NL9401192A

NL9401192A - Optische halfgeleiderinrichtingen en werkwijzen voor het maken daarvan.

Info

Publication number: NL9401192A
Application number: NL9401192A
Authority: NL
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1995-02-16
Also published as: JPH0738204A; US5459747A; GB2280308A; GB9412222D0; NL194689C; US5991322A; NL194689B; GB2280308B

Description

OPTISCHE HALFGELEIDERINRICHTINGEN EN WERKWIJZEN VOOR HET MAKEN DAARVAN

De onderhavige uitvinding betreft optische halfge-leiderinrichtingen en meer in het bijzonder een halfgelei-derlaser met een buigingsrooster daarin, een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser met een snelle lichtmo-dulator die als lichtbron voor glasvezelcommunicatie kan worden gebruikt, en een laserdiode met verdeelde BRAGG-reflector. Ook betreft de uitvinding werkwijzen voor het maken van deze optische inrichtingen.

Figuur 23 toont in doorsnede een bekende halfgeleiderlaser met verdeelde terugkoppeling (hierna aangeduid als DFB-laser) zoals bijvoorbeeld beschreven in de gepubliceerde Japanse octrooiaanvrage Sho. 62-45834. Op een substraat 201 van n-type InP bevinden zich achtereenvolgens een onderste bekledingslaag 202 van n-type InP, een actieve laag 203 van n-type InGaAsP, een eerste bovenste bekledingslaag 204a van p-type InP, een buigingsrooster uit een periodiek patroon van streepvormige lagen 205a van p-type InGaAsP, een tweede bovenste bekledingslaag 204b van p-type InP, en een contactlaag 206 van p+-type InGaAsP. De struktuur met dubbele hetero-overgang, gevormd door de actieve laag 203, de onderste bekledingslaag 202 en de bovenste bekledingslagen 204a en 204b heeft de vorm van smal streepvormig mesablok. Aan weerszijden van dit mesablok en in contact daarmee is op het substraat een insluitingslaag 209 van n-type InP aangebracht met daarop achtereenvolgens een stroomblokkeringslaag 210 van p-type InP en een stroomblokkeringslaag 211 van n-type InP. Over de bovenvlakken en de zijvlakken van de laserstruktuur ligt een isolerende film 212 met daarin een venster tegenover het streepvormige mesablok, terwijl op de film 212 een elektrode 207 van de p-zijde ligt, die via het venster in de isolerende film 212 met de contactlaag 206 van InGaAsP in verbinding staat. Op de rugzijde van het substraat 201 bevindt zich een elektrode 208 van de n-zijde.

Deze bekende DFB-laser werkt als volgt. Als op de elektroden 207 en 208 een voorwaartse spanning wordt aangelegd, zullen vanuit deze elektroden 207, 208 respectievelijk gaten en elektronen in de actieve laag 203 worden geïnjecteerd, waarna deze gaten en elektronen onder opwekking van licht recombineren. Door het feit dat de actieve laag 203 en het buigingsrooster 205a een betrekkelijk grote brekingsindex hebben en zich tussen bekledingslagen 202, 204a en 204b met betrekkelijke lage brekingsindex bevinden, zal een golfpijp ontstaan. Het opgewekte licht beweegt zich dan voort door de actieve laag 203 en het buigingsrooster 205a in een richting evenwijdig aan de actieve laag.

Aangezien de streepvormige delen van het buigingsrooster 205a periodiek in de bovenste bekledingslaag aanwezig zijn, zal de effectieve brekingsindex dwars op de lengterichting van de streepvormige delen periodiek veranderen. Valt de steek van het buigingsrooster 205a samen met de periode waarin het opgewekte licht een terugkaatsing volgens BRAGG ondergaat, dan zal in de golfpijp alleen licht worden gereflecteerd waarvan de golflengte aan de condities van terugkaatsing volgens BRAGG voldoet, zodat laser-oscillatie optreedt.

In de figuren 24(a) - 24(d) zijn de fabricagestap-pen voor het maken van de laser van figuur 23 weergegeven.

Volgens figuur 24(a) worden op het substraat 201 van n-type inP achtereenvolgens een onderste bekledingslaag 202 van n-type InP, een actieve laag 203 van n-type InGaAsP, een eerste bovenste bekledingslaag 204 van p-type InP en een laag 205 van p-type InGaAsP aangebracht. Bij voorkeur geschiedt dit door chemisch opdampen (MOCVD).

Op de laag 205 van het p-type InGaAsP wordt door belichting met twee interfererende lichtstralen een voorgeschreven patroon gevormd, waarna deze laag 205 door chemisch etsen of dergelijke selectief wordt geëtst totdat het ets-front de eerste bovenste bekledingslaag 204a bereikt. Zodoende wordt de laag 205 in een groot aantal evenwijdige streepvormige richels 205a verdeeld, die tezamen een buigingsrooster vormen (figuur 24(b)).

Daarna wordt over het gehele oppervlak van de constructie door middel van MOCVD een tweede bovenste bekle-dingslaag 204b van p-type InP aangebracht teneinde het bui-gingsrooster 205a te verbergen (figuur 24(c)).

Vervolgens wordt de laserstruktuur door etsen tot een streepvormig mesablok omgezet (figuur 24(d)). Aan weerszijden van het mesablok brengt men dan achtereenvolgens een laag 209 van n-type InP, een stroomblokkeringslaag 210 van p-type InP en een stroomblokkeringslaag 211 van n-type InP op het substraat 201 aan. Over het gehele oppervlak wordt een contactlaag 206 aangebracht.

Ter voltooiing van de laserstruktuur van figuur 23 worden op de contactlaag 206 en de achterzijde van het substraat 201 respectievelijk een elektrode 207 van de p-zijde en een elektrode 208 van de n-zijde aangebracht.

Een nadeel van de bekende DFB-laser uit figuur 23 is dat het buigingsrooster uit zijn vorm geraakt door massatransport bij het aanbrengen van de bekledingslaag 204b daarop. Daardoor krijgt het buigingsrooster een kleinere dikte en amplitude, waardoor de koppelingsconstante die de intensiteit van de op licht toegepaste verdeelde terugkoppeling aangeeft, moeilijk regelbaar is.

Figuur 25 toont een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator, zoals bijvoorbeeld beschreven in Journal of Lightwave Technology, Vol.8, nr. 9, 1990 pagina 1357-1362. Figuur 25(a) toont deze combinatie in perspectief, met weggebroken delen, terwijl figuur 25(b) een deel van de combinatie in doorsnede geeft, genomen in lengterichting van de resonator uit de halfgeleiderlaser.

In deze figuren ziet men een substraat 301 van n-type InP met oppervlakte-oriëntatie (100). Op het substraat zijn een lichtmodulator 300a en een laserdiode 300b in geïntegreerde vorm aanwezig. De laserdiode 300b omvat een buigingsrooster 310, een lichtgeleidingslaag 302 van n-type InGaAsP, een actieve laag 303 van niet-gedoteerd InGaAsP, een bufferlaag 304 van niet-gedoteerd InGaAsP en een laag 305 van p-type InP. De lichtmodulator 300a omvat een licht-absorptielaag 306 van niet-gedoteerd InGaAsP, een bufferlaag 307 van niet-gedoteerd InGaAsP en een bekledingslaag 308 van p-type InP. Aan weerszijden van de lagen 307 en 308 van de lichtmodulator 300a en aan weerszijden van de laag 305 van de laserdiode 300b is een stroomblokkeringslaag van met Fe-gedoteerd InP aanwezig. Op deze stroomblokkeringslaag 311 ligt een contactlaag 312 van InGaAs. Verder ziet men hier een diffusiegebied 313 met doteringsmiddel van het p-type en een isolerende film 314 uit SiN. Tenslotte vindt men elektroden 315 en 316 voor de p-zijde van de modulator respectievelijk de laserdiode, en een gemeenschappelijke elektrode 317 voor de n-zijde van de modulator en de laserdiode.

De fabricagestappen voor het maken van de optische inrichting van figuur 25(a) tot 25(b) worden getoond in de figuren 26(a) - 26(i).

Volgens figuur 26(a) wordt eerste op het oppervlak (100) van het substraat 301, en met name in het gebied waar een laserdiode moet komen (gebied B) een buigingsrooster 310 met verschuiving^/4 en een steek van 240 nm gevormd.

In de fabricagestap van figuur 26(b) worden op het oppervlak (100) van het substraat 301 door middel van epi-taxiaal groei uit de vloeibare fase (LPE) achtereenvolgens een lichtgeleidingslaag 302 van n-type InGaAsP (golflengte = 1,3 μιη, - 0,1 μιη) een actieve laag 303 van niet-gedoteerd InGaAsP (7v,= 1,57 μιη, dikte 0,1 μιη) een bufferlaag 304 van niet-gedoteerd InPaAsP (?v = 1,3μιη, dikte 0,1 μιη) en een laag 305 van p-type InP met een dikte van circa Ιμπι gevormd. Daarna wordt op de laag 305 een fotolakfilm 320 afgezet en wordt een deel van deze film in het gebied waar de lichtmodulator moet komen (gebied A) met behulp van gebruikelijke fotolithografische methoden selectief verwijderd.

In de fabricagestap van figuur 26(c) worden de lagen 305, 304, 303 en 302 in het modulatorgebied A met behulp van de fotolakfilm als masker selectief weggeetst (droog etsen) waardoor het oppervlak van het substraat 301 in deze zone vrijkomt.

In de fabricagestap van figuur 26(d) worden met behulp van epitaxiaalgroei uit de dampfase van een hydride (VPE) achtereenvolgens een lichtabsorptielaag 306 uit niet- gedoteerd InGaAsP met een bandspleetenergie overeenkomend met de golflengte (^) van 1,44 μια en een dikte van 0,3 - 0,5 μια, een bufferlaag 307 uit niet-gedoteerd InGaAsP met een golflengte van 1,25 μια en een dikte van 0,1 p 0,3 μια, en een bekledingslaag 308 van p-type InP en een dikte van circa 3 μια gevormd. Over de bekledingslaag 308 wordt een fotolakfilm 321 afgezet en met behulp van gebruikelijke lithografische methoden in een streepvorm gebracht, waarbij de streepvormi-ge film zich uitstrekt in de toekomstige lichtgeleidings-richting van de laserdiode.

In de fabricagestap van figuur 26(e) worden alle epitaxiaallagen op het substraat 301 onder gebruikmaking van de fotolakfilm als masker selectief weggeetst (droog etsen), zodat een streepvormig mesablok 325 met een breedte van 2μιη overblijft. Vervolgens worden delen van de lagen 306, 307 en 308 in het gebied van de laserdiode eveneens weggeetst. Ook een deel van de bekledingslaag 308 in het modulatorgebied, nabij de grens tussen het modulatorgebied en het gebied van de laserdiode wordt weggeetst onder vorming van een groef 326 voor elektrische isolering.

In de fabricagestap van figuur 26(f) wordt op het substraat 301 aan weerszijden van het streepvormige mesablok 325 en in de isoleringsgroef 326 door middel van VPE een stroomblokkeringslaag 311 van met Fe gedoteerd InP met hoge soortelijke weerstand gevormd. Vervolgens wordt over de stroomblokkeringslaag 311 door middel van VPE een contact-laag 312 uit niet-gedoteerd InGaAs aangebracht.

In de fabricagestap van figuur 26(g) wordt over de contactlaag 312 een dieelectrische film 330 afgezet en worden in deze film 330 streepvormige openingen aangebracht tegenover het modulatorgebied en het gebied van de laserdiode. Onder gebruikmaking van deze dielectrische film als masker wordt Zn selectief in de lagen 311 en 312 gediffundeerd totdat het diffusiefroht het streepvormige mesablok 325 bereikt, zodat diffusiezones 313 met doteringsmiddel van het p-type worden gevormd.

Vervolgens wordt de contactlaag 312 selectief weg-geetst zodat streepvormige delen daarvan tegenover het modu-latorgebied en het lasergebied overblijven (figuur 26(h)).

Op de streepvormige contactlagen 312 en de laag 311 wordt vervolgens een film 314 uit SiN afgezet, waarna in deze film 314 met gebruikelijke fotolithografische en etsme-thoden openingen 314a en 314b worden gevormd (zie figuur 26(i)).

Tenslotte wordt op de film 314 een metaallaag voor de elektrode van de p-zijde afgezet, die in de openingen 314a en 314b met de contactlaag 312 in contact komt. Deze metaallaag wordt dan verdeeld in een elektrode 315 voor de p-zijde van de lichtmodulator en een elektrode 316 voor de p-zijde van de laserdiode. Verder wordt aan de achterzijde van het substraat 301 een gemeenschappelijke elektrode 317 voor de n-zijde aangebracht, waardoor de optische inrichting van figuur 25 is voltooid. De halfgeleider 300b en de lichtmodulator 300a zijn daarin monolitisch geïntegreerd op hetzelfde substraat.

De inrichting van figuur 25 werkt als volgt. Aangezien de lichtabsorptielaag 306 van de modulator 300a een grotere bandspleetenergie heeft dan de actieve laag 303 van de halfgeleiderlaser 300b, zal het in de actieve laag 303 van het streepvormige mesablok geproduceerde licht zich naar de laag 306 van de lichtmodulator 300a voortplanten, waarna het laserlicht uit het splijtvlak van de lichtabsorptielaag 306 uittreedt. In deze toestand, waarbij geen stuur-spanning op de lichtmodulator 300a is aangelegd, zal het licht zich door de lichtabsorptielaag 306 voortplanten, waarbij het dankzij het genoemde verschil in bandspleetenergie niet door de laag 306 wordt geabsorbeerd. Wordt echter op de lichtmodulator 300a een keerspanning aangelegd met de elektrode 317 als plus-zijde en de elektrode 315 als minzijde, dan staat de lichtabsorptielaag 306 onder invloed van een elektrisch veld en wordt de effectieve bandspleetenergie van de laag 306 als gevolg van het effect van Franz-Keldysh verlaagd (zie figuur 29). Het zich voortplantende laserlicht wordt dan door de absorptielaag 306 geabsorbeerd en niet vanuit het splijtvlak uitgezonden. Op deze wijze wordt de uittredende energie van de laser met behulp van een keer-spanning op de lichtmodulator beheerst.

In de inrichting van figuur 25 bestaan de lichtab-sorptielaag 306 van de modulator 300a en de actieve laag 303 van de laserdiode 300b uit halfgeleiderlagen met verschillende brekingsindex, die in verschillende stadia van epi-taxiale groei zijn gevormd. Bovendien zal de dikte van de epitaxiale lagen 306, 307 en 308 van de lichtmodulator 300a bij hun vorming in de nabijheid van het grensvlak tussen de lichtmodulator en de laserdiode op ongunstige wijze toenemen. Daarom sluit de absorptielaag 306 van de lichtmodulator niet glad aan op de actieve laag 303 en de lichtgeleidings-laag 302 van de laserdiode, zodat bij het contactvlak terugkaatsing en verstrooiing van licht plaatsvindt, waardoor het optische koppelingsrendement tussen de lichtmodulator en de laserdiode nadelig wordt beïnvloed.

Als men de lagen selectief laat aangroeien met behulp van een isolerende film als masker, dat wil zeggen als de halfgeleiderstruktuur gedeeltelijk door een isolerende film wordt gemaskeerd en de kristalgroei selectief plaatsvindt op het deel van de halfgeleiderstruktuur waar de isolerende film ontbreekt, zal de dikte van de gevormde laag in de nabijheid van het grensvlak tussen het niet-gemaskeer-de deel en het gemaskeerde deel toenemen. Er treedt dan een zogenaamde randgroei op. Deze randgroei treedt ook op als de kristalgroei plaatsvindt op een halfgeleiderstruktuur met een "opstapje" dat wil zeggen een niveauverschil, zoals weergegeven in figuur 26(d). In deze figuur 26(d) zullen de lagen 306, 307 en 308 in het lager gelegen deel van de struktuur, dat wil zeggen in het gebied van de lichtmodulator A, dan ook een toenemende dikte in de nabijheid van het opstapje tonen.

Door de randgroei wordt het optische koppelings-rendement sterk nadelig beïnvloed. De door het opstapje van de halfgeleiderstruktuur veroorzaakte randgroei neemt toe bij toenemende hoogte bij het opstapje. Deze stand van de techniek is de hoogte van het opstapje gelijk aan de totale dikte van de lagen 302, 303, 304 en 305, dat wil zeggen 1,3 μια of meer, zodat een randgroei van aanzienlijke afmetingen plaatsvindt.

De randgroei zorgt niet alleen voor een verlaging van het optische koppelingsrendement maar ook voor een ongelijk oppervlak na de fase van de kristalgroei, waarop de daaropvolgende bewerkingen zoals de vorming van de richel, nadelig worden beïnvloed.

Figuur 27 laat schematisch en in doorsnede een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator zien, zoals beschreven in "Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1990 Spring National Convention Record, C-20, pagina 4-295". Men ziet hier een substraat 401 van n-type InP met geïntegreerd daarop een lichtmodulator 400a en een laserdiode 400b. Het substraat 401 heeft een buigingsrooster 410 in het gebied van de laserdiode 400b. Op het substraat 401 met dit buigingsrooster 410 is een lichtabsorptie- en lichtgeleidings-laag 402 van n-type InGaAsP aangebracht. In het gebied van de laserdiode ligt op deze laag 402 een actieve laag 403 van niet-gedoteerd InGaAsP, gevolgd door een laag 404 van p-type InP. Over de lagen 402 en 404 is een bekledingslaag 405 van p-type InP aangebracht, met daarop in het modulatorgebied een contactlaag 406a van p-type InGaAsP, gevolgd door een elektrode 407 van de p-zijde, en in het gebied van de laserdiode een contactlaag 406b van p-type InGaAsP, gevolgd door een elektrode 408 van de p-zijde. Op de onderzijde van het substraat 401 is een gemeenschappelijke elektrode 409 voor de n-zijde van de modulator en de laserdiode aangebracht.

De fabricagestappen voor het maken van deze optische inrichting zijn weergegeven in de figuren 28(a) -28(c).

Op een deel van het substraat 401 wordt eerst een buigingsrooster 410 gevormd, waarna achtereenvolgens op dit substraat een lichtabsorptie- en lichtgeleidingslaag 402 van circa 0,3 μια dikte, een actieve laag 403 van 0,15 μια dikte en een laag 404 uit p-type InP van circa 0,1 μτα. dikte met behulp van MOCVD worden gevormd (figuur 28(a)). Daarna worden delen van de laag 404 en de actieve laag 403 in een gebied waar het buigingsrooster 410 ontbreekt, dat wil zeggen in het modulatorgebied, selectief weggeetst (figuur 28(b)). Vervolgens worden over deze struktuur een bekle-dingslaag 405 van p-type InP en een contactlaag 406 van p-type InGaAsP gevormd (figuur 28(c)).

De inrichting van figuur 27 blijkt volgens hetzelfde principe als die van figuur 25. Wordt op de laserdio-de 400b een voorwaartse stuurspanning aangelegd, met de elektrode 408 aan de plus-zijde, dan worden in de actieve laag 403 ladingsdragers geactiveerd en treedt een lasertril-ling op. Is daarbij geen stuurspanning aangelegd op de lichtmodulator 400a, dan zal het zich naar de voorzijde voortplantende laserlicht door de lichtgeleidings- en ab-sorptielaag 402 gaan en aan het voorvlak van de laag 402 worden uitgezonden. Aangezien de laag 402 een grotere band-spleetenergie dan de actieve laag 403 heeft, wordt het door de lichtmodulator gaande laserlicht niet door de laag 402 geabsorbeerd. Wordt echter dwars op de lichtmodulator 400a een keerspanning aangelegd, met de elektrode 409 aan de plus-kant en de elektrode 407 aan de min-kant, dan staat de laag 402 onder invloed van een elektrisch veld en wordt de effectieve bandspleetenergie van de lichtabsorptielaag door een effect van Franz-Keldysh verlaagd (zie figuur 29). Het zich voortplantende laserlicht wordt dan door de lichtabsorptielaag geabsorbeerd, en niet door het voorvlak uitgezonden. Op deze wijze kan de uitgezonden energie van de laser met behulp van een keerspanning op de lichtmodulator worden beheerst.

Aangezien de laag 402 in de inrichting van figuur 27 zowel als lichtabsorptielaag voor de modulator en als lichtgeleidingslaag van de laserdiode dient, worden de problemen van de inrichting van figuur 25, zoals de ongewenste verlaging van het optische koppelingsrendement tussen de lichtmodulator en de laserdiode, en ook het ongelijke oppervlak van de constructie, ondervangen.

De inrichting volgens figuur 27, waarin de laag 402 de beide genoemde functies heeft, vertoont echter de volgende nadelen:

De lichtabsorptielaag van een lichtmodulator dient een depletielaag te zijn als de modulator onder keerspanning staat. Bovendien dient deze laag een geringe concentratie aan ladingsdragers te hebben en een (niet-gedoteerde) laag te zijn teneinde doorslag te voorkomen. Voldoet de laag 402 uit figuur 27 aan deze eisen voor een lichtabsorptielaag, dan heeft het deel van de laag 402 dat als lichtgeleidings-laag voor de laserdiode dient, ook een lage concentratie aan ladingsdragers. Dit betekent dat de weerstand van de laserdiode ter plaatse van de lichtgeleidingslaag met vele ohms toeneemt, waardoor het bedrijfsvoltage van de laserdiode op ongunstige wijze stijgt.

Verder heeft de lichtabsorptielaag een bandspleet-energie die circa 0,05 eV groter is dan de bandspleetenergie van de actieve laag van de laserdiode. Dit heeft de volgende oorzaak. Ter wille van een goede lichtmodulatie dient de lichtmodulator bij het aanleggen van een keerspanning de bandspleetenergie van de lichtabsorptielaag zodanig te verminderen dat deze kleiner dan de bandspleetenergie van de actieve laag wordt. Het verschil in bandspleetenergie tussen de lichtabsorptielaag en de actieve laag dient dan ook niet groter te zijn dan 0,05 eV, welke waarde overeenkomt met de verlaging in bandspleetenergie. Zoals blijkt uit figuur 29 neemt de absorptiecoëfficiënt van de lichtabsorptielaag af naarmate de golflengte van het licht toeneemt. Aangezien de afname van de absorptiecoëfficiënt echter vrij geleidelijk gaat, zelfs indien het in de laserdiode opgewekte licht een golflengte van 1,55 μιη (bandspleetenergie 0,8 eV) heeft en geen stuurspanning op de modulator wordt aangelegd, zal het licht gedeeltelijk door de lichtabsorptielaag van InGaAsP met een bandspleetenergie van circa 0,85 eV (golflengte 1,46 /m) worden geabsorbeerd. Bij een lichtgeleidingslaag van de laserdiode die tegelijk als lichtabsorptielaag van de modulator dient is een zekere mate van absorptieverlies dan ook onvermijdelijk. Als gevolg daarvan wordt de drempelstroom van de laserdiode groter als het rendement van de laserdiode kleiner.

Figuur 30 toont perspectivisch een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator, zoals beschreven in Electronics Letters, 16 januari 1992, Vol.28, nr. 2, pagina's 153-154. Men ziet hier een substraat 501 van n-type InP, met geïntegreerd daarop aangebracht een lichtmodulator 500a en een laserdiode 500b. Het substraat 501 heeft een buigingsrooster 511 in het gebied waar de laserdiode 500b zich bevindt. Op het substraat 501 vindt men achtereenvolgens een geleidingslaag 502 van n-type InGaAsP, een afstandhouderlaag 503 van n-type InP, een onderste bekledingslaag 506 van n-type InP, een laag 507 met intrinsieke multiple kwantentroggen uit InGaAs/InGaAsP (hierna aangeduid als een MQW-laag), en een bovenste bekledingslaag 508 van p-type InP. De lagen 506, 507 en 508 zijn tot een streepvormige regel gevormd die aan de bovenzijde en de zijkanten wordt bedekt met een laag 509 van p-type InP. Op deze laag 509, maar alleen aan de bovenzijde van de richel, ligt een contactlaag 510 van p+-type InGaAsP, met daarop een elektrode 513a voor de p-zijde van de lichtmodulator 500a en een elektrode 513b voor de p-zijde van de laserdiode 500b.

De rest van de struktuur wordt afgedekt met een isolerende film 512 van Si02. Aan de onderzijde van het substraat 501 is een gemeenschappelijk 514 voor de n-zijde van de lichtmodulator en de laserdiode aangebracht.

De fabricagestappen voor het maken van de optische inrichting van figuur 30 zijn weergegeven in de figuren 31(a) tot 31(c).

Op een deel van het substraat 501, waar een DFB-laserdiode moet komen, wordt eerst een buigingsrooster 511 gevormd. Vervolgens wordt over het gehele oppervlak van het substraat 501, met inbegrip van het buigingsrooster 511, een geleidingslaag 502 van n-type InGaAsP en een afstandhouderlaag 503 van n-type InP aangebracht. Op de afstandhouderlaag 503 wordt een tweetal films 520 uit Si02 met een tussenruimte van 2μιη gevormd (figuur 31(a)). Elke film 520 heeft een breedte van circa 10 /m in het gebied van de DFB-LD en een breedte van circa 4 μτα in het modulator gebied.

In de fabricagestap van figuur 31(b) worden de films 425 als masker gebruikt voor het selectief aanbrengen van de bekledingslaag 506, de MQW-laag 507 en de bekledings-laag 508 op de afstandhouderlaag 503. Dit geschiedt met MOCVD. In het gebied tussen de brede delen van de films 520 zijn de lagen 506 tot 508 dikker dan in het gebied tussen de smalle delen van de films 520. Dit resultaat wordt toegeschreven aan het feit dat stoffen die de maskers 520 bereiken, naar het ongemaskeerde gebied migreren waar het substraat blootligt en zich dan op dat gebied afzetten omdat geen afzetting van materiaal op de maskers kan plaatsvinden.

Daarna wordt elk van de films 520 over zijn gehele lengte en over een breedte van 1 μπι vanaf de binnenzijde van de streep weggeetst teneinde de afstand tussen de beide films 520 te vergroten. Vervolgens wordt selectief een laag 509 van p-type InP aangebracht, die de MQW-struktuur aan drie zijden bedekt (figuur 31(c)). Op de laag 509 wordt door selectieve groei een contactlaag 510 van p+-type InGaAsP gevormd.

Een deel van de contactlaag 510 op het grensvlak van de laserdiode en de modulator wordt vervolgens weggeetst ter verkrijging van een goede elektrische isolering. Tenslotte worden elektroden 513a en 513b voor de p-zijden van de modulator en de laserdiode aangebracht en wordt een elektrode 514 voor de n-zijde van beide delen op de onderzijde van het substraat 501 aangebracht. De struktuur van figuur 30 is dan voltooid.

De inrichting van figuur 30 werkt als volgt. Zoals reeds vermeld heeft de MQW-laag 507 in het gebied van de DFB-laserdiode een grotere dikte dan in het modulatorgebied. In een kwantentroglaag zal de effectieve bandspleetenergie (Eg) bij toenemende dikte van de laag afnemen. In de laag 507 is de bandspleetenergie E91 voor de DFB-LD dan ook kleiner dan de bandspleetenergie Eg2 voor de modulator.

Wordt op de DFB-laserdiode een voorwaartse spanning aangelegd ter wille van een continue trilling, dan wordt het laserlicht (golf lengte A,, = 1,24/Eg1) vanwege het genoemde verschil in bandspleetenergie niet door de modulator geabsorbeerd maar vanuit het voorvlak daarvan uitgezonden. Wordt daarentegen op de lichtmodulator een keerspanning aangelegd, dan verschuift het absorptie-einde met aangeslagen elektron naar de zijde van een lange golflengte als gevolg van kwantenopsluiting (Stark-effect) in de MQW-laag, en wordt de effectieve bandspleetenergie Eg,2 van de modulator kleiner dan de bandspleetenergie Egl1 van de DFB-laserdiode, zodat dit laserlicht door de lichtmodulator wordt geabsorbeerd en uitgedoofd. Op deze wijze kan het al dan niet uitzenden van laserlicht worden beheerst door variatie van de op de lichtmodulator aangelegde spanning.

Bij de bekende inrichting van figuur 30 heeft het bovendeel van de streepvormige richel tussen de beide maskers 520 slechts een breedte van 2 - 3 μιη. Het aanbrengen van de elektroden van de p-zijde op een dergelijk smal gebied wordt bijzonder moeilijk, hetgeen een slechte reproduceerbaarheid tot gevolg heeft. Uit figuur 32 (een doorsnede in lengterichting van de richel) blijkt verder dat alle opgebrachte lagen tezamen in het gebied van de DFB-laserdiode 1,5 - 2 maal zo dik zijn als in het modulatorgebied, zodat op het grensvlak tussen de laserdiode en de modulator een trede (afstapje) van 1,2 /m hoogte ontstaat. Dit verschijnsel heeft een nadelig effect op de latere bewerkings-stappen, zoals het aanbrengen van de elektroden. Aangezien de als golfgeleidingslaag werkende MQW-laag een afstapje vertoont, neemt bovendien het transmissieverlies van het licht daarin op ongunstige wijze toe. Deze ongewenste toename van het transmissieverlies als gevolg van het afstapje in de golfgeleidingslaag treedt ook op bij de bekende optische inrichting van figuur 33.

De figuren 33(a) - 33(c) tonen schematisch de bouw en de produktie van een geïntegreerde combinatie van halfge-leiderlaser en lichtmodulator, zoals beschreven in Electronics Letters, 7 november 1991, Vol. 27, nr. 23, pagina 2138-2140. In figuur 33(b) is de bouw van de halfgeleiderlagen in het modulatorgebied en het lasergebied daarnaast op grotere schaal weergegeven (aangeduid met A respectievelijk B).

In deze figuren vindt men een substraat 601 van n-type InP, waarop een lichtmodulator 600a en een laserdiode 600b geïntegreerd zijn aangebracht. Het substraat 601 heeft een buigingsrooster 607 in het gebied van de laserdiode. Op het substraat 601, met inbegrip van het buigingsrooster 607, vindt men achtereenvolgens een geleidingslaag 602, van n-type InGaAsP, een MQW-laag 603 van InGaAs/InGaAsP, en een bekledingslaag 605 van p-type InP. Op deze bekledingslaag 605 ligt het modulatorgebied en deklaag 606 van p-type InGaAsP met daarop een elektrode 608 voor de p-zijde van de lichtmodulator 600a, terwijl in het gebied van de laserdiode op de bekledingslaag 605 een andere deklaag 606 ligt met daarop een elektrode 609 voor de p-zijde van de laserdiode 600b. Aan de onderzijde van het substraat 601 vindt men een gemeenschappelijke elektrode 601 voor de n-zijde van de lichtmodulator en de laserdiode.

Het fabricageproces verloopt als volgt.

Volgens figuur 33(a) wordt eerst in het gebied van het substraat 601 waar een laserdiode moet komen, een buigingsrooster 607 gevormd. Aan weerszijden van dit buigingsrooster 607 wordt een paar streepvormige films 620 van Si02 aangebracht, die zich uitstrekken in de toekomstige lichtge-leidingsrichting van de laser. Elke film 620 heeft afmetingen van circa 200 μιη x 400 μιη, terwijl de afstand tussen de beide films 620, dat wil zeggen de breedte van het gebied met het buigingsrooster 607, circa 200 μτα is. In het gebied van het substraat 601, waar het buigingsrooster 607 en de films 620 van Si02 ontbreken, wordt dan een lichtmodulator gevormd.

In de fabricagestap van figuur 33(b) worden op het substraat 601 door middel van MOCVD achtereenvolgens een geleidingslaag 602 van n-type InGaAsP, een multiple kwanten-troglaag 603 van InGaAs/InGaAsP en een bekledingslaag 605 van p-type InP aangebracht. Tijdens het opdampen met de MOCVD-methode zal een grote hoeveelheid nieuw gevormd materiaal het gebied van de laserdiode tussen de films 620 bereiken, aangezien zich geen halfgeleidermateriaal op deze films van Si02 afzet. Daarom groeien de lagen in het gebied van de laserdiode sneller dan in het modulatorgebied waar geen films van Si02 aanwezig zijn. De gevormde lagen 602, 603 en 605 in het gebied van de laserdiode zijn dan ook 1,5-2 maal zo dik als dezelfde lagen in het modulatorgebied. Zoals blijkt uit figuur 33(b) is de kwantentroglaag 631b van de MQW-laag 603 in het gebied van de laserdiode dikker dan de overeenkomstige laag 631a van de laag 603 in het modulatorgebied. Daardoor zal de bandspleetenergie van de MQW-laag in het modulatorgebied groter zijn dan in het gebied van de laserdiode.

Daarna wordt op de bekledingslaag 605 een deklaag 606 van p-type InGaAsP gevormd, waarop een deel van deze laag 606 in het grensvlak tussen de laserdiode en de modulator wordt weggeetst. Vervolgens worden elektroden 608 en 609 voor de p-zijde van de modulator en de laserdiode op de afzonderlijke deklagen 606 aangebracht en wordt een gemeenschappelijke elektrode 610 voor de n-zijde aan de onderzijde van het substraat 601 aangebracht. Hierdoor wordt de optische inrichting van figuur 33(c) verkregen, waarbij een halfgeleiderlaser 600a en een lichtmodulator 600b monoli-tisch op hetzelfde substraat zijn geïntegreerd.

De bekende inrichting van figuur 33 werkt als volgt. De gemeenschappelijke MQW-laag 603 werkt als actieve laag in het gebied van de laserdiode en als lichtabsorptie-laag in het modulatorgebied. Wordt tussen de elektrode 609 van de laserdiode en de gemeenschappelijke elektrode 610 een voorwaartse spanning aangelegd, dan worden ladingsdragers in de MQW-laag 603 geïnjecteerd en treedt lasertrilling op bij een golflengte die bepaald wordt door de effectieve bandspleetenergie van de MQW-laag en het buigingsrooster 607. De effectieve bandspleetenergie van de MQW-laag hangt af van de dikte van de troglaag in de MQW-laag, waarbij deze effectieve bandspleetenergie toeneemt naarmate de dikte van de troglaag afneemt. Als gevolg van de selectieve lagengroei met behulp van MOCVD is de troglaag dikker in het gebied van de laserdiode dan in het modulatorgebied, zodat de band- spleetenergie Eg1 van de MQW-laag in het gebied van de laserdiode kleiner is dan de bandspleetenergie E92 van de MQW-laag in het modulatorgebied. Wordt op de lichtmodulator geen spanning aangelegd, terwijl de DFB-laserdiode onder een voorwaartse spanning staat voor continue trilling van de laserdiode dan wordt het laserlicht (golflengte 2\1 = 1,24/Eg1) niet in het modulatorgebied geabsorbeerd, omdat Eg2 groter dan Eg1 is. Het laserlicht zal dan vanuit het voorvlak worden uitgezonden. Wordt echter op de lichtmodulator een keerspanning aangelegd, dan verschuift het absorptie-einde met aangeslagen elektronen naar de zijde van lange golflengten als gevolg van kwantenopsluiting (Stark-effect) in de MQW-laag en wordt de effectieve bandspleetenergie Eg2 in het modulatorgebied kleiner dan de effectieve bandspleetenergie Eg1 in het gebied van de laserdiode, zodat het laserlicht door de lichtmodulator wordt geabsorbeerd en uitgedoofd. Het al dan niet uitzenden van laserlicht kan zodoende worden beheerst door variatie van het op de lichtmodulator aangelegde voltage.

Figuur 34 toont in doorsnede een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator, zoals beschreven in de gepubliceerde Japanse octrooiaanvrage nr. Hei. 4-100291. Men ziet hier een substraat 701 van n-type InP, waarop een lichtmodulator 700a en een laserdiode 700b geïntegreerd aanwezig zijn. Op het substraat 701 liggen achtereenvolgens een bufferlaag 704 van n-type InP, een geleidingslaag 705 van n-type InGaAsP, een MQW-laag 706 uit InGaAs/InGaAsP en een geleidingslaag 707 uit p-type InGaAsP. Laatstgenoemde laag heeft een buigingsrooster 708 in het gebied van de laserdiode. Op de geleidingslaag 707 met inbegrip van het buigingsrooster 708 ligt een bekledingslaag 710 van p-type InP. Daarop bevinden zich twee deklagen 711 van p+-type InGaAsP, die respectievelijk een elektrode 716a voor de p-zijde van de modulator 700a en een elektrode 716b voor de laserdiode 700b dragen. Een gemeenschappelijke elektrode 717 voor de n-zijde van modulator en laserdiode bevindt zich aan de onderzijde van het substraat 701. Het getal 715 wijst op een isolerende film uit Si02.

De fabricagestappen voor het maken van de optische inrichting van figuur 34 zijn schematisch weergegeven in figuur 35(a) - 35(j), waarbij de figuren 35(a), 35(b) en 35(e) perspectivische schetsen zijn, de figuren 35(c), 35(d), 35(f) en 35(g) doorsneden in de lengterichting van de resonator zijn, en de figuren 35(h), 35(i) en 35(j) doorsneden haaks op de lengterichting van de resonator zijn.

Zoals getoond in figuur 35(a) wordt op een zone van het substraat 701 waar de laserdiode moet komen, een tweetal films 720 van Si02 aangebracht, elk met een breedte van circa 100 μιη. Tussen deze twee films 720 bevindt zich een streepvormig gebied 721 van circa 30 μπι breedte. De lichtmodulator zal worden gevormd in het gebied van het substraat 701 waar de films 720 ontbreken.

In de fabricagestap van figuur 35(b) wordt het substraat 701 geëtst met behulp van de films 720 als masker. In het streepvormige gebied 721 tussen de twee films 720 (het gebied van de laserdiode) is de etssnelheid groter dan in het modulatorgebied, zodat dit gebied 721 dieper wordt ingeetst dan het modulatorgebied en een streepvormige groef 722 ontstaat. Daarna worden met behulp van MOCVD (eerste MOCVD-bewerking) achtereenvolgens een bufferlaag 704 van n-type InP, een geleidingslaag 705 van n-type InGaAsP, een multiple kwantentroglaag 706 uit InGaAs/InGaAsP, en een geleidingslaag 707 van p-type InGaAsP op het substraat 701 aangebracht, waarbij de films 720 uit Si02 als masker voor de selectieve aangroei worden gebruikt. Aangezien de bij het groeiproces gevormde stoffen niet op de maskers 720 worden afgezet, zal tijdens deze eerste MOCVD-bewerking een grote hoeveelheid materiaal de groef 722 tussen de twee maskers bereiken, zodat de vormingssnelheid in de groef 722 groter is dan in het modulatorgebied. Als gevolg hiervan zijn de gevormde lagen 704 tot 707 in het gebied van de laserdiode dikker dan in het modulatorgebied. De verkregen struktuur na deze eerste MOCVD-bewerking wordt getoond in figuur 35(c).

Na verwijdering van de films 720 uit Si02 wordt op de geleidingslaag 707 in het gebied van de laserdiode een primair buigingsrooster 708 met een steek van 2400 A gevormd (figuur 35(d)). Vervolgens wordt op de geleidingslaag 707 in het modulatorgebied een paar films 723 van Si02 aangebracht, elk met een breedte van circa 100 μια. Tussen deze films 723 bevindt zich een streepvormig gebied van circa 30 μια breedte, waar de geleidingslaag 707 blootligt. Daarna worden met behulp van MOCVD achtereenvolgens een bekledingslaag 710 van p-type InP en een deklaag 711 van p+-type InGaAsP over de gehele struktuur aangebracht (tweede MOCVD-bewerking). In het gebied tussen de twee maskers 723 (het modulatorgebied) zijn deze lagen 710 en 711 dikker dan in het gebied waar de twee masker 723 ontbreken (het gebied van de laserdiode). Aangezien de struktuur voorafgaand aan het aanbrengen van de lagen 710 en 711 in het modulatorgebied dunner was dan in het gebied van de laserdiode, zal de struktuur na de tweede MOCVD-bewerking overal een gelijkmatige dikte hebben. De verkregen struktuur blijkt uit de doorsnede van figuur 35(f).

Volgens figuur 35(g) wordt een deel van de deklaag 711 bij het grensvlak tussen het gebied van de laserdiode en het modulatorgebied weggeetst. Vervolgens wordt op de struktuur een streepvormige film 724 van Si02 aangebracht, die zich uitstrekt in de toekomstige resonatorlengterichting van de laser. Onder gebruikmaking van de film 724 als masker voor een selectieve etsing worden de diverse halfgeleiderlagen weggeetst tot een mesablok overblijft, zoals getekend in figuur 35(h). Vervolgens wordt aan weerszijden van het mesablok op het substraat 701 een laag 725 van met Fe gedoteerd InP met hoge soortelijke weerstand aangebracht, waarbij de film 724 als masker voor selectieve aangroei wordt gebruikt (figuur 35(i)). Na verwijdering van de film 724 wordt over het geheel een isolerende film 715 van Si02 aangebracht en voorzien van twee contactopeningen, respectievelijk in het modulatorgebied en in het gebied van de laserdiode. De struktuur van figuur 34 wordt voltooid door het aanbrengen van elektroden 716a en 716b voor de p-zijde van respectievelijk het modulatorgebied en het gebied van de laserdiode. Op de achterzijde van het substraat 701 wordt een gemeenschappelijke elektrode 717 voor de n-zijde ge- vormd. Figuur 35(j) toont de complete inrichting in hun doorsnede haaks op de lengterichting van de resonator.

De optische inrichting van figuur 34, die op de beschreven wijze is gemaakt, werkt op dezelfde wijze als de inrichtingen van de figuren 30 en 33. De MQW-laag 706 werkt derhalve als actieve laag in het gebied van de laserdiode en als lichtabsorptielaag in het modulatorgebied. Wordt tussen de elektrode 716b aan de p-zijde van de laserdiode 700b en de elektrode 717 van de n-zijde een voorwaartse spanning aangelegd, dan worden ladingsdragers in de MQW-laag 706 geïnjecteerd en treedt een lasertrilling op bij een golflengte die bepaald wordt door de effectieve bandspleetener-gie van de MQW-laag en van het buigingsrooster 708. De effectieve bandspleetenergie van de MQW-laag hangt af van de dikte van de troglaag in de laag 706, waarbij de bandspleetenergie toeneemt bij afnemende dikte van deze troglaag. Bij selectieve aangroei met MOCVD wordt de troglaag in het gebied van de laserdiode dikker dan in het modulatorgebied, zodat de effectieve bandspleetenergie Eg1 van de MQW-laag in het gebied van de laserdiode kleiner is dan de effectieve bandspleetenergie Eg2 van de MQW-laag in het modulatorgebied. Wordt geen spanning op de lichtmodulator aangelegd, maar wel een voorwaartse spanning op de DFB-laserdiode ter wille van een continue trilling daarvan, dan wordt het laserlicht (7\1 = 1,24/Eg1) niet in het modulatorgebied geabsorbeerd omdat Eg2 groter is dan Eg1. Dit laserlicht wordt dan vanuit het voorvlak uitgezonden. Wordt echter dwars op de lichtmodulator een keerspanning aangelegd, dan verschuift het absorptie-einde voor aangeslagen elektronen naar de zijde van een lange golflengte als gevolg van kwantenopsluiting (Stark-effect) in de MQW-laag, en wordt de effectieve bandspleetenergie Eg,2 in het modulatorgebied kleiner dan de effectieve bandspleetenergie Eg1 in het gebied van de laserdiode, zodat het laserlicht door de lichtmodulator zal worden geabsorbeerd en worden uitgedoofd. Zodoende kan het al dan niet afgeven van laserlicht worden beheerst door variatie van het op de lichtmodulator aangelegde voltage.

In de bekende optische inrichtingen van de figuren 30, 33(a) - 33(c) en 34, dient de MQW-laag als actieve laag van de laserdiode en tegelijkertijd als lichtabsorptielaag van de modulator, terwijl de bandspleetenergie van de MQW-laag door variatie van de dikte van de troglaag daarin kan worden gevarieerd. Een optimale uitvoering van de MQW-struc-tuur als actieve laag en als lichtabsorptielaag is onmogelijk. In een laserdiode met kwantentrog van lange golflengte dient de actieve laag bijvoorbeeld vijf troglagen te omvatten, elk met een dikte van 4 - 8 nm. Wordt de totale dikte van de kwantentroglagen vergroot door verhoging van het aantal troglagen of van de dikte van elk troglaag, dan wordt het lichtinsluitende effect te veel bevorderd, waardoor het uitgezonden laserlicht een elliptische vorm krijgt met een lange afmeting in de richting haaks op de lagen van de laser. In dat geval is het moeilijk om het uitgezonden laserlicht te versmallen. Anderzijds is het gewenst dat de lichtabsorptielaag in de lichtmodulator wel circa 10 troglagen omvat, elk met een dikte van circa 8 nm. Is elke troglaag te dik, dan neemt het voor verschuiving van de golflengte vereiste voltage toe. Is elke troglaag te dun, dan wordt de verschuiving van de golflengte minder. Is verder het aantal troglagen in de lichtabsorptielaag te gering, dan gaat de lichtinsluitingscoefficient achteruit, evenals de extinctieverhouding.

Zoals vermeld, bestaat er een verschil tussen de optimale ontwerpwaarden voor de actieve laag van de laserdiode en de lichtabsorptielaag van de modulator, indien beide uit kwantentroggen zijn opgebouwd. In de struktuur van figuur 34 is de troglaag van de laserdiode onvermijdelijk 1,5-2 maal zo dik als de troglaag van de lichtmodulator. Krijgt de troglaag van de laserdiode zijn optimale dikte, dan is de troglaag van de modulator veel dunner dan de optimale dikte. In dit geval zal bij aanleggen van het elektrische veld een kleinere verschuiving van het absorp-tie-einde evenredig aan het bi-kwadraat van de dikte van de troglaag, optreden of zal een kleinere lichtinsluitingscoefficient in de troglaag, evenredig met de dikte van de trog- laag, ontstaan. Dit resulteert in een onvoldoende lichtabsorptie en daardoor onvoldoende extinctie-eigenschappen.

Wordt daarentegen de troglaag van de lichtmodula-tor ingesteld op zijn optimale dikte, dan wordt de troglaag van de laserdiode te dik, zodat een verbetering in eigenschappen als gevolg van de kwantentrog niet wordt verkregen. Door de toegenomen dikte van de actieve laag zal de verticale lichtverdeling niet de fundamentele stand innemen.

Aangezien de laserdiode en de lichtmodulator verder eenzelfde aantal troglagen bevatten, bestaat weinig vrijheid bij het maken van een ontwerp zodat het moeilijk wordt om de beschreven problemen op te lossen. Geeft men prioriteit aan de eigenschappen van de laserdiode, dan worden de eigenschappen van de lichtmodulator opgeofferd en omgekeerd.

In de inrichting van figuur 34 heeft de film 720 van Si02, die als masker voor selectieve aangroei van lagen wordt gebruikt, een breedte van wel 100 μιη, terwijl de tussenruimte tussen de naburige films 720 slechts 30 /m breed is. Er zal dan tijdens de selectieve lagengroei wat polykristallijn materiaal op de films van Si02 worden afge-zet, waardoor het moeilijk wordt om deze films na de selectieve lagengroei te verwijderen. Bovendien zal de laag die in de streepvormige groef 722 tussen de beide maskers 720 is gevormd, een dikte hebben die varieert in de breedterichting van de groef 722. Deze laag is derhalve dikker in de nabijheid van de beide maskers 720 dan op een plaats midden daartussen.

Een oogmerk van de uitvinding is om een halfgelei-derlaser met verdeelde terugkoppeling te maken, waarin de koppelingsconstante equivalent met een ontwerpwaarde is.

Een ander oogmerk van de uitvinding is een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator te leveren, waarbij ter vergemakkelijking van het fabricageproces het niveauverschil bij de overgang van laser naar modulator is verminderd en waarin de absorptieverliezen en de weerstand van de laserdiode zijn verlaagd.

Een volgend oogmerk van de uitvinding is een werkwijze te leveren voor het fabriceren van een optische halfgeleiderinrichting, waarbij betrekkelijk eenvoudige fabricagestappen voor het maken van elektroden en dergelijke zijn inbegrepen, welke werkwijze een grote reproduceerbaarheid en een goede opbrengst heeft en leidt tot een kleiner verlies van lichtenergie in het grensgebied van een golfgeleider.

Een volgend oogmerk van de uitvinding is het leveren van een geïntegreerde combinatie van halfgeleiderla-ser en lichtmodulator, waarin de laser en de lichtmodulator individueel zijn geoptimaliseerd en het optische koppelings-rendement tussen de laser en de lichtmodulator verbeterd is.

Andere oogmerken en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de navolgende beschrijving, die alleen voor illustratiedoeleinden wordt gegegeven.

Een eerste aspect van de uitvinding betreft een optische halfgeleiderinrichting die een eerste halfgeleider-laag omvat met daarop een buigingsrooster uit delen van een superkristalroosterlaag die uit een afwisseling van tweede en derde halfgeleiderlagen is opgebouwd, waarbij de tweede halfgeleiderlaag een halfgeleidermateriaal bevat waarin nauwelijks massatransport kan optreden en de derde halfgeleiderlaag een ander halfgeleidermateriaal bevat, en verder een vierde halfgeleiderlaag die door afzetting uit de damp-fase zodanig op het buigingsrooster is aangebracht dat het buigingsrooster door de vierde halfgeleiderlaag wordt verborgen. Dankzij het opnemen van de tweede halfgeleiderlagen, waarin nauwelijks massatransport kan optreden, in het buigingsrooster, zal de vorm van het buigingsrooster tijdens het afzetten van de vierde halfgeleiderlaag uit de dampfase behouden blijven. Zodoende kunnen de dikte, de amplitude en de steek van het buigingsrooster, die de optische koppe-lingsconstante bepalen, met grote nauwkeurigheid worden beheerst.

Een tweede aspect van de uitvinding betreft een optische halfgeleiderinrichting, waarin een halfgeleider- laserdiode en een lichtmodulator voor het moduleren van het in de laserdiode opgewekte laserlicht op een halfgeleider-substraat geïntegreerd aanwezig zijn, gekenmerkt door een lichtabsorberende laag van de lichtmodulator, welke uit een eerste deel van een op het substraat gevormde halfgeleiderlaag bestaat, en een buigingsrooster voor de halfgeleider-laserdiode, welke uit een groot aantal streepvormige delen van een tweede deel van de eerder genoemde halfgeleiderlaag bestaat. Deze streepvormige delen van het buigingsrooster vertonen een periodieke rangschikking, evenwijdig aan elkaar en haaks op de lichtgeleidingsrichting van de laserdiode. Op deze wijze wordt een geïntegreerde combinatie van halfgelei-derlaser en lichtmodulator met verminderde absorptieverlie-zen en verminderde weerstand in het gebied van de laserdiode verkregen.

Volgens een derde aspect van de uitvinding, dat dezelfde combinatie van halfgeleiderlaser en lichtmodulator als hierboven betreft, wordt een deel van de halfgeleiderlaag die de lichtgeleidingslaag van de halfgeleiderlaser moet vormen, door etsing dunner gemaakt, waarna men dat deel het patroon van een buigingsrooster geeft. Op deze wijze worden het absorptieverlies en de weerstand in het gebied van de halfgeleiderlaser verder verlaagd.

Een vierde aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderin-richting, waarbij aanvankelijk op een halfgeleidersubstraat van het eerste geleidbaarheidstype achtereenvolgens een onderste bekledingslaag van het eerste geleidbaarheidstype, een actieve laag, en een eerste bovenste bekledingslaag van een tweede geleidbaarheidstype (tegengesteld aan het eerste geleidbaarheidstype) worden aangebracht. Vervolgens worden delen van de eerste bovenste bekledingslaag en de actieve laag in een gebied waar de lichtmodulator moet komen, verwijderd, waarna over het gehele oppervlak van de constructie een halfgeleiderlaag met een grotere bandspleetenergie dan de actieve laag wordt aangebracht. Een deel van de halfgeleiderlaag in het gebied waar de laserdiode moet komen wordt dan omgezet tot een buigingsrooster, zodanig dat het bui- gingsrooster bestaat uit een groot aantal streepvormige delen van de halfgeleiderlaag die een periodieke rangschikking evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de toekomstige lichtgeleidingsrichting van de laserdiode vertonen. Tenslotte wordt over het gehele oppervlak van de constructie een tweede bovenste bekledingslaag van het tweede geleidbaar-heidstype, bestaande uit een halfgeleidermateriaal van dezelfde samenstelling als de eerste bovenste bekledingslaag aangebracht, en wel zodanig dat het buigingsrooster in de eerste en tweede bovenste bekledingslaag wordt ingebed. Op deze wijze verkrijgt men een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator, welke een lager absorptieverlies en lagere weerstand in het gebied van de laserdiode heeft.

Een vijfde aspect van de uitvinding betreft de zojuist beschreven werkwijze voor het maken van de optische halfgeleiderinrichting en is gekenmerkt dat voorafgaand aan het maken van het buigingsrooster, een deel van de halfgeleiderlaag met grotere bandspleetenergie dan de actieve laag, in het gebied waar de laserdiode moet komen, door etsen dunner wordt gemaakt. Het absorptieverlies en de weerstand in het gebied van de laserdiode worden daardoor verminderd.

Een zesde aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting waarin een aantal functionele elementen geïntegreerd aanwezig zijn. Bij deze werkwijze wordt eerst een halfgeleiderconstructie gemaakt, omvattende een halfgelei-dersubstraat met daarop tenminste één stroomblokkeringslaag, waarna op deze constructie een tweetal maskers wordt aangebracht, zodanig dat daartussen een streepvormig gebied van de constructie overblijft. Elk masker heeft delen van verschillende breedte, die overeenkomen met de betreffende functionele elementen. Onder gebruikmaking van de maskers wordt de constructie door etsen in de dampfase selectief geëtst onder vorming van een streepvormige groef die door de stroomblokkeringslaag heen gaat. Vervolgens wordt, eveneens onder gebruikmaking van de maskers, in de streepvormige groef selectief een bekledingslaag van een eerste geleid-baarheidstype, een multiple kwantentroglaag, en een bekledingslaag van een tweede geleidbaarheidstype (tegengesteld aan het eerste type) aangebracht. Na verwijdering van de maskers wordt over het gehele oppervlak van de constructie een halfgeleiderlaag van het tweede geleidbaarheidstype gevormd, zodanig dat het oppervlak van de halfgeleiderlaag van het tweede geleidbaarheidstype plat wordt. Door het na de kristalgroei verkregen platte oppervlak van de constructie worden latere bewerkingen zoals het aanbrengen van de elektroden vergemakkelijkt, waardoor de reproduceerbaarheid en het produktierendement worden verbeterd. Verder ontstaat bij de selectieve etsing een streepvormige groef die in het door betrekkelijk brede delen van de maskers ingesloten gebied dieper is dan in een gebied dat door betrekkelijk smalle delen van de maskers wordt ingesloten. Anderzijds zijn de door selectieve kristalgroei gevormde lagen in het door de betrekkelijk brede delen van de maskers ingesloten gebied dikker dan in het gebied dat door de betrekkelijk smalle delen wordt ingesloten. Aangezien deze twee effecten onderling tegengesteld zijn, wordt het niveauverschil bij het grensvlak tussen de functionele elementen minder, waardoor de latere bewerkingen, zoals het aanbrengen van de elektroden, worden vergemakkelijkt. Ook het optische trans-missieverlies bij het grensvlak van de halfgeleider wordt minder.

Een zevende aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderin-richting waarin een aantal functionele elementen geïntegreerd aanwezig zijn. Eerst wordt een halfgeleiderplaat met een oppervlakte-oriëntatie {100} gemaakt, waarna men op het oppervlak van de plaat een tweetal maskers zodanig aanbrengt dat zich tussen de maskers een streepvormig gebied van de plaat in de richting {011} uitstrekt. Elk masker heeft delen van verschillende breedte die overeenkomen met diverse functionele elementen. Onder gebruikmaking van de maskers worden dan een bekledingslaag van een eerste geleidbaarheidstype, een multiple kwantentroglaag, en een bekledings- laag van een tweede geleidbaarheidstype (tegengesteld aan het eerste type) selectief op de plaat aangebracht, waarbij in het streepvormige gebied tussen de maskers een streepvor-mig mesablok met driehoekige dwarsdoorsnede wordt gevormd.

Na verwijdering van de maskers wordt een stroomblokkerings-laag aangebracht ter verberging van het streepvormige mesablok, waarbij een topdeel van het mesablok overblijft. Tenslotte wordt een halfgeleiderlaag van het tweede geleidbaarheidstype aangebracht teneinde het mesablok volledig te verbergen en het oppervlak van de constructie plat te maken. Door het platte oppervlak van de constructie na het kristal-groeiproces worden latere bewerkingen zoals het aanbrengen van elektroden vergemakkelijkt, waardoor de reproduceerbaarheid en het produktierendement beter worden.

Een achtste aspect van de uitvinding betreft een optische halfgeleiderinrichting waarin twee functionele elementen op een substraat geïntegreerd aanwezig zijn. Deze inrichting heeft een eerste multiple kwantentroglaag met een betrekkelijk dik gedeelte in een gebied waar zich het eerste element bevindt, en een betrekkelijk dun gedeelte in een gebied waar zich het tweede element bevindt, en daarnaast een tweede multiple kwantentroglaag met een betrekkelijk dun gedeelte in het gebied waar zich het eerste element bevindt en een betrekkelijk dik gedeelte in het gebied waar zich het tweede element bevindt. Elk van de beide multiple kwanten-troglagen omvat dan troglagen van optimale dikte en aantal voor elk functionele element, hetgeen resulteert in een optische halfgeleiderinrichting met verbeterde eigenschappen.

Een negende aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting waarin twee functionele elementen geïntegreerd op een halfgeleidersubstraat aanwezig zijn. Op een gebied van het halfgeleidersubstraat waar het eerste functionele element moet komen wordt een eerste masker voor selectieve lagengroei aangebracht. Onder gebruikmaking van dit eerste masker wordt door middel van afzetting uit de dampfase een eerste multiple kwantentroglaag op het halfgeleidersubstraat aangebracht, zodanig dat de eerste multiple kwantentroglaag een grotere dikte verkrijgt in het gebied waar het eerste element moet komen dan in een gebied waar het tweede element moet komen. Na verwijdering van het eerste masker wordt een tweede masker voor selectieve lagengroei aangebracht op het gebied waar het tweede functionele element moet komen, waarna onder gebruikmaking van het tweede masker een tweede multiple kwantentroglaag door middel van afzetting uit de dampfase op de eerste multiple kwantentroglaag wordt aangebracht, zodanig dat de dikte van de tweede multiple kwantentroglaag in het gebied waar het tweede functionele element moet komen een grotere dikte krijgt dan in het gebied waar het eerste functionele element moet komen. De dikte en het aantal van de troglagen in elk van beide multiple kwanten-troglagen kan zodoende voor elk functioneel element worden geoptimaliseerd, zodat een optische halfgeleiderinrichting met verbeterde eigenschappen op gemakkelijke wijze wordt verkregen. De dikten van de beide multiple kwantentroglagen variëren geleidelijk bij het grensvlak tussen de gebieden van het eerste en het tweede element, waardoor de lichtver-deling niet plotseling zal worden gewijzigd en een optische halfgeleiderinrichting met groot optisch koppelingsrendement wordt verkregen.

Thans volgt de korte inhoud van de tekeningen.

Figuren l(a) en l(b) tonen een halfgeleiderlaser volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding, in perspectief en in doorsnede.

Figuren 2(a)-2(d) tonen in doorsnede en in perspectief de fabricagestappen voor het maken van de halfgeleiderlaser uit figuur l(a)-l(b).

Figuur 3 toont een geïntegreerde combinatie van een DFB-laserdiode en een lichtmodulator volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding in perspectief.

Figuur 4 is een doorsnede van de constructie uit figuur 3, genomen in de lengterichting van de resonator van de DFB-LD.

Figuur 5 toont een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens een derde uitvoe- ringsvorm van de uitvinding, in een doorsnede genomen volgens de resonatorlengterichting van de DFB-LD.

Figuren 6(a)-6(h) geven perspectivisch de fabrica-gestappen voor het maken van de constructie van figuur 3 weer.

Figuur 7 is een schema ter verklaring van de lichtabsorptie-eigenschappen in een multiple kwantentrog-absorptielaag.

Figuur 8 toont een geïntegreerde combinatie van DFB-LD en een lichtmodulator volgens een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding, in perspectief.

Figuur 9 is een doorsnede volgens de lijn 9-9 van figuur 8.

Figuren 10(a)-10(d) geven in perspectief de fabri-cagestappen voor het maken van de constructie van figuur 8 weer.

Figuren 11(a) en ll(b) zijn doorsneden, respectievelijk genomen volgens de lijn lla-lla van figuur 10(b) en de lijn llb-llb uit figuur 110(b).

Figuur 12 toont een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens een vijfde uitvoeringsvorm van de uitvinding, in perspectief.

Figuur 13 is een doorsnede volgens de lijn 13-13 uit figuur 12.

Figuur 14 toont een naar golflengte variabele DBR-LD (een laserdiode met verdeelde BRAGG-reflector) volgens een zesde uitvoeringsvorm van de uitvinding, in perspectief.

Figuur 15 is een doorsnede volgens de lijn 15-15 uit figuur 14.

Figuur 16 toont een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens een zevende uitvoeringsvorm van de uitvinding, in perspectief.

Figuur 17 is een doorsnede volgens de lijn 17-17 van figuur 16.

Figuren 18(a)-18(c) tonen in perspectief de fabri-cagestappen voor het maken van de constructie van figuur 16.

Figuur 19 toont een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens een achtste uitvoeringsvorm van de uitvinding, in doorsnede.

Figuren 20(a)-20(d) tonen in perspectief en in doorsnede diverse fabricagestappen bij het maken van de constructie van figuur 19.

Figuur 21 geeft schematisch de verdeling van de brekingsindex en van de lichtintensiteit in een richting loodrecht op een lichtgeleidingslaag in de inrichting van figuur 19 weer.

Figuren 22(a) en 22(b) zijn grafieken over het verband tussen de golflengte van de bandspleet en de dikte van de troglaag in respectievelijk een actieve laag en een lichtabsorptielaag van de inrichting uit figuur 19.

Figuur 23 toont in perspectief een halfgeleider-DFB-laser volgens de stand der techniek.

Figuren 24(a)-24(d) tonen in doorsnede en in perspectief diverse fabricagestappen voor het maken van de halfgeleiderlaser van figuur 23.

Figuren 25(a) en 25(b) tonen in perspectief en in doorsnede een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens de stand der techniek.

Figuren 26(a)-26(i) tonen in doorsnede en in perspectief diverse fabricagestappen bij het maken van de inrichting uit figuur 25(a) en 25(b).

Figuur 27 toont in doorsnede een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens de stand der techniek.

Figuren 28(a)-28(c) tonen in doorsnede diverse fabricagestappen voor het maken van de struktuur van figuur 27.

Figuur 29 is een grafiek ter verklaring van de lichtabsorptie-eigenschappen van de lichtabsorptielaag die uit een massief kristal bestaat.

Figuur 30 toont in perspectief een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens de stand der techniek.

Figuren 31(a)-31(c) tonen in perspectief de fabri-cagestappen bij het maken van de combinatie van figuur 30.

Figuur 32 is een doorsnede ter verklaring van problemen bij de combinatie van figuur 30.

Figuren 33(a)-33(c) geven schematisch fabricage-stappen voor het maken van een geïntegreerde combinatie van DFB-LD en een lichtmodulator volgens de stand der techniek weer.

Figuur 34 toont in doorsnede een geïntegreerde combinatie van een DFB-LD en een lichtmodulator volgens de stand der techniek.

Figuren 35(a)-35(j) tonen in perspectief en in doorsnede de fabricagestappen bij het maken van de combinatie van figuur 34.

Thans volgt een beschrijving van de uitvoeringsvormen volgens de uitvinding.

Figuur l(a) toont een halfgeleiderlaser volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding, in perspectief en gedeeltelijk weggebroken. Figuur l(b) geeft een doorsnede van een deel van deze laser, genomen in de lengterichting van de resonator, weer.

Men ziet hier een substraat 1 van n-type InP, met daarop achtereenvolgens een onderste bekledingslaag 2 van n-type InP, een actieve laag 3 van n-type InGaAsP, een eerste bovenste bekledingslaag 4a van p-type InP. Op de laag 4a ligt een buigingsrooster 5, bestaande uit een afwisseling van lagen 5a uit p-type InGaAs en lagen 5b uit p-type InP.

De bovenste laag van het buigingsrooster 5 is een laag 5a.

Op het buigingsrooster 5 en de eerste bovenste bekledingslaag 4a ligt een tweede bovenste bekledingslaag 4b, met daarop een contactlaag 6 van p-type InGaAs. De constructie met dubbele hetero-overgang, bestaande uit de actieve laag 3, de onderste bekledingslaag 2 en de bovenste bekledingsla-gen 4a en 4b heeft de vorm van een smal streepvormig mesa-blok. Aan weerszijden van dit mesablok is op het substraat 1 een insluitingslaag 9 van n-type InP aangebracht, met achtereenvolgens daarop een stroomblokkeringslaag 10 van p-type InP, en een stroomblokkeringslaag 11 van n-type InP. Op het bovenvlak en de zijvlakken van de laserconstructie bevindt zich een isolerende film 12 met daarin een venster tegenover het streepvormige mesablok. Op de isolerende film 12 ligt een elektrode 7 voor de p-zijde, die via het venster in de isolerende film met de contactlaag 6 in contact komt. Een elektrode 8 voor de n-zijde van de laser is aan de onderzijde van het substraat 1 aangebracht.

Een fabricagemethode voor de laserconstructie van figuur 1 is in de figuren 2(a)-2(d) weergegeven.

Volgens figuur 2(a) worden op het substraat 1 van n-type InP achtereenvolgens een onderste bekledingslaag 2 van n-type InP met een dikte van circa 1,5 /m, een actieve laag 3 van n-type InGaAsP met een dikte van circa 0,1 μπι, een eerste bovenste bekledingslaag 4a van p-type InP met een dikte van circa 1 μι, en een superkristalroosterlaag van circa 400 A dikte, bestaande uit een afwisseling van lagen 5a uit p-type InP en lagen 5b uit p-type InGaAs, aangebracht. Bij voorkeur geschiedt dit door chemisch opdampen met de MOCVD-methode.

Op de superkristalroosterlaag wordt een niet-getekende film van fotolak afgezet, waarin door interefentie belicht met twee lichtfluxen een patroon wordt gevormd.

Onder gebruikmaking van het fotolakpatroon als etsmasker wordt de constructie dan geetst totdat het etsfront in de eerste bovenste bekledingslaag 4a van p-type InP reikt. Bij voorkeur wordt hier een chemische etsing met HBr als etsmid-del gebruikt. Door het etsen ontstaat in de superkristalroosterlaag een periodiek patroon van streepvormige groeven, die evenwijdig aan elkaar in de resonatorlengterichting van de laser lopen. Zodoende is een buigingsrooster 5 verkregen (figuur 2(b)).

Na verwijdering van de fotolak wordt over het gehele oppervlak van de constructie een tweede bovenste bekledingslaag 4b van p-type InP aangebracht teneinde het buigingsrooster 5 in te bedden. Bij voorkeur geschiedt dit met de MOCVD-methode (figuur 2(c)). Bevat het buigingsrooster enkel een laag van InGaAsP, zoals bij de stand der techniek, dan zal tijdens het vormen van de bovenste bekle- dingslaag 4b vanuit de dampfase gemakkelijk fosfor, dat een betrekkelijk hoge dampspanning heeft, uit de laag van In-GaAsP verdampen. Tevens treedt massatransport van elementen uit de groep III (In en Ga), op, waarbij deze elementen naar de bodem van de groeven worden overgebracht. Dit betekent dat de vorm van het buigingsrooster niet behouden blijft.

Ter vermijding van dit probleem wordt bij de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding het buigingsrooster 5 gemaakt uit een superkristalroosterlaag, bestaande uit een afwisseling van lagen 5a en 5b (met een laag 5a aan het oppervlak). De lagen 5a bestaan uit een halfgeleidermateri-aal dat een grotere brekingsindex heeft dan voor het gehele buigingsrooster is gewenst en dat het massatransport beperkt, zoals In0 53Ga0 47As. Daarentegen bestaan de lagen 5b uit een halfgeleidermateriaal met een kleinere brekingsindex dan voor het gehele buigingsrooster is gewenst, zoals InP. Aangezien zich aan de bovenzijde van het buigingsrooster 5 een laag 5a van InGaAs zonder fosfor bevindt, kan geen massatransport optreden en blijft de vorm van het buigingsrooster 5 behouden.

De laserconstructie wordt selectief geëtst tot een streepvormig mesablok dat in figuur 2(d) is weergegeven. Daarna worden op het substraat 1, aan weerszijden van het mesablok, achtereenvolgens een laag 9 van n-type InP, een stroomblokkeringslaag 10 van p-type InP en een stroomblokke-ringslaag 11 van n-type InP gevormd. Over het gehele oppervlak van de constructie wordt dan een contactlaag 6 van p-type InGaAs aangebracht. Ter voltooiing van de laser van figuur l(a) wordt een isolerende film 12 afgezet, waarin een venster wordt gemaakt, gevolgd door het aanbrengen van de elektroden 7 en 8 voor de p-zijde en de n-zijde.

De zo gemaakte halfgeleiderlaser met verdeelde terugkoppeling werkt als volgt. Wordt een voorwaartse spanning op de elektroden 7 en 8 aangelegd, dan worden in de actieve laag elektronen en gaten geïnjecteerd, die recombi-neren onder opwekking van licht.

Aangezien de halfgeleiderlaser van deze eerste uitvoeringsvorm eenzelfde golfpijpstruktuur als de bekende laser van figuur 23 heeft, zal het gevormde licht zich in een richting evenwijdig aan de actieve laag 3 voortplanten. Licht dat in de richting van de bovenste bekledingslaag gaat, ondergaat een wijziging in effectieve brekingsindex door het buigingsrooster 5 en wordt dan volgens Bragg teruggekaatst, waardoor een lasertrilling optreedt. De koppe-lingsconstante, die de verhouding van het aan een verdeelde terugkoppeling onderworpen licht aangeeft, wordt bepaald door de dikte, de amplitude en de steek van het buigingsrooster. Aangezien de vorm van het buigingsrooster in deze uitvoeringsvorm bij het aanbrengen van de bekledingslaag 4b behouden blijft, kan de koppelingsconstante met grote reproduceerbaarheid op een bepaalde ontwerpwaarde worden ingesteld.

De brekingsindex en de dikte van de laag met het buigingsrooster zijn belangrijke parameters ter bepaling van de koppelingsconstante. Zo wordt bijvoorbeeld in de bekende laser van figuur 23 een laag uit p-type InGaAsP met een brekingsindex van 3,3 en een dikte van 400 A als laag voor het buigingsrooster gebruikt.

In de uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een buigingsroosterlaag met een brekingsindex van 3,3 en een dikte van 400 A verkregen door afwisselend vier lagen 5b van p-type InP (dikte 70 A, brekingsindex 3,2) en vier lagen 5a van p-type In0 53Ga0 47As (dikte 30 A, brekingsindex 3,5) aan te brengen. De brekingsindex van deze laag wordt gemakkelijk beheerst door de verhouding van de dikte van de laag 5a (die massatransport tegengaat) tot de dikte van de laag 5b (die massatransport vergemakkelijkt) te variëren.

Hoewel in de hier beschreven eerste uitvoeringsvorm een halfgeleider DFB-laser met daarin een geleidend substraat van n-type InP wordt gebruikt, kan de uitvinding ook worden toegepast op andere elementen met een half-isole-rend substraat of een substraat van p-type InP. Bovendien kan de uitvinding worden toegepast op halfgeleider-DFB-lasers met GaAs of andere halfgeleidermaterialen.

Hoewel in de beschreven uitvoeringsvorm een half-geleider-DFB-laser wordt gebruikt, kan de uitvinding ook worden toegepast op andere elementen met roosters, bijvoorbeeld een roostertilter van het golfpijptype of een rooster-polarisator van het reflectietype.

Figuur 3 toont in perspectief en gedeeltelijk weggebroken een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding in de vorm van een geïntegreerde combinatie van een halfgelei-derlaser met een lichtmodulator. Figuur 4 is een doorsnede van figuur 3 genomen volgens de resonatorlengterichting van de laser.

Men ziet hier een substraat 21 van n-type InP, waarop een lichtmodulator 20a en een laserdiode 20b geïntegreerd aanwezig zijn. Op het substraat 21 ligt een buffer-laag (onderste bekledingslaag 22). Op een deel van deze bufferlaag 22 bevindt zich een actieve laag 23 uit InGaAsP (bandspleetenergie Eg = 0,80 eV) voor de laserdiode 20b, met daarop een barrierelaag 24 van p-type InP, gevolgd door een buigingsrooster 28. Het buigingsrooster 28 heeft een periodiek patroon van streepvormige delen 25b uit een lichtgelei-dingslaag van InGaAsP (Eg = 0,85 eV). Op het deel van de bufferlaag 22 waar de actieve laag 23 ontbreekt is een lichtabsorptielaag 25a uit InGaAsP voor de modulator 20a aangebracht. Over deze lichtabsorptielaag 25a, de barrierelaag 24 en het buigingsrooster 28 ligt een bekledingslaag 26 van p-type InP, met daarop twee contactlagen 27a en 27b uit p-type InGaAsP, die respectievelijk een elektrode 20 voor de p-zijde van de modulator 20a en een elektrode 31 voor de p-zijde van de laserdiode 20b dragen. Een gemeenschappelijke elektrode voor de n-zijde van de modulator en de laserdiode bevindt zich aan de onderzijde van het substraat 21. Verder ziet men hier nog een laag 32 uit InP met hoge soortelijke weerstand, en een isolerende film 33.

De fabricagestappen voor het maken van de constructie van figuur 3 zijn weergegeven in figuren 6(a)-6(h). Gelijke onderdelen zijn met gelijke getallen aangeduid.

Volgens figuur 6(a) worden op het substraat 21 van InP door middel van MOCVD achtereenvolgens een bufferlaag 22 van n-type InP, een actieve laag 23 van InGaAsP en een barrierelaag 24 van p-type InP aangebracht.

In de fabricagestap van figuur 6(b) worden delen van de barrierelaag 24 en de actieve laag 24 in het gebied waar de lichtmodulator moet komen (hierna aangeduid als het modulatorgebied) selectief door fotolithografie en etsen verwijderd.

In de fabricagestap van figuur 6(c) wordt over het gehele oppervlak van de constructie een lichtabsorptie- en lichtgeleidingslaag 25 uit inGaAsP met een dikte van circa 0,3 juin aangebracht.

In de fabricagestap van figuur 6(d) wordt het modulatorgebied van de constructie met een film 34 uit fotolak bedekt en wordt het deel van de laag 25 dat de lichtgeleidingslaag van de laserdiode moet vormen tot een dikte van 500 A weggeetst. Vervolgens wordt in de lichtgeleidingslaag 25 op de wijze van figuur 6(e) een periodiek patroon van streepvormige groeven aangebracht, dat tot in de barrierelaag 24 reikt, zodat een buigingsrooster 28 bestaande uit een groot aantal streepvormige eilanddelen 25b van de laag 25 ontstaat.

In de fabricagestap van figuur 6(f) wordt over het gehele oppervlak van de constructie een bovenste bekledings-laag 26 uit p-type InP aangebracht. Vervolgens worden alle lagen op het substraat 21 door etsen tot een streepvormig mesablok omgezet (figuur 6(g)) en wordt op het substraat 21 aan weerszijden van het mesablok en in contact daarmee een laag van met Fe gedoteerd InP gevormd. Over het gehele oppervlak van de constructie wordt vervolgens een contact-laag 27 van p-type InGaAsP aangebracht.

Daarna wordt een deel van de contactlaag 27 op de begrenzing van de laserdiode en de modulator verwijderd teneinde deze delen elektrisch van elkaar te scheiden. De constructie wordt voltooid door het aanbrengen van de elektroden 30 en 31 van de p-zijde en de gemeenschappelijke elektrode 29 van de n-zijde.

De inrichting volgens figuur 3 werkt op dezelfde wijze als de bekende inrichtingen uit de figuren 25 en 27.

Bij het fabriceren van de constructie van figuur 3 wordt een deel van de laag 25, die de lichtgeleidingslaag voor de laserdiode moet vormen, eerst door etsen in dikte teruggebracht van een aanvankelijke waarde van circa 0,3 /m tot een waarde van circa 500 A, waarna deze laag wordt omgezet tot een groot aantal streepvormige eilanddelen 25(b) die tezamen het buigingsrooster 28 vormen. Daardoor worden de weerstand en het absorptieverlies in de lichtgeleidings-laag tot circa 1/5 van die in de bekende inrichting teruggebracht. Aangezien verder het buigingsrooster 28 uit een aantal eilanddelen 25b bestaat die in de laag van InP zijn ingebed, gaan de weerstand en het absorptieverlies van de gehele inrichting omlaag tot circa 1/10 van die van de bekende inrichting. De problemen van de bekende inrichting, zoals een toename van de bedrijfsspanning en de drempel-stroom alsmede een verlaging van het rendement, worden zodoende ondervangen.

Hoewel in de uitvoeringsvorm van figuur 4 een laag van p-type InGaAsP met een dikte van circa 0,3 Mm als lichtabsorptie- en lichtgeleidingslaag 25 wordt gebruikt, kan daarvoor ook een gespannen multiple kwantentroglaag worden gebruikt.

Figuur 5 toont een doorsnede overeenkomstig figuur 4, maar voor een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding, met een gespannen MQW-laag als lichtabsorptie- en lichtgeleidingslaag. Delen die met figuur 4 overeenkomen zijn met dezelfde getallen aangegeven. Verder ziet men hier een gespannen MQW-laag als lichtabsorptielaag 35a en een gespannen MQW-laag als lichtgeleidingslaag 35b. De laag 35b bestaat uit een afwisseling van kwantentroglagen en kwanten-barrierelagen, beide uit InPaAsP. Elke kwantentroglaag heeft een dikte van circa 50 A en een roosterconstante die 1% drukspanning ten opzichte van een kristalrooster van InP levert. Elke barrierelaag heeft een grotere bandspleetener-gie dan een troglaag en verder een roosterconstante die past bij de roosterconstante van InP.

In een gespannen MQW-laag wordt de effectieve massa van de valentieband verlaagd, waardoor de onderlinge absorptie tussen valentiebanden, die verantwoordelijk is voor een hoog percentage van het absorptieverlies, aanmerke- lijk wordt verminderd. De oorzaak van dit verschijnsel wordt gedetailleerd beschreven in "Band Engineering of Semiconduc-tor Lasers for Optical Communications", Journal of Lightwave Technology, Vol. 6, nr. 8, pagina 1292(1988).

Door de vermindering van het absorptieverlies in het gebied van de laserdiode worden de eigenschappen van de laserdiode zoals de drempelstroom en het rendement verbeterd. Bovendien zorgt de vermindering van het absoprtiever-lies in het modulatorgebied voor een verlaging van het inbrengverlies van de modulator.

In de grafiek van figuur 7 worden de lichtabsorp-tie-eigenschappen van een MQW-laag als lichtabsorptielaag verklaard. De kromme, die het verband tussen absorptiecoëfficiënt en golflengte aangeeft, heeft een piek in de nabijheid van de bandspleetenergie en daalt daarna sterk. Wordt een keerspanning aangelegd, dan neemt de effectieve bandspleetenergie als gevolg van kwantenopsluiting (Stark-ef-fect) toe, waardoor de kromme in de richting van grotere golflengten wordt verschoven en een grotere absorptiecoëfficiënt wordt verkregen. Als gevolg daarvan kan een lichtmodu-latie met groter rendement worden gerealiseerd, vergeleken met een lichtabsorptielaag uit een massief kristal.

Figuur 8 toont in perspectief een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding, eveneens een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator. Figuur 9 is een doorsnede volgens de lijn 9-9 van figuur 8. Men ziet daarin een substraat 41 uit n-type InP, waarop een lichtmodulator 40a en een laserdiode 40b geïntegreerd aanwezig zijn. Het substraat 41 heeft een buigingsrooster 51 in het gebied van de laserdiode 40b. Op het substraat 41, met inbegrip van het buigingsrooster 51 bevindt zich een gelei-dingslaag 42 van n-type InGaAsP. Op een deel van de gelei-dingslaag 42, in het gebied van de modulator 40b, ligt een laag 43 van n-type InP, terwijl over de beide lagen 42 en 43 een bekledingslaag 46 van n-type InP ligt. De laag 43 kan ook in het gebied 40b van de laserdiode aanwezig zijn, in welk geval hij daar echter dunner is dan in het modulatorgebied. Op de bekledingslaag 46 liggen achtereenvolgens een multiple kwantentroglaag (MQW-laag) 47 van i-type InGaAs/In-GaAsP, een bekledingslaag 48 van p-type InP, en een laag 49 uit p-type InP. Daarop bevinden zich contactlagen 50 van p+-type InGaAsP en elektroden 53a en 53b voor de p-zijde van de modulator, respectievelijk de laserdiode. Een gemeenschappelijke elektrode 54 voor de n-zijde van de laserdiode en de modulator bevindt zich aan de onderzijde van het substraat 41. Verder vindt men in figuur 8 nog een stroomblokkerings-laag 44 uit met Fe gedoteerd InP, een laag 45 van n-type InP en een isolerende film 52 uit Si02.

Een fabricagewijze voor de constructie van figuur 8 is weergegeven in de figuren 10(a)-10(d).

Op een deel van het substraat 41 waar de laserdiode moet komen (het gebied van de laserdiode) wordt eerst een buigingsrooster 51 gevormd. Daarna worden over het gehele oppervlak van het substraat 41 met inbegrip van het buigingsrooster 51 achtereenvolgens een geleidingslaag 42 van n-type InGaAsP, een laag 43 van n-type InP, een stroomblok-keringslaag 44 van met Fe gedoteerd InP, en een laag 45 van n-type InP aangebracht. Vervolgens wordt volgens figuur 10(a) op de laag 45 een tweetal isolerende films 55 van Si02 aangebracht, waartussen een streepvormig gebied van de laag 45, met een dikte van circa 2 μιη, open blijft. Elke isolerende film 55 heeft een breedte van circa 10 μιη in het gebied van de laserdiode en van circa 4 μια in het modulator-gebied.

In de fabricagestap van figuur 10(b) gebruikt men de isolerende films 55 als masker en worden niet-geraaskeerde delen van de halfgeleiderlagen 43, 44 en 45 selectief weg-geetst door etsen uit de dampfase met HCl-gas. In het streepvormige gebied tussen de maskers 55 hangt de etsdiepte af van de breedte van deze maskers. De etsdiepte in het gebied tussen de betrekkelijk brede delen van de maskers is namelijk groter dan in het gebied tussen de betrekkelijk nauwe delen van de maskers. De oorzaak van deze variatie in etsdiepte wordt gedetailleerd beschreven in Applied Physics Letters, 59 (16), 14 oktober 1991, pagina 2019 tot 2021.

Figuur 11(a) is een doorsnede van de constructie, genomen volgens de lijn lla-lla uit figuur 10(b).

In de fabricagestap van figuur 10(c) worden de isolerende films 55 als maskers gebruikt voor het selectief aanbrengen voor een bekledingslaag 46 uit n-type InP, een MQW-laag 47 uit i-type InGaAs/InGaAsP, en een bekledingslaag 48 uit p-type InP. De gevormde lagen zijn dikker in het gebied tussen de betrekkelijk brede delen van de maskers 55, dan in het gebied tussen de betrekkelijk smalle delen van de maskers 55. Figuur 11(b) is een doorsnede van de constructie, genomen volgens de lijn llb-llb van figuur 10(c).

Na verwijdering van de isolerende films 55 worden over het gehele oppervlak van de constructie een laag 49 uit p-type InP en een contactlaag 50 uit p+-type inGaAsP aangebracht, zie figuur 10(d).

Vervolgens wordt een deel van de contactlaag 50 ter plaatse van het grensvlak tussen de laserdiode en de modulator weggeetst, gevolgd door afzetting van een isolerende film 52 uit Si02. In deze film 52 wordt boven de streepvormige groef een venster van circa 2 μπι breedte gemaakt. Vervolgens worden elektroden 53a en 53b voor de p-zijde van de modulator respectievelijk de laserdiode aangebracht, die via het venster met de contactlaag 50 in aanraking komen. Een gemeenschappelijke elektrode 54 voor de n-zijde van de modulator en laserdiode wordt op de onderzijde van het substraat 41 aangebracht. Hiermee is de inrichting van figuur 8 voltooid.

De uitvoeringsvorm van figuren 8 tot 11 werkt op dezelfde wijze als de bekende inrichting van figuur 30. Volgens figuur 9 is elke kwantentroglaag binnen de MQW-laag 47 namelijk dikker in het gebied 40b van de DFB-laserdiode dan in het modulatorgebied 40a, zodat de bandspleetenergie van MQW-laag 47 in het gebied van de laserdiode betrekkelijk gering en in het modulatorgebied betrekkelijk groot is.

Wordt de modulator 40a niet aangestuurd, dan zal het in de laserdiode opgewekte licht niet in het modulatorgebied worden geasorbeerd, zodat dit laserlicht vanaf de voorzijde van de modulator wordt uitgestraald. Wordt echter een keer- spanning op de modulator aangelegd, dan verschuift het absorptie-einde als gevolg van het Stark-effect naar de zijde van de lange golflengten, waardoor het laserlicht wordt uitgedoofd.

Deze vierde uitvoeringsvorm heeft het volgende effect.

Bij het maken van de constructie wordt de selectieve aangroei van halfgeleiderlagen die een groeipijp vormen, zodanig uitgevoerd dat deze lagen vlak liggen in de groef, welke bij het lamineren van de stroomblokkeringslaag en andere lagen is gevormd. Daardoor verkrijgt de constructie na de selectieve lagengroei een plat oppervlak. Door dit platte oppervlak worden latere bewerkingen zoals het aanbrengen van vensters in de film 52 en het vormen van elektroden vergemakkelijkt, waardoor de reproduceerbaarheid en het productierendement worden verbeterd.

Volgens figuur 11(a) is de groef tussen de beide maskers 55 dieper in het gebied tussen de betrekkelijk brede delen van de maskers dan in het gebied tussen de betrekkelijk smalle delen van de maskers. Bovendien worden de in de groef aangebrachte lagen 46, 47 en 48 in het eerst genoemde gebied dikker dan in het laatst genoemde gebied. Deze effecten van selectief etsen en selectieve aangroei zijn op hetzelfde principe gebaseerd. Aangezien de dikkere delen van de lagen 46 tot 48 zich in een dieper gedeelte van de groef bevinden, zal het niveauverschil (het afstapje) aan het oppervlak van de lagen in de groef minder zijn, waardoor de latere bewerkingen zoals het aanbrengen van elektroden, minder worden bemoeilijkt. Verder is bij deze uitvoeringsvorm het niveauverschil van de golfgeleider met de MQW-laag 46 aan het grensvlak tussen het laserdiodegebied en het modulatorgebied aanzienlijk minder dan in de bekende inrichting van figuur 32, waardoor het transmissieverlies van het door de golfpijp gaande licht minder wordt.

In de bekende inrichting van figuur 34 treden dezelfde effecten als bij de uitvoeringsvorm van figuren 8 tot 11 op, namelijk een plat oppervlak voorafgaand aan het aanbrengen van de elektroden, een verkleining van het "af- stapje" tussen het modulatorgebied en het laserdiodegebied aan het oppervlak van de gevormde lagen, en een verkleining van het afstapje in de golfpijp. Bij de bekende inrichting worden de selectief aangegroeide halfgeleiderlagen 704 tot 707 elk met een betrekkelijk grote breedte, echter omgezet tot een smal streepvormig mesablok dat vervolgens in de stroomblokkeringslaag 725 wordt opgesloten. Het masker 720 voor de selectieve lagengroei moet derhalve een breedte van wel 100 μιη hebben, terwijl de afstand tussen de beide maskers wel 30 μπ moet zijn. Een masker van 100 μια breedte dat zich na de selectieve lagengroei moeilijk volledig verwijdert, terwijl de afstand van 30 μιη tussen de maskers voor variatie in dikte van de gevormde lagen in de dwarsrichting van de laserinrichting zorgt.

Bij de vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de selectieve vorming van de halfgeleiderlagen voor het golfpijpgebied echter zodanig uitgevoerd dat deze lagen vlak aangroeien in de bij het lamineren van de stroomblokkeringslaag en andere lagen gevormde groef, waarna de in de groef gevormde halfgeleiderlagen als golfpijp worden gebruikt. De afstand tussen de twee maskers 55 behoeft hier slechts 2 μιη te zijn, zodat de in de groef tussen de maskers gevormde lagen geen variatie in dikte in de dwarsrichting van de laserinrichting zullen vertonen. Bovendien is een breedte van 10 μιη voor de film uit Si02 voldoende om de genoemde effecten van selectief etsen en selectieve aangroei in het smalle gebied van circa 2 μιη te verkrijgen. Op de film uit Si02 zal zich nauwelijks polykristallijnmateriaal afzetten, zodat deze film gemakkelijk kan worden verwijderd.

Een vijfde uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft eveneens een geïntegreerde combinatie van een DFB-laserdiode en een lichtmodulator en wordt in perspectief getoond in figuur 12, terwijl figuur 13 een doorsnede volgens de lijn 13-13 daarvan is. Men ziet daar een substraat 61 van n-type InP, waarop een lichtmodulator 60a en een DFB-laserdiode 60b geïntegreerd aanwezig zijn. Op het substraat 61 bevinden zich achtereenvolgens een bekledingslaag 64 van n-type InP, een multiple kwantentroglaag (MQW-laag) 65 van i-type InGaAs/InGaAsP, een bekledingslaag 66 van p-type InP, een barrierelaag 67 van p-type InP, een geleidingslaag 68 van p-type InGaAsP met een buigingsrooster 69 in het laser-diodegebied, en een laag 70 van p-type InP. Op deze laag 70 liggen twee contactlagen 71 van p+-type InGaAsP, met daarop elektroden 73a en 73b voor de p-zijde van respectievelijk de modulator en de laserdiode. Een gemeenschappelijke elektrode 74 voor de n-zijde van de laserdiode en de modulator bevindt zich aan de onderzijde van het substraat 61. Verder ziet men in figuur 12 een stroomblokkeringslaag 62 van met Fe gedoteerd InP, een laag 63 van n-type InP en een isolerende film 72.

De struktuur van deze vijfde uitvoeringsvorm is gelijk aan die van de vierde uitvoeringsvorm (figuur 8), met als verschil dat het buigingsrooster nu boven de MQW-laag ligt.

De fabricagemethode is als volgt.

Eerst wordt over het gehele oppervlak van het substraat 61 een stroomblokkeringslaag 62 van met Fe gedoteerd InP en een laag 63 uit n-type InP aangebracht. Vervolgens worden twee isolerende films van Si02 met een streepvormige tussenruimte van 2 μπι breedte op de laag 63 aangebracht. Elke film heeft een dikte van circa 10 μιη in het LD-gebied en van circa 4 μιη in het modulatorgebied.

Onder gebruikmaking van de beide films als masker worden niet-gemaskeerde delen van de halfgeleiderlagen 62 en 63 selectief weggeetst door etsen met HCl-gas uit de dampfase, waardoor tussen de twee maskers een streepvormige groef wordt gevormd die door de lagen 62 en 63 heen gaat en het substraat 61 bereikt. Bij het etsen uit de dampfase is de etsdiepte in het gebied tussen de 10 μιη brede delen van de maskers groter dan in het gebied tussen de 4 μια brede delen van de maskers. Onder gebruikmaking van dezelfde films uit Si02 als masker voor selectieve lagengroei worden vervolgens een bekledingslaag 64 van n-type InP, een MQW-laag 65 uit het i-type InGaAs/InGaAsP, en een bekledingslaag 66 van p-type InP in de groef tussen de maskers aangebracht. In het gebied tussen de 10 μη brede delen van de maskers worden deze lagen dikker dan in het gebied tussen de 4 μια brede delen van de maskers. Na verwijdering van de maskers worden over het gehele oppervlak van de constructie een barriere-laag 67 uit p-type InP en een geleidingslaag 68 uit p-type InGaAsP aangebracht en wordt in het laserdiodegebied van de geleidingslaag 68 een buigingsrooster 69 gevormd. Vervolgens worden een laag 70 van p-type InP en een contactlaag 71 van p+-type InGaAsP gevormd. Tenslotte wordt een deel van de contactlaag 71 bij het grensvlak tussen de laserdiode en de modulator weggeetst teneinde deze delen elektrisch van elkaar te scheiden, waarna op de contactlaag 71 een isolerende film 72 en het Si02 wordt afgezet en daarin een. venster van circa 2 μιη breedte boven de streepvormige groef wordt gevormd. De constructie van figuur 12 wordt voltooid door het aanbrengen van elektroden 73a en 73b voor de p-zijde van de modulator en de laserdiode die via het venster in de isolerende film 72 met de contactlaag 71 in contact komen, en door het aanbrengen van een gemeenschappelijke elektrode 74 voor de n-zijde aan de onderkant van het substraat 61.

Deze vijfde uitvoeringsvorm werkt volgens hetzelfde principe als de inrichting uit figuur 8 en 9, waarbij dezelfde effecten worden bereikt.

Hoewel de tweede tot vijfde uitvoeringsvorm een geïntegreerde combinatie van een DFB-laser en een lichtmodu-lator betreffen, kan de uitvinding ook op andere optische halfgeleiderinrichting als monolitisch geïntegreerde halfgeleider inrichtingen worden toegepast, waar men de band-spleetenergie van een doorlopende golfpijp partieel wil variëren. Zo toont figuur 14 in perspectief een laserdiode met verdeelde Bragg-reflector (DBR-LD) met afstembare golflengte, die op dezelfde wijze als beschreven voor de vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding kan worden gemaakt. Figuur 15 is een doorsnede volgens de lijn 15-15 uit figuur 14.

In figuur 15 vindt men een substraat 81 van n-type InP, waarop een laserdiode 80a, een faseninsteller 80b en een DB-reflector 80c geïntegreerd aanwezig zijn. Het substraat 81 heeft een buigingsrooster 91 in het gebied van de DBR. Op het substraat 81 met inbegrip van het buigingsroos-ter 91 bevindt zich een geleidingslaag 82 van n-type In-GaAsP, terwijl op een deel van deze geleidingslaag, in het gebied van de faseninsteller 80b en de DBR 80c, een laag 83 uit n-type InP ligt. Over de geleidingslaag 82 en de laag 83 bevindt zich een onderste bekledingslaag 86 van n-type InP, met daarop een MQW-laag 87 van i-type InGaAs/InGaAsP, een bovenste bekledingslaag 88 van p-type InP en een laag 89 van p-type InP. Op de laag 89 liggen contactlagen 90 van p+-type InGaAsP, waarop zich elektroden 93a, 93b en 93c voor de p-zijde van respectievelijk de laserdiode 80a, de faseninsteller 80b en de DBR 80c bevinden. Een gemeenschappelijke elektrode 94 voor de n-zijde bevindt zich aan de onderzijde van het substraat 81. In figuur 14 vindt men verder een stroomblokkeringslaag 84 van met Fe gedoteerd InP, een laag 85 van n-type InP en een isolerende laag 92.

Deze inrichting omvat drie elementen namelijk de laserdiode 80a, de faseninsteller 80b en de DB-reflector 80c, waarbij de elektroden 93a, 93b en 93c voor deze elementen van elkaar gescheiden zijn. De struktuur van deze inrichting is fundamenteel gelijk aan die van de inrichting uit figuur 8. Het buigingsrooster 91 bevindt zich alleen in het DBR-gebied terwijl het masker van Si02, dat voor de selectieve etsing uit de dampfase en de selectieve kristalgroei wordt gebruikt, een betrekkelijk breed gedeelte in het LD-gebied en een betrekkelijk smal gedeelte in het gebied van de faseninsteller en de DBR heeft. Daardoor heeft de groeipijp een grotere bandspleetenergie in het gebied van de faseninsteller en de DBR dan in het gebied van de laserdiode. Aangezien in dit geval het in de laserdiode opgewekte licht niet in de beide andere gebieden wordt geabsorbeerd, is het golfpijpverlies minder. Wordt tijdens het bedrijf een spanning op de DBR 80c aangelegd, dan verandert de brekingsindex van de golfpijp als gevolg van het plasma-effect en vindt een lasertrilling plaats bij een golflengte die door de steek en de brekingsindex van het buigingsrooster 91 wordt bepaald.

In de inrichting van figuur 14 en 15 worden ook dezelfde effecten behaald als in de vierde en vijfde uitvoeringsvorm. Bovendien wordt de ongelijkmatigheid aan het grensvlak tussen het LD-gebied en het gebied van de fasenin-steller verminderd, zodat het lichttransmissieverlies kleiner wordt.

De constructie en fabricagemethoden van de onderhavige uitvinding kunnen ook toepassing vinden bij andere inrichtingen, zoals een laserdiode met een externe resonator, een optisch geïntegreerde inrichting met laserdiode, golfpijp, fotodiode, optische versterker en dergelijke, of een fotodiode met diverse golflengten (geïntegreerde fotodi-oden).

Figuur 16 toont in perspectief een zevende uitvoeringsvorm van de uitvinding, namelijk een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator. Figuur 17 is een doorsnede volgens de lijn 17-17 van figuur 16.

In figuur 17 ziet men een substraat 101 van n-type InP, met oppervlakte-orientatie (100). Op dit substraat 101 zijn een lichtmodulator 100a en een DFB-laserdiode 100b geïntegreerd aanwezig. Het substraat 101 heeft een buigings-rooster 111 in een gebied waarin zich de laserdiode 100b bevindt. In het substraat 101 met inbegrip van het buigings-rooster 111 bevinden zich achtereenvolgens een geleidings-laag 102 van n-type InGaAsP, een laag 103 van n-type InP, een onderste bekledingslaag 106 van n-type InP, een MQW-laag 107 van i-type InGaAs/InGaAsP, een bovenste bekledingslaag 108 van p-type InP, een laag 109 van p-type InP, contactla-gen 110 van p+-type InGaAsP en elektroden 113a en 113b voor de p-zijde van respectievelijk de modulator en de laserdiode. Een gemeenschappelijke elektrode 114 voor de n-zijde bevindt zich aan het ondervlak van het substraat 101. In figuur 16 ziet men verder een stroomblokkeringslaag 104 van met Fe gedoteerd InP, een laag 105 van n-type InP en een isolerende film 112.

Een fabricagemethode voor de inrichting van figuur 16 is weergegeven in de figuren 18(a)-18(c).

Op een deel van het (100)-oppervlak van het substraat 101, waar een laserdiode moet komen, wordt eerst een buigingsrooster 111 gevormd. Daarna worden op het oppervlak van het substraat 101 met inbegrip van het buigingsrooster 111 achtereenvolgens de geleidingslaag 102 en de laag 103 aangebracht. Vervolgens wordt volgens figuur 18(a) een tweetal isolerende films 115 van Si02 op de laag 103 aangebracht, met daartussen een streepvormig gebied van circa 2 Mm breedte, gelegen in de richting [011]. De isolerende film 115 heeft een breedte van circa 10 ^m in het gebied van de laserdiode en van circa 4 Mm in het modulatorgebied.

In de fabricagestap van figuur 18(b) worden de isolerende films 115 als maskers voor selectieve kristalgroei gebruikt. Zodoende worden achtereenvolgens de bekle-dingslaag 106, de MQW-laag 107 en de bekledingslaag 108 op de niet-gemaskeerde delen van de laag 103 aangebracht. Deze lagen in het streepvormige gebied tussen de maskers 105 hebben een driehoekige dwarsdoorsnede en zijvlakken met oriëntatie (111)B. In het gebied tussen de betrekkelijk brede delen (circa 10 μια) van de maskers 115 hebben de bekledingslaag 106 en de MQW-laag 107 een grotere dikte dan in het gebied tussen de betrekkelijk smalle delen (circa 4 Mm) van de maskers. De groei van de bekledingslaag 108 in het gebied tussen de betrekkelijk brede delen van de maskers stopt echter zodra de driehoekige vorm voltooid is, waarna de groei van de bekledingslaag 108 alleen voortgaat in het gebied tussen de betrekkelijk nauwe delen van de maskers 115. De streepvormige richel met driehoekige doorsnede, die tussen de maskers 115 wordt gevormd, heeft derhalve een gelijkmatige hoogte.

Na verwijdering van de films 115 worden over het gehele oppervlak van de constructie een laag 104 van met Fe gedoteerd InP, een laag 105 van n-type InP, een laag 109 van p-type InP en een contactlaag 110 van p+-type InGaAsP aangebracht (figuur 18(c)). Aangezien geen kristalgroei op de vlakken (lll)B van de streepvormige richel plaatsvindt, groeien deze lagen aan vanaf het platte oppervlak van de laag 103 die door verwijdering van de films 115 vrijkomt, en raakt de richel tussen deze lagen verborgen. De bekledings-laag 108 van p-type InP raakt verbonden met de laag 109 van hetzelfde materiaal. Als gevolg daarvan zal de stroom worden geconcentreerd in het streepvormige gebied waar de isolerende laag 104 van met Fe gedoteerd InP ontbreekt.

Een deel van de contactlaag 110 bij het grensvlak tussen de laserdiode en de modulator wordt vervolgens weg-geetst teneinde deze gebieden van elkaar te scheiden, gevolgd door afzetting van een isolerende film 112 uit Si02.

In deze isolerende film 112 worden ter plaatse van het LD-gebied en het modulatorgebied vensters aangebracht, elk met een breedte van circa 2/xm. Vervolgens worden op de isolerende film 112 elektroden 113a en 113b voor de p-zijde van modulator en laserdiode aangebracht, die via de vensters met de contactlaag 110 in aanraking komen. Aan de onderzijde van het substraat wordt een gemeenschappelijke elektrode 114 voor de n-zijde aangebracht.

In deze zevende uitvoeringsvorm heeft de tenslotte aangebrachte laag 109 een plat oppervlak. Door dit platte oppervlak worden bewerkingen na de kristalgroei, zoals de vorming van vensters in de isolerende film en het aanbrengen van de elektroden voor de p-zijde vergemakkelijkt, waardoor de reproduceerbaarheid en de produktie-opbrengst worden verbeterd.

Figuur 19 toont in doorsnede een achtste uitvoeringsvorm van de uitvinding, opnieuw een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator. Men ziet een substraat 121 van n-type InP, waarop een lichtmodulator 120a en een laserdiode 120b geïntegreerd aanwezig zijn. Op een deel van het substraat 121, waar zich de laserdiode 120b bevindt, is een buigingsrooster 127 aangebracht. Op het substraat 121 met inbegrip van het buigingsrooster 127 bevinden zich achtereenvolgens een geleidingslaag 122 van n-type InGaAsP, een lichtabsorptielaag (MQW-laag) 123 van In^Ga^SyP^y/In,,^,Asy,P,,_y, en een actieve laag (MQW-laag) 124 uit Ιη^χ, ,Gax, ,As/In1.x,Gax,Asy,P1.y,. De kwantentroglagen in de MQW-laag 123 hebben een andere dikte en een ander aantal dan de kwantentroglagen in de MQW-laag 124. Op de actieve laag 124 ligt een bekledingslaag 125 van p-type InP, met achtereenvolgens daarop deklagen 126a en 126b van p-type InGaAsP en elektroden 128 en 129 voor de p-zijde van respectievelijk het modulatorgebied en het laserdiodegebied. Een gemeenschappelijke elektrode 130 voor de n-zijde is aan de onderkant van het substraat 121 aangebracht. Voorkeurssamenstellingen voor de materialen In^Ga^s^ , In.,_x,GaxAsy,P.,_y, en In^, ,Gax/,AS zijn respectievelijk In057GaM3As093PM7,

In0f76Ga0,24As0,55PO,45 en In0,53^0,47^3 *

Een fabricagemethode voor het maken van de constructie van figuur 19 is weergegeven in de figuren 20(a)-20(d).

Op een deel van het substraat 121 waar de laserdi-ode moet komen wordt eerst een buigingsrooster 127 gevormd, waarna op het substraat 121 met inbegrip van het buigingsrooster 127 de geleidingslaag 122 wordt aangebracht. Zoals blijkt uit figuur 20(a) wordt op een deel van de geleidingslaag 122, waar de modulator moet komen, een tweetal maskers 131 van Si02 aangebracht, met daartussen een streepvormig gebied van circa 200 /üm breedte. Elk masker 131 heeft afmetingen van circa 200 μκι x 400 μπι.

Over de constructie wordt vervolgens door middel van MOCVD de lichtasorberende laag (MQW-laag) 123 aangebracht. Figuur 20(b) geeft een doorsnede volgens de lijn 20b-20b van figuur 20(a). Zoals blijkt uit figuur 20(b) is de MQW-laag 123 in het gebied tussen de maskers 131 (het modulatorgebied) dikker dan in het gebied waar de maskers ontbreken. In dit modulatorgebied van de MQW-laag 123 dient elke kwantentroglaag een dikte van 8nm te hebben. In het laserdiode-gebied van de MQW-laag 123 is de kwantentroglaag dunner, bijvoorbeeld met een dikte van circa 5 nm. Bovendien bevat de MQW-laag 10 kwantentroglagen.

Na verwijdering van de maskers 131 worden maskers 131 uit Si02 in het laserdiode-gebied aangebracht, zoals weergegeven in figuur 20(c).

Over de constructie van figuur 20(c) worden vervolgens met behulp van MOCVD een actieve MQW-laag 124, een bekledingslaag 125 en een deklaag 126 aangebracht. Figuur 20(d) geeft een doorsnede volgens de lijn 20d-20d van figuur 20(c). Heeft elke kwantentroglaag in de actieve MQW-laag 124 binnen het laserdiodegebied (waar de maskers 132 aanwezig zijn) een dikte van 7 nm, dan heeft een kwantentroglaag in het modulator-gebied (waar de maskers 132 ontbreken) een dikte van circa 4 nm. Bovendien omvat de actieve laag 124 welk vijf kwantentroglagen.

De uitvoeringsvorm van de figuren 19 en 20 werkt als volgt. Als de actieve MQW-laag 124 in het laserdiodegebied een dikte voor de kwantum troglaag van 7 nm en een effectieve bandspleetgolflengteX g4 van 1,55 μιη heeft, zal de actieve MQW-laag 124 in het modulatorgebied een dikte voor de kwantentroglaag van circa 4 nm en een effectieve bandspleetgolflengteX g3 van circa 1,49 /m hebben, hetgeen overeenkomt met een grotere bandspleetenergie dan in het laserdiodegebied (zie figuur 22(a)). Als verder de effectieve bandspleetgolflengte (?vg) van de lichtabsorberende MQW-laag 123 in het modulatorgebied (dikte van de kwantentroglaag 8nm) een waarde 1,49 μπι heeft (Xg1), is de effectieve bandspleetgolflengte van de lichtabsorberende laag 123 in het laserdiode-gebied (kwantentroglaag van 5 nm dikte) circa 1,4 μπι (Ag2) · Zie figuur 22 (b). Het opgewekte licht wordt verdeeld over de actieve laag 124 en de lichtabsorberende laag 123 en zijn in deze lagen opgesloten. De tril-lingsgolflengte van de laserdiode (=^g4 = 1,55 μπι) wordt in het modulatorgebied niet geabsorbeerd omdat de bandspleetenergie in dat gebied groter is dan in het laserdiode-gebied, dat wil zeggen g3 = J\g2 1,49 μπι, zodat licht van deze golflengte door het modulatorgebied heengaat en vanuit het voorvlak wordt uitgezonden. Wordt een keerspanning op de modulator aangelegd, dan verschuift het absorptie-einde naar de lange golflengten als gevolg van het Stark-effect, waardoor de effectieve bandspleet minder wordt en het laserlicht (*- 1,55 μπι) door de modulator wordt geabsorbeerd.

Aangezien de actieve laag en de lichtabsorberende laag in de uitvoeringsvorm van figuur 19 verschillende lagen zijn, is het mogelijk om bij elk daarvan de dikte en het aantal kwantentroglagen individueel te optimaliseren. In de

Xichtabsorberende MQW-laag van de modulator heeft elke kwantentroglaag een dikte van 8 nm, zodat de verschuiving van het absorptie-einde bij aanleggen van een elektrisch veld groter wordt, evenals de extinctie-verhouding. Deze lichtabsorberende MQW-laag bevat circa 10 kwantentroglagen, zodat de lichtopsluitingscoefficient en daarmee ook de extinctieverhouding opnieuw groter wordt. Aangezien een optimaal ontwerp mogelijk is, worden de eigenschappen van de lichtmodulator zoals de extinctieverhouding aanzienlijk verbeterd, onder handhaving van de goede eigenschappen van de laserdiode, in vergelijking tot de eerder beschreven combinatie van halfgeleiderlaser en lichtmodulator waarin een MQW-laag als actieve laag en ook als lichtabsorberende laag dient.

Bij deze achtste uitvoeringsvorm wordt een belangrijk probleem van de bekende constructie met verschillen tussen de actieve laag en de lichtabsorberende laag, namelijk een verlaging van het optische koppelingsrendement als gevolg van lichtverstrooiing bij de overgang tussen de laserdiode en de modulator, ondervangen. Voor de oorzaak wordt verwezen naar figuur 21, die de verdeling van de brekingsindex en de lichtintensiteit in een richting loodrecht op de lagen van figuur 19 en op plaatsen aangeduid met A-A' (lichtmodulator-gebied) B-B' (grensgebied) en C-C' (laserdiode-gebied) aangeeft. In de actieve laag 124 en de lichtabsorberende laag 123, die een grotere brekingsindex dan de bekledingslagen van InP hebben, wordt het gevormde licht gedispergeerd en opgesloten. Ofschoon de brekingsindex van de actieve laag (brekingsindex van het laserdiodegebied) een verschil vertoont met de brekingsindex van de lichtabsorberende laag (brekingsindex van het modulatorgebied), is het verschil te verwaarlozen omdat deze lagen vrijwel gelijk in samenstelling en struktuur zijn.

In het grensgebied treedt een geleidelijke variatie in dikte van de actieve laag en de lichtabsorberende laag op, zodat de brekingsindex geleidelijk varieert vanaf de waarde voor het laserdiode-gebied naar de waarde voor het modulatorgebied. Aangezien het verschil in brekingsindex tussen beide gebieden gering is en de brekingsindex in het grensgebied, waar de breedte (50 - 100 μιη) groter dan de dikte (circa 0,3 μιη) is, geschiedt de variatie bijzonder langzaam. Als gevolg daarvan zal ook de verdeling van de lichtintensiteit in een richting loodrecht op deze lagen bij overgang van het laserdiodegebied naar het modulatorgebied langzaam variëren, zodat het licht niet wordt verstrooid maar vlot wordt voortgeleid, en het optische koppelingsren-dement tussen de laserdiode en de modulator wordt verbeterd.

Hoewel de achtste uitvoeringsvorm is beschreven als een geïntegreerde combinatie van een halfgeleiderlaser en een lichtmodulator, kan het idee van de uitvinding ook op andere geïntegreerde optische inrichtingen worden toegepast, zoals een geïntegreerde combinatie van laserdiode en optische golfpijp of een geïntegreerde combinatie van laserdiode en optische schakelaar, of andere optische inrichtingen zoals een DBR-laserdiode met variabele golflengte. Ook in deze gevallen worden dezelfde effecten als zojuist beschreven, verkregen.

Claims

1. Optische halfgeleiderinrichting omvattende: een eerste halfgeleiderlaag; daarop een buigingsrooster uit delen van een superkristalroosterlaag die uit een afwisseling van tweede en derde halfgeleiderlagen is opgebouwd, waarbij de tweede halfgeleiderlagen een halfgeleidermateriaal bevatten waarin nauwelijks massatransport optreedt en de derde halfgeleiderlagen een ander halfgeleidermateriaal bevatten; en verder een vierde halfgeleiderlaag die door afzetting uit de dampfase zodanig op het buigingsrooster is aangebracht dat het buigingsrooster door de vierde halfgeleiderlaag wordt verborgen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bovenste laag van de superkristalroosterlaag uit een tweede halfgeleiderlaag bestaat.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede halfgeleiderlagen bestaan uit InGaAs en de derde halfgeleiderlagen bestaan uit InP.

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het buigingsrooster bestaat uit een groot aantal streepvormige delen van de superkristalroosterlaag, die evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de lichtgeleidings-richting van de optische inrichting periodiek gerangschikt zijn.

5. Werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting, omvattende: het aanbrengen van een lichtopwekkende actieve laag op een halfgeleidersubstraat; het aanbrengen van een eerste halfgeleiderlaag op de actieve laag; het aanbrengen van een superkristalroosterlaag op de eerste halfgeleiderlaag door afwisselend tweede en derde halfgeleiderlagen op deze eerste laag af te zetten, waarbij de tweede halfgeleiderlagen een halfgeleidermateriaal bevat ten waarin nauwelijks massatransport optreedt en de derde halfgeleiderlagen een ander halfgeleidermateriaal bevatten; het selectief wegetsen van de superkristalrooster-laag, waarbij een groot aantal streepvormige delen overblijft die evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de gelei-dingsrichting van het in de actieve laag gevormde licht staan, onder vorming van een buigingsrooster; en het aanbrengen van een vierde halfgeleiderlaag door middel van afzetting uit de dampfase op het buigingsrooster, zodanig dat dit buigingsrooster door de vierde halfgeleiderlaag wordt verborgen.

6. Halfgeleiderlaser, bestaande uit: een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidbaarheids type, met een boven- en een onderzijde; een actieve laag van het eerste geleidbaarheidsty-pe op het halfgeleidersubstraat; een eerste halfgeleiderlaag van een tweede geleid-baarheidstype (tegengesteld aan het eerste type) op de actieve laag; een buigingsrooster met delen van een superkris-talroosterlaag op de eerste halfgeleiderlaag, welke super-kristalroosterlaag bestaat uit een afwisseling van tweede en derde halfgeleiderlagen, beide van het tweede geleidbaar-heidstype, waarbij de tweede halfgeleiderlagen een halfgeleidermateriaal bevatten waarin nauwelijks massatransport optreedt en de derde halfgeleiderlagen een ander halfgeleidermateriaal bevatten; een vierde halfgeleiderlaag van het tweede geleid-baarheidstype, die door middel van afzetting uit de dampfase op het buigingsrooster is aangebracht en dit buigingsrooster verbergt; een contactlaag van het tweede geleidbaarheidsty-pe, op de vierde halfgeleiderlaag; en eerste en tweede elektroden die respectievelijk op de onderzijde van het substraat en op de contactlaag aanwezig zijn.

7. Optische halfgeleiderinrichting, waarin een halfgeleider-laserdiode en een lichtmodulator voor het moduleren van het in de laserdiode opgewekte laserlicht op een halfgeleidersubstraat geïntegreerd aanwezig zijn, gekenmerkt door: een lichtabsorberende laag van de lichtmodulator, bestaande uit een eerste deel van een op het substraat gevormde halfgeleiderlaag; een buigingsrooster voor de halfgeleider-laserdio-de, bestaande uit een groot aantal streepvormige delen van een tweede deel van de eerder genoemde halfgeleiderlaag, welke streepvormige delen een periodieke rangschikking evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de lichtgeleidings-richting van de laserdiode vertonen.

8. Optische halfgeleiderinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het buigingsrooster wordt gevormd na etsen van een deel van de halfgeleiderlaag waarin het buigingsrooster aangebracht moet worden.

9. Optische halfgeleiderinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de halfgeleiderlaag waarvan delen als lichtabsorberende laag en als buigingsrooster dienen, een gespannen multiple kwantentroglaag is.

10. Optische halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de halfgeleiderlaag, waarvan delen als lichtabsorberende laag en als buigingsrooster dienen, een gespannen multiple kwantentroglaag is.

11. Werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting, waarin een halfgeleider-laserdiode en een lichtmodulator voor het moduleren van het in de laserdiode opgewekte laserlicht op een halfgeleidersubstraat geïntegreerd aanwezig zijn, met het kenmerk, dat men op een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidbaarheidstype achtereenvolgens een onderste bekledingslaag van het eerste geleidbaarheidstype, een actieve laag en een eerste bovenste bekledingslaag van een tweede geleidbaarheidstype (tegengesteld aan het eerste geleidbaarheidstype) aanbrengt; dat men delen van de eerste bovenste bekledingslaag en de actieve laag in een gebied waar de lichtmodulator moet komen verwijdert; dat men over het gehele oppervlak van de constructie een halfgeleiderlaag aanbrengt met een grotere band-spleetenergie dan de actieve laag; dat men in een deel van de halfgeleiderlaag in het gebied waar de laserdiode moet komen een buigingsrooster vormt zodanig dat het buigingsrooster bestaat uit een groot aantal streepvormige delen van de halfgeleiderlaag die een periodieke rangschikking evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de toekomstige lichtgeleidingsrichting van de laserdiode vertonen; en dat men over het gehele oppervlak van de constructie een tweede bovenste bekledingslaag van het tweede ge-leidbaarheidstype bestaande uit een halfgeleidermateriaal van dezelfde samenstelling als de eerste bovenste bekledingslaag aanbrengt, zodanig dat het buigingsrooster wordt ingebed in de eerste en de tweede bovenste bekledingslaag.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, verder gekenmerkt door het etsen van een deel van de halfgeleiderlaag met grotere bandspleetenergie dan de actieve laag, in het gebied waar de laserdiode moet komen, ter vermindering van de dikte van dat deel voordat het buigingsrooster wordt gevormd.

13. Werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting waarin een groot aantal functionele elementen op een halfgeleidersubstraat geïntegreerd aanwezig zijn, met het kenmerk, dat men een constructie maakt, omvattende een halfgeleidersubstraat met daarop tenminste een stroomblokke-ringslaag; dat men op deze constructie een tweetal maskers aanbrengt, zodanig dat daartussen een streepvormig gebied van de constructie overblijft, waarbij elk masker delen van verschillende breedte heeft die met de functionele elementen overeenkomen; dat men met gebruikmaking van deze maskers, de constructie door etsen vanuit de dampfase selectief etst onder vorming van een streepvormige groef die door de stroomblokkeringslaag heengaat; dat men met gebruikmaking van de maskers, in de streepvormige groef selectief een bekledingslaag van een eerste geleidbaarheidtype, een multiple kwantentroglaag en een bekledingslaag van het tweede geleidbaarheidstype (tegengesteld aan het eerste type aanbrengt); en dat men na verwijdering van de maskers over het gehele oppervlak van de constructie een halfgeleiderlaag van het tweede geleidbaarheidstype aanbrengt, zodanig dat het oppervlak van de halfgeleiderlaag van het tweede geleidbaarheidstype vlak wordt.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de selectieve etsing ter vorming van de streepvormige groef geschiedt door etsing uit de dampfase met een HCl-bevattend gas.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat men in een kristalgroeitoestel onder gebruikmaking van de maskers de constructie selectief etst door etsen uit de dampfase met behulp van een HCl-bevattend gas onder vorming van de streepvormige groef en dat men later tenminste de bekledingslaag van het eerste geleidbaarheidstype de multiple kwantentroglaag en de bekledingslaag van het tweede geleidbaarheidstype door selectieve kristalgroei in de streepvormige groef aanbrengt.

16. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de optische halfgeleiderinrichting een halfgelei-der-laserdiode en een lichtmodulator voor het moduleren van het door de laserdiode opgewekte licht omvat, die geïntegreerd op een halfgeleidersubstraat aanwezig zijn, en dat de maskers voor selectieve etsing en selectieve kristalgroei breder zijn in het gebied waar de laserdiode moet komen, dan in het gebied waar de lichtmodulator moet komen.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat men verder een buigingsrooster aanbrengt in het gebied waar de laserdiode moet komen, onder de multiple kwantentroglaag.

18. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat men verder een buigingsrooster aanbrengt in het gebied waar de laserdiode moet komen, boven de multiple kwantentroglaag.

19. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de optische halfgeleiderinrichting een laser met verdeelde Bragg-reflector en variabele golflengte is, waarin een halfgeleider-laserdiode een verdeelde Bragg-reflector ter verandering van de golflengte van het uitgezonden laserlicht, en een faseninsteller voor het instellen van de fase tussen de halfgeleider-laserdiode en de verdeelde Bragg-reflector, geïntegreerd op een substraat aanwezig zijn, en dat de maskers voor selectieve etsing en selectieve kristalgroei breder zijn in het gebied waar de laserdiode moet komen, dan in de gebieden waar de verdeelde Bragg-reflector en de faseninsteller moeten komen.

20. Werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting waarin een groot aantal functionele elementen op een halfgeleidersubstraat geïntegreerd aanwezig zijn, met het kenmerk, dat men een halfgeleiderplaat met oppervlakte-oriëntatie [100] maakt; dat men op het oppervlak van de plaat een tweetal maskers zodanig aanbrengt dat zich tussen de maskers een streepvormig gebied van de plaat in de richting [011] uitstrekt, waarbij elk masker delen van verschillende breedte heeft overeenkomend met diverse functionele elementen; dat men onder gebruikmaking van de maskers een bekledingslaag van een eerste geleidbaarheidstype, een multiple kwantentroglaag en een bekledingslaag van een tweede geleidbaarheidstype (tegengesteld aan het eerste type) selectief op de plaat aanbrengt, waarbij in het streepvormige gebied tussen de maskers een streepvormig mesablok met driehoekige dwarsdoorsnede wordt gevormd,; dat men na verwijdering van de maskers een stroom-blokkeringslaag aanbrengt ter verberging van het streepvormige mesablok, waarbij een topdeel van het mesablok vrij blij ft; dat men een halfgeleiderlaag van het tweede geleidbaarheidstype aanbrengt teneinde dit mesablok volledig te verbergen en het oppervlak van de constructie vlak te maken.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de optische halfgeleiderinrichting een halfgelei-der-laserdiode en een lichtmodulator voor het moduleren van het door de laserdiode gevormde licht omvat, die geïntegreerd op hetzelfde substraat aanwezig zijn, en dat de maskers voor de selectieve kristalgroei breder zijn in het gebied waar de laserdiode moet komen dan in het gebied waar de lichtmodulator moet komen.

22. Optische halfgeleiderinrichting, waarin twee functionele elementen geïntegreerd op een halfgeleidersub-straat aanwezig zijn, gekenmerkt door: een eerste multiple kwantentroglaag met een relatief dik gedeelte in een gebied waar zich het eerste element bevindt, en een relatief dun gedeelte in het gebied waar zich het tweede element bevindt; en een tweede multiple kwantentroglaag met een relatief dun gedeelte in het gebied waar zich het eerste element bevindt en een relatief dik gedeelte in het gebied waar zich het tweede element bevindt.

23. Optische halfgeleiderinrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het tweede element een halfgeleider-laserdiode en het eerste element een lichtmodulator voor het moduleren van door de laserdiode opgewekt laserlicht is, en dat de tweede multiple kwantentroglaag een actieve laag van de halfgeleider-laserdiode en de eerste multiple kwantentroglaag een lichtabsorberende laag van de lichtmodulator is.

24. Werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting, waarin twee functionele elementen geïntegreerd op een halfgeleidersubstraat aanwezig zijn, met het kenmerk, dat men op een gebied van het halfgeleidersubstraat waar het eerste element moet komen een eerste masker-patroon voor selectieve kristalgroei aanbrengt; dat men onder gebruikmaking van dit eerste masker-patroon, door middel van afzetting uit de dampfase, een eerste multiple kwantentroglaag op het halfgeleidersubstraat aanbrengt, zodanig dat de eerste multiple kwantentroglaag een grotere dikte verkrijgt in het gebied waar het eerste element moet komen, dan in een gebied waar het tweede element moet komen; dat men na verwijdering van het eerste maskerpa-troon een tweede maskerpatroon voor selectieve kristalgroei aanbrengt op het gebied waar het tweede functionele element moet komen? en dat men onder gebruikmaking van het tweede maskerpatroon, door middel van afzetting uit de dampfase, een tweede multiple kwantentroglaag op de eerste multiple kwantentroglaag aanbrengt, zodanig dat de tweede multiple kwantentroglaag in het gebied waar het tweede functionele element moet komen een grotere dikte krijgt dan in het gebied waar het eerste functionele element moet komen.

25. Werkwijze voor het maken van een optische halfgeleiderinrichting waarin een halfgeleider-laserdiode en een lichtmodulator voor het moduleren van het door de laser-diode opgewekte laserlicht geïntegreerd op een halfgeleidersubstraat aanwezig zijn, met het kenmerk, dat men op een gebied van het halfgeleidersubstraat waar de lichtmodulator moet komen een eerste maskerpatroon voor selectieve kristalgroei aanbrengt? dat men onder gebruikmaking van het eerste maskerpatroon en onder afzetting uit de dampfase een lichtabsorbe-rende laag met multiple kwantentrogstruktuur op het halfgeleidersubstraat aanbrengt, zodanig dat de lichtabsorberende laag in het gebied waar de lichtmodulator moet komen een grotere dikte heeft dan in het gebied waar de laserdiode moet komen; dat men na verwijdering van het eerste maskerpatroon een tweede maskerpatroon voor selectieve kristalgroei aanbrengt op het gebied waar de halfgeleider-laserdiode moet komen ? en dat men onder gebruikmaking van dit tweede maskerpatroon, door middel van afzetting uit de dampfase, een actieve laag met multiple kwantentrogstruktuur op de licht- absorberende laag aanbrengt, zodanig dat de actieve laag in het gebied waar de halfgeleider-laserdiode moet komen een grotere dikte heeft dan in het gebied waar de lichtmodulator moet komen.