DE69801342T2

DE69801342T2 - Halbleiterlaser und dazugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69801342T2
Application number: DE69801342T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Ikoma
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: DE69801342D1; JPH10200190A; EP0852417A2; EP0852417B1; JP3387076B2; US6005881A; EP0852417A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser, bei welchem wenigstens ein Ende eines Resonators mit einer Fensterstruktur ausgestattet ist, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.

Zugehöriger Stand der Technik

Es sind Halbleiterlaser bekannt geworden, bei welchen zum Erreichen einer höheren Ausgabe eine Fensterstruktur, die gegenüber Laserlicht transparent ist, nahe einem Lichtaustrittsende eines Resonators mit einer aktiven Quantenwannenschicht vorgesehen ist, um dadurch eine katastrophale optische Beschädigung (COD) bei dieser Lichtaustritts-Endseitenfläche zu verhindern.
Beispielsweise sind bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 7-58402 offenbarten Halbleiterlaser Störstellen in der Nähe einer Resonatorseite eines Fabry-Perot-Typ-Halbleiterlasers mit einer Quantenwannenstruktur eingeführt, um dadurch eine Fensterstruktur zu bilden. Das bedeutet, daß ein Kristallmaterial GaInP oder AlGaInP unter einer vorbestimmten Bedingung aufgewachsen wird, um dadurch eine aktive Schicht mit einer Struktur einer spontanen Ordnungsbildung zu bilden und dann Störstellen, wie beispielsweise Zn, in einen Lichtaustritts-Endbereich des Resonators mit dieser aktiven. Schicht eingeführt werden, um dadurch eine Fensterstruktur zu bilden, in welcher die Struktur einer spontanen Ordnungsbildung gestört ist. Da die Bandlücke eines so erhaltenen Fensterstrukturbereichs größer als diejenige in einem Bereich wird, der nicht gestört wird, wird eine katastrophale optische Beschädigung (COD), die dazu neigt, während einer Operation hoher Ausgabe eines Halbleiterlasers aufzutreten, unterdrückt, wodurch eine höhere Ausgabe realisiert wird.
Bei dem im U.S.-Patent Nr. 4,845,725 offenbarten Halbleiterlaser mit einer Fensterstruktur werden injizierte Störstellen (Si, Zn und Sn) zu einer aktiven Schicht mit einer Mehrfachquantenwanne (MQW) diffundiert, um eine Interdiffusion zwischen Wannenschichten und Grenzschichten zu veranlassen, um dadurch eine Fensterstruktur mit einer größeren Bandlücke in diesem Teil zu realisieren. Eine so erhaltene Fensterstruktur funktioniert auch als transparente optische Wellenleiterschicht, in welcher der geführte Lichtmode sich nach und nach aufweitet, um dadurch die Größe eines Fernfeld-Laserlichtbilds zu minimieren.
Der in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-48742 offenbarte Halbleiterlaser ist ein AlGaAs-Typ- Halbleiterlaser, bei welchem Zn selektiv in eine aktive AlAs/GaAs-Supergitterschicht diffundiert ist, wodurch die Supergitterstruktur vollständig gestört ist. Die Bandlücke dieses gestörten Bereichs wird größer als diejenige der aktiven Schicht ohne Zn-Diffusion, und der gestörte Bereich kann eine Fensterstruktur sein.
Beim Studieren der herkömmlichen Halbleiterlaser haben die Erfinder die folgenden Probleme gefunden. Als die herkömmlichen Halbleiterlaser sind nämlich diejenigen von einem Typ bekannt, bei welchem Störstellen eingeführt werden, um eine spontane Ordnungsbildungsstruktur zu stören, um dadurch eine Fensterstruktur zu bilden (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 7-58402); und diejenigen von einem Typ, bei welchem Störstellen eingeführt werden, um eine Diffusion zwischen den Wannenschichten und Grenzschichten in einer Quantenwannenschicht zu verursachen, um dadurch eine Fensterstruktur zu bilden (USP 4,845,725 und japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-48742). Bei diesen Halbleiterlasern wird jedoch deshalb, weil zum Bilden einer Fensterstruktur eingeführte Störstellen in der Fensterstruktur existieren, Licht durch diese Störstellen absorbiert, und dadurch kann die Leistungsfähigkeit der Halbleiterlaser verschlechtert werden. Ebenso neigt ein Leckstrom aufgrund solcher Störstellen dazu, in der Nähe der Laserseite größer zu werden. Ein solcher Leckstrom veranlaßt eine nicht strahlende Rekombination von Trägern, und die durch die nicht strahlende Rekombination verursachte Energie beschleunigt chemische Reaktionen wie beispielsweise eine Oxidation. Folglich können die Laserseiten verschlechtert werden, und eine COD kann an den verschlechterten Seiten auftreten. In dem Fall, in welchem Störstellen mittels einer Ionenimplantation eingeführt werden, können Kristalle durch die Implantation beschädigt werden, was dazu führt, daß sich eine Zuverlässigkeit des Lasers verschlechtert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der oben beschriebenen Probleme haben die gegenwärtigen Erfinder intensive Studien durchgeführt. Als Ergebnis ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 und 10 definiert ist, einen Halbleiterlaser mit einer neuen Konfiguration zu schaffen, der eine höhere Zuverlässigkeit, eine höhere Ausgabe und ähnliches durch Einbauen einer Fensterstruktur dort hinein realisieren kann, die unterschiedlich von denjenigen der oben angegebenen herkömmlichen Halbleiterlaser ist; und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Der Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein. Halbleiterlaser mit einer Fensterstruktur, die gegenüber emittiertem Laserlicht transparent ist. Diese Fensterstruktur unterdrückt die katastrophale optische Beschädigung während einer Operation hoher Ausgabe. Insbesondere ist der Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer spezifischen Fensterstruktur ausgestattet. Zuallererst weist das Verfahren zum Herstellen dieses Halbleiterlasers einen ersten Schritt eines Aufwachsens in Aufeinanderfolge auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps einer unteren Mantelschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, einer aktiven Schicht mit einer Quantenwannenstruktur und einer oberen Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf, um eine Laminatstruktur zu ergeben.
Die aktive Schicht enthält eine Quantenwannenstruktur, die wenigstens eine Gruppe einer Laminatkonfiguration enthält, in welcher eine Wannenschicht zwischen einem Paar von Grenzschichten in Sandwichbauweise angeordnet ist. Die obere Mantelschicht kann eine erste obere Mantelunterschicht aufweisen, die auf der aktiven Schicht in direktem Kontakt damit angeordnet ist, und eine zweite obere Mantelunterschicht, die über der ersten oberen Mantelunterschicht angeordnet ist.
In ein vorbestimmtes Gebiet der Laminatstruktur, die durch den ersten Schritt erhalten wird, werden Störstellenatome, wie beispielsweise Stickstoff, durch ein Ionenimplantationsverfahren selektiv implantiert (zweiter Schritt). Das mit dem Störstellenatom implantierte Störstelleninjektionsgebiet erstreckt sich von der Laminatstrukturoberfläche in Richtung zur aktiven Schicht, während es von der aktiven Schicht um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist.
In einem dritten Schritt wird unter einem Zustand, in welchem das Störstellenatom die aktive Schicht nicht erreicht, die Laminatstruktur wärmebehandelt bzw. vergütet (z. B. mittels Lampe geglüht), um dadurch eine Fensterstruktur zu bilden. Als Ergebnis einer solchen Wärmebehandlung diffundieren nämlich durch Ionenimplantation gebildete Lücken bzw. offene Stellen in die aktive Schicht, wohingegen die Störstellenatome selbst die aktive Schicht nicht erreichen. Eine solche Diffusion von Lücken verstärkt eine atomare Diffusion in einem lückendiffundierten Bereich, wodurch die Interdiffusion zwischen der Wannenschicht und Grenzschichten der Quantenwannenstruktur nahe dem störstellenimplantierten Bereich verstärkt wird. Als Ergebnis der Interdiffusion wird die Bandlücke der Quantenwanne breiter.
Weiterhin wird in einem vierten Schritt bei einer Position, bei welcher der mit den Störstellenatomen implantierte Bereich existiert, die Laminatstruktur gespaltet bzw. getrennt, um dadurch den Halbleiterlaser zu ergeben. Hier wird die Trennebene eine Lichtaustrittsseite des Halbleiterlasers.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin zwischen dem dritten und dem vierten Schritt einen Schritt zum Herstellen einer Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der oberen Mantelschicht ausschließlich des störstellenimplantierten Bereichs aufweisen. Eine solche Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps kann genauso gut während einer Periode zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt ausgebildet werden.
Der Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung, der durch das vorangehende Verfahren hergestellt wird, weist eine Laminatstruktur mit zwei Trennebenen auf, die einen Resonator bilden. Diese Laminatstruktur weist wenigstens ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine untere Mantelschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf: oder über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; eine aktive Schicht, die auf der unteren Mantelschicht angeordnet ist und eine Quantenwannenstruktur hat, wobei eine Wannenschicht und Grenzschichten die Quantenwannenstruktur bilden; und eine obere Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der aktiven Schicht angeordnet ist, auf. Ebenso ist ein vorbestimmter Bereich der oberen Mantelschicht (die sich aus einer ersten oberen Mantelunterschicht und einer zweiten oberen Mantelunterschicht zusammensetzen kann) ein störstellenimplantierter Bereich durch ein Ionenimplantationsverfahren ausgebildet. Dieser störstellenimplantierte Bereich enthält einen Teil wenigstens einer der Trennebenen, während er von der aktiven Schicht um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist. Anders ausgedrückt erstreckt sich der störstellenimplantierte Bereich von der Oberfläche der oberen Mantelschicht in Richtung zur aktiven Schicht, während ein vorbestimmter Abstand den untersten Teil des störstellenimplantierten Bereichs von der aktiven Schicht trennt. Somit ist deshalb, weil die zum Bilden der Fensterstruktur implantierte Störstelle nicht in der aktiven. Schicht existiert, dieser Halbleiterlaser frei von Faktoren, die Lasercharakteristiken verschlechtern können, wie beispielsweise eine Laserlichtabsorption.
Das oben angegebene Störstellenatom enthält Stickstoff. Die obere Mantelschicht besteht aus wenigstens einem von GaInP und AlGaInP. Die Wannenschicht und die Grenzschicht bilden die Quantenwannenstruktur, und wenigstens die Wannenschicht besteht aus GaInAs. Zusätzlich ist eine Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der oberen Mantelschicht ausschließlich des Störstellenimplantationsbereichs angeordnet.
Bei dem Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung hat von der oberen Mantelschicht ein Teil ausschließlich wenigstens des störstellenimplantierten Bereichs oder ein Teil ausschließlich wenigstens sowohl des störstellenimplantierten Bereichs als auch des Bereichs zwischen dem störstellenimplantierten Bereich und der aktiven Schicht eine spontane Ordnungsstruktur.
Wie es im Vorangehenden erklärt ist, diffundieren beim Halbleiterlaser gemäß der vorliegenden Erfindung die Störstellenatome selbst nicht in die aktive Schicht, während nur Lücken dort hinein diffundieren. Die Diffusion der Lücken verursacht eine selektive Interdiffusion zwischen der Wannenschicht und den Grenzschichten der Quantenwannenschicht in einem vorbestimmten Gebiet der aktiven Schicht, wodurch die Bandlücke der aktiven Schicht breiter wird. Die resultierende Fensterstruktur unterdrückt die katastrophale optische Beschädigung während einer Operation hoher Ausgabe. Als Ergebnis wird eine Operation hoher Ausgabe für eine lange Zeitperiode gesichert.
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der hierin nachfolgend angegebenen detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, die nur anhand einer Illustration angegeben sind und nicht als die vorliegende Erfindung begrenzend anzusehen sind.
Ein weiterer Umfang einer Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der hierin nachfolgend angegebenen detaillierten Beschreibung klar werden. Jedoch sollte verstanden werden, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anzeigen, nur anhand einer Illustration angegeben sind, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung Fachleuten auf dem Gebiet aus dieser detaillierten Beschreibung klar werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration einer GaAs-Laminatstruktur zum Bilden eines Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau von Halbleiterlaserchips zum gemeinsamen Herstellen einer Vielzahl von Halbleiterlasern unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten GaAs- Laminatstruktur zeigt;
Fig. 3 ist eine Ansicht zum Erklären eines Ionenimplantationsschritts zum Bilden einer Fensterstruktur bei einem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Ansicht zum Erklären eines Vergütungsschritts zum Bilden der Fensterstruktur bei dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine Ansicht zum Erklären eines Schritts zum Bilden einer Streifenstruktur bei dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht der in Fig. 5 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 7 ist eine Ansicht zum weiteren Erklären des Schritts zum Bilden der Streifenstruktur beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht der in Fig. 7 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 9 ist eine Ansicht zum Erklären eines Vergrabungs- und Aufwachsschritts beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht der in Fig. 9 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 11 ist eine Ansicht zum Erklären eines Schritts zum Bilden einer Kontaktschicht beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht der in Fig. 11 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 13 ist eine Ansicht zum Erklären eines Schritts zum Entfernen der Kontaktschicht beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Schnittansicht der in Fig. 13 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 15 ist eine Ansicht zum Erklären eines Schritts zum Bilden einer p-Typ-Elektrodenschicht beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 ist eine Schnittansicht der in Fig. 15 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 17 ist eine Ansicht zum Erklären eines Schritts zum Bilden einer n-Typ-Elektrodenschicht beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 ist eine Schnittansicht der in Fig. 17 gezeigten GaAs-Laminatstruktur entlang der Linie I-I;
Fig. 19 ist eine Ansicht zum Erklären eines Trennschritts beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine Ansicht zum Erklären eines Schritts zum Bedecken eines dielektrischen Films beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 21 ist eine Ansicht zum Erklären eines Trennschritts zum Bilden diskreter Halbleiterlaser beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt werden. Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine GaAs-Laminatstruktur zum Bilden des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau zum gemeinsamen Herstellen einer Vielzahl von Halbleiterlasern in dieser GaAs-Laminatstruktur zeigt; und die Fig. 3 bis 21 sind Ansichten zum Erklären einzelner Schritte beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier zeigen die Fig. 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 18 jeweils vertikale Querschnitte entlang der Linie I-I in den Fig. 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17; wohingegen die Fig. 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 jeweils vertikale Querschnitte entlang der Linie 11-11 in den Fig. 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 18 zeigen. Zuerst wird beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung eine GaAs- Laminatstruktur hergestellt, wobei eine vorbestimmte Halbleiterschicht auf einem Si-dotierten n-Typ-GaAs-Substrat aufgewachsen wird. Eine Vielzahl von Stücken von Halbleiterlaserchips wird in dieser GaAs-Laminatstruktur gemeinsam ausgebildet.
Wie es in der Schnittansicht der Fig. 1 gezeigt ist, werden nämlich auf einem mit Si (Silizium) dotierten GaAs-(001)- Substrat 2 eine Si-dotierte n-Typ-GaAs-Pufferschicht 4, eine untere Si-dotierte n-Typ-GaInP-Mantelschicht 6, eine aktive Quantenwannenschicht 8, eine erste obere Zn-(Zink-)dotierte p-Typ-GaInP-Mantelschicht 10, eine Zn-dotierte p-Typ-GaAs- Ätzstoppschicht 12 und eine zweite obere Zn-dotierte p-Typ- GaInP-Mantelschicht 14 aufeinanderfolgend durch ein organometarisches Dampfphasen-Epitaxieverfahren (das hierin nachfolgend OMVPE-Verfahren genannt wird) aufgewachsen, wodurch sich eine GaAs-Laminatstruktur ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die erste und die zweite obere Mantelschicht eine obere Mantelschicht. Weiterhin materialisieren in der aktiven Quantenwannenschicht 8 drei Schichten, die aus einer undotierten GaInAsP-Schicht (einer Grenzschicht) 8a, einer undotierten InGaAs-Schicht (einer Wannenschicht) 8b und einer undotierten GaInAsP-Schicht (einer Grenzschicht) ßc zusammengesetzt sind, eine Gruppe einer Quantenwannenstruktur. Aufwachsbedingungen der ersten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 10 und der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 werden so eingestellt, daß sie eine spontane Ordnungsstruktur bilden.
Die Filmdickenwerte der n-Typ-GaAs-Pufferschicht 4, der n- Typ-GaInP-Mantelschicht 6, der GaInAsP-Schicht 8a, der GaInAs-Schicht 8b, der GaInAsP-Schicht 8c, der ersten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 10, der p-Typ-GaAs- Ätzstoppschicht 12 und der zweiten oberen p-Typ-GaInP- Mantelunterschicht 14 sind jeweils auf 0,2 um, 1,5 um, 47 nm, 8 nm, 47 nm, 0,6 um, 5 nm und 0,9 um eingestellt.
Durch Verwenden der GaAs-Laminatstruktur mit einer solchen Konfiguration werden insgesamt 160 Stücke von Halbleiterlasern, die jeweils eine Größe von 400 um (Breite) · 1 mm (Länge) haben, innerhalb eines quadratischen Gebiets von 8 mm · 8 mm gemeinsam ausgebildet, wie es im Diagramm eines Chipaufbaus der Fig. 2 gezeigt ist. Der Resonator jedes Halbleiterlasers ist entlang der [110]-Richtung des GaAs- Substrats ausgebildet. Eine Seite jedes Resonators (in der Zeichnung durch einen Pfeil A angezeigte Linie) ist mit einer Lichtaustrittsseite mit einer Fensterstruktur versehen, wohingegen seine andere Seite (in der Zeichnung durch einen Pfeil D angezeigte Linie) mit einer reflektierenden Seite versehen ist. Wenn die GaAs-Laminatstruktur entlang der durch die Pfeile A, D und E angezeigten Linien getrennt wird, wird eine Vielzahl von Chips von Halbleiterlasern erhalten.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 21 einzelne Schritte beim Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert erklärt werden. In Fig. 3 wird ein Fotolack 18 mit einer Dicke von etwa 1,3 um auf der Oberfläche der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 der GaAs-Laminatstruktur aufgetragen. Weiterhin wird eine Musterung so durchgeführt, daß der Lack in einem Gebiet zum Bilden einer Fensterstruktur mit einer Breite von 40 um entlang der [1-10]-Richtung entfernt wird. Hier wird die Fensterstruktur durch die Breite eines voreingestellten Werts von 40 um gebildet, da es schwierig ist, Trennpositionen genau zu steuern, wenn eine Laseraustrittsseite in einem Trennschritt ausgebildet wird, der später erklärt werden wird. Diese Breite wird nämlich im Hinblick auf Abweichungen in bezug auf die Trennpositionen eingestellt. Während dieser Fotolack 18 als Maske verwendet wird, werden N-(Stickstoff-)Ionen in ein Gebiet zum Bilden einer Fensterstruktur implantiert, um dadurch einen ionenimplantierten Bereich (einen störstellenimplantierten Bereich) X zu erzeugen. Die Ionenimplantation wird unter der Bedingung durchgeführt, bei welcher ein Ionentyp ¹&sup4;N&spplus; ist, eine Beschleunigungsspannung 150 keV ist, eine Dosis bzw. Dosierung 1 · 10¹&sup4; cm&supmin;² ist und ein Neigungswinkel 7º ist.
Wenn das Ioneninjektionsgebiet X unter dieser Bedingung ausgebildet wird, wird der Bereich (Rp) von N-Ionen etwa 0,31 um, wodurch diese N-Ionenimplantation Kristalldefekte, wie beispielsweise zahlreiche Lücken, in einem Bereich der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 nahezu entsprechend ihrer oberen Hälfte einführt. Andererseits stoppen die N-Ionen bei einer Tiefe von etwa 0,6 um in der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14, wodurch ein so gebildeter ionenimplantierter Bereich X die p-Typ-GaAs- Ätzstoppschicht 12 nicht erreicht. Ohne daß es eine Beschränkung auf N-Ionen gibt, können irgendwelche Ionen implantiert werden, solange Lücken dadurch eingeführt werden können. Nichtsdestoweniger werden bei diesem Ausführungsbeispiel N-Ionen implantiert, da als Ergebnis verschiedener Experimente herausgefunden worden ist, daß diese zum Bilden einer Fensterstruktur bevorzugt sind.
Ebenso kann die Ionenimplantation unter irgendeiner Bedingung durchgeführt werden, solange Lücken eingeführt werden, um eine ausreichende Bandlücke zu ergeben, die durch Verstärken der Interdiffusion zwischen der Wannenschicht und der Grenzschicht in der Quantenwanne nahe dem ionenimplantierten Bereich während eines Aushärtens unter einer anwendbaren Bedingung (von welcher Details später erklärt werden) erhöht wird, während die Störstellen während dieses Aushärtungs- bzw. Vergütungsprozesses nicht in die aktive Quantenwannenschicht implantiert werden und in die aktive Quantenwannenschicht diffundieren. Somit ist die oben angegebene Ionenimplantationsbedingung nur ein Beispiel, welches nicht beschränkend ist.
Dann wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, nachdem der Fotolack 18 entfernt ist, ein SiN-Film 20 auf der gesamten Oberfläche der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 durch ein plasmachemisches Dampfablagerungs-(p-CVD-)Verfahren abgelagert. Während der SiN-Film 20 als Schutzfilm gegenüber einer As-Ablagerung verwendet wird, wird eine Wärmebehandlung für 15 Sekunden bei einer Temperatur von 850ºC durch ein Lampenglühverfahren durchgeführt. Da diese Wärmebehandlung eine schnelle thermische Vergütung ist, diffundieren N-Ionen im ionenimplantierten Bereich X etwas, aber nicht so viel, um in die p-Typ-GaAs-Ätzstoppschicht 12 zu diffundieren. Gegensätzlich diffundieren Lücken mit einer höheren Diffusionsgeschwindigkeit auf einfache Weise, um dadurch die Diffusion in der Nähe des Bereichs selektiv zu verstärken, in welchem Lücken durch die N-Ionenimplantation eingeführt sind. Folglich erfolgt die selektive Interdiffusion zwischen der GaInAs-Wannenschicht und den GaInAsP-Grenzschichten der aktiven Quantenwannenschicht 8 nur unter dem ionenimplantierten Bereich X. Als Ergebnis erhöht sich die Bandlücke dieses Bereichs 8difum etwa 50 meV. Die Diffusion von P von den Grenzschichten in Richtung zur Wannenschicht, welche am meisten zu einer Erhöhung beiträgt, ist diese Bandlücke. Dann wird dieser Bereich 8difmit einer vergrößerten Bandlücke eine Fensterstruktur. In den oberen p- Typ-GaInP-Mantelunterschichten 10 und 14 bei einem Bereich, der den ionenimplantierten Bereich X enthält, wird andererseits eine spontane Ordnungsstruktur durch die Diffusion von Lücken gestört, wodurch sich ihre Bandlücke um 50 meV erhöht.
In bezug auf eine Vergütung ist bevorzugt, daß die folgenden drei Bedingungen erfüllt werden:
(1) zum Bilden einer Fensterstruktur wird die Bandlücke durch Verstärken der Interdiffusion zwischen der Wannenschicht und den Grenzschichten der Quantenwannenschicht unter dem ionenimplantierten Bereich ausreichend erhöht;
(2) es gibt keine Strukturänderung, die die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Lasers in dem Bereich verschlechtern kann, der ein anderer als die Nähe des ionenimplantierten Bereichs ist; und
(3) Beschädigungen im Kristall, die durch einen ionenimplantierten Bereich verursacht werden, werden wiederhergestellt.
Die vorliegende Erfindung erfüllt die erste und die zweite Bedingung, wohingegen die dritte Bedingung unter einer Vergütungsbedingung verwaltet werden kann, wo Schäden bis zu einem solchen Ausmaß bleiben können, daß sie die Halbleiterlaserleistungsfähigkeit nicht nachteilig beeinflussen. Das bedeutet, daß die Struktur so sein kann, daß die Schäden nicht vergrößert werden, wenn der Laser in Betrieb ist. Wenn durch den Treiberstrom für den Laser verursachte Träger in ein beschädigtes Gebiet eines Kristalls fließen, kann das Ausmaß einer Beschädigung, obwohl sehr langsam, durch die Energie einer Rekombination der Träger verstärkt werden, und das beschädigte Gebiet wird größer. Folglich können sich Charakteristiken des Halbleiterlasers nach einer Langzeit-Laseroperation verschlechtern. Gegensätzlich dazu können dann, wenn die Struktur so ist, daß keine Träger oder wenig Träger in das beschädigte Gebiet fließen, die Beschädigungen unterdrückt werden.
Daher existiert bei diesem Ausführungsbeispiel innerhalb eines Gebiets, das etwas breiter als das durch eine n- Ionenimplantation beschädigte Gebiet ist, ein Bereich 14dis, in welchem auf die N-Ionenimplantation hin erzeugte Lücken durch ein Aushärten diffundiert werden, wodurch die spontane Ordnungsbildung und Verbreiterung der Bandlücke gestört wird. In diesem Bereich 14dis werden deshalb, weil die verbotene Bandbreite verbreitert ist, Träger davon abgehalten, aus der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 ausschließlich dieses Bereichs 14dis zu fließen. Das bedeutet, daß eine Diffusion von Trägern in den beschädigten Bereich unterdrückt wird. Wie es oben angegeben ist, enthält auch die erste obere p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 10 einen Bereich 10dis, in welchem die spontane Ordnungsbildung gestört wird, um die Bandlücke zu verbreitern. Dieser Bereich wird jedoch aufgrund der Tatsache gebildet, daß dieselbe Aufwachsbedingung für die erste obere p-Typ-GaInP- Mantelunterschicht 10 und die zweite obere p-Typ-GaInP- Mantelunterschicht 14 verwendet wird, um die Aufwachsbedingungseinstellung zu der Zeit des anfänglichen Aufwachsens durch ein OMVPE-Verfahren zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Ein Ausbilden des Bereichs 10dis ist keine Voraussetzung dafür, Träger davon abzuhalten, in den beschädigten Bereich zu diffundieren.
Dann wird, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, nachdem der SiN-Film 20 entfernt ist, ein weiterer SiN-Film 22 wiederum durch ein p-CVD-Verfahren auf der Oberfläche der zweiten oberen p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 abgelagert. Weiterhin wird eine streifenartige Fotolackschicht 24 mit einer Breite von 4 um auf der oberen Oberfläche des SiN-Films 22 entlang der [110]-Richtung gebildet. Dann wird vom SiN- Film 22 der Teil, der ein anderer als der Teil ist, der mit der Lackschicht 24 versehen ist, geätzt.
Darauffolgend wird, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, nachdem die Fotolackschicht 24 entfernt ist, während der streifenartige SiN-Film 22 als Maske verwendet wird, die zweite obere p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 mit einem Hydrochlorsäure-Typ-Ätzmittel geätzt. Aufgrund der Selektivität des Hydrochlorsäure-Typ-Ätzmittels stoppt das Ätzen automatisch bei der p-Typ-GaAs-Ätzstoppschicht 12. Weiterhin wird aufgrund der Eigenschaften des Hydrochlorsäure-Typ-Ätzmittels und des GaInP-Kristalls die zweite obere p-Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 in eine rippenförmige Form geätzt, deren Breite am Boden schmaler als die Breite am obersten Ende ist.
Dann wird, wie es in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, nachdem die p-Typ-GaAs-Ätzstoppschicht 12 selektiv geätzt ist, eine Si-dotierte n-Typ-AlGaInP-Schicht 24 zum Begrenzen eines Stroms in den Streifenteil auf der ersten oberen p-Typ-GaInP- Mantelunterschicht 10 auf eine Vergrabungsweise durch ein OMVPE-Verfahren ausgebildet. Dieser Aufwachsschritt wird unter einer selektiven Bedingung durchgeführt, bei welcher die n-Typ-AlGaInP-Schicht nicht auf der streifenartigen SiN- Schicht 22 aufwächst.
Darauffolgend wird, wie es in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, nachdem die streifenartige SiN-Schicht 22 entfernt ist, eine Zn-dotierte GaAs-Kontaktschicht 26 auf der zweiten oberen p- Typ-GaInP-Mantelunterschicht 14 und der n-Typ-AlGaInP-Schicht 24 durch ein OMVPE-Verfahren ausgebildet.
Danach wird, wie es in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist, von der p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 26 der Teil, der sich jeweils auf beiden Seiten der durch einen Pfeil A in Fig. 2 gezeigten Linie um 30 um über das Fensterstrukturgebiet erstreckt, entfernt. Folglich wird die Kontaktschicht 26 über dem Gebiet entfernt, das bei einer Implantation beschädigt wird, und damit die Träger, die dann injiziert werden, wenn der Laser in Betrieb ist, um zu verhindern, daß der Strom in das beschädigte Gebiet fließt. Hier wird die Kontaktschicht zu einem Gebiet geätzt, das vom beschädigten Gebiet im Hinblick auf Einflüsse positionsmäßiger Abweichungen um 10 um getrennt ist, da ein einfaches Mustergebungsverfahren zur Zeit des oben angegebenen Ätzprozesses verwendet wird. Somit ist es für die Kontaktschicht nicht erforderlich, daß sie so geätzt wird, daß sie vom beschädigten Gebiet um 10 um getrennt ist.
Darauffolgend wird, wie es in den Fig. 15 und 16 gezeigt ist, eine p-Typ-Elektrodenschicht 28 mit drei Schichten von Ti/Pt/Au auf der Oberfläche der p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 26 abgelagert. Die Dickenwerte von Ti, Pt und Au werden jeweils auf 100 nm, 100 nm und 500 nm eingestellt. Hier wird zum Ermöglichen bzw. Erleichtern einer Trennung die p-Typ- Elektrodenschicht 28 derart ausgebildet, daß sie Gebiete in der Nähe von Trennpositionen ausschließt (die Linien, die in Fig. 2 jeweils durch die Pfeile A, D und E angezeigt sind).
Dann wird, wie es in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist, nachdem die Rückseitenfläche des n-Typ-GaAs-Substrats 2 so geätzt ist, daß die Gesamtdicke der GaAs-Laminatstruktur etwa 100 um wird, eine n-Typ-Elektrodenschicht 30 mit drei Schichten aus AuGe/Ni/Au auf der Rückseitenfläche des n-Typ-GaAs-Substrats 2 abgelagert. Die Dickenwerte von AuGe, Ni und Au werden jeweils auf 130 nm, 40 nm und 500 nm eingestellt. Danach wird auf eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 360ºC für 60 Sekunden hin der Widerstandswert jedes Elektrodenteils in der p-Typ-Elektrodenschicht 28 und der n-Typ- Elektrodenschicht 30 reduziert.
Darauffolgend wird, nachdem das so ausgebildete GaAs-Substrat in ein Quadrat von 8 mm · 8 mm geschnitten ist, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, es entlang dem zentralen Teil des Gebiets getrennt, wo die Fensterstruktur ausgebildet ist, d. h. entlang der Linie, die durch den Pfeil A angezeigt ist, in der [1-10]-Richtung, wodurch die resultierende Trennebene als eine Lichtaustrittsseite eines Resonators erhalten wird. Weiterhin wird das resultierende Produkt entlang der Linie getrennt, die durch einen Pfeil D in Fig. 2 angezeigt ist, um dadurch eine Trennebene zu ergeben, die eine reflektierende Seite des Resonators wird. Als Ergebnis dieser Trennverarbeitung wird eine Fensterstruktur mit einer Breite von 20 um bei jeder Lichtaustrittsseite ausgebildet, wodurch sich 8 Blöcke ergeben, die jeweils 20 Stücke von Halbleiterlasern enthalten, die in einer lateralen Richtung in einer Reihe angeordnet sind.
Dann wird, wie es in Fig. 20 gezeigt ist, bei der Lichtaustrittsseite jedes Blocks ein SiN-Film 32 als Antireflexionsfilm (typischerweise ist das Reflexionsvermögen 3%) durch ein Elektronenzyklotronresonanz-CVD-(ECR-CVD) Verfahren abgelagert. Weiterhin werden auf der gegenüberliegenden Seite drei Teile von SiN- und amorphen Si- (a-Si-)Filmen abgelagert, um dadurch einen Film 34 mit hohem Reflexionsvermögen (typischerweise einem Reflexionsvermögen von 90%) auszubilden.
Danach wird, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, jeder Block entlang den Linien, die in Fig. 2 durch einen Pfeil E angezeigt sind, in Intervallen von 400 um getrennt, wodurch sich 20 Stücke von Halbleiterlasern, die mit einer Fensterstruktur ausgestattet sind, aus jedem Block ergeben.
Studien über Charakteristiken bzw. Eigenschaften von so hergestellten Halbleiterlasern haben gezeigt, daß sie kontinuierlich Laserlicht mit einer Wellenlänge von 980 nm emittieren können. Wenn Charakteristiken bzw. Eigenschaften des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung, der durch den vorangehenden Herstellungsprozeß mit einer Fensterstruktur versehen ist, mit denjenigen eines Halbleiterlasers (Vergleichsprobe), der dasselbe Profil wie dasjenige des ersteren Halbleiterlasers hatte, außer daß er keine Fensterstruktur hatte, verglichen wurde, wurde herausgefunden, daß ihre Stromoptische Ausgabe-Kennlinien, Strom/Spannungs-Kennlinien, Fernfeldmuster zueinander äquivalent sind. Wenn diese Halbleiterlaser jedoch einem Zuverlässigkeitsvergleichstest unterzogen wurden, wurde bewiesen, daß der Halbleiterlaser mit einer Fensterstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung für eine längere Zeitperiode mit einer höheren Ausgabe kontinuierlich arbeiten kann.
Bei diesem Zuverlässigkeitsvergleichstest wird nämlich ein Verfahren verwendet, bei welchem der zugeführte Strom so eingestellt wird, daß die optische Ausgabe jedes Halbleiterlasers auf 150 mW gehalten wird, während die Umgebungstemperatur auf 50ºC gehalten wird. Bei 10 Stücken der Vergleichs-Halbleiterlaser ohne Fensterstruktur konnte keiner der Halbleiterlaser nach 400 Stunden eines Dauertests bzw. Alterungstests die optische Ausgabe von 150 mW beibehalten. Gegensätzlich dazu konnten bei den Halbleiterlasern mit einer Fensterstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung alle 10 Stücke, die beim Test verwendet wurden, sogar nach 800 Stunden des Alterungstests die optische Ausgabe von 150 mW stabil beibehalten, was deutlich die verbesserte Zuverlässigkeit des Halbleiterlasers mit einer Fensterstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beweist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers gemäß der vorliegenden Erfindung, das unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 21 erklärt ist, wird eine neue Fensterstruktur durch die in Fig. 3 gezeigte Ionenimplantation und die in Fig. 4 gezeigte Wärmebehandlung ausgebildet, und dann wird die Streifenkonfiguration eines Halbleiterlasers, die in den Fig. 5 bis 10 gezeigt ist, gebildet. Nichtsdestoweniger können diese Verarbeitungsschritte in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden. Das bedeutet, daß nach einem Ausbilden der Streifenkonfiguration eines Halbleiterlasers die Ionenimplantation und die Wärmebehandlung durchgeführt werden können, um die Fensterstruktur zu bilden. Im folgenden werden modifizierte Beispiele dieses Herstellungsverfahrens erklärt werden.

Erstes modifiziertes Beispiel

Beim ersten modifizierten Beispiel sind die Ionenimplantation und die Wärmebehandlung, die jeweils in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, weggelassen. Demgemäß werden in den in den Fig. 5 und 7 gezeigten Schritten in dem Zustand, in welchem weder der ionenimplantierte Bereich X noch die Bereiche 14dis, 10dis und 8dif, die durch die erhöhte Diffusion verursacht werden, ausgebildet sind, jeweils die Streifenkonfigurationen eines Halbleiterlasers, der in den Fig. 6 und 8 gezeigt ist, ausgebildet.
Nachdem die in Fig. 8 gezeigte Streifenkonfiguration ausgebildet ist, werden eine geeignete Lithographieverarbeitung, eine Ionenimplantation und eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den ionenimplantierten Bereich X und durch die erhöhte Diffusion verursachte Bereiche 14dis, 10dis und 8dif auszubilden, die gleich denjenigen in der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Konfiguration sind. Ebenso kann, nachdem die SiN-Schicht 22 entfernt ist, eine Musterbildung mit einer Fotolackschicht auf der Oberfläche der zweiten oberen p-Typ-GaInP- Mantelunterschicht 14 durchgeführt werden, um dadurch zuzulassen, daß die Ionenimplantations- und Wärmebehandlungsverarbeitung in dem mit einer Fensterstruktur zu versehenden Gebiet fortfährt. Alternativ dazu kann eine Musterbildung mit einer Fotolackschicht auf der Oberfläche der SiN-Schicht 22 durchgeführt werden, um dadurch zuzulassen, daß die Ionenimplantations- und Wärmebehandlungsverarbeitung in dem mit einer Fensterstruktur zu versehenden Gebiet fortfährt, bevor die SiN-Schicht 22 eliminiert wird.
Nachdem der ionenimplantierte Bereich X und die durch die erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif ausgebildet sind, werden die einzelnen Verarbeitungsschritte, die in den Fig. 11 bis 21 gezeigt sind, durchgeführt, um eine Vielzahl von Stücken von Halbleiterlaserchips gemeinsam auszubilden.

Zweites modifiziertes Beispiel

Heim zweiten modifizierten Beispiel werden die Ionenimplantation und die Wärmebehandlung, die jeweils in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, weggelassen. Demgemäß werden in den in den Fig. 5, 7 und 9 gezeigten Schritten in dem Zustand, in welchem der ionenimplantierte Bereich X und die durch die erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif nicht ausgebildet sind, jeweils die Streifenkonfigurationen eines Halbleiterlasers, die in den Fig. 6, 8 und 10 gezeigt sind, ausgebildet.
Nachdem die in Fig. 10 gezeigte Streifenkonfiguration ausgebildet ist, werden eine geeignete Lithographieverarbeitung, eine Ionenimplantation und eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den ionenimplantierten Bereich X und durch eine thermische Diffusion verursachte Bereiche 14dis, 10dis und 8dif auszubilden, die gleich denjenigen in der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Konfiguration sind. Das bedeutet, daß beim zweiten modifizierten Beispiel, nachdem die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 26 in den Fig. 11 und 12 ausgebildet ist, unter einer geeigneten Lithographieverarbeitung N-Ionen von der Oberflächenseite der Kontaktschicht 26 in die zweite obere p-Typ-GaInP- Mantelunterschicht 14 in dem mit der Fensterstruktur zu versehenden Gebiet implantiert werden, um dadurch den ionenimplantierten Bereich X auszubilden. Weiterhin bildet eine Wärmebehandlung die durch die erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif. Nachdem der ionenimplantierte Bereich X und die durch eine erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif ausgebildet sind, werden die in den Fig. 13 bis 21 gezeigten einzelnen Verarbeitungsschritte durchgeführt, um eine Vielzahl von Stücken von Halbleiterlaserchips gemeinsam auszubilden.
Obwohl bei diesem zweiten modifizierten Beispiel auch N-Ionen in die Kontaktschicht 26 implantiert werden; wird der Teil der Kontaktschicht 26, der mit N-Ionen implantiert ist, entfernt, wenn er der Ätzverarbeitung unterzogen wird, wie es in den Fig. 13 bis 16 gezeigt ist. Folglich wird verhindert, daß die Fensterstruktur ihre Charakteristiken ändert.

Drittes modifiziertes Beispiel

Beim dritten modifizierten Beispiel werden die Ionenimplantation und die Wärmebehandlung, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, weggelassen. Demgemäß werden in den in den Fig. 5, 7, 9 und 11 gezeigten Schritten in dem Zustand, in welchem der ionenimplantierte Bereich X und die durch die erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif nicht ausgebildet sind, die jeweils in den Fig. 6, 8, 10, 12 gezeigten Streifenkonfigurationen eines Halbleiterlasers ausgebildet.
Nachdem die in Fig. 12 gezeigte Streifenkonfiguration zur Verfügung gestellt ist, wird die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 26 ausgebildet. Weiterhin werden, wie es in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist, in einen Öffnungsteil, der durch Ätzen des Gebiets der Kontaktschicht 26, das mit einer Fensterstruktur zu versehen ist, N-Ionen implantiert, um dadurch den ionenimplantierten Bereich X auszubilden. Weiterhin bildet eine Wärmebehandlung die durch die erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif. Dann werden, nachdem der ionenimplantierte Bereich X und die durch die erhöhte Diffusion verursachten Bereiche 14dis, 10dis und 8dif ausgebildet sind, die in den Fig. 15 bis 21 gezeigten einzelnen Verarbeitungsschritte durchgeführt, um eine Vielzahl von Stücken von Halbleiterlaserchips gemeinsam auszubilden.
Wie es im Vorangehenden erklärt ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fensterstruktur mit einer Bandlücke, die größer als diejenige des anderen Teils ist, bei der Lichtaustrittsseite in einem Zustand ausgebildet, in welchem Störstellenatome zum Ausbilden der Fensterstruktur nicht in die aktive Schicht diffundiert werden, um dadurch zuzulassen, daß ein Halbleiterlaser mit hoher Ausgabe und hoher Zuverlässigkeit realisiert wird.
Aus der so beschriebenen Erfindung wird es offensichtlich werden, daß die Erfindung auf viele Arten variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung anzusehen und alle solchen Modifikationen, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein würden, sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche enthalten sein.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers, das folgendes aufweist:

einen ersten Schritt zum Aufwachsen in Aufeinanderfolge auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps eine untere Mantelschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht mit einer Quantenwannenstruktur und eine obere Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, um eine Laminatstruktur zu ergeben;

einen zweiten Schritt zum selektiven Implantieren von Störstellenatomen in einen vorbestimmten Bereich der Laminatstruktur durch ein Ionenimplantationsverfahren, um einen störstellenimplantierten Bereich auszubilden, der mit den Störstellenatomen implantiert ist, wobei sich der störstellenimplantierte Bereich von einer Oberfläche der Laminatstruktur in Richtung zur aktiven Schicht erstreckt und von der aktiven Schicht um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist;

einen dritten Schritt zum Wärmebehandeln der Laminatstruktur unter einer Bedingung, in welcher die Störstellenatome darin fehlschlagen, die aktive Schicht zu erreichen, um eine Fensterstruktur in der aktiven Schicht auszubilden, wodurch Lücken, die durch die Störstellenimplantation ausgebildet sind, in die aktive Schicht diffundieren und eine Interdiffusion zwischen der Wannenschicht oder den Wannenschichten und entsprechenden Grenzschichten verstärken; und

einen vierten Schritt zum Trennen der Laminatstruktur bei einer Position, bei welcher der vorbestimmte Bereich existiert, um eine Trennebene zu ergeben, die eine Lichtaustrittsseite des Halbleiterlasers wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin zwischen dem dritten und dem vierten Schritt einen Schritt zum Laminieren einer Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der oberen Mantelschicht ausschließlich des vorbestimmten Bereichs aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt einen Schritt zum Laminieren einer zweiten oberen Mantelschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der oberen Mantelschicht ausschließlich des vorbestimmten Bereichs aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Störstellenatome Stickstoff enthalten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Mantelschicht aus wenigstens einem von GaInP und AlGaInP besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei von der oberen Mantelschicht ein Teil ausschließlich wenigstens des störstellenimplantierten Bereichs oder ein Teil ausschließlich wenigstens sowohl des störstellenimplantierten Bereichs als auch eines Bereichs zwischen dem störstellenimplantierten Bereich und der aktiven Schicht eine spontane Ordnungsstruktur hat.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die obere Mantelschicht sich aus einer ersten oberen Mantelunterschicht, die auf der aktiven Schicht in direktem Kontakt mit ihr angeordnet ist, und einer zweiten oberen Mantelunterschicht, die über der ersten oberen Mantelunterschicht angeordnet ist, zusammensetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Wannenschicht und eine Grenzschicht die Quantenwannenstruktur bilden und wobei wenigstens die Wannenschicht aus GaInAs besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung im dritten Schritt durch ein Lampenglühen bewirkt wird.

10. Halbleiterlaser, der durch das Verfahren nach Anspruch 1 erhalten wird, wobei der Halbleiterlaser folgendes aufweist:

eine Laminatstruktur mit zwei Trennebenen, die einen Resonator bilden, wobei die Laminatstruktur ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, eine untere Mantelschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, eine aktive Schicht, die auf der unteren Mantelschicht angeordnet ist und eine Quantenwannenstruktur hat, die durch eine Quantenwannenschicht und eine Grenzschicht gebildet ist, und eine obere Mantelschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der aktiven Schicht angeordnet ist; und

einen störstellenimplantierten Bereich, der in einem vorbestimmten Bereich der oberen Mantelschicht durch ein Ionenimplantationsverfahren ausgebildet ist, wobei der störstellenimplantierte Bereich wenigstens eine der Trennebenen enthält und von der aktiven Schicht um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist,

eine Fensterstruktur, die in der aktiven Schicht nahe wenigstens einer Laserseite ausgebildet ist und einen Bereich einer interdiffundierten Wannenschicht oder von interdiffundierten Wannenschichten und Grenzschichten aufweist, welcher Interdiffusionsbereich durch eine Lückendiffusion vom störstellenimplantierten Bereich erzeugt wird.

11. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, wobei sich der störstellenimplantierte Bereich von einer Oberfläche der oberen Mantelschicht in Richtung zur aktiven Schicht erstreckt, wobei der störstellenimplantierte Bereich einen untersten Teil hat, der von der aktiven Schicht um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist.

12. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, wobei die obere Mantelschicht eine erste obere Mantelunterschicht aufweist, die auf der aktiven Schicht in direktem Kontakt mit ihr angeordnet ist, und eine zweite obere Mantelunterschicht, die über der ersten oberen Mantelunterschicht angeordnet ist.

13. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, der weiterhin eine Kontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die auf der oberen Mantelschicht ausschließlich des vorbestimmten Bereichs angeordnet ist.

14. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, wobei die Störstelle Stickstoff enthält.

15. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, wobei von der oberen Mantelschicht ein Teil ausschließlich wenigstens des störstellenimplantierten Bereichs oder ein Teil ausschließlich wenigstens sowohl des störstellenimplantierten Bereichs als auch eines Bereichs zwischen dem störstellenimplantierten Bereich und der aktiven Schicht eine spontane Ordnungsstruktur hat.

16. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, wobei die obere Mantelschicht aus wenigstens einem von GaInP und AlGaInP besteht.

17. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, wobei die Wannenschicht aus GaInAs besteht.