicke von 1 bis 1,5um und einer Trägerkonzentration von 1x10¹&sup8;cm&supmin;³ oder weniger, eine undotierte, aktive InxGa1-xAsyP1-y-Schicht 3 mit einer Dicke von 0,05 bis 0,15um (das Zusammensetzungsverhältnis von x und y sollte in den Bereichen von x=0,255 bis 0,410 und y=0,590 bis 0,910 eingestellt werden, um eine Gitteranpassung an das InP-Substrat 1 vom n-Typ zu ermöglichen) und eine erste InP-Hüllschicht 4 vom p-Typ mit einer Dicke von 0,5 bis 1um und einer Trägerkonzentration von 1x10¹&sup8;cm&supmin;³ oder weniger sind auf das InP-Substrat 1 vom n-Typ aufeinanderfolgend aufgebracht. Eine stegartige Struktur 15 weist einen Teil des InP-Substrats 1 vom n-Typ, die InP-Hüllschicht 2 vom n-Typ, die undotierte, aktive InGaAsP-Schicht 3 und die erste InP-Hüllschicht 4 vom p-Typ auf. Eine InP- Stromsperrschicht 5 vom p-Typ mit einer Dicke von 1 bis 1,5 um und einer Trägerkonzentration von 1x10¹&sup8;cm&supmin;³ oder weniger und eine InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ mit einer Dicke von 0,5um oder weniger und einer Trägerkonzentration von 1x10¹&sup8;cm&supmin;³ sind an entgegengesetzten Seiten der stegartigen Struktur 15 auf das Substrat 1 aufeinanderfolgend aufgebracht, um die stegartige Struktur 15 zu vergraben. Eine InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ mit einer Dicke von 0,5 bis 1um und einer Trägerkonzentration von 1x10¹&sup8;cm&supmin;³ oder weniger ist auf die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und die erste Inp-Hüllschicht 4 vom p-Typ aufgebracht. Eine InGaAsP-Kontaktschicht 8 mit einer Dicke von 0,5um oder weniger und einer Trägerkonzentration von 1x10¹&sup8;cm&supmin;³ oder weniger ist auf die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ aufgebracht. Eine Cr/Au aufweisende Elektrode 9 an der n-Seite befindet sich an der hinteren Fläche des InP-Substrats 1 vom n-Typ; eine AuZn/Ti/Au aufweisende Elektrode 10 an der p-Seite befindet sich auf der InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ. Streifenartige Nuten 13 sind ausgebildet, so daß diese die InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ und die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ durchdringen, damit diese in die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ gelangen. AuZn/Ti/Au aufweisende Elektroden 11 zum Kurzschließen des pn-Übergangs sind so angeordnet, daß diese die Oberflächen der streifenartigen Nuten 13 bedecken und sich auf der InGaAsP- Kontaktschicht 8 vom p-Typ erstrecken. Das InP-Substrat 1 vom n-Typ, die InP-Stromsperrschicht 5 vom p-Typ, die InP- Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ bilden eine Thyristorstruktur (pnpn- Struktur).
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaserstruktur von Fig. 1 ist in den Fig. 4(a) bis 4(b) gezeigt.
  • Als erstes wird das in Fig. 4(a) gezeigte InP-Substrat 1 vom n-Typ hergestellt. Dann wird, wie es in Fig. 4(b) gezeigt ist, durch MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), LPE (Liquid Phase Epitaxy) oder ähnliches die InP- Hüllschicht 2 vom n-Typ, die undotierte, aktive InGaAsP- Schicht 3 und die erste InP-Hüllschicht 4 vom p-Typ auf dem Substrat 1 aufeinanderfolgend gezüchtet. Dann wird, wie es in Fig. 4(c) gezeigt ist, ein SiN&sub4; oder SiO&sub2; aufweisender Isolierfilm 14 durch CVD (Chemical Vapor Deposition) oder ähnliches auf der ersten InP-Hüllschicht 4 vom p-Typ ausgebildet. Danach wird der Isolierfilm 14 durch die Verwendung eines herkömmlichen Fotolithographie- und Ätzverfahrens streifenförmig ausgebildet. Dann wird unter Verwendung des streifenförmigen Isolierfilms 14a als Maske das InP- Substrat 1 vom n-Typ, die InP-Hüllschicht 2 vom n-Typ, die undotierte, aktive InGaAsP-Schicht 3 und die erste InP- Hüllschicht 4 vom p-Typ unter Verwendung eines Sulfat-Ätzmittels, zum Beispiel einer Lösung aus H&sub2;SO&sub4; und H&sub2;O&sub2;, die im Verhältnis 6:1 gemischt wurden, teilweise weggeätzt; es ergibt sich eine in Fig. 4(d) gezeigte stegartige Struktur 15. Dann werden unter Verwendung der Maske 14a als Maske zum selektiven Züchten die InP-Stromsperrschicht 5 vom p- Typ und die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ durch MOVCD, LPE oder ähnliches auf dem Substrat 1 aufeinanderfolgend gezüchtet, wie es in Fig. 4(e) gezeigt ist. Dann wird, wie es in Fig. 4(f) gezeigt ist, die Maske 14a entfernt und die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ und die InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ durch MOCVD oder ähnliches gezüchtet. Dann werden, wie es in Fig. 4(g) gezeigt ist, die InP- Stromsperrschicht 6 vom n-Typ, die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ und die InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ unter Verwendung eines herkömmlichen Fotolithographie- und Ätzverfahrens teilweise entfernt, um die streifenartigen Nuten 13 auszubilden. Im Anschluß wird auf der InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ und den streifenartigen Nuten 13 durch Aufdampfen, Aufstäuben oder ähnliches eine AuZn/Ti/Au enthaltende Metallschicht ausgebildet; diese wird durch das Ätzen mit einer Maske strukturiert; es werden die Elektrode 10 an der p-Seite und die den pn-Übergang kurzschließenden Elektroden 11 erhalten, was in Fig. 4(h) gezeigt ist. Somit wird die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ mit der zweiten InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ auf dem Chip kurzgeschlossen. Schließlich wird die Cr/Au aufweisende Elektrode 9 an der n-Seite an der hinteren Fläche des InP-Substrats 1 vom n- Typ durch Aufdampfen, Aufstäuben oder ähnliches ausgebildet; dadurch ist die Laserstruktur vollendet. Die Elektrode 10 an der p-Seite und die den pn-Übergang kurzschließende Elektrode 11 können durch ein Aushebeverfahren ausgebildet werden. Außerdem entspricht der Kurzschluß zwischen der InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und der zweiten InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ dem Kurschluß zwischen dem Emitter vom p-Typ und der Basis vom n-Typ im pnp-Transistor bei der Thyristorstruktur, die das TnP-Substrat 1 vom n-Typ, die InP-Stromsperrschicht 5 vom p-Typ, die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p- Typ aufweist.
  • Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben. Wenn an die Elektrode 10 ein Pluspol und an die Elektrode 9 ein Minuspol angeschlossen wird, d.h. wenn an die Elektroden 9 und 10 eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird, fließt ein Strom von der Kontaktschicht 8 und der zweiten Hüllschicht 7 zum Substrat 1 hin und gelangt in die aktive Schicht 3; in der aktiven Schicht 3 tritt Laserschwingung auf.
  • Fig. 5(a) ist eine schematische Ansicht, die die Strombegrenzungsstruktur zeigt; Fig. 5(b) ist ein gleichwertiges Schaltbild von dieser. Wie es in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigt ist, wird die Strombegrenzungsstruktur, die das InP- Substrat 1 vom n-Typ, die InP-Stromsperrschicht 5 vom Typ, die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ aufweist, als ein Thyristor angesehen, in dem ein pnp-Transistor Tr&sub1; und ein npn-Transistor Tr&sub2; kombiniert sind; ein Strom I, der durch die folgende Gleichung (1) dargestellt wird, fließt durch die Strombegrenzungsstruktur.
  • I = I&sub0;/{α&sub1; + α&sub2;)}...(1)
  • mit
  • α&sub1;: Basisschaltung-Stromverstärkungsfaktor von Tr&sub1;,
  • α&sub2;: Basisschaltung-Stromverstärkungsfaktor von Tr&sub2;,
  • I&sub0;: Sperrvorspannungs-Leckstrom des mittleren pn-Übergangs J&sub2;.
  • Fig. 6 ist eine graphische Darstellung die Abhängigkeiten des Stroms (I) der Basisschaltung-Verstärkungsfaktoren α&sub1; und α&sub2; des pnp-Transistors Tr&sub1; bzw. des npn-Transistors Tr&sub2; in der Strombegrenzungsstruktur mit der pnpn-Struktur des Halbleiterlasers entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 7 ist ein graphische Darstellung, die die des in Fig. 8 gezeigten Halbleiterlasers nach dem Stand der Technik zeigt. Wenn in diesen graphischen Darstellungen α&sub1; + α&sub2; = 1 sind, geht die rechte Seite, d.h. der Strom I, der in die Strombegrenzungsstruktur fließt, gegen unendlich; der Thyristor ist in den leitenden Zustand versetzt. Aus diesen graphischen Darstellungen wurde herausgefunden, daß im Vergleich mit der Stromabhängigkeit des pnp-Transistors Tr&sub1; entsprechend dem in Fig. 7 gezeigten Stand der Technik die in Fig. 6 gezeigte Stromabhängigkeit des Basisschaltung-Verstärkungsfaktors α&sub1; des pnp-Transistors Tr&sub1; entsprechend der vorliegenden Erfindung in einem Bereich mit geringem Strom sehr klein ist und diese bei ziemlich hohen Stromwerten ansteigt. Das heißt, daß im Vergleich mit dein Stromwert I&sub1; des Halbleiterlasers nach dem Stand der Technik die Einschaltbedingung des pnpn-Thyristors des Halbleiterlasers entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, d.h. der Stromwert I&sub2;, bei dem α&sub1; + α&sub2; = 1 ist, sehr groß ist. Somit wird, selbst wenn beim Laserbetrieb ein relativ großer Strom durch die Strombegrenzungsstruktur fließt, die Thyristorstruktur nicht in den leitenden Zustand versetzt, so daß sich das vom Laser abgegebene Licht nicht verringert und die Laserschwingung nicht gestoppt wird. In dem Fall, in dem der Sperrichtungs-Leckstrom I&sub0;, der am Übergang J&sub2; im Zentrum der Thyristorstruktur (pnpn-Struktur) des Halbleiterlasers entsprechend der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, wobei an diesen Übergang beim Laserbetrieb eine sperrvorspannung angelegt ist, den gleichen Wert annimmt wie der des Halbleiterlasers nach dem Stand der Technik, wird außerdem ein in der Thyristorstruktur fließender Strom verstärkt, der kleiner ist, als es aus Gleichung (1) hervorgeht; somit ist der durch die Strombegrenzungsstruktur fließende Strom wesentlich kleiner als der des Lasers nach dem Stand der Technik.
  • Entsprechend dem Halbleiterlaser des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist die stegartige Struktur 15 aus einem Teil des InP-Substrats 1 vom n- Typ, der InP-Hüllschicht 2 vom n-Typ, der undotierten, aktiven InGaAsP-Schicht 3 und der ersten InP-Hüllschicht 4 vom p-Typ aufgebaut; die Strombegrenzungsstruktur mit der pnpn-Thyristorstruktur, die das InP-Substrat 1 vom n-Typ, die InP-Stromsperrschicht 5 vom p-Typ, die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ und die zweite InP-Hüllschicht 7 vom p- Typ aufweist, ist an beiden Seiten der stegartigen Struktur 15 ausgebildet, die die aktive Schicht 3 aufweist. Ferner sind die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ, die zweite InP- Hüllschicht 7 vom p-Typ und die InGaAsP-Kontaktschicht 8 vom p-Typ teilweise entfernt, um streifenartige Nuten 13 auszubilden; in den streifenartigen Nuten 13 sind den pn- Übergang kurzschließende Elektroden 11 ausgebildet, um dadurch die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ mit der zweiten InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ kurzzuschließen. Daher kann das Einbringen von Löchern von der InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ in die InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ verhindert werden, ohne daß eine zusätzliche Elektrode zum Anlegen einer Sperrvorspannung oder eine äußere Schaltung vorgesehen wird, so daß es nicht wahrscheinlich ist, daß die Strombegrenzungsstruktur mit der Thyristorstruktur in den leitenden Zustand versetzt wird. Außerdem wird ein kleinerer Wert des in diese Thyristorstruktur fließenden Stromes verstärkt; der Absolutwert des Leckstroms kann verringert werden. Als Ergebnis wird der Thyristor durch den Anstieg der Umgebungstemperatur, eine Kristall-Fehlstelle, den Temperaturanstieg in der Nähe der aktiven Schicht beim Betrieb mit hoher Ausgangsleistung oder ähnliches nicht in den leitenden Zustand versetzt; der Leckstrom, der in die Strombegrenzungsstruktur (Sperrschichten 5 und 6) fließt, ist verringert, so daß eine Verringerung der Ausgangsleistung des Halbleiterlasers selbst und eine Verringerung der Linearität der Lichtausgang-Strom-Kennlinie unterdrückt werden kann.
  • Fig. 2 ist ein Schnittansicht, die einen Halbleiterlaser entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 1 die gleichen oder entsprechende Abschnitte. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel dient die AuZn/Ti/Au aufweisende Elektrode 10 an der p-Seite als den pn-Übergang kurschließende Elektroden. Die Herstellungsschritte dieses Lasers sind im wesentlichen mit den in den Fig. 4(a) bis 4(h) gezeigten identisch. Da es nicht notwendig ist, die den pn-Übergang kurzschließenden Elektroden 11 im abschließenden Schritt bei der Elektroden- Ausbildung auszubilden, kann dieser Schritt vereinfacht werden. Wenn Kristall-Fehlstellen in der Nähe der Grenzschicht zwischen der stegartigen Struktur 15 und der InP- Hüllschicht 7 vom- p-Typ oder der InP-Stromsperrschicht 6 vom n-Typ ausgebildet sind, kann außerdem der Strom, der von der Elektrode 10 an der p-Seite in die aktive Schicht 3 (stegartige Struktur 15) fließt, aus diesen Schichten 7 und 6 lecken. Daher ist es notwendig, die streifenartigen Nuten 13 auszubilden, die um ungefähr 5un oder mehr vom Stegartigen Abschnitt 15 entfernt liegen.
  • Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Halbleiterlaser entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 3 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 1 gleich oder entsprechende Abschnitte. In diesem dritten Ausführungsbeispiel hat die Stromsperrschicht vom n-Typ eine Doppelschichtstruktur aus einer InP-Sperrschicht 6 vom n-Typ und einer InGaAsP-Sperrschicht 12 vom n-Typ. Wenn die streifenartigen Nuten 13 durch selektives Ätzen unter Verwendung von z.B. HCl als Ätzmittel ausgebildet werden, dient daher die InGaAsP-Sperrschicht 12 vom n-Typ als eine Ätzgrenzschicht; die Nuten 13 erreichen zuverlässig die Sperrschicht 12. Somit werden die InP-Hüllschicht 7 vom p-Typ und die InGaAsP- Sperrschicht 12 durch die in den streifenartigen Nuten 13 ausgebildeten, den pn-Übergang kurzschließenden Elektroden 11 miteinander zuverlässig kurzgeschlossen; daraus resultiert ein Halbleiterlaser mit hoher Beständigkeit und hoher Betriebssicherheit. Außerdem werden weniger fehlerhafte Laser hergestellt, woraus sich ein verbessertes Produktionsergebnis ergibt.
  • Während im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, die vorstehend beschrieben wurden, die den pn-Übergang kurzschließende Elektrode 11 aus Metall ausgebildet ist, kann diese aus einem Material mit geringem Widerstand, wie z.B. polykristallinem Silizium, ausgebildet sein. Auch in diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie vorstehend beschrieben erhalten werden.
  • Bei den Halbleiterlasern entsprechend dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel wird die Strombegrenzungsstruktur ausgebildet, indem auf dem Substrat vom n-Typ Kristallschichten in der Reihenfolge npnp an beiden Seiten der stegartigen Struktur, die das Substrat vom n-Typ, die Hüllschicht vom n-Typ und die undotierte, aktive Schicht aufweist, aufeinanderfolgend gezüchtet werden. Die Strombegrenzungsstruktur kann jedoch ausgebildet werden, indem auf einem Substrat vom p-Typ Kristallschichten in der Reihenfolge pnpn an beiden Seiten der stegartigen Struktur, die ein Substrat vom p-Typ, eine Hüllschicht vom p-Typ und eine undotierte, aktive Schicht aufweist, aufeinanderfolgend gezüchtet werden. Auch in diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie vorstehend beschrieben erhalten werden.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleiterlaser eine Strombegrenzungsstruktur mit einer Thyristorstruktur auf; zumindest ein pn-Übergang in der Strombegrenzungsstruktur, an die beim Laserbetrieb eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird, wird durch eine Metallelektrode oder eine Schicht aus Material mit geringem Widerstand kurzgeschlossen. Daher wird das Einbringen von Löchern aus der p-Schicht in die n-Schicht, die beim Laserbetrieb kurzgeschlossen sind, unterdrückt, so daß es nicht wahrscheinlich ist, daß die Strombegrenzungsstruktur in den leitenden Zustand versetzt wird. Außerdem ist der Strom, der praktisch durch die Sperrschicht fließt, verringert. Als Ergebnis ist die Stromsperrwirkung stark verbessert, was eine Verringerung der Laserausgangsleistung und eine Verringerung der Linearität der Lichtausgangs-Strom-Kennlinie verhindert.

Claims (10)

1. Halbleiterlaser mit einer Strombegrenzungsstruktur aus einer Thyristorstruktur (7-6-5-1) an beiden Seiten eines aktiven Bereiches (15), dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein pn-Übergang (7-6), der in der Strombegrenzungsstruktur ausgebildet ist, an die bei Betrieb des Lasers eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist, durch eine Schicht (11) aus Material mit geringem Widerstand kurzgeschlossen ist (13).
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei der aktive Bereich eine stegartige Struktur (15) mit einer Hüllschicht (2) vom n-Typ und einer undotierten, aktiven Schicht (3), die auf einem Substrat (1) vom n-Typ aufeinanderfolgend ausgebildet sind, aufweist und die Strombegrenzungsstruktur (5, 6, 7) ausgebildet ist, so daß diese die stegartige Struktur vergräbt.
3. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, wobei die Strombegrenzungsstruktur ein InP-Substrat (1) vom n-Typ, eine InP- Stromsperrschicht (5) vom p-Typ, eine InP-Stromsperrschicht (6) vom n-Typ und eine InP-Hüllschicht (7) vom p-Typ aufweist.
4. Halbleiterlaser nach Anspruch 3, wobei ein pn-Übergang, der durch die InP-Stromsperrschicht (6) vom n-Typ und die InP-Hüllschicht (7) vom p-Typ erzeugt wird, kurzgeschlossen ist.
5. Halbleiterlaser nach Anspruch 4, wobei eine InGaAsP- Stromsperrschicht (12) vom n-Typ zwischen der InP-Stromsperrschicht (6) vom n-Typ und der InP-Hüllschicht (7) vom p-Typ vorgesehen ist und ein pn-Übergang, der durch die InGaAsP-Stromsperrschicht (12) vom n-Typ und die InP-Hüllschicht (7) vom p-Typ erzeugt wird, kurzgeschlossen ist.
6. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht (11) aus Material mit geringem Widerstand eine Metallschicht ist.
7. Halbleiterlaser nach Anspruch 6, wobei die Metallschicht (11) zum Kurzschließen des pn-Übergangs AuZn/Ti/Au aufweist.
8. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht (11) aus Material mit geringem Widerstand zum Kurzschließen des pn-Übergangs polykristallines Silizium aufweist.
9. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht (11) aus Material mit geringem Widerstand zum Kurzschließen des pn-Übergangs als eine Schicht ausgebildet ist, die mit einer Elektrode (10) an der p-Seite oder einer Elektrode an der n-Seite verbunden ist.
10. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht (11) aus Material mit geringem Widerstand zum Kurzschließen des pn-Übergangs als eine Schicht ausgebildet wird, die mit einer Elektrode (10) an der p-Seite oder einer Elektrode an der n-Seite verbunden ist, und diese im Anschluß von der Elektrode an der p-Seite oder der Elektrode an der n-Seite getrennt wird.
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