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Dokumentenidentifikation DE69524794T2 08.08.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0663710
Titel Optische Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Mizutani, Natsuhiko, Ohta-ku, Tokyo, JP
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69524794
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.01.1995
EP-Aktenzeichen 951004969
EP-Offenlegungsdatum 19.07.1995
EP date of grant 02.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.08.2002
IPC-Hauptklasse G02F 1/15
IPC-Nebenklasse H01S 5/32   H01S 5/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine optische Halbleitervorrichtung zum Gebrauch bei optischen Kommunikationen, optischer Kommutation, optischer Aufzeichnung, optischer Operation, optischer Messung und dergleichen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung von planarer Struktur, die mit Elektroden vom p-Typ und n-Typ ausgestattet sind, die auf einer gemeinsamen Seite auf deren Substrat gebildet sind, ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung planarer Struktur, eine Vorrichtung, bei der die Injektion eines Stroms und der Applikation eines elektrischen Feldes unabhängig voneinander ausgeführt werden können, und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorrichtung.

Ein planarer Halbleiterlaser, der durch eine Strominjektion in einer Quer- oder Längsrichtung betrieben wird, wie in Fig. 1 gezeigt, ist herkömmlich bekannt. In einer wie in Fig. 1 gezeigten Struktur sind eine untere Plattierschicht mit AlGaAs hohen Widerstands 2, eine aktive GaAs/AlGaAs- Schicht 3 einer Mehrfachquantentopf-Struktur, eine obere Plattierschicht mit AlGaAs hohen Widerstands 4 und eine GaAs-Kontaktschicht 5 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge auf einem halbisolierenden GaAs-Substrat 1 geschichtet. Nachdem ein Verunreinigungsdiffusionsbereich vom p-Typ 6 und ein Verunreinigungsdiffusionsbereich vom n- Typ 7 durch Diffusion gebildet sind, werden eine Elektrode vom p-Typ 8 und eine Elektrode vom n-Typ 9 niedergeschlagen.

Der Betrieb dieser Vorrichtung wird nun beschrieben. Die aktive Schicht mit Mehrfachquantentopf-Struktur wird in den Verunreinigungsdiffusionsbereichen 6 und 7 gemischt oder umgeordnet, und AlGaAs-Schichten mit gemittelter Zusammensetzung werden jeweils dort gebildet. Löcher, die durch die Elektrode vom p-Typ 8 injiziert werden, fließen von dem Verunreinigungsdiffusionsbereich 6 vom p-Typ in die nicht-umgeordnete aktive Schicht mit Mehrfachquantentopfstruktur 3. Auf ähnliche Weise fließen Elektronen, die durch die Elektrode vom n-Typ 9 injiziert werden, von dem Verunreinigungsdiffusionsbereich vom n-Typ 7 in die nicht-umgeordnete aktive Schicht mit Mehrfachquantentopf-Struktur 3. Die gemittelte Zusammensetzung aus AlAs der umgeordneten Mehrfachquantentopf-Strukturschicht ist niedriger als die oberen und unteren Plattierschichten mit AlGaAs 4 und 2, so dass injizierte Ladungsträger wirksam in die aktive Schicht 3 injiziert werden können. Somit tritt eine Populationsinversion in der aktiven Schicht 3 auf und die Laseroszillation wird erzeugt.

Da das halbisolierende Substrat 1 verwendet wird und deshalb ein Halbleiterlaser gemacht wird ohne Interferenz aus dem Antriebsstrom zwischen der Vielzahl an Vorrichtungen gemäß Fig. 1, ist die Vorrichtung für eine optische integrierte Schaltung geeignet.

Ferner ist ein regelbarer Zwillingsführungs-(TTG)-Laser mit einer unabhängig von einer aktiven Schicht gebildeten Modellierschicht vorgeschlagen worden als ein leicht kontrollierbarer regelbarer Laser, der in optischen Kommunikationen, optischen Kommutationen und dergleichen verwendet werden kann (siehe M. C. Amann, 5. Illek, C. Schanen und W. Thulke, Applied Physics Letters, vol. 54, S. 2532-2533 (1989)). Die Struktur dieser Vorrichtung ist wie folgt: Wie in Fig. 2 gezeigt sind auf einem InP-Substrat vom p&spplus;-Typ 101 eine InP-Pufferschicht vom p-Typ 102, eine untere InGaAsP-Plattierschicht vom p-Typ 103, eine intrinsische (i-) InGaAsP-Aktivschicht 104, eine InP- Trennschicht vom n-Typ 105, eine i-InGaAsP-Modulierschicht 106 und eine obere InP-Plattierschicht vom p-Typ 107 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge aufgeschichtet. Danach wird eine Rille, die die InP-Pufferschicht vom P-Typ 102 erreicht, gebildet. Umgebungen der Rille werden mit einer InP-Einbettungsschicht vom n-Typ 108 gefüllt, und eine SiO&sub2;-Schicht 109 wird niedergeschlagen. Nachdem Öffnungen in der SiO&sub2;-Schicht 109 gebildet wurden, werden Elektroden vom p-Typ 110 und 111 jeweils auf der Rille und einer Bodenoberfläche des Substrats 101 gebildet. Ferner wird eine Elektrode vom n-Typ 112 durch die Rille gebildet.

Bei dieser Struktur werden Löcher in die aktive Schicht 104 durch die untere Elektrode vom p-Typ 111, dem Substrat vom p-Typ 101, der Pufferschicht vom p-Typ 102 und der unteren Plattierschicht vom p-Typ 103 injiziert, während Elektronen in die aktive Schicht 104 durch die obere Elektrode vom n- Typ 112, die Einbettungsschicht vom n-Typ 108 und die Trennschicht von n-Typ 105 injiziert werden. Somit wird eine Populationsinversion in der aktiven Schicht 104 aufgebaut, und die Laseroszillation wird erzeugt.

Auf der anderen Seite werden, unabhängig von der Ladungsinjektion in die aktive Schicht 104, Löcher in die Modulationsschicht 106 durch die obere Elektrode vom p-Typ 110 und die obere Plattierschicht vom p-Typ 107 injiziert, während Elektronen in die Modellierschicht 106 durch die obere Elektrode vom n-Typ 112, die Einbettungsschicht vom n-Typ 108 und die Trennschicht vom n-Typ 105 injiziert werden. Somit wird der Brechungsindex der Modulierschicht 106 moduliert, und die Laufkonstante einer Wellenführung wird moduliert. Somit wird die Wellenlänge der Laseroszillation moduliert. Ein solcher regelbarer Laser ist in dem oben bezeichneten Dokument offenbart.

Jedoch ist bei der Herstellung eines wie in Fig. 1 gezeigt konstruierten, herkömmlichen Halbleiterlasers ein Diffusionsprozess erforderlich, so dass der Prozess zum Herstellen einer solchen integrierten Vorrichtung begrenzt ist. Im einzelnen ist eine Wärmebehandlung oder ein thermischer Prozess oberhalb von etwa 850ºC erforderlich, wenn ein Verunreinigungsdiffusionsbereich vom n-Typ gebildet wird. Ein solcher Prozess ist unerwünscht bei einer Vorrichtung der InP-Serie, weil sie gegenüber Hitze empfindlich ist. Ferner kann aufgrund von Diffusion kein scharfes Profil erhalten werden, und der Prozess kann nicht zur Herstellung eines Modulators oder dergleichen verwendet werden, wo ein elektrisches Feld über die aktive Schicht angelegt wird.

In einem wie in Fig. 2 gezeigten TTG-Laser treten Leckströme durch eine pn-Verbindung zwischen der Pufferschicht vom p-Typ 102 und der Einbettungsschicht vom n-Typ 108 sowie einer pn-Verbindung zwischen der oberen Plattierschicht vom p-Typ 107 und der Einbettungsschicht vom n-Typ auf. Dadurch wird unerwünschte Hitze erzeugt. Eine solche Hitzeerzeugung bewirkt aufgrund von Ladungsträgern eine Verminderung der Modulation des Brechungsindexes, und der Schwellenwert der Vorrichtung wird angehoben.

Das Dokument US-A-5155560 offenbart eine optische Halbleitervorrichtung, die ein Substrat enthält. Die offenbarte Vorrichtung enthält einen ersten Bereich mit einer Leitfähigkeit vom ersten Typ, wobei der erste Bereich auf einer Seite des Substrat gebildet ist. Diese Vorrichtung enthält ebenso einen zweiten Bereich mit einer Leitfähigkeit vom zweiten Typ, der auf derselben Seite des Substrats wie der erste Bereich gebildet ist. Die Vorrichtung zeigt ebenso eine erste Hauptschicht, die zwischen einer Leitfähigkeitsschicht vom ersten Typ und einer Leitfähigkeitsschicht vom zweiten Typ eingelagert ist. Die Leitfähigkeitsschicht vom ersten Typ und der erste Bereich wirken als ein erster Injektionsweg und eine erste Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes gegenüber der Hauptschicht.

Zusätzlich wirken die Leitfähigkeitsschicht vom zweiten Typ als ein zweiter Injektionsweg und eine zweite Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes gegenüber der ersten Hauptschicht, welches mit der ersten Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes gegenüber der ersten Hauptschicht kooperiert.

Diese Vorrichtung enthält ferner Bereiche vom N-Typ, die durch den Plattierbereich vom P-Typ penetrieren, was zusammen mindestens ein PN-Querverbindungsbereich aufbaut. Darüber hinaus trennt dieser Verbindungsbereich elektrisch die oben bezeichneten ersten und zweiten Injektionswege und die damit verbundenen Einrichtungen.

Ferner ist die erste Hauptschicht dieser Vorrichtung durch eine aktive Laserdiodenschicht aufgebaut, und das Substrat ist aus halbisolierendem GaAs gefertigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Halbleitervorrichtung, die mit einer Vielzahl von Elektroden auf einer gemeinsamen Seite eines Substrates ohne Verwendung eines Schrittes der Hitzebehandlung oder des thermischen Prozessierens ausgestattet ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen dieser Vorrichtung zur Verfügung zu stellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit Zweischicht- Lichtführungsstruktur, bei der ein Leckstromweg eingeengt ist durch eine Quereingrenzungsstruktur für erhaltenes Licht, indem eine Einbettungsstruktur für eine Rille verwendet wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen dieser Vorrichtung bereitzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die beigefügten abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Modifikationen davon.

Diese und weitere Vorteile werden leichter verstanden in Verbindung mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 veranschaulicht einen Halbleiterlaser vom Querstrom- Injektionstyp des Stands der Technik.

Fig. 2 veranschaulicht einen TTG-Halbleiterlaser des Stands der Technik.

Fig. 3A-3C sind jeweils Querschnittsansichten, die die Herstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 4A-4C sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 6A-6C sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 7A-7C sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Leckstromweg der fünften Ausführungsform veranschaulicht.

Fig. 9A-9D sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 10A-10D sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 11A und 11B sind jeweils Ansichten, die einen Unterschnitt und dergleichen der siebten Ausführungsform veranschaulichen.

Fig. 12A-12D sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 13A-13D sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 14A-14D sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Fig. 15A-15D sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte zum Herstellen einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen 1. Ausführungsform

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 3A-3C beschrieben. Die erste Ausführungsform bezieht sich auf einen Halbleiterlaser, der mit Elektroden vom p-Typ und n-Typ auf einer gemeinsamen Seite des halbisolierenden Substrats ohne Verbindung eines Diffusionsprozesses ausgestattet ist.

Bevor die Struktur dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird das Dotieren von Si in GaAs oder AlGaAs beschrieben. Si ist als Element der Gruppe IV eine Verunreinigung von Amphiteraleitfähigkeit für einen Halbleiter einer Gruppe III-V-Zusammensetzung. Si wird eine Verunreinigung vom n- Typ, wenn Si einen Gruppe III-Stelle während des Kristallwachstums einnimmt, während Si eine Verunreinigung vom p-Typ wird, wenn Si eine Gruppe V-Stelle einnimmt. Speziell nimmt Si eine Gruppe V-Stelle ein und wird zur Verunreinigung von p-Typ, wenn eine exponierte Oberfläche während des Kristallwachstums im Bezug auf III stabilisiert wird, während Si eine Gruppe III-Stelle einnimmt und eine Verunreinigung vom n-Typ wird, wenn eine exponierte Oberfläche während des Kristallwachstums im Hinblick auf Gruppe V stabilisiert wird. Indem eine Schnittoberfläche eines (001) orientierten GaAs-Wafers gegenüber einer (001)- Oberfläche um etwa eine Achse geneigt ist, die sich in einer [1 0]-Richtung erstreckt, erscheint eine {n11} A- Oberfläche oder Kristalloberfläche eines höheren Ordnungsindexes. Eine Gruppe III-stabilisierte Oberfläche wird leicht gebildet zwischen einer {311} A-Oberfläche mit einem Neigungswinkel von etwa 25º gegenüber einer {001}- Oberfläche und einer {111} A-Oberfläche mit einem Neigungswinkel von etwa 54º gegenüber einer {001}- Oberfläche, und eine daraus gebildete Si dotierte Schicht wird wahrscheinlich zum p-Typ (siehe Japanische Patentanmeldung Nr. 4-353566 und W. I. Wang, E. E. Mendez, T. S. Kuan und L. Esaki, Applied Physics Letters, vol. 47, 5.826-828 (1985)). In diesem Dokument wird berichtet, dass die Aktivierungsrate einer Si-dotierten Schicht vom p-Typ reduziert wird auf ¹/&sub4;-tel bis 1/5-tel, speziell auf {211} A- und {311} A-Oberflächen.

Angenommen, die Orientierung einer Substratoberfläche ist gegenüber einer {111} A-Oberfläche um etwa eine [1 0]-Achse geneigt. Da eine {111} A-Oberfläche keine Symmetrie vom zweiten Rang aufweist, ist es erforderlich, zwei Fälle zu unterscheiden, wo die Oberfläche jeweils gegenüber den [110] bzw. [001]-Richtungen geneigt ist. Bei Neigung gegenüber der [110]-Richtung, ist die Gruppe III- stabilisierte Oberfläche kaum zu bilden, und Si besetzt eine Gruppe III-Stelle und wird eine Verunreinigung vom n- Typ in der Nähe einer {110}-Oberfläche, die um etwa 25º geneigt ist, oder einer stärker geneigten Oberfläche. Bei Neigung gegenüber der [001]-Richtung, tritt eine {n11} A- Kristalloberfläche auf, und dann erscheint eine {001}- Oberfläche. Si besitzt eine Gruppe III-Stelle und wird zu einer Verunreinigung vom n-Typ zwischen einer {311} A- Oberfläche mit einem Neigungswinkel von etwa 30º und einer {001}-Oberfläche mit einem Neigungswinkel von etwa 54º. Somit besetzt Si eine Gruppe III-Stelle zwischen einer Oberfläche mit einem Neigungswinkel von etwa 25º gegenüber einer {111}-Oberfläche und einer Oberfläche mit einem Neigungswinkel von etwa 54º gegenüber einer {111}- Oberfläche. Eine {114}-Oberfläche besitzt einen Neigungswinkel von etwa 34º gegenüber einer {111}- Oberfläche.

In der ersten Ausführungsform sind, wie in Fig. 3A gezeigt, auf einem halbisolierenden GaAs-(001)-Substrat 201 eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 202, eine untere Plattierschicht mit AlGaAs vom p-Typ 203, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 204 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgend gebildet. Als nächstes werden, wie in Fig. 3A gezeigt, durch Ausführen einer Musterbildung durch die Photolithographie sowie eines selektiven Ätzens Schichten bis hinunter zur aktiven Schicht 204 entfernt, und ein Steg 206, der die untere Plattierschicht vom p-Typ 203 erreicht, wird entlang einer [1 0]-Richtung gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bildung von Seitenoberflächen des Steges 206 bewirkt durch eine chemische Trockenätzmethode, welche als ein reaktives Ionenätzen bekannt ist, sowie durch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Ammoniakserie, so dass eine {111} A- Oberfläche exponiert ist.

Eine Kontaktrille 207, die die untere Plattierschicht vom p-Typ 203 erreicht, wird ebenso durch eine andere Musterbildung unter Verwendung der Photolithographie und eines anderen Ätzens gebildet. Die Rille 207 wird durch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Schwefelsäureserie gebildet, so dass eine {111} A- Oberfläche exponiert ist.

Auf dem so gebildeten Wafer werden, wie in Fig. 3B gezeigt, wiederum AlGaAs-Schichten 208, 209, 210, 211 und 212 sowie GaAs-Kontaktschichten 213, 214, 215, 216 und 217 wachsen gelassen durch ein chemisches Strahlepitaxie- (CBE-) Verfahren unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel von amphoterer Leitfähigkeit. Die AlGaAs-Schicht 208 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche von AlGaAs vom n-Typ der oberen Plattierschicht 205 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt (schraffierte Bereiche in den Fig. 3A-3C). Die auf der {111} A-Oberfläche der Rille 207 gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht 209, die sich von der unteren Plattierschicht vom p-Typ 203 zur oberen Plattierschicht 205 erstreckt, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 211 ist eine auf der {111} A-Oberfläche der Seitenoberfläche des Steges 206 gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Diese Schicht 211 übt eine Strombegrenzungsfunktion für den Steg 206 aus. Die Schicht 212 ist eine Si-dotierte AlGaAs- Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 205 in Nachbarschaft zur Kontaktrille 207 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt, ähnlich zur Schicht 208. Diese Schicht 212 übt eine Strombegrenzungsfunktion für die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 209 aus. Ferner ist die Schicht 210 eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche der Bodenoberfläche einer geätzten Rille in Nachbarschaft zum Steg 206 wachsen gelassen ist und eine Leitfähigkeit vom n- Typ zeigt.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 212, 214, 215, 216 und 217 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 214 bei der Kontaktrille 207 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schicht 213 bei einem oberen Bereich des Steges 206 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die GaAs-Schicht 215 auf der Bodenoberfläche in Nachbarschaft zum Steg 206 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, die GaAs-Schicht 216 auf einer geneigten Oberfläche des Steges 206 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schicht 217 auf einer (001)-Oberfläche in Nachbarschaft zur Kontaktrille 207 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird, wie in Fig. 3C gezeigt, eine SiO&sub2;-Isolierschicht 218 gebildet und nach dem Öffnen von Fensterbereichen werden eine Elektrode vom p-Typ 219 und eine Elektrode vom n-Typ 220 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung dieser niedergeschlagenen Elektroden 219 und 220 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Löcher, die durch die Kontaktschicht 214 vom p-Typ injiziert werden, werden an einen Bereich der aktiven Schicht aus GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur direkt unterhalb des Steges 206 geliefert über die AlGaAs- Schicht vom p-Typ 209 und die untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 203. Elektronen, die durch die Kontaktschicht vom n-Typ 213 auf dem Steg 206 injiziert werden, werden zur aktiven Schicht 204 über die AlGaAs- Schicht vom n-Typ 208 und die obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 205 geliefert. Somit wird eine Populationsinversion aufgrund einer solchen Ladungsinjektion in der aktiven Schicht 204 beobachtet, und die Laseroszillation wird erzeugt.

Im voranstehenden werden die (001)-Oberfläche, die (111)- Oberfläche und die ( 1)-Oberfläche zur Bildung des sich in [1 o]-Richtung erstreckenden Steges 206 auf der (001)- Oberfläche verwendet, jedoch kann die Oberfläche des Substrates 201 dessen kristallographisch äquivalente Oberfläche sein, wie etwa der (110)-Oberfläche, der (010)- Oberfläche und der ( 00)-Oberfläche, da lediglich eine {111} A-Oberfläche verwendet zu werden braucht.

Ferner kann die obige Vorrichtung modifiziert werden durch Verändern des Bandabstands der aktiven Schicht 204, während dieselbe Schichtstruktur verwendet wird. In diesem Fall wird eine Umkehrvorspannung an die Vorrichtung angelegt, und die Vorrichtung wirkt als ein PIN-Detektor vom Modulations-Typ oder vom Wellenführungs-Typ aufgrund des Quanteneingrenzungs-Starkeffekts (QCSE) und dergleichen.

Zweite Ausführungsform

Fig. 4A-4C zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 4A gezeigt, sind auf einem (111) A-Substrat aus halbisolierendem GaAs eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 302, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 303, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur sowie eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 305 in dieser Reihenfolge gebildet. Als nächstes werden unter Verwendung einer Musterbildung durch die Photolithographie sowie eines selektiven Ätzens Schichten auf halbem Wege nach unten zur aktiven Schicht 304 entfernt, und ein Stegbereich zwischen zwei schrägen Oberflächen 306 und 307 sowie eine Kontaktzelle zwischen zwei schrägen Oberflächen 308 und 309 unter Erreichen der unteren Plattierschicht vom n-Typ 303 in einer [1 0]-Richtung gebildet. Die schrägen Oberflächen 306 und 308 besitzen hier jeweils eine (001)- Oberflächenausrichtung oder eine nahezu (001)- Oberflächenausrichtung, und die schrägen Oberflächen 307 und 309 besitzen jeweils eine (110)-Oberflächenausrichtung oder eine nahezu (110)-Oberflächenausrichtung.

Auf dem so gebildeten Wafer werden, wie in Fig. 4B gezeigt, AlGaAs-Einbettschichten 310, 311, 312, 313, 314, 315 und 316 und GaAs-Kontaktschichten 317, 318, 319, 320, 321, 322 und 323 wieder wachsen gelassen mittels CBE unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die auf dem Steg gewachsene AlGaAs-Schicht 310 ist eine Sidotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer {111} A-Oberfläche der oberen Plattierschicht 305 gewachsen ist und eine Gleitfähigkeit vom p-Typ zeigt. Die Si-dotierten AlGaAs- Schichten 311 und 312, die auf der Kontaktrille gewachsen sind, werden jeweils auf (001)- und (110)-Oberflächen der unteren Plattierschicht 303, der aktiven Schicht 304 und der oberen Plattierschicht 305 wachsen gelassen und zeigen eine Leitfähigkeit vom n-Typ (schraffierte Bereiche in den Fig. 4A-4C).

Die auf den schrägen Oberflächen 306 und 307 des Stegbereiches gewachsenen, Si-dotierten AlGaAs-Schichten 314 und 316 werden auf (110)- und (001)-Oberflächen der aktiven Schicht 304 und der oberen Datierschicht 305 wachsen gelassen und zeigen eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Jene Schichten 314 und 316 üben eine Funktionsschicht zur Ladungsbegrenzung für den Steg aus. Die auf einer (110)- Oberfläche der oberen Plattierschicht 305 in Nachbarschaft zur Kontaktrille gewachsenen, Si-dotierten AlGaAs-Schicht 313 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Diese Schicht 313 übt eine Strombegrenzungsfunktion für die AlGaAs-Schichten 311 und 312 vom n-Typ aus. Ferner zeigt die auf einer (001)-Oberfläche der aktiven Schicht 304 gewachsene, Sidotierte AlGaAs-Schicht 315 ebenso eine Leitfähigkeit vom p-Typ.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 317, 318, 319, 320, 321, 322 und 323 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schichten 317, 320 und 322 zeigen eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schichten 318, 319, 321 und 323 zeigen eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird, wie in Fig. 4C gezeigt, eine SiO&sub2;-Isolierschicht 324 gebildet, und nach Öffnen von Fensterbereichen werden eine Elektrode vom n-Typ 325 und eine Elektrode vom p-Typ 326 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden gebildet durch Legierungsbildung jener abgeschiedener Elektroden 325 und 326.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Löcher, die durch die Elektrode vom p-Typ 326 injiziert werden, werden zur aktiven Schicht 304 geliefert über die GaAs-Schicht vom p-Typ 317, die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 310 und die obere Plattierschicht vom p-Typ 305. Elektronen, die durch die Elektrode vom n-Typ 325 injiziert werden, werden zur aktiven Schicht 304 über die GaAs- Schichten vom n-Typ 318 und 319, die AlGaAs-Schichten 311 und 312 vom n-Typ und die untere Plattierschicht vom n-Typ 303 sowie über die AlGaAs-Schicht vom n-Typ 311 geliefert. Somit wird eine Populationsinversion aufgrund einer solchen Ladungsinjektion in der aktiven Schicht 304 beachtet, und die Laseroszillation wird erzeugt, ähnlich zur ersten Ausführungsform.

Dritte Ausführungsform

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei der Halbleiterlaser vom Einzelmodus und optische Modulatoren auf einem gemeinsamen Substrat integriert sind.

In Fig. 5 wird eine Schichtstruktur eines Multi-Elektroden- Laserbereiches vom Typ einer regelbaren verteilten Rückkoppelung (DFB) 401 bis zu einer oberen Plattierschicht auf einem (001)-Substrat des halbisolierendem GaAs gebildet unter Verwendung derselben Schichtstruktur wie in der ersten Ausführungsform. Dann wird lediglich ein Bereich 402, der einem optischen Modulierbereich entspricht, geätzt, und bis zu einer oberen Plattierschicht des optischen Modulierbereichs 402 werden wiederum Schichten gebildet. Wie oben beschrieben werden Bandabstände der aktiven Schicht und dergleichen in dem optischen Modulierbereich gegenüber jenen des DFB-Laserbereichs 401 variiert. Nachdem ein Gitter auf der oberen Plattierschicht des DFB-Laserbereichs 401 unter Verwendung eines Differenzbestrahlungsverfahrens gebildet wurde, werden ein Stegbereich 406 und ein Kontaktrillenbereich 407 sowohl über den DFB-Laserbereich 401 und den optischen Modellierbereich 402 gebildet.

Auf dem so gebildeten Wafer werden Kontaktschichten vom p- Typ, Plattierschichten vom n-Typ, Kontaktschichten vom n- Typ und dergleichen wieder mittels CBE unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit wachsen gelassen. Dann wird eine SiO&sub2;- Isolierschicht gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern werden eine Elektrode vom p-Typ 408 und eine Elektrode vom n-Typ 409 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener abgeschiedener Elektroden 408 und 409 gebildet.

Danach wird eine Trennrille 405, die das Substrat erreicht, gebildet, und integrierte Vorrichtungen werden elektrisch voneinander getrennt. Die elektrische Trennung zwischen dem Modulierbereich 402 und dem DFB-Laserbereich 401 wird ebenso erhalten durch eine Rille 403, die bis hinunter zum Substrat reicht. In dem DFB-Laserbereich 401 ist die Seite der Elektrode vom n-Typ 408 elektrisch durch eine Rille 404 getrennt, die sich bis hinunter zur aktiven Schicht erstreckt, während die Plattierschicht vom p-Typ auf der Substratseite elektrisch verbunden ist. In dieser Ausführungsform tritt Laserlicht, welches aus dem DFB- Laserbereich 401 emittiert wird, in den Modulatorbereich 402 ein, und moduliertes Licht wird aus dem Modulierbereich 402 ausgegeben.

Wie oben erläutert kann eine vollständige elektrische Trennung zwischen den Vorrichtungen leicht erhalten werden durch Bilden einer Rille, die bis hinunter zum Substrat reicht, da die integrierten Vorrichtungen auf einem halbisolierenden Substrat bei dieser Ausführungsform gebildet sind.

Somit können in dieser Ausführungsform, nachdem Steg und Rille gebildet sind bei der Schichtstruktur, die die auf dem Substrat gebildete aktive Schicht einschließt, Licht- und Strom-Begrenzungsstrukturen hergestellt werden durch Ausführen eines einzelnen Prozesses neuen Wachstums, was ohne ein Diffusionsprozess zu einer Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung wie eines Lasers mit Elektroden vom p-Typ und n-Typ auf einer Seite des Substrates führt.

Vierte Ausführungsform

Genau gesagt besitzt der wie in den Fig. 3A-3C gezeigt konstruierte Halbleiterlaser Probleme. Erstens wird die Temperatur der Vorrichtung angehoben und seine Oszillationsschwelle kann nicht vermindert werden, weil die Aktivierungsrate von Si in der die Leitfähigkeit vom p-Typ zeigenden, Si-dotierten Schicht gering ist und somit sich der Widerstand der Vorrichtung erhöht. Zweitens ist der Fabrikationsprozess kompliziert, weil die Bildungen des Stegs und der Kontaktrille jeweils durch verschiedene Prozesse ausgeführt werden.

Eine vierte Ausführungsform löst das erste Problem. In einer optischen Vorrichtung, die durch einen Fabrikationsprozess hergestellt wurde, bei dem Ladungsinjektionsbereiche vom n-Typ und p-Typ simultan unter Verwendung eines Verunreinigungsdotiermittels vom amphoteren Leitfähigkeitstyp neu wachsen gelassen wurden, wird bei dieser Ausführungsform der Widerstand der Vorrichtung verringert. Fig. 6A-6C veranschaulichen die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 6A gezeigt werden auf einem (001)-Substrat aus halbisolierendem GaAs 501 eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 502, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 503, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 504 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 505 in dieser Reihenfolge gebildet.

Dann werden, wie in Fig. 6A gezeigt, durch Anwenden einer Musterbildung durch die Photolithographien und eines selektiven Ätzens Schichten hinunter bis zur aktiven Schicht 504 entfernt, und ein Steg 506, der die untere Plattierschicht vom p-Typ 503 erreicht, wird in einer [1 0]-Richtung gebildet. Die Bildung der Seitenoberflächen des Steges 506 wird hier durch ein chemisches Trockenätzverfahren, welches als ein reaktives Ionenätzen bekannt ist, und ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Ammoniakserie ausgeführt. Die bis zur aktiven Schicht aus GaAs 504 reichenden Schichten werden durch das selektive Ätzen entfernt, und eine (001)- Oberfläche der unteren Plattierschicht 503 wird in der Nähe des Steges 506 exponiert.

Ferner werden eine Vielzahl von Kontaktrillen 507, die die untere Plattierschicht vom p-Typ 503 erreichen, in der [1 0]-Richtung unter Verwendung einer anderen Musterbildung durch die Photolithographien und ein anderes Ätzen gebildet. Die Rillen 507 werden ebenso durch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Schwefelsäureserie gebildet, so dass eine {111} A-Oberfläche exponiert ist. Auf dem so gebildeten Wafer werden, wie in Fig. 6B gezeigt, AlGaAs-Schichten 508, 509, 510, 511 und 512 und GaAs- Kontaktschichten 513, 514, 515, 516 und 517 neu wachsen gelassen durch die CBE-Methode unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 508 ist eine auf einer (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n-Typ der oberen Plattierschicht 505 gewachsenen, Si-dotierten AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die Si-dotierte AlGaAs-Schicht 509, die auf einer {111} A-Oberfläche der Rille 510 wachsen gelassen wird, die sich von der unteren Plattierschicht vom p-Typ 503 zur oberen Plattierschicht 505 erstreckt, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 511 ist eine Sidotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer {111} A-Oberfläche an der Seite des Steges 506 wachsen gelassen wird und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Diese Schicht 511 übt eine Strombegrenzungsfunktion für den Steg 506 aus. Die Schicht 512 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 505 benachbart zur Kontaktrille 507 wachsen gelassen wird und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, ähnlich zur Schicht 508. Diese Schicht 512 übt eine Strombegrenzungsfunktion für die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 509 aus. Ferner ist die Schicht 510 eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)- Oberfläche der Bodenoberfläche einer geätzten Rille in Nachbarschaft zum Steg 506 wachsen gelassen wird und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt.

Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 513, 514, 515, 516 und 517 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 514 bei der Kontaktrille 507 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schicht 513 an dem oberen Bereich des Steges 506 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die GaAs-Schicht 515 an der Bodenoberfläche in der Nachbarschaft zum Steg 506 zeigt eine Leitfähigkeit vom n- Typ, und die GaAs-Schicht 516 auf einer schrägen Oberfläche des Steges 605 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ und die GaAs-Schicht 517 auf der (001)-Oberfläche in Nachbarschaft zur Kontaktrille 507 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird, wie in Fig. 6C gezeigt, eine SiO&sub2;-Isolierschicht 518 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern für einen oberen Bereich des Steges 506 und bei einem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 519 und eine Elektrode vom n-Typ 520 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Regierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 519 und 520 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Löcher, die durch die Kontaktschicht vom p-Typ 514 injiziert werden, werden an einem Bereich der aktiven Schicht aus GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur unterhalb des Steges 506 geliefert über die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 509 und die untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 503. Elektronen, die durch die Kontaktschicht vom n- Typ 513 auf dem Steg 506 injiziert werden, werden zu der aktiven Schicht 504 über die AlGaAs-Schicht vom n-Typ 508 und der oberen Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 505 geliefert. Somit wird eine Populationsinversion aufgrund der Ladungsinjektion in der aktiven Schicht 504 aufgebaut, und die Laseroszillation tritt auf.

In dieser Ausführungsform wird, da eine Vielzahl von Kontaktrillen 507 gebildet werden, der Widerstand der Vorrichtung nicht erhöht, obgleich die Aktivierungsrate der Si-dotierten AlGaAs-Schicht 509, die auf der {111} A- Oberfläche wachsen gelassen wurde und eine Leitfähigkeit vom p-Typ zeigt, gering ist. Darüber hinaus ist die Fläche, wo die Kontaktschicht vom p-Typ 514 exponiert ist, im Vergleich zur Situation groß, wo lediglich eine einzelne Rille vorgesehen ist, so dass der Fensteröffnungsprozess zur SiO&sub2;-Schicht 518 leichter ist.

Im vorangehenden werden die (001)-Oberfläche, die (111)- Oberfläche und die ( 1)-Oberfläche verwendet durch Bilden des Steges 506, welcher sich in der [1 0]-Richtung auf der (001)-Oberfläche erstreckt, jedoch kann die obere Oberfläche des Substrates 501 deren kristallographisch äquivalente Oberfläche sein, wie etwa die (100)-Oberfläche, die (010)-Oberfläche und die ( 00)-Oberfläche, da lediglich die {111} A-Oberfläche zu gebrauchen ist.

Ferner kann die obige Vorrichtung modifiziert werden durch Variieren des Bandabstands der aktiven Schicht 504 unter Verwendung derselben Schichtstruktur. In diesem Fall wird eine Umkehrvorspannung an die Vorrichtung angelegt, und die Vorrichtung wirkt als ein Modulator oder ein PIN-Detektor vom Wellenführungstyp aufgrund der QCSE und dergleichen. Diese Ausführungsform kann ebenso auf die in Fig. 5 gezeigte, dritte Ausführungsform angewandt werden.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 7A-7C veranschaulichen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform löst das oben bezeichnete zweite Problem, dass das Herstellungsverfahren kompliziert ist.

Wie in Fig. 7A gezeigt werden auf einem (001)-Substrat aus halbisolierendem GaAs 601 eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 602, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 603, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 605 in dieser Reihenfolge gebildet.

Dann werden, wie in Fig. 7A gezeigt, durch Verwendung einer Musterbildung durch die Photolithographie und eines selektiven Ätzens Schichten von der oberen Plattierschicht 605 und der aktiven Schicht 604 bis hinunter zur unteren Plattierschicht vom p-Typ 603 entfernt, und ein Steg 606 und eine Vielzahl von Rillen 607, die sich in einer [110]- Richtung erstrecken, werden gebildet.

Hier wird die Bildung der Seitenoberflächen des Steges 606 durch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Ammoniakserie durchgeführt, so dass eine {112} A-Oberfläche exponiert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Breite w&sub1; einer Öffnung in einem Resist 621 auf der oberen Plattierschicht 605 so bestimmt, dass die Breite w&sub2; einer Öffnung in der aktiven Schicht 604 in der Rille 607 weniger als 0,5 um beträgt. Speziell liegt in dieser Ausführungsform, bei der die Dicke der aktiven Schicht 604 90 nm beträgt und die Dicke der oberen Plattierschicht 605 600 nm beträgt, die Breite w&sub1; der Öffnung im Resist 621 im Bereich von 1,4 um bis 1,9 um, wobei eine Menge an Unterschnitt berücksichtigt wird, da die Winkel zwischen den (112)- und (001)-Oberflächen und zwischen den ( 2)- und den (001)-Oberflächen (das heißt zwischen den schrägen Oberflächen der Rille 607 und der Oberfläche des Substrats 601) jeweils etwa 35º betragen.

Die Tiefe dr der unteren Plattierschicht vom p-Typ 603, die durch Ätzen der Umgebungen des Stegs 606 gebildet wird, ist vorzugsweise gering. In dieser Ausführungsform ist die Tiefe dr etwa gleich der Tiefe dc (z. B. 200 nm) der geätzten Rille 607 in der aktiven Schicht 604, welche eine Öffnungsbreite w&sub2; von 0,5 um aufweist.

Auf dem so gebildeten Wafer werden AlGaAs-Schichten 608, 609, 610, 611 und 612 und GaAs-Kontaktschichten 613, 614, 615, 616 und 617 neu wachsen gelassen durch die CBE-Methode unter Verwendung von 51 als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 608 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n-Typ der oberen Plattierschicht 605 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt. Die Si-dotierte AlGaAs- Schicht 609, die auf der {112} A-Oberfläche der Rille 607, die sich von der unteren Plattierschicht vom p-Typ 603 zur oberen Plattierschicht vom n-Typ 605 erstreckt, gewachsen ist, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 611 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf der (112) A- Seitenoberfläche des Steges 606 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom p-Typ aufzeigt. Diese Schicht 610 gibt eine Strombegrenzungsfunktion für den Steg 606 aus. Die Schicht 612 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf der (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 605 in Nachbarschaft zur Kontaktrille 607 gewachsen ist und eine Gleitfähigkeit vom n-Typ zeigt, ähnlich zur Schicht 608. Die Schicht 612 übt eine Strombegrenzungsfunktion für die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 609 aus. Ferner ist die Schicht 610 eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)- Oberfläche der Bodenoberfläche einer geätzten Rille in Nachbarschaft zum Steg 606 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt.

Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 613, 614, 615, 616 und 617 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 613 auf einem oberen Bereich des Steges zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 614 bei der Kontaktrille 607 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die GaAs-Schicht 615 auf der Bodenoberfläche in Nachbarschaft zum Steg 606 zeigt eine Leitfähigkeit vom n- Typ, die GaAs-Schicht 616 auf der schrägen Oberfläche des Steges zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs- Schicht 617 auf der (001)-Oberfläche in Nachbarschaft zur Kontaktrille 607 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird eine SiO&sub2;-Isolierschicht 618 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern für den oberen Bereich des Steges 606 und bei einem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 619 und eine Elektrode vom n-Typ 620 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 619 und 620 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform ist im wesentlichen der gleiche wie bei der vierten Ausführungsform, jedoch ist die Strombegrenzung in der fünften Ausführungsform nicht vollständig, und ein kleiner Leckstromweg verbleibt. Fig. 8 veranschaulicht den Leckstromweg. Löcher in der unteren Plattierschicht 603 strömen in die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 611 auf der schrägen Oberfläche des Steges 606, und jene Löcher vereinigen sich wieder mit Elektronen bei dem pn- Verbindungsbereich 622 zwischen der AlGaAs-Schicht vom p- Typ 611 und der AlGaAs-Schicht vom n-Typ 608 sowie bei einem pn-Verbindungsbereich 623 zwischen der AlGaAs-Schicht vom p-Typ 611 und der oberen Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 605. Bei diesem Weg ist es bevorzugt, dass die Ätztiefe dr in Nachbarschaft zum Steg 606 so schmal wie möglich gemacht wird, so dass eine Fläche, bei der die untere Plattierschicht 603 in Kontakt steht mit der AlGaAs- Schicht vom p-Typ 611 zur Verminderung des Leckstroms, erniedrigt wird.

Die fünfte Ausführungsform ist gegenüber der vierten Ausführungsform zweitrangig insofern, als die Strombegrenzung nicht vollständig ist, jedoch besitzt die fünfte Ausführungsform das Merkmal, dass nur ein Ätzverfahren erforderlich ist zur Bildung des Stegs 606 und der Kontaktstellen 607, und somit wird der Herstellungsprozess vereinfacht. Diese Ausführungsform kann ebenso auf die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform angewandt werden.

Sechste Ausführungsform

Fig. 9A-9D veranschaulichen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 9A gezeigt werden auf einem (001)-Substrat aus halbisolierendem GaAs 701 eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 702, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 703, eine Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom p-Typ 704, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 705 und eine Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom n-Typ aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge gebildet. Auf dem so gebildeten Wafer wird ein Resistschicht 707 gebildet, und eine Musterbildung wird durch die Photolithographie ausgeführt.

Der Wafer wird in einen Kontaktbereich 750, Stromblockierbereiche 751 und 753 und einen Stegbereich 752 unterteilt. In dem Stegbereich 752 verbleibt ein Streifen des Resists 707 mit einer Breite von 1 um. Der Kontaktbereich 750 besitzt eine Vielzahl von streifenförmigen Öffnungsbereichen, und die Breite wc des Öffnungsbereiches besitzt einen solchen Wert, dass eine V- geformte Rille, die durch auf ein darauffolgendes Ätzen gebildet wird, die untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p- Typ 703 durch die aktive Schicht 705 und die Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom p-Typ 704 erreichen kann. Die Stromblockierbereiche 751 und 753 werden jeweils zwischen dem Stegbereich 753 und dem Kontaktbereich 750 und außerhalb des Stegbereichs 752 gebildet. Die Stromblockierbereiche 751 und 753 besitzen ebenso eine oder mehrere streifenförmige Öffnungsbereiche. Die Breite wb des Öffnungsbereiches besitzt einen solchen Wert, dass eine V- geformte Rille, welche durch ein darauffolgendes Ätzen gebildet wird, die aktive Schicht 705 erreichen kann, jedoch die Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom p-Typ 704 nicht erreichen kann.

In dieser Ausführungsform, bei der die Dicke der Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom p-Typ 500 nm beträgt, die Dicke der aktiven Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs 705 100 nm beträgt und die Dicke der Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom n-Typ 706 500 nm beträgt, liegt speziell die Breite wb der Öffnung in den Ladungsblockierbereichen 751 und 753 bei 0,9 um bis 1,2 um, und die Breite wc der Öffnung in dem Kontaktbereich 750 liegt bei 1,2 um bis 2,6 um, wobei die Menge des Unterschnitts berücksichtigt wird, da ein Nassätzen vermittelt wird, bei dem eine {112}-Oberfläche, die gegenüber einer (001)-Oberfläche um etwa 35º geneigt ist, exponiert wird. Die Längsrichtungen der Streifen der Resistmuster erstrecken sich alle in einer [1 0]-Richtung.

Ein Nassätzen unter Verwendung einer Schwefelsäure-Serie wird ausgeführt unter Verwendung des so gebildeten Resistmusters als einer Maske. Somit werden die Steg- und V-geformten Rillen, welche die Stromblockierbereiche 751 und 753 und den Kontaktbereich 750 aufbauen, wie in Fig. 9B veranschaulicht gebildet. Dann wird der Resist 707 entfernt.

Auf dem so gebildeten Wafer werden AlGaAs-Schichten 708, 709, 710, 711 und 712 und GaAs-Kontaktschichten 713, 714, 715, 716 und 717 neu wachsen gelassen durch die CBE-Methode unter Verwendung von Si als Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 708 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf der (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n-Typ der Lichtbegrenzungsschicht 706 gewachsen ist, und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die Si-dotierte AlGaAs-Schicht 709, die auf der {112} A-Oberfläche der Ladungsblockierbereiche 751 und 753 gewachsen ist, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 711 ist eine auf der {112} A-Oberfläche der Kontaktrille gewachsenen, Si- dotierten AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Diese Schicht 711 bildet einen Injektionsweg für Löcher. Die Schicht 710 ist eine Si-dotierte AlGaAs- Schicht, die auf einer vom Stegbereich verschiedenen, (001)-exponierten Oberfläche aus AlGaAs vom n-Typ gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt. Die Schicht 710 trennt die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 709 von dem Stromblockierbereich 751 elektrisch von der AlGaAs-Schicht vom p-Typ 711 des Kontaktbereichs 750. Ferner ist die Schicht 712 eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf der Bodenoberfläche einer (001)-Oberfläche der unteren Plattierschicht 703 in Nachbarschaft zu dem Steg gewachsen ist und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 713, 714, 715, 716 und 717 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 713 auf dem Steg zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, die GaAs-Schicht 714 auf der {112} A-Oberfläche der Stromblockierbereiche 751 und 753 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die GaAs-Schicht 715 auf der (001)-Oberfläche der Ladungsblockierbereiche 751 und 753 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, die GaAs-Schicht 716 auf der {112} A-Oberfläche der Kontaktrille zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schicht 717 auf der Bodenoberfläche in Nachbarschaft zum Steg zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird eine SiO&sub2;-Isolierschicht 718 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern im oberen Bereich des Steges und bei einem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 719 und eine Elektrode vom n-Typ 720 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 719 und 720 gebildet.

Wie die fünfte Ausführungsform besitzt diese Ausführungsform das Merkmal, dass nur ein Ätzprozess zur Bildung des Steges und der Kontaktrillen erforderlich ist, und somit wird der Herstellungsprozess verkürzt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform die Tiefe der durch das Ätzen gebildeten Rille gesteuert werden durch Verändern der durch die Photolithographie gebildeten Streifenbreite, und eine Laserstruktur, bei der ein Leckstrom gering ist, kann leicht hergestellt werden. Diese Ausführungsform kann ebenso auf die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform angewandt werden.

Siebte Ausführungsform

Wie im vorangehenden diskutiert hat der wie in der ersten Ausführungsform beschrieben konstruierte Halbleiterlaser das Problem, dass der Herstellungsprozess kompliziert ist, da das Bilden des Steges und der Kontaktrille in verschiedenen und getrennten Ätzprozessen durchgeführt werden. Ferner ist in der ersten Ausführungsform die Reproduzierbarkeit der Stegbreite nicht gut, wenn Schichten bis hinunter zur aktiven Schicht durch das selektive Ätzen entfernt werden. Auf der anderen Seite werden in den fünften und sechsten Ausführungsformen, bei denen der Stegbereich und der Kontaktrillenbereich simultan während eines einzelnen Prozesses geätzt werden, eine hohe Präzision notwendig, um die Ätztiefe in Nachbarschaft zu dem Steg zu steuern, und es ist wahrscheinlich, dass ein Leckstromweg zurückbleibt.

Die siebte Ausführungsform löst diese Probleme. In einer optischen Vorrichtung, die durch ein Herstellungsverfahren erzeugt wurde, bei dem die Strominjektionsbereiche vom n- Typ und p-Typ simultan neu wachsen gelassen werden unter Verwendung eines Verunreinigungsdotiermittels mit amphoterer Leitfähigkeit, zielt diese Ausführungsform darauf ab, ohne weiteres eine Ladungsblockierregion zum Trennen der Ladungsinjektionsregionen voneinander zu bilden.

Fig. 10A-10D veranschaulichen eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 10A gezeigt werden auf einem (001)-Substrat aus halbisolierendem GaAs 801 eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 802, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 803, eine Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom p-Typ 804, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 805, eine Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom n-Typ 806 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 807 nacheinander in dieser Reihenfolge gebildet.

Dann wird eine vordere Resistschicht 808 auf dem so hergestellten Wafer gebildet, und eine Musterbildung wird durch die Photolithographie ausgeführt. In Fig. 10A ist die Breite eines mittels Resist verbleibenden Bereiches bei reduziertem Maßstab zu entnehmen.

Als ein Stegbereich verbleibt ein Streifen mit einer Breite wr. Ein Öffnungsbereich mit einer Breite wc wird als ein Ladungsblockierbereich gebildet. Zwischen dem Stegbereich und dem Kontaktbereich werden sieben Öffnungsbereiche mit jeweiligen Breiten w&sub1;-w&sub7; als ein Ladungsblockierbereich gebildet. Diese Streifen und Öffnungsbereiche erstrecken sich alle in einer [1 0]-Richtung.

Die Öffnungsbreiten w&sub1;-w&sub7; in dem Ladungsblockierbereich erhöhen sich monoton in der Form w&sub1; < w&sub2; < ... < w&sub7;. Ferner wird ein Maskenmuster, welches der Beziehung

Wn+1 - wn < 2(Da - Dn)/tanθ (n = 1, ... 16) (1)

oder Δw < 2D/tanθ

genügt (wobei wn+1 - wn = Δw und Da - Dn = D),

so verwendet, dass die Differenz in der Tiefe zwischen benachbarten, geätzten Rillen geringer ist als die Dicke der undotierten aktiven Schicht 805. Wie in Fig. 11A gezeigt ist hier Dn die Gesamtdicke der Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom n-Typ 806 und der oberen Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 807, Da ist die Gesamtdicke der Schichten 806 und 807 und der aktiven Schicht 805, und θ ist der Winkel zwischen der schrägen Oberfläche der geätzten Rille und der Substratoberfläche.

Ferner wird ein Maskenmuster ausgenutzt, bei dem eine Beziehung von w&sub1; und w&sub7;

W&sub1; < 2(Dn - Duc)/tan8

oder 2(Dn - Duc)/tanθ < w&sub7; erfüllt ist

(wobei Dur die Ätzmenge in einer Tiefenrichtung durch den Unterschnitt während des Ätzens ist). Die Unterschnittmenge wird bestimmt aus den Ätzbedingungen und fluktuiert in einem bestimmten Bereich, jedoch werden w&sub1; und w&sub7; dazu gebracht, die obige Beziehung zu erfüllen, selbst wenn eine solche Fluktuation auftritt. In dieser Ausführungsform wird, die Fluktuation der Ätztiefe betreffend, eine Abweichung von einem Zielwert so viel wie etwa das zweifache der Dicke der undotierten aktiven Schicht 805 zugelassen. Die Abhängigkeit von der Unterschnittmenge von der Öffnungsbreite wird außer acht gelassen.

Wie in Fig. 11B veranschaulicht, wird, wenn ein Nassätzen unter Verwendung einer Phosphorsäureserie ausgeführt wird, eine {111} A-Oberfläche, die etwa 45º gegenüber der (00)- Oberfläche geneigt ist, exponiert, da die Ätzrate für die {111} A-Oberfläche geringer ist als die Ätzrate für die (001)-Oberfläche. Der Unterschnitt tritt auf, wie in Fig. 10B gezeigt. Wenn die Öffnungsbreite des Resists 808 w&sub1; ist, beläuft sich die Tiefe der geätzten Rille auf

(w&sub1;·tanθ)/2 + Duc,

wobei Duc der Wert ist, welcher aus der Ätzrate und der Ätzzeit bestimmt wird. Wenn die Öffnungsbreite der Beziehung (1) genügt, existiert nur unter den Rillen des Stromblockbereichs notwendigerweise eine Rille, dessen Tiefe gerade die undotierte aktive Schicht 805 erreicht, selbst wenn die Ätzrate und die Ätzdauer etwas fluktuieren. Diese Rille wirkt im wesentlichen als der Ladungsblockierbereich. Speziell hat die Rille, die dem Steg am nächsten liegt, eine Tiefe, die die aktive Schicht 805 nicht erreicht, und die Rille, die der Kontaktrille am nächsten liegt, hat eine Tiefe, die sich hinunter bis über die aktive Schicht 805 hinaus erstreckt. Ferner wird die Tiefendifferenz zwischen benachbarten Rillen bei einem Wert festgelegt, welcher die Dicke der aktiven Schicht 805 nicht übersteigt. Somit existiert notwendigerweise eine Rille, die die aktive Schicht 805 erreicht, sich jedoch nicht über die aktive Schicht 805 hinaus erstreckt, unabhängig von einem Ätzfehler während des Ätzprozesses der Rille.

Nachdem der Resist 808 entfernt wurde, werden AlGaAs- Schichten 809, 810, 811 und 812 und GaAs-Kontaktschichten 813, 814, 815 und 816 wieder auf dem so gebildeten Wafer neu wachsen gelassen durch die CBE-Methode unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 809 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n-Typ der oberen Plattierschicht 807 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt. Die auf der {111} A- Oberfläche des Kontaktrillenbereichs gewachsene, Sidotierte AlGaAs-Schicht 810 zeigt eine Leitfähigkeit vom p- Typ. Die Schicht 811 ist eine auf der {111} A-Oberfläche des Ladungsblockierbereichs gewachsene, Si-dotierte AlGaAs- Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 812 ist eine auf der (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 807 außerhalb des Stegbereichs gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, ähnlich zur Schicht 809.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 813, 814, 815 und 816 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 813 auf dem oberen Bereich des Stegs zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ und die GaAs-Schicht 814 beim Kontaktrillenbereich zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die GaAs-Schicht 815 bei dem Ladungsblockier-Rillenbereich zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schicht 816 auf der (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 807 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird eine SiO&sub2;-Isolierschicht 817 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern auf dem oberen Bereich des Steges und bei dem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 819 und eine Elektrode vom n-Typ 820 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 819 und 820 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Löcher, die durch die Kontaktschicht vom p-Typ 814 aus der Elektrode vom p-Typ 819 injiziert werden, werden zu einem Bereich der aktiven Schicht aus GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur direkt unterhalb des Steges über die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 810, die untere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 803 und der Lichtbegrenzungsschicht vom p-Typ 804 geliefert. Elektronen, die durch die Kontaktschicht vom n-Typ 813 beim oberen Bereich des Steges injiziert werden, werden zu der aktiven Schicht 805 über die AlGaAs-Schicht vom n-Typ 809, die obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 807 und die Lichtbegrenzungsschicht vom n-Typ 806 geliefert. Somit wird eine Populationsinversion aufgrund der Strominjektion in der aktiven Schicht 805 beobachtet, und die Laseroszillation tritt auf.

Wie in Fig. 10D veranschaulicht unterteilt die auf der Rille gewachsene AlGaAs-Schicht vom p-Typ 824 in dem Stromblockierbereich bei der Rille, deren Tiefe gerade die undotierte aktive Schicht 805 erreicht, jede der AlGaAs- Schichten vom n-Typ 806 und 807 elektrisch in zwei Bereiche, die auf den linken und rechten Seiten der Rille lokalisiert sind. Bei den tieferen Rillen als der vorangehenden Rille ist die Schicht vom p-Typ 823 in dem Stromblockierbereich elektrisch mit der Lichtbegrenzungsschicht vom p-Typ 804 elektrisch verbunden. In dem Leckstromweg von der Schicht vom p-Typ 823 zur Elektrode vom n-Typ 820 über die obere Plattierschicht vom n-Typ 807 und die obere Lichtbegrenzungsschicht 806 wird jedoch eine Umkehrvorspannungsbedingung aufgebaut aufgrund einer np-Verbindung bei der AlGaAs-Schicht vom p-Typ 824, und somit wird der Leckstrom reduziert.

In dieser Ausführungsform ist nur eine Kontaktrille veranschaulicht, jedoch ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von Kontaktrillen gebildet werden. In diesem Fall wird der Widerstand der Vorrichtung nicht erhöht, obgleich die Aktivierungsrate der Si-dotierten AlGaAs-Schicht 810, die auf der {111} A-Oberfläche gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom p-Typ zeigt, gering ist. Darüber hinaus ist eine Fläche, bei welcher die Kontaktschicht vom p-Typ 814 exponiert ist, im Vergleich zu dem Fall aufgeweitet, bei welchem nur eine einzelne Kontaktrille vorgesehen ist, und somit wird der Fensteröffnungsprozess auf der SiO&sub2;- Schicht 817 leichter.

Im vorangehenden werden die (001)-Oberfläche, die (111)- Oberfläche und die ( 1)-Oberfläche zum Bilden des Steges verwendet, welcher sich in [1 0]-Richtung auf der (001)- Oberfläche erstreckt, jedoch kann die Oberfläche des Substrats deren kristallographisch äquivalente Oberfläche sein, wie etwa der (100)-Oberfläche, der (010)-Oberfläche und der ( 00)-Oberfläche, da lediglich eine {111} A- Oberfläche zu verwenden ist.

Ferner kann die obige Vorrichtung modifiziert werden durch Variieren des Bandabstands der aktiven Schicht unter Verwendung derselben Schichtstruktur. In diesem Fall wird eine Umkehrvorspannung an die Vorrichtung angelegt, und die Vorrichtung wirkt als ein Modulator oder als ein PIN- Detektor vom Wellenführungstyp aufgrund von QCSE und dergleichen. Diese Ausführungsform kann ebenso auf die dritte Ausführungsform angewandt werden.

Achte Ausführungsform

Fig. 12A-12D veranschaulichen eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 12A gezeigt werden auf einem (111) A-Substrat aus halb-isoliertem GaAs 901 eine Pufferschicht aus undotiertem GaAs 902, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 903, eine untere Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom n-Typ 904, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 905, eine obere Lichtbegrenzungsschicht aus AlGaAs vom p-Typ 906 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom p-Typ 907 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge gebildet.

Als nächstes wird eine Photoresistschicht 908 auf dem so hergestellten Wafer gebildet, und eine Musterbildung wird durch die Photolithographie durchgeführt. Ein Streifen mit einer Breite w4r verbleibt als ein Stegbereich. Ein Öffnungsbereich mit einer Breite w4c wird als ein Kontaktrillenbereich gebildet. Fünf Öffnungsbereiche mit verschiedenen Breiten w&sub4;&sub1;-w&sub4;&sub5; werden als Stromblockierbereich zwischen einem Stegbereich und einem Kontaktbereich vorgesehen.

Jene Streifen und Öffnungsbereiche erstrecken sich alle in einer [1 0]-Richtung. Ähnlich zur siebten Ausführungsform werden die Breiten w&sub4;&sub1;-w&sub4;&sub5; der Öffnungsbereiche im Stromblockierbereich schrittweise aufgeweitet, indem sie sich dem Kontaktbereich von dem Stegbereich annähern.

Wie in Fig. 12B gezeigt wird, wenn ein Nassätzen unter Verwendung der Schwefelsäure-Serien ausgeführt wird, eine geneigte, V-geformte Rille gebildet, die durch (001)- und (110)-Oberflächen umgeben ist, indem ein Unterschied in der Ätzrate in Abhängigkeit von der Orientierung der Kristalloberfläche ausgenutzt wird.

Ähnlich zur siebten Ausführungsform existiert unter den Rillen in dem Stromblockierbereich notwendigerweise eine Rille, deren Tiefe gerade die undotierte aktive Schicht 905 erreicht, selbst wenn die Ätzrate und die Ätzdauer etwas fluktuieren. Diese Rille wirkt im wesentlichen als Stromblockierbereich.

AlGaAs-Schichten 910-914 und GaAs-Kontaktschichten 915-919 werden wieder auf dem so gebildeten Wafer wachsen gelassen durch die CBE-Methode unter Verwendung von Si als Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 910, die auf dem Steg gewachsen ist, ist eine auf einer (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 907 gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Si-dotierten AlGaAs-Schichten 911 und 912, die auf dem Kontaktrillenbereich gebildet sind und auf (001)- und (110)-Oberflächen der unteren Plattierschicht 903 gewachsen sind, die aktive Schicht 905 und die obere Plattierschicht 907 zeigen eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die Schichten 913 sind Si-dotierte AlGaAs- Schichten, die auf den Rillen im Stromblockierbereich und benachbart zu dem Steg gewachsen sind und zeigen eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die Schicht 913 ist eine Sidotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (111)-Oberfläche der Schicht außerhalb des Stegbereichs gewachsen ist und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 915-919 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 915 auf einem oberen Bereich des Steges zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schichten 916 und 917 bei dem Kontaktrillenbereich zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die GaAs-Schichten 918 im Stromblockierrillenbereich zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 919 auf der (111)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 907 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ.

Dann wird eine SiO&sub2;-Isolierschicht 920 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern auf dem oberen Bereich des Steges und bei einem Elektrodenbereich vom n-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 921 und eine Elektrode vom n-Typ 922 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 921 und 922 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Elektronen, die durch die Kontaktschichten vom n-Typ 916 und 917 aus der Elektrode vom n-Typ 922 injiziert werden, werden zu einem Bereich der aktiven Schicht aus GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 905 direkt unterhalb des Steges über die AlGaAs-Schichten vom n-Typ 911 und 912, die untere Plattierschicht aus AlGaAs vom n- Typ 903 und die Lichtbegrenzungsschicht vom n-Typ 904 geliefert. Löcher, die durch die Kontaktschicht vom p-Typ 915 auf dem oberen Bereich des Steges injiziert werden, werden zu der aktiven Schicht 905 über die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 910, die obere Plattierschicht aus AlGaAs vom p- Typ 907 und die Lichtbegrenzungsschicht vom p-Typ 906 geliefert. Somit wird eine Populationsinversion aufgrund der Strominjektion in der aktiven Schicht 905 beobachtet, und die Laseroszillation tritt auf.

Ferner kann die obige Vorrichtung modifiziert werden durch Variieren des Bandabstands der aktiven Schicht 905 unter Verwendung derselben Schichtstruktur. In diesem Fall wird eine Umkehrvorspannung an die Vorrichtung angelegt, und die Vorrichtung wirkt als ein Modulator oder ein PIN-Detektor vom Wellenführungstyp aufgrund der QCSE und dergleichen.

Im vorangehenden wird der Steg, der sich in der [1 0]- Richtung auf der (111)-Oberfläche erstreckt, gebildet, jedoch existieren auf der (111)-Oberfläche zwei Richtungen [01 ] und [ 01], die kristallographisch äquivalent zu [1 0] ist. Irgendeine davon kann ausgewählt werden. Im übrigen ist diese Ausführungsform dieselbe wie die siebte Ausführungsform.

Neunte Ausführungsform

Fig. 13A-13D veranschaulichen eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 13A gezeigt werden auf einem (001)-Substrat aus GaAs vom n&spplus;-Typ 1101 eine Pufferschicht aus GaAs vom n-Typ 1102, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 1103, eine Lichtführungsschicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 1104, eine Trennschicht aus AlGaAs vom p-Typ 1105, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 1106 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 1107 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge gebildet.

Dann wird, wie in Fig. 13A gezeigt, eine Musterbildung durch die Photolithographie durchgeführt, und ein selektives Ätzen wird ausgeführt. Somit werden Schichten bis hinunter zur aktiven Schicht 1106 entfernt, und ein Steg 1108, der bis zur Trennschicht vom p-Typ 1105 reicht, wird unter Erstreckung in einer [1 0]-Richtung gebildet.

Zu diesem Zeitpunkt werden sowohl ein chemisches Trockenätzverfahren, welches als reaktives Ionenätzen bekannt ist, als auch ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Ammoniak-Serie so verwendet, dass eine {111} A-Oberfläche auf der Seitenoberfläche des Steges 1108 exponiert ist. Die Schichten bis hinunter zur aktiven Schicht 1106 werden durch eine Selektivität gegenüber dem A1-Molanteilverhältnis entfernt, und eine (001)-Oberfläche der Trennschicht 1105 wird in der Nähe des Steges 1108 exponiert.

Dann werden, wie in Fig. 13B gezeigt, eine Vielzahl von Kontaktrillen 1109 unter Erreichen der Trennschicht vom p- Typ 1105, welche tiefer als der Steg 1108 sind und sich in [1 0]-Richtung erstrecken, unter Verwendung einer anderen Musterbildung durch die Photolithographie und eines anderen Ätzens gebildet. Die Rillen 1109 werden durch ein anderes Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Schwefelsäure-Serie so gebildet, dass eine {112} A- Oberfläche an der Seitenoberfläche der Rille 1109 exponiert ist.

Wie in Fig. 13C gezeigt werden AlGaAs-Schichten 1110-1114 und GaAs-Kontaktschichten 1115-1119 wieder wachsen gelassen auf dem so gebildeten Wafer durch die CBE-Methode unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 1110 ist eine Si-dotierte AlGaAs- Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n- Typ der oberen Plattierschicht 1107 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt. Die Si-dotierte AlGaAs- Schicht 1111, die auf der {112} A-Oberfläche der Kontaktrille 1109 gebildet ist, die sich von der Trennschicht vom p-Typ 1105 zur oberen Plattierschicht 1107 erstreckt, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 1112 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer {111} A-Seitenoberfläche des Steges 1108 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom p-Typ zeigt. Diese Schicht 1112 übt eine Strombegrenzungsfunktion für den Steg 1108 aus. Die Schicht 1113 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf der (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 1107 in Nachbarschaft zur Kontaktrille 1109 gewachsen ist und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, ähnlich zur Schicht 1110. Diese Schicht 1113 übt eine Strombegrenzungsfunktion für die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 1111 aus. Die Schicht 1114 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)- Oberfläche der Bodenoberfläche in Nachbarschaft mit dem Steg 1108 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 1115-1119 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 1115 auf dem oberen Bereich des Steges 1108 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 1116 bei der Kontaktrille 1109 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die GaAs-Schicht 1117 auf einer schrägen Oberfläche des Steges 1108 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, die GaAs-Schicht 1118 auf der (001)-Oberfläche in Nachbarschaft zur Kontaktrille 1109 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 1119 auf der Bodenoberfläche in Nachbarschaft zum Steg 1108 zeigt eine Leitfähigkeit vom n- Typ.

Dann wird, wie in Fig. 13D gezeigt, eine SiO&sub2;- Isolierschicht 1120 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern auf dem oberen Bereich des Steges 1108 und bei einem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 1121 und Elektroden vom n-Typ 1122 und 1123 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 1121, 1122 und 1123 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform wird beschrieben. Löcher, die durch die Kontaktschicht vom p-Typ 1116 injiziert werden, werden zu einem Bereich der aktiven Schicht aus GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur direkt unterhalb des Steges 1108 über die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 1111 und die Trennschicht aus AlGaAs vom p-Typ 1105 geliefert. Elektronen, die durch die Kontaktschicht vom n-Typ 1115 bei dem oberen Bereich des Steges 1108 injiziert werden, werden zu der aktiven Schicht 1106 über die AlGaAs-Schicht vom n-Typ 1110 und die obere Plattierschicht vom n-Typ 1107 geliefert. Somit wird eine Populationsinversion aufgrund der Strominjektion in der aktiven Schicht 1106 beobachtet, und die Laseroszillation tritt auf.

Ferner ist es möglich, ein elektrisches Feld an die Lichtführungsschicht 1104 durch Auferlegen einer höheren Spannung an die Elektrode vom n-Typ 1122 auf der Seite des Substrates 1101 als der Elektrode vom p-Typ 1121 anzulegen. Dadurch können Ladungsträger aus der Lichtführungsschicht 1104 herausgelenkt werden, und der Brechungsindex der Lichtführungsschicht 1104 kann aufgrund von QCSE moduliert werden. Somit kann eine wellenlängen-veränderbare oder regelbare Vorrichtung, die wie bei der TTG eine einfache Abhängigkeit von einem Modulierstrom aufweist, konstruiert werden.

In dieser Ausführungsform werden eine Vielzahl von Kontaktrillen 1109 angeordnet, so dass der Widerstand der Vorrichtung nicht erhöht würde, selbst wenn die Aktivierungsrate der Si-dotierten AlGaAs-Schicht 1111, die auf der {112} A-Oberfläche gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom p-Typ zeigt, gering ist. Ferner kann die Breite der Kontaktrille 1109 vergrößert werden durch Festlegen des Oberflächenindexes der schrägen Oberfläche der Kontaktrille 1109 so, dass die Steigung der schrägen Oberfläche der Rille 1109 im Verhältnis zum Substrat 1101 sanft ist. Ferner kann der Fensteröffnungsprozess auf der SiO&sub2;-Schicht 1120 vereinfacht werden, weil eine Fläche der exponierten Kontaktschicht vom p-Typ 1116 groß ist im Vergleich zu einem Fall, bei dem nur eine einzelne Rille gebildet ist.

Im vorangehenden wird der Steg, der sich in der [1 0]- Richtung auf der (001)-Oberfläche erstreckt, gebildet, und die (001)-, (111)-, ( 1)-, (112)- und ( 2)-Oberflächen werden genutzt. Da jedoch lediglich eine {111} A-Oberfläche und eine {112} A-Oberfläche ausgenutzt zu werden brauchen, kann die Oberfläche des Substrates 1101 irgendeine der (110)-Oberfläche, der (010)-Oberfläche, der ( 00)- Oberfläche und dergleichen sein, welche kristallographisch zu der (001)-Oberfläche äquivalent sind.

Diese Ausführungsform kann ebenso auf die dritte Ausführungsform angewandt werden. In diesem Fall braucht kein Gitter gebildet zu werden.

Zehnte Ausführungsform

Fig. 14A-14D veranschaulichen eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 14A gezeigt wird auf einem (001)-Substrat aus GaAs vom n&spplus;-Typ 1201 eine Pufferschicht aus GaAs vom n-Typ 1202, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 1203, eine Lichtführungsschicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 1204, eine Trennschicht aus AlGaAs vom p-Typ 1205, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 1206 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 1207 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge gebildet. Dann wird eine Resistschicht 1208 gebildet, und eine Musterbildung wird durch die Photolithographie durchgeführt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 14B gezeigt, ein selektives Ätzen durchgeführt. Somit werden die obere Plattierschicht 1207, die aktive Schicht 1206 und ein Teil der Trennschicht 1205 entfernt, und eine Vielzahl von Stegen 1209 und eine Vielzahl von Ätzrillen 1210 werden gebildet, die sich in einer [1 0]-Richtung erstrecken. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Ammoniak-Serie so verwendet, dass eine {111} A-Oberfläche auf der Seitenoberfläche des Steges 1209 exponiert ist.

Wie in Fig. 14C gezeigt werden AlGaAs-Schichten 1211-1215 und GaAs-Kontaktschichten 1216-1220 wieder wachsen gelassen auf dem so gebildeten Wafer durch die CBE-Methode unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 1211 ist eine Si-dotierte AlGaAs- Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n- Typ der oberen Plattierschicht 1207 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt. Die Si-dotierte AlGaAs- Schicht 1212, die auf einer {111} A-Oberfläche der Kontaktrille 1210 gebildet ist, die sich von der Trennschicht vom p-Typ 1205 zur oberen Plattierschicht 1207 erstreckt, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 1213 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (111) A-Seitenoberfläche des Steges 1209 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom p-Typ zeigt. Diese Schicht 1213 übt eine Strombegrenzungsfunktion für den Steg 1209 aus. Die Schicht 1214 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 1207 in Nachbarschaft zur Kontaktrille 1210 gewachsen ist und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, ähnlich zur Schicht 1211. Diese Schicht 1214 übt eine Strombegrenzungsfunktion für die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 1212 aus. Die Schicht 1215 ist eine Si-dotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer (001)- Oberfläche der Bodenoberfläche in Nachbarschaft mit dem Steg 1209 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom n-Typ zeigt.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 1216-1220 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 1216 auf dem oberen Bereich des Steges 1209 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 1217 bei der Kontaktrille 1210 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die GaAs-Schicht 1218 auf einer schrägen Oberfläche des Steges 1209 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, die GaAs-Schicht 1219 auf der (001)-Oberfläche in Nachbarschaft zur Kontaktrille 1210 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 1220 auf der Bodenoberfläche in Nachbarschaft zum Steg 1209 zeigt eine Leitfähigkeit vom n- Typ.

Dann wird, wie in Fig. 14D veranschaulicht, eine SiO&sub2;- Isolierschicht 1221 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern auf dem oberen Bereich des Steges 1209 und bei einem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 1222 und Elektroden vom n-Typ 1223 und 1224 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 1222, 1223 und 1224 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform ist im wesentlichen derselbe wie bei der neunten Ausführungsform, jedoch ist die Strombegrenzung bei dieser Ausführungsform nicht vollständig, und ein kleiner Leckstromweg verbleibt von der Trennschicht vom p-Typ 1205 zur Begrenzungsschicht vom p- Typ 1213. Die zehnte Ausführungsform besitzt jedoch das Merkmal, dass nur ein Ätzprozess erforderlich ist, um sowohl den Steg 1209 als auch die Kontaktrillen 1210 zu bilden, und somit wird der Herstellungsprozess verkürzt.

Ferner ist es, ähnlich zur neunten Ausführungsform, möglich, ein elektrisches Feld an die untere Lichtführungsschicht 1204 anzulegen, indem eine höhere Spannung an die Elektrode vom n-Typ 1224 auf der Seite des Substrates 1201 als bei der Elektrode vom p-Typ 1222 angelegt wird. Deshalb kann die Oszillationswellenlänge verändert werden.

Diese Ausführungsform kann ebenso auf die dritte Ausführungsform angewandt werden. In diesem Fall braucht kein Gitter gebildet zu werden.

Elfte Ausführungsform

Fig. 15A-15D veranschaulichen eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 15A gezeigt werden auf einem (001)-Substrat aus GaAs vom n&spplus;-Typ 1301 eine Pufferschicht aus GaAs vom n-Typ 1302, eine untere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 1303, eine Lichtführungsschicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 1304, eine Trennschicht aus AlGaAs vom p-Typ 1305, eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs/AlGaAs mit Mehrfachquantentopfstruktur 1306 und eine obere Plattierschicht aus AlGaAs vom n-Typ 1307 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge gebildet. Dann wird eine Resistschicht 1308 gebildet, und eine Musterbildung wird durch die Photolithographie durchgeführt.

Als nächstes wird, wie in Fig. 15B gezeigt, ein selektives Ätzen durchgeführt. Somit werden die obere Plattierschicht 1307 und die aktive Schicht 1306 entfernt, und ein Steg 1309, eine Vielzahl von tiefgeätzten Rillen 1310 und eine Vielzahl von schwachgeätzten Rillen 1311 werden, sich in einer [1 0]-Richtung erstreckend, gebildet. Die Dicke der Rillen 1310 und 1311 wird durch die Breite der durch die Photolithographie gebildeten Öffnungsbereiche gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels der Ammoniak-Serie so verwendet, dass eine {111} A-Oberfläche auf der Seitenoberfläche des Steges 1309 exponiert ist.

Wie in Fig. 15C gezeigt werden AlGaAs-Schichten 1312-1316 und GaAs-Kontaktschichten 1317-1321 auf dem so gebildeten Wafer durch die CBE-Methode wieder wachsen gelassen unter Verwendung von Si als einem Verunreinigungsdotiermittel mit amphoterer Leitfähigkeit.

Die AlGaAs-Schicht 1312 ist eine auf einer (001)-Oberfläche aus AlGaAs vom n-Typ der oberen Plattierschicht 1307 gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ. Die Si-dotierte AlGaAs-Schicht 1313, die auf einer {111} A-Oberfläche der Kontaktrille 1310 gebildet ist, die sich von der Trennschicht vom p-Typ 1305 zur oberen Plattierschicht 1307 erstreckt, zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die Schicht 1314 ist eine Sidotierte AlGaAs-Schicht, die auf einer {111} A-Oberfläche der schmalen Rille oder des Stromblockierbereichs 1311 gewachsen ist und eine Leitfähigkeit vom p-Typ zeigt. Die Schicht 1315 ist eine auf einer {111} A-Seitenoberfläche des Steges 1309 gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Diese Schicht 1315 übt eine Strombegrenzungsfunktion für den Steg 1309 aus. Die Schicht 1316 ist eine auf einer (001)-Oberfläche der oberen Plattierschicht 1307 in dem Stromblockierbereich 1311 gewachsene, Si-dotierte AlGaAs-Schicht und zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, ähnlich zur Schicht 1312. Die Schicht 1316 und die AlGaAs-Schicht vom p-Typ 1314 werden abgewechselt, um eine pnpn-Strombegrenzungsstruktur zu bilden.

Die Leitfähigkeitstypen der GaAs-Schichten 1317-1321 werden auf die gleiche Weise beachtet. Das heißt, die GaAs-Schicht 1317 auf dem oberen Bereich des Steges 1309 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ, und die GaAs-Schicht 1318 bei der Kontaktrille 1310 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ. Die GaAs-Schicht 1319 in dem STrombegrenzungsbereich 1311 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, die GaAs-Schicht 1320 auf der schrägen Oberfläche des Steges 1309 zeigt eine Leitfähigkeit vom p-Typ, und die GaAs-Schicht 1321 auf der (001)-Oberfläche des Stromblockierbereichs 1311 zeigt eine Leitfähigkeit vom n-Typ.

Dann wird, wie in Fig. 15D veranschaulicht, eine SiO&sub2;- Isolierschicht 1322 gebildet, und nach dem Öffnen von Fenstern auf dem oberen Bereich des Steges 1309 und bei einem Elektrodenbereich vom p-Typ werden eine Elektrode vom p-Typ 1323 und Elektroden vom n-Typ 1324 und 1325 niedergeschlagen. Ohmsche Kontakte werden durch Legierungsbildung jener niedergeschlagenen Elektroden 1323, 1324 und 1325 gebildet.

Der Betrieb dieser Ausführungsform ist im wesentlichen derselbe wie in der neunten Ausführungsform. Diese Ausführungsform hat das Merkmal, das nur ein Ätzprozess zur Bildung des Steges 1309, der Kontaktrillen 1310 und des Stromblockierbereichs 1311 nötig ist, und dass die Ätztiefe in Abhängigkeit von der Stelle variiert.

Ferner ist es, ähnlich zur neunten Ausführungsform, möglich, ein elektrisches Feld an die untere Wellenführung oder die Trennschicht 1305 und die Lichtführungsschicht 1304 anzulegen. Dadurch kann die Oszillationswellenlänge geregelt werden.

Diese Ausführungsform kann ebenso auf die dritte Ausführungsform angewandt werden. In diesem Fall braucht ein Gitter nicht gebildet zu werden.

Andere Ausführungsformen

In den oben diskutierten Ausführungsformen wird ein Material der GaAs/AlGaAs-Serien verwendet, jedoch kann die vorliegende Erfindung auf einem Halbleiterlaser der InGaAsP/InP-Serien oder der GaInP/AlGaInP-Serien angewandt werden. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Fall angewandt werden, bei dem ein sogenanntes Off-Substrat, dessen Kristallachse von einer Normalen der Substratebene um 0 bis 5º abweicht.

In den obigen Ausführungsformen wird CBE als eine Methode zum erneuten Wachstum verwendet, jedoch können andere geeignete Verfahren dafür ebenso verwendet werden. Diese sind die Molekularstrahlepitaxie (MBE), die metallorganische Molekularstrahlepitaxie (MOMBE) und die Gasquelle-Molekularstrahlepitaxie (GSMBE). Diese Methoden können sich voneinander durch Konfigurationen der Materialien und dergleichen, wie nachfolgend angegeben, unterscheiden.

Wie im vorangehenden beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine optische Halbleitervorrichtung vom Typ einer Querstrominjektion oder vom Typ einer Umkehrvorspannungsanwendung hergestellt werden ohne Anwendung eines Diffusionsprozesses. Deshalb gibt es wenige Limitierungen bezüglich der in der Vorrichtung zu verwendenden Materialien, und das Ausmaß der Freiheit bei einem Prozess zur Herstellung einer integrierten optischen Vorrichtung ist stark erhöht.

Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine optische Halbleitervorrichtung vom Typ einer Querstrominjektion oder vom Typ einer Umkehrvorspannungsanwendung, deren Widerstand gering ist, ohne weiteres ohne Anwendung eines Diffusionsprozesses hergestellt werden.

Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn eine optische Halbleitervorrichtung eines Typs der Querstrominjektion oder des Typs der Umkehrvorspannungsanwendung hergestellt wird, eine Stromblockierstruktur ohne weiteres ohne das genaue Regulieren der Ätzbedingungen hergestellt werden.

Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn eine optische Halbleitervorrichtung hergestellt wird, eine zweischichtige Lichtführungsstruktur ohne weiteres hergestellt werden, bei welcher ein Leckstromweg durch eine Querbegrenzungsstruktur für Licht eingeengt ist, welches durch eine Stegeinbettstruktur gebildet ist.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das, was momentan als bevorzugte Ausführungsformen angesehen wird, beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche einschließen.

Eine optische Halbleitervorrichtung schließt eine Vielzahl von Elektroden ein, die auf einer gemeinsamen Seite eines Substrates gebildet sind. Die Vorrichtung wird ohne Verwendung eines Wärmebehandlungsverfahrens hergestellt. Auf dem Substrat werden eine Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine erste Hauptschicht wie eine aktive Schicht, welche irgendetwas aus einem undotierten Typ, einem ersten Leitfähigkeitstyp und einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, sowie eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps in dieser Reihenfolge gebildet sind. Die Schichten bis hinunter zu mindestens der Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp werden unter Bildung eines Steges entfernt, und mindestens eine Kontaktrille, die die Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp erreicht, wird so gebildet, dass Oberflächen, die von einem Oberflächenindex des Substrates verschiedene Oberflächenindizes aufweisen, bei dem Steg und der Kontaktrille exponiert sind. Ein Neuwachstum wird auf den exponierten Oberflächen unter Verwendung einer Verunreinigung mit amphoterer Leitfähigkeit als Dotiermittel so durchgeführt, dass ein erster Bereich mit einer Leitfähigkeit vom ersten Typ auf der Kontaktrille wächst und ein zweiter Bereich mit einer Leitfähigkeit vom zweiten Typ auf dem Steg wächst. Mindestens ein pn-Querumkehrverbindungsbereich wird ebenso während des Schrittes der Durchführung des Neuwachstums gebildet. Die Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und der erste Bereich wirken als ein Strominjektionsweg bzw. eine erste Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes zu der ersten Hauptschicht, und die Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und der zweite Bereich wirken als ein anderer Strominjektionsweg bzw. zweite Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die erste Hauptschicht, welche mit der ersten Einrichtung kooperiert. Der pn-Querumkehrverbindungsbereich trennt den Strominjektionsweg bzw. die erste Einrichtung elektrisch von dem anderen Strominjektionsweg bzw. der zweiten Einrichtung.


Anspruch[de]

1. Optische Halbleitervorrichtung, umfassend:

ein Substrat (201);

einen ersten Bereich (208) der Leitfähigkeit vom n- Typ, wobei der erste Bereich auf einer Seite des Substrates gebildet ist;

einen zweiten Bereich (209) der Leitfähigkeit vom p- Typ, wobei der zweite Bereich auf der selben Seite des Substrates wie der erste Bereich gebildet ist;

eine Mehrfachquantentopf- (nachfolgend MQW-) Aktivschicht (204), die zwischen einer Schicht vom n-Typ (205) und einer auf dem Substrat gebildeten Schicht vom p- Typ (203) zwischengelagert ist, wobei die Schicht vom n-Typ (205) und der erste Bereich (208) als ein erster Injektionsweg für Elektronen und als eine erste Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Aktivschicht wirken und wobei die Schicht vom p-Typ (203) und der zweite Bereich (209) als ein zweiter Injektionsweg für Löcher und als eine zweite Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Aktivschicht wirken;

dadurch gekennzeichnet, dass folgendes vorgesehen ist:

auf der Schicht vom p-Typ (203) eine Stegstruktur (206), die aus den Materialien der Schicht vom n-Typ (205) und der Aktivschicht (204) gebildet ist, wobei die Stegstruktur eine geneigte Seitenoberfläche (306) aufweist, wobei der erste Bereich auf der Oberseite des Steges gebildet ist;

dass auf der geneigten Seitenoberfläche (306) der Bereich vom p-Typ (211) auf einer Seite des ersten Bereiches (208) gebildet ist;

mindestens eine Kontaktrille (207), die tief genug ist, um die Schicht vom n-Typ und die Schicht vom p-Typ zu penetrieren, wobei der zweite Bereich innerhalb der Kontaktrille gebildet ist.

2. Optische Halbleitervorrichtung, umfassend:

ein Substrat (301)

einen ersten Bereich (310) der Leitfähigkeit vom p- Typ, wobei der erste Bereich auf einer Seite des Substrates gebildet ist;

einen zweiten Bereich (311, 312) der Leitfähigkeit vom n-Typ, wobei der zweite Bereich auf der selben Seite des Substrates wie der erste Bereich gebildet ist;

eine MQW-Aktivschicht (304), die zwischen einer Schicht vom p-Typ (305) und einer auf dem Substrat gebildeten Schicht vom n-Typ (303) zwischengelagert ist, wobei die Schicht vom p-Typ (305) und der erste Bereich (310) als ein erster Injektionsweg für Löcher und als eine erste Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Aktivschicht wirken und wobei die Schicht vom n-Typ (303) und der zweite Bereich (311, 312) als ein zweiter Injektionsweg für Elektronen und als eine zweite Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Aktivschicht wirken;

dadurch gekennzeichnet, dass folgendes vorgesehen ist:

auf der Schicht vom n-Typ (303) eine Stegstruktur (306, 307), die aus den Materialien der Schicht vom p-Typ (305) und der Aktivschicht (304) gebildet ist, wobei die Stegstruktur eine geneigte Seitenoberfläche (306) aufweist, wobei der erste Bereich auf der Oberseite des Steges gebildet ist;

dass auf der geneigten Seitenoberfläche (306, 307) der Bereich vom n-Typ (314) auf einer Seite des ersten Bereiches (310) gebildet ist;

mindestens eine Kontaktrille (308, 309), die tief genug ist, um die Schicht vom n-Typ und die Schicht vom p- Typ zu penetrieren, wobei der zweite Bereich innerhalb der Kontaktrille gebildet ist.

3. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine andere Ätzrille (751; 1311) angeordnet ist, von denen mindestens eine sich zwischen dem Steg und der Kontaktrille bis hinunter zur MQW-Aktivschicht erstreckt, und wobei ein pn-Querverbindungsbereich bei der anderen Ätzrille gebildet ist.

4. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei eine Vielzahl von geätzten Rillen (1311), deren Tiefen graduell variieren, angeordnet sind.

5. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat ein halb-isolierendes Substrat (201; 301; 501; 601; 701; 801; 901) umfasst.

6. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend eine Lichtführungsschicht (1104; 1204; 1304), eine Trennschicht (1105; 1205; 1305) zum elektrischen Trennen der Lichtführungsschicht von der Aktivschicht, und eine dritte Einrichtung (1122; 1224; 1325) zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Lichtführungsschicht, wobei die dritte Einrichtung auf der anderen Seite des Substrates vorgesehen ist und mit einer Einrichtung der ersten und zweiten Einrichtungen zum Anlegen des elektrischen Feldes an die Lichtführungsschicht in Kooperation steht.

7. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Trennschicht eine der Schichten vom n-Typ und vom p-Typ umfasst.

8. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Bereich, der zweite Bereich und ein p- oder n-Bereich (211, 314) jeweils gefertigt sind durch Bilden eines Steges (206; 406; 506; 606; 752; 1108; 1209; 1309), einer Kontaktrille (207; 407; 507; 607; 750; 1109; 1210; 1310) und einer geätzten Rille (751; 1311) so, dass Oberflächen (306, 307; 308, 309) mit unterschiedlichen Oberflächenindizes exponiert sind, und durch Ausführen eines erneuten Wachstums mittels Molekularstrahlepitaxie, Chemiestrahlepitaxie, Metallorganik-Molekularstrahlepitaxie oder Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung einer Verunreinigung amphoterer Leitfähigkeit als einem Dotiermittel.

9. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {001} oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {001} besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet sind, dass eine exponierte Seitenoberfläche des Steges einen Oberflächenindex von (111) A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A besitzt.

10. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet werden, dass eine exponierte Seitenoberfläche (306, 307) des Steges einen Oberflächenindex {001} oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {001} besitzt.

11. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {001} besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet sind, dass exponierte, schräge Oberflächen des Steges und der Rillen Neigewinkel von etwa 25º gegenüber einer {001}-Oberfläche bis etwa 54º gegenüber einer {001}-Oberfläche aufweisen.

12. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {111} besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet werden, dass exponierte, schräge Oberflächen (306, 307; 308, 309) des Steges und der Rillen Neigewinkel von etwa 25º gegenüber einer {111}-Oberfläche bis etwa 54º gegenüber einer {111}- Oberfläche aufweisen.

13. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Steg und die Rillen gebildet sind durch Bilden eines streifenförmigen Resistmusters (621; 707; 808; 908; 1208; 1308) mit Öffnungen verschiedener Breiten auf epitaxialen Schichten, und durch das Ausführen eines Nassätzens unter Verwendung des Resistmusters als einer Maske.

14. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Steg und die Rillen durch einen einzelnen Ätzprozess gebildet sind.

15. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {001} oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {001} besitzt, wobei ein Steg (206; 406; 506; 606; 752; 1108; 1209; 1309) und Rillen (207; 407; 507; 607; 750; 751; 1109; 1210; 1310; 1311), die sich in einer < 1 0> -Richtung erstrecken, so gebildet sind, dass eine exponierte, schräge Oberfläche einen Oberflächenindex besitzt, welche um 25º bis 54º gegenüber dem Oberflächenindex des Substrates geneigt ist, und wobei ein Neuwachstum durchgeführt wird durch Molekularstrahlepitaxie, Chemiestrahlepitaxie, Metallorganik-Molekularstrahlepitaxie oder Gasquelle- Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als Dotiermittel so, dass ein Teil der neugewachsenen Schichten zu einer Schicht vom n-Typ wird, welche einen Bereich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut, und dass ein anderer Bereich der neu gewachsenen Schichten zu einer Schicht vom p-Typ wird, welche den anderen Bereich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut.

16. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A besitzt, wobei ein Steg und Rillen, die sich in einer < 1 0> -Richtung erstrecken, so gebildet sind, dass eine exponierte, schräge Oberfläche (30, 307; 308, 309) einen Oberflächenindex besitzt, die um 25º bis 54º gegenüber dem Oberflächenindex des Substrates geneigt ist, und wobei ein erneutes Wachstum durchgeführt wird durch die Molekularstrahlepitaxie, die Chemiestrahlepitaxie, die Metallorganik- Molekularstrahlepitaxie oder die Gasquelle- Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als Dotiermittel so, dass ein Bereich der neugewachsenen Schichten zu einer Schicht vom n-Typ wird, die einen Bereich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut, und dass ein anderer Bereich der neu gewachsenen Schichten zu einer Schicht vom p-Typ wird, die den anderen Bereich eines ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut.

17. Optische Halbleitervorrichtung gemäß dem Anspruch 1 oder 2, wobei eine sich in einer < 1 0> -Richtung erstreckende Rille (207; 407; 507; 607; 750; 751; 1109; 1210; 1310; 1311) so gebildet ist, dass eine exponierte schräge Oberfläche einen Oberflächenindex aufweist, die um 25º bis 54º gegenüber einem Oberflächenindex des Substrates geneigt ist, und das ein erneutes Wachstum so ausgeführt wird, dass ein pnp-Querverbindungsbereich gebildet ist, welcher den pn-Querverbindungsbereich (210, 211; 315, 316; 510, 511; 610, 611; 709, 710; 812, 823; 913, 914; 1112, 1114; 1213, 1215; 1314, 1316) aufbaut.

18. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Rille des pnp-Querverbindungsbereichs die Aktivschicht erreicht.

19. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Vielzahl von Rillen (207; 407; 507; 607; 750; 751; 1109; 1210; 1310; 1311) zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich gebildet sind, und dass ein erneutes Wachstum so ausgeführt wird, dass ein pn- Querverbindungsbereich durch eine Schicht vom n-Typ oder eine Schicht vom p-Typ gebildet ist.

20. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Vielzahl von Kontaktrillen (207; 407; 507; 607; 750; 1109; 1210; 1310) gebildet sind, und einer von den ersten und zweiten Bereichen auf den Kontaktrillen gewachsen ist.

21. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein pn-Verbindungsbereich bei einem Verbindungsort zwischen einem Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, welcher einen kontinuierlichen Bereich von der MQW-Aktivschicht bis zur oberen Isolierschicht (218; 324; 518; 618; 718; 817; 920; 1120; 1221; 1322) belegt, und einem Halbleiterbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, welcher den Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp umgibt, gebildet ist.

22. Optische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Vielzahl von Rillen durch Ätzen gebildet sind zwischen dem ersten Bereich (809, 813) und dem zweiten Bereich (810, 811, 814, 815), wobei die Breiten von bei den Rillen gebildeten Öffnungsbereichen von dem Steg, auf dem der erste Bereich gebildet ist, zu einer Kontaktrille hin, auf welcher der zweite Bereich gebildet ist, monoton ansteigen, und wobei eine Differenz Δw zwischen den Breiten der benachbarten Öffnungsbereiche der Beziehung Δw < 2D/tanθ genügt, wobei D die Dicke der Aktivschicht ist und θ ein Winkel zwischen dem Substrat und einer durch das Ätzen exponierten Seitenoberfläche des Steges oder einer schrägen Oberfläche der Rillen ist.

23. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung, umfassend die Schritte:

Bilden einer Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp (203; 303; 505; 603; 704; 804; 904; 1105; 1205; 1305), einer ersten Hauptschicht (204; 304; 504; 604; 705; 805; 905; 1106; 1206; 1306) und einer Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp (205; 305; 505; 605; 706; 806; 906; 1107; 1207; 1307) auf einem Substrat (201; 301; 501; 601; 701; 801; 901; 1101; 1201; 1301) in dieser Reihenfolge;

Entfernen der Schichten hinunter bis mindestens der Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp zur Bildung eines Steges (306; 406; 506; 606; 752; 1108; 1209; 1309) und Bilden mindestens einer Kontaktrille (207; 407; 507; 607; 750; 1109; 1210; 1310), welche die Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp erreicht, wobei eine Seite des Steges und eine Oberfläche der Kontaktrille (306, 307, 308, 309) unterschiedliche Oberflächenindizes gegenüber einem Oberflächenindex des Substrates aufweisen;

Ausführen eines Neuwachstums auf den Substraten des Steges und der Kontaktrille unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als einem Dotiermittel so, dass ein erster Bereich (209, 214, 311, 312, 318, 319; 509, 514; 609, 614; 711, 716; 810, 811, 814, 815; 911, 912, 916, 917; 1111, 1116; 1212, 1217; 1313, 1318) mit einer Leitfähigkeit vom ersten Typ auf der Kontaktrille wächst und ein zweiter Bereich (208, 213; 310, 317; 508, 513; 608, 613; 708, 713; 807, 809, 813; 907, 910, 915; 1110, 1115; 1211, 1216; 1312, 1317) mit einer Leitfähigkeit vom zweiten Typ auf dem Steg wächst, wobei die Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und der erste Bereich als ein erster Injektionsweg von Elektronen oder Löchern oder als erste Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die erste Hauptschicht wirken, und wobei die Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und der zweite Bereich als ein zweiter Injektionsweg der anderen · Alternative von Elektronen oder Löchern und als zweite Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die erste Hauptschicht wirken, die mit der ersten Einrichtung zum Anlegen des elektrischen Feldes an die erste Hauptschicht kooperiert; und

Bilden mindestens eines pn-Querverbindungsbereiches (210, 211; 315, 316; 510, 511; 610, 611; 709, 710; 812, 823; 913, 914; 1112, 1114; 1213, 1215; 1314, 1316) während der Ausführung des Schrittes des erneuten Wachstums.

24. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, weiter umfassend einen Schritt der Bildung einer zweiten Hauptschicht (1104; 1204; 1304), die irgendein Typ eines undotierten Typs, eines ersten Leitfähigkeitstyps und eines zweiten Leitfähigkeitstyps besitzt, wobei die zweite Hauptschicht elektrisch gegenüber der ersten Hauptschicht getrennt ist durch die Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, und einen Schritt zum Bilden einer dritten Einrichtung (1122; 1224; 1325) zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die zweite Hauptschicht auf der anderen Seite des Substrates, welche mit einer der ersten und zweiten Einrichtungen zum Anlegen des elektrischen Feldes an die zweite Hauptschicht kooperiert.

25. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei der erste Bereich, der zweite Bereich und der pn- Querverbindungsbereich jeweils gefertigt werden durch Bilden des Steges, der Kontaktrille und einer geätzten Rille (751; 1311) so, dass die Oberflächen mit unterschiedlichen Oberflächenindizes exponiert werden, und durch Ausführen des erneuten Wachstums durch irgendeines der Molekularstrahlepitaxie, der Chemiestrahlepitaxie, deer Metallorganik-Molekularstrahlepitaxie und der Gasquellen- Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als einem Dotiermittel.

26. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {001} oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {001} besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet werden, dass eine exponierte Seitenoberfläche des Steges einen Oberflächenindex von {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A besitzt.

27. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet werden, dass eine exponierte Seitenoberfläche (306, 307) des Steges einen Oberflächenindex {001} oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {001} besitzt.

28. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {001} besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet werden, dass exponierte, schräge Oberflächen des Steges und der Rillen Neigewinkel von etwa 25º gegenüber einer {001}-Oberfläche bis etwa 54º gegenüber einer {001}-Oberfläche aufweisen.

29. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {111} besitzt, und wobei der Steg und die Rillen so gebildet werden, dass exponierte, schräge Oberflächen (306, 307; 308, 309) des Steges und der Rillen Neigewinkel von etwa 25º gegenüber einer {111}-Oberfläche bis etwa 54º gegenüber einer (111)-Oberfläche aufweisen.

30. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei der Steg und die Rillen gebildet werden durch Bilden eines streifenförmigen Resistmusters (621; 707; 808; 908; 1208; 1308) mit Öffnungen verschiedener Breiten auf epitaxialen Schichten, und durch das Ausführen eines Nassätzens unter Verwendung des Resistmusters als einer Maske.

31. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei der Steg und die Rillen durch einen einzelnen Ätzprozess gebildet werden.

32. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {001} oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {001} besitzt, wobei ein Steg (206; 406; 506; 606; 752; 1108; 1209; 1309) und Rillen (207; 407; 507; 607; 750; 751; 1109; 1210; 1310; 1311), die sich in einer < 1 0> - Richtung erstrecken, so gebildet werden, dass eine exponierte, schräge Oberfläche einen Oberflächenindex besitzt, welche um 25º bis 54º gegenüber dem Oberflächenindex des Substrates geneigt ist, und wobei ein Neuwachstum durchgeführt wird durch Molekularstrahlepitaxie, Chemiestrahlepitaxie, Metallorganik-Molekularstrahlepitaxie oder Gasquelle- Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als Dotiermittel so, dass ein Teil der neugewachsenen Schichten zu einer Schicht vom n-Typ wird, welche ein Bereich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut, und dass ein anderer Bereich der neu gewachsenen Schichten zu einer Schicht vom p-Typ wird, welche den anderen Bereich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut.

33. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das Substrat einen Oberflächenindex {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A besitzt, wobei ein Steg und Rillen, die sich in einer < 1 0> -Richtung erstrecken, so gebildet werden, dass eine exponierte, schräge Oberfläche (30, 307; 308, 309) einen Oberflächenindex besitzt, die um 25º bis 54º gegenüber dem Oberflächenindex des Substrates geneigt ist, und wobei ein erneutes Wachstum durchgeführt wird durch die Molekularstrahlepitaxie, die Chemiestrahlepitaxie, die Metallorganik- Molekularstrahlepitaxie oder die Gasquelle- Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als Dotiermittel so, dass ein Bereich der neugewachsenen Schichten zu einer Schicht vom n-Typ wird, die einen Bereich des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut, und dass ein anderer Bereich der neu gewachsenen Schichten zu einer Schicht vom p-Typ wird, die den anderen Bereich eines ersten Bereichs und des zweiten Bereichs aufbaut.

34. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei eine sich in einer < 1 0> -Richtung erstreckende Rille (207; 407; 507; 607; 750; 751; 1109; 1210; 1310; 1311) so gebildet ist, dass eine exponierte schräge Oberfläche einen Oberflächenindex aufweist, die um 25º bis 54º gegenüber einem Oberflächenindex des Substrates geneigt ist, und das ein erneutes Wachstum so ausgeführt wird, dass ein pnp- Querverbindungsbereich gebildet wird, welcher den pn- Querverbindungsbereich (210, 211; 315, 316; 510, 511; 610, 611; 709, 710; 812, 823; 913, 914; 1112, 1114; 1213, 1215; 1314, 1316) aufbaut.

35. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei eine Vielzahl von Rillen (207; 407; 507; 607; 750; 751; 1109; 1210; 1310; 1311) zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich gebildet werden, und dass ein erneutes Wachstum so ausgeführt wird, dass ein pn- Querverbindungsbereich durch eine Schicht vom n-Typ oder eine Schicht vom p-Typ gebildet wird.

36. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei eine Vielzahl von Kontaktrillen (207; 407; 507; 607; 750; 1109; 1210; 1310) gebildet werden und einer des ersten Bereichs oder des zweiten Bereichs auf den Kontaktrillen wachsen gelassen wird.

37. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei ein pn- Umkehr-Verbindungsbereich bei einem Verbindungsort zwischen einem Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welcher einen kontinuierlichen Bereich von der ersten Hauptschicht bis zur oberen Isolierschicht (218; 324; 518; 618; 718; 817; 920; 1120; 1221; 1322) belegt, und einem Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, welcher den Halbleiterbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp umgibt, gebildet wird.

38. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei eine Vielzahl von Rillen durch Ätzen gebildet werden zwischen dem ersten Bereich (809, 813) und dem zweiten Bereich (810, 811, 814, 815), wobei die Breiten von bei den Rillen gebildeten Öffnungsbereichen vom Steg, auf dem der zweite Bereich gebildet ist, zur Kontaktrille hin, auf welcher der erste Bereich gebildet ist, monoton ansteigen, und wobei eine Differenz Δw zwischen den Breiten der benachbarten Öffnungsbereiche der Beziehung Δw < 2D/tanθ genügt, wobei D die Dicke der ersten Hauptschicht ist und θ ein Winkel zwischen dem Substrat und einer durch das Ätzen exponierten Seitenoberfläche des Steges oder einer schrägen Oberfläche der Rillen ist.

39. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung, umfassend die Schritte:

Herstellen von Materialien mit einer Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp (203), einer Aktivschicht (204) und einer Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp (205) in dieser Reihenfolge von der Seite eines Substrats (201);

teilweises Entfernen mindestens der Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp (205) und Bilden eines Steges (206), die eine Stegstruktur umfasst (306, 307);

Entfernen der Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp (205) und der Aktivschicht (204) hinunter bis zur Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps (203) zur Bildung einer Kontaktrille (207), einer Seite der Stegstruktur (306, 307) und einer Oberfläche der Kontaktrille, die von dem Oberflächenindex des Substrates (201) verschiedene Oberflächenindizes aufweist;

Durchführen eines Neuwachstums auf dem Substrat (201) unter Verwendung einer Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit als einem Dotiermittel, oder Bereitstellen einer Kristallwachstumsschicht, und Bilden einer Kontaktrille (207), eines ersten Bereiches (209) mit demselben Leitfähigkeitstyp wie der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps (203), eines zweiten Bereichs (208) mit demselben Leitfähigkeitstyp wie der Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp (205) auf dem Steg, und eines dritten Bereichs (211) mit einem von der Schicht der zweiten Leitfähigkeit (205) verschiedenen Leitfähigkeitstyp (211) auf der Stegstruktur.

40. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei der erste Bereich (209), der zweite Bereich (208) und der dritte Bereich (211) wechselseitig zur selben Zeit gebildet werden.

41. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei eine Vielzahl von Elektroden (219, 220) zum Injizieren von Ladungsstrom zu der Aktivschicht (204) auf derselben Seite des Substrates (201) gebildet werden.

42. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei die Stegstruktur (306, 307) und die Kontaktrille (207) einen Oberflächenindex {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} A aufweisen, wobei die obere Oberfläche des Steges (206) einen Oberflächenindex {111} A oder einen Oberflächenindex in der Nähe von {111} aufweisen.

43. Verfahren zum Herstellen einer optischen Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei die Kristallwachstumsschicht eine AlGaAs-Schicht ist, und wobei die Verunreinigung von amphoterer Leitfähigkeit Si ist.







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