DE60021505T2

DE60021505T2 - Hochleistungshalbleiterlaser mit Strombegrenzung und indexgeführter Struktur

Info

Publication number: DE60021505T2
Application number: DE60021505T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Ashigarakami-gun Fukunaga; Mitsugu Ashigarakami-gun Wada
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: US6516016B1; EP1104057A2; DE60021505D1; EP1104057A3; EP1104057B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterlaserbauelement mit einer Stromeingrenzungsstruktur und einer indexgeführten Struktur. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements mit einer Stromeingrenzungsstruktur und einer indexgeführten Struktur. Außerdem betrifft die Erfindung eine Festkörperlaservorrichtung, die als Anregungslichtquelle ein Halbleiterlaserbauelement mit einer Stromeingrenzungsstruktur und einer indexgeführten Struktur aufweist. Die Festkörperlaservorrichtung kann Maßnahmen zum Erzeugen einer zweiten Harmonischen enthalten.
Beschreibung des Standes der Technik
(1) In zahlreichen herkömmlichen aktuellen Halbleiterlaserbauelementen, die Licht im Band von 0,9 bis 1,1 μm emittieren, sind eine Stromeingrenzungsstruktur und eine indexgeführte Struktur in Kristallschichten vorgesehen, die die Halbleiterlaserbauelemente bilden, so daß jedes Bauelement in einem Transversal-Grundmode schwingt. Verwiesen sei zum Beispiel auf IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 1, Nr. 2, 1995, Seiten 102, wo ein Halbleiterlaserbauelement dargestellt ist, welches Licht im 0,98-μm-Band emittiert. Dieses Halbleiterlaserbauelement ist folgendermaßen aufgebaut:
Auf einem n-GaAs-Substrat sind eine untere Mantelschicht aus Al_0,48Ga_0,52As, eine optische undotierte Wellenleiterschicht Al_0,2Ga_0,8As, eine Doppelquantenwannen-Aktivschicht aus Al_0,2Ga_0,3As/In_0,2Ga_0,8As, eine undotierte optische Wellenleiterschicht aus Al_0,2Ga_0,8As, eine erste obere Mantelschicht aus p-AlGaAs, eine Ätzstopschicht aus p-Al_0,67Ga_0,33As, eine zweite obere Mantelschicht aus p-Al_0,48Ga_0,52As, eine Deckschicht aus p-GaAs und eine Isolierschicht in dieser Reihenfolge ausgebildet. Sodann ist eine Rippen- oder Rückenschicht oberhalb der Ätzstopschicht aus p-Al_0,67Ga_0,33As mittels her kömmlicher Photolithographie und durch selektives Ätzen gebildet, und in beiden Seiten der Rückenstruktur ist durch selektive MOCVD unter Verwendung von Cl₂-Gas n-Al_0,7Ga_0,3As sowie n-GaAs eingebettet. Anschließend ist der Isolierfilm entfernt worden, woraufhin eine p-GaAs-Schicht gebildet wurde. Anschließend wurden in das Halbleiterlaserbauelement eine Stromeingrenzungsstruktur und eine indexgeführte Struktur eingebaut.
Allerdings hat der oben beschriebene Halbleiterlaser den Nachteil, daß es schwierig ist, die zweite obere Mantelschicht aus AlGaAs auf der ersten oberen Mantelschicht aus AlGaAs zu bilden, da AlGaAs in der oberen ersten Mantelschicht einen hohen Al-Anteil enthält und anfällig für Oxidation ist und mithin das selektive Wachsen der zweiten oberen Mantelschicht aus AlGaAs schwierig ist.
(2) Darüber hinaus offenbart IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 29, Nr. 6, 1993, S. 1936 ein Halbleiterlaserbauelement, welches im Transversal-Grundmode schwingt und Licht im Band von 0,98 bis 1,02 μm emittiert. Dieses Halbleiterlaserbauelement wird folgendermaßen hergestellt:
Auf einem n-GaAs-Substrat werden in der genannten Reihenfolge eine untere Mantelschicht aus n-Al_0,4Ga_0,6As, eine undotierte optische Wellenleiterschicht aus Al_0,2Ga_0,8As, eine Doppel-Quantenwannen-Aktivschicht aus GaAs/InGaAs, eine undotierte optische Wellenleiterschicht aus Al_0,2Ga_0,8As, eine obere Mantelschicht aus p-Al_0,4Ga_0,6As, eine Deckschicht aus p-GaAs und eine Isolierschicht gebildet. Sodann wird auf der mittelstarken oberen Mantelschicht aus p-Al_0,4Ga_0,6As eine Rückenstruktur in Form eines schmalen Streifens gebildet, und mittels herkömmlicher Lithographie und selektiven Ätzens wird auf beiden Seiten der Rückenstruktur durch selektives MOCVD n-In_0,5Ga_0,5P sowie n-GaAs eingebettet. Schließlich wird die Isolierschicht beseitigt, und es werden Elektroden ausgebildet. Damit wird eine Stromeingrenzungsstruktur sowie eine indexgeführte Struktur in Schichtbauweise erhalten.
Allerdings hat auch der oben erläuterte Halbleiterlaser den Nachteil, daß es schwierig ist, auf der oberen Mantelschicht aus AlGaAs eine InGaP-Schicht auszubilden, da die obere Mantelschicht aus AlGaAs einen hohen Al-Anteil enthält und mithin anfällig für Oxidation ist, so daß die Schwierigkeit besteht, durch Wachstum eine InGaP-Schicht mit einer anderen Komponente der V-Gruppe auf einer solchen oberen Mantelschicht herzustellen.
(3) Außerdem offenbart IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 1, Nr. 2, 1995, S. 189 ein in sämtlichen Schichten Al-freies Halbleiterlaserbauelement, welches im Grund-Transversalmode schwingt und Licht im 0,98-μm-Band emittiert. Dieser Halbleiterlaser ist folgendermaßen aufgebaut:
Auf einem n-GaAs-Substrat werden in dieser Reihenfolge ausgebildet: eine Mantelschicht aus n-InGaP, eine undotierte optische Wellenleiterschicht aus InGaAsP, eine Zugspannungs-Sperrschicht aus InGaAsP, eine Doppel-Quantenwannen-Aktivschicht aus InGaAs, eine Zugspannungs-Sperrschicht aus InGaAsP, eine undotierte optische Wellenleiterschicht aus InGaAsP, eine erste obere Mantelschicht aus p-InGaP, eine optische Wellenleiterschicht aus p-GaAs, eine zweite obere Mantelschicht aus p-InGaP, eine Deckschicht aus p-GaAs und eine Isolierschicht. Als nächstes wird über der ersten oberen Mantelschicht aus p-InGaP mittels herkömmlicher Photolithographie und durch selektives Ätzen eine Rückenstruktur in Form eines schmalen Streifens gebildet, und auf beiden Seiten dieser Rückenstruktur wird durch selektives MOCVD n-In_0,5Ga_0,5P eingebettet. Schließlich wird die Isolierschicht beseitigt, und es wird eine Kontaktschicht aus p-GaAs gebildet. Auf diese Weise werden eine Stromeingrenzungsstruktur und eine indexgeführte Struktur realisiert.
Die Zuverlässigkeit des oben erläuterten Halbleiterlasers wird dadurch verbessert, daß die Zugspannung in der aktiven Schicht kompensiert werden kann. Allerdings hat auch der oben beschriebene Halbleiterlaser den Nachteil, daß aufgrund der schlechten Beherrschbarkeit der Breite des Rückens der sogenannte Kink-Level niedrig ist (etwa 150 mW).
Wie bei dem obigen Beispiel schwingen die herkömmlichen Halbleiterlaserbauelemente, die eine Stromeingrenzungsstruktur besitzen, in einem Grund-Transversalmode und emit tieren Licht im Band von 0,9 bis 1,1 μm, sie sind schwierig herzustellen, oder sie besitzen eine schlechte Kennlinie und sind unzuverlässig bei hoher Ausgangsleistung.
(4) Halbleiterlaser mit hoher Ausgangsleistung besitzen eine breite Lichtemissionsfläche und werden als Anregungslichtquellen bei herkömmlichen Festkörperlasergeräten eingesetzt, bei denen das Ausgangs-Laserlicht von einem Festkörper-Laserkristall emittiert wird. Insbesondere enthalten einige Festkörperlaser außerdem einen nicht-linearen Kristall, der eine von dem Festkörper-Laserkristall emittierte Grundwelle in eine zweite Harmonische umwandelt, wobei derartige Festkörperlaser breite Anwendung finden.
In den obigen erläuterten Festkörperlasergeräten müssen die als Anregungslichtquellen fungierenden Halbleiterlaser Laserlicht mit sehr hoher Ausgangsleistung erzeugen. Um diese hohe Ausgangsleistung zu erreichen, werden Halbleiterlaser eingesetzt, in denen eine aktive Schicht eine Breite von 10 μm oder mehr besitzt, während die Breiten der aktiven Schichten in Einzelmoden-Laservorrichtungen üblicherweise 3 μm betragen. Deshalb mischen sich mehrere Transversalmoden höherer Ordnung in dem Schwingungslicht, und wenn die Schwingungsleistung erhöht wird, kommt es leicht dazu, daß die Moden des Schwingungslichts sich in andere Moden ändern, bedingt durch das räumliche Lochbrennen von Ladungsträgern, welches verursacht wird durch die hohe Dichteverteilung von Protonen im Resonanzhohlraum. Gleichzeitig variieren das Nahfeldmuster, das Fernfeldmuster und das Schwingungsspektrum. Da außerdem die Wirkungsgrade bei der Strom-Licht-Umwandlung bei den verschiedenen Transversalmoden verschieden sind, schwankt die optische Ausgangsleistung zusätzlich. Dieses Phänomen wird als „Kink" (Knickstelle) in der Kennlinie eines Halbleiterlasers bezeichnet, die den Zusammenhang zwischen Strom und optischer Ausgangsleistung wiedergibt.
Folglich kommt es zu folgenden Problemen:
Wenn ein Halbleiterlaserbauelement hoher Leistung als Anregungslichtquelle in einem Festkörperlasergerät eingesetzt wird, wird mindestens eine mit einem Schwingungsmode des Festkörperlaserresonators gekoppelte Komponente als Anregungslicht innerhalb des von dem Halbleiterlaserbauelement erzeugten Schwingungslicht verwendet und wird von einer Optik in einen Festkörperlaserkristall gebündelt. Deshalb schwankt die Ausgangsintensität stark bei Änderungen der Transversalmoden. Da außerdem das Absorptionsspektrum des Festkörperlaserkristalls eine feine Absorptionsspektrumstruktur in einem schmalen Wellenlängenband besitzt, schwankt die Menge des absorbierten Lichts abhängig von der Schwankung des Schwingungsspektrums. Damit wird die Ausgangsleistung der Festkörperlaservorrichtung weiter abträglich beeinflußt durch das Schwanken des Schwingungsspektrums ebenso wie durch die Änderung der Transversalmoden. Außerdem steigert die Nutzung eines räumlichen oder spektralen Bereichs des von dem Festkörperlaserbauelement erzeugten Lichts das hochfrequente Rauschen, welches durch den Wechsel zwischen den Transversalmoden zustande kommt.
Wie oben ausgeführt, kommt es, wenn Transversalmoden oder Longitudinalmoden in einem Halbleiterlaserbauelement, welches als Anregungslichtquelle in einer Festkörperlaservorrichtung eingesetzt wird, sich ändern, das heißt dann, wenn ein Schwingungsspektrum des Halbleiterlaserbauelements Schwankungen unterworfen ist, zu einer Schwankung der Anregungseffizienz in der Festkörperlaservorrichtung, und deshalb schwankt auch die optische Ausgangsleistung. Gleichzeitig wird hochfrequentes Rauschen erzeugt. In der Praxis wird zum Variieren der Lichtstärke der Festkörperlaservorrichtung oder zur Erzielung einer Phasenanpassung mit einem Wellenlängenwandlerelemente die Temperatur sowie der Anregungsstrom variiert. Wenn also die Schwingungsmoden sich gleichzeitig mit den Schwankungen von Temperatur und Anregungsstrom ändern, variiert die Stärke des Ausgangslaserlichts enorm. Obschon die oben angesprochene Schwankung der Intensität des Laserausgangslichts eine Schwankung in der Intensität einer Gleichstromkomponente des Laserlichts bedeutet, ist es wahrscheinlich, daß kontinuierlich Wechselstromrauschen erzeugt wird.
Im allgemeinen hängen die Intensität und das Frequenzspektrum des Laserausgangslichts einer Festkörperlaservomchtung ab von der Intensität und der Spektralkomponente des Anregungslaserlichts, welches von dem Halbleiterlaser emittiert wird und tatsächlich zum Anregen des Festkörperlaserkristalls eingesetzt wird. Darüber hinaus schwanken Intensität und Frequenzspektrum des Laserausgangslichts der Festkörperlaservorrichtung auch in Abhängigkeit des Anregungsstroms und individueller Kennwerteabweichungen des Halbleiterlaserbauelements. Damit sind die Intensität und das Frequenzspektrum des Laserausgangslichts der Festkörperlaservorrichtung nicht gleichmäßig. Die Schwankung der Intensität des Gleichstrom-Laserlichts übersteigt in einigen Fällen 10 % und führt daher zu Problemen bei zahlreichen Anwendungen. Um insbesondere ein Bild hoher Qualität zu erzeugen, ist es wünschenswert, daß ein Rauschpegel 1 % oder weniger beträgt. Allerdings ist es unmöglich, bei herkömmlichen Halbleiterlaserbauelementen mit einer üblichen Schwingungszone einen Rauschpegel von 1 % oder weniger wiederholt zu erreichen und zu halten. Wenn außerdem eine Festkörperlaservorrichtung mit einem nicht-linearen Kristall kombiniert wird, um eine zweite Harmonische zu erzeugen, wird das oben angesprochene Rauschen durch den nicht-linearen Effekt noch verstärkt, so daß man das Rauschen unterdrücken muß.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 11(1999)-74620, die der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung gehört, offenbart, daß eine Reduzierung einer auf das Halbleiterlaserbauelement einwirkenden Spannung aufgrund der sogenannten „Junction-Up"-Anbringung des Halbleiterlasers an einer Wärmesenke ebenso wie das Verhindern einer Änderung der Transversalmoden unter Verwendung eines indexgeführten Halbleiterlasers bei der Rauschunterdrückung wirksam ist. Allerdings ist es schwierig, die Ausgangsleistung eines Halbleiterlaserbauelements zu steigern, welches in der Junction-Up-Bauweise auf einer Wärmesenke gelagert ist. Darüber hinaus muß die Photonendichte in der aktiven Schicht herabgesetzt werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, und die Breite der optischen Wellenleiterschichten müssen vergrößert werden, um die Photonendichte in der aktiven Schicht herabzusetzen. Allerdings ist es unmöglich, eine indexgeführte Struktur zu erhalten, wenn die optischen Wellenleiterschichten breit sind.
Wie oben ausgeführt, mangelt es den herkömmlichen Hochleistungs-Halbleiterlaserbauelementen mit breiter Lichtemissionszone an optischer Stabilität. Das heißt: die optische Ausgangsleistung eines herkömmlichen Hochleistungs-Halbleiterlasers mit breiter Lichtemissionszone ist instabil, und der Rauschpegel der optischen Ausgangs- leistung ist nicht niedrig genug. Deshalb ist es nicht angezeigt, Festkörperlaservorrichtungen mit dem herkömmlichen Hochleistungs-Halbleiterlaser als Anregungslichtquelle auszustatten, ebenso wenig wie Optikfaser-Laservorrichtungen, in denen mit einer optischen Faser das herkömmliche Hochleistungs-Halbleiterlaserbauelement gekoppelt ist, in Anwendungen zum Erzeugen hochqualitativer Bilder einzusetzen, so zum Beispiel von gedruckten Bildern, Photographien und medizinischen Bildern.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines zuverlässigen Halbleiterlaserbauelements, welches im Grund-Transversalmode auch bei hoher Ausgangsleistung schwingen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen eines zuverlässigen Halbleiterlaserbauelements, welches im Grund-Transversalmode auch bei hoher Ausgangsleistung schwingen kann.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein indexgeführtes Halbleiterlaserbauelement vom Streifentyp zu schaffen, welches in mehreren Transversalmoden schwingt und eine stabile optische Ausgangsleistung bei geringem Rauschen aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Fertigen eines indexgeführten Halbleiterlaserbauelements vom Streifentyp, welches in mehreren Transversalmoden schwingt und eine stabile optische Ausgangsleistung bei geringem Rauschen aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiterbauelement geschaffen, welches enthält: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht, die auf der unteren Mantelschicht gebildet ist; eine aktive Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 und ausgebildet auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1, wobei der Absolutwert eines ersten Produkts aus Spannung und Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; eine obere optische Wellenleiterschicht, die auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gebildet ist; eine erste obere Mantelschicht aus In_x8Ga_1–x8P eines zweiten Leitungstyps und ausgebildet auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; eine Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen Mantelschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten oberen Mantelschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zur Realisierung eines Strominjektionsfensters zu bilden, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3; 0 ≤ yl ≤ 0,3; wobei ein Absolutwert eines zweiten Produkts aus einer Spannung und einer Dicke der Ätzstopschicht gleich oder kleiner als 0,25 nm ist; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, mit x8 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten oberen Mantelschicht derart, daß sie die Streifennut überdeckt, mit 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist.
Der erste und der zweite Leistungstyp sind einander bezüglich der Trägerpolarität entgegengesetzt. Wenn zum Beispiel der erste Leitungstyp der n-Typ ist, so ist der zweite Leitungstyp der p-Typ. Ferner ist der undotierte Halbleiter im wesentlichen frei von jeglichem Dotierstoff.
Die Spannung Δa der aktiven Quantenwannenschicht ist definiert als Δa = (ca–cs)/cs, wobei cs und ca die Gitterkonstanten des GaAs-Substrats bzw. der aktiven Quantenwannenschicht sind und die Spannung Δe der Ätzstopschicht definiert ist als Δe = (ce–cs)/cs, wobei ce die Gitterkonstante der Ätzstopschicht ist. Dies bedeutet: in dem Halbleiterlaser bauelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gilt 0,25 nm ≤ Δa·da ≤ 0,25 nm, und – 0,25 nm ≤ Δe·de ≤ 0,25 nm, wobei da und de die Dicke der aktiven Quantenwannenschicht bzw. der Ätzstopschicht sind. Bei dem ersten bis vierten Aspekt der Erfindung ist, wenn eine auf dem Substrat durch Wachstum gebildete Schicht eine Gitterkonstante c hat und der Absolutwert des Betrags (c–cs)/cs gleich oder kleiner als 0,003 ist, die Schicht bezüglich des Substrats gitterangepaßt.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Halbleiterlaserbauelement gemäß dem ersten Aspekt außerdem eine oder jede beliebige Kombination folgender zusätzlicher Merkmale (i) bis (iii) aufweisen:

(i) Das Halbleiterlaserbauelement kann weiterhin enthalten: eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht, jeweils aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5, und jeweils ausgebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6; und wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und des dritten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht und der Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm. Die Spannung Δb der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht wird definiert in der Form Δb = (cb–cs)/cs, wobei cb die Gitterkonstante der ersten und der zweiten Zugentspannungssperrschicht und cs die Gitterkonstante des Substrats ist. Das heißt: bei diesem Halbleiterlaserbauelement gilt –0,25 nm ≤ Δa·da + Δb·de ≤ 0,25 nm, wobei db die Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht ist.
(ii) Das Halbleiterlaserbauelement kann weiterhin umfassen: eine Zusatzschicht aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet unterhalb der zweiten oberen Mantelschicht mit einer Dicke zwischen 10 und 400 nm, mit x8 = 0,49 ± 0,01. Insbesondere kann die optimale Dicke der In_xBGa_1–x8P-Schicht 250 bis 300 nm betragen.
(iii) Die Streifennut kann eine Breite gleich oder größer 1 μm besitzen.

(2) Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiterlaserbauelement geschaffen, welches umfaßt: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht, die auf der unteren Mantelschicht gebildet ist; eine aktive Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 und ausgebildet auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1, wobei der Absolutwert eines ersten Produkts aus Spannung und Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; eine obere optische Wellenleiterschicht, die auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gebildet ist; eine erste obere Mantelschicht eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; eine erste Ätzstopschicht aus In_x7Ga_1–x7P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen Mantelschicht mit 0 ≤ x7 ≤ 1; eine zweite Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten Ätzstopschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten Ätzstopschicht, derart, daß ein erster Abschnitt einer Streifennut zur Realisierung eines Strominjektionsfensters gebildet wird, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3 und 0 ≤ y1 ≤ 0,3; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, mit x8 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten oberen Mantelschicht derart, daß sie die Streifennut überdeckt, mit 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist, und wobei ein Absolutwert einer Summe eines zweiten Produkts einer Spannung und einer Dicke der ersten Ätzstopschicht und eines dritten Produkts einer Spannung und einer Dicke der zweiten Ätzstopschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm. Dies bedeutet: bei dem Halbleiterlaserbauelement nach dem zweiten Aspekt der Erfindung gilt –0,25 nm ≤ Δe1·de1 + Δe2·de2 ≤ 0,25 nm, wobei Δe1 und Δe2 die Spannungen der ersten und der zweiten Ätzstopschicht sind und de1 und de2 die Dicken der ersten bzw. der zweiten Ätzstopschicht sind.
Vorzugsweise umfaßt das Halbleiterbauelement gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine oder jede mögliche Kombination der obigen Merkmale (ii) und (iii) sowie der folgenden zusätzlichen Merkmale (iv) und (v).

(iv) Das Halbleiterlaserbauelement kann weiterhin enthalten: eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht, jeweils aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5, und jeweils ausgebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6; und wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und eines vierten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
(v) Die erste obere Mantelschicht besteht aus In_x6Ga_1–x6As_1–y6P_y6 oder aus Al_z5Ga_1–z5As, mit x6 = (0,49 ± 0,01)y6, 0,2 < y6 < 1 und 0,25 ≤ z5 ≤ 0,7.

(3) Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung schafft diese ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements mit folgenden Schritten: (a) Erzeugen einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer unteren optischen Wellenleiterschicht auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 auf der optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1; wobei ein Absolutwert eines ersten Produkts einer Spannung und einer Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; (d) Bilden einer oberen optischen Wellenleiterschicht auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht; (e) Bilden einer ersten oberen Mantelschicht aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; (f) Bilden einer Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–xAs_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps auf der ersten oberen Mantelschicht, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3; 0 ≤ y1 ≤ 0,3, wobei ein Absolutwert eines zweiten Produkts aus einer Spannung und einer Dicke der Ätzstopschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; (g) Bilden einer Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps auf der Ätzstopschicht, mit x8 = 0,49 ± 0,01; (h) Entfernen einer Streifenzone der Stromeingrenzungsschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden; (i) Entfernen einer Streifenzone der Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird; (j) Bilden einer zweiten oberen Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut von der zweiten oberen Mantelschicht bedeckt ist, wobei 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und (k) Bilden einer Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist.
Das heißt, das Halbleiterlaserbauelement nach dem ersten Aspekt der Erfindung läßt sich fertigen mit Hilfe des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
Vorzugsweise kann das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auch eine der folgenden zusätzlichen Merkmale (vi) bis (viii) oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale aufweisen.

(vi) Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann außerdem folgende Schritte aufweisen: (b1) nach dem Schritt (b), Bilden einer ersten Zugspannungssperrschicht aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6, und (c1) nach dem Schritt (c), Bilden einer zweiten Zugspannungsschicht aus In_x5Ga_1–x5As_1–5P_y5 auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und des zweiten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht und der Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
(vii) Das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann weiterhin folgenden Schritt aufweisen: (j1) vor dem Schritt (j), Bilden einer Zusatzschicht mit einer Dicke von 10 bis 400 nm aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps auf der Stromeingrenzungsschicht derart, daß die Streifennut mit der Zusatzschicht bedeckt ist, wobei x8 = 0,49 ± 0,01. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Dicke der In_x8Ga_1–x8P-Schicht 250 bis 300 nm beträgt.
(viii) Das Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann weiterhin nach dem Schritt (g) aufweisen: (g1) Bilden einer Deckschicht aus GaAs, und (g2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht, und im Schritt (i), Entfernen einer Restzone der Deckschicht. Darüber hinaus wird im Schritt (i) die restliche Fläche der Deckschicht entfernt.

Die oben angesprochene Deckschicht kann vom ersten oder vom zweiten Leitungstyp oder undotiert sein.
(4) Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements geschaffen, welches folgende Schritte beinhaltet: (a) Erzeugen einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer unteren optischen Wellenleiterschicht auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 auf der optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1; wobei ein Absolutwert eines ersten Produkts einer Spannung und einer Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; (d) Bilden einer oberen optischen Wellenleiterschicht auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht; (e) Bilden einer ersten oberen Mantelschicht eines zweiten Leitungstyps auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; (f) Bilden einer ersten Ätzstopschicht aus In_x7Ga_1–xP des zweiten Leitungstyps auf der oberen Mantelschicht, mit 0 ≤ x7 ≤ 1; (g) Bilden einer zweiten Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps auf der ersten Ätzstopschicht, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3, und 0 ≤ y1 ≤ 0,3; (h) Bilden einer Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps auf der Ätzstopschicht, mit x8 = 0,49 ± 0,01; (i) Entfernen einer Streifenzone der Strom eingrenzungsschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden; (j) Entfernen einer Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden; (k) Bilden eine zweiten oberen Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut von der zweiten oberen Mantelschicht bedeckt ist, wobei 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und (1) Bilden einer Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen Mantelschicht;
wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist, und ein Absolutwert einer Summe eines zweiten Produkts einer Spannung und einer Dicke der ersten Ätzstopschicht und eines dritten Produkts einer Spannung und einer Dicke der zweiten Ätzstopschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Dies bedeutet, daß das Halbleiterlaserbauelement gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit Hilfe des Verfahrens nach dem vierten Aspekt der Erfindung hergestellt werden kann.
Vorzugsweise kann das Verfahren nach dem vierten Aspekt der Erfindung auch eines der folgenden zusätzlichen Merkmale (ix) und (x) und des bereits erwähnten zusätzlichen Merkmals (vi) für sich oder in beliebiger Kombination enthalten.

(ix) Das Verfahren nach dem vierten Aspekt der Erfindung kann außerdem folgenden Schritt aufweisen: (k1) vor dem Schritt (k), Bilden einer Zusatzschicht mit einer Dicke von 10 bis 400 nm aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps auf der Stromeingrenzungsschicht derart, daß die Streifennut mit der Zusatzschicht bedeckt ist, wobei x8 = 0,49 ± 0,01. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Dicke der In_x8Ga_1–x8P-Schicht 250 bis 300 nm beträgt.
(x) Das Verfahren nach dem vierten Aspekt der Erfindung kann außerdem folgende Schritte aufweisen: (h1) Bilden einer Deckschicht aus GaAs, und (h2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht. Zusätzlich wird im Schritt (j) die restliche Fläche der Deckschicht ebenfalls entfernt.

Die oben angesprochene Deckschicht kann vom ersten oder vom zweiten Leitungstyp oder eine undotierte Schicht sein.
(5) Der erste bis vierte Aspekt der Erfindung bringen folgende Vorteile:

(a) Bei den Halbleiterlaserbauelementen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung wird die Stromeingrenzungsschicht aus In_x9Ga_1–x9P hergestellt, und die zweite obere Mantelschicht wird aus Al_z4Ga_1–z4As hergestellt. Deshalb erbringt die Differenz der Brechungsindizes zwischen der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen Mantelschicht bei hoher Genauigkeit eine Differenz von etwa 1,5 × 10^–3 bis 1 × 10¹² des äquivalenten Brechungsindex zwischen einem Teil der aktiven Zone unterhalb der streifenförmigen Nut und den übrigen Bereichen der aktiven Zone unterhalb der Stromeingrenzungsschicht, und man kann Schwingungen in höheren Moden sperren. Damit läßt sich eine Schwingung im Grund-Transversalmode auch dann aufrecht erhalten, wenn eine hohe Ausgangsleistung vorliegt.
(b) Wenn eine Basis- oder Grundschicht, auf der die zweite obere Deckschicht ausgebildet ist, Aluminium enthält, so ist diese Basisschicht anfällig für Oxidation und es ist schwierig, die gewünschten Kennwerte für das Halbleiterlaserbauelement zu erreichen. In den Halbleiterlaserbauelementen nach dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung jedoch enthalten die erste obere Mantelschicht aus In_x8Ga_1–x8P, die erste Ätzstopschicht aus In_x7Ga_1–x7P und die Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P, die eine Basisschicht für die zweite obere Mantelschicht sein kann, kein Aluminium. Deshalb ist es einfach, die zweite obere Mantelschicht auszubilden. Da außerdem ein Kristalldefekt aufgrund der Oxidation von Aluminium nicht vorkommt, verschlechtern sich die Kennwerte des Halbleiterlaserbauelements nicht, die Zuverlässigkeit wird verbessert.
(c) Da die Stromeingrenzungsschicht innerhalb des Halbleiterlaserbauelements angeordnet ist, besteht die Möglichkeit, die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und der Kontaktschicht zu vergrößern. Deshalb läßt sich der Kontaktwiderstand verringern.
(d) Aufgrund der Schaffung der Stromeingrenzungsschicht können die Ströme in einer schmalen Breite während der Strominjektion in die aktive Zone eingeschnürt werden. Deshalb ist die Schwingung im transversalen Mode weniger geeignet, einen Knick in der Strom-Optiksignal-Kennlinie hervorzurufen. Das heißt, der sogenannte Kink-Level läßt sich anheben.
(e) Da die Ätzstopschicht aus InGaAsP besteht, kann die Streifenbreite durch Naßätzung, bei der die Differenz der Ätzgeschwindigkeit zwischen der Ätzstopschicht und der Stromeingrenzungsschicht aus InGaP genutzt wird, exakt eingestellt werden.
(f) Wenn die InGaP-Schicht mit einer Dicke von 10 bis 400 nm vor der Ausbildung der zweiten oberen Mantelschicht gebildet wird, ist es möglich, den Steuerbereich für die Al-Zusammensetzung in der zweiten oberen Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As zu verbessern.
(g) Wenn die Zugspannungsspenschichten aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 ≤ y5 ≤ 0,6) oberhalb bzw. unterhalb der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht ausgebildet werden, werden verschiedene Kennwerte verbessert (zum Beispiel wird der Schwellenstrom herabgesetzt), und die Zuverlässigkeit wird gesteigert.
(h) Wenn die Streifenbreite gleich oder größer ist als 1 μm, sind die erfindungsgemäßen Halbleiterlaserbauelemente nach dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung deshalb am meisten vorteilhaft, weil die Bauelemente dann mit hoher Ausgangsleistung und wenig Rauschen auch im Mehrfachmodenbetrieb schwingen können.
(i) Wenn auf der Stromeingrenzungsschicht aus InGaP eine Deckschicht aus GaAs gebildet wird, kann man die Ausbildung eines natürlichen Oxidationsfilms auf der Strom eingrenzungsschicht aus InGaP vermeiden, ebenso wie eine metamorphe Änderung in der Stromeingrenzungsschicht aus InGaP, die dann stattfindet, wenn direkt auf der Stromeingrenzungsschicht eine Resistschicht ausgebildet wird. Da außerdem die Deckschicht aus GaAs entfernt wird, bevor die zweite obere optische Wellenleiterschicht ausgebildet wird, kann man einen auf der Basisschicht, auf welcher der zweite obere optische Wellenleiter gebildet wird, verbliebenen Rest beseitigen und so das Auftreten von Kristalldefekten unterbinden.

(6) Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterlaserbauelement geschaffen, welches folgende Merkmale aufweist: ein GaAs-Substrat eine ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht vom nicht-dotierten Typ oder dem ersten Leitungstyp, ausgebildet auf der unteren Mantelschicht; eine aktive Schicht, die auf der unteren optischen Wellenleiterschicht gebildet ist; eine erste obere optische Wellenleiterschicht eines undotierten oder eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der aktiven Schicht; eine Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifenzone zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden, wobei 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, wobei 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere optische Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten obere optischen Wellenleiterschicht, um die Streifennut abzudecken; eine obere Mantelschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und eine Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der oberen Mantelschicht; wobei eine Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm und die aktive Schicht aus InGaAsP oder GaAsP besteht.
Vorzugsweise kann das Halbleiterlaserbauelement gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung auch eines der folgenden zusätzlichen Merkmale (xi) und (xvii) oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale aufweisen:

(xi) Das Verfahren nach dem fünften Aspekt der Erfindung kann außerdem aufweisen: eine Deckschicht aus In_0,9Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps und ausgebildet zwischen der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht.
(xii) Jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht besteht aus In_x2Ga_1–x2P mit x2 = 0,49 ± 0,01.
(xiii) Jede der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht kann aus In_x2Ga_1–x2As_y2P_1–y2 bestehen, wobei x2 = 0,49 ± 0,01)y2 und 0 ≤ x2 ≤ 0,49.
(xiv) Das Halbleiterlaserbauelement nach dem fünften oder dem sechsten Aspekt der Erfindung kann weiterhin eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht aus In-GaP, InGaAsP oder GaAsP enthalten und kann oberhalb bzw. unterhalb der aktiven Schicht ausgebildet sein.
(xv) Die untere und die obere Mantelschicht können jeweils aus AlGaAs, InGaAlP der InGaAlPAs bestehen, die bezüglich des GaAs-Substrats gitterangepaßt sind.
Bei dem fünften bis zehnten Aspekt der Erfindung ist, wenn eine Schicht auf das Substrat mit der Gitterkonstanten c durch Wachstum gebildet wird, und der Absolutwert von (c-cs)/cs gleich oder kleiner als 0,003 st, die Schicht bezüglich des Substrats gitterangepaßt, wobei cs die Gitterkonstante des GaAs-Substrats ist.
(xvi) Der Boden der streifenförmigen Nut besitzt eine Breite von 1 bis 5 μm, und eine Differenz des äquivalenten Brechungsindex, hervorgerufen durch eine Differenz des Bre chungsindex zwischen der Stromeingrenzungsschicht und dem der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht, liegt im Bereich von 0,0015 bis 0,01. Die Differenz des äquivalenten Brechungsindex ist eine Differenz des äquivalenten Brechungsindex für Ausbreitungsmoden in Dickenrichtung zwischen Bereichen der aktiven Zone unterhalb der Stromeingrenzungsschicht und dem anderen Bereich der aktiven Zone unterhalb der streifenförmigen Nut.
(xvii) Der Boden der streifenförmigen Nut besitzt eine Breite gleich oder größer 10 μm.

(7) Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterlaserbauelement mit folgenden Merkmalen geschaffen: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht vom nicht-dotierten Typ oder dem ersten Leitungstyp, ausgebildet auf der unteren Mantelschicht; eine aktive Schicht, die auf der unteren optischen Wellenleiterschicht gebildet ist; eine erste obere optische Wellenleiterschicht eines undotierten oder eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der aktiven Schicht; eine erste Ätzstopschicht aus In_x9Ga_1–x9P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, mit 0 ≤ x9 ≤ 1; eine zweite Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1p_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten Ätzstopschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten Ätzstopschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden mit 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; eine Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird, wobei 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere optische Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeinschließungsschicht und der Streifenzone der ersten Ätzstopschicht derart, daß die Streifennut bedeckt wird; eine obere Mantelschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und eine Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps und ausgebildet auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten obe ren optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm, und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Vorzugsweise kann das Halbleiterlaserbauelement gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung auch eines der oben angesprochenen zusätzlichen Merkmale (xi) und (xvii) oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale aufweisen.
(8) Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Fertigen eines Halbleiterlaserbauelements mit folgenden Schritten geschaffen: (a) Ausbilden einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer zweiten optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom ersten Leitungstyp auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Schicht auf der unteren optischen Wellenleiterschicht; (d) Bilden einer ersten oberen optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom zweiten Leitungstyp auf der aktiven Schicht; (e) Bilden einer Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps auf der ersten oberen Wellenleiterschicht, wobei 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; (f) Bilden einer Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps auf der Ätzstopschicht, mit 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; (g) Entfernen einer Streifenzone der Stromeinschließungsschicht derart, daß ein erster Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters gebildet wird; (h) Entfernen einer Streifenzone einer Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird; (i) Bilden einer zweite oberen optischen Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut mit der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht bedeckt ist; (j) Bilden einer oberen Mantelschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und (k) Bilden einer Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke aus der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer als 0,6 μm ist und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Demnach kann das Halbleiterlaserbauelement nach dem fünften Aspekt der Erfindung hergestellt werden durch das Verfahren gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung.
Vorzugsweise kann das Verfahren nach dem siebten Aspekt der Erfindung auch eines der folgenden Merkmale (xviii) und (xix) oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale aufweisen.

(xviii) Das Verfahren nach dem siebten Aspekt der Erfindung kann weiterhin folgende Schritte aufweisen: (b1) nach dem Schritt (b), Bilden einer ersten Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, und (c1) nach dem Schritt (c), Bilden einer zweiten Zugspannungsschicht aus InGaP, In-GaAsP oder GaAsP auf der aktiven Schicht.
(xix) Das Verfahren nach dem siebten Aspekt der Erfindung kann außerdem im Anschluß an den Schritt (f) folgende Schritt aufweisen: (f1) Bilden einer Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps, und (f2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht, und im Schritt (h), weiteres Entfernen eines restlichen Bereichs der Deckschicht.

(9) Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Fertigen eines Halbleiterlaserbauelements mit folgenden Schritten geschaffen: (a) Ausbilden einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer zweiten optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom ersten Leitungstyp auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Schicht auf der unteren optischen Wellenleiterschicht; (d) Bilden einer ersten oberen optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom zweiten Leitungstyp auf der aktiven Schicht; (e) Bilden einer ersten Ätzstopschicht aus In_x9Ga_1–x9P des zweiten Leitungstyps auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht mit 0 ≤ x9 ≤ 1; (f) Bilden einer zweiten Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps auf der ersten Ätzstopschicht, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; (g) Bilden einer Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps auf der zweiten Ätzstopschicht, mit 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; (h) Entfernen einer Streifenzone de Stromeinschließungsschicht derart, daß ein erster Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters gebildet wird; (i) Entfernen einer Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden; (j) Bilden einer zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut von der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht abgedeckt ist; (k) Bilden einer oberen Mantelschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und (1) Bilden einer Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke aus der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer als 0,6 μm ist und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Das Halbleiterbauelement nach dem sechsten Aspekt der Erfindung läßt sich also mit Hilfe des Verfahrens gemäß dem achten Aspekt der Erfindung herstellen.
Vorzugsweise kann das Verfahren nach dem achten Aspekt der Erfindung auch das oben erwähnte Merkmal (xviii) oder das folgende Merkmal (xx) oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale aufweisen.

(xx) Das Verfahren nach dem achten Aspekt der Erfindung kann außerdem nach dem Schritt (g) aufweisen: (g1) Bilden einer Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps, und (g2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht, und im Schritt (i) Entfernen einer restlichen Zone der Deckschicht.

(10) Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung wird eine Festkörperlaservorrichtung mit dem Halbleiterlaserbauelement gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung als Anregungsquelle geschaffen.
Vorzugsweise kann die Festkörperlaservorrichtung gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung auch das folgende Zusatzmerkmal (xxi) und eines der obigen zusätzlichen Merkmale (xi) bis (xvii) oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale aufweisen.

(xxi) Die Festkörperlaservorrichtung gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung kann weiterhin einen Festkörperlaserkristall enthalten, der mit dem ersten Laserlicht angeregt wird, welches von der Anregungslichtquelle abgegeben wird, um ein zweites Laserlicht zu emittieren, wobei ein Wellenlängenwandlerkristall vorgesehen ist, welcher das zweite Laserlicht in eine zweite Harmonische umwandelt.

(11) Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Festkörperlaservorrichtung mit einem Halbleiterlaserbauelement nach dem sechsten Aspekt der Erfindung als Anregungslichtquelle geschaffen.
Vorzugsweise kann die Festkörperlaservorrichtung gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung eines oder jede beliebige Kombination der bereits erwähnten zusätzlichen Merkmale (xi) bis (xvii) und (xxi) aufweisen.
(12) Der fünfte bis zehnte Aspekt der Erfindung bieten folgende Vorteile:

(a) Da die Stromeingrenzungsstruktur ausgebildet ist, läßt sich die durch die Junction-Down-Lagerung verursachte Spannung verringern, und die Schwankung der Transversalmoden während des Schwingens läßt sich unterdrücken. Damit läßt sich die Schwankung des optischen Ausgangssignals der Festkörperlaservorrichtung unterdrücken. Wenn außerdem von der Junction-Down-Halterung Gebrauch gemacht wird, wird die Wärmeableitfähigkeit des Halbleiterlaserbauelements verbessert. Aus diesem Grund läßt sich das Ausmaß der Wellenlängenfluktuation reduzieren, deren Ursache in einer Erhöhung des Treiberstroms liegt. Damit ist es möglich, eine Festkörperlaservorrichtung zu schaffen, die über lange Zeit hinweg ein hohes Maß an Zuverlässigkeit besitzt.
(b) Bei den Halbleiterlaserbauelementen nach dem fünften und sechsten Aspekt der Erfindung enthalten die aktiven Schichten kein Aluminium. Deshalb sind die Halbleiterlaserbauelemente frei vor Schäden durch Oxidation von Aluminium, und die Bauelemente sind auch dann zuverlässig, wenn sie mit hoher Ausgangsleistung arbeiten.
(c) Die Halbleiterlaserbauelemente gemäß dem fünften und sechsten Aspekt der Erfindung besitzen die Stromeingrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P. Wenn daher die zweite obere optische Wellenleiterschicht aus InGaP oder InGaAsP besteht, entspricht die Differenz zwischen den Brechungsindizes der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen Mantelschicht etwa 1,5 × 10^–3 bis 1 × 10^–2 des äquivalenten Brechungsindex zwischen dem Bereich der aktiven Zone unterhalb der Streifennut und den übrigen Bereichen der aktiven Zone unterhalb der Stromeingrenzungsschicht. Insbesondere dann, wenn die Breite der Schwingungszone schmal ist, beispielsweise 1 μm bis 5 μm beträgt, und außerdem die Differenz des äquivalenten Brechungsindex zu groß ist, werden die Transversalmoden instabil. Wenn allerdings die Differenz des äquivalenten Brechungsindex etwa 1,5 × 10^–3 bis 1 × 10^–2 beträgt, können die Halbleiterlaserbauelemente in einem Grund-Transversalmode arbeiten, auch wenn die Ausgangsleistung groß ist, und die Instabilität des Transversalmode aufgrund des Auftretens höherer Moden läßt sich unterdrücken.
(d) Da die Stromeingrenzungsschicht innerhalb des Halbleiterlaserbauelements angeordnet ist, kann man die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und der Kontaktschicht erhöhen. Deshalb läßt sich der Kontaktwiderstand verringern, und es ist möglich, die Halbleiterlaserbauelemente mit hoher Ausgangsleistung zu betreiben.
(e) Um eine Beeinträchtigung der lichtemittierenden Stirnfläche aufgrund hoher Photonendichte in einem Halbleiterlaserbauelement hoher Leistung zu vermeiden, ist es wirksam, die Dicke einer optischen Wellenleiterschicht zu erhöhen und damit die Spitzen-Photonen dicht innerhalb der aktiven Schicht zu reduzieren. Bei herkömmlichen Halbleiterlaserbauelementen allerdings, die eine Stromeingrenzungsstruktur und eine indexgeführte Struktur besitzen, ist die Dicke der optischen Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der Stromeingrenzungsschicht deshalb begrenzt, weil der Abstand zwi schen der aktiven Schicht und der Stromeingrenzungsschicht nicht erhöht werden kann, um einen Grund-Transversalmoden durch den Effekt der indexgeführten Struktur zu realisieren. Gemäß dem fünften bis zehnte Aspekt der Erfindung ist die zweite obere optische Wellenleiterschicht über der Stromeingrenzungsschicht angeordnet, wobei die Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm. Deshalb ist es möglich, die Dicke der optischen Wellenleiterschicht wesentlich zu steigern und die Spitzen-Photonendichte innerhalb der aktiven Schicht zu verringern. Darüber hinaus ist es möglich, den Temperaturanstieg an der Lichtemissionsfläche, verursacht durch eine Zunahme der emissionslosen Ströme, zu vermeiden, mithin eine Beeinträchtigung der Lichtemissionsfläche aufgrund einer hohen Photonendichte zu vermeiden, was die Zuverlässigkeit beim Hochleistungsbetrieb steigert.
(f) Beim sechsten, achten und zehnten Aspekt der Erfindung besteht die erste Ätzstopschicht aus InGaP, die zweite Ätzstopschicht besteht aus InGaAsP und ist über der ersten Ätzstopschicht angeordnet. Wenn also als Ätzmittel Schwefelsäure verwendet wird, wird ausschließlich die zweite Ätzstopschicht aus InGaAsP geätzt, die erste Ätzstopschicht aus InGaP wird nicht geätzt. Das heißt: man kann den Ätzvorgang exakt an der oberen Grenze der ersten Ätzstopschicht anhalten, und damit läßt sich die indexgeleitete Struktur sowie die Streifenbreite exakt durch Ätzen bilden.
(g) Wenn eine Deckschicht aus InGaP auf der Stromeingrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P hergestellt wird, besteht die Möglichkeit, die Ausbildung eines natürlichen Oxidationsfilms auf der Strombegrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P ebenso zu vermeiden wie eine metamorphe Änderung in der Strombegrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P, die dann in Erscheinung tritt, wenn direkt auf der Stromeingrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P eine Resistmaterialschicht gebildet wird.
(h) Wenn jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2P oder In_x2Ga_1–x2As_y2P_1–y2 gebildet wird, kann der Bandlückenunterschied zwischen der aktiven Schicht und den opti schen Wellenleiterschichten größer gemacht werden als die Bandlückenunterschiede bei herkömmlichen Halbleiterlaserbauelementen. Aus diesem Grund läßt sich Leckstrom vermeiden, Ladungsträger lassen sich wirksam eingrenzen, und damit läßt sich der Schwellenstrom senken.
(i) Wenn die Zugspannungssperrschichten aus InGaP, InGaAsP oder aus GaAsP oberhalb und unterhalb der Druckspannungs-Quantenwannenschicht gebildet sind, können verschiedene Kennwerte verbessert werden (zum Beispiel wird der Schwellenstrom gesenkt), und die Zuverlässigkeit kann gesteigert werden.
(j) Wenn jede von der oberen und der unteren Mantelschicht aus AlGaAs, InGaP oder InGaAlPAs mit einer Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gebildet wird, können Ladungsträger und Licht in wirksamer Weise in der aktiven Schicht eingeschnürt werden, und der Wirkungsgrad läßt sich steigern, da die Bandlücken der Mantelschichten aus derartigen Stoffen größer sind als die Bandlücken der optischen Wellenleiterschichten, und die Brechungsindizes der Mantelschichten kleiner sind als diejenigen der optischen Wellenleiterschichten.
(k) Da die Festkörperlaservorrichtungen nach dem neunten und zehnten Aspekt der Erfindung als Anregungslichtquellen die zuverlässigen Hochleistungs-Halbleiterlaserbauelemente gemäß dem fünften und dem sechsten Aspekt der Erfindung verwenden, werden zuverlässige Hochleistungs-Festkörperlaservorrichtungen ermöglicht.
(l) Insbesondere dann, wenn die Halbleiterlaserbauelemente in den Festkörperlaservorrichtungen nach dem neunten oder dem zehnten Aspekt der Erfindung eingesetzt werden, die eine Schwingungszone (das heißt eine Streifennut) mit einer Breite von 10 μm oder darüber enthalten, läßt sich ein zuverlässiges Hochleistungs-Laserlicht erzielen.
(m) Insbesondere dann, wenn die Festkörperlaservorrichtungen gemäß dem neunten oder zehnten Aspekt der Erfindung ein Wellenlängenwandlerkristall enthalten, welches das Festkörperlaserlicht umwandelt in eine erste Oberwelle oder zweite Harmonische, kann zuverlässiges Hochleistungs-Oberwellenlaserlicht gewonnen werden.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1D sind Schnittansichten von repräsentativen Stufen oder Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der ersten Ausführungsform der Erfindung.
2A bis 2D sind Querschnittansichten repräsentativer Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlaserbauelements der dritten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlaserbauelements gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung.
5A bis 5D sind Querschnittansichten repräsentativer Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der fünften Ausführungsform der Erfindung.
6A bis 6D sind Querschnittansichten repräsentativer Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements als sechste Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlaserbauelements der siebten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlaserbauelements der achten Ausführungsform der Erfindung.
9A bis 9D sind Querschnittansichten repräsentativer Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements als neunte Ausführungsform der Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Halbleiterlaserbauelements.
11 ist eine Darstellung, die schematisch den Aufbau eines Systems zum Messen von Rauschen zeigt.
12 ist eine graphische Darstellung, welche die Ergebnisse der Rauschmessung in dem herkömmlichen Halbleiterlaserbauelement und dem erfindungsgemäßen Halbleiterlaserbauelement darstellt.
13A bis 13D sind Querschnittansichten repräsentativer Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der zehnten Ausführungsform der Erfindung.
14A bis 14D sind Querschnittansichten repräsentativer Stadien eines Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der elften Ausführungsform der Erfindung.
15 ist ein Diagramm, welches schematisch den Aufbau einer Festkörperlaservorrichtung zeigt, die als Anregungslichtquelle ein Halbleiterlaserbauelement gemäß der Erfindung zeigt.
16 ist ein Diagramm, welches schematisch den Aufbau einer weiteren Festkörperlaservorrichtung zeigt, die als Anregungslichtquelle von einem Halbleiterlaserbauelement gemäß der Erfindung Gebrauch macht.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläutert.
Erste Ausführungsform
1A bis 1D zeigen Querschnitte repräsentativer Stadien des Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der ersten Ausführungsform, wobei die Querschnitte rechtwinklig zu der Richtung des Lichts verlaufen, welches von dem Halbleiterlaserbauelement emittiert wird.
Zunächst wird gemäß 1A eine n-leitende untere Mantelschicht 2 aus In_x8Ga_1–x8P (x8 = 0,49 ± 0,01), eine n-leitende oder i-leitende (eigenleitende) optische Wellenleiterschicht 3 aus In_x2Ga_1–x2As_1–y2P_y2 (x2 = (0,49 ± 0,01)y2; 0 ≤ x2 ≤ 0,3), eine aktive Druckspannungs-Quantenwannenschicht 4 aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1), eine p-leitende oder i-leitende (eigenleitende) optische Wellenleiterschicht 5 aus In_x2Ga_1–x2As_1–y2P_y2 (x2 = (0,49 ± 0,01)y2; 0 ≤ x2 ≤ 0,3), eine p-leitende erste obere Mantelschicht 6 aus In_x8Ga_1–x8P, eine n- oder p-leitende Ätzstopschicht 7 aus In_x1G_1–xAs_1–y1P_y1 (0 ≤ x1 ≤ 0,3; 0 ≤ y1 ≤ 0,3) mit einer Dicke von zum Beispiel 20 nm, eine n-leitende Stromeingrenzungsschicht 8 aus In_x8Ga_1–x8P mit einer Dicke von beispielsweise 1 μm, und eine GaAs-Deckschicht 9 mit einer Dicke von beispielsweise 10 nm auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 1 durch organometallische Epitaxie aus der Dampfphase erzeugt. Dann wird über der GaAs-Deckschicht 9 ein SiO₂-Film 10 gebildet, und durch herkömmliche Lithographie wird eine Streifenzone des SiO₂-Films 10 mit eine Breite von etwa 3 μm, die sich in <011>-Richtung erstreckt, beseitigt, so daß eine Streifenzone der GaAs-Deckschicht 9 freiliegt.
Als nächstes wird gemäß 1B die freiliegende Steifenzone der GaAs-Deckschicht 9 unter Verwendung des SiO₂-Films 10 als Maske mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel geätzt. Anschließend wird eine Streifenzone der n-leitenden Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P mit einem Salzsäure-Ätzmittel geätzt, bis eine Streifenzone der n- oder p-leitenden Ätzstopschicht 7 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt.
Anschließend werden gemäß 1C die verbliebenen Bereiche des SiO₂-Films 10 durch Ätzen mit Flußsäure beseitigt. Anschließend werden die verbliebenen Bereiche der GaAs-Deckschicht 9 und der freiliegende Bereich der n- oder p-leitenden Ätzstopschicht 7 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel beseitigt.
Schließlich wird gemäß 1D eine p-leitende zweite obere Mantelschicht 11 aus Al_z4Ga_1–z4As (0,2 ≤ z4 ≤ 0,5) sowie eine p-leitende GaAs-Kontaktschicht 12 auf der Schichtstruktur nach 1C gebildet. Dann wird auf der p-leitenden GaAs-Kontaktschicht 12 eine p-Elektrode 13 gebildet. Ferner wird die freiliegende Oberfläche des Substrats 1 poliert, und darauf wird eine n-Elektrode 14 ausgebildet. Als nächstes werden die beiden Stirnflächen des Schichtaufbaus gespalten, und auf den jeweiligen Stirnflächen werden zur Bildung eines Resonators eine hochreflektierende bzw. eine niedrigreflektierende Beschichtung angebracht. Anschließend wird der oben erläuterte Aufbau zu einem Chip eines Halbleiterlaserbauelements geformt.
Bei dem obigen Aufbau besitzt die erste obere Mantelschicht 6 aus p-leitendem In_x8Ga_1–x8P eine Dicke, durch die eine Schwingung im Grund-Transversalmodus auch bei hoher Ausgangsleistung aufrecht erhalten werden kann. Da außerdem eine Stromeingrenzungsstruktur und eine reale Brechungsindexstruktur durch die zweite obere Mantelschicht 11 aus p-leitendem Al_z4Ga₁__z4As und der n-leitenden Strombegrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P realisiert ist, kann man auch einen Unterschied von etwa 1,5 × 10^–3 bis 1 × 10^–2 im äquivalenten Brechungsindex zwischen den Bereichen der aktiven Zone unterhalb der Strombegrenzungsschicht und dem übrigen Bereich der aktiven Zone unterhalb der Streifennut erzielen. Deshalb läßt sich das Schwingen eines Grund-Transversalmode auch dann aufrecht erhalten, wenn die Ausgangsleistung groß wird, so daß man einen zuverlässigen Halbleiterlaser realisieren kann.
Die GaAs-Deckschicht kann n-leitend, p-leitend oder undotiert sein. Da außerdem die GaAs-Deckschicht auf der InGaP-Strombegrenzungsschicht gebildet ist, besteht die Möglichkeit, die Ausbildung eines natürlichen Oxidationsfilms auf der InGaP-Strombegrenzungsschicht zu vermeiden und damit auch eine metamorphe Änderung der Strombegrenzungsschicht aus InGaP, die dann zustande kommt, wenn eine Resistschicht direkt auf der InGaP-Stromeingrenzungsschicht gebildet wird. Da ferner die GaAs-Deckschicht entfernt wird, bevor die zweite obere Mantelschicht erzeugt wird, ist es möglich, einen auf der Basisschicht, auf welcher die zweite obere Mantelschicht erzeugt wird, verbliebene Rest zu beseitigen und so das Auftreten von Kristalldefekten zu unterbinden.
Zweite Ausführunsgform
2A bis 2D zeigen Querschnitte der repräsentativen Stadien in dem Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements als zweite Ausführungsform, wobei der Querschnitt rechtwinklig zu der Richtung des Lichts verläuft, welches von dem Halbleiterlaserbauelement abgestrahlt wird.
Der Aufbau des Halbleiterlaserbauelements der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform dadurch, daß die in der ersten Ausführungsform vorhandene Deckschicht 9 aus GaAs nicht gebildet wird. Das heißt: es wird ein SiO₂-Film 10 direkt auf der Stromeingrenzungsschicht 8 aus InGaP gebildet, wie in 2A zu sehen ist. Dann wird gemäß 2B eine Streifenzone der Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P mit einem Salzsäure-Ätzmittel unter Verwendung des SiO₂-Films als Maske geätzt, bis die Ätzstopschicht 7 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt. Als nächstes werden gemäß 2C die verbliebenen Bereiche des SiO₂-Films 10 durch Ätzen mit Flußsäureätzmittel entfernt. Dann wird der freiliegende Bereich der Ätzstopschicht 7 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit Schwefelsäure-Ätzmittel beseitigt. Anschließend wird mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei der ersten Ausführungsform das Halbleiterlaserbauelement als solches der zweiten Ausführungsform gemäß 2D ausgebildet.
Dritte Ausführungsform
3 zeigt einen Querschnitt eines Halbleiterlaserbauelements der dritten Ausführungsform, wobei der Querschnitt rechtwinklig zu der Richtung verläuft, in der Licht von dem Halbleiterlaserbauelement abgestrahlt wird. Der Aufbau des Halbleiterlaserbauelements der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform dadurch, daß die InGaP-Schicht vor der Erzeugung der zweiten oberen Mantelschicht gebildet wird.
Das heißt: nachdem der SiO₂-Film 10 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel entfernt wurde, werden ein Streifenbereich der GaAs-Deckschicht 9 und ein freiliegender Streifenbereich der Ätzstopschicht 7 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel genauso wie bei der ersten Ausführungsform entfernt, und es wird eine p-leitende Schicht 15 aus In_x8Ga_1–x8P mit einer Dicke von zum Beispiel etwa 50 nm gemäß 3 gebildet (x8 = 0,49 ± 0,01). Anschließend werden die p-leitende zweite obere Mantelschicht 11 aus Al_z4Ga_1–z4As (0,20 ≤ z4 ≤ 0,50) und die p-leitende GaAs-Kontaktschicht 12 auf der p-leitenden Schicht 15 aus In_x8Ga_1–x8P gebildet. Anschließend wird mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei der ersten Ausführungsform das Halbleiterlaserbauelement der dritten Ausführungsform zu einem Chip ausgebildet.
Durch die Schaffung der p-leitenden Schicht 15 aus In_x8Ga_1–x8P läßt sich der Steuerbereich der Al-Zusammensetzung in der zweiten oberen Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As steigern. Wenn die Dicke der Mantelschicht etwa 100 nm beträgt, beträgt die Dicke der Schicht 15 aus In_x8Ga_1–x8P vorzugsweise 10 bis 400 nm. Insbesondere liegt die optimale Dicke der Schicht aus In_x8Ga_1–x8P bei 250 bis 300 nm.
Vierte Ausführunsgform
4 zeigt eine Querschnittansicht eines Halbleiterlaserbauelements als vierte Ausführungsform, wobei der Querschnitt rechtwinklig zu der Richtung des Lichts verläuft, welches von dem Halbleiterlaserbauelement abgestrahlt wird. Der Aufbau des Halbleiterlaserbauelements der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Zugspannungsspenschicht 16 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; 0 < y5 ≤ 0,6) und die Zugspannungsspenschicht 17 aus In_x5GsAs_1–y5P_y5 unterhalb und oberhalb der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht 4 aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1) gebildet werden. Durch die Zugspannungsspenschicht (oder -barrierenschicht) 16 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; 0 < y5 ≤ 0,6) und die Zugspannungsbarrierenschicht 17 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 werden verschiedene Kennwerte verbessert (beispielsweise wird der Schwellenstrom gesenkt), und die Zuverlässigkeit wird gesteigert.
Fünfte Ausführunsgform
5A bis 5D zeigen Querschnitte repräsentativer Stadien des Verfahrens zum Erzeugen eines Halbleiterlaserbauelements der fünften Ausführungsform, wobei der Querschnitt rechtwinklig zu der Richtung des Lichts verläuft, welches von dem Halbleiterlaserbauelement abgestrahlt wird.
Als erstes wird gemäß 5A eine untere Mantelschicht 82 aus n-leitendem In_x6Ga_1–x6As_1–y6P_y6 (x6 = (0,49 ± 0,01)y6; 0,2 < y6 < 1) sowie eine n-leitende oder i-leitende optische Wellenleiterschicht 83 aus In_x2Ga_1–x2As_1–y2P_y2 (x2 = 0,49 ± 0,01)y2; 0 ≤ x2 < x6), eine aktive Druckspannungs-Quantenwannenschicht 84 aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1), eine p- oder i-leitende optische Wellenleiterschicht 85 aus In_x2Ga_1–x2As_1–y2P_y2, eine p-leitende erste obere Mantelschicht 86 aus In_X6Ga_1–x6As_1–y6P_y6, eine p-leitende erste Ätzstopschicht 87 aus In_x7Ga_1–x7P (0 ≤ x7 ≤ 1), eine p-leitende zweite Ätzstopschicht 88 aus In_x1Ga_1–xAs_1–y1P_y1 (0 ≤ x1 ≤ 0,3; 0 ≤ y3 ≤ 0,3) mit einer Dicke von zum Beispiel 20 nm, eine Stromeingrenzungsschicht 39 aus n-leitendem In_x8Ga_1–x8P (x8 = 0,49 ± 0,01) mit einer Dicke von zum Beispiel 1 μm, und eine GaAs-Deckschicht 90 mit einer Dicke von beispielsweise 10 nm auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 81 durch organometallische Epitaxie aus der Dampfphase gebildet. Dann wird ein SiO₂-Film 91 über der n-leitenden GaAs-Deckschicht 90 gebildet, und mittels herkömmlicher Lithographie wird eine Streifenzone des SiO₂-Films 91 mit einer Breite von etwa 3 μm, die sich in <011>-Richtung erstreckt, entfernt.
Als nächstes wird gemäß 5B eine Streifenzone der n-leitenden GaAs-Deckschicht 90 mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel unter Verwendung des SiO₂-Films 91 als Maske geätzt. Anschließend wird eine Streifenzone der Stromeingrenzungsschicht aus n-leitendem In_x8Ga_1–x8P mit einem Salzsäure-Ätzmittel soweit geätzt, bis eine Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht 88 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt.
Anschließend werden gemäß C die übrigen Bereiche der SiO₂-Schicht 91 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel weggeätzt, und die verbliebenen Bereiche der n-leitenden GaAs-Deckschicht 90 und ein Streifenbereich der zweiten Ätzstopschicht 88 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 werden entfernt durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel, so daß eine streifenförmige Zone der ersten Ätzstopschicht 87 aus p-leitendem In_x7Ga_1–x7P freiliegt.
Schließlich wird gemäß 5D eine zweite obere Mantelschicht 92 aus p-leitendem Al_z4Ga_1–z4As (0,20 ≤ z4 ≤ 0,50) sowie eine p-leitende GaAs-Kontaktschicht 93 über der Schichtstruktur nach 6C ausgebildet. Dann wird eine p-Elektrode 94 auf der p-leitenden GaAs-Kontaktschicht 93 gebildet. Darüber hinaus wird die freiliegende Oberfläche des Substrats 81 poliert, und darauf wird eine Elektrode 95 gebildet. Als nächstes werden die beiden Stirnflächen des Schichtaufbaus aufgespalten, und auf den jeweiligen Endflächen wird zur Bildung eines Resonators eine Überzugschicht hohen und niedrigen Reflexionsvermögens gebildet. Anschließend wird der obige Aufbau zu einem Chip eines Halbleiterlaserbauelements geformt.
Bei dem Aufbau der fünften Ausführungsform ist die GaAs-Deckschicht n-leitend, p-leitend oder ist undotiert.
Sechste Ausführungsform
Bei dem Aufbau der fünften Ausführungsform kann die n-leitende GaAs-Deckschicht weggelassen werden. 6A bis 6D zeigen Querschnitte für die repräsentativen Stadien des Verfahrens zum Fertigen eines Halbleiterlaserbauelements als sechste Ausführungsform, wobei die Querschnitte rechtwinklig zu derjenigen Richtung verlaufen, in der Licht von dem Halbleiterlaserbauelement emittiert wird.
Der Aufbau des Halbleiterlaserbauelements der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der fünften Ausführungsform dadurch, daß die GaAs-Deckschicht 90 der fünften Ausführungsform nicht vorhanden ist. Das heißt: der SiO₂-Film 91 wird direkt auf der Stromeingrenzungsschicht 89 aus InGaP ausgebildet, wie in 6A dargestellt ist. Dann wird gemäß 6B eine Streifenzone der Stromeingrenzungsschicht 89 aus In_x8Ga_1–x8P mit einem Salzsäure-Ätzmittel unter Verwendung des SiO₂-Films 91 als Maske soweit geätzt, bis eine Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht 88 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt. Als nächstes werden gemäß 6C die verbliebenen Bereiche des SiO₂-Films 91 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel entfernt. Dann wird der freiliegende Streifenbereich der zweiten Ätzstopschicht 88 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel entfernt. Anschließend wird mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei der fünften Ausführungsform das Halbleiterlaserbauelement als sechste Ausführungsform der Erfindung gemäß 6D vervollständigt.
Siebte Ausführungsform
7 zeigt einen Querschnitt eines Halbleiterlaserbauelements als siebte Ausführungsform, wobei der Schnitt rechtwinklig zu der Richtung verläuft, in der von dem Halbleiterlaserbauelement Licht emittiert wird. Der Aufbau des Halbleiterlaserbauelements der siebten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der fünften Ausführungsform da durch, daß die Schicht aus InGaP vor der Bildung der zweiten oberen Mantelschicht gebildet wird.
Dies bedeutet: nachdem der SiO₂-Film 91 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel entfernt ist und die GaAs-Deckschicht 90 sowie die Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht 88 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel wie bei der fünften Ausführungsform entfernt wurden, wird eine p-leitende Schicht 96 aus In_x8Ga_1–x8P (x8 = 0,49 ± 0,01) mit einer Dicke von beispielsweise etwa 50 nm gebildet, wie in 7 dargestellt ist. Dann werden die zweite obere Mantelschicht 92 aus p-leitendem Al_z4Ga_1–z4As (0,20 ≤ z4 ≤ 0,50) und die p-leitende GaAs-Kontaktschicht 93 auf der Schicht 96 aus p-leitendem In_x8Ga_1–x8P gebildet. Anschließend wird mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei der fünften Ausführungsform das Halbleiterlaserbauelement als siebte Ausführungsform zu einem Chip gebildet.
Ähnlich der dritten Ausführungsform ist es, wenn die Dicke der Mantelschicht etwa 100 nm beträgt, vorzuziehen, wenn die Dicke der Schicht 96 aus In_x8Ga_1–x8P einen Wert von 10 bis 400 nm besitzt. Die optimale Dicke der Schicht aus U8 beträgt vorzugsweise 250 bis 300 nm.
Achte Ausführunusgform
8 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterbauelements der achten Ausführungsform, wobei der Schnitt rechtwinklig zu der Abstrahlrichtung des Lichts aus dem Halbleiterlaserbauelement verläuft. Der Aufbau des Halbleiterlaserbauelements der achten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der fünften Ausführungsform dadurch, daß die Zugspannungssperrschicht 97 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; 0 < y5 ≤ 0,6) und die Zugspannungssperrschicht 98 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 unterhalb bzw. oberhalb der Druckspannungs-Quantenwannenschicht 84 aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1) gebildet sind. Aufgrund der Zugspannungsstopschicht 97 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; 0 < y5 ≤ 0,6) und der Zugspannungssperrschicht 98 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5, wer den verschiedene Eigenschaften verbessert (beispielsweise wird der Schwellenstrom gesenkt), und die Zuverlässigkeit wird gesteigert.
Weitere Gegenstände der ersten bis fünften Ausführunsgform

(i) In den Halbleiterlaserbauelementen der ersten bis vierten Ausführungsform kann die untere Mantelschicht aus Al_z5Ga_1–z5As mit 0,25 ≤ z5 ≤ 0,7 bestehen, und die optischen Wellenleiterschichten können aus Al_z2Ga_1–z2As mit 0 ≤ z2 ≤ 0,2 bestehen.
(ii) Bei den Halbleiterlaserbauelementen der fünften bis achten Ausführungsform können die untere Mantelschicht und die erste obere Mantelschicht aus Al_z5Ga_1–z5As mit 0,25 ≤ z5 ≤ 0,7 gebildet sein.
(iii) Wegen der Druckspannungs-Quantenwannenschichten aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 ≤ x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1) können die Schwingungswellenlängen der Halbleiterlaserbauelemente der ersten bis achten Ausführungsform im Bereich von 900 bis 1200 nm gesteuert werden.
(iv) Der Aufbau der ersten bis achten Ausführungsform läßt sich nicht nur bei Halbleiterlaserbauelementen mit index-geführter Struktur (index-guided) angewendet werden, sondern auch bei anderen Halbleiterlaserbauelementen mit einem Beugungsgitter, außerdem bei optischen integrierten Schaltkreisen.
(v) Obschon bei dem jeweiligen Aufbau der ersten bis achten Ausführungsform Substrate aus n-leitendem GaAs verwendet werden, kann man statt dessen auch Substrate aus p-leitendem GaAs verwenden. Bei einem GaAs-Substrat aus p-leitendem Stoff sollte der Leitfähigkeitstyp sämtlicher übrigen Schichten des Aufbaus bei der ersten bis achten Ausführungsform umgekehrt werden.
(vi) Der Aufbau der ersten bis achten Ausführungsform kann nicht nur eingesetzt werden bei Halbleiterlaserbauelementen, die im Grund-Transversalmodus schwingen, son dern auch bei Halbleiterlaserbauelementen vom index-geführten Broad-Stripe-Typ. Diese werden so ausgelegt, daß eine hohe Ausgangsleistung erzielt wird und haben eine Streifenbreite von 3 μm oder darüber, sie schwingen im Mehrfachmodenbetrieb.
(vii) Obschon der Aufbau der ersten bis achten Ausführungsform einer sogenannten Einzel-Quantenwannen-Heterostruktur mit separater Eingrenzung (SQW-SCH) entspricht, die eine einzelne Quantenwanne und einen optischen Wellenleiter aus einem Werkstoff aufweist, der eine feste Zusammensetzung besitzt, kann man statt dessen auch von einer Mehrfach-Quantenwannenstruktur Gebrauch machen, die eine Mehrzahl von Quantenwannen enthält.
(viii) Jede Schicht des Aufbaus der ersten bis achten Ausführungsform kann mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung eines festen oder gasförmigen Rohmaterials gebildet werden.

Neunte Ausführunsgform
9A bis 9D zeigen Querschnitte der repräsentativen Stadien des Verfahrens zum Fertigen eines Halbleiterlaserbauelements der neunten Ausführungsform, wobei die Querschnitte rechtwinklig zu derjenigen Richtung verlaufen, in der Licht von dem Halbleiterlaserbauelement emittiert wird.
Zunächst werden durch organometallische Dampfphasenepitaxie auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 201 gebildet: eine untere Mantelschicht 212 aus n-leitendem Ga_0,37Al_0,63As, eine n-leitende oder eigenleitende (intrinsische) untere optische Wellenleiterschicht 213 aus In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von beispielsweise 400 nm, eine aktive Quantenwannenschicht 214 aus In_0,12Ga_0,88Al_0,75AsP_0,25 mit einer Dicke von beispielsweise 8 nm, eine erste obere optische Wellenleiterschicht 215 aus p- oder i-leitendem (eigenleitendem) In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von beispielsweise 200 nm, eine Ätzstopschicht 216 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 (0 ≤ x1 ≤ 0,5; 0 ≤ y1 ≤ 0,8) mit einer Dicke von zum Beispiel 20 nm, eine Stromeingrenzungsschicht 217 aus n-leitendem In_0,49(Al_0,1Ga_0,9)_0,51P, eine Deck schicht 218 aus n-leitendem In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von zum Beispiel 20 nm, und eine n-leitende Deckschicht 219 aus GaAs mit einer Dicke von zum Beispiel 10 nm. Anschließend wird über der Deckschicht 219 aus In_0,49Ga_0,51P eine SiO₂-Schicht 220 gebildet, und durch herkömmliche Lithographie wird ein Streifenbereich mit einer Breite von etwa 50 μm von der SiO₂-Schicht 220 entfernt, so daß ein Streifenbereich der GaAs-Deckschicht 219 freiliegt.
Als nächstes wird gemäß 9B der freiliegende Streifenbereich der n-leitenden GaAs-Deckschicht 219 mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel unter Verwendung des SiO₂-Films 220 als Maske geätzt. Dann wird der freiliegende Streifenbereich der n-leitenden In_0,49Ga_0,51P-Deckschicht 218 sowie ein entsprechender Streifenbereich der Stromeingrenzungsschicht 217 aus n-leitendem In_0,49(Al_0,1Ga_0,9)_0,51P mit einem Salzsäure-Ätzmittel soweit geätzt, bis ein Streifenbereich der Ätzstopschicht 216 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt.
Anschließend werden gemäß 9C die verbleibenden Bereiche der SiO₂-Schicht 220 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel entfernt. Anschließend werden die übrigen Bereiche der n-leitenden GaAs-Deckschicht 219 und der freiliegende Streifenbereich der Ätzstopschicht 216 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel entfernt.
Schließlich wird gemäß 9D eine zweite obere optische Wellenleiterschicht 221 aus p-leitendem In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von zum Beispiel 200 nm, eine obere Mantelschicht 222 aus p-leitendem Ga_0,37Al_0,63As mit einer Dicke von zum Beispiel 1 μm und eine p-leitende Kontaktschicht 223 aus GaAs mit einer Dicke von zum Beispiel 3 μm über der Schichtstruktur nach 9C gebildet. Anschließend wird auf der p-leitenden GaAs-Kontaktschicht 223 eine p-leitende Elektrode 224 gebildet. Zusätzlich wird die freiliegende Oberfläche des Substrats 211 poliert, und an der polierten Oberfläche des Substrats 211 wird eine n-Elektrode 225 gebildet. Sodann werden die beiden Stirnflächen des Schichtaufbaus gespalten, und an den jeweiligen Stirnflächen wird zur Bildung eines Resonators eine hochreflektierende Beschichtung 226 bzw. eine schwachreflektierende Beschichtung 227 angebracht.
Schließlich wird die Seite der p-Elektrode des Laserchips auf eine Wärmesenke oder dergleichen mit Hilfe von leitendem Indium-Lot angebondet. Dann wird das Halbleiterlaserbauelement an einer Wärmesenke oder dergleichen an einer solchen Oberfläche des Halbleiterlaserbauelements mit Hilfe von leitendem Indium-Lot angelötet, die der aktiven Schicht näherliegt als die abgewandte Oberfläche des Halbleiterlaserbauelements. Das heißt: das Halbleiterlaserbauelement wird an der Wärmesenke oder dergleichen derart angebondet, daß eine sogenannte Junction-Down-Konfiguration entsteht.
Vergleich mit herkömmlichem Bauelement bezüglich Rauschen
In dem Halbleiterlaserbauelement der neunten Ausführungsform der Erfindung erzeugtes Rauschen wird mit dem Rauschen verglichen, welches bei einem herkömmlichen Halbleiterlaserbauelement entsteht.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Halbleiterlaserbauelements, welches folgendermaßen hergestellt wird:
Als erstes werden durch organometallische Dampfphasenepitaxie auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 231 eine untere Mantelschicht 232 aus n-leitendem Ga_0,37Al_0,63As, eine untere optische Wellenleiterschicht 233 aus n-leitendem In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von zum Beispiel 400 nm, eine aktive Quantenwannenschicht 234 aus In_0,12Ga_0,88As_0,75P_0,25 mit einer Dicke von zum Beispiel 8 nm, eine obere optische Wellenleiterschicht 235 aus p- oder i-leitendem (eigenleitendem) In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von zum Beispiel 400 nm, eine Mantelschicht 236 aus p-leitendem Ga_0,37Al_0,63As und eine Kontaktschicht 237 aus p-leitendem GaAs gebildet. Dann wird auf der p-leitenden GaAs-Kontaktschicht 237 eine (nicht gezeigte) erste Isolierschicht gebildet, und parallele Streifenbereiche der ersten Isolierschicht mit jeweils einer Breite von etwa 50 μm werden mittels herkömmlicher Lithographie entfernt. Als nächstes werden die parallelen Streifenbereiche der oben erläu terten Schichtstruktur bis zu einer Tiefe der Oberseite der p- oder i-leitenden oberen Wellenleiterschicht 235 aus In_0,49Ga_0,51P durch Naßätzen unter Verwendung der stehengebliebenen Bereiche der ersten Isolierschicht als Maske zur Bildung einer Grat- oder Rücken-Streifenstruktur geätzt.
Wird als Ätzmittel eine Lösung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid verwendet, hält der Ätzvorgang selbständig an der oberen Grenze der oberen optischen Wellenleiterschicht 235 aus p- oder i-leitendem In_0,49Ga_0,51P an. Anschließend werden die übrigen Bereiche der ersten Isolierschicht entfernt, dann wird über der Grat-Streifenstruktur eine zweite Isolierschicht 239 gebildet. Als nächstes wird ein Streifenbereich der zweiten Isolierschicht 239 oben auf der Grat-Streifenstruktur durch Ätzen mittels herkömmlicher Lithographie entfernt. Dann wird oberhalb dieser Struktur eine p-Elektrode 240 gebildet. Zusätzlich wird die freiliegende Oberfläche des Substrats 231 poliert, und auf dieser Oberfläche wird eine n-Elektrode 241 gebildet. Als nächstes werden die beiden Stirnflächen des Schichtaufbaus gespalten, und an den jeweiligen Stirnflächen werden zur Bildung eines Resonators eine hochreflektierende Beschichtung 243 bzw. eine schwachreflektierende Beschichtung 244 gebildet. Dann wird der obige Aufbau zu einem Chip eines Halbleiterlaserbauelements geformt. Schließlich wird dieses Halbleiterlaserbauelement an einer Wärmesenke oder dergleichen mit einer Oberfläche des Bauelements unter Einsatz von Indium-Lot angelötet, wobei die Oberfläche näher bei der aktiven Schicht liegt als die ihr abgewandte Oberfläche des Halbleiterlaserbauelements. Das heißt: das Halbleiterlaserbauelement wird an der Wärmesenke oder dergleichen derart angebondet, daß eine sogenannte Junction-Down-Konfiguration entsteht.
11 ist ein Diagramm, welches schematisch einen Aufbau eines Systems zum Messen von Rauschen zeigt. Bei dem System nach 11 wird ein Teil des von einem Halbleiterlaserbauelement 251, welches einer Temperatursteuerung untersteht, abgestrahlten Laserlichts von einem Lichtempfangselement 252 empfangen, und Rauschen (Stabilität) des Laserlichts wird mit einem Rauschmeßgerät 253 gemessen. Bei der Messung wird die Zusammensetzung der Ätzstopschicht in den Halbleiterlaserbauelementen gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung auf x1 = 0,34 und y1 = 0,7 eingestellt, und die Resonatorlängen der herkömmlichen Halbleiterlaserbauelemente bzw. der Halbleiterlaserbauelemente der neunten Ausführungsform betragen 0,9 mm. Die Messung erfolgte in einem optischen Ausgangsbereich von 100 bis 500 mW.
Das Ergebnis der Rauschmessung ist in Form kumulativer Verteilungen in 12 dargestellt. Wie aus 12 hervorgeht, beträgt, wenn die Rauschintensität von 1 % oder weniger gefordert wird, die Ausbeute bei den herkömmlichen Halbleiterlaserbauelementen 75 %, diejenige bei den Halbleiterlaserbauelementen der neunten Ausführungsform beträgt 95 %. Dies Ergebnis bedeutet, daß die Rauschverminderung in dem Halbleiterlaserbauelement gemäß dem Originalbild durch die Junction-Down-Anbringung erreicht wird.
Zehnte Ausführungsform
13A bis 13D zeigen Querschnitte der repräsentativen Phasen des Verfahrens zum Fertigen eines Halbleiterlaserbauelements der zehnten Ausführungsform, wobei die Querschnitte rechtwinklig zu der Richtung verlaufen, in der von dem Halbleiterlaserbauelement Licht abgestrahlt wird.
Als erstes werden gemäß 13A auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 261 durch organometallische Dampfphasenepitaxie nacheinander folgende Schichten gebildet: eine untere Mantelschicht 262 aus n-leitendem In_0,49(Al_z1Ga_1–z1)_0,51P, eine untere optische Wellenleiterschicht 263 aus n-leitendem In_0,49Ga_0,51P eine Zugspannungssperrschicht 264 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; x5 < 0,49y5), eine Druckspannungs-Quantenwannenschicht 265 aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 < x3 ≤ 0,4; x3 > 0,49y3), eine Zugspannungssperrschicht 266 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; x5 < 0,49y5), eine erste obere optische Wellenleiterschicht 267 aus p-leitendem In_0,49Ga_0,51P, eine Ätzstopschicht aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 (0 ≤ x1 ≤ 0,5; 0 ≤ y1 ≤ 0,8) mit einer Dicke von zum Beispiel 20 nm, eine n-leitende Stromeingrenzungsschicht 249 aus In_0,49(Al_z3Ga_1–z3)_0,51P (0 < z1 ≤ z3 ≤ 1) mit einer Dicke von zum Beispiel 1 μm, eine Deckschicht 270 aus n-leitendem In_0,49Ga_0,51P mit einer Dicke von zum Beispiel 10 nm, und eine n-leitende GaAs-Deckschicht 271 mit einer Dicke von zum Beispiel 10 nm. Anschließend wird auf der n-leitenden GaAs-Deckschicht 271 eine SiO₂-Schicht 272 gebildet, und durch herkömmliche Lithographie wird eine Streifenzone der SiO₂-Schicht 271 mit einer Breite von etwa 50 μm, die sich in <011>-Richtung erstreckt, entfernt, so daß eine Streifenzone der n-leitenden GaAs-Deckschicht 271 freiliegt.
Wie oben beschrieben, drückt sich die Spannung Δa der aktiven Schicht aus in der Form Δa = (ca–cs)/cs, wobei cs und ca die Gitterkonstanten des GaAs-Substrats bzw. der aktiven Schicht sind und die Spannung Δb der Zugspannungsstopschichten sich ausdrücken in der Form Δb = (cb–cs)/cs, wobei cb die Gitterkonstante der Zugspannungssperrschicht ist. Dies bedeutet: die obige Summe aus dem ersten Produkt und dem dritten Produkt drückt sich aus in der Form Δa·da + Δb·db, wobei da die Dicke der aktiven Schicht, db die Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht ist, das erste Produkt das Produkt der Spannung und der Dicke der aktiven Schicht ist und das dritte Produkt das Produkt der Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht und der Gesamtdicke aus der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht ist. Damit erfordert das Halbleiterlaserbauelement der zehnten Ausführungsform die Bedingung: –0,25 nm ≤ Δa·da + Δb·db ≤ 0,25 nm.
Als nächstes wird gemäß 13B der freigelegte Streifenbereich der n-leitenden GaAs-Deckschicht 271 mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel unter Verwendung der SiO₂-Schicht 272 als Maske geätzt. Dann wird ein freigelegter Streifenbereich der n-leitenden Deckschicht 270 aus In_0,49Ga_0,51P und ein entsprechender Streifenbereich der Stromeingrenzungsschicht 269 aus n-leitendem In_0,49(Al_z3Ga_1–z3)_0,51P mit einem Salzsäure-Ätzmittel soweit geätzt, bis ein Streifenbereich der Ätzstopschicht 268 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt.
Danach werden gemäß 13C die übrigen Bereiche der SiO₂-Schicht 272 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel entfernt. Dann werden die übrigen Bereiche der n-leitenden GaAs-Deckschicht 271 und der freiliegende Bereich der p-leitenden Ätzstopschicht 268 aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel ent fernt, so daß ein Streifenbereich der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht 267 aus In_0,49Ga_0,51P freiliegt.
Schließlich werden über dem Schichtaufbau nach 13C gemäß 13D eine zweite obere optische Wellenleiterschicht 273 aus p-leitendem In_0,49Ga_0,51P, eine obere Mantelschicht 274 aus p-leitendem In_0,49(Al_z1Ga_1–1z)_0,51P und eine Kontaktschicht 275 aus p-leitendem GaAs gebildet. Sodann wird auf der Kontaktschicht 275 aus p-leitendem GaAs eine p-Elektrode 276 gebildet. Zusätzlich wird die freigelegte Oberfläche des Substrats 261 poliert, und an der Oberfläche des Substrats 261 wird eine n-Elektrode 277 gebildet. Sodann werden die beiden Stirnflächen des Schichtaufbaus gespalten, und an den Stirnflächen wird zu Bildung eines Resonators eine hochreflektierende bzw. eine schwachreflektierende Beschichtung angebracht. Dann wird die obige Konstruktion in Form eines Chips eines Halbleiterlaserbauelements gebracht.
Bei der zehnten Ausführungsform bestehen die untere Mantelschicht und die erste obere Mantelschicht aus Al_z2Ga_1–z2As mit 0,55 ≤ z2 ≤ 0,8.
Die Zugspannungssperrschichten aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; x5 < 0,49y5) können entfallen. Im vorliegenden Fall kann die aktive Schicht eine Zugspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x7Ga_1–x7As_1–y7P_y7 sein mit 0 ≤ x7 ≤ 0,4 und x7 < 0,49y7.
Wenn die Streifenbreite des Halbleiterlaserbauelements der zehnten Ausführungsform der Erfindung 1 bis 5 μm beträgt, kann das Bauelement in einem Grund-Transversalmodus schwingen.
Elfte Ausführunsgform
14A bis 14D zeigen Querschnittansichten der repräsentativen Phasen des Verfahrens zum Fertigen eines Halbleiterlaserbauelements der elften Ausführungsform, wobei die Querschnitte rechtwinklig zu der Richtung des von dem Bauelement emittierten Lichts verlaufen.
Als erstes werden gemäß 14A eine untere Mantelschicht 282 aus n-leitendem In_0,49(Al_z1Ga_1–z1)_0,51P (0 ≤ z1 ≤ 1), eine untere optische Wellenleiterschicht 283 aus n- oder i-leitendem In_x2Ga_1–x2As_y2P_1–y2 (x2 = (0,49 ± 0,01)y2; 0 ≤ x2 ≤ 0,3), eine Zugspannungssperrschicht 284 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 ≤ x5 ≤ 0,3; x5 < 0,49y5), eine Druckspannungs-Quantenwannenschicht 285 als aktive Schicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 (0 < x3 ≤ 0,4; x3 > 0,49y3), eine Zugspannungssperrschicht 286 aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 (0 < x5 ≤ 0,3; x5 < 0,49y5), eine erste obere optische Wellenleiterschicht 287 aus p- oder i-leitendem In_x2Ga_1–x2As_1–y2P_y2, eine erste Ätzstopschicht 288 aus p-leitendem In_x9Ga_1–x9P (0 ≤ x9 ≤ 1) mit einer Dicke von beispielsweise 10 nm, eine zweite Ätzstopschicht 289 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 (0 ≤ x1 ≤ 0,5; 0 ≤ y1 ≤ 0,8) mit einer Dicke von zum Beispiel 10 nm, eine Stromeingrenzungsschicht 290 aus n-leitendem In_0,49(Al_z2Ga_1–z2)_0,51P (0 < z2 ≤ 0,1) mit einer Dicke von zum Beispiel 1 μm, und eine Deckschicht 291 aus n-GaAs durch organometallische Dampfphasenepitaxie auf einem n-leitenden GaAs-Substrat 281 gebildet. Anschließend wird über der n-GaAs-Deckschicht 291 eine SiO₂-Schicht 292 gebildet, und ein Streifenbereich der SiO₂-Schicht 292 wird mit einer Breite von etwa 3 μm n <011>-Richtung durch herkömmliche Lithographie beseitigt, so daß ein Streifenbereich der Deckschicht 291 aus n-GaAs freiliegt.
Als nächstes wird gemäß 14B der freigelegte Streifenbereich der Deckschicht 291 aus n-GaAs mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel unter Verwendung der SiO₂-Schicht 292 als Maske geätzt. Dann wird ein Streifenbereich der Stromeingrenzungsschicht 290 aus In_0,49(Al_z2Ga_1–z2)_0,51P mit einem Salzsäure-Ätzmittel soweit geätzt, bis ein Streifenbereich der zweiten Ätzstopschicht 289 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 freiliegt.
Dann werden gemäß 14C die übrigen Bereiche der SiO₂-Schicht 292 durch Ätzen mit einem Flußsäure-Ätzmittel entfernt. Dann werden die übrigen Bereiche der Deckschicht 291 aus n-GaAs und der freiliegenden Bereiche der zweiten Ätzstopschicht 289 aus p-leitendem In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1, durch Ätzen mit einem Schwefelsäure-Ätzmittel entfernt, so daß ein streifenförmiger Bereich der ersten Ätzstopschicht 288 aus p-leitendem In_x9Ga_1–x9P freiliegt.
Schließlich wird gemäß 14D eine zweite obere optische Wellenleiterschicht 293 aus p-leitendem In_x2Ga_1–x2As_1–y2P_y2, eine obere Mantelschicht 294 aus p-leitendem In_0,49(Al_z1Ga_1–z1)_0,51P und eine obere p-GaAs-Kontaktschicht 295 über dem Schichtaufbau nach 14C gebildet. Dann wird auf der p-GaAs-Kontaktschicht 295 eine p-Elektrode 296 gebildet. Ferner wird die freigelegte Oberfläche des Substrats 281 poliert, und an ihr wird eine n-Elektrode 297 ausgebildet. Sodann werden die beiden Stirnflächen der Schichtstruktur gespalten, und an den beiden Stirnflächen werden zur Bildung eines Resonators eine hochreflektierende bzw. eine schwachreflektierende Beschichtung angebracht. Dann wird der obige Aufbau zu einem Chip eines Halbleiterlaserbauelements geformt.
Beide obere und untere Deckschichten des Halbleiterlaserbauelements der elften Ausführungsform der Erfindung kann aus Al_z2Ga_1–z2As mit (0,3 ≤ z2 ≤ 0,8) bestehen, welches bezüglich des GaAs-Substrats gitterangepaßt ist, oder aber aus In_x8Ga_1–x8As_1–y8P_y8 mit (x8 = 0,49y8), welches einen größeren Bandabstand besitzt als die untere, die erste obere und die zweite obere optische Wellenleiterschicht, oder aber aus einem Werkstoff der Form In_x(Al_zGa_1–z)_1–xAs_1–yP_y mit x = (0,49 ± 0,01)y, wobei z und y derart festgelegt werden, daß der Bandabstand der unteren und der oberen Mantelschicht größer ist als derjenige der unteren, der ersten oberen und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht.
Wenn die Streifenbreite des Halbleiterlaserbauelements der elften Ausführungsform der Erfindung 1 bis 5 μm beträgt, kann das Halbleiterlaserbauelement im Grund-Transversalmodus schwingen.
Wenn die aktive Schicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 Vom Druckspannungstyp oder vom Zugspannungstyp gefertigt ist, oder aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 mit Gitteranpassung an das GaAs-Substrat, läßt sich die Wellenlänge des Bauelements der vierten Ausführungsform in dem Bereich von 700 bis 1200 nm steuern.
Zwölfte Ausführungsform
In den Festkörper-Laservorrichtungen der zwölften und der dreizehnten Ausführungsform gemäß der Erfindung können die Halbleiterlaserbauelemente gemäß der neunten bis elften Ausführungsform der Erfindung als Anregungslichtquellen eingesetzt werden, die Festkörperlaserkristalle anregen.
15 ist ein Diagramm, welches schematisch den Aufbau einer Festkörperlaservorrichtung zeigt, die als Anregungslichtquelle (Pumplichtquelle) von einem erfindungsgemäßen Halbleiterlaserbauelement Gebrauch macht.
Die in 15 gezeigte Festkörperlaservomchtung enthält ein Hochleistungs-Halbleiterlaserbauelement 101 mit einem breiten Schwingungsbereich, welches Pumplaserlicht emittiert, eine Linse 102, die das Pumplaserlicht sammelt, einen Festkörperlaserkristall 103, der von dem gesammelten Pumplaserlicht angeregt wird und Laserlicht emittiert, und einen Ausgangsspiegel 104 in Form eines konkaven Spiegels an der Lichtaustrittsseite des Festkörperlaserkristalls 103. Die lichtemittierende Stirnfläche des Halbleiterlaserbauelements 101 besitzt ein Reflexionsvermögen von 15 bis 50 %, um Licht zu reflektieren, welches von dem Festkörperlaserkristall 103 zurückkommt. Letzterer besitzt an einer Stirnfläche auf der Seite des Halbleiterlaserbauelements 101 eine Beschichtung 105 mit hohem Reflexionsvermögen für die Wellenlänge des von dem Festkörperlaserkristall 103 abgegebenen Laserlichts, und mit geringem Reflexionsvermögen für die Wellenlänge des aus dem Halbleiterlaserbauelement 101 kommenden Pumplichts.
Der Ausgangsspiegel 104 und die Beschichtung 105 bilden einen Resonator der Festkörperlaservorrichtung. Das von dem Halbleiterlaserbauelement 101 emittierte Pumplaserlicht besitzt eine Wellenlänge von 809 nm, welches von der Linse 102 in den Festkörperlaserkristall 103 gesammelt wird. Nur mindestens eine Komponente des gesammelten Pumplaserlichts, welches in Schwingungsmoden des Resonators des Festkörperlasergeräts eingekoppelt werden kann, trägt bei zum Anregen des Festkörperlaserkristalls 103. Laserlicht mit einer Schwingungswellenlänge von 946 nm wird von dem Festkörperlaserkristall 103 durch den Ausgangsspiegel 104 emittiert. Das Halbleiterlaserbauelement 101 und der Festkörperlaserkristall 103 besitzen eine Temperaturregelung unter Einsatz eines (nicht gezeigten) Peltier-Elements. Ein Teil des Laserlichts, welches durch den Ausgangsspiegel 104 austritt, wird von einem Strahlteiler 106 abgeteilt und gelangt zu einem Lichtempfangselement 107 zur APC (Automatische Leitungsregelung). Das heißt: die Intensität des abgezweigten Teils des Laserlichts wird zurückgekoppelt zum Halbleiterlaserbauelement 101, um die Intensität des von dem Festkörperlaserkristall 103 abgestrahlten Laserlichts konstant zu halten.
Da die Festkörperlaservorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung von dem erfindungsgemäßen Halbleiterlaserbauelement 101 Gebrauch macht, welches wenig Rauschen erzeugt und zu keiner Wellenlängenänderung führt, ist es möglich, stabiles Laserlicht ohne Intensitätsschwankungen mit der in 15 gezeigten Festkörperlaservorrichtung zu erzeugen.
Dreizehnte Ausführunsgform
16 ist eine Diagramm, welches schematisch den Aufbau einer weiteren Festkörperlaservorrichtung unter Verwendung einer Pumplichtquelle in Form eines erfindungsgemäßen Halbleiterlaserbauelements zeigt. Die Festkörperlaservorrichtung nach 16 erzeugt eine zweite Harmonische des von dem Festkörperlaserkristall emittierten Laserlichts.
Die in 16 gezeigte Festkörperlaservorrichtung enthält ein Hochleistungs-Halbleiterlaserbauelement 111 mit einer breiten Schwingungszone und gibt Pumplaserlicht ab, ferner eine Linse 112, die das Pumplaserlicht sammelt, einen Festkörperlaserkristall 113, der von dem gesammelten Pumplaserlicht angeregt wird und Laserlicht emittiert, und einen Ausgangsspiegel 114, bei dem es sich um einen konkaven Spiegel handelt, der auf der Lichtaustrittsseite des Festkörperlaserkristalls 113 angeordnet ist. Der Festkörperlaserkristall 113 besitzt an einer Stirnfläche, die zu dem Halbleiterlaserbauelement 111 hin gelegen ist, eine Beschichtung 116 mit hohem Reflexionsvermögen für die Wellen länge des von dem Festkörperlaserkristall 113 abgegebenen Laserlichts, und mit geringem Reflexionsvermögen für die Wellenlänge des Pumplaserlichts von dem Bauelement 111.
Der Ausgangsspiegel 114 und die Beschichtung 116 bilden einen Resonator der Festkörperlaservorrichtung. In dem Resonator ist ein nicht-linearer KNbO₃-Kristall 115 angeordnet, um das von dem Festkörperlaserkristall 113 emittierte Laserlicht in eine Oberwelle (zweite Harmonische) umzuwandeln, deren Wellenlänge halb so groß ist wie diejenige des von dem Festkörperlaserkristall 113 abgegebenen Laserlichts. Der Ausgangsspiegel 114 besitzt für die Wellenlänge des von dem Festkörperlaserkristall 113 abgegebenen Laserlichts starkes Reflexionsvermögen und läßt die von dem nicht-linearen Kristall 115 erzeugte erste Oberwelle durch. Der Festkörperlaserkristall 113 kann Nd:YVO₄ oder dergleichen sein, und der nicht-lineare KNbO₃-Kristall 115 kann ersetzt werden durch einen KTP-Kristall oder dergleichen. Das Halbleiterlaserbauelement 111, der Festkörperlaserkristall 113 und der nicht-lineare KNbO₃-Kristall 115 werden mit einem (nicht gezeigten) Peltier-Element temperatur-geregelt. Ein Teil des aus dem Ausgangsspiegel 114 austretenden Laserlichts wird von einem Strahlaufspalter 117 zu einem Lichtempfangselement 118 zwecks APC (Automatische Leistungsregelung) abgezweigt. Das heißt, die Intensität des abgezweigten Teils des Laserlichts wird zu dem Bauelement 111 zurückgekoppelt, um die Intensität des von dem Festkörperlaserkristall 113 abgegebenen Laserlichts konstant zu halten.
Das von dem Halbleiterlaserbauelement 111 abgegebene Pumplaserlicht besitzt eine Wellenlänge von 809 nm und wird von der Linse 112 in dem Festkörperlaserkristall 113 gesammelt. Nur mindestens eine Komponente des gesammelten Pumplaserlichts, welches in die Schwingungsmoden des Resonators der Festkörperlaservorrichtung eingekoppelt werden kann, trägt bei zum Anregen des Festkörperlaserkristalls 113. Laserlicht mit einer Schwingungswellenlänge von 946 nm wird von dem Festkörperlaserkristall 113 über den Ausgangsspiegel 114 emittiert und wird von dem nicht-linearen Kristall 115 in eine erste Oberwelle oder zweite Harmonische (blaues Laserlicht) mit einer Wellenlänge von 473 nm umgewandelt. Die zweite Harmonische tritt über den Ausgangsspiegel 114 aus.
Aus dem gleichen Grund wie bei der zwölften Ausführungsform ist es auch möglich, stabiles Laserlicht ohne Intensitätsschwankungen mit der Festkörperlaservorrichtung nach 16 zu erzeugen.
Zusätzliche Gegenstände der neunten bis dreizehnten Ausführunsgform

(i) Jede Schicht der Hableiterlaserbauelemente der neunten bis elften Ausführungsform können durch Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung von festem oder gasförmigem Rohmaterial gebildet werden.
(ii) Obschon n-leitende GaAs-Substrate bei dem Aufbau der neunten bis elften Ausführungsform verwendet werden, können statt dessen auch p-leitende Substrate aus GaAs verwendet werden. In diesem Fall sollten die Leitfähigkeitstypen sämtlicher übriger Schichten des Aufbaus der neunten bis elften Ausführungsform umgekehrt werden.

Claims

Halbleiterlaserbauelement, umfassend: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht, die auf der unteren Mantelschicht gebildet ist; eine aktive Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 und ausgebildet auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1, wobei der Absolutwert eines ersten Produkts aus Spannung und Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; eine obere optische Wellenleiterschicht, die auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gebildet ist; eine erste obere Mantelschicht aus In_x8Ga_1–x8P eines zweiten Leitungstyps und ausgebildet auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; eine Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x,As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen Mantelschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten oberen Mantelschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zur Realisierung eines Strominjektionsfensters zu bilden, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3; 0 ≤ y1 ≤ 0,3; wobei ein Absolutwert eines zweiten Produkts aus einer Spannung und einer Dicke der Ätzstopschicht gleich oder kleiner als 0,25 nm ist; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, mit x8 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten oberen Mantelschicht derart, daß sie die Streifennut überdeckt, mit 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist.
Halbleiterlaserbauelement nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht, jeweils aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5, und jeweils ausgebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6; und wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und des dritten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrieren schicht und der Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Bauelement nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Zusatzschicht aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet unterhalb der zweiten oberen Mantelschicht mit einer Dicke zwischen 10 und 400 nm, mit x8 = 0,49 ± 0,01.
Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Streifennut eine Breite gleich oder größer 1 μm besitzt.
Halbleiterlaserbauelement, umfassend: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht, die auf der unteren Mantelschicht gebildet ist; eine aktive Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 und ausgebildet auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1, wobei der Absolutwert eines ersten Produkts aus Spannung und Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; eine obere optische Wellenleiterschicht, die auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gebildet ist; eine erste obere Mantelschicht eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; eine erste Ätzstopschicht aus In_x7Ga_1–x7P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen Mantelschicht, mit 0 ≤ x7 ≤ 1; eine zweite Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten Ätzstopschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten Ätzstopschicht, derart, daß ein erster Abschnitt einer Streifennut zur Realisierung eines Strominjektionsfensters gebildet wird, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3 und 0 ≤ y1 ≤ 0,3; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, mit x8 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten oberen Mantelschicht derart, daß sie die Streifennut überdeckt, mit 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und eine Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist, und wobei ein Absolutwert einer Summe eines zweiten Produkts einer Spannung und einer Dicke der ersten Ätzstopschicht und eines dritten Produkts einer Spannung und einer Dicke der zweiten Ätzstopschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Bauelement nach Anspruch 5, weiterhin umfassend eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht, jeweils aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5, und jeweils ausgebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6; und wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und eines vierten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungssperrschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Bauelement nach Anspruch 5, weiterhin umfassend eine Zusatzschicht aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet unterhalb der zweiten oberen Mantelschicht mit einer Dicke zwischen 10 und 400 nm, mit x8 = 0,49 ± 0,01.
Bauelement nach Anspruch 5, bei dem die erste obere Mantelschicht aus In_x6Ga_1–x6As_1–y6P_y6 oder aus Al_z5Ga_1–z5As besteht, mit x6 = (0,49 ± 0,01)y6, 0,2 < y6 < 1 und 0,25 ≤ z5 ≤ 07.
Bauelement nach Anspruch 5, bei dem die Streifennut eine Breite gleich oder größer 1 μm besitzt.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements, umfassend folgende Schritte: (a) Erzeugen einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer unteren optischen Wellenleiterschicht auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y3 auf der optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1; wobei ein Absolutwert eines ersten Produkts einer Spannung und einer Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; (d) Bilden einer oberen optischen Wellenleiterschicht auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht; (e) Bilden einer ersten oberen Mantelschicht aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; (f) Bilden einer Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1, des zweiten Leitungstyps auf der ersten oberen Mantelschicht, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3; 0 ≤ y1 ≤ 0,3, wobei ein Absolutwert eines zweiten Produkts aus einer Spannung und einer Dicke der Ätzstopschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; (g) Bilden einer Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps auf der Ätzstopschicht, mit x8 = 0,49 ± 0,01; (h) Entfernen einer Streifenzone der Stromeingrenzungsschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden; (i) Entfernen einer Streifenzone der Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird; (j) Bilden einer zweiten oberen Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut von der zweiten oberen Mantelschicht bedeckt ist, wobei 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und (k) Bilden einer Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend folgende Schritte: (b1) nach dem Schritt (b), Bilden einer ersten Zugspannungssperrschicht aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6, und (c1) nach dem Schritt (c), Bilden einer zweiten Zugspannungssperrschicht aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und des dritten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht und der Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend die Schritte: (j1) vor dem Schritt (j), Bilden einer Zusatzschicht mit einer Dicke von 10 bis 400 nm aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps auf der Stromeingrenzungsschicht derart, daß die Streifennut mit der Zusatzschicht bedeckt ist, wobei x8 = 0,49 ± 0,01.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend nach dem Schritt (g) folgende Schritte: (g1) Bilden einer Deckschicht aus GaAs, und (g2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht, und im Schritt (i), Entfernen einer Restzone der Deckschicht.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements,umfassend folgende Schritte: (a) Erzeugen einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer unteren optischen Wellenleiterschicht auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht aus In_x3Ga_1–x3As_1–y3P_y1 auf der optischen Wellenleiterschicht, mit 0 < x3 ≤ 0,4; 0 ≤ y3 ≤ 0,1; wobei ein Absolutwert eines ersten Produkts einer Spannung und einer Dicke der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm; (d) Bilden einer oberen optischen Wellenleiterschicht auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht; (e) Bilden einer ersten oberen Mantelschicht eines zweiten Leitungstyps auf der oberen optischen Wellenleiterschicht; (f) Bilden einer ersten Ätzstopschicht aus In_x7Ga_1–x7P des zweiten Leitungstyps auf der oberen Mantelschicht, mit 0 < x7 < 1; (g) Bilden einer zweiten Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1Py1 des zweiten Leitungstyps auf der ersten Ätzstopschicht, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,3, und 0 ≤ y1 ≤ 0,3; (h) Bilden einer Stromeingrenzungsschicht aus In_x8Ga_1–x8P des ersten Leitungstyps auf der Ätzstopschicht, mit x8 = 0,49 ± 0,01; (i) Entfernen einer Streifenzone der Stromeingrenzungsschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden; (j) Entfernen einer Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden; (k) Bilden einer zweiten oberen Mantelschicht aus Al_z4Ga_1–z4As des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut von der zweiten oberen Mantelschicht bedeckt ist, wobei 0,20 ≤ z4 ≤ 0,50; und (l) Bilden einer Kontaktschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen Mantelschicht; wobei die untere Mantelschicht, die untere optische Wellenleiterschicht, die obere optische Wellenleiterschicht, die erste obere Mantelschicht, die Stromeingrenzungsschicht, die zweite obere Mantelschicht und die Kontaktschicht jeweils eine derartige Zusammensetzung aufweisen, daß eine Gitteranpassung bezüglich des GaAs-Substrats gegeben ist, und ein Absolutwert einer Summe eines zweiten Produkts einer Spannung und einer Dicke der ersten Ätzstopschicht und eines dritten Produkts einer Spannung und einer Dicke der zweiten Ätzstopschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Verfahren nach Anspruch 14, (b1) nach dem Schritt (b), Bilden einer ersten Zugspannungssperrschicht aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, mit 0 ≤ x5 ≤ 0,3 und 0 < y5 ≤ 0,6, und (c1) nach dem Schritt (c), Bilden einer zweiten Zugspannungssperrschicht aus In_x5Ga_1–x5As_1–y5P_y5 auf der aktiven Druckspannungs-Quantenwannenschicht, wobei ein Absolutwert einer Summe des ersten Produkts und des vierten Produkts aus einer Spannung der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht und der Gesamtdicke der ersten und der zweiten Zugspannungsbarrierenschicht gleich oder kleiner ist als 0,25 nm.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend den Schritt: (k1) vor dem Schritt (k), Bilden einer Zusatzschicht mit einer Dicke von 10 bis 400 nm aus In_x8Ga_1–x8P des zweiten Leitungstyps auf der Stromeingrenzungsschicht derart, daß die Streifennut mit der Zusatzschicht bedeckt ist, wobei x8 = 0,49 ± 0,01.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend nach dem Schritt (h) die Schritte: (h1) Bilden einer Deckschicht aus GaAs, und (h2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht, und im Schritt (j), Entfernen einer Restzone der Deckschicht.
Halbleiterlaserbauelement, umfassend: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht vom nicht-dotierten Typ oder dem ersten Leitungstyp, ausgebildet auf der unteren Mantelschicht; eine aktive Schicht, die auf der unteren optischen Wellenleiterschicht gebildet ist; eine erste obere optische Wellenleiterschicht eines undotierten oder eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der aktiven Schicht; eine Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1, des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden, wobei 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–xP des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, wobei 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere optische Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, um die Streifennut abzudecken; eine obere Mantelschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und eine Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der oberen Mantelschicht; wobei eine Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Bauelement nach Anspruch 18, weiterhin umfassend eine Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps und ausgebildet zwischen der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht.
Bauelement nach Anspruch 18, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2P besteht, mit x2 = 0,49 ± 0,01.
Bauelement nach Anspruch 18, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellen leiterschicht aus In_x2Ga_1–xAs_y-2P_1–y2 besteht, mit x2 = (0,49 ± 0,01)y2, und 0 ≤ x2 ≤ 0,49.
Bauelement nach Anspruch 18, weiterhin umfassend eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP, jeweils gebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht.
Bauelement nach Anspruch 18, bei dem jede von der unteren und der oberen Mantelschicht aus AlGaAs, InGaAlP und InGaAlPAs besteht, die bezüglich des GaAs-Substrats gitterangepaßt sind.
Bauelement nach Anspruch 18, bei dem ein Boden der Streifennut eine Breite von 1 bis 5 μm hat und eine Differenz des äquivalenten Brechungsindex', hervorgerufen durch eine Differenz des Brechungsindex zwischen der Stromeinschließungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht, im Bereich von 0,0015 bis 0,01 liegt.
Bauelement nach Anspruch 18, bei dem der Boden der Streifennut eine Breite von gleich oder größer 10 μm besitzt.
Halbleiterlaserbauelement, umfassend: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht vom nicht-dotierten Typ oder dem ersten Leitungstyp, ausgebildet auf der unteren Mantelschicht; eine aktive Schicht, die auf der unteren optischen Wellenleiterschicht gebildet ist; eine erste obere optische Wellenleiterschicht eines undotierten oder eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der aktiven Schicht; eine erste Ätzstopschicht aus In_x9Ga_1–x9P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, mit 0 ≤ x9 ≤ 1; eine zweite Ätzstopschicht aus In_x-1Ga_1–x1As_1–yP_y1, des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten Ätzstopschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten Ätzstopschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; eine Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird, wobei 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere optische Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeinschließungsschicht und der Streifenzone der ersten Ätzstopschicht derart, daß die Streifennut bedeckt wird; eine obere Mantelschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und eine Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps und ausgebildet auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm, und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Bauelement nach Anspruch 26, weiterhin umfassend eine Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps und ausgebildet zwischen der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht.
Bauelement nach Anspruch 26, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2P besteht, mit x2 = 0,49 ± 0,01.
Bauelement nach Anspruch 26, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2As_y2P_1–y2 besteht, mit x2 (0,49 ± 0,01)y2 und 0 ≤ x2 ≤ 0,49.
Bauelement nach Anspruch 26, weiterhin umfassend eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP, jeweils gebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht.
Bauelement nach Anspruch 26, bei dem jede von der unteren und der oberen Mantelschicht aus AlGaAs, InGaAlP und InGaAlPAs besteht, die bezüglich des GaAs-Substrats gitterangepaßt sind.
Bauelement nach Anspruch 26, bei dem ein Boden der Streifennut eine Breite von 1 bis 5 μm hat und eine Differenz des äquivalenten Brechungsindex', hervorgerufen durch eine Differenz des Brechungsindex zwischen der Strom einschließungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht, im Bereich von 0,0015 bis 0,01 liegt.
Bauelement nach Anspruch 26, bei dem der Boden der Streifennut eine Breite von gleich oder größer 10 μm besitzt.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements, umfassend folgende Schritte: (a) Ausbilden einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer zweiten optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom ersten Leitungstyps auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Schicht auf der unteren optischen Wellenleiterschicht; (d) Bilden einer ersten oberen optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom zweiten Leitungstyps auf der aktiven Schicht; (e) Bilden einer Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1, des zweiten Leitungstyps auf der ersten oberen Wellenleiterschicht, wobei 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; (f) Bilden einer Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps auf der Ätzstopschicht, mit 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; (g) Entfernen einer Streifenzone der Stromeinschließungsschicht derart, daß ein erster Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters gebildet wird; (h) Entfernen einer Streifenzone der Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird; (i) Bilden einer zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut mit der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht bedeckt ist; (j) Bilden einer oberen Mantelschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und (k) Bilden einer Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke aus der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer als 0,6 μm ist und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Verfahren nach Anspruch 34, weiterhin umfassend folgende Schritte: (b1) nach dem Schritt (b), Bilden einer ersten Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, und (c1) nach dem Schritt (c), Bilden einer zweiten Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP auf der aktiven Schicht.
Verfahren nach Anspruch 34, weiterhin umfassend nach dem Schritt (f) folgende Schritte: (f1) Bilden einer Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps, und (f2) Entfernen einer Streifenzone der Decksicht, und im Schritt (h), weiteres Entfernen eines restlichen Bereichs der Deckschicht.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaserbauelements,umfassend folgende Schritte: (a) Ausbilden einer unteren Mantelschicht eines ersten Leitungstyps auf einem GaAs-Substrat des ersten Leitungstyps; (b) Bilden einer zweiten optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom ersten Leitungstyps auf der unteren Mantelschicht; (c) Bilden einer aktiven Schicht auf der unteren optischen Wellenleiterschicht; (d) Bilden einer ersten oberen optischen Wellenleiterschicht vom undotierten oder vom zweiten Leitungstyps auf der aktiven Schicht; (e) Bilden einer ersten Ätzstopschicht aus In_x9Ga_1–x9P des zweiten Leitungstyps auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht mit 0 ≤ x9 ≤ 1; (f) Bilden einer zweiten Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1, des zweiten Leitungstyps auf der ersten Ätzstopschicht, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; (g) Bilden einer Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps auf der zweiten Ätzstopschicht, mit 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± p,01; (h) Entfernen einer Streifenzone der Stromeinschließungsschicht derart, daß ein erster Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters gebildet wird; (i) Entfernen einer Streifenzone der zweiten Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden; (j) Bilden einer zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps derart, daß die Streifennut von der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht abgedeckt ist; (k) Bilden einer oberen Mantelschicht des zweiten Leitungstyps auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und (l) Bilden einer Kontaktschicht aus GaAs des weiten Leitungstyps auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleierschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm, und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Verfahren nach Anspruch 37, weiterhin umfassend die Schritte: (b1) nach dem Schritt (b), Ausbilden einer ersten Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP auf der unteren optischen Wellenleiterschicht, und (c1) nach dem Schritt (c), Bilden einer zweiten Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP auf der aktiven Schicht.
Verfahren nach Anspruch 37, weiterhin umfassend nach dem Schritt (g): (g1) Bilden einer Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps, und (g2) Entfernen einer Streifenzone der Deckschicht, und im Schritt (i) Entfernen einer restlichen Zone der Deckschicht.
Festkörperlaservorrichtung mit einer Anregungslichtquelle in Form eines Halbleiterlaserbauelements, umfassend: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht vom nicht-dotierten Typ oder dem ersten Leitungstyp, ausgebildet auf der unteren Mantelschicht; eine aktive Schicht, die auf der unteren optischen Wellenleiterschicht gebildet ist; eine erste obere optische Wellenleiterschicht eines undotierten oder eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der aktiven Schicht; eine Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1, des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden, wobei 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; eine Stromeingrenzungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der Ätzstopschicht, um einen zweiten Abschnitt der Streifennut zu bilden, wobei 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere optische Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeingrenzungsschicht und der Streifenzone der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, um die Streifennut abzudecken; eine obere Mantelschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und eine Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der oberen Mantelschicht; wobei eine Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 40, weiterhin umfassend eine Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps, und ausgebildet zwischen der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2P besteht, mit x2 = 0,49 ± 0,01.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2As_y2P_1–y2 besteht, mit x2 = (0,49 ± 0,01)y2, und 0 ≤ x2 ≤ 0,49.
Vorrichtung nach Anspruch 40, weiterhin umfassend eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP, jeweils gebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei dem jede von der unteren und der. oberen Mantelschicht aus AlGaAs, InGaAlP und InGaAlPAs besteht, die bezüglich des GaAs-Substrats gitterangepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei dem ein Boden der Streifennut eine Breite von 1 bis 5 μm hat und eine Differenz des äquivalenten Brechungsindex', hervorgerufen durch eine Differenz des Brechungsindex zwischen der Stromeinschließungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht, im Bereich von 0,0015 bis 0,01 liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei dem der Boden der Streifennut eine Breite von gleich oder größer 10 μm besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 40, weiterhin umfassend einen Festkörperlaserkristall, der mit erstem Laserlicht angeregt wird, welches von der Anregungslichtquelle emittiert wird, und zweites Laserlicht emittiert, und einen Wellenlängenwandlerkristall enthält, welcher das zweite Laserlicht in eine zweite Harmonische umwandelt.
Festkörperlaservorrichtung mit einem Halbleiterlaserbauelement als Anregungslichtquelle, umfassend: ein GaAs-Substrat eines ersten Leitungstyps; eine untere Mantelschicht des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf dem GaAs-Substrat; eine untere optische Wellenleiterschicht vom nicht-dotierten Typ oder dem ersten Leitungstyp, ausgebildet auf der unteren Mantelschicht; eine aktive Schicht, die auf der unteren optischen Wellenleiterschicht gebildet ist; eine erste obere optische Wellenleiterschicht eines undotierten oder eines zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der aktiven Schicht; eine erste Ätzstopschicht aus In_x9Ga_1x-9P des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten oberen optischen Wellenleiterschicht, mit 0 ≤ x9 ≤ 1; eine zweite Ätzstopschicht aus In_x1Ga_1–x1As_1–y1P_y1 des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der ersten Ätzstopschicht, ausgenommen eine Streifenzone der ersten Ätzstopschicht, um einen ersten Abschnitt einer Streifennut zum Realisieren eines Strominjektionsfensters zu bilden, mit 0 ≤ x1 ≤ 0,5 und 0 ≤ y1 ≤ 0,8; eine Stromeinschließungsschicht aus In_x3(Al_z3Ga_1–z3)_1–x3P des ersten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten Ätzstopschicht derart, daß ein zweiter Abschnitt der Streifennut gebildet wird, wobei 0 < z3 ≤ 1 und x3 = 0,49 ± 0,01; eine zweite obere optische Wellenleiterschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet über der Stromeinschließungsschicht und der Streifenzone der ersten Ätzstopschicht derart, daß die Streifennut bedeckt wird; eine obere Mantelschicht des zweiten Leitungstyps, ausgebildet auf der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht; und eine Kontaktschicht aus GaAs des zweiten Leitungstyps und ausgebildet auf der oberen Mantelschicht; wobei die Gesamtdicke der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht gleich oder größer ist als 0,6 μm, und die aktive Schicht aus InGaAs, InGaAsP oder GaAsP besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 49, weiterhin umfassend eine Deckschicht aus In_0,49Ga_0,51P des ersten oder des zweiten Leitungstyps und ausgebildet zwischen der Stromeingrenzungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht.
Vorrichtung nach Anspruch 49, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2P besteht, mit x2 = 0,49 ± 0,01.
Vorrichtung nach Anspruch 49, bei dem jede von der unteren optischen Wellenleiterschicht und der ersten und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht aus In_x2Ga_1–x2As_y2P_1–y2 besteht, mit x2 = (0,49 ± 0,01)y2 und 0 ≤ x2 ≤ 0,49.
Vorrichtung nach Anspruch 49, weiterhin umfassend eine erste und eine zweite Zugspannungssperrschicht aus InGaP, InGaAsP oder GaAsP, jeweils gebildet oberhalb und unterhalb der aktiven Schicht.
Vorrichtung nach Anspruch 49, bei dem jede von der unteren und der oberen Mantelschicht aus AlGaAs, InGaAlP und InGaAlPAs besteht, die bezüglich des GaAs-Substrats gitterangepaßt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 49, bei dem ein Boden der Streifennut eine Breite von 1 bis 5 μm hat und eine Differenz des äquivalenten Brechungsindex', hervorgerufen durch eine Differenz des Brechungsindex zwischen der Stromeinschließungsschicht und der zweiten oberen optischen Wellenleiterschicht, im Bereich von 0,0015 bis 0,01 liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 49, bei dem der Boden der Streifennut eine Breite von gleich oder größer 10 μm besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 49, weiterhin umfassend einen Festkörperlaserkristall, der mit erstem Laserlicht angeregt wird, welches von der Anregungslichtquelle emittiert wird, und zweites Laserlicht emittiert, und einen Wellenlängenwandlerkristall enthält, welcher das zweite Laserlicht in eine zweite Harmonische umwandelt.