DE4433873A1 - Halbleiterlaser und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiter­ laser und insbesondere auf einen integrierten Halbleiterla­ ser und einen Lichtmodulator, welcher als Lichtquelle ver­ wendet wird, die eine Modulation bei hoher Geschwindigkeit ermöglicht und monolithisch auf demselben Halbleiter­ substrat integriert ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf einen Halbleiterlaser, welcher eine Facet­ tenfensterschicht enthält, die einen größeren Bandabstand als die aktive Schicht an der lichtaussendenden Facette aufweist. Die Erfindung bezieht sich ebenso auf Verfahren zum Herstellen dieser Halbleiterlaser.

Eine integrierte Lichtquelle, in welcher ein lichtaus­ sendendes Element eines Halbleiters mit einem Band großer Wellenlänge (hiernach als Halbleiterlaser bezeichnet) und ein Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektri­ schen Feldes (hiernach als Lichtmodulator bezeichnet) auf demselben Halbleitersubstrat wie einem InP-Substrat inte­ griert sind, wird als Signallichtquelle für optische Kommu­ nikation mit Hochgeschwindigkeitsmodulation verwendet.

Fig. 16(a) und 16(b) zeigen eine teilweise aufgebro­ chene perspektivische Ansicht, welche eine vollständige Struktur und einen Querschnittsabschnitt eines Hauptteils entlang der Richtung der Resonatorlänge bzw. eine Struktur eines integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators darstellt, welche in dem Journal of Lightwave Technology, Band 8, Nr. 9, 1990, Seiten 1357-1362 angeführt sind.

Entsprechend diesen Figuren bezeichnet Bezugszeichen 300a ein Lichtmodulatorgebiet, Bezugszeichen 300b bezeich­ net ein Halbleiterlasergebiet und Bezugszeichen 300 be­ zeichnet ein n-Typ InP-Substrat. Bezugszeichen 302 bezeich­ net eine n-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht, Bezugszeichen 303 bezeichnet eine nicht dotierte aktive InGaAsP-Schicht und Bezugszeichen 304 bezeichnet eine nicht dotierte InGaAsP-Pufferschicht, und Bezugszeichen 305 bezeichnet ei­ ne p-Typ InP-Schicht. Des weiteren bezeichnet Bezugszeichen 306 eine nicht dotierte InGaAsP-Absorptionsschicht, Bezugs­ zeichen 307 bezeichnet eine nicht dotierte InGaAsP-Puffer­ schicht und Bezugszeichen 308 bezeichnet eine p-Typ InP- Überzugs- bzw. InP-Überzugssschicht und Bezugszeichen 310 bezeichnet ein Beugungsgitter. Bezugszeichen 311 bezeichnet eine mit Fe dotierte InP-Stromblockierungsschicht. Bezugs­ zeichen 312 bezeichnet eine InGaAsP-Kontaktschicht. Bezugs­ zeichen 313 bezeichnet eine p-Typ Verunreinigungsdiffusi­ onsschicht. Bezugszeichen 314 bezeichnet eine SiN-Isolie­ rungsschicht, und Bezugszeichen 315 bezeichnet eine Elek­ trode mit p-Teil für einen Lichtmodulator. Bezugszeichen 316 bezeichnet eine Elektrode mit p-Teil für einen Halblei­ terlaser. Bezugszeichen 317 bezeichnet eine gemeinsame Elektrode mit n-Teil für sowohl den Halbleiterlaser als auch den Lichtmodulator.

Verfahrensschritte zum Herstellen des in Fig. 16 darge­ stellten integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators sind in Querschnitten in Fig. 17(a) bis 17(d) und in perspektivischen Ansichten in Fig. 17(e) bis 17(i) ver­ anschaulicht.

Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens gegeben. Zuerst wird, wie in Fig. 17(a) dargestellt, ein um λ/4 verschobenes Beugungsgitter 310, dessen Mitten- bzw. Rasterabstand 240 nm beträgt, in einem Gebiet, an welchem ein Halbleiterlaser gebildet werden soll, auf einer Ebene (100) eines n-Typ InP-Substrats 301 gebildet, welches in der Figur mit B bezeichnet wird. Eine n-Typ InGaAsP-Licht­ führungsschicht 302, welche eine Zusammensetzung entspre­ chend einer Wellenlänge von 1,3 µm und einer Dicke von 0,1 µm besitzt, eine nicht dotierte aktive InGaAsP-Schicht 303, welche eine Zusammensetzung entsprechend einer Wellenlänge von 1,57 µm und eine Dicke von 0,1 µm besitzt, eine nicht dotierte InGaAsP-Pufferschicht 304, welche eine Zusammen­ setzung entsprechend einer Wellenlänge von 1,3 µm und eine Dicke von 0,1 µm besitzt, und eine p-Typ InP-Schicht 305 einer Dicke von etwa 1 µm sind aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge durch epitaxiales Aufwachsen aufgewachsen, und eine Photolackschicht 320 wird auf der p-Typ InP-Schicht 305 (Fig. 17(b)) gebildet.

Ein Teil der Photolackschicht 320 auf einem Gebiet, an welchem der Lichtmodulator gebildet werden soll (in der Fi­ gur mit A bezeichnet) wird durch herkömmliche Photolitho­ graphie-Technik entfernt, und danach wird auf der p-Typ InP-Schicht 305, der nicht dotierten InGaAsP-Pufferschicht 304, der nicht dotierten aktiven InGaAsP-Schicht 303 und der n-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 302 unter Verwendung der Photolackschicht als Maske ein Trockenätzen durchge­ führt, wodurch die Oberfläche des Substrats 301 an dem Ge­ biet, an welchem ein Lichtmodulator gebildet werden soll, ausgesetzt ist (Fig. 17(c)).

Eine nicht dotierte InGaAsP-Lichtabsorptionsschicht 306, welche einen Bandabstand entsprechend einer Wellen­ länge von 1,44 µm und eine Dicke von 0,3 bis 0,5 µm be­ sitzt, eine nicht dotierte InGaAsP-Pufferschicht 307, wel­ che eine Wellenlänge von 1,25 µm und eine Dicke von 0,1 bis 0,3 µm besitzt, und eine p-Typ InP-Überzugsschicht 308 ei­ ner Dicke von etwa 3 µm sind aufeinander durch Hybrid-Gas­ phasenepitaxie (hiernach mit VPE (vapor phase epitaxy) be­ zeichnet) aufgewachsen, und danach wird eine Photolack­ schicht 321 auf der p-Typ InP-Überzugsschicht 308 gebildet (Fig. 17(d)). Danach wird die Photolackschicht 321 in eine Streifenform entlang der Lichtführungsrichtung des zu bil­ denden Halbleiterlasers durch herkömmliche Photolithogra­ phie strukturiert, und danach wird auf den Halbleiter­ schichten, welche auf dem Substrat 301 gebildet sind, unter Verwendung der strukturierten Photolackschicht 321 als Maske Trockenätzen durchgeführt, wodurch die Halbleiter­ schichten in einen Mesastreifen 325 mit einer Breite von 2 µm umgestaltet werden. Darauf folgend werden die nicht do­ tierte InGaAsP-Lichtabsorptionsschicht 306, die nicht do­ tierte InGaAsP-Pufferschicht 307 und die p-Typ InP-Über­ zugsschicht 308, welche auf dem Gebiet für den Halbleiter­ lasers aufgewachsen sind, durch Ätzen entfernt, und danach wird eine geätzte Rinne für eine elektrische Isolierung 326 zwischen dem Gebiet für den Lichtmodulator und dem Gebiet für den Halbleiterlaser gebildet, wodurch sich ein Zustand ergibt, welcher in Fig. 7(e) dargestellt ist.

Eine hochohmige mit Fe dotierte InP-Stromblockierungs­ schicht 311 ist durch VPE (vapor phase epitaxy = Gasphasen­ epitaxie) aufgewachsen, um die beiden Seiten des Mesastrei­ fens 325 und die elektrische Isolierungsrinne 326 zu ver­ graben, und darauf folgend wächst eine nicht dotiere InGaAs- Kontaktschicht 312 darauf durch VPE auf (Fig. 17(f)).

Danach wird eine Schicht eines dielektrischen Materials 330 auf der Kontaktschicht 312 gebildet, und es werden streifenförmige Öffnungen auf dieser Schicht des dielektri­ schen Materials in einem Gebiet gebildet, an welchem ein Lichtmodulator gebildet werden soll, bzw. an einem Gebiet, wo ein Halbleiterlaser gebildet werden soll. Danach wird eine selektive Diffundierung von Zink unter Verwendung der dielektrischen Schicht als Maske durchgeführt, wodurch p- Typ Diffundierungsgebiete 313 an Teilen der mit Fe dotier­ ten InP-Stromblockierungsschicht 311 und der nicht dotier­ ten InGaAsP-Kontaktschicht 312 gebildet werden, deren Teile auf den Mesastreifen 325 gebildet sind, so daß die Diffun­ dierungsfronten der p-Typ Diffundierungsgebiete 313 die Me­ sastreifen 325 erreichen (Fig. 17(e)).

Danach wird die InGaAs-Kontaktschicht 312 selektiv ge­ ätzt, so daß Streifengebiete der Kontaktschicht 312 an dem Gebiet für den Lichtmodulator bzw. an dem Gebiet für den Halbleiterlaser verbleiben, wodurch sich ein Zustand er­ gibt, der in Fig. 17(a) dargestellt ist.

Eine Siliziumnitridschicht 314 wird durch Bedecken der oberen Oberflächen der streifenförmigen InGaAs-Kontakt­ schicht 312 und der mit Fe dotierten InP-Schicht 311 aufge­ tragen, und es werden herkömmliche Photolithographie und Ätztechnik verwendet, um Öffnungen 314a und 314b zum Bilden eines elektrischen Kontakts auf der Silziumnitridschicht 314 zu bilden (Fig. 17(i)).

Danach wird eine Metallschicht zum Bilden einer Elek­ trode mit p-Teil auf der Siliziumnitridschicht 314 gebil­ det, welche die Öffnungen 314a und 314b verdeckt, und diese Metallschicht wird strukturiert, daß die die Öffnungen 314a und 314b verdeckende Teile und die Randteile davon verblei­ ben, und danach wird eine gemeinsame Elektrode mit n-Teil 317 auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 301 ge­ bildet, woraus sich ein integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator ergibt, der durch monolithisches Integrieren eines Halbleiterlasers und eines Lichtmodulators auf dem­ selben Substrat, wie in Fig. 16 dargestellt, gebildet ist.

Es wird eine Beschreibung des Betriebs gegeben. Bei ei­ nem optischen integrierten Halbleiterlaser nach dem Stand der Technik ist der Bandabstand der nicht dotierten InGaAsP-Lichtabsorptionsschicht 306 in dem Lichtmodulator­ teil größer als der Bandabstand der aktiven Schicht 303 des Halbleiterlaserteils, und das in der aktiven Schicht 303 ausgesandte Licht an dem Halbleiterlaserteil in dem Me­ sastreifen pflanzt sich in die nicht dotierte InGaAsP- Lichtabsorptionsschicht 306 in dem Lichtmodulatorteil fort und wird von der Spaltung der Facette der nicht dotierten InGaAsP-Lichtabsorptionsschicht 306 ausgesandt. Wenn in diesem Zustand keine Spannung an den Lichtmodulator (in ei­ nem Zustand ohne Vorspannung) angelegt ist, tritt das Licht, welches sich in Richtung zu der Vorderseite der Facette fortpflanzt, durch die Lichtabsorptionsschicht 306 hindurch und tritt von der Spaltung der Facette der Lichtabsorptionsschicht 306 nach außen aus. Da danach die Lichtabsorptionsschicht 306 einen Bandabstand hat, welcher größer ist als der Bandabstand der aktiven Schicht 303, tritt das Laserlicht durch das Lichtmodulatorgebiet hin­ durch, ohne absorbiert zu werden. Wenn demgegenüber eine Vorspannung in Sperrichtung über den Lichtmodulator durch Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode mit n- Teil 317 bzw. einer negativen Spannung an die Elektrode mit p-Teil 315 angelegt wird, wird ein elektrisches Feld an die Lichtabsorptionsschicht 306 angelegt. Darauf wird infolge des Franz-Keldysh-Effekts der Bandabstand der Lichtabsorp­ tionsschicht wesentlich reduziert, wie in Fig. 19 darge­ stellt ist, wodurch das sich fortpflanzende Licht von der Lichtabsorptionsschicht absorbiert wird und nicht aus der Facette austritt. Bei dieser Vorrichtung bzw. nach diesem Verfahren nach dem Stand der Technik wird eine Vorspannung in Sperrichtung über den Lichtmodulator angelegt, wie oben beschrieben ist, so daß ein optisches Signal, welches eine Übertragungs- bzw. Durchlässigkeitscharakteristik von bei­ spielsweise etwa 5 Gb/s besitzt, erzeugt wird.

In dem integrierten Halbleiterlaser und Lichtmodulator, welcher in Fig. 16 dargestellt ist, sind die Lichtabsorpti­ onsschicht 306 an dem Lichtmodulatorgebiet und die aktive Schicht 303 an dem Halbleitergebiet unterschiedliche Halb­ leiterschichten, welche unterschiedliche Brechungszahlen besitzen und durch separate epitaxiale Aufwachsverfahren gebildet sind. Darüber hinaus sind die Schichten 306, 307 und 308 des Lichtmodulators stark an dem Übergangs- bzw. Verbindungsteil zu dem Halbleiterlaserteil während des epi­ taxialen Aufwachsens aufgewachsen, und die aktive Schicht 303 an dem Laserdiodengebiet und die Lichtabsorptions­ schicht 306 an dem Lichtmodulatorgebiet sind nicht glatt miteinander verbunden. Daher kann Reflektion und Streuung von Licht an dem Verbindungsteil zwischen den zwei Schich­ ten auftreten, was zu einer Verschlechterung der optischen Kopplungseffizienz zwischen dem Halbleiterlaser und dem Lichtmodulator führt.

Wenn ein selektives Aufwachsen unter Verwendung einer Isolierungsschicht durchgeführt wird, d. h. ein Bedecken ei­ nes Teils der Waferoberfläche mit einer Isolierungsschicht und Durchführen eines Aufwachsens lediglich an einem Gebiet der Waferoberfläche, dessen Gebiet nicht mit der Isolie­ rungsschicht bedeckt ist, tritt ein sogenanntes Randauf­ wachsen auf, bei welchem die Wachstumsschicht in der Nähe der Grenze zwischen einem Teil, der von der Isolations­ schicht bedeckt ist, und einem Teil, der nicht von der Iso­ lationsschicht bedeckt ist, dick wird. Es tritt ebenso in einem Fall, bei welchem ein Kristallaufwachsen auf einer Wafer durchgeführt wird, welche eine Stufe aufweist, ein Randaufwachsen auf, bei welchem die auf dem konkaven Teil aufgewachsene Schicht an dem Gebiet für den Lichtmodulator in der Nähe der Stufe dick wird.

Die oben beschriebene optische Kopplungseffizienz wird wesentlich von dem Grad des Randaufwachsens beeinflußt, und der Grad des Randaufwachsens infolge der Stufe eines Wafers wird groß, wenn die Stufe des Wafers groß ist. Entsprechend diesem Stand der Technik ist die Stufe des Wafers gleich oder größer als die Gesamtdicke der Führungsschicht 302, der aktiven Schicht 303, der nicht dotierten InGaAsP-Puf­ ferschicht 304 und der p-Typ InP-Schicht 305, d. h. 1,3 µm, und der Grad des Randaufwachsens ist daher recht groß.

Darüber hinaus verschlechtert das Randaufwachsen nicht nur die optische Kopplungseffizienz, sondern erzeugt eine große Stufe an der Oberfläche auf das Kristallaufwachsen, wodurch ein im wesentlichen großes Hindernis bei dem Ver­ fahren nach der Stegbildung geschaffen ist.

Wenn demgegenüber Halbleiterschichten epitaxial durch MOCVD bezüglich eines vorbestimmten Gebiets eines Halblei­ tersubstrats epitaxial aufgewachsen sind, welches durch et­ wa eine Siliziumdioxidschicht oder eine Siliziumnitrid­ schicht bedeckt ist, wird das Materiegas, welches direkt auf die Oberfläche des Halbleitersubstrats gebracht wird, auf dem Substrat thermisch gelöst, wächst, so wie es ist, darauf auf, während das auf die Isolierungsschicht ge­ brachte Materiegas nicht auf der Isolierungsschicht rea­ giert und auf die Isolierungsschicht diffundiert und sich zu einem Teil bewegt, an welchem das Halbleitersubstrat ausgesetzt ist. Danach wird es thermisch auf dem Halblei­ tersubstrat gelöst und wächst darauf epitaxial auf. Während dieses epitaxialen Aufwachsens ergibt sich eine Veränderung der Dicke der Halbleiterschicht infolge einer Differenz der Wachstumsgeschwindigkeit der Halbleiterschicht zwischen ei­ ner Position nahe und einer Position entfernt von der Iso­ lierungsschicht auf der Grundlage der oben beschriebenen Natur, und die Halbleiterschicht, welche an der Position nahe der Isolierungsschicht aufgewachsen ist, wird dick, während die Halbleiterschicht, welche an einer Position ab­ seits der Isolierungsschicht aufgewachsen ist, dünn wird. In den vergangenen Jahren ist unter Verwendung der Natur des Auftretens einer Veränderung in der Dicke der Halblei­ terschicht, wenn ein epitaxiales Aufwachsen durch MOCVD in einem Zustand durchgeführt wird, bei welchem eine Isolie­ rungsschicht auf einem vorbestimmten Gebiet auf dem Substrat gebildet wird, vorgeschlagen worden, einen inte­ grierten Halbleiterlaser und Lichtmodulator zu erzeugen, bei welchen Halbleiterschichten für einen Halbleiterlaser und Halbleiterschichten für einen Lichtmodulator gleichzei­ tig durch dasselbe epitaxiale Aufwachsen gebildet werden.

Fig. 18(a), 18(b) und 18(c) zeigen Diagramme, welche eine Struktur und ein Herstellungsverfahren eines anderen Halbleiterlasers und Lichtmodulators nach dem Stand der Technik erläutern, die nach dem oben beschriebenen Verfah­ ren hergestellt worden sind, das in Electronics Letters, 7. November 1991, Band 27, Nr. 23, Seiten 2138-2140 ange­ führt ist. Entsprechend Fig. 18(b) bezeichnen Bezugszeichen A und B Teile einer vergrößerten Ansicht, welche die Schichtstrukturen der Halbleiterschichten in dem Lichtmodu­ latorgebiet bzw. dem Halbleiterlasergebiet veranschaulicht.

Entsprechend dieser Figuren bezeichnet das Bezugszei­ chen 350a ein Halbleiterlasergebiet und Bezugszeichen 350b bezeichnet ein Lichtmodulatorgebiet. Bezugszeichen 351 be­ zeichnet ein n-Typ InP-Substrat, Bezugszeichen 352 bezeich­ net eine n-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht, Bezugszeichen 353 bezeichnet eine InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmulden­ schicht, Bezugszeichen 355 bezeichnet eine p-Typ InP-Über­ zugsschicht, und Bezugszeichen 356 bezeichnet eine p-Typ InGaAsP-Kappenschicht. Darüber hinaus bezeichnet Bezugszei­ chen 357 ein Beugungsgitter, Bezugszeichen 358 bezeichnet eine Elektrode mit p-Teil für den Lichtmodulator, Bezugs­ zeichen 359 bezeichnet eine Elektrode mit p-Teil für den Halbleiterlaser, und Bezugszeichen 360 bezeichnet eine Elektrode mit n-Teil, welche gemeinsam für den Lichtmodula­ tor und den Halbleiterlaser verwendet wird.

Es wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen des integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators gege­ ben. Wie in Fig. 18(a) dargestellt ist, wird zuerst ein Beugungsgitter 357 auf dem InP-Substrat 351 an der Oberflä­ che des Gebiets für den Halbleiterlaser gebildet, und es wird eine streifenförmige Siliziumdioxidschicht 370 entlang der Lichtwellenführungsrichtung des zu bildenden Halblei­ ters gebildet, um dazwischen das Beugungsgitter 357 zu set­ zen (in der Figur ist ein Gebiet zum Erzeugen eines Licht­ modulatorteils diesseits dargestellt). Die Größe der Sili­ ziumoxidschicht 370 beträgt beispielsweise etwa 200 µm × 400 µm und die Entfernung zwischen den Siliziumoxidschich­ ten 370 (die Breite des Gebiets, in welchem das Beugungs­ gitter 357 gebildet wird) beträgt etwa 200 µm.

Eine n-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 352, eine InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschicht 353 und eine p- Typ InP-Überzugsschicht 355 sind aufeinanderfolgend kri­ stallin auf dem Substrat 351 aufgewachsen. Danach wird in einem Gebiet zwischen der Siliziumoxidschicht 370 (d. h. in einem Gebiet für einen Halbleiterlaser), die Aufwachsge­ schwindigkeit größer als in dem Gebiet, bei welchem keine Siliziumoxidschicht vorliegt (d. h. bei einem Gebiet für ei­ nen Lichtmodulator), da die Materieelemente übermäßig dif­ fundierend der Maske zugeführt werden. Als Ergebnis wird die Dicke der jeweiligen Schichten an dem Gebiet, bei wel­ chem die Siliziumoxidschicht vorgesehen ist, etwa 1,5 bis 2 mal so dick wie bei einem Gebiet, bei welchem keine Maske vorhanden ist. Demgegenüber wird die Schichtdicke der Mul­ denschicht 381b der MQW-Schicht des Halbleiterlasers dicker als die Dicke der Muldenschicht 381a der MQW-Schicht des Lichtmodulators, wodurch der Bandabstand der MQW-Schicht des Halbleiterlasers größer als der Bandabstand der MQW- Schicht des Lichtmodulators wird (Fig. 18(b)).

Danach wird eine p-Typ InGaAsP-Kappenschicht 356 auf der p-Typ InP-Überzugsschicht 355 gebildet, und ein Teil der InGaAsP-Kappenschicht zwischen dem Halbleiterlaserteil und dem Lichtmodulatorteil wird durch Ätzen entfernt, um die Teile zu trennen. Eine Lichtmodulator-Elektrode mit p- Teil 358 und eine LD-Elektrode mit p-Teil 359 werden auf den jeweiligen getrennten Kappenschichten 356 gebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode mit n-Teil 360 auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 352 gebildet, wodurch ein integrierter Halbleiterlaser und ein Lichtmodulator fertiggestellt sind, welche auf demselben Substrat inte­ griert sind (Fig. 18(c)).

Es wird eine Beschreibung des Betriebs gegeben. Die InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschicht 353 dient als aktive Schicht in dem Gebiet des Halbleiterlasers und als Lichtabsorptionsschicht in dem Gebiet des Lichtmodulators. Wenn eine Vorspannung entsprechend einer Vorwärts- bzw. Durchlaßrichtung über die Elektrode mit p-Teil und die Elektrode mit n-Teil des Halbleiterlasers angelegt wird, werden Ladungsträger in die InGaAs/InGaAsP-Vielfachquanten­ muldenschicht 353 injiziert, und es tritt eine Laseroszil­ lation bei einer Wellenlänge in Übereinstimmung mit dem ef­ fektiven Bandabstand der MQW-Schicht und der Periode des Beugungsgitters 357 auf. Der Bandabstand der MQW-Schicht hängt von der Dicke der Muldenschicht der MQW-Schicht ab, und wenn die Muldenschichtdicke kleiner wird, wird der Bandabstand größer. Wie bereits beschrieben, ist während des selektiven Aufwachsens durch MOCVD die Dicke der Mul­ denschicht größer in dem Halbleiterlasergebiet als in dem Lichtmodulatorgebiet, und die Energie des Bandabstands Eg1 der MQW-Schicht in dem DFB-Lasergebiet ist größer als die Energie des Bandabstands Eg2 derjenigen in dem Lichtmodula­ torgebiet. Wenn der Lichtmodulator auf einen Zustand ohne Vorspannung eingestellt wird und der DFB-Laser in einen Zu­ stand einer Durchlaßspannung eingestellt wird, um kontinu­ ierlich zu oszillieren, wird das Laserlicht der Wellenlänge (λ1 = 1,24/Eg1) nicht in dem Lichtmodulatorgebiet absor­ biert, da Eg1 < Eg2, und es tritt aus der Facette heraus. Wenn demgegenüber an den Lichtmodulator infolge des Quanten begrenzten Starkeffekts (Quantum-Confined Stark Effect) ei­ ner MQW-Schicht eine Vorspannung in Sperrichtung angelegt wird, wird das Absorptionsende infolge der Erregung in Richtung der Seite der größeren Wellenlänge verschoben, wie in Fig. 20 dargestellt ist, und der effektive Bandabstand Eg′2 wird kleiner als der Wert in dem DFB-Lasergebiet (Eg′2 < Eg1), wodurch das Laserlicht von dem Lichtmodulator ab­ sorbiert wird und der Lichtausgang abgeschaltet wird. Dem­ entsprechend kann das Laserlicht durch Modulieren einer an dem Lichtmodulator angelegten Spannung ein- oder ausge­ schaltet werden.

Darüber hinaus ist ein AlGaAs-Reihenhalbleiterlaser großer Ausgangsleistung auf einem GaAs-Substrat gebildet, wobei eine Vielzahl von Oberflächenebenen an der Oszillati­ onsfacette des Lasers gebildet sind. Durch den Einfluß der Oberflächenebenen bietet die Nähe der Facette äquivalent eine Reduzierung des Bandabstands relativ zu dem Laserzen­ tralteil. Dementsprechend wird das Gebiet in Facettennähe zu einem Absorptionsgebiet bezüglich der Wellenlänge des Laserlichts, und das lokalisierte Aufheizen des Absorpti­ onsgebiets erhöht sich mit einem Ansteigen des Lichtaus­ gangs. Da sich der Bandabstand mit einem Ansteigen der Tem­ peratur reduziert, erhöht sich die Absorption von Laser­ licht weiter, worauf die Temperatur angehoben wird und sich eine positive Rückkopplung ergibt, was letztendlich zu ei­ nem Schmelzen und zu einer Zerstörung führt. Dieses Phäno­ men wird katastrophale optische Zerstörung genannt (hiernach als COD (catastrophic optical damage) bezeich­ net), welches ein ernstes Problem bei einem AlGaAs-Reihen­ halbleiterlaser mit hohem Ausgang bedeutet. Eine Fenster­ struktur ist an einem Gebiet in der Nähe der Laseroszilla­ tionsfacette als Gebiet gebildet, welches einen größeren Bandabstand als denjenigen der entsprechenden Oszillations­ wellenlänge des Lasers besitzt, um die Lichtabsorption in der Nähe der Facette zu reduzieren, wodurch die COD verhin­ dert wird.

Fig. 21 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Struktur der Nähe der Laserfacette eines Halbleiterlasers mit hohem Ausgang veranschaulicht, welcher eine Fenster­ struktur an der Laseroszillationsfacette besitzt, und wird angeführt in Japanese Journal of Applied Physics, Band 30, (1991), 1904-1906. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 401 ein p-Typ GaAs-Substrat. Ein Bezugszeichen 402 bezeich­ net eine n-Typ GaAs-Stromblockierungsschicht, Bezugszeichen 403 bezeichnet eine p-Typ Al_0,33Ga_0,67As-Überzugsschicht, Bezugszeichen 404 bezeichnet eine aktive p-Typ Al_0,08Ga_0,92As-Schicht, Bezugszeichen 405 bezeichnet eine n-Typ Al_0,33Ga_0,67As-Überzugsschicht, und Bezugszeichen 406 bezeichnet eine n-Typ GaAs-Kontaktschicht. Bezugszeichen 407 bezeichnet eine durch Spaltung gebildete Facette (101) und Bezugszeichen 408 bezeichnet eine nicht dotierte AlGaAs-Fensterschicht, welche auf der Spaltungsfacette 407 gebildet ist.

Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens gegeben. Zuerst wird eine Halbleiterlaserstruktur durch ein herkömmliches naßchemisches Ätzverfahren und ein LPE-Ver­ fahren hergestellt. Mit anderen Worten, eine n-Typ GaAs- Stromblockierungsschicht 402 wächst kristallin auf dem p- Typ GaAs-Substrat 401 auf, und danach wird eine V-förmige Streifenrinne, welche das Substrat 401 erreicht und die Stromblockierungsschicht 402 durchdringt, an dem Zentral­ teil des Elements durch Ätzen gebildet. Danach wachsen die p-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 403, die aktive p-Typ AlGaAs- Schicht 404, die n-Typ GaAs-Überzugsschicht 405 und die n- Typ GaAs-Kontaktschicht 406 aufeinanderfolgend kristallin auf dem Wafer auf. Danach wird der Wafer auf eine ge­ wünschte Dicke gebracht und in eine Balkenform einer Breite entsprechend der Resonatorlänge aufgespalten. In einem ty­ pischen Halbleiterlaser hohen Ausgangs beträgt die Resona­ torlänge 300 bis 600 µm.

Ein Material, welches einen Bandabstand hat, welcher größer ist als derjenige des Lichtes des oszillierenden La­ sers wächst auf der Laserresonatorfacette 407 durch MOCVD auf, welche durch Spaltung gebildet worden ist. Bei dieser Vorrichtung nach dem Stand der Technik beträgt die Laseros­ zillationswellenlänge 830 nm, was einer Energie von etwa 1,49 eV entspricht, und es wird eine nicht dotierte Al_0,4Ga_0,6As-Schicht 408 als Fensterschicht verwendet, wel­ che einen Bandabstand von etwa 1,93 eV besitzt. Nachdem die Elektroden gebildet sind, wird eine Ummantelung der Fen­ sterschichtfacette und eine Chipseparation durchgeführt, womit ein Laserchip fertiggestellt ist.

In der oben beschriebenen Referenz wird berichtet, daß die Annahme einer derartigen Fensterstruktur unterdrückt wird, wodurch ein hoher Ausgang und eine Verlängerung der Lebenszeit erzielt wird.

Da bei dem integrierten Halbleiterlaser und Lichtmodu­ lator nach dem Stand der Technik, welcher in Fig. 18 darge­ stellt ist, die aktive Schicht eines Halbleiterlasers und die aktive Schicht des Lichtmodulators, d. h. die Lichtab­ sorptionsschicht, aus einer ununterbrochenen Halbleiter­ schicht gebildet sind, welche durch dasselbe Verfahren er­ zeugt worden ist, kann sich das Laserlicht, welches in dem Halbleiterlaser erzeugt worden ist, in Richtung auf die Lichtmodulatorseite entsprechend dem integrierten Halblei­ terlaser und Lichtmodulator nach dem Stand der Technik, welcher in Fig. 16 dargestellt ist, effektiv fortpflanzen. Bei dem Verfahren des Kristallaufwachsens jedoch, welches bei der Herstellung des in Fig. 18 dargestellten Halblei­ terlasers und Lichtmodulators verwendet wird, in welchem die Differenz der Schichtdicke der aufgewachsenen Halblei­ terschichten positiv zwischen einer Position nahe und einer Position abseits der Isolationsschicht auf dem Halbleiter­ substrat erzeugt worden ist, unter Verwendung, daß dort ei­ ne Differenz der Menge des Materiegases vorliegt, welche zu dem epitaxialen Aufwachsen beiträgt, wodurch in densel­ ben Halbleiterschichten ein Teil erzeugt wird, der einen größeren Bandabstand besitzt, und ein Teil, welcher einen kleineren Bandabstand besitzt, werden strikte Aufwachsbe­ dingungen erfordert und es tritt ein Mangel an Reproduzier­ barkeit auf. Da darüber hinaus ein selektives Aufwachsen unter Verwendung einer Isolierungsschicht für das Kri­ stallaufwachsen bezüglich der aktiven Schicht des Halblei­ terlasers und der Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodula­ tors verwendet wird, welche die tatsächliche Bauteilcharak­ teristik bestimmen, muß die Kristallqualität nicht so gut sein wie die Kristallqualität bei dem konventionellen Kri­ stallaufwachsen, bei welchem keine selektive Maske verwen­ det wird. Mit anderen Worten, beim Betrieb dieses inte­ grierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators wird keine befriedigende Zuverlässigkeit und Lebensdauer bezüglich der Vorrichtung erzielt.

Beim Herstellen des in Fig. 21 dargestellten Fenster­ struktur-Halbleiterlasers nach dem Stand der Technik trat das Problem auf, daß ein kompliziertes Verfahren der Spal­ tung des Wafers in eine Balkenform einer Breite entspre­ chend der Resonatorlänge des Halbleiterlasers und danach die Durchführung eines epitaxialen Aufwachsens erfordert wurde. Darüber hinaus hängt bei dem Verfahren des Durchfüh­ rens des epitaxialen Aufwachsens auf die Spaltungsfacette die Qualität des Kristallaufwachsens der aufgewachsenen Halbleiterschicht (Fensterschicht) wesentlich von dem Spal­ tungszustand ab, und es mangelt an Reproduzierbarkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen inte­ grierten Halbleiterlaser und Lichtmodulator vorzusehen, bei welchem eine aktive Schicht eines Halbleiterlasers und eine Lichtabsorptionsschicht eines Lichtmodulators gleichzeitig durch ein herkömmliches epitaxiales Aufwachsen erzeugt wer­ den kann, und welche überlegen bezüglich der Bauelementezu­ verlässigkeit ist, und eine sehr lange Lebensdauer besitzt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, einen Halbleiterlaser vorzusehen, welcher kein epitaxiales Auf­ wachsen auf eine Spaltungsfacette erfordert, daß einen Man­ gel an Reproduzierbarkeit aufweist, und welcher mit einer hohen Reproduzierbarkeit und Leichtigkeit hergestellt wer­ den kann. Andere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Er­ findung sind aus der hiernach gegebenen detaillierten Be­ schreibung ersichtlich; es sollte jedoch verstanden werden, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifische Aus­ führungsform lediglich als Veranschaulichung gegeben bzw. dargelegt wird, und daß verschiedene Veränderungen und Mo­ difizierungen im Rahmen der Erfindung dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich sind.

In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung enthält eine Halbleiterlaservorrichtung einen Halbleiterlaser, der in einem ersten Gebiet auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist, und einen Lichtmodulator eines Elektrofeld absorbierenden Typs, welcher in einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist, und moduliertes Licht mittels Durchlassens oder Absorbierens des in dem Halbleiterlaser erzeugten Lichts ausgibt. Des weiteren ist eine Halbleiter­ laminierungsschichtstruktur enthalten, welche eine Quanten­ muldenstrukturschicht aufweist, die über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat angeord­ net ist, und eine fehlangepaßte Gitterschicht, welche einen Halbleiter aufweist, der eine Gitterkonstante besitzt, wel­ che kleiner ist als diejenige des Halbleitersubstrats, des­ sen Schicht auf einem Teil der Halbleiterlaminierungs­ schichtstruktur angeordnet ist, deren Teil auf dem ersten Gebiet angeordnet ist.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung enthält eine Halbleiterlaservorrichtung einen Halbleiterlaser, welcher auf einem ersten Gebiet ei­ nes Halbleitersubstrats angeordnet ist, und einen Lichtmo­ dulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher an einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassens oder Absorbierens des in dem Halbleiterlaser erzeugten Lichts ein moduliertes Licht ausgibt. Des weite­ ren ist eine Halbleiterlaminierungsschichtstruktur enthal­ ten, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht aufweist, die über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halb­ leitersubstrat angeordnet ist, und eine fehlangepaßte Git­ terschicht, die eine Halbleiter mit einer größeren Gitter­ konstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist, welche auf einem Teil der Halbleiterlaminierungsschicht­ struktur angeordnet ist, deren Teil an dem ersten Gebiet angeordnet ist.

In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung enthält eine Halbleiterlaservorrichtung einen Halbleiterlaser, welcher auf einem ersten Gebiet ei­ nes Halbleitersubstrats angeordnet ist, und einen Lichtmo­ dulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher an einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist, und modul­ iertes Licht mittels Durchlassens oder Absorbierens des in dem Halbleiterlaser erzeugten Lichts ausgibt. Des weiteren ist eine Halbleiterlaminierungsschichtstruktur enthalten, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht enthält, die über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halblei­ tersubstrat angeordnet ist, und eine fehlangepaßte Gitter­ schicht, die über der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur erzeugt worden ist, welche auf dem ersten und dem zweiten Gebiet angeordnet ist und einen Halbleiter aufweist, der eine Gitterkonstante besitzt, die kleiner als diejenige des Halbleitersubstrats ist, wobei die Dicke von der oberen Oberfläche der Muldenschicht, welche die Quantenmulden­ struktur erzeugt, bis zu unteren Oberfläche der fehlange­ paßten Gitterschicht t1 an dem ersten Gebiet und t2 an dem zweiten Gebiet beträgt, wobei t1 < t2 ist.

In Übereinstimmung mit einem vierten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung enthält eine Halbleiterlaservorrichtung einen Halbleiterlaser, der auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist, und einen Lichtmodula­ tor eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher an einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und modul­ iertes Licht mittels Durchlassens oder Absorbierens des in dem Halbleiterlaser erzeugten Lichts moduliert. Des weite­ ren ist eine Halbleiterlaminierungsschichtstruktur enthal­ ten, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht enthält, die über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halb­ leitersubstrat angeordnet ist, und eine fehlangepaßte Git­ terschicht, welche über der Halbleiterlaminierungsschicht­ struktur auf dem ersten und dem zweiten Gebiet angeordnet ist und einen Halbleiter aufweist, der eine Gitterkonstante besitzt, die größer als diejenige des Halbleitersubstrats ist, wobei die Dicke von der oberen Oberfläche der Mulden­ schicht, welche die Quantenmuldenstruktur erzeugt, bis zu der unteren Oberfläche der fehlangepaßten Gitterschicht t1 an dem ersten Gebiet und t2 an dein zweiten Gebiet beträgt, wobei t1 < t2 ist.

In Übereinstimmung mit einem fünften Aspekt der vorlie­ genden Erfindung weist ein Verfahren zum Erzeugen einer Halbleiterlaservorrichtung, welche einen Halbleiterlaser enthält, der auf einem ersten Gebiet eines Halbleiter­ substrats angeordnet ist, und einen Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, der an einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und moduliertes Licht mittels Durchlassens oder Absorbierens von Licht moduliert, das in dem Halbleiterlaser erzeugt worden ist, die Schritte des Erzeugens einer Halbleiterlaminierungsstruktur, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht auf dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat ununterbrochen über die zwei Gebiete aufweist, und Erzeugen einer fehlan­ gepaßten Gitterschicht auf, welche einen Halbleiter auf­ weist, der eine Gitterkonstante besitzt, die größer als diejenige des Halbleitersubstrats ist, auf der Halbleiter­ laminierungsstruktur, die auf dem zweiten Gebiet gebildet ist.

In Übereinstimmung mit einem sechsten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen ei­ ner Halbleiterlaservorrichtung, die einen Halbleiterlaser enthält, der auf einem ersten Gebiet eines Halbleiter­ substrats angeordnet ist und einen Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds aufweist, wel­ cher an einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat be­ nachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und modulier­ tes Licht mittels Durchlassens oder Absorbierens des in dem Halbleiterlaser erzeugten Lichts ausgibt, die Schritte ei­ nes Bildens einer Halbleiterlaminierungsstruktur, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht auf dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat ununterbro­ chen über den zwei Gebieten aufweist, und Erzeugen einer fehlangepaßten Gitterschicht auf, welche einen Halbleiter aufweist, der eine Gitterkonstante besitzt, die größer als diejenige des Halbleitersubstrats ist, auf der Halbleiter­ laminierungsstruktur, die auf dem zweiten Gebiet gebildet ist.

In Übereinstimmung mit einem siebten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung enthält ein Halbleiterlaser eine Halblei­ terlaminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur enthält, eine fehlangepaßte Gitterschicht, die einen Halbleiter aufweist, der eine Git­ terkonstante besitzt, die kleiner ist als diejenige des Halbleitersubstrats, das auf einem vorgeschriebenen Gebiet auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur angeordnet ist, und eine lichtaussendende Facette, welche einschließ­ lich eines aktiven Schichtteils direkt unter dem Gebiet ge­ bildet ist, an welchem die fehlangepaßte Gitterschicht ge­ bildet ist.

In Übereinstimmung mit einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Halbleiterlaser eine Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur enthält, eine fehlange­ paßte Gitterschicht, die einen Halbleiter aufweist, welche eine Gitterkonstante besitzt, die größer ist als diejenige des Halbleitersubstrats, das auf einem vorgeschriebenem Ge­ biet auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur angeord­ net ist, die auf dem zweiten Gebiet gebildet ist, und eine lichtaussendende Facette, welche einschließlich eines akti­ ven Schichtteils direkt unter dem Gebiet gebildet ist, an welchem die fehlangepaßte Gitterschicht nicht gebildet ist.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine fehlangepaßte Gitterschicht oberhalb derselben Quan­ tenmuldenstruktur angeordnet, die gleichzeitig epitaxial aufgewachsen ist, um den Bandabstand der Quantenmulden­ strukturschicht um einen Teil davon abzusetzen, wodurch die aktive Schicht der Halbleiterschicht und die Lichtabsorpti­ onsschicht des Lichtmodulators erzeugt werden. Daher kann die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtab­ sorptionsschicht des Lichtmodulators aus derselben und gleichförmig dicken Halbleiterschicht gebildet sein, und die Übertragungs- bzw. Durchlässigkeitseffizienz des in dem Halbleiterlaser erzeugten Laserlichts zu dem Lichtmodulator kann im Vergleich mit einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik wesentlich verbessert werden. Darüber hinaus kann die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtab­ sorptionsschicht des Lichtmodulators nicht durch Aufwachsen unter Verwendung eines selektiven Aufwachsens oder ähnli­ chem durch das herkömmliche epitaxiale Aufwachsverfahren zur Zeit gebildet werden, wodurch die Qualität der Halblei­ terschicht bezüglich der aktiven Schicht des Halbleiterla­ sers und der Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators, welche sich weitgehend auf die Vorrichtungscharakteristik auswirken, ziemlich überlegen gemacht werden kann, und es wird ein integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator erzeugt, welcher eine hohe Zuverlässigkeit und eine sehr lange Lebensdauer besitzt.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der Bandabstand der aktiven Quantenmuldenschicht um ein Teil durch Anordnen einer fehlangepaßten Gitterschicht über die aktive Quantenmuldenschicht abgesetzt. Daher wird eine Fensterstruktur vorgesehen, welche einen größeren Bandab­ stand in der Nähe der lichtaussendenden Facette besitzt als demjenigen der aktiven Schicht innerhalb des Lasers, wo­ durch ein kompliziertes Verfahren wie ein epitaxiales Auf­ wachsen auf die gespaltene Facette nicht erfordert wird, und es kann ein Halbleiterlaser mit einer Fensterstruktur mit einer hohen Reproduzierbarkeit und mit einer hohen Steuerbarkeit erzeugt werden.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer er­ sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschau­ licht.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Richtung der Resonatorlänge eines Hauptteils eines integrierten Halblei­ terlasers und Lichtmodulators entsprechend Fig. 1.

Fig. 3(a) bis 3(d) zeigen perspektivische Ansichten, welche die Verfahrensschritte zum Herstellen des integrier­ ten Halbleiterlasers und Lichtmodulators von Fig. 1 erläu­ tern.

Fig. 4(a) bis 4(d) zeigen perspektivische Ansichten, welche die Verfahrensschritte zum Herstellen des integrier­ ten Halbleiterlasers und Lichtmodulators von Fig. 1 erläu­ tern.

Fig. 5(a) bis 5(b) zeigen Diagramme zum Beschreiben eines Verfahrens zum teilweisen Modulieren der Bandab­ standsstruktur der Quantenmuldenstruktur durch partielles Anordnen einer der Quantenmuldenstruktur nicht angepaßten Gitterschicht auf der Quantenmuldenstruktur, d. h. ein Dia­ gramm, welches die Schichtstruktur eines "Belasters" (stressor) veranschaulicht, welcher die Bandabstandsstruk­ tur der Quantenmuldenstruktur direkt unterhalb davon durch die fehlangepaßte Gitterschicht moduliert, und ein Dia­ gramm, welches die Bandabstandsstruktur davon veranschau­ licht.

Fig. 6(a) zeigt einen Querschnitt, welcher die Schicht­ struktur einschließlich einer fehlangepaßten InGaAs-Gitter­ schicht der GaAs-Einzelquantenmuldenschicht und einer Schicht veranschaulicht, welche dazwischen angeordnet ist, und Fig. 6(b)-6(d) zeigen Diagramme, welche die Bezie­ hung zwischen der Schichtdicke der zwischen der fehlange­ paßten InGaAs-Gitterschicht und der GaAs-Einzelquantenmul­ denschicht angeordneten Schicht und die Modulation der Bandabstandsstruktur der GaAs-Einzelquantenmuldenschicht darstellen.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur des integrierten Halbleiterla­ sers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer zwei­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschau­ licht.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt entlang der Richtung der Resonatorlänge eines Hauptteils des integrierten Halblei­ terlasers und Lichtmodulators von Fig. 7.

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur des integrierten Halbleiterla­ sers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer drit­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschau­ licht.

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur des integrierten Halbleiterla­ sers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer vier­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 11 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur des integrierten Halbleiterla­ sers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer fünf­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 12 zeigt einen Querschnitt entlang der Richtung der Resonatorlänge eines Hauptteils des integrierten Halb­ leiterlasers und Lichtmodulators von Fig. 11.

Fig. 13(a)-13(d) zeigen perspektivische Ansichten, welche den Herstellungsprozeß des integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators von Fig. 11 veranschaulichen.

Fig. 14(a)-14(b) zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht, welche das Herstellungsver­ fahren des integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodula­ tors von Fig. 11 veranschaulichen.

Fig. 15(a) zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Struktur eines Halbleiterlasers mit Facettenfenster­ struktur in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung erläutert, und Fig. 15(b) zeigt eine Querschnittsansicht davon entlang der Richtung der Resonatorlänge.

Fig. 16(a) zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur eines Halbleiterlasers mit Facettenfensterstruktur in Übereinstimmung mit einer sech­ sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, und Fig. 16(b) zeigt eine Querschnittsansicht eines Haupt­ teils davon entlang der Richtung der Resonatorlänge.

Fig. 17(a)-17(d) zeigen Querschnittsansichten und Fig. 17(e)-17(i) zeigen perspektivische Ansichten, wel­ che jeweils die Verfahrensschritte zum Herstellen des inte­ grierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators von Fig. 16 erläutern.

Fig. 18(a), 18(b) und 18(c) zeigen perspektivische Ansichten und eine Querschnittsansicht zum Beschreiben ei­ ner Struktur und eines Herstellungsverfahrens eines anderen integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators nach dem Stand der Technik.

Fig. 19 zeigt ein Diagramm zum Beschreiben eines Modu­ lationsbetriebs von Laserlicht infolge des Franz-Keldysh- Effekts.

Fig. 20 zeigt ein Diagramm zum Beschreiben eines Modu­ lationsbetriebs eines Laserlichts infolge des quantenbe­ schränkten Stark-Effekts.

Fig. 21 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche ei­ nen Halbleiterlaser mit Fensterstruktur nach dem Stand der Technik veranschaulicht.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer er­ sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, und Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Richtung der Resonatorlänge eines Hauptteils eines in Fig. 1 dargestell­ ten Halbleiterlasers. In diesen Figuren bezeichnet Bezugs­ zeichen 101 ein n-Typ InP-Substrat. In dem Mesastreifenteil 1000 ist eine untere n-Typ InP-Überzugsschicht 102 auf dem n-Typ InP-Substrat 101 angeordnet, und nicht dotierte In GaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschichten 103a, 103b sind auf der n-Typ InP-Überzugsschicht 102 angeordnet. Eine er­ ste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 104 ist auf den nicht dotierten Vielfachquantenmuldenschichten 103a und 103b an­ geordnet, und eine fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht (lattice mismatched layer) 105 ist auf der oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 104 auf einem vorbestimmten Gebiet in einer Streifenform entsprechend einer vorgegebenen Länge angeordnet. Eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 106 ist auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 104 an­ geordnet, eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 106 ist auf der fehlangepaßten p-Typ GaInP-Gitterschicht 105 angeordnet. Eine p-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 107, welche in einem Beugungsgitter gebildet ist, ist auf der zweiten oberen p-Typ Überzugsschicht 106a angeordnet, und eine p-Typ InP-Kappenschicht 108a ist auf der zweiten obe­ ren p-Typ Überzugsschicht 106a angeordnet, um die p-Typ In GaAsP-Lichtführungsschicht 107 zu verdecken, eine p-Typ InP-Kappenschicht 108b ist auf der oberen p-Typ InP-Über­ zugsschicht 106b angeordnet. Mit Fe dotierte InP-Blockie­ rungsschichten 109 sind an beiden Seiten des Mesastreifen­ teils 1000 angeordnet. Streifenförmige p-Typ InGaAs-Kon­ taktschichten 110a und 110b sind auf einem Teil der oberen Oberfläche der mit Fe-dotierten InP-Blockierungsschicht 109 und der oberen Oberfläche des Mesastreifenteils 1000 ange­ ordnet. Eine Siliziumnitridschicht 111 ist zum Bedecken des Grenzteils angeordnet, d. h. des Verbindungsteils zwischen den p-Typ InGaAs-Kontaktschichten 110a und 110b, und der oberen Oberfläche der mit Fe-dotierten InP-Blockierungs­ schichten 109. Eine Elektrode mit p-Teil für den Halblei­ terlaser 112a ist auf der Siliziumnitridschicht 111 ange­ ordnet, so daß ein Teil davon sich in Kontakt mit der obe­ ren Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 110a befin­ det, und eine Elektrode mit p-Teil für den Lichtmodulator 112b ist auf der Siliziumnitridschicht 111 angeordnet, so daß ein Teil davon sich in Kontakt mit der oberen Oberflä­ che der p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 110 befindet. Eine ge­ meinsame Elektrode mit n-Teil 112c ist auf der rückseitigen Oberfläche des n-Typ InP-Substrats 101 angeordnet.

Ein Teil des Mesastreifenteils 1000 ausschließlich der fehlangepaßten p-Typ GaInP-Gitterschicht 105, d. h. die un­ tere n-Typ InP-Überzugsschicht 102, die nicht dotierte Vielfachquantenmuldenschicht (aktive Schicht) 103a, die er­ ste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 104, die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 106a, eine p-Typ InGaAsP-Licht­ führungsschicht 107, welche in einem Beugungsgitter gebil­ det ist, und die p-Typ InP-Kappenschicht 108a, stellt eine Laminierungsschichtstruktur dar, welche eine aktive Schicht eines Halbleiterlasers enthält, und der Halbleiterlaser wird durch die Laminierungsschichtstruktur, die p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 110a, die p-Typ Elektrode 112a und die n-Typ Elektrode 112c gebildet. Darüber hinaus bildet ein Teil des Laserstreifenteils 1000, welcher die fehlange­ paßte p-Typ GaInP-Schicht 105 enthält, d. h. die untere n- Typ InP-Überzugsschicht 102, die nicht dotierte Vielfach­ quantenmuldenschicht (Lichtabsorptionsschicht) 103b, die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 104, die fehlange­ paßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 105, die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 106b und die p-Typ InP-Kappenschicht 108b, eine Laminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Lichtmodulators enthält, und der Lichtmodula­ tor wird von der Laminierungsschichtstruktur, der p-Typ In GaAs-Kontaktschicht 110b, der p-Typ Elektrode 112b und der n-Typ Elektrode 112c gebildet.

Fig. 3 und 4 zeigen perspektivische Ansichten, wel­ che die Verfahrensschritte zum Herstellen des integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators von Fig. 1 veranschau­ lichen.

Es werden Beschreibungen des Herstellungsverfahren des integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators in Über­ einstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 und die in­ nere Struktur im Detail gegeben.

Wie in Fig. 3(a) gezeigt, läßt man zuerst eine untere n-Typ InP-Überzugsschicht 102 einer Dicke von 2 µm, eine aktive nicht dotierte Vielfachquantenmuldenschicht 103 und eine erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 104 einer Dicke von 0,03 µm aufeinanderfolgend auf dem n-Typ InP-Substrat 101 durch metallorganische chemische Aufdampfung (hiernach als MOCVD bezeichnet) aufwachsen. Die Vielfachquantenmul­ denschicht 103 besitzt eine Struktur des Laminierens einer Mehrzahl von Sperrschichten einer jeweiligen Dicke von 7 nm, welche InGaAsP mit einer Zusammensetzung entsprechend einer Wellenlänge von 1,32 µm aufweisen, und einer Mehrzahl von InGaAs-Muldenschichten einer Dicke von jeweils 3 nm, wobei die Zahl von Mulden gleich fünf ist.

Danach wächst eine fehlangepaßte p-Typ Ga_0,37In_0,63P- Gitterschicht 105 einer Dicke von 6 nm epitaxial auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 104 auf, und die fehlangepaßte GaInP-Gitterschicht 105 wird in eine Strei­ fenform unter Verwendung herkömmlicher Photolithografie und Ätztechnik strukturiert, wie in Fig. 3(b) gezeigt ist. Die Streifenbreite der fehlangepaßten Gitterschicht 105 beträgt etwa 1,2 µm.

Fig. 5 zeigt ein Diagramin zum Beschreiben des Verfahren zum partiellen Modulieren der Bandstruktur der Einzelquan­ tenmuldenschicht, welches in Appl. Phys. Lett., Band 59, Nr. 15, 7. Oktober 1991, S. 1875-1877 angeführt ist.

Entsprechend Fig. 5(a) bezeichnet Bezugszeichen 50 ein GaAs-Substrat. Auf das Substrat 50 läßt man eine untere Al_0,3Ga_0,7As-Überzugsschicht 51 einer Dicke von 18 nm, eine GaAs-Einzelquantenmuldenschicht 52 einer Dicke von 6 nm, ei­ ne obere Al_0,3Ga_0,7As-Überzugsschicht 53 einer Dicke von 18 nm, eine GaAs-Schicht 54 einer Dicke von 3 nm, eine fehlan­ gepaßte In_0,35Ga_0,65As-Gitterschicht 55 einer Dicke von 6 nm und eine GaAs-Schicht 56 einer Dicke von 20 nm aufeinander­ folgend epitaxial aufwachsen. Die GaAs-Schicht 54, die fehlangepaßte InGaAs-Gitterschicht 55 und die GaAs-Schicht 56 werden in einer Drahtstruktur (wire configuration) ge­ bildet, welche eine Breite W von 120 nm durch Gasphasenät­ zen besitzt. Fig. 5(b) zeigt eine Bandstruktur der GaAs- Einzelquantenmuldenschicht 52 in der in Fig. 5(a) darge­ stellten Schichtstruktur.

Bei diesem Stand der Technik ist eine fehlangepaßte InGaAS-Gitterschicht, welche bezüglich GaAs eine unter­ schiedliche Gitterkonstante besitzt, auf einer GaAs-Einzel­ quantenmuldenschicht über der AlGaAs-Schicht angeordnet, und es wird auf die Einzelquantenmuldenschicht ein Druck angelegt, wodurch die Bandstruktur der Einzelquantenmulden­ schicht partiell moduliert wird. Mit anderen Worten, die Gitterkonstante des In_0,35Ga_0,65As ist um etwa 2,6% größer als diejenige des GaAs, und es ist eine Dehnungsspannung an die GaAs-Einzelquantenmuldenschicht 52 direkt darüber ange­ legt, wo die fehlangepaßte Gitterschicht 55 angeordnet ist. Als Ergebnis bildet die in Fig. 5(a) dargestellten Schicht­ struktur die GaAs-Einzelquantenmuldenschicht 52 eine Band­ kante in einem Gebiet direkt oberhalb, wo die ziemlich dünne fehlangepaßte InGaAs-Gitterschicht 55 moduliert wird, so daß der Bandabstand vermindert wird. Wenn im Gegensatz dazu eine Halbleiterschicht, die eine kleinere Gitterkon­ stante als diejenige der Muldenschicht besitzt, verwendet wird, wird die Muldenschicht einem zusammenpressenden Druck unterworfen, und die Bandkante der Muldenschicht wird der­ art moduliert, daß der Bandabstand vergrößert wird.

Es wurde eine Studie zum Realisieren einer Quantenbe­ schränkung hoher Ordnung bezüglich der Halbleiterwaferober­ fläche unter Verwendung einer derartigen Technik durchge­ führt, und es sind beispielsweise entsprechend der oben be­ schriebenen Differenz eine Mehrzahl von streifenförmigen fehlangepaßten InGaAs-Gitterschichten direkt auf einer Ein­ zelquantenmuldenstruktur gebildet, und daher ist eine Quan­ tumdrahtstruktur (quantum wire structure) in der GaAs-Ein­ zelquantenmuldenschicht gebildet. Es ist darüber hinaus durch Bilden der fehlangepaßten Gitterschicht in einer kreisförmigen (oder rechteckigen) Form möglich, eine Quan­ tenkastenstruktur (quantum box structure) in der Quanten­ muldenstruktur zu erzeugen.

Bei dieser Ausführungsform ist die Gitterkonstante der fehlangepaßten Ga_0,37In_0,63P-Gitterschicht 105 um etwa 2,6 % kleiner als diejenige des InP-Substrats 101, und die Vielfachquantenmuldenschicht 103 direkt unter der fehlange­ paßten GaInP-Gitterschicht 105 ist der zusammendrückenden Spannung durch die fehlangepaßte GaInP-Gitterschicht 105 unterworfen. Als Ergebnis wird die Bandstruktur der Viel­ fachquantenmuldenschicht 103 des Gebiets, welches die Span­ nung empfängt, moduliert, und der Bandabstand davon wird größer als derjenige der Vielquantenmuldenschicht 103 des Gebiets, welches die Spannung nicht empfängt.

Aus diese Weise besitzt die nicht dotierte Vielfach­ quantenmuldenschicht 103 in einem Gebiet der fehlangepaßten streifenförmigen p-Typ GaInP-Gitterschicht 105 direkt ober­ halb davon, d. h. in dem Gebiet des Lichtmodulators, und in einem Gebiet ohne streifenförmige fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht direkt oberhalb davon, d. h. in dem Halbleiterlasergebiet, unterschiedliche Bandabstände. In der folgenden Beschreibung wird die Quantenmuldenschicht 103 des integrierten Halbleiterlasergebiets als aktive Quantenmuldenschicht 103a dargestellt, und die Quantenmul­ denschicht 103 des Lichtmodulatorsgebiet wird als Quanten­ muldenlichtabsorptionsgebiet 103b dargestellt.

In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird die Quan­ tenmuldenschicht direkt unterhalb der fehlangepaßten Git­ terschicht bezüglich der Bandabstandsstruktur moduliert, jedoch, wie bezüglich der Bandabstandsstruktur von Fig. 5(b) dargestellt, erzeugt das Endteil der fehlangepaßten Gitterschicht einen Bandabstand, welcher bezüglich der Sperrichtung infolge des Randeffekts moduliert ist. Diese Randeffekte ermöglichen eine Beschränkung der Elektronen­ lochpaare effektiver auf ein Gebiet, das einen schmalen Bandabstand besitzt, welches durch Anlegen einer Dehnungs­ spannung an die Quantenmuldenschicht erzeugt wird und sehr wirksam beim Realisieren einer Quantendrahtstruktur oder einer Quantenkastenstruktur ist, wie bei der oben beschrie­ benen Referenz. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Bandabstand der Quantenmuldenschicht in Sperrichtung modul­ iert, d. h. in Richtung einer Bandabstandsverringerung in­ folge des Randeffekts, und es wird in diesem Gebiet Licht absorbiert, welches von dem Halbleiterlaser erzeugt worden ist, und die Lichtleitungseffizienz wird verschlechtert. Dementsprechend ist es wünschenswert, den Randeffekt durch irgendein Verfahren zu unterdrücken.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, welches eine Beziehung zwi­ schen der Schichtdicke einer Schicht, die zwischen der fehlangepaßten InGaAs-Gitterschicht und der GaAs-Einzel­ quantenmuldenschicht angeordnet ist, und eine Modulation einer Bandabstandsstruktur der einzigen GaAs-Quantenmulden­ schicht erläutert, wie in der Related Compound, Institute of Phyics Conference, Serien Nr. 129, S. 217, (1992) ange­ führt ist.

Entsprechend Fig. 6(a) bezeichnet Bezugszeichen 60 eine AlGaAs-Schicht. Eine dritte GaAs-Einzelquantenmuldenschicht (QW3) 61 einer Dicke von 6 nm, eine AlGaAs-Schicht 62 einer Dicke von 40 nm, eine zweite GaAs-Einzelquantenmulden­ schicht (QW2) 63 einer Dicke von 7 nm, eine AlGaAs-Schicht 64 einer Dicke von 20 nm, eine erste GaAs-Einzelquantenmul­ denschicht (QW1) 65 einer Dicke von 12 nm und eine AlGaAs- Schicht 66 einer Dicke von 20 nm sind aufeinanderfolgend epitaxial auf der AlGaAs-Schicht 60 aufgewachsen. Eine ziemlich dünne GaAs-Schicht 67, eine fehlangepaßte InGaAs- Gitterschicht 68 einer Dicke von 6 nm und eine GaAs-Kappen­ schicht 69 sind aufeinanderfolgend epitaxial auf der AlGaAs-Schicht 66 aufgewachsen. Die GaAs-Schicht 67, die fehlangepaßte Gitterschicht 68 und die GaAs-Schicht 69 sind in einer Punktform eines Durchmessers von 120 nm durch Gas­ phasenätzen gebildet.

Fig. 6(b) zeigt ein Diagramm, welches eine Art einer Bandkantenmodulation der ersten GaAs-Einzelquantenmulden­ schicht (QW1) 65 veranschaulicht, Fig. 6(c) zeigt ein Dia­ gramm, welches eine Art einer Bandkantenmodulation der zweiten GaAs-Einzelquantenmuldenschicht (QW2) 63 veran­ schaulicht, und Fig. 6(c) zeigt ein Diagramm, welches eine Art einer Bandkantenmodulation der dritten GaAs-Einzelquan­ tenmuldenschicht (QW3) 61 veranschaulicht.

Die Schichtdicke d₁ der Schicht, welche zwischen der ersten Quantenmuldenschicht (QW1) 65 und der fehlangepaßten Gitterschicht 68 angeordnet ist, beträgt etwa 20 nm, die veränderte Energie des Leitungsbandes der ersten Quanten­ muldenschicht (QW1) 65 beträgt etwa 13 meV, und der Randef­ fekt ist groß. Demgegenüber beträgt die Schichtdicke d₂ der Schicht, welche zwischen der zweiten Quantenmuldenschicht (QW2) 63 und der fehlangepaßten Gitterschicht 68 angeordnet ist, etwa 52 nm, und die veränderte Energie des Leitungs­ bands der zweiten Quantenmuldenschicht (QW2) 63 beträgt 7 meV, und es tritt nahezu kein Randeffekt auf. Darüber hin­ aus beträgt die Schichtdicke d₃ der Schicht, welche zwi­ schen der dritten Quantenmuldenschicht (QW3) 61 und der fehlangepaßten Gitterschicht 68 angeordnet ist, etwa 99 nm, und die veränderte Energie des Leitungsbands, der dritten Quantenmuldenschicht (QW3) 61 beträgt 1 meV.

Aus Fig. 6 ist es offensichtlich, daß, wenn die Entfer­ nung zu der Quantenmuldenschicht etwas ausgedehnt wird, insbesondere auf etwa 0,03 µm, es möglich ist, den Randef­ fekt auf einen Grad zu reduzieren, wobei praktisch keine Hemmung auftritt.

Wenn demgegenüber die Entfernung zu groß gemacht wird, erreicht der Einfluß infolge der Anwendung der Spannung durch die fehlangepaßte Gitterschicht nicht die Quantenmul­ denschicht, und es ist nicht möglich, einen hinreichenden Bandabstandsunterschied zwischen der Absorptionsschicht des Lichtmodulators und der aktiven Schicht des Halbleiterla­ sers zu erzeugen, und es wird keine Funktion hinsichtlich eines integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators er­ zielt. Dementsprechend wird gefordert, daß der oben be­ schriebene Abstand kleiner als der Abstand gemacht wird, bei welchem ein Bandabstandsunterschied hinreichend in der Quantenmuldenschicht infolge des Effekts der fehlangepaßten Gitterschicht erzeugt werden kann. Bei dieser Ausführungs­ form ist es wünschenswert, einen Bandabstandsunterschied von etwa 5 eV zu dem niedrigsten Niveau zwischen der akti­ ven Vielfachquantenmuldenschicht 103a und dem Gebiet 103b vorzusehen, welches als Vielfachquantenmulden-Lichtabsorp­ tionsschicht dient. Unter der Annahme, daß die Energiever­ änderung der Quantenmuldenschicht unter Verwendung einer fehlangepaßten Gitterschicht in etwa umgekehrt proportional zu dem Abstand der fehlangepaßten Gitterschicht von der Quantenmuldenschicht ist, kann der Abstand zwischen der fehlangepaßten Gitterschicht und der Quantenmuldenschicht, der einen Energieunterschied von etwa 5 meV erzeugen kann, auf etwa 0,08 µm aus den Daten entsprechend Fig. 6 berech­ net werden.

Bei dieser Ausführungsform beträgt die Dicke der ersten oberen Überzugsschicht 104 etwa 0,03 µm, wie oben beschrie­ ben ist. Daher ist die Entfernung von dem oberen Ende der Quantenmuldenschicht, die als oberste von den fünf Mulden­ schichten angeordnet ist, welche die Vielfachquantenmulden­ struktur 103 darstellen, zu der fehlangepaßten Gitter­ schicht die Summe der Dicke von 0,03 µm der ersten oberen Überzugsschicht 104 und der Dicke von 7 nm der Grenzschicht zwischen der ersten oberen Überzugsschicht 104 und der Mul­ denschicht, die an der obersten Stelle angeordnet ist, d. h. 0,037 µm, während die Entfernung zwischen dem oberen Ende der Muldenschicht, die als unterste der fünf Schichten an­ geordnet ist, welche die Vielfachquantenmuldenstruktur 103 bilden, eine Summe von 0,037 µm und der Summe 40 nm der vier Muldenschichten und der vier Sperrschichten ist, d. h. 0,077 µm, wobei jeder dieser Werte in dem oben beschriebe­ nen erlaubbaren Bereich enthalten ist.

Eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 106 einer Dicke von 0,2 µm und eine p-Typ-Lichtführungsschicht 107 einer Dicke von 45 nm, welche InGaAsP mit einer Zusammen­ setzung entsprechend der Wellenlänge von 1,15 µm aufweist, sind epitaxial auf der Wafer aufgewachsen, und danach wird die Lichtführungsschicht 107 durch Verwendung herkömmlicher Photolithographie und Ätztechnik strukturiert, wodurch ein Beugungsgitter mit einem Mittenabstand bzw. Rasterabstand von lediglich 200 nm an dem Gebiet erzeugt wird, bei wel­ chem die fehlangepaßte GaInP-Gitterschicht 105 nicht gebil­ det ist (Fig. 3(c)).

Des weiteren ist eine p-Typ InP-Kappenschicht 108 einer Dicke von 200 nm epitaxial auf der Wafer (Fig. 3(d)) aufge­ wachsen.

Die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 102, die nicht do­ tierte InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschicht 103, die obere p-Typ InP-Überzugsschicht 104, die obere p-Typ InP- Überzugsschicht 106, die p-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 107, welche in dem Beugungsgitter gebildet ist, und die p- Typ InP-Kappenschicht 108 sind durch Verwendung herkömmli­ cher Photolithographie und Ätztechnik gebildet, wodurch ein Mesastreifenteil 1000 gebildet ist, welches sich in die Längsrichtung der streifenförmigen fehlangepaßten p-Typ GaInP-Gitterschicht 105 (Fig. 4(a)) erstreckt. Die Breite des Mesastreifenteils 1000 beträgt etwa 1,3 µm. Dies bedeu­ tet, daß die Breite der streifenförmigen fehlangepaßten p- Typ GaInP-Gitterschicht 105 ein bißchen schmaler als die Breite des Mesastreifenteils 1000 ist.

Nachdem das Mesastreifenteil 1000 wie oben beschrieben gebildet ist, wachsen selektiv Fe-dotierte InP-Blockie­ rungsschichten 109 auf beiden Seiten des Mesastreifenteils 1000 auf, um den Mesastreifenteil 1000 zu verdecken (Fig. 4(b)), und darauf folgend wächst eine p-Typ InGaAs-Kontakt­ schicht 110 einer Dicke von 0,5 µm epitaxial auf dem Me­ sastreifenteil 1000 und den Fe-dotierten InP-Blockierungs­ schichten 109 auf. Als nächstes wird durch Verwendung her­ kömmlicher Photolithographie und Ätztechnik die p-Typ InGaAs-Kontaktierungsschicht 110 in einer Streifenstruktur entlang des Mesastreifenteils 1000 strukturiert, um die p- Typ InGaAs-Kontaktschichten 110a und 110b zu bilden.

Eine Siliziumnitridschicht ist auf den oberen Oberflä­ chen der p-Typ InGaAs-Kontaktschichten 110a, 110b und der Fe-dotierten InP-Blockierungsschichten 109 angeordnet, und danach wird diese Schicht durch herkömmliche Photolithogra­ phie und Ätztechnik strukturiert, um eine Siliziumnitrid­ schichtstruktur 111 zu bilden, welche Öffnungen besitzt, die die Oberflächen der p-Typ InGaAs-Kontaktschichten 110a und 110b aussetzen.

Danach werden ein Verfahren zur Bildung einer Metall­ schicht durch Auftragen von beispielsweise Au-Zn/Au auf die Siliziumnitridschichtstruktur 111 und geeignetes Struktu­ rieren in eine gewünschte Form, um eine Elektrode mit p- Teil 112a für einen Halbleiterlaser und eine Elektrode mit p-Teil 112b für einen Lichtmodulator zu bilden, welche von­ einander getrennt sind, und ein Verfahren zur Bildung einer gemeinsamen Elektrode mit n-Teil, welche beispielsweise Au- Ge/Au auf der rückseitigen Oberfläche des n-Typ InP- Substrats 101 aufweist, durchgeführt, um den integrierten Halbleiterlaser und Lichtmodulator fertigzustellen, der in Fig. 1 dargestellt ist.

Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben. Wenn eine Durchlaßspannung an die Elektrode 112a mit p-Teil und die Elektrode 112c mit n-Teil für den Halbleiterlaser angelegt wird, werden Ladungsträger in die aktive InGaAs/InGaAsP- Vielfachquantenmuldenschicht 103a injiziert, und es tritt eine Laseroszillation bei einer Wellenlänge in Übereinstim­ mung mit dem effektiven Bandabstand der aktiven Vielfach­ quantenmuldenschicht 103a und dem Beugungsgitter auf, wel­ ches von der Lichtführungsschicht 107 gebildet ist. Das an der aktiven Vielfachquantenmuldenschicht 103a gebildete Licht pflanzt sich in die Lichtabsorptionsschicht 103b der Lichtmodulatorseite fort, und es wird Laserlicht von der gespaltenen Facette der Vielfachquantenmulden-Lichtabsorp­ tionsschicht 103b ausgesandt. Da der Bandabstand der Lichtabsorptionsschicht 103b größer ist als derjenige der aktiven Schicht 103a, wie oben beschrieben ist, tritt das Laserlicht, wenn keine Spannung an den Lichtmodulatorteil angelegt wird (in einem Fall ohne Vorspannung), danach durch das Lichtmodulatorgebiet durch, ohne von der Lichtab­ sorptionsschicht 103b absorbiert zu werden, und es tritt aus der gespaltenen Facette der Lichtabsorptionsschicht 103b heraus. Wenn demgegenüber an den Lichtmodulator durch Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode mit n- Teil 112c und einer negativen Spannung an die Elektrode mit p-Teil 112b eine Vorspannung in Sperrichtung angelegt wird, wird an die Lichtabsorptionsschicht 103b ein elektrisches Feld angelegt, und infolge des quantenbeschränkenden Stark­ effekts der Vielfachquantenmuldenschicht wird das Absorpti­ onsende aufgrund der Erregung auf die Seite der größeren Wellenlänge verschoben, wodurch der effektive Bandabstand der Lichtabsorptionsschicht 103b auf einen Wert vermindert wird, welcher kleiner ist als der Wert in dem DFB-Laserge­ biet, und das Laserlicht wird absorbiert und verschwindet in dem Lichtmodulator. Bei dieser Ausführungsform wird durch Anlegen einer Vorspannung in Sperrichtung an den Lichtmodulator, wie oben beschrieben, ein Lichtsignal einer Übertragungs- bzw. Durchlässigkeitscharakteristik von bei­ spielsweise 5 Gb/s erzeugt.

Bei dem integrierten Halbleiterlaser und Lichtmodulator dieser Ausführungsform ist eine fehlangepaßte Gitterschicht partiell oberhalb derselben Quantenmuldenstrukturschicht angeordnet, welche gleichzeitig epitaxial aufgewachsen ist, um den Bandabstand der Quantenmuldenstrukturschicht parti­ ell abzugrenzen, wodurch die aktive Schicht des Halbleiter­ lasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators an derselben Halbleiterschicht zusammengesetzt sein können und eine gleiche Dicke aufweisen können, und die Durchläs­ sigkeits 47376 00070 552 001000280000000200012000285914726500040 0002004433873 00004 47257effizienz des in dem Halbleiterlaser erzeugten La­ serlichts zu dem Lichtmodulator kann um einen großen Betrag erhöht werden. Da darüber hinaus die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Licht­ modulators nicht durch Verwendung einer selektiven Auf­ wachsmaske oder ähnlichem sondern durch ein herkömmliches erstmaliges epitaxiales Aufwachsverfahren gebildet werden, wodurch die Qualität der Halbleiterschicht bezüglich der aktiven Schicht des Halbleiterlasers und der Lichtabsorpti­ onsschicht des Lichtmodulators, welche wesentlich auf die Charakteristik der Vorrichtung einwirken, stark angehoben werden kann, und es wird ein integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator erzeugt, welcher eine hohe Zuverlässig­ keit und eine sehr lange Lebensdauer besitzt.

Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform die fehlangepaßte Gitterschicht 105 entsprechend einer Strei­ fenstruktur unter Verwendung von Photolithographie und Ätz­ technik ausgebildet worden ist, nachdem sie auf der voll­ ständigen Oberfläche der ersten oberen Überzugsschicht 104 aufgewachsen ist, kann eine streifenförmige fehlangepaßte Gitterschicht durch Verwendung einer selektiven Aufwach­ stechnik mit einer Isolationsschicht als Maske gebildet werden. Das heißt, es wird eine Isolationsschicht auf der ersten oberen Überzugsschicht 104 gebildet, diese Isolati­ onsschicht erhält eine Struktur, welche eine streifenförmi­ ge Öffnung an einem Gebiet bezüglich der fehlangepaßten Gitterschicht aufweist, eine fehlangepaßte Gitterschicht wächst kristallin unter Verwendung der strukturierten Iso­ lierungsschicht als selektive Aufwachsmaske auf, und danach wird die Isolationsschicht entfernt, wodurch eine streifen­ förmige fehlangepaßte Gitterschicht 105 gebildet wird (Fig. 3(b)).

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Vielfachquantenmuldenstrukturschicht als Quantenmulden­ strukturschicht 103 verwendet, es kann auch jedoch auch ei­ ne Einzelquantenmuldenstrukturschicht verwendet werden.

Zweite Ausführungsform

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche einen integrierten Halbleiterlaser und einen Lichtmodulator in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, und Fig. 8 zeigt einen Querschnitt entlang der Richtung der Resonator­ länge eines Hauptteils des in Fig. 7 dargestellten Halblei­ terlasers. In diesen Figuren bezeichnet Bezugszeichen 121 ein n-Typ InP-Substrat. In dem Mesastreifenteil 2000 ist eine untere n-Typ InP-Überzugsschicht 122 einer Dicke von 2 µm auf dem n-Typ InP-Substrat 121 angeordnet, und nicht do­ tierte aktive InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschichten 123a, 123b sind auf der n-Typ InP-Überzugsschicht 122 ange­ ordnet. Die Struktur der Vielfachquantenmulde ist dieselbe wie diejenige der ersten Ausführungsform. Das heißt, sie hat dieselbe Struktur des Laminierens einer Mehrzahl von Sperrschichten einer Dicke von jeweils 7 nm, welche InGaAsP mit einer Zusammensetzung entsprechend der Wellenlänge von 1,32 µm aufweisen und eine Mehrzahl von InGaAs-Mulden­ schichten einer Dicke von jeweils 3 nm, wobei die Anzahl von Mulden gleich fünf ist. Eine erste obere p-Typ InP- Überzugsschicht 124 einer Dicke von 0,03 µm ist auf den nicht dotierten aktiven Vielfachquantenmuldenschichten 123a und 123b angeordnet, eine fehlangepaßte p-Typ InAs_0,8P_0,2- Gitterschicht 125 einer Dicke von 6 nm ist auf der oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 124 auf einem vorbestimmten Ge­ biet in einer Streifenform in einer vorgeschriebenen Länge angeordnet. Zweite obere p-Typ InP-Überzugsschichten 126a, 126b einer Dicke von 0,2 µm sind jeweils auf der fehlange­ paßten p-Typ InAsP-Gitterschicht 125 und auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 124 angeordnet. Eine p-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 127 einer Dicke von 45 nm ist auf der zweiten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 126a ange­ ordnet, welche in einem Beugungsgitter gebildet ist, und eine p-Typ InP-Kappenschicht 128b ist auf der zweiten obe­ ren p-Typ InP-Überzugsschicht 126a angeordnet, um die p-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 127 zu verdecken, und eine p- Typ InP-Kappenschicht 128a ist auf der zweiten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 126b angeordnet. Mit Fe dotierte InP- Blockierungsschichten 129 sind an beiden Seiten des Me­ sastreifenteils 2000 angeordnet. Streifenförmige p-Typ InGaAs-Kontaktschichten 130a und 130b einer Dicke von 0,5 µm sind auf einem Teil der oberen Oberfläche der mit Fe do­ tierten InP-Blockierungsschicht 129 und der oberen Oberflä­ che des Mesastreifenteils 2000 angeordnet. Eine Siliziumni­ tridschicht 131 ist angeordnet, um den Grenzteil (Verbindungsteil) zwischen den p-Typ InGaAs-Kontaktschich­ ten 130a und 130b und die obere Oberfläche der mit Fe do­ tierten InP-Blockierungsschichten 129 zu bedecken. Eine Elektrode mit p-Teil für den Halbleiterlaser 132a ist auf der Siliziumnitridschicht 131 angeordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der oberen Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 130 befindet, und eine Elektrode mit p-Teil für den Lichtmodulator 132b ist auf der Siliziumni­ tridschicht 131 angeordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der oberen Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontakt­ schicht 130b befindet. Die gemeinsame Elektrode mit n-Teil 132c ist an der rückseitigen Oberfläche des n-Typ InP- Substrats 121 angeordnet.

Ein Teil einschließlich der fehlangepaßten p-Typ InAsP- Gitterschicht 125 in dem Mesastreifenteil 2000, d. h. die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 122, die nicht dotierte Vielfachquantenmuldenschicht (aktive Schicht) 123a, die er­ ste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 124, die fehlangepaßte p-Typ InAsP-Gitterschicht 125, die zweite obere p-Typ InP- Überzugsschicht 126a, die p-Typ InGaAsP-Lichtführungs­ schicht 127, welche in dem Beugungsgitter gebildet ist, und die p-Typ InP-Kappenschicht 128a, stellt eine Laminierungs­ schichtstruktur dar, die aktive Schichten eines Halbleiter­ lasers enthält, und der Halbleiterlaser wird durch die La­ minierungsschichtstruktur, die p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 130a, die Elektrode mit p-Teil 132a und die Elektrode mit n-Teil 132c gebildet. Darüber hinaus stellt ein Teil, wel­ cher nicht die fehlangepaßte p-Typ InAsP-Gitterschicht 125 in dem Laserstreifenteil 2000 enthält, d. h. die untere n- Typ InP-Überzugsschicht 122, die nicht dotierte Vielfach­ quantenmuldenschicht (Lichtabsorptionsschicht) 123b, die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 124, die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 126b und die p-Typ InP-Kappen­ schicht 128b eine Laminierungsschichtstruktur dar, welche ein aktive Schicht eines Lichtmodulators enthält, und der Lichtmodulator wird durch die Laminierungsschichtstruktur, die p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 130b, die Elektrode mit p- Teil 132b und die Elektrode mit n-Teil 132c gebildet.

In dieser Ausführungsform ist die Gitterkonstante der fehlangepaßten InAs_0,8P_0,2-Gitterschicht 125 um etwa 2,6% größer als diejenige des InP-Substrats 121, und die Viel­ fachquantenmuldenschicht 123 direkt unter der fehlangepaß­ ten InAsP-Gitterschicht 125 empfängt eine Dehnungsspannung von der fehlangepaßten InAsP-Gitterschicht 125. Als Ergeb­ nis wird die Bandstruktur der Vielfachquantenmuldenschicht 123 des Gebiets, welches die Dehnung empfängt, moduliert und deren Bandabstand wird kleiner als derjenige der Viel­ fachquantenmuldenschicht 123 des Gebiets, welches keine Dehnung empfängt. Mit anderen Worten, der Bandabstand der Lichtabsorptionsschicht 123b ist größer als derjenige der aktiven Schicht 123a. Wenn dementsprechend keine Spannung an den Lichtmodulatorteil angelegt wird (in einem Fall ohne Vorspannung), tritt das Licht durch das Lichtmodulatorge­ biet hindurch, ohne von der Lichtabsorptionsschicht 123b absorbiert zu werden, und tritt aus der gespaltenen Facette der Lichtabsorptionsschicht 123b heraus. Wenn demgegenüber eine Vorspannung in Sperrichtung an den Lichtmodulator an­ gelegt wird, wobei eine positive Spannung an die Elektrode mit n-Teil 132c und eine negative Spannung an die Elektrode mit p-Teil 132d angelegt wird, wird ein elektrisches Feld an die Lichtabsorptionsschicht 123b angelegt, und infolge des quantenbeschränkten Starkeffekts wird das Absorptions­ ende aufgrund der Erregung auf die Seite der größeren Wel­ lenlänge verschoben, wodurch der effektive Bandabstand der Lichtabsorptionsschicht 123b auf einen Wert vermindert wird, welcher kleiner ist als der Wert an dem Lasergebiet, und das Laserlicht wird absorbiert und verschwindet in dem Lichtmodulator.

Ebenso ist bei dieser zweiten Ausführungsform ähnlich wie bei einer ersten Ausführungsform eine fehlangepaßte Gitterschicht partiell über derselben Quantenmuldenstruk­ turschicht angeordnet, welche gleichzeitig epitaxial aufge­ wachsen ist, um den Engergiebandabstand der Quantenmulden­ strukturschicht partiell abzusetzen, wodurch eine aktive Schicht eines Halbleiterlasers und eine Lichtabsorptions­ schicht eines Lichtmodulators erzeugt werden. Daher können die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtab­ sorptionsschicht des Lichtmodulators aus derselben Halblei­ terschicht und mit einer gleichförmigen Dicke gebildet sein, und die Durchlässigkeits- bzw. Übertragungseffizienz des in dem Halbleiterlaser erzeugten Laserlichts zu dem Lichtmodulator hin kann in einem großen Umfang bezüglich der Vorrichtung nach dem Stand der Technik erhöht werden. Darüber hinaus können ähnlich wie bei der ersten Ausfüh­ rungsform die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators nicht durch Verwendung einer selektiven Aufwachsmaske oder ähnlichem gebildet werden, sondern durch herkömmliches erstmaliges epitaxiales Aufwachsen, wodurch die Qualität der Halblei­ terschicht der aktiven Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators, welche sich weitgehend auf die Charakteristik der Vorrichtung auswir­ ken, überragend gestaltet werden kann, und es kann eine Vorrichtung erhalten werden, welche hohe Zuverlässigkeit und eine sehr lange Lebensdauer bei dauerhaftem Gebrauch besitzt.

Dritte Ausführungsform

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veran­ schaulicht. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 151 ein n-Typ InP-Substrat. Ein Beugungsgitter 157 ist auf ei­ nem Teil des Substrats 151 gebildet. In einem Mesastreifen­ teil 3000 sind eine untere n-Typ InP-Umhüllungsschicht 152 auf dem n-Typ InP-Substrat 151 und nicht dotierte InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschichten 153a, 153b auf der n-Typ Überzugsschicht 152 angeordnet. Eine erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 154 ist auf den nicht do­ tierten Vielfachquantenmuldenschichten 153a und 153b ange­ ordnet, und eine fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 155 ist auf einem vorbestimmten Gebiet der oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 154 in einer Streifenform in einer vor­ geschriebenen Länge angeordnet. Darüber hinaus ist eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 156a auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 154 angeordnet, und eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 156b ist auf der fehlangepaßten p-Typ GaInP-Gitterschicht 155 angeordnet. Eine p-Typ InP-Kappenschicht 158a ist auf der zweiten obe­ ren p-Typ Überzugsschicht 156a angeordnet, und eine p-Typ InP-Kappenschicht 158b ist auf der oberen p-Typ InP-Über­ zugsschicht 156b angeordnet. Mit Fe dotierte InP-Blockie­ rungsschichten 159 sind auf beiden Seiten des Mesastreifen­ teils 3000 angeordnet.

Darüber hinaus sind auf einem Teil der oberen Oberflä­ che der mit Fe dotierten InP-Blockierungsschicht 159 und auf der oberen Oberfläche des Mesastreifenteils 3000 strei­ fenförmige p-Typ InGaAs-Kontaktschichten 160a und 160b an­ geordnet. Eine SiN-Schicht 161 ist angeordnet, um den Grenzteil (Verbindungsteil) der p-Typ InGaAs-Kontaktschich­ ten 160a und 160b und die obere Oberfläche der mit Fe do­ tierten InP-Blockierungsschichten 159 abzudecken. Eine Elektrode mit p-Teil für die Halbleiterschicht 162a ist auf der SiN-Schicht 161 angeordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der oberen Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kon­ taktschicht 160a befindet, und eine Elektrode mit p-Teil für den Lichtmodulator 162b ist auf der SiN-Schicht 161 an­ geordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der oberen Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 160b be­ findet. Darüber hinaus ist eine gemeinsame Elektrode mit n- Teil 162c an der rückseitigen Oberfläche des n-Typ InP- Substrats 151 angeordnet.

Ein Teil des Mesastreifenteils 3000, welcher nicht die fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 155 enthält, d. h. die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 152, die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 152, die nicht dotierte Vielfachquan­ tenmuldenschicht (aktive Schicht) 153a, die erste obere p- Typ InP-Überzugsschicht 154, die zweite obere p-Typ InP- Überzugsschicht 156a und die p-Typ InP-Kappenschicht 158a, bildet eine Laminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Halbleiterlasers enthält, und der Halbleiter­ laser wird durch die Laminierungsschichtstruktur, die p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 160a, die Elektrode mit p-Teil 162a und die Elektrode mit n-Teil 162c gebildet. Des weiteren bildet ein Teil in dem Mesastreifenteil 3000, welcher die fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 155 enthält, d. h. die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 152, die nicht dotier­ te Vielfachquantenmuldenschicht (Lichtabsorptionsschicht) 153, die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 154, die fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 155, die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 156b und die p-Typ InP-Kap­ penschicht 158b eine Laminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Lichtmodulators enthält, und der Lichtmodulator wird durch die Laminierungsschichtstruktur, die p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 160b, die Elektrode mit p- Teil 162b und die Elektrode mit n-Teil 162c gebildet.

In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist eine Lichtführungsschicht 107, welche in einer Struktur ei­ nes Beugungsgitters gebildet ist, oberhalb der aktiven Schicht 103a vorgesehen, wobei das Beugungsgitter 157 auf der Oberfläche des Substrats 151 durch Ätzen erzeugt werden kann, und das Beugungsgitter ist unterhalb der aktiven Schicht wie bei dieser dritten Ausführungsform angeordnet, und es wird derselbe Effekt erzielt, wie er bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist.

Vierte Ausführungsform

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veran­ schaulicht. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 171 ein n-Typ InP-Substrat. Ein Beugungsgitter 177 ist an einem Teil des Substrats 171 gebildet. In dem Mesastreifenteil 4000 ist eine untere n-Typ InP-Überzugsschicht 172 auf dem n-Typ InP-Substrat 171 angeordnet, und aktive nicht dotier­ te InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschichten 173a und 173b sind auf der n-Typ InP-Überzugsschicht 172 angeordnet. Eine erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 174 ist auf der aktiven nicht dotierten Vielfachquantenmuldenschicht 173a und 173b angeordnet, eine fehlangepaßte p-Typ InAsP-Gitter­ schicht 175 ist an einem vorgeschriebenen Gebiet auf der oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 174 in einer Streifenform einer vorgeschriebenen Länge angeordnet, eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 176a ist auf der fehlangepaßten p-Typ InAsP-Gitterschicht 175 angeordnet, und eine zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 176b ist auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 174 angeordnet. Eine p-Typ InP-Kappenschicht 178a ist auf der zweiten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 176a angeordnet und eine p-Typ InP-Kap­ penschicht 178b ist auf der oberen p-Typ InP-Überzugs­ schicht 176b angeordnet. Mit Fe dotierte InP-Blockierungs­ schichten 179 sind auf beiden Seiten des Mesastreifenteils 4000 angeordnet. Streifenförmige p-Typ InGaAs-Kontakt­ schichten 180a und 180b sind auf einem Teil der oberen Oberfläche der mit Fe-dotierten InP-Blockierungsschicht 179 und auf der oberen Oberfläche des Mesastreifenteils 4000 angeordnet. Eine SiN-Schicht 181 ist angeordnet, um den Grenzteil (Verbindungsteil) der p-Typ InGaAs-Kontaktschich­ ten 180a und 180b und die obere Oberfläche der mit Fe do­ tierten InP-Blockierungsschicht 179 zu bedecken. Eine Elek­ trode mit p-Teil für einen Halbleiterlaser 182a ist auf der SiN-Schicht 181 angeordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der oberen Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontakt­ schicht 180a befindet, und eine Elektrode mit p-Teil für einen Lichtmodulator 182b ist auf der SiN-Schicht 181 ange­ ordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der obe­ ren Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 180b befin­ det. Eine gemeinsame Elektrode mit n-Teil ist an der rück­ seitigen Oberfläche des n-Typ InP-Substrats 171 angeordnet.

Ein Teil in dem Mesastreifenteil 4000, welcher die fehlangepaßte p-Typ InAsP-Gitterschicht 175 enthält, d. h. die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 172, die nicht dotier­ te Vielfachquantenmuldenschicht (aktive Schicht) 173a, die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 174, die fehlange­ paßte p-Typ InAsP-Gitterschicht 175, die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 176a und die p-Typ InP-Kappenschicht 178a, bildet eine Laminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Halbleiterlasers enthält, und der Halbleiterlaser wird durch die Laminierungsschichtstruktur, die InGaAs-Kontaktschicht mit p-Teil 180a, die Elektrode mit p-Teil 182a und die n-Typ Elektrode 182c gebildet. Dar­ über hinaus bildet ein Teil des Mesastreifenteils 4000, welcher die fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 175 nicht enthält, d. h. die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 172, die nicht dotierte Vielfachquantenmuldenschicht (Lichtabsorptionsschicht) 173b, die erste obere p-Typ InP- Überzugsschicht 174, die zweite obere p-Typ InP-Überzugs­ schicht 176b und die p-Typ InP-Kappenschicht 178b eine La­ minierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Lichtmodulators enthält, und der Lichtmodulator wird von der Laminierungsschichtstruktur, der InGaAs-Kontaktschicht mit p-Teil 180b, der Elektrode mit p-Teil 182b und der n- Typ Elektrode 182c gebildet.

Während bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungs­ form eine Lichtführungsschicht 127, welche in einer Struk­ tur eines Beugungsgitters gebildet ist, oberhalb der akti­ ven Schicht 123a angeordnet ist, kann das Beugungsgitter 177 an der Oberfläche des Substrats 171 durch Ätzen gebil­ det werden, und ein Beugungsgitter ist unterhalb der akti­ ven Schicht wie bei dieser vierten Ausführungsform angeord­ net, und es wird derselbe Effekt, wie er bezüglich der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, erlangt.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 11 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsan­ sicht, welche eine Struktur eines integrierten Halbleiter­ lasers und eines Lichtmodulators in Übereinstimmung mit ei­ ner fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ver­ anschaulicht, und Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Richtung der Resonatorlänge eines Hauptteils des in Fig. 11 dargestellten Halbleiterlasers. In den Figu­ ren bezeichnen Bezugszeichen 201 ein n-Typ InP-Substrat. In dem Laserstreifenteil 5000 ist eine untere n-Typ InP-Über­ zugsschicht 202 auf dem n-Typ InP-Substrat 201 angeordnet, und nicht dotierte InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmulden­ strukturschichten 203a und 203b sind auf der unteren n-Typ Inp-Überzugsschicht 202 angeordnet. Eine erste obere p-Typ Überzugsschicht 204 ist auf den nicht dotierten InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenstrukturschichten 203a und 203b angeordnet. Eine zweite obere p-Typ InP-Überzugs­ schicht 205 ist auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugs­ schicht 204 angeordnet, welche dünn an einem vorgeschriebe­ nen Gebiet 205b und dick an einem anderen Gebiet 205a ist. Eine fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 206 ist auf der zweiten oberen InP-Überzugsschicht 205 angeordnet, und eine dritte obere p-Typ InP-Überzugsschicht 207 ist auf der fehlangepaßten p-Typ GaInP-Gitterschicht 206 angeordnet. Eine p-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 208, welche in ei­ nem Beugungsgitter gebildet ist, ist auf der dritten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 207a angeordnet, und eine p-Typ InP-Kappenschicht 209a ist auf der dritten oberen p-Typ Überzugsschicht 207a angeordnet, um die p-Typ InGaAsP- Lichtführungsschicht 208, welche in einem Beugungsgitter gebildet ist, zu verdecken, und eine p-Typ InP-Kappen­ schicht 209b ist auf der dritten oberen p-Typ InP-Überzugs­ schicht 207b angeordnet. Mit Fe dotierte InP-Blockierungs­ schichten 210 sind an beiden Seiten des Laserstreifenteils 5000 angeordnet. Streifenförmige p-Typ InGaAs-Kontakt­ schichten 211a und 211b sind auf einem Teil der oberen Oberfläche der mit Fe dotierten InP-Blockierungsschichten 210 und auf der oberen Oberfläche des Laserstreifenteils 5000 angeordnet. Eine SiN-Schicht 212 ist auf dem Grenzteil (Verbindungsteil) der p-Typ InGaAs-Kontaktschichten 211a und 211b und auf der oberen Oberfläche der mit Fe dotierten InP-Blockierungsschichten 210 angeordnet. Eine Elektrode mit p-Teil für einen Halbleiterlaser 213a ist auf der SiN- Schicht 212 angeordnet, so daß sich ein Teil davon in Kon­ takt mit der oberen Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontakt­ schicht 211a befindet, und eine Elektrode mit p-Teil für einen Lichtmodulator 213b ist auf der SiN-Schicht 212 ange­ ordnet, so daß sich ein Teil davon in Kontakt mit der obe­ ren Oberfläche der p-Typ InGaAs-Kontaktschicht 211b befin­ det. Die gemeinsame Elektrode mit n-Teil 213c ist an der rückseitigen Oberfläche des n-Typ InP-Substrats 201 ange­ ordnet.

Ein Teil in dem Laserstreifenteil 5000, welcher ein dickes Gebiet 205a der zweiten oberen p-Typ InP-Überzugs­ schicht 205 enthält, das heißt die untere n-Typ InP-Über­ zugsschicht 202, die aktive nicht dotierte InGaAs/InGaAsP- Vielfachquantenmuldenschicht 203a, die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 204a, die zweite obere p-Typ InP-Über­ zugsschicht 205a, die fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitter­ schicht 206, die dritte obere p-Typ InP-Überzugsschicht 207a, die p-Typ InGaAsP-Lichtführungsschicht 208, welche in einem Beugungsgitter gebildet ist, und die p-Typ InP-Kap­ penschicht 209a bildet eine Laminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Halbleiterlasers enthält, und der Halbleiterlaser wird von der Laminierungsschicht­ struktur, der InGaAs-Kontaktschicht mit p-Teil 211a, der Elektrode mit p-Teil 213a und der n-Typ Elektrode 213c ge­ bildet. Darüber hinaus bildet ein Teil in dem Mesastreifen­ teil 5000, welches ein dünnes Gebiet 205b der zweiten obe­ ren p-Typ InP-Überzugsschicht 205 enthält, d. h. die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 202, die aktive nicht dotierte InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenschicht 203b, die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 204b, die zweite obere p- Typ InP-Überzugsschicht 205b, die fehlangepaßte p-Typ InP- Gitterschicht 206, die dritte obere p-Typ InP-Überzugs­ schicht 207b und die p-Typ InP-Kappenschicht 209b, eine La­ minierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht eines Lichtmodulators enthält, und der Lichtmodulator wird durch die Laminierungsschichtstruktur, die p-Typ InGaAs-Kontakt­ schicht 211b, die Elektrode mit p-Teil 213b und die Elek­ trode mit n-Teil 213c gebildet.

Fig. 13 zeigt perspektivische Ansichten, welche einen Teil der Verfahrensschritte zum Herstellen des in Fig. 1 dargestellten integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodu­ lators erläutern.

Im Folgenden wird eine Beschreibung des Herstellungs­ verfahrens des integrierten Halbleiterlasers und Lichtmodu­ lators in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 13 und die innere Struktur davon im De­ tail gegeben.

Wie in Fig. 13(a) dargestellt, sind die untere n-Typ InP-Überzugsschicht 202, die nicht dotierte InGaAs/InGaAsP- Vielfachquantenmuldenstrukturschicht 203 und die erste obere p-Typ InP-Überzugsschicht 204 aufeinanderfolgend epi­ taxial auf dem n-Typ InP-Substrat 201 durch MOCVD oder ähn­ liches aufgewachsen. Des weiteren wird eine SiO₂-Schicht 215 auf der ersten oberen p-Typ InP-Überzugsschicht 204 aufgetragen, und diese SiO₂-Schicht 215 wird in zwei Strei­ fen strukturiert, welche eine schmalere Breite an dem Ge­ biet für den Lichtmodulator gegenüber dem Gebiet für den Halbleiterlaser besitzen und sich in einer Streifenform er­ strecken und an beiden Seiten des Resonators entlang der Richtung der Resonatorlänge des Halbleiterlasers gegenüber­ stehen und durch Anwendung herkömmlicher Photolithographie und Ätztechnik (Fig. 13(b)) einander gegenüberstehend mit einem vorbestimmten Intervall angeordnet sind. Wie in Fig. 13(c) dargestellt, ist die zweite obere p-Typ InP-Überzugs­ schicht 205 epitaxial auf der ersten oberen Überzugsschicht 204 aufgewachsen, worauf die SiO₂-Schichtstruktur 215 ange­ ordnet ist. Fig. 14(a) zeigt einen Querschnitt entsprechend einer Linie A-A von Fig. 13(c). Wie in Fig. 14(a) darge­ stellt, besitzt in dem Gebiet, welches eine große Breite der SiO₂-Schichtstruktur 215 aufweist, die zweite obere p- Typ InP-Überzugsschicht 205 eine dicker aufgewachsene Schichtdicke als diejenige des Gebiets, welches eine schma­ lere Breite der SiO₂-Schichtstruktur 215 besitzt. In der folgenden Beschreibung wird die zweite obere p-Typ-Über­ zugsschicht, welche eine dickere Schichtdicke besitzt, als die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 205a darge­ stellt, und die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht, welche eine dünnere Schichtdicke besitzt, wird als die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 205b dargestellt.

Des weiteren wächst nach einem Entfernen einer SiO₂- Schichtstruktur 215 durch Ätzen die fehlangepaßte p-Typ GaInP-Gitterschicht 106 epitaxial auf, und des weiteren wird die fehlangepaßte GaInP-Gitterschicht 206 unter Anwen­ dung von Photolithographie und Ätzen (Fig. 13(d)) struktu­ riert, um eine Streifenstruktur zu erlangen. Fig. 14(b) zeigt einen Querschnitt entlang Linie B-B von Fig. 13(d).

Die Gitterkonstante der fehlangepaßten GaInP-Gitter­ schicht 206 ist kleiner als diejenige des InP-Substrats 201, und die InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenstruktur­ schicht 203 direkt unter der fehlangepaßten GaInP-Gitter­ schicht 206 empfängt eine zusammenpressende Dehnung von der fehlangepaßten GaInP-Gitterschicht 206, und es wird deren Bandabstandstruktur moduliert. Bei dieser Ausführungsform sollte die Schichtdicke der zweiten oberen p-Typ InP-Über­ zugsschicht 205 derart bemessen sein, daß der Bandabstand der InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenstrukturschicht 203 sich relativ vor dem Aufwachsen der fehlangepaßten GaInP- Gitterschicht 206 in dem Gebiet für die zweite obere p-Typ InP-Überzugsschicht 205b erstreckt, welche eine dünnere Schicht besitzt, während sich der Bandabstand der InGaAs/InGaAsP-Vielfachquantenmuldenstrukturschicht 203 sich relativ vor dem Aufwachsen der fehlangepaßten GaInP- Gitterschicht 206 in dem Gebiet für die obere zweite p-Typ InP-Überzugsschicht 205a verändert, welche eine dickere Schicht besitzt. Anders dargestellt, die aufgewachsene Schichtdicke der oberen zweiten p-Typ InP-Überzugsschicht 205 wird derart gesteuert, daß in dem Gebiet für die obere zweite p-Typ InP-Überzugsschicht 205b, welche eine dünnere Schicht besitzt, der Abstand von dem oberen Ende der Mul­ denschicht, welche von den Muldenschichten am untersten an­ geordnet ist, die die Quantenmuldenstrukturschicht 203 bil­ den, zu der fehlangepaßten Gitterschicht 206 weniger als 0,08 µm beträgt, während in dem Gebiet für die obere zweite p-Typ InP-Überzugsschicht 205a, welche eine dicke Schicht besitzt, der Abstand von dem oberen Ende der Muldenschicht, welche von den Muldenschichten am obersten angeordnet ist, die die Quantenmuldenstrukturschicht 203 bilden, mehr als 0,08 µm beträgt. Diese Steuerung kann durch Festsetzen einer geeigneten Breite der SiO₂-Schichtstruktur 215 an dem Lichtmodulatorgebiet und an dem Halbleiterlasergebiet durchgeführt werden.

Das Herstellungsverfahren der streifenförmigen fehlan­ gepaßten Gitterschicht 206 ist vollständig dasselbe wie die Verfahren nach Fig. 3(c) bezüglich der Herstellung des in­ tegrierten Halbleiterlasers und Lichtmodulators der ersten Ausführungsform, und eine diesbezügliche Beschreibung wird ausgelassen.

In dieser fünften Ausführungsform ist ähnlich wie bei den ersten bis vierten Ausführungsformen eine fehlangepaßte Gitterschicht oberhalb derselben Quantenmuldenstruktur­ schicht gleichzeitig epitaxial aufgewachsen, um den Bandab­ stand der Quantenmuldenstrukturschicht teilweise abzuset­ zen, wodurch die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators gebildet werden. Daher kann die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators durch dieselbe Halbleiterschicht und eine gleichförmige Dicke ge­ bildet werden, und die Durchlässigkeits- bzw. Übertragungs­ effizienz des in dem Halbleiterlasers erzeugten Laserlichts zu dem Lichtmodulator kann im Vergleich mit einer Vorrich­ tung nach dem Stand der Technik um einen großen Betrag er­ höht werden. Darüber hinaus werden die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Licht­ modulators nicht durch Anwendung einer selektiven Aufwachs­ maske oder ähnliches gebildet, sondern durch herkömmliches erstmaliges epitaxiales Aufwachsen, wodurch die Qualität der Halbleiterschicht bezüglich der aktiven Schicht des Halbleiterlasers und der Lichtabsorptionsschicht des Licht­ modulators, welche sich stark auf die Charakteristik der Vorrichtung auswirken, überlegen gestaltet werden kann, und es kann eine Vorrichtung, die eine hohe Zuverlässigkeit und eine sehr lange Lebenszeit bei dauerhaftem Gebrauch be­ sitzt, erlangt werden.

Während bei den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen die fehlangepaßte Gitterschicht teilweise in Richtung der Resonatorlänge angeordnet ist und daher leicht ein Randeffekt an dem Endteil in Richtung der Reso­ natorlänge der fehlangepaßten Gitterschicht auftritt, wo­ durch ein Gebiet, bei welchem der Randabstand schmaler ist, an der Schnittstelle zwischen der aktiven Schicht des Halb­ leiterlasers und der Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodu­ lators gebildet sein kann. Da jedoch bei der fünften Aus­ führungsform die fehlangepaßte Gitterschicht ununterbrochen mit sowohl dem Halbleiterlaser wie auch dem Lichtmodulator gebildet wird und nicht teilweise in Richtung der Resona­ torlänge entsprechend den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen gebildet wird, darf ein Gebiet, bei welchem der Bandabstand schmaler ist, nicht an der Schnittstelle zwischen der aktiven Schicht des Halbleiter­ lasers und der Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators gebildet werden.

Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Schichtdicke der zweiten oberen Überzugsschicht 205 an dem Gebiet für den Halbleiterlaser dick ausgebildet ist und an dem Gebiet für den Lichtmodulator dünn ausgebildet ist, wird eine Schicht, welche InGaP aufweist, das eine kleinere Gitterkonstante als diejenige des InP besitzt, als fehlan­ gepaßte Gitterschicht verwendet, und die Schichtdicke der zweiten oberen Überzugsschicht kann an dem Gebiet für den Halbleiterlaser dünn und an dem Gebiet für den Lichtmodula­ tor dick ausgebildet werden, und die Schicht, welche InAsP oder ähnliches aufweist, das eine größere Gitterkonstante als diejenige des InP besitzt, kann als fehlangepaßte Git­ terschicht verwendet werden.

Während des weiteren bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform die fehlangepaßte Gitterschicht 206 in ei­ ner Streifenstruktur nach dem Aufwachsen auf der gesamten Oberfläche der Wafer durch Anwendung von Photolithographie und Ätzen gebildet wird, wird eine Isolierungsschichtstruk­ tur mit einer Öffnung an dem Gebiet für die fehlangepaßte Gitterschicht auf der vollständigen Oberfläche der Wafer gebildet, und es kann eine streifenförmige fehlangepaßte Gitterschicht unter Verwendung einer selektiven Aufwach­ stechnik mit der Isolierungsschicht als Maske gebildet wer­ den.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Vielfachquantenmuldenstrukturschicht als Quantenmulden­ strukturschicht 203 verwendet, es kann jedoch auch eine Einzelquantenmuldenstrukturschicht verwendet werden.

Sechste Ausführungsform

Fig. 15(a) zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Struktur eines Halbleiterlasers mit Facettenfenster­ struktur in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und Fig. 15(b) zeigt einen Querschnitt entsprechend Linie C-C von Fig. 15(a).

Entsprechend den Figuren bezeichnet Bezugszeichen 250 ein p-Typ GaAs-Substrat. Eine n-Typ GaAs-Stromblockierungs­ schicht 251 ist auf dem Substrat 250 angeordnet. Eine streifenförmige Rinne eines V-förmigen Querschnitts, welche das Substrat 250 erreicht, ist auf der Stromblockierungs­ schicht 251 vorgesehen. Eine untere p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 252 ist auf der Stromblockierungsschicht 251 und in der streifenförmigen Rinne angeordnet. Eine aktive Quanten­ muldenschicht 253 ist auf der unteren Überzugsschicht 252 angeordnet, und eine erste obere n-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 254 ist auf der aktiven Schicht 253 angeordnet. Ei­ ne fehlangepaßte Gitterschicht 260, welche GaInP mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjenigen von GaAs auf­ weist, ist auf der ersten oberen Überzugsschicht 254 ange­ ordnet, eine zweite obere n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 255 ist auf der fehlangepaßten Gitterschicht 260 und auf der ersten oberen Überzugsschicht 254 angeordnet, und eine n- Typ GaAs-Kontaktschicht 256 ist auf der zweiten oberen Überzugsschicht 255 angeordnet.

Es wird nun eine Beschreibung des Herstellungsverfah­ rens gegeben. Nachdem eine n-Typ Stromblockierungsschicht 251 kristallin auf dem p-Typ GaAs-Substrat 250 aufgewachsen ist, wird als erstes ein Streifen einer V-förmigen Rinne, welche die Stromblockierungsschicht 251 durchdringt und das Substrat 250 erreicht, an dem Zentralteil des Elements ge­ bildet. Danach wachsen die untere p-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 252, die aktive p-Typ AlGaAs-Schicht 253 und die erste obere n-Typ AlGaAs-Überzugsschicht 254 aufeinander­ folgend auf. Die Schichtdicke der ersten oberen Überzugs­ schicht 254 ist so bestimmt, daß die Entfernung von dem oberen Ende der Muldenschichten, welche die Quantenmulden­ struktur der aktiven Schicht 253 bilden, zu der fehlange­ paßten Gitterschicht 260, welche auf der ersten oberen Überzugsschicht 254 in einem späteren Verfahren gebildet ist, über 0,03 µm und weniger als 0,08 µm beträgt.

Nachdem die fehlangepaßte Gitterschicht 260, welche GaInP einer Zusammensetzung mit einer kleineren Gitterkon­ stanten als derjenigen von GaAs aufweist, kristallin auf der gesamten Oberfläche der ersten oberen Überzugsschicht 254 aufgewachsen ist, wird danach unter Verwendung herkömm­ licher Photolithographie und Ätztechnik die fehlangepaßte Gitterschicht entfernt, welche nicht an dem Gebiet der La­ serlicht aussendenden Facette und in dessen Nähe angeordnet ist. Das Gebiet der aktiven Quantenmuldenschicht 253 direkt unter der fehlangepaßten Gitterschicht 260 ist durch die fehlangepaßte Gitterschicht 260 einem komprimierenden Druck unterworfen, und der Bandabstand der Schicht wird größer als derjenige eines anderen Gebiets.

Danach wachsen die zweite obere n-Typ AlGaAs-Überzugs­ schicht 255 und die n-Typ GaAs-Kontaktschicht 256 aufeinan­ derfolgend kristallin auf der gesamten Oberfläche des Wa­ fers auf. Nachdem der Wafer auf eine gewünschte Dicke abge­ schliffen worden ist, wird die Wafer in eine Balkenform ge­ spalten, welche eine Breite entsprechend der Resonatorlänge besitzt. Die Resonatorlänge des typischen Halbleiterlasers hohen Ausgangs beträgt etwa 300 ≈ 600 µm. Es werden Elektro­ den 257 und 258 gebildet, und eine Umhüllung der Facetten­ fensterschicht wird gebildet, worauf eine Chiptrennung durchgeführt wird, um die Laserchips fertigzustellen.

In dem Halbleiterlaser in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist eine fehlangepaßte Gitterschicht 260, welche ein Material mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjenigen des Substrats aufweist, auf dem vorbestimm­ ten Teil auf der ersten oberen Überzugsschicht angeordnet, welche eine vorgeschriebene Schichtdicke besitzt und auf der aktiven Quantenmuldenschicht 253 gebildet ist, und der Bandabstand in dem Gebiet direkt unter der fehlangepaßten Gitterschicht 260 inmitten der aktiven Schicht 253 ist grö­ ßer ausgeprägt als derjenige des anderen Gebiets, wodurch ein Halbleiterlaser mit Fensterstruktur mit hoher Reprodu­ zierbarkeit und hoher Steuerbarkeit ohne Durchführen eines komplizierten Verfahrens des epitaxialen Aufwachsens auf der gespaltenen Facette erzeugt werden kann.

In der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform ist eine fehlangepaßte Gitterschicht, welche ein Material mit einer höheren Gitterkonstanten als derjenigen des Substrats aufweist, an dem Teil für die Laserlicht aussendende Facet­ te und in dessen Nähe auf der ersten oberen Überzugsschicht vorgesehen, jedoch kann eine fehlangepaßte Gitterschicht, welche ein Material mit einer höheren Gitterkonstanten als derjenigen des Substrats aufweist, an einem Gebiet außer­ halb der Nähe der Laserlicht aussendenden Facette vorgese­ hen sein, d. h. dem Gebiet innerhalb des Lasers, und der Bandabstand der aktiven Schicht direkt unterhalb der fehlangepaßten Gitterschicht kann klein gehalten sein, und es wird derselbe Effekt wie bei der oben beschriebenen Aus­ führungsform erlangt.

In der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform ist die Schichtdicke der ersten oberen Überzugsschicht gleich­ förmig gestaltet, und eine fehlangepaßte Gitterschicht ist teilweise in Richtung der Resonatorlänge vorgesehen, die Schichtdicken der ersten oberen Überzugsschicht können zwi­ schen dem Gebiet in der Nähe der Laserlicht aussendenden Facette und dem Gebiet innerhalb des Lasers unterschiedlich sein, und die fehlangepaßte Gitterschicht kann über der ge­ samten Länge der Resonatorlänge vorgesehen sein, und es wird derselbe Effekt wie bei der oben beschriebenen Ausfüh­ rungsform erzielt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist es ersichtlich, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung eine fehlange­ paßte Gitterschicht oberhalb derselben Quantenmuldenstruk­ turschicht angeordnet ist, die gleichzeitig epitaxial auf­ gewachsen ist, um den Bandabstand der Quantenmuldenstruk­ turschicht teilweise abzusetzen, wodurch die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators gebildet werden. Daher kann die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptions­ schicht des Lichtmodulators durch dieselbe Halbleiter­ schicht und mit gleichförmiger Dicke gebildet werden, und die Durchlässigkeits- bzw. Übertragungseffizienz des in dem Halbleiterlaser erzeugten Laserlichts zu dem Lichtmodulator kann um einen großen Betrag bezüglich einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik erhöht werden. Darüber hinaus werden die aktive Schicht des Halbleiterlasers und die Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators nicht durch Verwendung eines selektiven Aufwachsens oder von ähnlichem gebildet, sondern durch herkömmliches erstmaliges epitaxia­ les Aufwachsen, wodurch die Qualität der Halbleiterschicht bezüglich der aktiven Schicht des Halbleiterlasers und der Lichtabsorptionsschicht des Lichtmodulators, welche sich im wesentlichen auf die Charakteristik der Vorrichtung auswir­ ken, überragend gestaltet werden kann, und es wird ein in­ tegrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator erlangt, wel­ cher eine hohe Verläßlichkeit und sehr lange Lebensdauer besitzt.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine fehlangepaßte Gitterschicht oberhalb der aktiven Quan­ tenmuldenschicht vorgesehen, um den Bandabstand der aktiven Quantenmuldenschicht teilweise abzusetzen. Daher ist eine Fensterstruktur mit einem größeren Bandabstand der aktiven Schicht in der Nähe der Licht aussendenden Facette gegen­ über demjenigen der aktiven Schicht innerhalb des Lasers vorgesehen, wodurch ein kompliziertes Verfahren wie das ei­ nes epitaxialen Aufwachsens auf die gespaltene Facette nicht erfordert wird, und es kann ein Halbleiterlaser mit einer Fensterstruktur mit hoher Reproduzierbarkeit und ho­ her Steuerbarkeit erzeugt werden.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird ein Halbleiterlaser sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung offenbart. Der integrierte Halbleiterlaser und Lichtmodulator enthält ei­ nen Halbleiterlaser, der an einem ersten Gebiet auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist, einen Lichtmodulator zum Absorbieren eines elektrischen Felds, welcher an einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und durch Durchlassen oder Ab­ sorbieren des in dem Halbleiterlaser erzeugten Laserlichts ein moduliertes Licht ausgibt, eine Halbleiterlaminierungs­ schichtstruktur, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht enthält, die über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, und eine fehlan­ gepaßte Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleiter­ substrats aufweist und auf einem Teil der Halbleiterla­ minierungsschichtstruktur angeordnet ist, die an dem zwei­ ten Gebiet angeordnet ist. Es ist möglich die Durchlässig­ keitseffizienz des Laserlichts zu dem Modulator zu verbes­ sern und die Qualität der aktiven Schicht des Halbleiterla­ sers und der lichtabsorbierenden Schicht des Lichtmodula­ tors zu erhöhen. Somit wird ein integrierter Halbleiterla­ ser und Lichtmodulator erlangt, der eine hohe Zuverlässig­ keit und sehr lange Lebensdauer besitzt.

Claims (36)

1. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator mit:
einem Halbleiterlaser, welcher in einem ersten Gebiet auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einem Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher in einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat dem ersten Gebiet benachbart angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halb­ leiterlaser erzeugten Lichts ein moduliertes Licht ausgibt;
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht enthält, die über dem ersten Ge­ biet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat ange­ ordnet ist; und
eine fehlangepaßte Gitterschicht, welche einen Halblei­ ter mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist und auf einem Teil der Halblei­ terlaminierungsschichtstruktur angeordnet ist, dessen Teil auf dem zweiten Gebiet angeordnet ist.

2. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator mit:
einem Halbleiterlaser, welcher in einem ersten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einem Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher in einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halb­ leiterlaser erzeugten Laserlichts ein moduliertes Licht aus­ gibt;
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine Quantenmuldenschicht enthält, die über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; und
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer größeren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist und auf einem Teil der Halblei­ terlaminierungsschichtstruktur angeordnet ist, deren Teil in dem ersten Gebiet angeordnet ist.

3. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator mit:
einem Halbleiterlaser, welcher in einem ersten Gebiet auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einem Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher in einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halb­ leiterlaser erzeugten Laserlicht ein moduliertes Licht aus­ gibt;
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht enthält, die über dem ersten Ge­ biet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat ange­ ordnet ist; und
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer größeren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist und über der Halbleiterlaminie­ rungsschichtstruktur angeordnet ist, die in dem ersten und dem zweiten Gebiet angeordnet ist; und
wobei die Dicke von der oberen Oberfläche der Mulden­ schicht, welche die Quantenmuldenstruktur bildet, bis zur un­ teren Oberfläche der fehlangepaßten Gitterschicht in dem er­ sten Gebiet t1 und in dem zweiten Gebiet t2 beträgt, wobei t1 < t2 gilt.

4. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator mit:
einem Halbleiterlaser, welcher in einem ersten Gebiet auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einem Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds, welcher in einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halb­ leiterlaser erzeugten Laserlichts moduliertes Licht ausgibt;
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine Quantenmuldenstrukturschicht aufweist, welche über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat an­ geordnet ist; und
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer größeren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist und über der Halbleiterlaminie­ rungsschichtstruktur angeordnet ist, welche in dem ersten und zweiten Gebiet angeordnet ist; und
wobei die Dicke von der oberen Oberfläche der Mulden­ schicht, welche die Quantenmuldenstruktur bildet, bis zu der unteren Oberfläche der fehlangepaßten Gitterschicht in dem ersten Gebiet t1 und in dem zweiten Gebiet t2 beträgt, wobei t1 < t2 gilt.

5. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke von dem oberen Ende der obersten Muldenschicht unter den Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstruktur­ schicht bilden, bis zu dem unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht mehr als 0,03 µm beträgt, und die Dicke von dem oberen Ende der untersten Muldenschicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstrukturschicht bilden, zu dem unte­ ren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht weniger als 0.08 µm beträgt.

6. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke von dem obe­ ren Ende der obersten Muldenschicht der Muldenschichten, wel­ che die Quantenmuldenstrukturschicht bilden, bis zu dem unte­ ren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht mehr als 0,03 µm beträgt, und die Dicke von dem oberen Ende der untersten Mul­ denschicht der Muldenschichten, welche die Quantenmulden­ strukturschicht bilden, zu dem unteren Ende der fehlangepaß­ ten Gitterschicht weniger als 0,08 µm beträgt.

7. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der größere Betrag von t1 und t2 größer als 0,08 µm ist; und
der kleinere Betrag von t1 und t2 kleiner als 0,08 µm ist.

8. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der größere Betrag von t1 und t2 größer als 0,08 µm ist; und
der kleinere Betrag von t1 und t2 kleiner als 0.08 µm ist.

9. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ein InP-Substrat ist, und
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller InP-, InGaAs und InGaAsP- Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist.

10. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ein InP-Substrat ist, und
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller InP-, InGaAs- und InGaAsP- Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist.

11. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ein InP-Substrat ist, und
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller InP-, InGaAs- und InGaAsP- Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist.

12. Integrierter Halbleiterlaser und Lichtmodulator nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Halbleitersubstrat ein InP-Substrat ist, die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller InP-, InGaAs- und InGaAsP- Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine InAsP-Schicht ist.

13. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators, bei welchem ein Halbleiterlaser auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist und ein Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds an einem zweiten Gebiet auf dem Halblei­ tersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halbleiterla­ ser erzeugten Laserlichts ein moduliertes Licht ausgibt, mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che einer Quantenmuldenstrukturschicht auf dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat aufweist;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjeni­ gen Gitterkonstanten der Halbleiterlaminierungsschicht­ struktur aufweist; und
Ätzen, um den anderen Teil der fehlangepaßten Gitter­ schicht des restlichen Teils davon auf der Halbleiterlaminie­ rungsschichtstruktur zu entfernen, welche auf dem zweiten Ge­ biet gebildet ist.

14. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators, bei welchem ein Halbleiterlaser auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist und ein Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds an einem zweiten Gebiet auf dem Halblei­ tersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halblei­ terlaser erzeugten Laserlichts ein moduliertes Licht ausgibt, mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Quantenmuldenstrukturschicht kontinuierlich über dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleiter­ substrat aufweist;
Bilden einer Isolierungsschicht auf der Halbleiterlami­ nierungsschichtstruktur und Strukturieren der Isolations­ schicht in eine Anordnung, welche eine Öffnung auf der Halb­ leiterlaminierungsschichtstruktur besitzt, welche auf dem zweiten Gebiet gebildet ist;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, selektiv auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche auf dem zweiten Gebiet unter Verwendung der strukturierten Isolati­ onsschicht als selektive Maske gebildet ist.

15. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators, bei welchem ein Halbleiterlaser auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist und ein Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds in einem zweiten Gebiet auf dem Halblei­ tersubstrat benachbart dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halbleiterla­ ser erzeugten Laserlichts ein moduliertes Licht ausgibt, mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Quantenmuldenschicht kontinuierlich über dem ersten und zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat aufweist;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer größeren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats auf der Halbleiterlami­ nierungsschichtstruktur aufweist; und
Ätzen, um den anderen Teil der Halbleiterlaminierungs­ schichtstruktur des restlichen Teils der Halbleiterlaminie­ rungsschichtstruktur zu entfernen, welche auf dem ersten Ge­ biet gebildet ist.

16. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators, bei welchem ein Halbleiterlaser auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist und ein Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds in einem zweiten Gebiet auf dem Halblei­ tersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halblei­ terlaser erzeugten Lichts ein moduliertes Licht ausgibt, mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Quantenmuldenstrukturschicht kontinuierlich auf dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleiter­ substrat aufweist;
Bilden einer Isolierungsschicht auf der Halbleiterlami­ nierungsschichtstruktur und Strukturieren der Isolierungs­ schicht in eine Anordnung, welche eine Öffnung auf der Halb­ leiterlaminierungsschichtstruktur besitzt, welche auf dem er­ sten Gebiet gebildet ist; und
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer größeren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, selektiv auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur unter Verwendung der strukturierten Isolierungsschicht als selektive Maske.

17. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators, bei welchem ein Halbleiterlaser auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist und ein Lichtmodulator eines Types zur Absorption eines elektrischen Feldes an einem zweiten Gebiet auf dem Halblei­ tersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halblei­ terlaser erzeugten Laserlichts ein moduliertes Licht ausgibt, mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Halbleiterschicht aufweist, die eine größere Dicke in dem ersten Gebiet als in dem zweiten Gebiet besitzt und welche in und über einer Quantenmuldenstrukturschicht auf dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleiter­ substrat kontinuierlich über den zwei Gebieten angeordnet ist;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, auf der Halb­ leiterlaminierungsschichtstruktur kontinuierlich über den zwei Gebieten.

18. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Halbleiter­ lasers und Lichtmodulators, bei welchem ein Halbleiterlaser auf einem ersten Gebiet eines Halbleitersubstrats angeordnet ist und ein Lichtmodulator eines Typs zur Absorption eines elektrischen Felds in einem zweiten Gebiet auf dem Halbleitersubstrat benachbart zu dem ersten Gebiet angeordnet ist und mittels Durchlassen oder Absorbieren des in dem Halbleiterlaser erzeugten Laserlichts moduliertes Licht ausgibt, mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Halbleiterschicht aufweist, die eine größere Dicke in dem ersten Gebiet als in dem zweiten Gebiet besitzt und welche in und über einer Quantenmuldenstrukturschicht auf dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf dem Halbleiter­ substrat kontinuierlich über den zwei Gebieten angeordnet ist; und
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer größeren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, auf der Halb­ leiterlaminierungsschichtstruktur kontinuierlich über den zwei Gebieten.

19. Halbleiterlaser mit:
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur aufweist, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist, die an einem vorgeschriebe­ nen Teil auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur ange­ ordnet ist; und
eine Licht aussendende Facette, welche einschließlich eines Teils einer aktiven Schicht direkt unter dem Gebiet ge­ bildet ist, an welchem die fehlangepaßte Gitterschicht gebil­ det ist.

20. Halbleiterlaser mit:
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur aufweist, die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer größeren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist, welche an einem vorgeschriebe­ nen Teil auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur ange­ ordnet ist; und
eine Licht aussendende Facette, welche einschließlich eines Teils einer aktiven Schicht direkt unter dem Gebiet ge­ bildet ist, an welchem die fehlangepaßte Gitterschicht nicht gebildet ist.

21. Halbleiterlaser mit:
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur und eine Halblei­ terschicht aufweist, welche in einem vorgeschriebenen Gebiet eine größere Dicke als in einem anderen Gebiet besitzt, wel­ che auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist und an einem vorgeschriebe­ nen Teil auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur ange­ ordnet ist; und
einer Licht aussendenden Facette, welche einschließlich eines Teils einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur ge­ bildet ist, welche die Halbleiterschicht der kleineren Dicke besitzt.

22. Halbleiterlaser mit:
einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur und eine Halblei­ terschicht aufweist, die in einem vorgeschriebenen Gebiet ei­ ne größere Dicke als in einem anderen Gebiet besitzt, welche auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halb­ leiter mit einer größeren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist und an einem vorgeschriebenen Teil auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur angeordnet ist; und
einer Licht aussendenden Facette, welche einschließlich eines Teils der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur gebil­ det ist, welche die Halbleiterschicht der größeren Dicke be­ sitzt.

23. Halbleiterlaser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dicke vom oberen Ende der obersten Muldenschicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstrukturschicht bilden, zum unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht größer als 0.03 µm ist, und die Dicke von dem oberen Ende der untersten Muldenschicht der Muldenschichten, welche die Quan­ tenmuldenstrukturschicht bilden, zum unteren Ende der fehlan­ gepaßten Gitterschicht kleiner als 0.08 µm ist.

24. Halbleiterlaser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dicke von dem oberen Ende der obersten Mulden­ schicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstruk­ turschicht bilden, zu dem unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht größer als 0.03 µm ist, und die Dicke von dem oberen Ende der untersten Muldenschicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstrukturschicht bilden, zu dem unte­ ren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht kleiner als 0.08 µm ist.

25. Halbleiterlaser nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dicke von dem oberen Ende der obersten Mulden­ schicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstruk­ turschicht bilden, zu dem unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht an dem Teil der Halbleiterlaminierungsschicht­ struktur, welche die Halbleiterschicht der größeren Dicke be­ sitzt, größer als 0.08 µm ist, und
die Dicke von dem oberen Ende der untersten Mulden­ schicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstruk­ turschicht bilden, zu dem unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht an dem Teil der Halbleiterlaminierungsschicht­ struktur, welche die Halbleiterschicht der kleineren Dicke besitzt, kleiner als 0.08 µm ist.

26. Halbleiterlaser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich­ net, daß
die Dicke von dem oberen Ende der obersten Muldenschicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstrukturschicht bilden, zu dem unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht an dem Teil der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, welche die Halbleiterschicht der größeren Dicke besitzt, größer als 0.08 µm ist, und
die Dicke von dem unteren Ende der untersten Mulden­ schicht der Muldenschichten, welche die Quantenmuldenstruk­ turschicht bilden, zu dem unteren Ende der fehlangepaßten Gitterschicht an dem Teil der Halbleiterlaminierungsschicht­ struktur, welche die Halbleiterschicht der kleineren Dicke besitzt, kleiner als 0.08 µm ist.

27. Halbleiterlaser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halbleitersubstrat ein GaAs-Substrat ist,
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombinie­ ren eines Teils der oder aller GaAs-, AlGaAs-, GaInP- und Al GaInP-Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist, welche eine kleiner Gitterkonstante als diejenige von GaAs besitzt.

28. Halbleiterlaser nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß
das Halbleitersubstrat ein GaAs-Substrat ist,
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller GaAs-, AlGaAs-, GaInP- und AlGaInP-Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist, welche eine kleiner Gitterkonstante als diejenige von GaAs besitzt.

29. Halbleiterlaser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß
das Halbleitersubstrat ein GaAs-Substrat ist,
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller GaAs-, AlGaAs-, GaInP- und AlGaInP-Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist, welche eine größere Gitterkonstante als diejenige von GaAs besitzt.

30. Halbleiterlaser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halbleitersubstrat ein GaAs-Substrat ist,
die Halbleiterlaminierungsschichtstruktur durch Kombi­ nieren eines Teils der oder aller GaAs-, AlGaAs-, GaInP- und AlGaInP-Schichten gebildet ist, und
die fehlangepaßte Gitterschicht eine GaInP-Schicht ist, welche eine größere Gitterkonstante als diejenige von GaAs besitzt.

31. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur auf einem Halbleitersubstrat aufweist;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als derjeni­ gen des Halbleitersubstrats auf der Halbleiterlaminierungs­ schichtstruktur aufweist; und
Ätzen und Entfernen der fehlangepaßten Gitterschicht au­ ßer an einem Teil, welcher das Gebiet für eine Licht aussen­ denden Facette aufweist.

32. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur aufweist, auf einem Halbleitersubstrat;
Bilden einer Isolierungsschicht auf der Halbleiterlami­ nierungsschichtstruktur und Strukturieren der Isolations­ schicht in eine Anordnung, welche eine Öffnung auf der Halb­ leiterlaminierungsschichtstruktur an einem Teil besitzt, wel­ cher ein Gebiet für eine Licht aussendende Facette aufweist;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleiterlasers aufweist, selektiv auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur des Teils, welcher das Gebiet für eine Licht aussendende Facette aufweist, unter Verwendung der strukturierten Isolierungsschicht als selek­ tive Maske.

33. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur aufweist, auf einem Halbleitersubstrat;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer größeren Gitterkonstanten als derjenigen des Halbleitersubstrats aufweist, auf der Halbleiterlaminie­ rungsschichtstruktur; und
Ätzen und Entfernen des Teils der fehlangepaßten Gitter­ schicht an dem Gebiet für eine Licht aussendende Facette und der Nähe.

34. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine aktive Schicht einer Quantenmuldenstruktur aufweist, auf einem Halbleitersubstrat;
Bilden einer Isolierungsschicht auf der Halbleiterlami­ nierungsschichtstruktur und Strukturieren der Isolierungs­ schicht in eine Anordnung, welche eine Öffnung auf der Halb­ leiterlaminierungsschichtstruktur an einem Teil außerhalb des Gebiets für die Licht aussendende Facette und deren Nähe be­ sitzt; und
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer größeren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, selektiv auf der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur des Teils außer dem Gebiet für die Licht aussendende Facette und deren Nähe, un­ ter Verwendung der strukturierten Isolierungsschicht als se­ lektive Maske.

35. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Halbleiterschicht aufweist, die auf und über der ak­ tiven Schicht einer Quantenmuldenstruktur angeordnet ist und welche in einem Gebiet für die Licht aussendende Facette und deren Nähe eine kleinere Dicke als in dem Gebiet außerhalb dieser Gebiete besitzt, auf einem Halbleitersubstrat;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer kleineren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, auf der ge­ samten Oberfläche der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur.

36. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten:
Bilden einer Halbleiterlaminierungsschichtstruktur, wel­ che eine Halbleiterschicht aufweist, die auf der aktiven Schicht einer Quantenmuldenstruktur angeordnet ist und welche in dem Gebiet für die Licht aussendende Facette und deren Nä­ he eine größere Dicke als in dem Gebiet außerhalb derjenigen Gebiete besitzt, auf einem Halbleitersubstrat;
Bilden einer fehlangepaßten Gitterschicht, welche einen Halbleiter mit einer größeren Gitterkonstanten als der Git­ terkonstanten des Halbleitersubstrats aufweist, auf der ge­ samten Oberfläche der Halbleiterlaminierungsschichtstruktur.