DE2924689A1 - Halbleiter-laservorrichtung - Google Patents

Halbleiter-laservorrichtung

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Description

Henkel Kern, feller fr Hftnxel Patentanwälte
λ Registered Representatives
— T- befor· the
European Patent Office
2324689
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, MöhlStraBe Tokyo, Japan D-6000 München
let.: 0Θ9/98 20 85-87
Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid
rt 9 Juni 1979
FAM-4401
Halbleiter-Laservorrichtung
Die Erfindung bezieht eich auf Halbleiter-Laservorrichtungen und betrifft insbesondere eine verbesserte Halbleiter-Laservorrichtung vom Querübergangsstreifen- bzw. TJS-Typ (transverse junction stripe type).
Bei Halbleiter-Laservorrichtungen ist es wünschenswert/ den Schwellenwertstrom, bei dem die Laserschwingung eingeleitet wirdr zu verringern, und es sind bereite verschiedene Konstruktionen solcher Laservorrichtungen mit verringertem Schwellenwertstrom bekannt. Von diesen Vorrichtungen besitzen die sog. TJS-Halbleiter-Laservorrichtungen einen besonders vorteilhaften Aufbau, durch den die Monomode-Schwingung (single mode oscillation) erzeugt wird.
Eine bekannt TJS-Haibleiteflaservorrichtung besteht aus einem Substrat aus Galliumarsenid mit hohem Spezifischen Widerstand und vier auf dem Substrat überainander ange-
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ordneten Halbleiterschichten. Letztere bestehen abwechselnd, aus AluminiuHigalliumarsenid (AlGaAs) und aus Galliumarsenid (GaAs), wobei die äußerste Schicht aus Galliumarsenid besteht. Die vier Halbleiterschichten besitzen zur Hälfte die P+-Leitfähigkeit und zur Hälfte die N-Leitfiähigkeit mit einer dazwischen liegenden P-Typ-Halbleiterzone. Durch Abtragung des in der äußersten Halbleiterschicht liegenden Teils der P-Halbleiterzone wird eine Nut oder Rille gebildet, durch welche die äußerste Schicht in einen P -Typ- und einen N-Typ-Schichtabschnitt unterteilt wird» wobei eine positive und eine negative Elektrode jeweils in ohmschem Kontakt
werden.
Kontakt mit diesen P - bzw. N-Schichtabschnitten angeordnet
Wenn an positive und negative Elektrode eine Spannung angelegt wird, durch welche erstere gegenüber letzterer positiv wird, konzentriert sich der grüßte Teil des resultierenden Stroms in einem PN-Übergang an einem aktivierten Schichtbereich aus dem Teil der P-Typ-Halbleiterzone, die in der Galliumarsenidschicht dichter am Substrat liegt, so daß in diesem Bereich eine Laserschwingung erzeugt wird.
Wenn die beschriebene Halbleiterlaservorrichtung kopfüber auf einen Kühlkörper aufgesetzt wird, wird durch die Rille in der Außenschicht ein Zwischenraum oder Spalt zwischen der Vorrichtung und dem Kühlkörper gebildet, wodurch die Ableitung der im aktivierten Laserbereich erzeugten Wärme in den Kühlkörper behindert wird. Dies führte bisher zu Problemen dahingehend, daß sich nicht nur der Schwellenwertstrom vergrößert, sondern sich auch die Eigenschaften der Vorrichtung frühzeitig verschlechtern.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten und zweckmäßigen Halbleiter-Laservorrichtung mit einem Aufbau, bei dem ein Oberflächenabschnitt der Vorrichtung, der einem aktivierten Laserbereich am engsten benachbart ist,
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unmittelbar mit einem zugeordneten Kühlkörper (heat «ink) in Berührung bringbar ist, wodurch der Schwellehwtrtstrom ver-• ringert und die Betriebslebensdauer vergrößert warden und außerdem eine Laserschwingung bei niedrigem Bahwellenwertstrom bis hinauf zu vergleichsweise hohen Temperaturen gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Halbleiter-Laaervorrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch ein Substrat aus einem Halbleitermaterial mit hohen spezifischen Widerstand und mit einer Hauptfläche, durch eine erste, eine zweite und eine dritte Halbleiterschicht jeweils eines ersten Leitfähigkeitstyps/ eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitetyps und eine fünfte Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die unter Bildung eines mehrlagigen Gebildes auf der der Hauptfläche des Substrats nacheinander gezüchtet worden sind, wobei das Halbleitermaterial der zweiten Schicht eine schmälere verbotene Bandbreite besitzt als das Material der ersten Schicht und die dritte Schicht aus einem Halbleitermaterial besteht, das eine weitere verbotene Bandbreite besitzt als das Material der zweiten Schicht, durch einen Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der auf einem Oberflächenabschnitt der fünften Halbleiterschicht und in einem seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes angeordnet ist und sich von der Oberfläche der fünften Halbleiterschicht bis an das Substrat heran erstreckt und dabei PN-Übergänge in erster, zweiter, dritter bzw. fünfter Halbleiterschicht bildet, wobei die zweite Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps am anderen seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes einen freigelegten Oberflächenabschnitt aufweist, der durch Abtragung der betreffenden Abschnitte von fünfter, vierter und dritter Halbleiterschicht über diesem anderen Seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes hergestellt worden ist, durch eine in ohmschem Kontakt mit dem freigelegten öberflächen-
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abschnitt der zweiten Halbleiterschicht angeordnete erste Elektrode und durch eine in ohmschem Kontakt mit dem restlichen Teil der Oberfläche der fünften Halbleiterschicht angeordnete zweite Elektrode.
In bevorzugter Ausführungsform kennzeichnet.sich diese Vorrichtung dadurch, daß das Halbleitersubstrat aus Galliumarsenid (GaAs) mit einem spezifischen Widerstand von
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mindestens 10 Ohm/cm hergestellt ist, daß erste, dritte und vierte Halbleiterschicht aus Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) bestehen und daß zweite und fünfte Halbleiterschicht aus Galliumarsenid (GaAs? bestehen.
Diese Vorrichtung kann auf einem Kühlkörper (heat sink) angeordnet werden, indem erste und spalte Elektrode an der Oberfläche des Kühlkörpers mit einer der die beiden Elektroden aufweisenden Oberfläche der Vorrichtung komplementären Konfiguration befestigt werden.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführuncpfocift der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand a&x beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung einer bisherigen TJS-Halbleiter-Laservorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in ihrem kopfüber auf einen Kühlkörper aufgesetzten Zustand,
Fig. 3 eine perspektivische Teilöarstellang eilsör TJS-HaIbleiter-Laservorrichtung mit Merkaalen nach der Erfindung, und
Fig. 4 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung t die jedoch die Vorrichtung nach Fig. 3 zeigt.
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Fig. 1 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau einer bisherigen TJS-Halbleiter-Laservqrrichtung, bestehend aus einem Substrat 10 aus einem Halbleitermaterial, nämlich I-Typ-Galliumarsenid (GaAs) mit einem hohen spezifischen Widerstand von mindestens 10 Ohm/cm, einer Aluminiumgalliumarsenid- bzw. AlGaAs-Schicht 12, einer aktivierten Schicht 14 aus N-Typ-Galliumarsenid (GaAs), einer N-Typ-Schicht 16 aus Aluminiunigalliumarsenid (AlGaAs) und einer Kontaktschicht 18 aus N-Typ-Galliumarsenid. Diese Schichten sind nacheinander auf einer der beiden Hauptflächen, d.h. der gemäß Fig. 1 oberen Fläche des Substrats nach dem Flüssigphasen-Epitaxialaufwachsverfahren gezüchtet.
Sodann wird die eine Hälfte, d.h. die gemäß Fig. 1 linke Hälfte der übereinander angeordneten, gezüchteten Schichten, 12, 14, 16 und 18 von der Oberseite der obersten Schicht 18 her nach dem selektiven Diffusionsverfahren mit Zink (Zn) in hoher Konzentration dotiert, so daß in diesem Teil ein mit 20 bezeichneter P+-Typ~Halbleiterbereich 20 gebildet wird, der an den Abschnitt des Substrats 10 heranreicht, welcher dem hoch dotierten Abschnitt der Schicht 12 benachbart ist. Durch anschließende Härmebehandlung des Substrats 10 und der übereinander liegenden Schichten 12, 14, 16 und 18, die auf beschriebene Heise behandelt worden sind, wird das im P -Typ-Halbleiterbereich 20 enthaltene Zink durch Diffusion in die angrenzenden Abschnitte des Galliumarsenidsubstrats 10, der N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 12, der aktivierten N-Typ-Galliumarsenidschicht 14, der N-Typ-Alumniumgalliumarsenidschicht 16 und der Kontaktschicht 18 aus N-Typ-Aluminiumgalliumarsenid hineingetrieben, so daß gemäß Fig. 1 an der Unterseite und an der linken Seite des P -
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Halbleiterbereichs 20 eine P-Typ-Halbleiterzone 22 mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke gebildet Wird. Auf diese Weise werden in den vier Halbleiterschichten 12 bis 18 PN-Ubergänge gebildet.
Um den P+-Abschnitt der Kontaktschicht 18 von ihrem N-Abschnitt zu trennen,werden der P-Abschnitt und der benachbarte Abschnitt oder Bereich der Kontaktschicht 18 auf chemischem Wege weggeätzt, so daß zwischen beiden Abschnitten eine Nut oder Rille 24 gebildet wird, die etwas breiter ist als die P-Zone 22.
Sodann wird eine positive* Elektrode 26 in ohmßdhem Kontakt mit dem P -Abschnitt der Kontaktschicht 18 so angeordnet, daß sie über deren Erstreckung hinweg verläuft, während eine negative Elektrode 28 in ohmschem Kontakt und über die Erstreckung des N-Abschnitts der Kontaktschicht 18 hinweg angeordnet wird.
Galliumarsenid (GaAs) besitzt bekanntlich eine schmälere verbotene Wandbreite als Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs). Infolgedessen kann ein Diffusionspotential an dem in der aktivierten Galliumarsenidschicht 14 gebildeten PN-Übergang kleiner sein als am PN-Übergang, der in einer der Aluminiumgalliumarsenidschichten 12 und 16 festgelegt wird. Wenn über die positiven und negativen Elektroden 26 bzw. 28 eine Spannung angelegt wird, um die Elektrode 26 gegenüber der Elektrode 28 positiv werden zu lassen, konzentriert sich der größte Teil des resultierenden Stroms im PN-Übergang, der in der aktivierten Galliumarsenidschicht 14 gebildet ist, weil das Galliumarsenidsubstrat 10 einen hohen spezifischen Widerstand von 10 Ohm/cm oder mehr besitzt. Infolgedessen wird eine Laserschwingung in einem aktivierten P-Typ-Galliumarsenid-Bereich 30 angeregt, der durch den P-Abschnitt der aktivierten Schicht 14 gebildet ist.
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Die Anordnung gemäß Fig. 1 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, mit der Oberseite nach unten bzw. kopfüber auf einen Kühlkörper aufgesetzt werden. Dabei werden positive und negative Elektrode 26 bzw. 28 jeweils über (metallisierte) Anschlußstreifen 32 und 34 mit dem Kühlkörper 32 verbunden. Die Anschlußstreifen 34 und 36 können auch als elektrische Leiter dienen, mit deren Hilfe die Anordnung über eine nicht dargestellte, zugeordnete elektrische Stromquelle geschaltet wird. Der Kühlkörper 32 kann aus einem Werkstoff bestehen, dessen thermische Ausdehnung derjenigen des Materials der betreffenden Halbleiter-Laservorrichtung angepaßt ist und der eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Beispielsweise kann der Kühlkörper 32 aus einem Siliziumsubstrat bestehen.
Die bisherigen TJS-Halbleiter-Laservorriehtungen der Art gemäß Fig. 1 sind also mit einer Rille 24 versehen, durch welche der P+-Bereich vom N-Bereich der Kontaktschicht getrennt ist. Die Rille 24 bildet dabei einen Zwischenraum oder Hohlraum zwischen der Kontaktschicht 18 und dem Kühlkörper 32 (vgl. Fig. 2), wodurch die Ableitung der im aktivierten Bereich 30 aus P-Typ-Galliumarsenid entstehenden Wärme in den Kühlkörper 32 verhindert wird. Diese Wärme muß sich also wegen des Vorhandenseins der Rille 24 auf die durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutete Weise auf einem Umweg in den Kühlkörper 32 verteilen. Durch das Vorhandensein der Rille 24 ergeben sich Probleme dahingehend, daß sich nicht nur der Sohwellenwertstrom durch die Vorrichtung vergrößert, sondern auch die Eigenschaften der Vorrichtung wegen der beschriebenen Wärmeentwicklung verschlechtert werden.
Mit der Erfindung sollen nun die beschriebenen Probleme vermieden werden.
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In Fig. 3» in welcher die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind, ist eine TJS-Typ-Halbleiter-Laservorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Bei der Herstellung dieser Vorrichtung werden zunächst nach dem Flüssigphaseh-Epitaxial-Aufwachsverfahren nacheinander eine N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 12, eine aktivierte N-Typ-Galliumarsenldschicht 14, eine N-Typ-Aluminiumgalliumarsenidechicht 16, eine P-Typ-Aluminiumgalliumarsenidschicht 38 und eine N-Typ-Galliumarsenid-Kontaktschicht 18 auf einer der Hauptflächen, d.h. auf der oberen Hauptfläche eines Substrats 10 aus einem Halbleitermaterial mit hohem spezifischen Widerstand gezüchtet, beispielsweise aus einem I-Typ-Galliumarsenid (GaAe) mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 10 Ohm/cm. Auf diese Weise wird auf dem Halbleitersubstrat 10 ein mehrlagiges Gefüge oder Gebilde hergestellt.
Die N-Schicht 12 bildet eine erste HalbleiterSchicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, und die N-Schicht 14 bildet eine zweite Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps mit schmälerer verbotener Bandbreite als derjenigen der ersten Halbleiterschicht 12. Die N-Schicht 16 bildet eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps mit größerer verbotener Bandbreite als derjenigen der zweiten Halbleiterschicht, während die P-Schicht 38 eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps bildet und die N-Schicht 18 eine fünfte Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps darstellt.
Wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1, wird 2ink (Zn) in hoher Konzentration nach dem selektiven Diffusionsverfahren in die so gebildete Anordnung eindotiert, um einen P+-Typ-Halbleiterbereich 20 herzustellen, welcher das
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Substrat 10 in einem seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes erreicht. Bei der dargestellten Aueführungsform wird aus noch zu erläuternden Gründen der P -Halbleiterbereich 20 in etwa einem Drittel der Übereinander gezüchteten Schichten bzw. des mehrlagigen Gebildes und des angrenzenden Abschnitts des Substrats an der gemäß Fig. 3 linken Seite desselben geformt. Anschliessend wird die P-Typ-Halbleiterzone 22 wie bei der Anordnung nach Fig. 1 durch Wärmebehandlung so ausgebildet, daß sie längs der Unterseite und der rechte Seite (vergl. Fig. 3) des P+-Halbleiterbereichs 20 verläuft.
Daraufhin wird der gesamte Oberflächenabschnitt der N-Kontaktschicht 18 mit Zink dotiert/ um eine P -Typ-Diffusionsschicht 40 herzustellen, welche gemäß Fig. eine obere Hälfte der Kontaktschicht 18 einnimmt. Infolgedessen werden in erster, zweiter und dritter Halbleiterschicht 12, 14 bzw. 16 sowie in der unteren Hälfte (vergl. Fig. 3) der fünften Halbleiterschicht 18 PN-Ubergänge ausgebildet.
Sodann wird der dem P+-Halbleiterbereich 20 gegenüberliegende, andere Seitenabschnitt des mehrlagigen Gebildes mittels einer geeigneten Ätzlösung selektiv weggeätzt, um die fünfte, die vierte und die dritte Schicht 18, 38 bzw. in diesem anderen Seitenabschnitt des Gebildes abzutragen. Infolgedessen wird derjenige Abschnitt der zweiten Schicht 14 freigelegt, Über den sich diese abgetragenen Schichtbereiche befanden. Die Ätzlösung muß sowohl Galliumarsenid (GaAs) als auch Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) ätzen können, und sie kann zu diesem Zweck aus Fluorwasserstoff (HF) oder einem Lösungsgemisch aus Ammoniumhydroxid (NH4OH) und Wasserstoffsuperoxid (H2O3) bestehen.
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Danach wird die positive Elektrode 26 in ohisschem Kontakt mit der Oberfläche des angeätzten Abschnitte öler F""-Diffusionsschiclit 36 angeordnet, während die negative Elektrode 28 in ohmschem Kontakt mit der freigelegten Oberfläche der zweiten bzw. aktivierten N-SChicht 14 angeordnet wird.
Es ist darauf hinzuweisen f daß der GröBenanteil des P Halbleiterbereichs 20 oder der abgetragenen Sehichtabschnitte beliebig bestimmt werden kann»"
Die Anordnung gealß Fig. 3 umfaßt aufgrund nass Vorhandenseias der P-fjp-AliaiaiEiiBigalliiisiifiEseaiaseltiiQSit 38 nnü der P*-Typ-Diffusienssehieht 40 ©Irae PHPKf-Sferekt'jr imfcsrhalb der positiven Elektrode 26 * sit Ausnata© s©w©Iil des P+-Halbieiterbsreie!is 2Θ als ameh der P-Halbieitesaone 22« Wenn daher eine Spannung über die Elektroden 26 und 28 angelegt wird, um die Elektrode 26 gegenüber der Elektrode 2S positiv zu machen, wirä ein zwischen der P-Schicht 3S und der N-Eontaktschicht 18 geformter PN-Übergang in Gegen- bzw. Sperrichtung vorgespannt, so daß der an der positiven Elektrode 26 entstehende Strom sich in der aktivierten Galliumatsenidschicht 14 durch dem P -Halbleiterbereich 20 hindurch konzentriert und dana~ zur negativen Elektrode 28 fließt. Dies führt zum Auftreten einer Laserschwingung im aktivierten Schichtbereich 30, der aus dem Teil äer P-Halbleiterzone 22 gebildet ist, welcher sich in der aktivierten Halbleiterschicht 14 befindet»
Die Anordnung »ach Fig. 3 kann gesaSS PIg0 4 k©p£üfo@s auf einem Kühlkörper aufgesetzt werderio Zu dieseis 8v?eek weist der Kühlkörper 32 eine abgestufte Fliehe &u2B der gemäß Fig. 3 mit den Elektroden 26 und ^i Oberseite der Anordnung komplementär ist» GeiaSB PIg0 4 wird dabei die Elektrode 26 mittels eines fmatallisierteni
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Anschlußstreifens 34 mit dem tiefer liegenden Abschnitt des Kühlkörpers 32 verbunden, während die Elektrode 28 über einen anderen Anschlußstreifen 36 am höher liegenden Teil des Kühlkörpers befestigt wird.
Wie bei der Anordnung nach Fig. 2 dienen die Anschlußstreifen 34 und 36 auch als elektrische Leiter für den Anschluß der Anordnung gemäß Fig. 3 an eine nicht dargestellte elektrische Stromquelle. Der Kühlkörper 32 besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem Siliziumsubstrat.
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung umfaßt also die P-Aluminiumgalliumarsenidschicht.38 und die P -Diffusionsschicht 40, wobei der PN-Übergang zwischen der P-Schicht 38 und N-Kontaktschicht 18 im Betrieb einer Vorspannung in Gegen- bzw. Sperrichtung unterworfen wird; xnfolgedessen steht die positive Elektrode 26 in ohmschem Kontakt mit dem Oberflächenteil der Kontaktschicht 18, unter dem sich der aktivierte Laserbereich 30 befindet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der in Sperrichtung vorgespannte PN-Übergang zwischen den Schichten 38 und 18 einen unerwünschten Stromfluß durch die beschriebene PNPN-Struktur zu verhindern vermag. Infolgedessen tritt die normale bzw. angestrebte Laserschwingung im aktivierten Laserbereich 30 auf, ohne daß hierfür die bisher erforderliche Nut bzw. Rille nötig wäre.
Diese Wirkungsweise ist mit dem Vorteil verbunden, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 4 die im aktivierten Laserbereich 30 erzeugte Wärme wirksam abgeführt werden kann, weil die in diesem Bereich 30 entstehende Wärme durch einen massiven Abschnitt hindurch unmittelbar auf den Kühlkörper 32 übertragen werden kann, ohne daß sie durch den bisher erforderlichen Zwischenraum bzw. Hohlraum
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hindurchzugehen braucht.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist somit ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Halbleiter-Laservorrichtung eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps besitzt, durch den sich ein Strom in.einer zweiten Halbleiterschicht Über einen Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps konzentriert, obgleich sich eine positive Elektrode über einem aktivierten Laserbereich in der zweiten Halbleiterschicht befindet* Der Strom fließt dabei in eine negative Elektrode, die in ohmschem Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Infolgedessen kann der dicht neben dem. aktivierten Laserbereich befindliche Abschnitt der Vorrichtung über die negative Elektrode unmittelbar mit einem zugeordneten Kühlkörper verbunden werden, wodurch eine Halbleiter-Lalservorrichtung mit guter Wärmeableitung realisiert wird.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer einzigen, derzeit bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird* Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf Halbleiter-Laservorrichtungen beschränkt, die Kristalle aus Galliumarsenid (GaAs) und Aluminiumgalllumarsenid (AlGaAs) verwenden, vielmehr ist sie gleichermaßen auf eine Vielfalt von Halbleiter-Laservorrichtungen unter Verwendung anderer Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen verbotenen Bandbreiten anwendbar. Ebenso können die einzelnen Halbleiterbereiche oder -abschnitte gegenüber den dargestellten Leitfähigkeitstypen die jeweils entgegengesetzten Leitfähigkeitstypen besitzen, wobei die Polarität der Elektroden ebenfalls entsprechend geändert wird.
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Claims (11)

  1. Henkel, Kern, Feiler a· Hänzel Paten t a η w ä 11 β
    Registered Representatives
    before the
    European Patent Office
    2S24689
    Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha,.
    'Tolcvn iTanan Möhlitraße 37
    Tokyo, japan P^000MünchQn^
    Tel.: 0897982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid
    19. Juni 1979
    " FAM-4401
    Halbleiter-Laservorrichtung
    Patentan Sprüche
    Halbleiter-Laservorrichtung, gekennzeichnet durch ein Substrat aus einem Halbleitermaterial mit hohem spezifischen Widerstand und mit einer Hauptfläche, durch eine erste, eine zweite und eine dritte Halbleiterschicht jeweils eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine vierte Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine fünfte Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitetyps, die unter Bildung eines mehrlagigen Gebildes auf der der Hauptfläche des Substrats nacheinander gezüchtet Worden sind, wobei das Halbleitermaterial der zweiten Schicht eine schmälere verbotene Bandbreite besitzt als das Material der ersten Schicht und die dritte Schicht aus einem Halbleitermaterial besteht, das eine weitere verbotene Bandbreite besitzt als das Material der 2weiten Schicht, durch einen Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der auf einem Oberflächenabschnitt der fünften Halbleiterschicht und in einem seitlichen Abschnitt des
    ORIGINAL INSPECTED
    mehrlagigen Gebildes angeordnet ist und siöh von der Oberfläche der fünften Halbleiterschicht bis an das Substrat heran erstreckt und dabei PN-Übergang* in eriter, «weiter, dritter bzw. fünfter Halbleiterschicht bildet, wobei die zweite Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps am anderen seitlichen Abschnitt d*e mehrlagigen Gebildes einen freigelegten Oberflächenabschnitt aufweist, der durch Abtragung der betreffenden Abschnitte von fünfter, vierter und dritter Halbleiterschicht Über diesem anderen seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes hergestellt worden ist, durch eine in ohmschem Kontakt mit dem freigelegten Oberflächenabschnitt der zweiten Halbleiterschicht angeordnete erste Elektrode und durch eine in ohmschem Kontakt mit dem restlichen Teil der Oberfläche der fünften Halbleiterschicht angeordnete zweite Elektrode.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenmeichnet, daß das Halbleitersubstrat aus Galliumarsenid (GaAs) mit einem spezifischen Niderstand von mindesten· 10 Ohm/cm hergestellt ist, daß erste, dritte und vierte Halbleiterschicht aus Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs) bestehen und daß zweite und fünfte Halbleiterschicht aus Galliumarsenid (GaAs) bestehen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im anderen seitlichen Abschnitt des mehrlagigen Gebildes befindlichen Abschnitte von fünfter, vierter und dritter Halbleiterschicht mit Hilfe von Fluorwasserstoff (HF) oder eines Lösungsgemisches aus Ammoniumhydroxid (NH4OH) und Wasserstoffsuperoxid (H2O2) selektiv weggeätzt worden sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bii 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fünf Halbleiterschichten nach dem Flüssigphasen-Aufwachsverfahren nacheinander auf der Hauptfläche des Halbleitersubstrats gezüchtet worden sind.
    909884/0626
    ORIGINAL INSPECTED
    2924683
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterbereich des zweiten Leitfähigkeitetyps durch selektives Eindiffundieren von Zink (Zn) gebildet worden ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitfähigkeitstyp ein N-Typ und der zweite Leitfähigkeitetyp ein P-Typ ist. .
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über ' die beiden Elektroden eine Spannung anlegbar ist, um die zweite Elektrode gegenüber der «rsten Elektrode positiv zu machen.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitfähigkeitstyp ein P-Typ und der zweite Leitfäliigkeitstyp ein N-Typ ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der 2weiten Elektrode ein Kühlkörper angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper eine Oberfläche besitst? deren Konfiguration der mit erster und zweiter Elektrode versehenen Oberfläche der Vorrichtung komplementär angepaßt ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadöroh gekennzeichnet, daß der Kühlkörper aas einem Silizi'uraanbstrat beisteht.
    . Vorrichtung Bash einem der Anspruch© 9 bis 11r dadurch gekennzeichnet r Saß auf dem Küfalkdrpar ein elektrischer Leiter Zugeordnet ist» der mit erster und zweiter Elektrode
    308684/0826
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