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DE19625599A1 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements und Halbleiter-Bauelement - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements und Halbleiter-Bauelement

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Publication number
DE19625599A1
DE19625599A1 DE19625599A DE19625599A DE19625599A1 DE 19625599 A1 DE19625599 A1 DE 19625599A1 DE 19625599 A DE19625599 A DE 19625599A DE 19625599 A DE19625599 A DE 19625599A DE 19625599 A1 DE19625599 A1 DE 19625599A1
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DE
Germany
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layer
semiconductor
region
laser
contact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19625599A
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English (en)
Inventor
Seiji Ochi
Manabu Kato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE19625599A1 publication Critical patent/DE19625599A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Halblei­ ter-Bauelementen, die Schichten hohen Widerstands, die durch chemische Abscheidung aus der Gasphase einer metallorgani­ schen Verbindung bzw. MOCVD gebildet sind, als Stromsperr­ schichten aufweisen. Außerdem betrifft die Erfindung Halb­ leiter-Bauelemente, die unter Anwendung dieser Verfahren hergestellt sind.
Es folgt nun eine Beschreibung eines bekannten Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlaser-Bauelements, das InAlAs-Schichten hohen Widerstands aufweist, die mittels MOCVD auf beiden Seiten einer Stegstruktur gebildet sind. Die Fig. 6(a) bis 6(d) sind Schnittansichten, die das be­ kannte Verfahren erläutern.
Zuerst werden, wie Fig. 6(a) zeigt, eine untere n-leitende InP-Überzugsschicht, eine nichtdotierte aktive InGaAsP-Schicht 2 und eine obere p-leitende InP-Überzugsschicht 3 nacheinander auf einem n-leitenden InP-Substrat 100 mittels MOCVD erzeugt. Danach wird SiN über der Gesamtoberfläche der oberen p-leitenden InP-Überzugsschicht 3 aufgebracht und mittels Photolithographie und Ätztechnik strukturiert, um eine streifenförmige SiN-Schicht 7 zu bilden, wie Fig. 6(b) zeigt. Die Streifenrichtung ist zum Querschnitt der Figur senkrecht.
In dem Schritt von Fig. 6(c), in dem die SiN-Schicht 7 als Maske genutzt wird, werden die auf dem Substrat 100 aufge­ wachsenen Halbleiterschichten naßgeätzt, um eine streifen­ förmige Stegstruktur 30 zu bilden, die Bereiche der Halblei­ terschichten aufweist. Da der Naßätzvorgang nicht nur senk­ recht zu der Oberfläche des Substrats, sondern auch in des­ sen Horizontalrichtung abläuft, sind die beiden Seitenflä­ chen der Stegstruktur 30 unmittelbar unter der SiN-Schicht 7 innerhalb beider Enden der SiN-Schicht 7 positioniert.
Bei dem Schritt von Fig. 6(d), in dem die SiN-Schicht 7 als Maske genutzt wird, werden eine InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands und eine n-leitende InP-Schicht 21 selektiv auf­ gebracht, um Zwischenräume an den beiden Seiten der Stegstruktur 30 auszufüllen, die durch das oben beschriebene Naßätzen der Halbleiterschichten gebildet sind. Die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands dient als Stromsperrschicht, um den Strom auf die Stegstruktur 30 zu konzentrieren, und die n-leitende InP-Schicht 21 unterdrückt die Injektion von Löchern in die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands. Da die Aufwachstemperatur für die InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands relativ niedrig ist, haften diese Schichten dicht an Bereichen der rückwärtigen Oberfläche der SiN-Schicht 7, die an den beiden Seiten der Stegstruktur 30 freiliegen.
Das Aufwachsen der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands er­ folgt so, daß die flache Donatorkonzentration NSD, die flache Akzeptorkonzentration NSA und die tiefe Donatorkon­ zentration NDD, die in dieser Schicht 4 vorhanden sind, die Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD haben. Wenn eine nichtdotierte InAlAs-Schicht mittels MOCVD aufgewachsen wird, wird durch Einstellen der Aufwachstemperatur auf ca. 500°C, die niedriger als die normale Aufwachstemperatur von 600 bis 700°C ist, die Konzentration von Kohlenstoff (C), der in die wachsende Schicht eingebaut ist, erhöht. Dieser Kohlenstoff ist eine Störstelle, die als flacher Akzeptor in InAlAs dient. Daher kann die Konzentration NSA größer als die Konzentration NSD des flachen Donators, der Reststör­ stellen, wie etwa Si, aufweist, gemacht werden.
Da ferner Sauerstoff, der als tiefer Donator dient, in die nichtdotierte InAlAs-Schicht eingebaut ist und die Konzen­ tration des Sauerstoffs hinreichend größer als NSA und NSD ist, wird die Beziehung NSA - NSD < NDD ausgebildet. Auf diese Weise wird in der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands der flache Donator durch den flachen Akzeptor, der im wesentlichen Kohlenstoff aufweist, kompensiert, und der fla­ che Akzeptor, dessen Konzentration höher als diejenige des flachen Donators ist, wird durch den tiefen Donator, der hauptsächlich Sauerstoff aufweist, kompensiert, so daß ein hoher spezifischer Widerstand von mehr als 5 × 10⁴ Ohm·cm erhalten wird.
Die Störstelle, die in der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands enthalten ist und als flacher Akzeptor dient, ist nicht auf Kohlenstoff beschränkt. Beispielsweise kann dotiertes Beryllium oder Magnesium eingesetzt werden. Wenn Sauerstoff, der als tiefer Donator dient, weiter dotiert wird, wird die Konzentration NDD des tiefen Donators erhöht, und der Bereich der Konzentration NSA des flachen Akzeptors, der NSA - NSD < NDD erfüllt, wird vergrößert, so daß die Steuerung von NSA vereinfacht wird. Wenn ferner InAlGaAs unter den gleichen Wachstumsbedingungen wie InAlAs zum Auf­ wachsen gebracht wird, wird eine Schicht mit ähnlich hohem Widerstand erzeugt.
Ein Verfahren zum Dotieren mit Fe, das als tiefer Akzeptor zur Kompensation eines flachen Donators dient, ist bekannt. Bei einem Laser-Bauelement, das eine solche Fe-dotierte InAlAs-Schicht hohen Widerstands aufweist, sind jedoch Fe-Atome in der Fe-dotierten InAlAs-Schicht in benachbarte Halbleiterschichten, insbesondere die aktive Schicht, diffundiert, und die elektrischen und optischen Eigenschaf­ ten der aktiven Schicht sind verschlechtert, so daß die Zu­ verlässigkeit des Laserbauelements herabgesetzt ist. Da im Gegensatz zu der Fe-dotierten InAlAs-Schicht die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, in der der flache Donator durch den flachen Akzeptor, der Kohlenstoff aufweist, kompensiert ist, keine diffundierbare Verunreinigung oder Störstelle, wie etwa Fe, aufweist, tritt hierbei das oben beschriebene Problem nicht auf.
Nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 durch Ätzen werden auf der Gesamtoberfläche der Struktur eine p-leitende InP-Schicht 23 und eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 zum Aufwachsen gebracht, wie Fig. 6(e) zeigt. Schließlich wird eine Oberflächenelektrode (p-seitige Elektrode) 5, die AuZn/Au aufweist, auf der Oberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 erzeugt, und eine rückseitige Elektrode (n-seitige Elektrode) 6, die AuGe/Au aufweist, wird auf der rückwärtigen Oberfläche des n-leitenden InP-Substrats 100 erzeugt, um den Halbleiterlaser fertigzustellen, der die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands auf beiden Seiten der Stegstruktur 30 hat.
Wenn bei dem oben beschriebenen bekannten Verfahren zum Her­ stellen eines Halbleiterlaser-Bauelements die SiN-Schicht 7 nach dem selektiven Aufwachsen der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands und der n-leitenden InP-Schicht 21 weggeätzt wird, liegt die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands, die mit der rückseitigen Oberfläche der SiN-Schicht 7 an der Außenseite jeder Seite der Stegstruktur in Kontakt war, gegenüber dem Ätzmittel frei, und nach dem Ätzen ist die Oberfläche der Schicht 4 hohen Widerstands der Luft aus­ gesetzt. Da die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands ein leicht oxidierbares Element Al enthält, wird die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4, die nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 der Luft ausgesetzt ist, leicht oxidiert, und es werden Oberflächenoxidschichten gebildet, die in Fig. 6(e) mit xxx bezeichnet sind.
Wenn die p-leitende InP-Schicht 23 und die p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 auf die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands zum Aufwachsen gebracht werden, wirken sich die Oberflächenoxidschichten nachteilig auf die Kristallgüte dieser Schichten aus. Es ist daher schwierig, eine Halbleiterschicht guter Kristallgüte auf die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands aufwachsen zu lassen. Außerdem ist, wie Fig. 6(e) zeigt, die Oberfläche der aufgewachsenen Schicht nicht gleichmäßig, und die ungleichmäßige Oberfläche führt zu einem unvollständigen ohmschen Kontakt zwischen der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 und der Oberflächen­ elektrode (p-seitigen Elektrode) 5.
Da, wie oben beschrieben, die Kristallgüte der neu aufge­ wachsenen InP-Schicht 23 und der Kontaktschicht 8 sowie der ohmsche Kontakt zwischen der Oberflächenelektrode 5 und der Kontaktschicht 8 Unbefriedigend sind, kann ein Halbleiter­ laser-Bauelement mit zufriedenstellenden Charakteristiken nicht erhalten werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Halblei­ ter-Bauelementes sowie eines Verfahrens zum Herstellen eines solchen Halbleiterlaser-Bauelements, das eine mittels MOCVD aufgewachsene InAlAs-Schicht hohen Widerstands an beiden Seiten der Stegstruktur aufweist, wobei das Verfahren eine Kontaktschicht, die einen Halbleiter mit zufriedenstellender Kristallgüte aufweist, und eine Oberflächenelektrode ergibt, die einen zufriedenstellenden ohmschen Kontakt mit der Kon­ taktschicht herstellt.
Das Verfahren gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements weist folgende Schritte auf: Ausbilden einer streifenförmigen ersten Isola­ tionsschicht auf einer Halbleiterschicht; unter Nutzung der ersten Isolationsschicht als Maske erfolgt ein Ätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Ausbildung einer streifenförmigen Stegstruktur, die einen unter der ersten Isolationsschicht verbliebenen Bereich der Halbleiterschicht aufweist; unter Nutzung der ersten Isola­ tionsschicht als Maske erfolgt ein Aufwachsen einer Schicht hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt und mit beiden Seiten der Stegstruktur in Kontakt ist, mittels MOCVD, wobei die Schicht hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzen­ tration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat; nach dem Ent­ fernen der ersten Isolationsschicht erfolgt ein Ausbilden einer zweiten Isolationsschicht, die die Gesamtoberfläche der Schicht hohen Widerstands bedeckt; und Ausbilden einer Oberflächenelektrode auf der Halbleiterschicht an der Ober­ fläche der Stegstruktur.
Da bei diesem Verfahren auf der Schicht hohen Widerstands keine Halbleiterschicht neu aufgewachsen wird, wird das oben angesprochene Problem des bekannten Verfahrens, daß nämlich die Kristallgüte der auf die oxidierte Oberfläche der Schicht hohen Widerstands aufgewachsenen Halbleiterschicht verschlechtert wird, vermieden. Da außerdem die Oberflächen­ elektrode nicht auf der Kontaktschicht gebildet wird, die auf der oxidierten Oberfläche der Schicht hohen Widerstands erneut zum Aufwachsen gebracht wird, was beim bekannten Ver­ fahren der Fall ist, sondern direkt auf der Oberfläche des Stegs erzeugt wird, wird ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen der Oberflächenelektrode und dem den Steg bildenden Halbleiter ohne weiteres erhalten, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert wer­ den.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist bei dem Verfah­ ren vorgesehen, daß die Halbleiterschicht eine Halbleiter­ grundschicht sowie eine Kontaktschicht aufweist, die auf der Halbleitergrundschicht angeordnet ist und einen Halbleiter aufweist, der mit der Oberflächenelektrode ohmschen Kontakt herstellt; dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Ausbilden der Stegstruktur auf der Halbleiter-Kontakt­ schicht; unter Nutzung einer ersten Isolationsschicht als Maske, anisotropes Trockenätzen der Kontaktschicht und an­ schließend, unter Nutzung der ersten Isolationsschicht und eines unter der Isolationsschicht verbliebenen Bereichs der Kontaktschicht als Masken, selektives Naßätzen der Halblei­ tergrundschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe zur Bildung eines streifenförmigen Stegbasisteils, der einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Seitenflä­ chen innerhalb der beiden Enden der Kontaktschicht positio­ niert sind, so daß eine streifenförmige Stegstruktur erzeugt wird, die die Kontaktschicht und den Stegbasisteil aufweist; und Aufwachsen der Schicht hohen Widerstands, so daß die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit Bereichen der Rückfläche der Kontaktschicht, die an den beiden Seiten des Stegbasisteils freiliegen, in Kontakt ist.
Daher wird zwischen der Oberflächenelektrode und der Kon­ taktschicht ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt herge­ stellt. Da außerdem die Breite der Kontaktschicht, die unter der ersten Isolationsschicht verbleibt, größer als die Breite des Stegbasisteils ist, wird die Kontaktfläche der Kontaktschicht und der Oberflächenelektrode vergrößert, so daß der Kontaktwiderstand verringert wird. Infolgedessen werden die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements ver­ bessert.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist bei dem Ver­ fahren zum Herstellen des Halbleiterbauelementes eine Halb­ leiterschicht folgendes auf: ein Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halb­ leiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Band­ abstand-Energie hat; eine nichtdotierte aktive Halbleiter­ schicht, die eine Bandabstand-Energie hat, die geringer als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht ist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leit­ fähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Band­ abstand-Energie der aktiven Schicht ist; und eine Halblei­ ter-Kontaktschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei diese Halbleiterschichten auf dem Halbleitersubstrat (100) aufeinanderfolgend aufgewachsen sind; wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ausbilden der streifenförmigen ersten Isolationsschicht auf der Kontaktschicht; und unter Nutzung der ersten Isolationsschicht als Maske erfolgt ein Ätzen dieser Halbleiterschichten, bis entweder die untere Mantel­ schicht oder das Halbleitersubstrat freigelegt ist.
Gemäß einem vierten Aspekt weist bei dem Verfahren zum Her­ stellen des Halbleiterbauelementes die Halbleitergrund­ schicht folgendes auf: ein Halbleitersubstrat von einem er­ sten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, eine undotierte aktive Halbleiterschicht, die eine Bandabstand-Energie hat, die kleiner als die Band­ abstand-Energie der unteren Mantelschicht ist; und eine obere Halb­ leiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähigkeits­ typ entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Band­ abstand-Energie der aktiven Schicht ist, wobei diese Halbleiter­ schichten auf dem Halbleitersubstrat aufeinanderfolgend auf­ gewachsen sind und die Kontaktschicht einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist; dabei wird das Ätzen dieser Halbleitergrundschichten durchgeführt, bis entweder die untere Mantelschicht oder das Halbleitersubstrat freige­ legt ist.
Gemäß einem fünften Aspekt weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Ausbilden eines Paars von Isolationsschichten auf dem Halbleitersubstrat, zwischen denen ein erster Be­ reich des Substrats sandwichartig angeordnet ist, auf dem später ein Halbleiterlaser hergestellt wird; unter Nutzung der Isolationsschichten als Masken erfolgt ein selektives Aufwachsen der unteren Mantelschicht, der aktiven Schicht, der oberen Mantelschicht und der Kontaktschicht auf dem er­ sten Bereich und auf einem an den ersten Bereich angrenzen­ den zweiten Bereich des Substrats, auf dem später ein Licht­ modulator hergestellt wird, wobei diese aufgewachsenen Halb­ leiterschichten in dem ersten Bereich dicker als in dem zweiten Bereich sind; Ausbilden des streifenförmigen Stegs, so daß er sich über den ersten Bereich und den zweiten Be­ reich erstreckt; Ausbilden einer ersten Oberflächenelektrode für einen Halbleiterlaser und einer zweiten Oberflächenelek­ trode für einen Lichtmodulator auf dem streifenförmigen Steg gegenüber dem ersten Bereich bzw. dem zweiten Bereich, wobei diese Elektroden voneinander elektrisch getrennt sind; und nach dem Ausbilden der Oberflächenelektroden erfolgt ein Ausbilden einer rückseitigen Elektrode auf der Rückseite des Halbleitersubstrats, so daß ein integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator hergestellt wird, der die kontinuierliche aktive Schicht aufweist, wobei die in dem Halbleiterlaser enthaltene aktive Schicht Laserlicht erzeugt und die in dem Lichtmodulator enthaltene aktive Schicht aufgrund des quan­ tenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert. Da bei diesem Verfahren die Oberflächenelektroden für den Halb­ leiterlaser und den Lichtmodulator in direktem Kontakt mit der Kontaktschicht als der obersten Schicht in dem Steg sind, kann auch hier ein zufriedenstellender ohmscher Kon­ takt zwischen den Oberflächenelektroden und der Kontakt­ schicht hergestellt werden, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung weist das Verfah­ ren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements folgende Schritte auf: Ausbilden einer streifenförmigen Isolations­ schicht auf einer Oberfläche einer Halbleiterschicht; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske erfolgt ein aniso­ tropes Trockenätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vor­ bestimmten Tiefe unter Ausbildung eines streifenförmigen Stegs, der einen unter der Isolationsschicht verbliebenen Bereich der Halbleiterschicht aufweist; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske erfolgt ein selektives Aufwach­ sen einer Schicht hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt und mit beiden Seitenflächen des Stegs in Kontakt ist, mittels MOCVD, wobei die Schicht hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donator­ konzentration NDD in den Verhältnissen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht über der Gesamtoberfläche der Schicht hohen Widerstands, wobei die Überzugsschicht einen Halbleiter auf­ weist, der mit Sauerstoff schwerer kombinierbar ist als der Halbleiter der Schicht hohen Widerstands; nach Entfernen der Isolationsschicht erfolgt ein Aufwachsen einer Kontakt­ schicht, die einen Halbleiter aufweist und ohmschen Kontakt mit einer später zu erzeugenden Oberflächenelektrode her­ stellt, auf dem Steg und auf der Überzugsschicht; und Aus­ bilden einer Oberflächenelektrode auf der Oberfläche der Kontaktschicht.
Da bei diesem Verfahren die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands von der Überzugsschicht bedeckt ist, ist sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Oberfläche der Überzugsschicht schwer oxidierbar ist, hat die auf der Überzugsschicht aufgewachsene Kontaktschicht eine zufriedenstellende Kristallgüte. Daher wird ein zufrie­ denstellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Oberflächenelektrode erreicht, so daß die Charakte­ ristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert werden.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung erfolgt bei diesem Verfahren das Ausbilden der Stegstruktur durch anisotropes Trockenätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimm­ ten Tiefe unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske und anschließendes Naßätzen der Halbleiterschicht an beiden Seiten des Stegs, so daß die beiden Seiten des Stegs inner­ halb der beiden Enden der Isolationsschicht positioniert sind. Dabei wird vermieden, daß die an den beiden Seiten des Stegs aufgewachsende Schicht hohen Widerstands an dem Rand­ bereich der Oberfläche der Isolationsschicht haftet, der Luft ausgesetzt wird und oxidiert. Daher wird die Kristall­ güte der Kontaktschicht weiter verbessert, so daß der ohmsche Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Oberflächenelek­ trode weiter verbessert wird.
Gemäß einem achten Aspekt weist bei diesem Verfahren die Halbleiterschicht folgendes auf: ein Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halb­ leiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Band­ abstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiter­ schicht, die eine Bandabstand-Energie hat, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht ist; und eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeits­ typ, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der aktiven Schicht ist, wobei diese Halbleiterschichten aufeinanderfolgend auf dem Halbleiter­ substrat aufgewachsen werden und wobei die Kontaktschicht einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist; dabei erfolgt das Ätzen dieser Halbleiterschichten, bis ent­ weder die untere Mantelschicht oder das Halbleitersubstrat freiliegt.
Gemäß einem neunten Aspekt ist bei dem Verfahren vorgesehen, daß die Überzugsschicht eine untere Überzugsschicht vom er­ sten Leitfähigkeitstyp, die auf der Oberfläche der Schicht hohen Widerstands aufgewachsen ist, und eine obere Überzugs­ schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf der unteren Überzugsschicht aufgewachsen ist, aufweist. Dabei unter­ drückt die untere Überzugsschicht die Injektion von Ladungs­ trägern aus der Kontaktschicht in die Schicht hohen Wider­ stands. Da ferner die Kontaktschicht und die obere Überzugs­ schicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, wird kein p-n-Übergang an der Grenzfläche zwischen ihnen gebildet, so daß ein Kriechstrom an der Grenzfläche verhindert wird. Dadurch werden die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements wei­ ter verbessert.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Ausbilden eines Paars von Isolationsschichten auf dem Halbleitersubstrat, wobei ein erster Bereich des Substrats, auf dem später ein Halbleiter­ laser hergestellt wird, sandwichartig dazwischen angeordnet ist; unter Nutzung der Isolationsschichten als Masken er­ folgt ein selektives Aufwachsen der unteren Mantelschicht, der aktiven Schicht und der oberen Mantelschicht auf dem ersten Bereich und einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich des Substrats, auf dem später ein Lichtmodu­ lator hergestellt wird, wobei diese aufgewachsenen Halb­ leiterschichten in dem ersten Bereich dicker als in dem zweiten Bereich sind; Ausbilden des streifenförmigen Stegs, so daß er sich über den ersten Bereich und den zweiten Be­ reich erstreckt; Ausbilden einer ersten Oberflächenelektrode für einen Halbleiterlaser und einer zweiten Oberflächenelek­ trode für einen Lichtmodulator auf dem streifenformigen Steg gegenüber dem ersten Bereich bzw. dem zweiten Bereich, wobei diese Elektroden elektrisch voneinander getrennt sind; und nach dem Ausbilden der Oberflächenelektroden Ausbilden einer rückseitigen Elektrode an der Rückseite des Halbleitersub­ strats, um so einen integrierten Halbleiterlaser und Licht­ modulator einschließlich der kontinuierlichen aktiven Schicht herzustellen, wobei die in dem Halbleiterlaser ent­ haltene aktive Schicht Laserlicht erzeugt und die in dem Lichtmodulator enthaltene aktive Schicht das Laserlicht infolge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts absorbiert.
Da auch bei diesem Verfahren die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht bedeckt ist, wird sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Oberfläche der Überzugsschicht nur schwer oxidiert, hat die auf die Überzugsschicht aufgewachsene Kontaktschicht eine zufriedenstellende Kristallgüte. Somit wird ein zufrie­ denstellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der ersten und zweiten Oberflächenelektrode erreicht, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbes­ sert werden.
Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung weist das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements folgende Schritte auf: Aufwachsen einer Deckschicht auf einer Halb­ leitergrundschicht, wobei die Deckschicht einen von dem Halbleiter der Grundschicht verschiedenen Halbleiter auf­ weist; Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht auf der Deckschicht; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske erfolgt ein anisotropes Trockenätzen der Deckschicht und anschließend, unter Nutzung der Isolationsschicht und der unter der Isolationsschicht verbliebenen Deckschicht als Masken, ein selektives Naßätzen der Halbleitergrundschicht unter Bildung eines streifenförmigen Stegbasisteils, das einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Seitenflächen innerhalb der beiden Enden der Deck­ schicht positioniert sind, um so eine streifenförmige Stegstruktur zu bilden, die die Deckschicht und das Steg­ basisteil aufweist; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske erfolgt ein Aufwachsen einer Schicht hohen Wider­ stands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt ist, durch MOCVD in Kontakt mit den beiden Seitenflächen des Stegbasisteils und in Kontakt mit Bereichen der Rückseite der Deckschicht, die an den beiden Seiten des Stegbasisteils freiliegen, wobei die Schicht hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Bezie­ hungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht über der Gesamtoberfläche der Schicht hohen Widerstands, wobei die Überzugsschicht einen Halbleiter aufweist, der mit Sauerstoff schwerer kom­ binierbar ist als der Halbleiter der Schicht hohen Wider­ stands; nach dem Entfernen der Isolationsschicht Aufwachsen einer einen Halbleiter aufweisenden Kontaktschicht, die ohm­ schen Kontakt mit einer später zu erzeugenden Oberflächen­ elektrode herstellt, auf dem Steg und auf der Überzugs­ schicht; und Erzeugen einer Oberflächenelektrode auf der Oberfläche der Kontaktschicht.
Da hierbei die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht und der Deckschicht bedeckt ist, wird sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Überzugsschicht und die Deckschicht nur schwer oxidie­ ren, hat die auf der Überzugsschicht und der Deckschicht aufgewachsene Kontaktschicht zufriedenstellende Kristall­ güte. Somit wird zwischen der Kontaktschicht und der Ober­ flächenelektrode ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt erreicht, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bau­ elements verbessert werden.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung weist bei dem Ver­ fahren die Halbleitergrundschicht folgendes auf: ein Halb­ leitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine un­ tere Halbleiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht, die eine Bandabstand-Energie hat, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantel­ schicht ist; und eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der aktiven Schicht ist, wobei diese Halbleitergrundschichten auf dem Halb­ leitersubstrat aufeinanderfolgend aufgewachsen sind, wobei die Kontaktschicht einen Halbleiter vom zweiten Leitfähig­ keitstyp aufweist und die Deckschicht einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist; wobei das Ätzen dieser Halbleitergrundschichten durchgeführt wird, bis entweder die untere Mantelschicht oder das Halbleitersubstrat freiliegt.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der Erfindung weist bei dem vorstehenden Verfahren die Überzugsschicht eine untere Über­ zugsschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, die auf der Oberfläche der Schicht hohen Widerstands gewachsen ist, und eine obere Überzugsschicht von einem zweiten Leitfähigkeits­ typ auf, die auf der unteren Überzugsschicht gewachsen ist. Die untere Überzugsschicht unterdrückt die Injektion von Ladungsträgern aus der Kontaktschicht in die Schicht hohen Widerstands. Da außerdem die Kontaktschicht und die obere Überzugsschicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, wird an der Grenzfläche zwischen ihnen kein pn-Übergang gebildet, so daß ein Verluststrom an der Grenzfläche verhindert wird. Daher werden die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements weiter verbessert.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der Erfindung weist das Ver­ fahren ferner folgende Schritte auf: Ausbilden eines Paars von Isolationsschichten auf dem Halbleitersubstrat, zwischen denen sandwichartig ein erster Bereich des Substrats, auf dem später ein Halbleiterlaser hergestellt wird, angeordnet wird; unter Nutzung der Isolationsschichten als Masken er­ folgt ein selektives Aufwachsen der unteren Mantelschicht, der aktiven Schicht, der oberen Mantelschicht und der Deck­ schicht auf dem ersten Bereich und auf einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich des Substrats, wo spä­ ter ein Lichtmodulator hergestellt wird, wobei diese aufge­ wachsenen Halbleiterschichten in dem ersten Bereich dicker als in dem zweiten Bereich sind; Ausbilden des streifenför­ migen Stegs, der über den ersten Bereich und den zweiten Bereich verläuft; Ausbilden einer ersten Oberflächenelek­ trode für einen Halbleiterlaser und einer zweiten Oberflä­ chenelektrode für einen Lichtmodulator auf dem streifenför­ migen Steg entgegengesetzt zu dem ersten Bereich bzw. dem zweiten Bereich, wobei diese Elektroden elektrisch voneinan­ der getrennt sind; und nach dem Ausbilden der Oberflächen­ elektroden Ausbilden einer rückseitigen Elektrode auf der Rückseite des Halbleitersubstrats, um so einen integrierten Halbleiterlaser und Lichtmodulator herzustellen, der die kontinuierliche aktive Schicht aufweist, wobei die in dem Halbleiterlaser enthaltene aktive Schicht Laserlicht erzeugt und die in dem Lichtmodulator enthaltene aktive Schicht in­ folge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert.
Da hierbei die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht und der Deckschicht bedeckt ist, wird sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Überzugsschicht und die Deckschicht nur schwer oxidie­ ren, hat die auf der Überzugsschicht und der Deckschicht gewachsene Kontaktschicht eine zufriedenstellende Kristall­ güte. Daher wird zwischen der Kontaktschicht und der ersten und zweiten Oberflächenelektrode ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt erreicht, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert werden.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Halb­ leiter-Bauelement mit einem Verfahren hergestellt, das fol­ gendes aufweist: Ausbilden einer streifenförmigen ersten Isolationsschicht auf einer Halbleiterschicht; unter Nutzung der ersten Isolationsschicht als Maske erfolgt ein Ätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe, um eine streifenförmige Stegstruktur zu bilden, die einen unter der ersten Isolationsschicht verbliebenen Bereich der Halblei­ terschicht aufweist; unter Nutzung der ersten Isolations­ schicht als Maske erfolgt ein Aufwachsen einer Schicht hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausge­ wählt ist, in Kontakt mit beiden Seiten der Stegstruktur durch MOCVD, wobei die Schicht hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Bezie­ hungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat; nach dem Entfernen der ersten Isolationsschicht Ausbilden einer zweiten Isola­ tionsschicht, die die Gesamtoberfläche der Schicht hohen Widerstands überdeckt; und Ausbilden einer Oberflächenelek­ trode auf der Halbleiterschicht an der Oberfläche der Stegstruktur und einer rückseitigen Elektrode an der Rück­ seite der Halbleiterschicht.
Da auf der Schicht hohen Widerstands kein erneutes Aufwach­ sen einer Halbleiterschicht erfolgt, wird das vorgenannte Problem des bekannten Verfahrens vermieden, daß nämlich die Kristallgüte der Halbleiterschicht, die auf der oxidierten Oberfläche der Schicht hohen Widerstands erzeugt wird, ver­ schlechtert wird. Da außerdem die Oberflächenelektrode nicht auf der Kontaktschicht erzeugt wird, die auf der oxidierten Oberfläche der Schicht hohen Widerstands erneut gebildet wird, sondern direkt auf der Oberfläche des Stegs erzeugt wird, wird ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen der Oberflächenelektrode und dem den Steg bildenden Halblei­ ter ohne weiteres erhalten, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert werden.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der Erfindung weist bei dem Halbleiter-Bauelement die Halbleiterschicht folgendes auf: ein Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähig­ keitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht, die eine Einzel- oder Multiquan­ ten-Mulden-Struktur aufweist, wobei die Muldenschicht einen Halbleiter mit einer Bandabstand-Energie, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht ist, auf­ weist, eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leit­ fähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der Muldenschicht ist, und eine Halbleiter-Kontaktschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei diese Schichten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich des Substrats, wo ein Halbleiterlaser hergestellt wird (nachstehend als Laserbereich bezeichnet), und auf einem an den Laserbereich angrenzenden zweiten Bereich des Substrats, wo ein Lichtmodulator hergestellt wird (nachstehend als Modulatorbereich bezeichnet), aufge­ wachsen sind, wobei der Laserbereich zwischen einem Paar von Isolationsschichten angeordnet ist, die als Masken für das selektive Aufwachsen dienen; diese aufgewachsenen Halblei­ terschichten sind in dem Laserbereich dicker als in dem Modulatorbereich; der streifenförmige Steg verläuft über den Laserbereich und den Modulatorbereich; die aktive Schicht in dem Laserbereich erzeugt Laserlicht; die aktive Schicht in dem Modulatorbereich absorbiert infolge des quantenbegren­ zenden Stark-Effekts das Laserlicht; die Oberflächenelek­ trode weist eine erste Oberflächenelektrode für einen Halb­ leiterlaser und eine zweite Oberflächenelektrode für einen Lichtmodulator auf, die auf dem streifenförmigen Steg jeweils gegenüber dem Laserbereich bzw. dem Modulatorbereich gebildet sind, wobei diese Elektroden voneinander elektrisch getrennt sind; eine rückseitige Elektrode ist auf der Rück­ seite des Halbleitersubstrats über dem Laserbereich und dem Modulatorbereich ausgebildet; und ein Halbleiterlaser-Bau­ element ist auf dem Laserbereich des Substrats hergestellt und ein Lichtmodulator ist auf dem Modulatorbereich des Sub­ strats hergestellt, wobei die aktive Schicht über dem Laser­ bauelement und dem Lichtmodulator kontinuierlich ist.
Da die Oberflächenelektroden des Laser-Bauelements und des Lichtmodulators in direktem Kontakt mit der Kontaktschicht als der obersten Schicht in dem Steg sind, wird ein zufrie­ denstellender ohmscher Kontakt zwischen den Oberflächenelek­ troden und der Kontaktschicht hergestellt, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert wer­ den.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der Erfindung ist das Halb­ leiter-Bauelement dadurch gekennzeichnet, daß die Halblei­ terschicht eine Halbleitergrundschicht und eine Kontakt­ schicht aufweist, die auf der Halbleitergrundschicht ange­ ordnet ist und einen Halbleiter aufweist, der ohmschen Kon­ takt mit der Oberflächenelektrode herstellt; daß die Stegstruktur einen Bereich der Kontaktschicht und einen Stegbasisteil aufweist und die Stegstruktur nach einem Ver­ fahren hergestellt ist, das folgendes aufweist: Ausbilden der streifenförmigen ersten Isolationsschicht auf der Halb­ leiter-Kontaktschicht, anisotropes Trockenätzen der Kontakt­ schicht unter Nutzung der ersten Isolationsschicht als Maske, und anschließend, unter Nutzung der ersten Isola­ tionsschicht und eines unter der Isolationsschicht verblie­ benen Bereichs der Kontaktschicht als Masken, erfolgt ein selektives Naßätzen der Halbleitergrundschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe, um das Stegbasisteil zu bilden, das einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Seitenflächen innerhalb der beiden Enden der Kontakt­ schicht positioniert sind; und daß die Schicht hohen Wider­ stands selektiv aufgewachsen ist, so daß die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit Bereichen der Rückseite der Kontaktschicht, die an den beiden Seiten des Stegbasisteils freiliegen, in Kontakt ist.
Daher wird ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen der Oberflächenelektrode und der Kontaktschicht hergestellt. Da außerdem die Breite der Kontaktschicht, die unter der ersten Isolationsschicht verbleibt, größer als die Breite des Stegbasisteils ist, wird die Kontaktfläche der Kontakt­ schicht und der Oberflächenelektrode vergrößert, so daß der Kontaktwiderstand herabgesetzt wird. Infolgedessen werden die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt der Erfindung ist das Halb­ leiter-Bauelement dadurch gekennzeichnet, daß die Halblei­ tergrundschicht folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halb­ leiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Band­ abstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiter­ schicht, die eine Einzel- oder Multiquanten-Mulden-Struktur aufweist, in der die Muldenschicht einen Halbleiter mit einer Bandabstand-Energie, die kleiner als die Band­ abstand-Energie der unteren Mantelschicht ist, aufweist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandab­ stand-Energie der Muldenschicht ist, wobei diese Schichten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich des Substrats, wo ein Halbleiterlaser hergestellt wird (nachstehend als Laserbereich bezeichnet), und auf einem dem ersten Bereich benachbarten zweiten Bereich des Substrats, wo ein Lichtmodulator hergestellt wird (nachstehend als Modulatorbereich bezeichnet), aufgewachsen sind, wobei der Laserbereich zwischen einem Paar von Isolationsschichten angeordnet ist, die als Masken für das selektive Aufwachsen dienen; daß die Kontaktschicht einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und anschließend auf der oberen Mantelschicht aufgewachsen ist; daß die untere Mantel­ schicht, die aktive Schicht, die obere Mantelschicht und die Kontaktschicht in dem Laserbereich dicker als in dem Modula­ torbereich sind; daß der streifenförmige Steg über dem Laserbereich und dem Modulatorbereich verläuft; daß die aktive Schicht in dem Laserbereich Laserlicht erzeugt; daß die aktive Schicht in dem Modulatorbereich aufgrund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert; daß die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächenelektrode für einen Halbleiterlaser und eine zweite Oberflächenelek­ trode für einen Lichtmodulator aufweist, die auf dem strei­ fenförmigen Steg jeweils gegenüber dem Laserbereich bzw. dem Modulatorbereich angeordnet sind, wobei diese Elektroden voneinander elektrisch getrennt sind; daß eine rückseitige Elektrode auf der Rückseite des Halbleitersubstrats über dem Laserbereich und dem Modulatorbereich ausgebildet ist; daß ein Halbleiterlaser-Bauelement auf dem Laserbereich des Sub­ strats hergestellt ist und ein Lichtmodulator auf dem Modu­ latorbereich des Substrats hergestellt ist, wobei die aktive Schicht über dem Laserbauelement und dem Lichtmodulator kon­ tinuierlich ist.
Da die Oberflächenelektroden des Halbleiterlasers und des Lichtmodulators in direktem Kontakt mit der Kontaktschicht als der obersten Schicht in dem Steg sind, wird auch hier ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen den Ober­ flächenelektroden und der Kontaktschicht hergestellt. Da außerdem die Breite der Kontaktschicht, die unter der ersten Isolationsschicht verbleibt, größer als die Breite des Steg­ basisteils ist, ist die Kontaktfläche der Kontaktschicht und der Oberflächenelektrode vergrößert, so daß der Kontakt­ widerstand herabgesetzt ist. Infolgedessen sind die Charak­ teristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt der Erfindung ist ein Halb­ leiter-Bauelement dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren hergestellt ist, das folgendes aufweist: Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht auf einer Oberflä­ che einer Halbleiterschicht; unter Nutzung der Isolations­ schicht als Maske erfolgt ein anisotropes Trockenätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Bildung eines streifenförmigen Stegs, der einen unter der Isolationsschicht verbliebenen Bereich der Halbleiterschicht aufweist; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske er­ folgt ein selektives Aufwachsen einer Schicht hohen Wider­ stands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt ist und mit beiden Seitenflächen des Stegs in Kontakt ist, mit­ tels MOCVD, wobei die Schicht hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Bezie­ hungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht über der Gesamtoberfläche der Schicht hohen Widerstands, wobei die Überzugsschicht einen Halbleiter aufweist, der mit Sauerstoff schwerer kom­ binierbar ist als der Halbleiter der Schicht hohen Wider­ stands; nach dem Entfernen der Isolationsschicht erfolgt ein Aufwachsen einer Kontaktschicht, die einen Halbleiter auf­ weist, der mit einer später erzeugten Oberflächenelektrode ohmschen Kontakt herstellt, auf dem Steg und auf der Über­ zugsschicht; und Erzeugen einer Oberflächenelektrode auf der Oberfläche der Kontaktschicht und einer rückseitigen Elek­ trode auf der Rückseite der Halbleiterschicht.
Da bei diesem Bauelement die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht bedeckt ist, ist sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Oberfläche der Überzugsschicht nur schwer oxidiert, hat die auf der Überzugsschicht gewachsene Kontaktschicht zufrieden­ stellende Kristallgüte. Daher wird ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Ober­ flächenelektrode erreicht, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert sind.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt der Erfindung weist bei dem Halbleiter-Bauelement die Halbleiterschicht folgendes auf: ein Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähig­ keitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht, die eine Einzel- oder Multiquan­ ten-Mulden-Struktur aufweist, wobei die Muldenschicht einen Halbleiter mit einer Bandabstand-Energie aufweist, die klei­ ner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht ist; und eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leit­ fähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der Muldenschicht ist, wobei diese Schichten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich des Substrats, wo ein Halbleiterlaser herge­ stellt wird (nachstehend als Laserbereich bezeichnet), und auf einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich des Substrats, wo ein Lichtmodulator hergestellt wird (nachstehend als Modulatorbereich bezeichnet), aufgewachsen sind, wobei der Laserbereich zwischen einem Paar von Isola­ tionsschichten angeordnet ist, die als Masken für das selek­ tive Aufwachsen dienen; wobei diese aufgewachsenen Halblei­ terschichten in dem Laserbereich dicker als in dem Modula­ torbereich sind; wobei der streifenförmige Steg über dem Laserbereich und dem Modulatorbereich verläuft; wobei die aktive Schicht in dem Laserbereich Laserlicht erzeugt; wobei die aktive Schicht in dem Modulatorbereich aufgrund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert; wobei die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächenelek­ trode für einen Halbleiterlaser und eine zweite Oberflächen­ elektrode für einen Lichtmodulator aufweist, die auf dem streifenförmigen Steg gegenüber dem Laserbereich bzw. dem Modulatorbereich angeordnet sind, wobei diese Elektroden voneinander elektrisch getrennt sind; und wobei eine rück­ seitige Elektrode auf der Rückseite des Halbleitersubstrats über dem Laserbereich und dem Modulatorbereich ausgebildet ist; wobei ein Halbleiterlaser-Bauelement auf dem Laser­ bereich des Substrats und ein Lichtmodulator auf dem Modula­ torbereich des Substrats hergestellt sind, wobei die aktive Schicht über dem Laserbauelement und dem Lichtmodulator kon­ tinuierlich ist.
Da auch bei diesem Bauelement die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht bedeckt ist, ist sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Oberfläche der Überzugsschicht nur schwer oxidiert, hat die auf der Überzugsschicht aufgewachsene Kontaktschicht zu­ friedenstellende Kristallgüte. Daher wird zwischen der Kon­ taktschicht und der ersten und zweiten Oberflächenelektrode ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt erzielt, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert sind.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung ist ein Halbleiter-Bauelement dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren hergestellt ist, das folgendes aufweist:
Aufwachsen einer Deckschicht auf einer Halbleitergrund­ schicht, wobei die Deckschicht einen Halbleiter aufweist, der von dem Halbleiter der Grundschicht verschieden ist;
Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht auf der Deckschicht; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske erfolgt ein anisotropes Trockenätzen der Deckschicht und anschließend, unter Nutzung der Isolationsschicht und der unter der Isolationsschicht verbliebenen Deckschicht als Masken erfolgt ein selektives Naßätzen der Halbleitergrund­ schicht unter Bildung eines streifenförmigen Stegbasisteils, das einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Seitenflächen innerhalb der beiden Enden der Deckschicht positioniert sind, so daß eine streifenförmige Stegstruktur gebildet ist, die die Deckschicht und das Steg­ basisteil aufweist; unter Nutzung der Isolationsschicht als Maske erfolgt ein Aufwachsen einer Schicht hohen Wider­ stands, die InAlAs oder InAlGaAs aufweist, mittels MOCVD, die in Kontakt mit den beiden Seitenflächen des Stegbasis­ teils ist und in Kontakt mit Bereichen der Rückseite der Deckschicht ist, die an den beiden Seiten des Stegbasisteils freiliegen, wobei die Schicht hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Bezie­ hungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht über der Gesamtoberfläche der Schicht hohen Widerstands, wobei die Überzugsschicht einen Halbleiter aufweist, der mit Sauerstoff schwerer kom­ binierbar ist als der Halbleiter der Schicht hohen Wider­ stands; nach dem Entfernen der Isolationsschicht Aufwachsen einer Kontaktschicht, die einen Halbleiter aufweist, der ohmschen Kontakt mit einer später erzeugten Oberflächenelek­ trode herstellt, auf dem Steg und auf der Überzugsschicht; und Erzeugen einer Oberflächenelektrode auf der Oberfläche der Kontaktschicht und einer rückseitigen Elektrode auf der Rückseite der Halbleitergrundschicht.
Da bei diesem Bauelement die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht und der Deckschicht bedeckt ist, ist sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Überzugsschicht und die Deckschicht nur schwer oxidieren, hat die auf der Überzugsschicht und der Deckschicht gewachsene Kontaktschicht zufriedenstellende Kristallgüte. Daher wird zwischen der Kontaktschicht und der Oberflächenelektrode ein zufriedenstellender ohmscher Kon­ takt erreicht, so daß die Charakteristiken des Halb­ leiter-Bauelements verbessert sind.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung ist das Halbleiter-Bauelement dadurch gekennzeichnet, daß die Halb­ leitergrundschicht folgendes aufweist: ein Halbleitersub­ strat von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine untere Halb­ leiter-Mantelschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiter­ schicht, die eine Einzel- oder Multiquanten-Mulden-Struktur aufweist, wobei die Muldenschicht einen Halbleiter mit einer Bandabstand-Energie aufweist, die kleiner als die Bandab­ stand-Energie der unteren Mantelschicht ist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht von einem zu dem ersten Leitfähig­ keitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandab­ stand-Energie der Muldenschicht ist, wobei diese Schichten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich des Substrats, wo ein Halbleiterlaser hergestellt wird (nachstehend als Laserbereich bezeichnet), und auf einem an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Bereich des Sub­ strats, wo ein Lichtmodulator hergestellt wird (nachstehend als Modulatorbereich bezeichnet), aufgewachsen sind, wobei der Laserbereich zwischen einem Paar von Isolationsschichten angeordnet ist, die als Masken für das selektive Aufwachsen dienen; daß die Deckschicht einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und anschließend an die obere Mantelschicht aufgewachsen ist; daß die untere Mantel­ schicht, die aktive Schicht, die obere Mantelschicht und die Deckschicht in dem Laserbereich dicker als in dem Modulator­ bereich sind; daß der streifenförmige Steg über dem Laser­ bereich und dem Modulatorbereich verläuft; daß die aktive Schicht in dem Laserbereich Laserlicht erzeugt; daß die aktive Schicht in dem Modulatorbereich infolge des quanten­ begrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert; daß die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächenelektrode für einen Halbleiterlaser und eine zweite Oberflächenelektrode für einen Lichtmodulator aufweist, die jeweils auf dem streifenförmigen Steg gegenüber dem Laserbereich bzw. dem Modulatorbereich angeordnet sind, wobei diese Elektroden voneinander elektrisch getrennt sind; daß eine rückseitige Elektrode auf der Rückseite des Halbleitersubstrats über dem Laserbereich und dem Modulatorbereich ausgebildet ist; und daß ein Halbleiterlaser-Bauelement auf dem Laserbereich des Substrats und ein Lichtmodulator auf dem Modulatorbereich des Substrats hergestellt sind, wobei die aktive Schicht über dem Laserbauelement und dem Lichtmodulator kontinuier­ lich ist.
Da auch bei diesem Bauelement die Oberfläche der Schicht hohen Widerstands mit der Überzugsschicht und der Deck­ schicht bedeckt ist, wird sie der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht. Da ferner die Überzugsschicht und die Deck­ schicht nur schwer oxidieren, hat die auf der Überzugs­ schicht und der Deckschicht gewachsene Kontaktschicht zu­ friedenstellende Kristallgüte. Daher wird ein zufrieden­ stellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der ersten und zweiten Oberflächenelektrode erzielt, so daß die Charakteristiken des Halbleiter-Bauelements verbessert sind.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1(a) bis 1(d) Schnittdarstellungen, die Schritte eines Verfah­ rens zum Herstellen eines Halbleiterlaser-Bau­ elements gemäß einer ersten Ausführun 49451 00070 552 001000280000000200012000285914934000040 0002019625599 00004 49332gsform der Erfindung zeigen;
Fig. 2(a) bis 2(e) Schnittdarstellungen, die Schritte eines Ver­ fahrens zum Herstellen eines Halbleiter­ laser-Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 3(a) bis 3(d) Schnittdarstellungen, die Schritte eines Ver­ fahrens zum Herstellen eines Halbleiter­ laser-Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 4(a) bis 4(c) Schnittdarstellungen, die Schritte eines Ver­ fahrens zum Herstellen eines Halbleiter­ laser-Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 5(a) bis 5(c) Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers/Lichtmodulators gemäß einer fünften Aus­ führungsform der Erfindung; dabei ist Fig. 5(a) eine Draufsicht, die einen Schritt im Herstel­ lungsverfahren zeigt, Fig. 5(b) ist ein Schnitt, der ein fertiges Bauelement zeigt, und
Fig. 5(c) ist ein Schnitt entlang der Linie 5c-5c in Fig. 5(b);
Fig. 6(a) bis 6(e) Schnittdarstellungen, die Schritte eines Ver­ fahrens zum Herstellen eines Halbleiter­ laser-Bauelements gemäß dem Stand der Technik zeigen.
Ausführungsform 1
Die Fig. 1(a) bis 1(d) sind Schnittdarstellungen, die Schritte in einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter­ laser-Bauelements, das eine durch MOCVD gebildete InAlAs-Schicht hohen Widerstands an beiden Seiten einer Stegstruk­ tur aufweist, und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Halbleiterlaser-Bauelement (Fig. 1(d)) zeigen. Dabei be­ zeichnet 1 eine n-leitende untere InP-Mantelschicht, 2 ist eine aktive InGaAsP-Schicht, 3 ist eine p-leitende obere InP-Mantelschicht, 4 ist eine InAlAs-Schicht hohen Wider­ stands, 5 ist eine Oberflächenelektrode, d. h. eine p-seitige Elektrode, die AuZn/Au aufweist, 6 ist eine rück­ seitige Elektrode, d. h. eine n-seitige Elektrode, die AuGe/Au aufweist, 7 ist eine erste Isolationsschicht, die SiN aufweist, 8 ist eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht, 9 ist eine zweite Isolationsschicht, die SiO₂ aufweist, 30 be­ zeichnet eine Stegstruktur, und 100 ist ein n-leitendes InP-Substrat.
Zuerst werden über dem n-leitenden InP-Substrat 100 nachein­ ander eine untere n-leitende InP-Mantelschicht 1 mit einer Dicke von einigen Mikrometern und einer Störstellenkonzen­ tration von 1 × 10¹⁸ cm-3, eine undotierte aktive InGaAsP-Schicht 2 mit einer Dicke von 10 bis 100 nm, eine p-leitende obere InP-Mantelschicht 3 mit einer Dicke von 1 µm und einer Störstellenkonzentration von 5 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁸ cm-3 so­ wie eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 mit einer Dicke von 0,1 µm und einer Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 aufgewachsen. Diese Schichten werden durch MOCVD aufgewachsen, und S (Schwefel) und Zn (Zink) werden als n-leitende Dotierungssubstanz bzw. p-leitende Dotie­ rungssubstanz verwendet. Die Zusammensetzung von InGaAsP für die aktive Schicht 2 wird so gewählt, daß die Emissionswel­ lenlänge in einem Bereich von 1,3 bis 1,6 µm liegt und die Gitterkonstante ungefähr gleich der Gitterkonstanten von InP ist. Die aktive Schicht 2 weist zwar eine einzige InGaAsP-Schicht gleichmäßiger Zusammensetzung auf, sie kann aber auch eine Einzel- oder Vielfach- bzw. Multiquanten-Mulden­ schicht sein. In diesem Fall wird InGaAsP für die Mulden­ schicht und InGaAsP, InGaP oder InP für die Sperrschicht verwendet. Die InGaAs-Kontaktschicht 8 hat eine Zusammen­ setzung, deren Kristallgitter an InP angepaßt ist.
Als nächstes wird eine SiN-Schicht mit einer Dicke von 100 bis 200 nm über der Gesamtoberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 aufgebracht und mittels Photolithographie und Ätzverfahren strukturiert, um eine streifenförmige SiN-Schicht (erste Isolationsschicht) 7 zu erzeugen, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist. Die Streifenrichtung ist senkrecht zu dem Querschnitt der Figur.
Danach werden, wie Fig. 1(b) zeigt, unter Nutzung der strei­ fenförmigen SiN-Schicht 7 als Maske die Halbleiterschichten auf dem InP-Substrat durch anisotropes Trockenätzen, wie etwa reaktives Ionenätzen (RIE) weggeätzt, so daß eine Stegstruktur 30 gebildet wird, die Bereiche der unter der SiN-Schicht 7 verbleibenden Halbleiterschichten aufweist. Die Ätztiefe ist ca. 4 µm. Als Ätzgas wird ein Gemisch aus C₂H₆ und H₂ eingesetzt. Durch das anisotrope Ätzen ist die Breite der SiN-Schicht 7 ungefähr gleich der Breite der Stegstruktur 30.
In dem Schritt von Fig. 1(c), bei dem die SiN-Schicht 7 als Maske genutzt wird, wird eine InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands selektiv mittels MOCVD aufgewachsen, so daß sie Zwi­ schenräume an den beiden Seiten der Stegstruktur 30 aus­ füllt, wobei diese Zwischenräume durch das oben beschriebene Trockenätzen der Halbleiterschichten entstanden sind. Die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands dient als Stromsperr­ schicht, um Strom an der Stegstruktur 30 zu konzentrieren.
Während des MOCVD wächst die InAlAs-Schicht 4 nicht auf der SiN-Schicht 7.
Da, wie oben beschrieben, die InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands bei ca. 500°C aufgewachsen wird und diese Temperatur niedriger als die übliche Aufwachstemperatur von 600 bis 700°C ist, wird die Konzentration von Kohlenstoff (C), der in die wachsende Schicht eingebaut wird und als flacher Akzeptor dient, erhöht. Der flache Donator, der Reststör­ stellen, wie etwa Si aufweist, und der flache Akzeptor, des­ sen Konzentration höher als die des flachen Donators ist, wird durch den tiefen Donator kompensiert, so daß ein hoher spezifischer Widerstand von mehr als 5 × 10⁴ Ohm·cm erhalten wird. Das heißt, in der InAlAs-Schicht hohen Widerstands haben die Konzentration NSD des flachen Donators, die Kon­ zentration NSA des flachen Akzeptors und die Konzentration NDD des tiefen Donators die Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD. In dieser InAlAs-Schicht hohen Widerstands wird eine Störstelle, die diffundierfähig ist und als tiefer Akzeptor dient, wie etwa Fe, nicht verwendet, um den flachen Donator zu kompensieren, und somit wird eine Verschlechte­ rung der Lasercharakteristiken infolge einer Fe-Diffusion in die aktive Schicht vermieden. Somit wird ein hochzuverläs­ siges Halbleiterlaser-Bauelement realisiert.
Nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 wird eine SiO₂-Schicht 9 (zweite Isolationsschicht) auf der Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands ausgebildet. Danach wird, wie Fig. 1(d) zeigt, eine Oberflächenelektrode (p-seitige Elek­ trode) 5, die AuZn(100 bis 200 nm)/Au(2 µm) aufweist, in einem Bereich gebildet, der die Oberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 einschließt, und eine rückseitige Elektrode (n-seitige Elektrode) 6, die AuGe(100-200 nm)/Au(1 µm) aufweist, wird an der rückwärtigen Oberfläche des InP-Substrats 100 ausgebildet. Die Au-Schich­ ten der Oberflächenelektrode 5 und der rückseitigen Elek­ trode 6 werden durch galvanische Abscheidung erzeugt.
Somit wird ein Halbleiterlaser-Bauelement, das in Fig. 1(d) gezeigt ist, hergestellt, bei dem die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands durch MOCVD an den beiden Seiten der Stegstruk­ tur 30 aufgewachsen ist, die die untere Mantelschicht 1, die aktive Schicht 2, die obere Mantelschicht 3 und die Kontakt­ schicht 8 aufweist und wobei die Oberflächenelektrode 5 mit der Kontaktschicht 8 in Kontakt ist.
Bei dieser ersten Ausführungsform wird nach dem selektiven Aufwachsen der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, wenn die SiN-Schicht 7 weggeätzt ist, die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands der Luft ausgesetzt und oxi­ diert. Da jedoch im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren auf der oxidierten Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands keine Halbleiterschicht, wie etwa eine Kontakt­ schicht, erneut aufgewachsen wird, wird eine unerwünschte Verschlechterung der Kristallgüte einer erneut aufgewachse­ nen Schicht vermieden.
Bei dieser ersten Ausführungsform ist zwar die Oberflächen­ elektrode 5 mit der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 in Kontakt, aber sie ist nicht mit der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands in Kontakt, weil zwischen der Elektrode 5 und der Schicht 4 hohen Widerstands die SiO₂-Schicht 9 vorgese­ hen ist. Da die InGaAs-Kontaktschicht 8 keine oxidierbaren Elemente, wie etwa Al aufweist, oxidiert die Oberfläche der Kontaktschicht 8 nicht nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7. Daher wird ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht 8 und der Oberflächenelektrode 5 reali­ siert. Infolgedessen hat das Halbleiterlaser-Bauelement deutlich verbesserte elektrische Charakteristiken.
Die Störstelle, die in der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands enthalten ist und als flacher Akzeptor dient, ist nicht auf Kohlenstoff beschränkt. Beispielsweise kann dotiertes Beryllium oder Magnesium eingesetzt werden. Wenn Sauerstoff, der als tiefer Donator dient, weiter dotiert wird, wird die Konzentration NDD des tiefen Donators erhöht, und der Bereich der Konzentration NSA des flachen Akzeptors, der NSA - NSD < NDD genügt, wird vergrößert, so daß die Steuerung von NSA erleichtert wird.
Wenn ferner InAlGaAs unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie denen für InAlAs aufgewachsen wird, wird eine gleich­ artige Schicht hohen Widerstands erzeugt.
Ausführungsform 2
Die Fig. 2(a) bis 2(e) sind Schnittansichten, die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlaser-Bau­ elements, das eine InAlAs-Schicht hohen Widerstands auf­ weist, die mittels MOCVD an beiden Seiten einer Stegstruktur aufgewachsen ist, und ein fertiges Halbleiterlaser-Bauele­ ment (Fig. 1(d)) als zweite Ausführungsform zeigen. In der Figur werden die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1(a) bis 1(d) verwendet, um gleiche oder entsprechende Teile zu bezeichnen. 301 ist eine Basis der Stegstruktur 30.
Zuerst werden wie bei der vorstehenden ersten Ausführungs­ form nacheinander auf der Gesamtoberfläche des n-leitenden InP-Substrats eine n-leitende untere InP-Mantelschicht 1 mit einer Dicke von einigen Mikrometer und einer Störstellen­ konzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3, eine undotierte aktive InGaAsP-Schicht 2 mit einer Dicke von 10 bis 100 nm, eine p-leitende obere InP-Mantelschicht 3 mit einer Dicke von 1 µm und einer Störstellenkonzentration von 5 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁸ cm-3 und eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 mit einer Dicke von 0,1 µm und einer Störstellenkonzentra­ tion von 1 × 10¹⁸ cm-3 aufgewachsen. Diese Schichten werden mittels MOCVD aufgewachsen. Die Zusammensetzung von InGaAsP für die aktive Schicht 2 ist so gewählt, daß die Emissions­ wellenlänge in einem Bereich von 1,3 bis 1,6 µm und die Gitterkonstante ungefähr gleich der Gitterkonstanten von InP ist. Die aktive Schicht 2 kann eine Quanten-Muldenschicht aufweisen, wie sie bei der ersten Ausführungsform beschrie­ ben ist. Als nächstes wird eine SiN-Schicht einer Dicke von 100 bis 200 nm über der Gesamtoberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 aufgebracht und mittels Photolitho­ graphie und Ätztechnik strukturiert, um eine streifenförmige SiN-Schicht (erste Isolationsschicht) 7 zu bilden, wie es in Fig. 2(a) gezeigt ist. Die Streifenrichtung ist senkrecht zu dem Querschnitt der Figur.
Danach wird, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist, unter Verwendung der SiN-Schicht 7 als Maske die p-leitende InGaAs-Kontakt­ schicht 8 durch anisotropes Trockenätzen, wie etwa RIE, selektiv geätzt.
In dem Schritt von Fig. 2(c) werden unter Nutzung der SiN-Schicht 7 und der InGaAs-Kontaktschicht 8 unter der SiN-Schicht 7 als Masken die obere InP-Mantelschicht 3, die aktive InGaAsP-Schicht 2 und die untere InP-Mantelschicht 1 selektiv naßgeätzt, um eine Stegbasis 301 zu bilden, die Bereiche der Halbleiterschichten unter der InGaAs-Kontakt­ schicht 8 aufweist. Die Ätztiefe ist ca. 4 µm. Bevorzugt wird ein Ätzmittel auf HCl-Basis eingesetzt. Da dieses Naßätzen ein isotropes Ätzen ist, läuft der Ätzvorgang nicht nur senkrecht zu der Oberfläche des Substrats, sondern auch in der Horizontalrichtung ab, so daß die Breite der Steg­ basis 301 schmaler als die Breite der SiN-Schicht 7, d. h. die Breite der InGaAs-Kontaktschicht 8 ist.
In dem Schritt von Fig. 2(d) wird unter Nutzung der SiN-Schicht 7 als Maske eine InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands mittels MOCVD selektiv aufgewachsen, so daß sie Zwischen­ räume an den beiden Seiten der Stegbasis 30 ausfüllt, die durch das oben beschriebene Naßätzen der Halbleiterschichten gebildet sind. Die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands dient als Stromsperrschicht, um den Strom auf die Stegstruktur 30 zu konzentrieren. Während des MOCVD-Vorgangs wächst die InAlAs-Schicht 4 nicht auf der SiN-Schicht 7.
Wie oben beschrieben, wird die InAlAs-Schicht 4 bei einer relativ niedrigen Temperatur von ca. 500°C aufgewachsen, und die Konzentration NSD des flachen Donators, die Konzen­ tration NSA des flachen Akzeptors, der im wesentlichen Koh­ lenstoff aufweist, und die Konzentration NDD des tiefen Donators haben die Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD, so daß ein hoher spezifischer Widerstand von mehr als 5 × 10⁴ Ohm·cm realisiert wird. Infolge der niedrigen Aufwachstemperatur haftet die Schicht 4 hohen Widerstands außerdem gut an der rückwärtigen Oberfläche der InGaAs-Kontaktschicht 8, die an beiden Seiten der Stegbasis 301 freiliegt.
Nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 wird auf der Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands eine SiO₂-Schicht 9 (zweite Isolationsschicht) ausgebildet. Danach wird, wie Fig. 2(e) zeigt, eine Oberflächenelektrode (p-seitige Elektrode) 5, die AuZn(100 bis 200 nm)/Au(2 µm) aufweist, auf einem Bereich gebildet, der die Oberfläche der p-leiten­ den InGaAs-Kontaktschicht 8 einschließt, und eine rücksei­ tige Elektrode (n-seitige Elektrode) 6, die AuGe(100 bis 200 nm)/Au(1 µm) aufweist, wird auf der hinteren Oberfläche des InP-Substrats 100 gebildet. Die Au-Schichten der Ober­ flächenelektrode 5 und der rückseitigen Elektrode 6 werden durch galvanische Abscheidung erzeugt.
Somit wird ein Halbleiterlaser-Bauelement hergestellt, das in Fig. 2(e) gezeigt ist und bei dem die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands mittels MOCVD an den beiden Seiten der Stegbasis 301, die die untere Mantelschicht 1, die aktive Schicht 2 und die obere Mantelschicht 3 aufweist, aufgewach­ sen ist, und bei dem die Oberflächenelektrode 5 mit der Kon­ taktschicht 8 in Kontakt ist.
Auch bei dieser zweiten Ausführungsform ist, wenn die SiN-Schicht 7 weggeätzt ist, die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 der Luft ausgesetzt und oxidiert. Da jedoch auf der oxidier­ ten Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands keine Halbleiterschicht, wie etwa eine Kontaktschicht, erneut auf­ gewachsen wird, wird eine unerwünschte Verschlechterung der Kristallgüte einer erneut aufgewachsenen Schicht vermieden. Außerdem berührt zwar die Oberflächenelektrode 5 die p-lei­ tende InGaAs-Kontaktschicht 8, jedoch nicht die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, weil die SiO₂-Schicht 9 zwischen der Elektrode 5 und der Schicht 4 hohen Widerstands vorgesehen ist. Da die InGaAs-Kontaktschicht 8 keine oxidierbaren Elemente, wie etwa Al enthält, wird die Ober­ fläche der Kontaktschicht 8 nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 nicht oxidiert. Somit wird ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht 8 und der Ober­ flächenelektrode 5 realisiert. Infolgedessen ergibt sich eine deutliche Verbesserung der elektrischen Charakteristi­ ken des Halbleiterlaser-Bauelements.
Ferner kann bei dieser zweiten Ausführungsform die Breite der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 größer als die Breite der Stegbasis 301 sein, die durch die gewünschte Leistung des Halbleiterlaser-Bauelements bestimmt ist, so daß die Kontaktfläche der Kontaktschicht 8 und der Ober­ flächenelektrode 5 vergrößert und der Kontaktwiderstand her­ abgesetzt wird. Infolgedessen sind die Charakteristiken des Halbleiterlaser-Bauelements weiter verbessert.
Die Störstelle, die in der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands enthalten ist und als flacher Akzeptor dient, ist nicht auf Kohlenstoff beschränkt. Beispielsweise kann dotiertes Beryllium oder Magnesium eingesetzt werden. Wenn Sauerstoff, der als tiefer Donator dient, weiter dotiert wird, wird die Konzentration NDD des tiefen Donators erhöht, und der Bereich der Konzentration NSA des flachen Akzeptors, der NSA - NSD < NDD genügt, wird vergrößert, so daß die Steuerung von NSA erleichtert wird.
Wenn InAlGaAs unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie InAlAs aufgewachsen wird, wird außerdem eine gleichartige Schicht hohen Widerstands erzeugt.
Ausführungsform 3
Die Fig. 3(a) bis 3(d) sind Schnittansichten, die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlaser-Bau­ elements einschließlich einer InAlAs-Schicht hohen Wider­ stands, die an beiden Seiten einer Stegstruktur durch MOCVD aufgewachsen ist, und ein fertiges Halbleiterlaser-Bauele­ ment (Fig. 3(d)) gemäß einer dritten Ausführungsform zeigen. In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1(a) bis 1(d) und 2(a) bis 2(e) gleiche oder ent­ sprechende Teile. 11 und 13 bezeichnen eine n-leitende untere InP-Überzugsschicht bzw. eine p-leitende obere InP-Überzugsschicht.
Es folgt nun die Beschreibung des Herstellungsverfahrens.
Zuerst werden über der Gesamtoberfläche des n-leitenden InP-Substrats 100 aufeinanderfolgend eine n-leitende untere InP-Mantelschicht 1 mit einer Dicke von einigen Mikrometer und einer Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3, eine undo­ tierte aktive InGaAsP-Schicht 2 mit einer Dicke von 10 bis 100 nm und eine p-leitende obere InP-Mantelschicht 3 mit einer Dicke von 1 µm und einer Störstellenkonzentration von 5 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁸ cm-3 aufgewachsen. Diese Schichten werden mittels MOCVD aufgewachsen. Die Zusammensetzung von InGaAsP für die aktive Schicht 2 ist so gewählt, daß die Emissionswellenlänge im Bereich von 1,3 bis 1,6 µm und die Gitterkonstante ungefähr gleich der Gitterkonstanten von InP ist. Die aktive Schicht 2 kann eine Quanten-Muldenschicht aufweisen, wie sie bei der ersten Ausführungsform beschrie­ ben ist. Als nächstes wird eine SiN-Schicht mit einer Dicke von 100 bis 200 nm über der Gesamtoberfläche der p-leitenden oberen InP-Mantelschicht 3 aufgebracht und mittels Photo­ lithographie und Ätztechnik strukturiert, um eine streifen­ förmige SiN-Schicht (erste Isolationsschicht) 7 zu bilden, wie es in Fig. 2(a) gezeigt ist. Die Streifenrichtung ist senkrecht zu dem Querschnitt der Figur.
Danach werden, wie Fig. 3(a) zeigt, unter Verwendung der SiN-Schicht 7 als Maske die Halbleiterschichten auf dem InP-Substrat durch anisotropes Trockenätzen, wie etwa RIE, weg­ geätzt. Die Ätztiefe ist ca. 4 µm. Als Folge des anisotropen Ätzens ist die Breite der SiN-Schicht 7 ungefähr gleich der Breite der Halbleiterschichten unter der SiN-Schicht 7.
Unter Anwendung der SiN-Schicht 7 als Maske werden die Halb­ leiterschichten 1 bis 3 an den beiden Seiten leicht naß­ geätzt, und zwar bis zu einer Dicke, die 0,1 µm an jeder Seite nicht überschreitet. Da das Naßätzen ein isotropes Ätzen ist, treten die beiden Seiten der Halbleiterschichten unter der SiN-Schicht 7 von den beiden Enden der SiN-Schicht 7 um die Dicke des weggeätzten Bereichs zurück. Durch das Ätzen wird eine Stegstruktur 30 hergestellt, die die Halb­ leiterschichten 1 bis 3 aufweist.
In diesem Schritt von Fig. 3(c) werden unter Anwendung der SiN-Schicht 7 als Maske eine InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands, eine n-leitende untere InP-Überzugsschicht 11 und eine p-leitende obere InP-Überzugsschicht 13 aufeinander­ folgend durch MOCVD aufgewachsen, so daß sie Zwischenräume an den beiden Seiten des Stegs 30 ausfüllen, die durch das oben beschriebene Ätzen der Halbleiterschichten gebildet sind. Die Schicht 4 hohen Widerstands sowie die untere und die obere Überzugsschicht 11 und 13 werden nicht auf der SiN-Schicht 7 aufgewachsen. Die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands dient als Stromsperrschicht, um den Strom auf den Steg 30 zu konzentrieren. Ferner verhindern die untere und die obere InP-Überzugsschicht 11 und 13, daß die Ober­ fläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands der Luft aus­ gesetzt wird und oxidiert.
Außerdem ist die untere Überzugsschicht 11 vom n-Leitfähig­ keitstyp, um die Injektion von Löchern in die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands zu unterdrücken. Ferner ist die obere Überzugsschicht 13 vom p-Leitfähigkeitstyp und verhindert, daß ein pn-Übergang zwischen der oberen Überzugsschicht 13 und einer p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht, die später auf der Überzugsschicht 13 gebildet wird, entsteht und ein Kriechstrom durch den pn-Übergang fließt. Wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wird die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands bei einer relativ niedri­ gen Temperatur von ca. 500°C aufgewachsen, und die Konzen­ tration NSD des flachliegenden Donators, die Konzentration NSA des flachliegenden Akzeptors und die Konzentration NDD des tiefliegenden Donators haben die Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD, so daß ein hoher spezifischer Wider­ stand von mehr als 5 × 10⁴ Ohm·cm realisiert wird.
In dem Schritt von Fig. 3(d) wird nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 auf der p-leitenden oberen InP-Mantelschicht 3 und auf der p-leitenden oberen InP-Überzugsschicht 13 aufgewachsen. Die InGaAs-Kontaktschicht 8 hat eine Zusammensetzung, deren Kristallgitter an das von InP angepaßt ist. Dann wird auf Bereichen der Kontaktschicht 8 mit Ausnahme eines dem Steg 30 gegenüberliegenden Bereichs eine SiO₂-Schicht 9 ausgebil­ det. Dann wird eine Oberflächenelektrode (p-seitige Elek­ trode) 5, die AuZn(100 bis 200 nm)/Au(2 µm) aufweist, auf einem Bereich gebildet, der die freiliegende Oberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 aufweist, und eine rück­ seitige Elektrode (n-seitige Elektrode) 6, die AuGe(100 bis 200 nm)/Au(1 µm) aufweist, wird auf der rückwärtigen Oberfläche des InP-Substrats 100 ausgebildet. Die Au-Schichten dieser Elektroden 5 und 6 werden durch galvanische Abscheidung gebildet.
Somit wird ein Halbleiterlaser-Bauelement hergestellt, das in Fig. 3(d) gezeigt ist und die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, die obere Überzugsschicht 13 und die untere Überzugsschicht 11, aufweist, die mittels MOCVD an den bei­ den Seiten des Stegs 30 aufgewachsen sind, der die untere Mantelschicht 1, die aktive Schicht 2 und die obere Mantel­ schicht 3 aufweist.
Bei dieser dritten Ausführungsform enthält zwar die InAlAs-Schicht hohen Widerstands ein leicht oxidierbares Metall Al, aber da die Oberfläche dieser Schicht 4 mit der oberen und der unteren InP-Schicht 13 und 11 beschichtet ist, die an­ schließend an die Schicht 4 hohen Widerstands aufgewachsen sind, wird die Oberfläche der Schicht 4 hohen Widerstands der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht, wenn die SiN-Schicht 7 weggeätzt wird. Da ferner die InP-Überzugsschich­ ten kein Al enthalten, oxidiert die Oberfläche der oberen Überzugsschicht auch dann nicht, wenn sie Luft ausgesetzt wird. Daher hat die auf der Überzugsschicht aufgewachsene InGaAs-Kontaktschicht 8 eine zufriedenstellende Kristall­ güte. Somit wird zwischen der Kontaktschicht 8 und der Ober­ flächenelektrode 5 ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt realisiert.
Bei dieser dritten Ausführungsform wird nach dem Ausbilden der Stegstruktur 30 durch anisotropes Trockenätzen der Halb­ leiterschichten auf dem InP-Substrat unter Anwendung der SiN-Schicht 7 als Maske der Steg 30 einem isotropen Naßätzen an beiden Seiten unterzogen, so daß die beiden Seiten des Stegs 30 innerhalb der beiden Enden der SiN-Schicht 7 posi­ tioniert sind. Wenn der Steg 30 allein durch das anisotrope Trockenätzen gebildet wird, sind die beiden Seiten des Stegs mit den beiden Enden der SiN-Schicht 7 ausgefluchtet, was bedeutet, daß die Breite des Stegs 30 gleich der Breite der SiN-Schicht 7 ist. Wenn in diesem Fall die Schichten 4 hohen Widerstands und die Überzugsschichten 11 und 13 an den bei­ den Seiten des Stegs 30 mit einer Dicke aufgewachsen werden, die gleich der Höhe des Stegs 30 ist, haften diese Schichten leicht an den beiden Endbereichen der Oberfläche der SiN-Schicht 7, und Bereiche der Schichten 4 hohen Widerstands, die an der Oberfläche der SiN-Schicht haften, werden der Luft ausgesetzt, wenn die SiN-Schicht entfernt wird.
Andererseits wird bei dieser dritten Ausführungsform, da die beiden Seiten des Stegs 30 innerhalb der beiden Enden der SiN-Schicht 7 positioniert sind, das unerwünschte Haften der aufgewachsenen Schichten an den beiden Endbereichen der Oberfläche der SiN-Schicht 7 vermieden. Da aber bei dieser dritten Ausführungsform die InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands in Kontakt mit Bereichen der Rückfläche der SiN-Schicht 7 wächst, die über die beiden Seiten des Stegs 30 vorspringen, werden nach dem Wegätzen der SiN-Schicht 7 Bereiche der Schicht 4 hohen Widerstands, die mit der Rück­ seite der SiN-Schicht 7 in Berührung waren, der Luft ausge­ setzt und oxidieren. Da aber die Breite des Bereichs der SiN-Schicht 7, der über jede Seite des Stegs 30 vorspringt, gleich der Dicke des naßgeätzten Seitenbereich des Stegs ist, d. h. da sie kleiner als 0,1 µm ist, ist die Breite des Bereichs der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, der nach dem Entfernen der SiN-Schicht 7 freiliegt, geringer als 0,1 µm. Ein so schmaler Bereich der Schicht 4 hohen Wider­ stands hat keine nachteilige Auswirkung auf die Kristallgüte der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8, die auf der Schicht 4 hohen Widerstands aufgewachsen wird.
Die Störstelle, die in der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands enthalten ist und als flacher Akzeptor dient, ist nicht auf Kohlenstoff beschränkt. Beispielsweise kann dotiertes Beryllium oder Magnesium eingesetzt werden. Wenn Sauerstoff, der als tiefer Donator wirkt, weiter dotiert wird, wird die Konzentration NDD des tiefen Donators erhöht, und der Bereich der Konzentration NSA des flachen Akzeptors, der NSA - NSD < NDD genügt, wird vergrößert, so daß die Steuerung von NSA erleichtert wird.
Wenn ferner InAlGaAs unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie InAlAs aufgewachsen wird, wird eine gleichartige Schicht hohen Widerstands erzeugt.
Ausführungsform 4
Die Fig. 4(a) bis 4(c) sind Schnittansichten, die Schritte in einem Verfahren zum Herstellen einer vierten Ausführungs­ form eines Halbleiterlaser-Bauelements, das eine auf beiden Seiten einer Stegstruktur mittels MOCVD aufgewachsene InAlAs-Schicht hohen Widerstands aufweist, sowie ein ferti­ ges Halbleiterlaser-Bauelement (Fig. 4(d)) zeigen. Dabei be­ zeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 1(a) bis 1(d), 2(a) bis 2(e) und 3(a) bis 3(d) die gleichen oder ent­ sprechende Teile. Mit 18 ist eine p-leitende InGaAs-Deck­ schicht bezeichnet.
Zuerst werden über der Gesamtoberfläche des n-leitenden InP-Substrats 100 nacheinander eine n-leitende untere InP-Man­ telschicht 1 mit einer Dicke von einigen Mikrometern und einer Störstellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3, eine undo­ tierte aktive InGaAsP-Schicht 2 mit einer Dicke von 10 bis 100 nm, eine p-leitende obere InP-Mantelschicht 3 mit einer Dicke von 1 µm und einer Störstellenkonzentration von 5 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁸ cm-3 sowie eine p-leitende InGaAs-Deckschicht 18 mit einer Dicke von 0,1 µm und einer Stör­ stellenkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 aufgewachsen. Diese Schichten werden durch MOCVD aufgewachsen. Die Zusammen­ setzung von InGaAsP für die aktive Schicht 2 wird so ge­ wählt, daß die Emissionswellenlänge in einem Bereich von 1,3 bis 1,6 µm und die Gitterkonstante ungefähr gleich derjeni­ gen von InP ist. Die aktive Schicht kann eine Quanten-Muldenschicht, die oben beschrieben wurde, aufweisen. Außer­ dem hat die InGaAs-Deckschicht 18 eine Zusammensetzung, deren Kristallgitter an InP angepaßt ist.
Als nächstes wird eine SiN-Schicht von 100 bis 200 nm Dicke über der Gesamtoberfläche der p-leitenden InGaAs-Deckschicht 18 aufgebracht und mittels Photolithographie und Ätztechnik strukturiert, um eine streifenförmige SiN-Schicht (erste Isolationsschicht) 7 zu bilden. Die Streifenrichtung ist senkrecht zu dem Querschnitt der Figur. Danach wird unter Nutzung der SiN-Schicht 7 als Maske nur die p-leitende InGaAs-Deckschicht 18 durch anisotropes Trockenätzen, wie etwa RIE, weggeätzt. Die Breite der Deckschicht 18 nach dem Trockenätzen ist gleich der Breite der SiN-Schicht 7.
In dem Schritt von Fig. 4(a) werden unter Nutzung der SiN-Schicht 7 und der InGaAs-Deckschicht 18 unter der SiN-Schicht 7 als Masken die obere InP-Mantelschicht 3, die aktive InGaAsP-Schicht 2 und die untere InP-Mantelschicht 1 selektiv naßgeätzt, um eine Stegbasis 301 zu bilden, die Bereiche der Halbleiterschichten 1 bis 3 unter der InGaAs-Deckschicht 18 aufweist. Die Ätztiefe ist ca. 4 µm. Bevor­ zugt wird zum Naßätzen ein Ätzmittel auf HCl-Basis einge­ setzt. Da das Naßätzen isotrop ist, läuft der Ätzvorgang nicht nur senkrecht zu der Oberfläche des Substrats, sondern auch in Horizontalrichtung ab, so daß die Breite der Steg­ basis 301 geringer als die Breite der SiN-Schicht 7, d. h. die Breite der InGaAs-Deckschicht 18 wird.
Danach wird, wie Fig. 4(b) zeigt, unter Anwendung der SiN-Schicht als Maske eine InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands mittels MOCVD auf eine Dicke aufgewachsen, die gleich der Höhe der Stegbasis 301 ist, und anschließend werden eine n-leitende untere InP-Überzugsschicht 11 und eine p-leitende obere InP-Überzugsschicht 13 auf der Schicht 4 hohen Wider­ stands aufgewachsen, um Zwischenräume an beiden Seiten der Stegbasis 301 auszufüllen, die durch das oben beschriebene Naßätzen der Halbleiterschichten entstehen. Die Schicht 4 hohen Widerstands dient als Stromsperrschicht. Die untere und die obere Überzugsschicht 11 und 13 verhindern, daß die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands der Luft ausgesetzt wird und oxidiert. Außerdem unterdrückt die un­ tere Überzugsschicht 11 eine Injektion von Löchern in die Schicht 4 hohen Widerstands, und die obere Überzugsschicht 13 verhindert die Erzeugung von Kriechströmen zwischen der oberen Überzugsschicht 13 und einer p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht, die später auf der Überzugsschicht 13 erneut aufgewachsen wird.
Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wird die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands bei einer relativ niedrigen Temperatur von ca. 500°C aufgewachsen, und die Konzentration NSD des flachen Donators, die Konzentration NSA des flachen Akzeptors und die Konzentration NDD des tiefen Donators haben die Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD, so daß ein hoher spezifischer Widerstand von mehr als 5 × 10⁴ Ohm·cm realisiert wird. Infolge der niedrigen Aufwachstemperatur liegt die Schicht 4 hohen Widerstands außerdem dicht an der Rückfläche der InGaAs-Deckschicht 18 an, die an beiden Seiten der Stegbasis 301 freiliegt.
In dem Schritt von Fig. 4(c) wird nach dem Abtragen der SiN-Schicht 7 eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 auf der p-leitenden InGaAs-Deckschicht 18 und auf der p-leitenden obe­ ren InP-Überzugsschicht 13 aufgewachsen. Die InGaAs-Kontakt­ schicht 8 hat eine Zusammensetzung, deren Kristallgitter an InP angepaßt ist. Danach wird eine SiO₂-Schicht 9 auf Berei­ chen der Kontaktschicht 8 mit Ausnahme eines Bereichs gegen­ über dem Steg ausgebildet. Dann wird eine Oberflächenelek­ trode (p-seitige Elektrode) 5, die AuZn(100 bis 200 nm)/Au(2 µm) aufweist, auf einem Bereich gebildet, der die freiliegende Oberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontakt­ schicht 8 einschließt, und eine rückseitige Elektrode (n-seitige Elektrode) 6, die AuGe(100 bis 200 nm)/Au(1 µm) auf­ weist, wird auf der Rückseite des InP-Substrats 100 ausge­ bildet. Die Au-Schichten dieser Elektroden 5 und 6 werden durch galvanisches Abscheiden gebildet.
Infolgedessen wird ein Halbleiterlaser-Bauelement herge­ stellt, das in Fig. 4(c) gezeigt ist und die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, die obere Überzugsschicht 13 und die untere Überzugsschicht 11 aufweist, die mittels MOCVD an den beiden Seiten des Stegs 30 aufgewachsen sind, der die Steg­ basis 301 und die Deckschicht 18 aufweist.
Bei dieser vierten Ausführungsform enthält zwar die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands ein leicht oxidierbares Metall Al, da aber die Oberfläche dieser Schicht 4 mit der oberen und der unteren InP-Schicht 13 und 11 sowie der Deckschicht 18 beschichtet ist, die anschließend an die Schicht 4 hohen Widerstands aufgewachsen sind, ist die Oberfläche der Schicht 4 hohen Widerstands der Luft nicht ausgesetzt und oxidiert nicht, wenn die SiN-Schicht 7 weggeätzt wird. Da ferner die InP-Überzugsschichten und die Deckschicht 18 kein Al enthalten, oxidieren diese Schichten auch dann nicht, wenn sie der Luft ausgesetzt sind. Somit hat die auf der oberen Überzugsschicht und auf der Deckschicht aufgewachsene InGaAs-Kontaktschicht 8 eine zufriedenstellende Kristall­ güte. Daher wird zwischen der Kontaktschicht 8 und der Ober­ flächenelektrode 5 ein zufriedenstellender ohmscher Kontakt realisiert.
Die Störstelle, die in der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands enthalten ist und als flacher Akzeptor dient, ist nicht auf Kohlenstoff beschränkt. Beispielsweise können dotiertes Beryllium oder Magnesium eingesetzt werden. Wenn Sauerstoff, der als tiefer Donator wirkt, weiter dotiert wird, wird die Konzentration NDD des tiefen Donators erhöht, und der Bereich der Konzentration NSA des flachen Akzeptors, der NSA - NSD < NDD genügt, wird vergrößert, so daß die Steuerung von NSA erleichtert wird.
Wenn ferner InAlGaAs unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie InAlAs aufgewachsen wird, wird eine gleichartige Schicht hohen Widerstands erzeugt.
Ausführungsform 5
Die Fig. 5(a) bis 5(c) sind Diagramme zur Erläuterung der fünften Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements mit einem Halbleiterlaser und einem Lichtmodulator, die auf demselben Substrat integriert sind (nachstehend als integrierter Halbleiterlaser/Lichtmodulator bezeichnet), und mit InAlAs-Schichten hohen Widerstands, die an beiden Seiten einer Stegstruktur mittels MOCVD aufgewach­ sen sind. Dabei ist Fig. 5(a) eine Draufsicht, die einen Verfahrensschritt zeigt, bei dem Halbleiterschichten als Bestandteile des Halbleiter-Bauelements aufgewachsen werden, Fig. 5(b) ist ein Querschnitt durch dieses Halbleiter-Bau­ element in Längsrichtung der Stegstruktur, und Fig. 5(c) ist ein Schnitt entlang der Linie 5c-5c in Fig. 5(b).
In diesen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1(a) bis 1(d) gleiche oder entsprechende Teile. 10 bezeichnet eine Isolationsschicht, wie etwa SiO₂, 12 be­ zeichnet eine aktive Multiquanten-Muldenschicht (nachstehend MQW-Schicht), 211 bezeichnet einen Halbleiterlaser, 212 ist ein Lichtmodulator, 51 ist eine Oberflächenelektrode (p-sei­ tige Elektrode) des Halbleiterlasers, 52 ist eine Oberflä­ chenelektrode (p-seitige Elektrode) des Lichtmodulators, 201 ist ein Bereich des Substrats 100, auf dem der Halbleiter­ laser hergestellt wird (nachstehend als Laserbereich be­ zeichnet), und 202 ist ein Bereich des Substrats 100, auf dem der Lichtmodulator hergestellt wird (nachstehend als Lichtmodulatorbereich bezeichnet).
Zuerst wird, wie Fig. 5(a) zeigt, ein Paar Isolationsschich­ ten 10, beispielsweise SiO₂, auf der Oberfläche des n-lei­ tenden InP-Substrats 100 mit dem Laserbereich 201 sandwich­ artig dazwischen gebildet. Der Lichtmodulatorbereich 202 grenzt an den Laserbereich 201 an. Unter Verwendung der Isolationsschichten 10 als Masken werden aufeinanderfolgend eine n-leitende untere InP-Mantelschicht 1, eine aktive MQW-Schicht 12, eine p-leitende obere InP-Mantelschicht 3 und eine p-leitende InGaAs-Kontaktschicht 8 auf der Gesamtober­ fläche des InP-Substrats 100 aufgewachsen. Die untere Man­ telschicht 1, die obere Mantelschicht 3 und die Kontakt­ schicht 8 sind mit denen der ersten Ausführungsform iden­ tisch. Die aktive MQW-Schicht 12 hat eine Vielzahl von Quan­ ten-Mulden, und die Muldenschicht weist InGaAsP auf, während die Sperrschicht InGaAsP, InGaP oder InP aufweist. Da die oben beschriebenen Halbleiterschichten nicht auf den Isola­ tionsschichten 10 aufgewachsen werden, sind diese Halblei­ terschichten in dem Laserbereich 201 dicker als in dem übri­ gen Bereich einschließlich des Lichtmodulatorbereichs 202. Somit ist die Breite jeder Quanten-Mulde, die in der aktiven MQW-Schicht 12 vorhanden ist, in dem Laserbereich 201 größer als in dem Lichtmodulatorbereich 202.
Danach werden wie bei der ersten Ausführungsform eine Stegstruktur und Elektroden hergestellt. Dabei wird eine streifenförmige SiN-Schicht (erste Isolationsschicht) auf der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 über dem Laser­ bereich 201 und dem Lichtmodulatorbereich 202 gebildet. Unter Anwendung der SiN-Schicht als Maske werden die Halb­ leiterschichten auf dem InP-Substrat 100 durch anisotropes Trockenätzen, wie etwa RIE, weggeätzt unter Bildung eines streifenförmigen Stegs 30, der Bereiche der Halbleiter­ schichten unter der SiN-Schicht aufweist. Die Ätztiefe ist ca. 4 µm. Da das Trockenätzen anisotrop ist, ist die Breite der SiN-Schicht 7 ungefähr gleich der Breite des Stegs 30. Der Steg 30 verläuft über dem Laserbereich 201 und dem Lichtmodulatorbereich 202.
Ferner wird unter Anwendung der SiN-Schicht als Maske eine InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands mittels MOCVD selektiv so aufgewachsen, daß sie Zwischenräume an den beiden Seiten des Stegs 30 ausfüllt, die durch das oben beschriebene Ätzen der Halbleiterschichten entstehen. Wie bei der ersten Ausfüh­ rungsform beschrieben wurde, wird die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands bei einer relativ niedrigen Temperatur von ca. 500°C aufgewachsen, und die Konzentration NSD des flachen Donators, die Konzentration NSA des flachen Akzeptors und die Konzentration NDD des tiefen Donators haben die Bezie­ hungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD, so daß ein hoher spezifischer Widerstand von mehr als 5 × 10⁴ Ohm·cm reali­ siert wird.
Nach dem Entfernen der SiN-Schicht wird über der Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands eine SiO₂-Schicht (zweite Isolationsschicht) 9 gebildet. Die Oberfläche der p-leitenden InGaAs-Kontaktschicht 8 sollte jedoch freilie­ gen. Danach werden voneinander beabstandete Oberflächen­ elektroden (p-seitige Elektroden) 51 und 52 auf der Kontakt­ schicht 8 in dem Laserbereich 201 bzw. dem Lichtmodulator­ bereich 202 gebildet. Diese Oberflächenelektroden weisen AuZn(100 bis 200 nm)/Au(2 µm) auf. Dann wird auf der rück­ wärtigen Oberfläche des InP-Substrats 100 eine rückseitige Elektrode (n-seitige Elektrode) 6 gebildet, die AuGe(100 bis 200 nm)/Au(1 µm) aufweist. Auf diese Weise wird ein inte­ grierter Halbleiterlaser/Lichtmodulator fertiggestellt, der in den Fig. 5(b) und 5(c) gezeigt ist.
Bei diesem Halbleiter-Bauelement sind, wie die Fig. 5(b) und 5(c) zeigen, der Halbleiterlaser 211 und der Lichtmodulator 212 auf dem Substrat 100 integriert und weisen die konti­ nuierliche aktive MQW-Schicht 12 auf, und die InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands ist an den beiden Seiten der Stegstruk­ tur, die die aktive Schicht 12 enthält, angeordnet. Da bei diesem Bauelement die Breite der Quanten-Mulde in der akti­ ven MQW-Schicht 12 in dem Halbleiterlaser 211 größer als in dem Lichtmodulator 212 ist, ist die Energiedifferenz zwi­ schen dem Grundpegel des Leitungsbands und dem Grundpegel des Valenzbands in der Quanten-Mulde in dem Halbleiterlaser 211 kleiner als in dem Lichtmodulator 212.
Wenn daher an den Lichtmodulator 212 keine Vorspannung ange­ legt ist, wird Laserlicht, das in dem Halbleiterlaser 211 schwingt und zu dem Lichtmodulator 212 übertragen wird, in der aktiven Schicht 12 des Lichtmodulators 212 nicht absor­ biert, sondern geht durch die aktive Schicht 12 hindurch. Wenn andererseits eine Sperrvorspannung an den Lichtmodula­ tor 212 angelegt wird, wird in dem Halbleiterlaser 211 schwingendes Laserlicht in der aktiven Schicht 12 des Licht­ modulators aufgrund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts (SCSE) absorbiert. Auf diese Weise wird das von dem gleich­ strombetriebenen Halbleiterlaser 211 emittierte Laserlicht durch Ändern der an den Lichtmodulator 212 angelegten Vor­ spannung moduliert.
Bei dieser fünften Ausführungsform ist nach dem selektiven Aufwachsen der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands, wenn die SiN-Schicht weggeätzt ist, die Oberfläche der InAlAs-Schicht 4 hohen Widerstands der Luft ausgesetzt und oxidiert. Da jedoch auf der oxidierten Oberfläche der InAlAs-Schicht hohen Widerstands keine Halbleiterschicht, wie etwa eine Kontaktschicht, erneut aufgewachsen wird, wird eine uner­ wünschte Verschlechterung der Kristallgüte einer erneut auf­ gewachsenen Schicht vermieden. Außerdem enthält die InGaAs-Kontaktschicht 8 keine oxidierbaren Elemente wie etwa Al, so daß die Oberfläche der Kontaktschicht 8 nach dem Entfernen der SiN-Schicht nicht oxidiert. Somit kann ein zufrieden­ stellender ohmscher Kontakt zwischen der Kontaktschicht 8 und der Oberflächenelektrode 51 (52) realisiert werden. Infolgedessen werden die elektrischen Charakteristiken des Halbleiterlaser-Bauelements erheblich verbessert.
Die Störstelle, die in der InAlAs-Schicht 4 hohen Wider­ stands enthalten ist und als flacher Akzeptor dient, ist nicht auf Kohlenstoff beschränkt. Beispielsweise kann dotiertes Beryllium oder Magnesium eingesetzt werden. Wenn Sauerstoff, der als tiefer Donator dient, weiter dotiert wird, wird die Konzentration NDD des tiefen Donators erhöht, und der Bereich der Konzentration NSA des flachen Akzeptors, der NSA - NSD < NDD genügt, wird vergrößert, so daß die Steuerung von NSA vereinfacht wird.
Wenn InAlGaAs unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie InAlAs aufgewachsen wird, wird eine gleichartige Schicht hohen Widerstands erzeugt.
Bei dieser fünften Ausführungsform sind die Verfahrens­ schritte nach der Ausbildung des streifenförmigen Stegs mit denjenigen identisch, die in Verbindung mit der ersten Aus­ führungsform beschrieben wurden; die Verfahrensschritte kön­ nen aber auch mit denjenigen identisch sein, die bei einer der Ausführungsformen 2, 3 und 4 beschrieben wurden.

Claims (35)

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Ausbilden einer streifenförmigen ersten Isolations­ schicht (7) auf einer Halbleiterschicht;
  • - unter Nutzung der ersten Isolationsschicht als Maske (7), Ätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbe­ stimmten Tiefe unter Ausbildung einer streifenförmigen Stegstruktur (30), die einen unter der ersten Isolati­ onsschicht (7) verbliebenen Bereich der Halbleiter­ schicht aufweist;
  • - unter Nutzung der ersten Isolationsschicht (7) als Maske, Aufwachsen einer Schicht (4) hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt und mit beiden Seiten der Stegstruktur (30) in Kontakt ist, mittels metallorganischer chemischer Dampfab­ scheidung, kurz MOCVD, wobei die Schicht (4) hohen Wi­ derstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Dona­ torkonzentration NDD mit den Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat;
  • - nach dem Entfernen der ersten Isolationsschicht (7) Ausbilden einer zweiten Isolationsschicht (9), die die Gesamtoberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands bedeckt; und
  • - Ausbilden einer Oberflächenelektrode (5) auf der Halb­ leiterschicht an der Oberfläche der Stegstruktur (30). (Fig. 1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegstruktur (30) durch anisotropes Trockenätzen der Halbleiterschicht gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht eine Halbleitergrundschicht sowie eine Kontaktschicht (8) aufweist, die auf der Halbleitergrundschicht ange­ ordnet ist und einen Halbleiter aufweist, der mit der Oberflächenelektrode (5) einen ohmschen Kontakt her­ stellt; dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:
  • - Ausbilden der streifenförmigen ersten Isolations­ schicht (7) auf der Halbleiter-Kontaktschicht (8);
  • - unter Nutzung der ersten Isolationsschicht (7) als Maske, anisotropes Trockenätzen der Kontaktschicht (8) und anschließend, unter Nutzung der ersten Isolations­ schicht (7) und eines unter der Isolationsschicht (7) verbliebenen Bereichs der Kontaktschicht (8) als Mas­ ken, selektives Naßätzen der Halbleitergrundschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Bildung eines streifenförmigen Stegbasisteils (301), der einen Be­ reich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Seitenflächen innerhalb der beiden Enden der Kontaktschicht (8) positioniert sind, so daß eine streifenförmige Stegstruktur (30) erzeugt wird, die die Kontaktschicht (8) und den Stegbasisteil (301) aufweist; und
  • - Aufwachsen der Schicht (4) hohen Widerstands, so daß die Oberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands mit Bereichen der Rückfläche der Kontaktschicht (8), die an den beiden Seiten des Stegbasisteils (301) freilie­ gen, in Kontakt ist. (Fig. 2).
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht folgendes aufweist:
ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfähig­ keitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine nichtdotierte aktive Halbleiterschicht (2), die eine Bandabstand-Energie hat, die geringer als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leit­ fähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der aktiven Schicht (2) ist; und eine Halbleiter-Kontaktschicht (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei diese Halbleiterschich­ ten auf dem Halbleitersubstrat (100) aufeinanderfolgend aufgewachsen sind; dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:
  • - Ausbilden der streifenförmigen ersten Isolations­ schicht (7) auf der Kontaktschicht (8); und
  • - unter Nutzung der ersten Isolationsschicht (7) als Maske, Ätzen dieser Halbleiterschichten, bis entweder die untere Mantelschicht (1) oder das Halbleitersub­ strat (100) freigelegt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Halbleitergrund­ schicht folgendes aufweist:
ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfähig­ keitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (2), die eine Bandabstand-Energie hat, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist;
und eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der aktiven Schicht (2) ist, wobei diese Halbleiterschichten auf dem Halb­ leitersubstrat (100) aufeinanderfolgend aufgewachsen sind und die Kontaktschicht (8) einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist;
gekennzeichnet durch Ätzen dieser Halbleitergrundschichten, bis entweder die untere Mantelschicht (1) oder das Halbleitersubstrat (100) freigelegt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht (2) eine Einzel- oder Multiquan­ ten-Mulden-Struktur aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die aktive Schicht (2) eine Schicht ist, die Laser­ licht erzeugt,
und daß das Halbleiter-Bauelement ein Halbleiter­ laser-Bauelement ist, das die aktive Schicht aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht (2) eine Schicht ist, die Licht infolge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts absor­ biert, und daß das Halbleiter-Bauelement ein Lichtmodu­ lator ist, der die aktive Schicht aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Ausbilden eines Paars von Isolationsschichten (10) auf dem Halbleitersubstrat (100), zwischen denen ein er­ ster Bereich (201) des Substrats (100) sandwichartig angeordnet ist, auf dem später ein Halbleiterlaser hergestellt wird;
  • - unter Nutzung der Isolationsschichten (10) als Masken, selektives Aufwachsen der unteren Mantelschicht (1), der aktiven Schicht (12), der oberen Mantelschicht (3) und der Kontaktschicht (8) auf dem ersten Bereich (201) und auf einem an den ersten Bereich (201) an­ grenzenden zweiten Bereich (202) des Substrats (100), auf dem später ein Lichtmodulator hergestellt wird, wobei diese aufgewachsenen Halbleiterschichten in dem ersten Bereich (201) dicker als in dem zweiten Bereich (202) sind;
  • - Ausbilden des streifenförmigen Stegs, so daß er sich über den ersten Bereich (201) und den zweiten Bereich (202) erstreckt;
  • - Ausbilden einer ersten Oberflächenelektrode (51) für einen Halbleiterlaser und einer zweiten Oberflächen­ elektrode (52) für einen Lichtmodulator auf dem strei­ fenförmigen Steg gegenüber dem ersten Bereich (201) bzw. dem zweiten Bereich (202), wobei diese Elektroden (51 und 52) voneinander elektrisch getrennt sind; und
  • - nach dem Ausbilden der Oberflächenelektroden (51 und 52) Ausbilden einer rückseitigen Elektrode (6) auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (100), so daß ein integrierter Halbleiterlaser (211) und Lichtmodulator (212) hergestellt werden, der die kontinuierliche ak­ tive Schicht (12) aufweist, wobei die in dem Halblei­ terlaser (211) enthaltene aktive Schicht Laserlicht erzeugt und die in dem Lichtmodulator (212) enthaltene aktive Schicht aufgrund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert. (Fig. 5).
10. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht (7) auf einer Oberfläche einer Halbleiterschicht;
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, an­ isotropes Trockenätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Ausbildung eines streifenförmigen Stegs (30), der einen unter der Iso­ lationsschicht verbliebenen Bereich der Halbleiter­ schicht aufweist;
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, se­ lektives Aufwachsen einer Schicht (4) hohen Wider­ stands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausge­ wählt und mit beiden Seitenflächen des Stegs (30) in Kontakt ist, mittels MOCVD, wobei die Schicht (4) ho­ hen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD in den Verhältnissen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht (11, 13) über der Ge­ samtoberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands, wo­ bei die Überzugsschicht (11, 13) einen Halbleiter auf­ weist, der mit Sauerstoff schwerer kombinierbar ist als der Halbleiter der Schicht (4) hohen Widerstands;
  • - nach dem Entfernen der Isolationsschicht (7) Aufwach­ sen einer Kontaktschicht (8), die einen Halbleiter aufweist und ohmschen Kontakt mit einer später zu er­ zeugenden Oberflächenelektrode (5) herstellt, auf dem Steg (30) und auf der Überzugsschicht (11, 13); und
  • - Ausbilden einer Oberflächenelektrode (5) auf der Ober­ fläche der Kontaktschicht (8). (Fig. 3).
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Ausbilden des streifenförmigen Stegs (30) durch aniso­ tropes Trockenätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske und anschließendes Naßätzen der Halblei­ terschicht an beiden Seiten des Stegs (30), so daß die beiden Seiten des Stegs innerhalb der beiden Enden der Isolationsschicht (7) positioniert sind.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Halbleiterschicht folgendes aufweist:
ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfähig­ keitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (2), die eine Bandabstand-Energie hat, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist;
und eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der aktiven Schicht (2) ist, wobei diese Halbleiterschichten aufeinanderfol­ gend auf dem Halbleitersubstrat (100) aufgewachsen wer­ den und wobei die Kontaktschicht (8) einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist;
gekennzeichnet durch Ätzen dieser Halbleiterschichten, bis entweder die un­ tere Mantelschicht (1) oder das Halbleitersubstrat (100) freiliegt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (100), die untere Mantel­ schicht (1), die obere Mantelschicht (3) und die Über­ zugsschicht (11, 13) InP aufweisen und daß die Kontaktschicht (8) InGaAs aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht (11, 13) eine untere InP-Über­ zugsschicht (11) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die auf der Oberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands aufge­ wachsen wird, und eine obere InP-Überzugsschicht (13) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf der unteren Über­ zugsschicht (11) aufgewachsen wird, aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht (2) eine Einzel- oder Multiquan­ ten-Mulden-Struktur aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die aktive Schicht (2) eine Laserlicht erzeugende Schicht ist
und daß das Halbleiter-Bauelement ein Halbleiter­ laser-Bauelement ist, das die aktive Schicht aufweist.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die aktive Schicht (2) eine Schicht ist, die auf­ grund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts Licht absor­ biert,
und daß das Halbleiter-Bauelement ein Lichtmodulator ist, der die aktive Schicht aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Schritte:
  • - Ausbilden eines Paars von Isolationsschichten (10) auf dem Halbleitersubstrat (100), wobei ein erster Bereich (201) des Substrats, auf dem später ein Halbleiterla­ ser hergestellt wird, dazwischen sandwichartig ange­ ordnet ist;
  • - unter Nutzung der Isolationsschichten (10) als Masken, selektives Aufwachsen der unteren Mantelschicht (1) der aktiven Schicht (12) und der oberen Mantelschicht (3) auf dem ersten Bereich (201) und einem an den er­ sten Bereich (201) angrenzenden zweiten Bereich (202) des Substrats, auf dem später ein Lichtmodulator her­ gestellt wird, wobei diese aufgewachsenen Halbleiter­ schichten in dem ersten Bereich (201) dicker als in dem zweiten Bereich (202) sind;
  • - Ausbilden des streifenförmigen Stegs, so daß er sich über dem ersten Bereich (201) und dem zweiten Bereich (202) erstreckt;
  • - Ausbilden einer ersten Oberflächenelektrode (51) für einen Halbleiterlaser und einer zweiten Oberflächen­ elektrode (52) für einen Lichtmodulator auf dem strei­ fenförmigen Steg gegenüber dem ersten Bereich (201) bzw. dem zweiten Bereich (202), wobei diese Elektroden (51 und 52) elektrisch voneinander getrennt sind; und
  • - nach dem Ausbilden der Oberflächenelektroden Ausbilden einer rückseitigen Elektrode (6) an der Rückseite des Halbleitersubstrats (100), um so einen integrierten Halbleiterlaser (211) und Lichtmodulator (212) ein­ schließlich der kontinuierlichen aktiven Schicht (12) herzustellen, wobei die in dem Halbleiterlaser (211) enthaltene aktive Schicht Laserlicht erzeugt und die in dem Lichtmodulator enthaltene aktive Schicht das Laserlicht infolge des quantenbegrenzenden Stark-Ef­ fekts absorbiert.
19. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, gekennzeichnet durch die Schritte:
  • - Aufwachsen einer Deckschicht (18) auf einer Halblei­ tergrundschicht, wobei die Deckschicht (18) einen von dem Halbleiter der Grundschicht verschiedenen Halblei­ ter aufweist;
  • - Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht (7) auf der Deckschicht (18);
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, an­ isotropes Trockenätzen der Deckschicht (18) und an­ schließend, unter Nutzung der Isolationsschicht (7) und der unter der Isolationsschicht (7) verbliebenen Deckschicht (18) als Masken, selektives Naßätzen der Halbleitergrundschicht unter Bildung eines streifen­ förmigen Stegbasisteils (301), das einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Sei­ tenflächen innerhalb der beiden Enden der Deckschicht (18) positioniert sind, um so eine streifenförmige Stegstruktur (30) zu bilden, die die Deckschicht (18) und das Stegbasisteil (301) aufweist;
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, Aufwachsen einer Schicht (4) hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt ist, durch MOCVD in Kontakt mit den beiden Seitenflächen des Stegbasisteils (301) und in Kontakt mit Bereichen der Rückseite der Deckschicht (18), die an den beiden Seiten des Stegbasisteils (301) freiliegen, wobei die Schicht (4) hohen Widerstands eine flache Donatorkon­ zentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Bezie­ hungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und an­ schließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht (11, 13) über der Gesamtoberfläche der Schicht (4) hohen Wider­ stands, wobei die Überzugsschicht (11, 13) einen Halb­ leiter aufweist, der mit Sauerstoff schwerer kombi­ nierbar ist als der Halbleiter der Schicht (4) hohen Widerstands;
  • - nach dem Entfernen der Isolationsschicht (7) Aufwach­ sen einer einen Halbleiter aufweisenden Kontaktschicht (8), die ohmschen Kontakt mit einer später zu erzeu­ genden Oberflächenelektrode (5) herstellt, auf dem Steg (30) und auf der Überzugsschicht (11, 13); und
  • - Erzeugen einer Oberflächenelektrode (5) auf der Ober­ fläche der Kontaktschicht (8). (Fig. 4).
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Halbleitergrund­ schicht folgendes aufweist:
ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfähig­ keitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (11) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (2), die eine Bandabstand-Energie hat, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist;
und eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der aktiven Schicht (2) ist, wobei diese Halbleitergrundschichten auf dem Halbleitersubstrat (100) aufeinanderfolgend aufgewachsen sind, wobei die Kontaktschicht (8) einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und die Deckschicht (18) einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf­ weist;
gekennzeichnet durch Ätzen dieser Halbleitergrundschichten, bis entweder die untere Mantelschicht (1) oder das Halbleitersubstrat (100) freiliegt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbleitersubstrat (100), die untere Mantel­ schicht (1), die obere Mantelschicht (3) und die Über­ zugsschicht (11, 13) InP aufweisen
und daß die Kontaktschicht (8) und die Deckschicht (18) InGaAs aufweisen.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht (11, 13) eine untere InP-Über­ zugsschicht (11) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die auf der Oberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands aufge­ wachsen ist, und eine obere InP-Überzugsschicht (13) vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, die auf der unteren Überzugsschicht (11) aufgewachsen ist.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht (2) eine Einzel- oder Multiquan­ ten-Mulden-Struktur aufweist.
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die aktive Schicht (2) eine Schicht ist, die Laser­ licht erzeugt,
und daß das Halbleiter-Bauelement ein Halbleiter­ laser-Bauelement ist, das die aktive Schicht enthält.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die aktive Schicht (2) eine Schicht ist, die infolge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts Licht absorbiert,
und daß das Halbleiter-Bauelement ein Lichtmodulator ist, der die aktive Schicht aufweist.
26. Verfahren nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Ausbilden eines Paars von Isolationsschichten (10) auf dem Halbleitersubstrat (100), zwischen denen ein er­ ster Bereich (201) des Substrats (100), auf dem später ein Halbleiterlaser hergestellt wird, angeordnet ist;
  • - unter Nutzung der Isolationsschichten (10) als Masken, selektives Aufwachsen der unteren Mantelschicht (1), der aktiven Schicht (12), der oberen Mantelschicht (3) und der Deckschicht (18) auf dem ersten Bereich (201) und auf einem an den ersten Bereich (201) angrenzenden zweiten Bereich (202) des Substrats (100), wo später ein Lichtmodulator hergestellt wird, wobei diese auf­ gewachsenen Halbleiterschichten in dem ersten Bereich (201) dicker als in dem zweiten Bereich (202) sind;
  • - Ausbilden des streifenförmigen Stegs, der über dem er­ sten Bereich (201) und dem zweiten Bereich (202) ver­ läuft;
  • - Ausbilden einer ersten Oberflächenelektrode (51) für einen Halbleiterlaser und einer zweiten Oberflächen­ elektrode (52) für einen Lichtmodulator auf dem strei­ fenförmigen Steg gegenüber dem ersten Bereich (201) bzw. dem zweiten Bereich (202), wobei diese Elektroden (51 und 52) elektrisch voneinander getrennt sind; und
  • - nach dem Ausbilden der Oberflächenelektroden (51 und 52) Ausbilden einer rückseitigen Elektrode (6) auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (100), um so einen integrierten Halbleiterlaser (211) und Lichtmodulator (212) herzustellen, der die kontinuierliche aktive Schicht (12) aufweist, wobei die in dem Halbleiterla­ ser (211) enthaltene aktive Schicht Laserlicht erzeugt und die in dem Lichtmodulator (212) enthaltene aktive Schicht infolge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert. (Fig. 5).
27. Halbleiter-Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren her­ gestellt ist, das folgendes aufweist:
  • - Ausbilden einer streifenförmigen ersten Isolations­ schicht (7) auf einer Halbleiterschicht;
  • - unter Nutzung der ersten Isolationsschicht als Maske (7), Ätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbe­ stimmten Tiefe, um eine streifenförmige Stegstruktur (30) zu bilden, die einen unter der ersten Isolations­ schicht (7) verbliebenen Bereich der Halbleiterschicht aufweist;
  • - unter Nutzung der ersten Isolationsschicht (7) als Maske, Aufwachsen einer Schicht (4) hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt ist, in Kontakt mit beiden Seiten der Stegstruktur (30) durch MOCVD, wobei die Schicht (4) hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Ak­ zeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzen­ tration NDD mit den Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat;
  • - nach dem Entfernen der ersten Isolationsschicht (7) Ausbilden einer zweiten Isolationsschicht (9), die die Gesamtoberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands überdeckt; und
  • - Ausbilden einer Oberflächenelektrode (5) auf der Halb­ leiterschicht an der Oberfläche der Stegstruktur (30). (Fig. 1).
28. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegstruktur (30) durch anisotropes Trockenätzen der Halbleiterschicht gebildet ist.
29. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Halbleiterschicht folgendes aufweist:
    ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfä­ higkeitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-En­ ergie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (12), die eine Einzel- oder Multiquanten-Mulden-Struk­ tur aufweist, wobei die Mulden-Schicht einen Halblei­ ter mit einer Bandabstand-Energie, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist, aufweist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht von ei­ nem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Ener­ gie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der Mulden-Schicht ist; und eine Halbleiter-Kontaktschicht (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei diese Schich­ ten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich (201) des Substrats (100), wo ein Halbleiter­ laser (211) hergestellt wird, und auf einem an den La­ serbereich (201) angrenzenden zweiten Bereich (202) des Substrats (100), wo ein Lichtmodulator (212) her­ gestellt wird, aufgewachsen sind, wobei der Laserbe­ reich (201) zwischen einem Paar von Isolationsschich­ ten (10) angeordnet ist, die als Masken für das selek­ tive Aufwachsen dienen;
  • - daß die aufgewachsenen Halbleiterschichten in dem La­ serbereich (201) dicker als in dem Modulatorbereich (202) sind;
  • - daß der streifenförmige Steg über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) verläuft;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Laserbereich (201) Laserlicht erzeugt;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Modulatorbereich (202) infolge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert;
  • - daß die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächen­ elektrode (51) für einen Halbleiterlaser (211) und eine zweite Oberflächenelektrode (52) für einen Licht­ modulator (212) aufweist, die auf dem streifenförmigen Steg jeweils gegenüber dem Laserbereich (201) bzw. dem Modulatorbereich (202) gebildet sind, wobei diese Elektroden (51, 52) voneinander elektrisch getrennt sind;
  • - daß eine rückseitige Elektrode (6) auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (100) über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) ausgebildet ist; und
  • - daß ein Halbleiterlaser-Bauelement (211) auf dem La­ serbereich (201) des Substrats hergestellt ist und ein Lichtmodulator (212) auf dem Modulatorbereich (202) des Substrats hergestellt ist, wobei die aktive Schicht (12) über das Laserbauelement (211) und den Lichtmodulator (212) kontinuierlich ist. (Fig. 5).
30. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Halbleiterschicht eine Halbleitergrundschicht und eine Kontaktschicht (8) aufweist, die auf der Halbleitergrundschicht angeordnet ist und einen Halb­ leiter aufweist, der einen ohmschen Kontakt mit der Oberflächenelektrode (5) herstellt;
  • - daß die Stegstruktur (30) einen Bereich der Kontakt­ schicht (8) und ein Stegbasisteil (301) aufweist und die Stegstruktur (30) nach einem Verfahren hergestellt ist, das folgendes aufweist: Ausbilden der streifen­ förmigen ersten Isolationsschicht (7) auf der Halblei­ ter-Kontaktschicht (8), anisotropes Trockenätzen der Kontaktschicht (8) unter Nutzung der ersten Isolati­ onsschicht (7) als Maske, und anschließend, unter Nut­ zung der ersten Isolationsschicht (7) und eines unter der Isolationsschicht (7) verbliebenen Bereichs der Kontaktschicht (8) als Masken, selektives Naßätzen der Halbleitergrundschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe, um das Stegbasisteil (301) zu bilden, das einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Seitenflächen innerhalb der beiden Enden der Kontaktschicht (8) positioniert sind; und
  • - daß die Schicht (4) hohen Widerstands selektiv aufge­ wachsen ist, so daß die Oberfläche der Schicht (4) ho­ hen Widerstands mit Bereichen der Rückseite der Kon­ taktschicht (8), die an den beiden Seiten des Stegba­ sisteils (301) freiliegen, in Kontakt ist. (Fig. 2).
31. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Halbleitergrundschicht folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfähig­ keitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (12), die eine Einzel- oder Multiquanten-Mulden-Struktur aufweist, in der die Mulden-Schicht einen Halbleiter mit einer Bandabstand-Energie, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist, aufweist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetz­ ten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand Energie hat, die größer als die Bandabstand-Energie der Mulden-Schicht ist, wobei diese Schichten aufein­ anderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich (201) des Substrats (100), wo ein Halbleiterlaser (211) hergestellt wird, und auf einem dem ersten Be­ reich (201) benachbarten zweiten Bereich (202) des Substrats (100), wo ein Lichtmodulator (212) herge­ stellt wird, aufgewachsen sind, wobei der Laserbereich (201) zwischen einem Paar von Isolationsschichten (10) angeordnet ist, die als Masken für das selektive Auf­ wachsen dienen;
  • - daß die Kontaktschicht (8) einen Halbleiter vom zwei­ ten Leitfähigkeitstyp aufweist und anschließend auf der oberen Mantelschicht (3) aufgewachsen ist;
  • - daß die untere Mantelschicht (1), die aktive Schicht (12), die obere Mantelschicht (3) und die Kontakt­ schicht (8) in dem Laserbereich (201) dicker als in dem Modulatorbereich (202) sind;
  • - daß der streifenförmige Steg über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) verläuft;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Laserbereich (201) Laserlicht erzeugt;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Modulatorbereich (202) aufgrund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert;
  • - daß die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächen­ elektrode (51) für einen Halbleiterlaser (211) und eine zweite Oberflächenelektrode (52) für einen Licht­ modulator (212) aufweist, die auf dem streifenförmigen Steg jeweils gegenüber dem Laserbereich (201) bzw. dem Modulatorbereich (202) angeordnet sind, wobei diese Elektroden (51 und 52) voneinander elektrisch getrennt sind;
  • - daß eine rückseitige Elektrode (6) auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (100) über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) ausgebildet ist;
  • - daß ein Halbleiterlaser-Bauelement (211) auf dem La­ serbereich (201) des Substrats hergestellt ist und ein Lichtmodulator (212) auf dem Modulatorbereich (202) des Substrats hergestellt ist, wobei die aktive Schicht (12) über dem Laserbauelement (211) und dem Lichtmodulator (212) kontinuierlich ist. (Fig. 5).
32. Halbleiter-Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren hergestellt ist, das folgen­ des aufweist:
  • - Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht (7) auf einer Oberfläche einer Halbleiterschicht;
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, an­ isotropes Trockenätzen der Halbleiterschicht bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Bildung eines strei­ fenförmigen Stegs (30), der einen unter der Isolati­ onsschicht verbliebenen Bereich der Halbleiterschicht aufweist;
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, se­ lektives Aufwachsen einer Schicht (4) hohen Wider­ stands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausge­ wählt ist und mit beiden Seitenflächen des Stegs (30) in Kontakt ist, mittels MOCVD, wobei die Schicht (4) hohen Widerstands eine flache Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkonzentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht (11, 13) über der Ge­ samtoberfläche der Schicht (4) hohen Widerstands, wo­ bei die Überzugsschicht (11, 13) einen Halbleiter auf­ weist, der mit Sauerstoff schwerer kombinierbar ist als der Halbleiter der Schicht (4) hohen Widerstands;
  • - nach dem Entfernen der Isolationsschicht (7) Aufwach­ sen einer Kontaktschicht (8), die einen Halbleiter aufweist, der mit einer später erzeugten Oberflächen­ elektrode (5) einen ohmschen Kontakt herstellt, auf dem Steg (30) und auf der Überzugsschicht (11, 13); und
  • - Erzeugen einer Oberflächenelektrode (5) auf der Ober­ fläche der Kontaktschicht (8) und einer Rückelektrode (6) auf der Rückseite der Halbleiterschicht. (Fig. 3).
33. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Halbleiterschicht folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfähig­ keitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (12), die eine Einzel- oder Multiquanten-Mulden-Struktur aufweist, wobei die Mulden-Schicht einen Halbleiter mit einer Bandabstand-Energie aufweist, die kleiner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantelschicht (1) ist; und eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegenge­ setzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandab­ stand-Energie hat, die größer als die Bandabstand-En­ ergie der Mulden-Schicht ist, wobei diese Schichten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Be­ reich (201) des Substrats (100), wo ein Halbleiterla­ ser (211) hergestellt wird, und auf einem an den er­ sten Bereich (201) angrenzenden zweiten Bereich (202) des Substrats (100), wo ein Lichtmodulator (212) her­ gestellt wird, aufgewachsen sind, wobei der Laserbe­ reich (201) zwischen einem Paar von Isolationsschich­ ten (10) angeordnet ist, die als Masken für das selek­ tive Aufwachsen dienen;
  • - daß diese aufgewachsenen Halbleiterschichten in dem Laserbereich (201) dicker als in dem Modulatorbereich (202) sind;
  • - daß der streifenförmige Steg über den Laserbereich (201) und den Modulatorbereich (202) verläuft;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Laserbereich (201) Laserlicht erzeugt;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Modulatorbereich (202) aufgrund des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert;
  • - daß die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächen­ elektrode (51) für einen Halbleiterlaser (211) und eine zweite Oberflächenelektrode (52) für einen Licht­ modulator (212) aufweist, die auf dem streifenförmigen Steg gegenüber dem Laserbereich (201) bzw. dem Modula­ torbereich (202) angeordnet sind, wobei diese Elektro­ den (51, 52) voneinander elektrisch getrennt sind; und
  • - daß eine rückseitige Elektrode (6) auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (100) über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) ausgebildet ist;
  • - daß ein Halbleiterlaser-Bauelement (211) auf dem La­ serbereich (201) des Substrats und ein Lichtmodulator (212) auf dem Modulatorbereich (202) des Substrats hergestellt sind, wobei die aktive Schicht (12) über dem Laserbauelement (211) und dem Lichtmodulator (212) kontinuierlich ist. (Fig. 5).
34. Halbleiter-Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren hergestellt ist, das folgen­ des aufweist:
  • - Aufwachsen einer Deckschicht (18) auf einer Halblei­ tergrundschicht, wobei die Deckschicht (18) einen Halbleiter aufweist, der von dem Halbleiter der Grund­ schicht verschieden ist;
  • - Ausbilden einer streifenförmigen Isolationsschicht (7) auf der Deckschicht (18);
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, an­ isotropes Trockenätzen der Deckschicht (18) und an­ schließend, unter Nutzung der Isolationsschicht (7) und der unter der Isolationsschicht (7) verbliebenen Deckschicht (18) als Masken, selektives Naßätzen der Halbleitergrundschicht unter Bildung eines streifen­ förmigen Stegbasisteils (301), das einen Bereich der Halbleitergrundschicht aufweist und dessen beide Sei­ tenflächen innerhalb der beiden Enden der Deckschicht (18) positioniert sind, so daß eine streifenförmige Stegstruktur (30) gebildet ist, die die Deckschicht (18) und den Stegbasisteil (301) aufweist;
  • - unter Nutzung der Isolationsschicht (7) als Maske, Aufwachsen einer Schicht (4) hohen Widerstands, die aus einem von InAlAs und InAlGaAs ausgewählt ist, mit­ tels MOCVD, die in Kontakt mit den beiden Seitenflä­ chen des Stegbasisteils (301) ist und in Kontakt mit Bereichen der Rückseite der Deckschicht (18) ist, die an den beiden Seiten des Stegbasisteils (301) freilie­ gen, wobei die Schicht (4) hohen Widerstands eine fla­ che Donatorkonzentration NSD, eine flache Akzeptorkon­ zentration NSA und eine tiefe Donatorkonzentration NDD mit den Beziehungen NSA < NSD und NSA - NSD < NDD hat, und anschließendes Aufwachsen einer Überzugsschicht (11, 13) über der Gesamtoberfläche der Schicht (4) ho­ hen Widerstands, wobei die Überzugsschicht (11, 13) einen Halbleiter aufweist, der mit Sauerstoff schwerer kombinierbar ist als der Halbleiter der Schicht (4) hohen Widerstands;
  • - nach dem Entfernen der Isolationsschicht (7) Aufwach­ sen einer Kontaktschicht (8), die einen Halbleiter aufweist, der einen ohmschen Kontakt mit einer später erzeugten Oberflächenelektrode (5) herstellt, auf dem Steg (30) und auf der Überzugsschicht (11, 13); und
  • - Erzeugen einer Oberflächenelektrode (5) auf der Ober­ fläche der Kontaktschicht (18) und einer rückseitigen Elektrode (6) auf der Rückseite der Halbleitergrund­ schicht. (Fig. 4).
35. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Halbleitergrundschicht aufweist:
    ein Halbleitersubstrat (100) von einem ersten Leitfä­ higkeitstyp; eine untere Halbleiter-Mantelschicht (1) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine Band­ abstand-Energie hat; eine undotierte aktive Halbleiterschicht (12), die eine Einzel- oder Multiquanten-Mulden-Struk­ tur aufweist, wobei die Mulden-Schicht einen Halblei­ ter mit einer Bandabstand-Energie aufweist, die klei­ ner als die Bandabstand-Energie der unteren Mantel­ schicht (1) ist; eine obere Halbleiter-Mantelschicht (3) von einem zu dem ersten Leitfähigkeitstyp entge­ gengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp, die eine Bandabstand-Energie hat, die größer als die Bandab­ stand-Energie der Mulden-Schicht ist, wobei diese Schichten aufeinanderfolgend und selektiv auf einem ersten Bereich (201) des Substrats (100), wo ein Halb­ leiterlaser (211) hergestellt wird, und auf einem an den ersten Bereich (201) angrenzenden zweiten Bereich (202) des Substrats (100), wo ein Lichtmodulator (212) hergestellt wird, aufgewachsen sind, wobei der Laser­ bereich (201) zwischen einem Paar von Isolations­ schichten (10) angeordnet ist, die als Masken für das selektive Aufwachsen dienen;
  • - daß die Deckschicht (18) einen Halbleiter vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und anschließend an die obere Mantelschicht (3) aufgewachsen ist;
  • - daß die untere Mantelschicht (1), die aktive Schicht (12), die obere Mantelschicht (3) und die Deckschicht (18) in dem Laserbereich (201) dicker als in dem Modu­ latorbereich (202) sind;
  • - daß der streifenförmige Steg über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) verläuft;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Laserbereich (201) Laserlicht erzeugt;
  • - daß die aktive Schicht (12) in dem Modulatorbereich (202) infolge des quantenbegrenzenden Stark-Effekts das Laserlicht absorbiert;
  • - daß die Oberflächenelektrode eine erste Oberflächen­ elektrode (51) für einen Halbleiterlaser (211) und eine zweite Oberflächenelektrode (52) für einen Licht­ modulator (212) aufweist, die jeweils auf dem strei­ fenförmigen Steg gegenüber dem Laserbereich (201) bzw. dem Modulatorbereich (202) angeordnet sind, wobei diese Elektroden (51, 52) voneinander elektrisch ge­ trennt sind;
  • - daß eine rückseitige Elektrode (6) auf der Rückseite des Halbleitersubstrats (100) über dem Laserbereich (201) und dem Modulatorbereich (202) ausgebildet ist; und
  • - daß ein Halbleiterlaser-Bauelement (211) auf dem La­ serbereich (201) des Substrats und ein Lichtmodulator (212) auf dem Modulatorbereich (202) des Substrats hergestellt sind, wobei die aktive Schicht (12) über dem Laserbauelement (211) und dem Lichtmodulator (212) kontinuierlich ist. (Fig. 5).
DE19625599A 1995-06-27 1996-06-26 Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements und Halbleiter-Bauelement Withdrawn DE19625599A1 (de)

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