[go: up one dir, main page]

DE2924689C2 - Halbleiterlaser - Google Patents

Halbleiterlaser

Info

Publication number
DE2924689C2
DE2924689C2 DE2924689A DE2924689A DE2924689C2 DE 2924689 C2 DE2924689 C2 DE 2924689C2 DE 2924689 A DE2924689 A DE 2924689A DE 2924689 A DE2924689 A DE 2924689A DE 2924689 C2 DE2924689 C2 DE 2924689C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
semiconductor
layers
conductivity type
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
DE2924689A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2924689A1 (de
Inventor
Hirofumi Itami Hyogo Namizaki
Wataru Nishinomiya Hyogo Susaki
Saburo Sanda Hyogo Takamiya
Toshio Hyogo Tanaka
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 DE2924689A1 publication Critical patent/DE2924689A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2924689C2 publication Critical patent/DE2924689C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/819Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
    • H10H20/821Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates of the light-emitting regions, e.g. non-planar junctions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2203Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure with a transverse junction stripe [TJS] structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/021Silicon based substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0233Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/0234Up-side down mountings, e.g. Flip-chip, epi-side down mountings or junction down mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0421Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • H01S5/0422Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2238Buried stripe structure with a terraced structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3202Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
    • H01S5/3203Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth on non-planar substrates to create thickness or compositional variations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterlaser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Halbleiterlasern ist es wünschenswert, den Schwellenwertstrom, bei dem die Laserschwingung eingeleitet wird, zu verringern, und es gibt bereits verschiedene Konstruktionen solche. Halbleiterlaser mit verringertem Schwellenwertstrom. Von diesen besitzen die sogenannten TJS-Halbleiterlaser einen besonders vorteilhaften Aufbau, durch den eine Monomode-Schv/ingung erzeugt wird. Ein derartiger bekannter TJS-Halbleiterlaser (vgl. DE-AS 24 50162) besteht aus einem Halbleitersubstrat, auf dem drei Halbleiterschichten epitaktisch aufgewachsen sind, die an einer Seite an einen einheitlichen Halbleiterbereich mit großem Bandabstand angrenzen. Eine Zone eines Leitungstyps umfaßt das Halbleitersubstrat und den Hauptteil der drei Halbleiterschichten, während eine Zone des anderen Leitungstyps aus dem Halbleiterbereich und dem an diesen unmittelbar angrenzenden Teil der drei Halbleiterschichten besteht
Ein bereits vorgeschlagener TjS-Halbleiterlaser der eingangs genannten Art (vgl. DE-OS 28 16 270) besteht aus einem Substrat aus Galliumarsenid mit hohem spezifischen Widerstand und aus vier auf dem Substrat übereinander angeordneten Halbleiterschichten. Letztere bestehen abwechselnd aus Aluminiumgalliumarsenid (AIGaAs) und aus Galliumarsenid (GaAs), wobei die äußerste Schicht aus Galliumarsenid besteht Die vier Halbleiterschichten besitzen zur Hälfte den P + -Leitungstyp und zur Hälfte den N-Leitungstyp mit einer dazwischen liegenden P-Typ-Halbleiterzone. Durch Abtragung des in der äußersten Halbleiterschicht liegenden Teils der P-Halbleiterzone wird eine Nut oder Rille gebildet, durch welche die äußerste Schicht in einen P +-Typ- und einen N-Typ-Schichtabschnitt unterteilt wird, wobei eine positive und eine negative Elektrode jeweils in ohmschen Kontakt mit diesen P + bzw. N-Schichtabschnitten angeordnet werden.
Wenn an die positive und die negative Elektrode eine Spannung angelegt wird, durch welche erstere gegen· über letzterer positiv wird, konzentriert sich der größte Teil des resultierenden Stroms in einem PN-Übergang an einem laseraktiven Schichtbereich aus dem Teil der P'Typ-Halbleiterzone, die in der Galliumarsenidschicht dichter am Substrat liegt, so daß in diesem Bereich eine Laserschwingung erzeugt wird.
, Wenn dieser Halbleiterlaser kopfüber auf einem
Kühlkörper aufgesetzt wird, wird durch die Rille in der Außenschicht ein Zwischenraum oder Spalt zwischen dem Halbleiterlaser und dem Kühlkörper gebildet, wodurch die Ableitung der im laseraktiven Bereich erzeugten Wärme in den Kühlkörper behindert wird. Dies führte bisher zu Problemen dahingehend, daß sich nicht nur der Schwellenwenstrom vergrößert, sondern sich auch die Eigenschaften des Halbleiterlasers frühzeitig verschlechtern, d. h. zusätzlich zum Anstieg des Schwellen ^ertstromes wurde die Schwingungsfrequenz instabil, die Betriebs-Lebensdauer verringert sich, usw.
Autgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Halbleiterlasers mit einem Aufbau, bei dem ein Oberflächenabschnitt, der einem laseraktiven Bereich möglichst eng benachbart ist, unmittelbar mit einem zugeordneten Kühlkörper in Bemhrung ist
Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterlaser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung ermöglicht einen Halbleiterlaser mit hervorragender Kühlung ohne Zwischenraum oder Spalt, wodurch der Schwellenwertstrom bei \ trgrößerter Betriebslebensdauer und sogar hohen Temperaturen noch weiter herabgesetzt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 und insbesondere in Patentanspruch 2 angegeben.
Der Kühlkörper ist an der ersten und zweiten Elektrode mit einer zu diesen komplementären Oberflächenkonfiguration befestigt
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich mit dem bestehenden Halbleiterlaser anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines bereits vorgeschlagenen TJS-Halbleiterlasers,
Fig.2 einen Längsschnitt durch den Halbleiterlaser gemäß F i g. 1 in dessen kopfüber auf einen Kühlkörper aufgesetzten Zustand.
Fig.3 eine perspektivische Teildarstellung eines TJS-Halbleiterlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch ohne Kühlkörper,
Fig.4 eine Fig.2 ähnelnde Darstellung, die jedoch den Halbleiterlaser nach F1 g. 3 zeig*.
F i g. 1 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau eines bereits vorgeschlagenen TJS-Halbleiterlasers (vgl. DE-OS 28 16 270), bestehend aus einem Substrat 10 aus einem Halbleitermaterial, nämlich I-Typ-Galliumarsenid (GaAs) mit einem hohen spezifischen Widerstand von mindestens 104 Ohm ■ cm, einer Aluminiumgalliumarsenid-(AIGaAs-)Schicht 12, einer laseraktiven Schicht 14 aus N-Typ-Galliumarsenid (GaAs), einer N-Typ-Schicht 16 aus Ahminiumgalliumarsenid (AlGaAs) und einer Kontaktschicht 18 aus N-Typ-Galliumarsenid. Diese Schichten sind nacheinander auf einer der beiden Hauptflächen, d. h. der gemäß F i g. 1 oberen Fläche des Substrats, nach dem Flüssigphasen-EpHaxialaufwachsverfahren gezüchtet
Sodann wird die eine Hälfte, d. h. die gemäß F i g. 1 linke Hälfte der übereinander angeordneten, gezüchteten Schichten 12, 14, 16 und 18 von der Oberseite der obersten Schicht 18 her nach dem selektiven Diffusionsverfahren mit Zink (Zn) in hoher Konzentration dotiert, so daß in diesem TSiI ein P+'Typ-Halbleiterbereich 20 gebildet wird, der an den Abschnitt des Substrats 10 heranreicht, welcher dem hoch dotierten Abschnitt der Schicht 12 benachbart ist Durch anschließende Wärmebehandlung des Substrats 10 und der übereinander liegenden Schichten 12, 14, 16 und 18, die in der beschriebenen Weise behandelt worden sind, wird das im P+ -Typ-Halbleiterbereich 20 enthaltene Zink durch Diffusion in die angrenzenden Abschnitte des Galliumarsenidsubstrats 10, der N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 12, der laseraktiven N-Typ-Galliumarsenidschicht 14, der N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 16 und der Kontaktschicht 18 aus N-Typ-Aluminiumgalliumarsenid hineingetrieben, so daß gemäß F i g. 1 an der Unterseite und an der linken Seite des P+-HaIb-Ieiterbereichs 20 eine P-Typ-Halbleiterzone 22 mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke gebildet wird. Auf diese Weise werden in den vier Halbleiterschichten 12 bis 18 PN-0bergänge gebildet
Um den P+-Abschnitt der Kontaktschicht 18 von ihrem N-Abschnitt zu trennen, werden der P-Abschnitt und der benachbarte Abschnitt oder Bereich der Kontaktschicht 18 auf chemischem Wege weggeätzt, so daß zwischen beiden Abschnitten e' ··.· Nut oder Rille 24 gebildet wird, die etwas breiter ist ais dir P-Zone 22
Sodann wird eine positive Elektrode 26 in ohmschen Kontakt mit dem P+-Abschnitt der Kontaktschicht 18 so angeordnet daß sie über deren Erstreckung hinweg verläu:\ während eine negative Elektrode 28 in ohmschen Kontakt und über die ErstrecKung des N-Abschnitts der Kontaktschicht 18 hinweg angeordnet wird.
Galliumarsenid (GaAs) besitzt bekanntlich eine schmälere verbotene Bandbreite als Aluminiumgaüiumarsenid (AlGaAs). Infolgedessen kann ein DiffuMonspotential an dem in der laseraktiven Galliumarsenidschichi 14 gebildeten PN-Übergang kleiner sein als an. PN-Übergang, der in einer der Aluminiumgalimmarse nidschichten 12 und 16 festgelegt wird. Wenn über die positiven und negativen Elektroden 26 bzw 28 eine Spannung angelegt wird, um die Elektrode 26 gegenüber der Elektrode 28 positiv werden zu lassen, konzentriert sich der größte Teil des resultierenden Stroms im PN-Übergang, der in der laseraktiven Gjlliumarsenidschicht 14 gebildet ist, weil das Galliumarsenidsubstrat 10 einen hohen spezifischen Widerstand von lOOhm-cm oder mehr besitzt. Infolgedessen wird eine Laserschwingung in einem laseraktiven P-Typ-Galliumarsenid-Bereich 30 angeregt der durch den P-Abschnitt der laseraktiven Schicht 14 gebildet ist
Die Anordnung gemäß Fig.] kann, wie in F i g. 2 dargestellt, mit der Oberseite nach unten bzw. kopfüber auf einen Kühlkörper 32 aufgesetzt werden. Dabei werden die positive und die negative Elektrode 26 bzw. 28 jeweils über (metallisierte) Anschlußstreifen 32 und 34 mit dem Kühlkörper 32 verbunden. Die Anschlußstre:ie-i 34 und 36 können auch als elektrische Leiter dienen, mit deren Hilfe die Anordnung über eine nicht dargestellte, zugtordnete elektrische Stromquelle geschaltet wird. Der Kühlkörper 32 kann aus einem Werkstoff bestehen, dessen thermische Ausdehnung derjenigen des Materials des betreffenden Halbleiterrasers angepaßt ist und der eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt Beispielsweise kann der Kühlkörper 32 aus einem Siliziumsubstrat bestehen.
Die bisherigen TjS-Halbleiterlaser der Art gemäß F i g. 1 sind also mit der Rille 24 versehen, durch welche der P+-Bereich vom N-Bereich der Kontaktschicht 18 getrennt ist Die Rille 24 bildet dabei einen Zwischenraum oder Hohlraum zwischen der Kontaktschicht 18 und dem Kühlkörper 32 (vgl. Fig.2), wodurch die
Ableitung der im laseraktiven Bereich 30 aus P-Typ-Galliumarsenid entstehenden Wärme in den Kühlkörper 32 verhindert wird. Diese Wärme muß sich also wegen des Vorhandenseins der Rille 24 auf die durch die Pfeile in F i g. 2 angedeutete Weise auf einem Umweg in den Kühlkörper 32 verteilen. Durch das Vorhandensein der Rille 24 ergeben sich Probleme dahingehend, daß sich nicht nur der Schwellenwertstrom durch den Halbleiterlaser vergrößert, sondern auch die Eigenschaften des Halbleiterlasers wegen der beschriebenen Wärmeentwicklung verschlechtert werden, d. h, zusätzlich zum Anstieg des Schwellenwertstromes wird die Sehwi-gfrequenz instabil, die Betriebs-Lebensdauer verringert sich usw.
Mit der Erfindung sollen die beschriebenen Probleme vermieden werden.
In Fig. 3, in welcher die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind, ist ein TjS-Halbleiterlaser schicht 18 PN-Übergänge ausgebildet.
Sodann wird der dem P+-Halbleiterbereich 20 gegenüberliegende, andere Seitenabschnitt des mehrlagigen Gebildes mittels einer geeigneten Ätzlösung selektiv weggeätzt, um die fünfte, die vierte und die dritte Schicht 18, 38 bzw. 16 in diesem anderen Seitenabschnitt des Gebildes abzutragen. Infolgedessen wird derjenige Abschnitt der zweiten Schicht 14 freigelegt, Über den sich diese abgetragenen Schichtbe-
reiche befanden. Die Ätzlösung muß sowohl Galliumarsenid (GaAs) als auch Aluminiumgalliumarsenid (AIGaAs) ätzen können, und sie kann zu diesem Zweck aus Fluorwasserstoff (HF) oder einem Lösungsgemisch aus Ammoniumhydroxid (NH4OH) und Wasserstoffsuperoxid (H2O2) bestehen.
Danach wird die positive Elektrode 26 in ohmschen Kontakt mit der Oberfläche des ungeätzten Abschnitts der P*-Diffusionsschicht 36 angeordnet, während die negative Elektrode 28 in ohmschen Kontakt mit der
Herstellung dieses Hslbleiterlssers ?s freigelegten Oberfläche der 7w?*'.ep H7W
werden zunächst nach dem Flüssigphasen-Epitaxial-Aufwachsverfahren nacheinander eine N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 12, eine laseraktive N-Typ-Galliümarsenidschicht 14, eine N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 16, eine P-Typ-AIuminiumgalliumarsenidschicht 38 und eine N-Typ-Galliumarsenid-Kontaktschicht 18 auf einer der Hauplflächen, d. h. auf der oberen Hauptfläche eines Substrats 10 aus einem Halbleitermaterial mit hohem spezifischen Widerstand gezüchtet, beispielsweise aus einem I-Typ-Galliumarsehid (GaAs) mit einem spezifischen Widerstand von mindestens lO-'Ohm · cm. Auf diese Weise wird auf dem Halbleitersubstrat 10 ein mehrlagiges Gefüge oder Gebilde hergestellt.
Die N-Schicht 12 bildet eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und die N-Schichl 14 bildet eine zweite Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps mit schmälerer verbotener Bandbreite als derjenigen der ersten Halbleiterschicht IZ Die N-Schicht 16 bildet eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps mit größerer verbotener Bandbreite als derjenigen der zweiten Halbleiterschicht, während die P-Schicht 38 eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps bildet und die N-Schicht 18 eine fünfte Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps darstellt.
Wie bei der Anordnung gemäß F i g. 1, wird Zink (Zn) in hoher Konzentration nach dem selektiven Diffusionsverfahren in die so gebildete Anordnung eindotiert um einen P+-Typ-Halbleiterbereich 20 herzustellen, welcher das Substrat 10 in einem seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes erreicht Bei der dargestellten Ausführungsform wird aus noch zu erläuternden Gründen der P+-Halbleiterbereich 20 in etwa einem Drittel der übereinander gezüchteten Schichten bzw. des mehrlagigen Gebildes und des angrenzenden Abschnitts des Substrats an der gemäß Fig.3 linken Seite desselben geformt Anschließend wird die P-Typ-Halbleiterzone 22 wie bei der Anordnung nach F i g. 1 durch Wärmebehandlung so ausgebildet daß sie längs der Unterseite und der rechten Seite (vgl. F i g. 3) des P+-Halbleiterbereichs 20 verläuft
Daraufhin wird der gesamte Oberflächenabschnitt der N-Kontaktschicht 18 mit Zink dotiert, um eine P+-Typ-Diffusionsschicht 40 herzustellen, welche gemäß F i g. 3 eine obere Hälfte der Kontaktschicht 18 einnimmt Infolgedessen werden in der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht 12,14 bzw. 16 sowie in der unteren Hälfte (vgL Fig.3) der fünften Halbleiter-N-Schicht 14 angeordnet wird.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Größenanleil des P*-Halbleiterbereichs 20 oder der abgetragenen Schichtabschnitte beliebig bestimmt werden kann.
Die Anordnung gemäß Fig.3 umfaßt aufgrund des Vorhandenseins der P-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 38 und der P + -Typ-Diffusionsschicht 40 eine PNPN-Struktur unterhalb der positiven Elektrode 26, mit Aufnahme sowohl des P*-Halbleiterbereichs 20 als auch der P-Halbleiterzone 22. Wenn daher eine Spannung über die Elektroden 26 und 28 angelegt wird, um die Elektrode 25 gegenüber άτ Elektrode 28 positiv zu machen, wird ein zwischen der P-Schicht 38 und der N-Kontaktschicht 18 geformter PN-Übergang in Gegen- bzw. Sperrichtung vorgespannt, so daß der an der positiven Elektrode 26 entstehende Strom sich in der laseraktiven Galliumarsenidschicht 14 durch den P + -Halbleiterbereich 20 hindurch konzentriert und dann zur negativen Elektrode 28 fließt Dies führt zum
-10 Auftreten einer Laserschwingung im laseraktiven Schichtbereich 30. der aus dem Teil der P-Halbleiterzone 22 gebildet ist welcher sich in der laseraktiven Halbleiterschicht 14 befindet
Die Anordnung nach Fig.3 wird gemäß Fig.4 kopfüber auf einem Kühlkörper 32 aufgesetzt Zu diesem Zweck weist der Kühlkörper 32 eine abgestufte Fläche auf, deren Form der gemäß Fig.3 mit den Elektroden 26 und 28 versehenen Oberseite der Anordnung komplementär ist Gemäß F i g. 4 wird dabei die Elektrode 26 mittels eines (metallisierten) Anschlußstreifens 34 mit dem tiefer liegenden Abschnitt des Kühlkörpers 32 verbunden, während die ElektrcJe 28 über einen anderen Anschlußstreifen 36 am höher liegenden Teil des Kühlkörpers befestigt wird.
Wie bei der Anordnung nach Fig.2 dienen die Anschlußstreifen 34 und 36 auch als elektrische Leiter für den Anschluß der Anordnung gemäß F i g. 3 an eine nicht dargestellte elektrische Stromquelle. Der Kühlkörper 32 besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem Siliziumsubstrat
Die in F i g. 3 dargestellte Anordnung umfaßt also die P-AIuminiumgaliiumarsenidschicht 38 und die P+-Diffusionsschicht 40, wobei der PN-Übergang zwischen der P-Schicht 38 und N-Kontaktschicht 18 im Betrieb einer Vorspannung in Gegen- bzw. Sperrichtung unterworfen wird; infolgedessen steht die positive Elektrode 26 in ohmschen Kontakt mit dem Gberilächeniei! der Kontaktschicht 18. unter dem sich der laseraktive
Bereich 30 befindet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der in Sperrichtung vorgespannte PN-Übergang zwischen den Schichten 38 und 18 einen unerwünschten Stromfluß durch die beschriebene PNPN-Struktur zu verhindern vermag. Infolgedessen tritt die normale bzw. angestrebte Laserschwingung im laseraktiven Bereich 30 auf, ohne daß hierfür die bisher erforderliche Nut bzw. Rille nötig wäre.
Diese Wirkungsweise ist mit dem Vorteil verbunden, daß bei der Anordnung gemäß Fig.4 die im laseraktiven Bereich 30 erzeugte. Wärme wirksam abgeführt werden kann, weil die in diesem Bereich 30
entstehende Wärme durch einen massiven Abschnitt hindurch unmittelbar auf den Kühlkörper 32 übertragen werden kann, ohne daß sie durch den bisher erforderlichen Zwischenraum bzw. Hohlraum hindurchzugehen braucht.
Bei dem Halbleiterlaser gemäß Fig.3 und 4 können die einzelnen Halbleiterbereiche oder -abschnitte gegenüber den dargestellten Leitungstypen die jeweils entgegengesetzten Leilüngstyperi besitzen, wobei die Polarität der Elektroden ebenfalls entsprechend geändert wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Halbleiterlaser mit einem Substrat (10) aus einem Halbleitermaterial mit hohem spezifischen Widerstand und mit einer Hauptfläche, auf der nacheinander eine erste (12), eine zweite (14) und eine dritte (16) Halbleiterschicht angeordnet sind und zusammen ein mehrlagiges Gebilde bilden, wobei das Halbleitermaterial der zweiten Schicht (14) eine schmälere verbotene Bandbreite besitzt als die Materialien der ersten (12) und der dritten (16) Schicht, wobei in einem seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes die erste, zweite und dritte Schicht einen ersten Leitungstyp aufweisen und wobei ein Halbleiterbereich (20) des dem ersten ti entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps sich in dem an den seitlichen Bereich anschließenden Restbereich des mehrlagigen Gebildes von der Oberfläche der obersten Schicht bis in das Substrat erstreckt und pn-Übergänge in der ersten, zweiten Und dritten Schicht bildet und mit einer ersten und einer zweiten Elektrode (26, 28), dadurch gekennzeichnet,
daß zu dem mehrlagigen Gebilde noch eine auf der dritten Halbleiterschicht (16) angeordnete vierte Schicht (38) des zweiten Leitungstyps und eine auf der vierten Schicht angeordnete fünfte Schicht (18) gehören, wobei die fünfte Schicht im seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes einen auf dei vierten Schicht (38) angeordneten Bereich vom ersten Leitungstyp und einen darüber liegenden Oberflächeu'jereich (40) vom zweiten Leitungstyp aufweist,
daß die zweite HalbleHerschicht (14) im seitlichen Abschnitt des mehrlagigen G -bildes einen freilie· ßenden Oberflächenabschnitt aufweist, der durch Abtragung von Abschnitten der fünften, vierten und dritten Schichten gebildet ist,
daß die erste Elektrode (28) in ohmschen Kontakt mit dem freigelegten Oberflächenabschnitt der -to zweiten Schicht (14) und die zweite Elektrode (26) in ohmschen Kontakt mit dem verbleibenden Teil der Oberfläche der fünften Schicht (18) angeordnet ijt und
daß an der zweiten Elektrode (26) ein Kühlkörper (32) angeordnet ist
2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (10) aus Galliumarsenid (GaAs) mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 10* Ohm ■ cm herge- M »teilt ist, daß die erste, dritte und vierte Halbleiter- »chicht (12, 16, 38) aus Aluminiumgalliumarsenid (AIGaAs) bestehen und daß die zweite und fünfte Halblciterschicht (14,18) aus Galliumarsenid (GaAs) bestehen.
3 Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (32) eine Oberfläche besitzt, deren Konfiguration der mit der ersten und zweiten Elektrode (28, 26) versehenen Oberfläche des Lasers komplementär angepaßt ist
4. Halbleiterlaser nach Anspruchs, dadurch •gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (32) aus einem Siliziumsubstrat besteht
5. Halbleiterlaser nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kühlkörper (32) ein elektrischer Leiter (34, 36} angeordnet ist, der mit der ersten und zweiten Elektrode (28,26) Ln Kontakt steht
6. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes befindlichen Abschnitte der fünften, vierten und dritten Halbleiterschicht (18, 38, 16) mit Hilfe von Fluorwasserstoff (HF) oder eines Lösungsgemisches aus Ammoniumhydroxid (NH4OH) und Wasserstoffsuperoxid (H2O2) selektiv weggeätzt worden sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fünf Halbleiterschichten (12,14,16, 38,18) nach dem Flüssigphasen-Aufwachsverfahren nacheinander auf der Hauptfläche des Halbleitersubstrats (10) gezüchtet worden sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterbereich (20) des zweiten Leitungstyps durch selektives Eindiffundieren von Zink (Zn) gebildet worden ist
DE2924689A 1978-07-10 1979-06-19 Halbleiterlaser Expired DE2924689C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8440878A JPS5511371A (en) 1978-07-10 1978-07-10 Semiconductor laser system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2924689A1 DE2924689A1 (de) 1980-01-24
DE2924689C2 true DE2924689C2 (de) 1982-04-22

Family

ID=13829756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2924689A Expired DE2924689C2 (de) 1978-07-10 1979-06-19 Halbleiterlaser

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4277759A (de)
JP (1) JPS5511371A (de)
DE (1) DE2924689C2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55165691A (en) * 1979-06-13 1980-12-24 Nec Corp Compound semiconductor laser element
JPS5734382A (en) * 1980-08-07 1982-02-24 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser device and its manufacture
JPS6267890A (ja) * 1985-09-20 1987-03-27 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ
FR2647967B1 (fr) * 1989-06-06 1991-08-16 Thomson Csf Dispositif optoelectronique sur substrat semi-isolant et procede de realisation d'un tel dispositif
US5214661A (en) * 1989-06-06 1993-05-25 Thomson - Csf Optoelectric device on semi-insulator substrate and methods for making such a device
US5138624A (en) * 1989-11-16 1992-08-11 The Boeing Company Multiwavelength LED and laser diode optical source
JPH04146680A (ja) * 1990-10-08 1992-05-20 Mitsubishi Electric Corp P型化合物半導体の製造方法、半導体発光装置及びその製造方法
JP3121617B2 (ja) * 1994-07-21 2001-01-09 松下電器産業株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
GB2333896B (en) * 1998-01-31 2003-04-09 Mitel Semiconductor Ab Vertical cavity surface emitting laser

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5751276B2 (de) * 1973-10-23 1982-11-01
JPS5235999B2 (de) * 1974-08-26 1977-09-12
US4183038A (en) * 1978-03-29 1980-01-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
US4166278A (en) * 1978-03-29 1979-08-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor injection laser device
DE2816270C3 (de) * 1978-04-14 1983-01-13 Mitsubishi Denki K.K., Tokyo Injektions-Laserdiode

Also Published As

Publication number Publication date
DE2924689A1 (de) 1980-01-24
US4277759A (en) 1981-07-07
JPS5511371A (en) 1980-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2063579C3 (de) Codierbare Halbleiteranordnung
DE3124633C2 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3036431A1 (de) Halbleiterlaser
DE2932043C2 (de) Feldgesteuerter Thyristor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2727405A1 (de) Feldgesteuerter thyristor mit eingebettetem gitter
DE2526118A1 (de) Halbleiterlaser und verfahren zu seiner herstellung
DE3410793A1 (de) Halbleiter-laservorrichtung
DE69712541T2 (de) Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren
DE2924689C2 (de) Halbleiterlaser
DE2416147C2 (de) Heteroübergangsdiodenlaser
DE2450162C3 (de) Doppelheterostruktur-Laserdiode und Verfahren zur Herstellung derselben
DE60028727T2 (de) Herstellungsverfahren für Bauelemente mit gradiertem Top-Oxid und Drift-Gebiet
DE69319317T2 (de) Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren
DE2447536C2 (de) Halbleiterlaser
DE2727793C2 (de) Injektionslaser
DE3788841T2 (de) Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben.
EP0383958A1 (de) Abstimmbarer Halbleiterlaser
DE69528502T2 (de) Statischer Induktionthyristor und Verfahren zur Herstellung
DE3002897C2 (de) Thyristor
DE2507357C2 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2337116A1 (de) Halbleiterschichtlaser
EP0176028A2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Laserdiode mit vergrabener aktiver Schicht und mit seitlicher Strombegrenzung durch selbstjustierten pn-übergang
DE3020251C2 (de)
DE2942508A1 (de) Lichtemittierende diode und verfahren zu ihrer herstellung
DE3527269C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: KERN, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee