专利名称：埋入式异质结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个用于载流子限制的结构，特别是用于In-P基的激光器以及其它光电器件。
背景技术：
工作于高温并计划用于低门限和/或低电流操作的In-P基底1.3μm波长激光，被认为将在未来访问网络中以发射机的形式起重要作用，参见S.Yamashita等人所著的“在P-型基底上的低门限(每个元件3.2mA)1.3um InGaAsP MQW激光器阵列”，IEEE光子学技术快报，卷4,No.9,pp.954-957,1992 and H.Nobuhara等人所著的“在P-型基底上的1.3um波长，低门限应变(strained)量子阱激光器”，电子学快报，卷30,No.16,pp.1292-1293,1994。
由于有预想的高温，增强其较弱的温度依赖性就很重要了，这被认为部分地是由在生长过程中、在横向方向上的较差的载流子限制或载流子泄漏所引起，参见P.A.Andrikson等人所著的“关于工作在1.3um的InGaAsP激光器的内部量子效率的来自有源层的热电子发射效应”，IEEE量子电子电子学，卷30,No.2,pp.219-221,1994，以及H.Ishikawa等人所著的“考虑到SCH层中的载流子的应变量子阱的温度独立的光学增益的分析”，IEEE光子学技术快报，卷6,No.3,pp344-347,1994。
因此，就需要有一种导带高于InP的材料，即有一个在InP上外延生长的势垒，已证明具有这个特性的材料可能包括铝，已通过将包含铝(Al)的合金作为势垒材料使用于激光器作了演示，参见C.E.Zah等人所著的“用于用户环应用的高性能非冷却的1.3umAlxGayIn1-x-yAs/InP应变层(strained-layer)量子阱激光器”。IEEE量子电子学，卷30,No.2,pp.511-523,1994，以及美国专利US-A 5,381,434，列于此以作参考。
但是，室温下具有包含Al以限制载流子和光子的层(势垒)的激器光的门限电流不低于所报告的不包含Al的激光器的最低的门限电流。与所报道的最好的无Al激光器相比，在较高温度时，最后的工作电流没有显示出改进表面封装的Fabry-Perot激光在85°、功率为6mW时，电流介于20和45mA之间，参见例如在H.P.Nayer等人所著的“低价值高性能激光器for FITL/FTTH”中的表1，“第21届欧洲光通信会议”(21stEuropean Conference on Optical Conmmunications),ECOC’95，布鲁塞尔，9月，1995，会议集第2卷(Proceedings Volume 2)，常规论文及特邀论文(Regular Paper&Invited Papers),pp.529-536,1995。与不含Al的激光器相比，含Al的激光器的可靠性和寿命是重要的问题，因为生产这样的激光器时，在蚀刻和再生长过程中，当含Al合金暴露在外延生长腔体外时会起反应而被氧化。
由C.E-Zah等人得到的实验结果“用于用户环应用的高性能非冷却1.3μm AlxGayIn1-x-yAs/InP应变层(Strained-layer)量子阱激光器”。IEEE量子电子学，卷30,No.2,pp.511-523,1994，以及如美国专利US-A 5,381,434所显示的那样，但是在可靠性方面没有增加的问题，这可以解释为是因为它们的测量结果与通常的埋入式异质结构相反，它们采用了不需暴露含Al层的“背脊式”(ridgetype)激光器结构，但是，埋入式异质结构有一个优点，它能精确地控制电流限宽，使得在室温下有一个较低的门限电流。
本技术现状已经找到许多方法来获得设计来限制在异质结构激光器中产生的光子的结构。
美国专利U.S-A 4,955,031中描述了这样一种的激光器，该专利描述了一个具有n型硒化锌或硒化锌锰的限制层的半导体异质结构激光器，还有，美国专利US-A 5,349,596公布了一个具有光学限制和光导区域的半导体激光腔体。
美国专利US-A 5,33l,655描述了由InGaAsP组成的、独立的电子和光学限制的激光二极管。在欧洲专利申请EP-A10 078 177中公布了一个双异质结构激光器类型的半导体发光器件，该公布的器件有势垒层和缓冲层以改进其温度特性。
还有，在欧洲专利EP-A20202089中描述了一个包含几个平面半导体层的激光器，这些平面半导体层中至少有一个要形成一个用来在一个限制光学腔内产生光波的工作区域。
日本专利申请JP-A 60-136388公布了一个包含半导体激光器的发光电子器件，该半导体激光器有埋入的阻止层和电流泄放控制膜的异质结构多层。
但是，以上所公布的材料没有一个提供了具有足够好的温度依赖性的结构。
发明概述本发明的目的是提供一种半导体结构，该结构具体用于同时具有小的温度敏感性、低门限电流并且是很可靠的激光器。
这个目的是通过根据本发明的结构来达到的，其特性与特征由附加的权利要求确定。
这样，在下文中描述的结构结合了如下优点1．避免了暴露Al的增强的势垒；2．保持了对埋入区域精确的横向限制的控制，这通过使用无Al埋入区域及外部高带隙势垒来完成，其中外部高带隙势垒可能包含Al。
激光器结构就同时满足了以下三个要求Ⅰ、Ⅱ、ⅢⅠ．它有一个具有增强了的横向载流子限制的工作区域，这提供了较小的温度敏感性。通过具有相当高的导带和/或较大带隙和/或比基底物质的有关光波长的折射率低，因而相应于有源区域的导带和/或带隙和/或折射率有较高的导带差和/或较大的带隙差和/或有关光波长的较小的折射率的环绕材料获得增强的横向载流子限制。一个具有比基底高的导带，和/或比基底大的带隙，和/或比基底小的相关光波长的折射率的层，在下面将被称作增强的横向限制层。Ⅱ．它有一个工作区域，该区域有基本上是侧面的载流子限制，从而导致低的门限电流。这可以通过蚀刻或再生台面型晶体来得到，该台面型晶体包括工作区域。Ⅲ．在生产激光器结构的过程中，避免了在紧邻工作区域处、外延生长腔的外部暴露增强的横向限制层，这具有很高的可靠性。这对于包含铝的增强的横向限制层的情形来讲是很重要的。
激光器结构的内部区域则远离Al，被一个或几个隔离层横向地与增强的横向限制层分离开来。内部区域的侧面限制可以无须在处理过程中在外延生长腔的外部暴露增强的横向限制层而得到。
增强的横向限制层或多层可能Ⅰ-1．包括AlⅠ-2．按混合分级，例如按能带偏差分级以减小阻抗
Ⅰ-3．局部增强掺杂，使带边缘变形以控制载流子传输Ⅰ-4．被应变以分别控制电子、重空穴及轻空穴带边缘Ⅰ-5．混合的多势垒，以机械地增强量化及载流子阻塞Ⅰ-6．与其它层相比，具有反向变形或多个变形，以减少结构上的网络变形Ⅰ-7．有较低的折射率以限制光子Ⅰ-8．包括Ⅰ-1和Ⅰ-7的混合体工作区域的侧面限制可以这样来获得Ⅱ-1．平台蚀刻、电流阻塞再生及顶层生长Ⅱ-2．与Ⅱ-1相似，但包括电流阻塞区的主要部分的离子注入，以降低电流泄漏Ⅱ-3．与Ⅱ-1相似，但包括依靠电流阻塞区的主要部分的蚀刻来移动以降低电流泄漏和旁路电容Ⅱ-4．与Ⅱ-3相似，但包括第二级蚀刻区域的再生长Ⅱ-5．平台蚀刻，平面再生及离子注入，使得与Ⅱ-1相比减少了外延生长步骤的数目Ⅱ-6．与Ⅱ-5相似，但包括通过蚀刻而不是离子注入来移动Ⅱ-7．与Ⅱ-6相似，但包括第二级蚀刻区域的再生。
为避免暴露增强的横向限制层，可以这样来获得Ⅲ-1．有源层(active layer)平台下面的横向位移Ⅲ-2．有源层平台上面的横向位移Ⅲ-3．Ⅲ-1和Ⅲ-2的混合体这样通常就能在诸如InP或GaAs的基底上建立一个多层半导体结构，该结构有一个以光学和/或电子方式、基本上是侧向限制的内部区域，即该内部结构是在侧向被限制的。还有，该结构包括至少一个增强的横向限制层，该限制层在一个优选实施例中有一个上比基底物质明显高的带隙。至少一个隔离层被设置在基本上侧面限制的内部区域和至少一个增强的横向限制层之间，而且，这个至少一个增强的横向限制层不是以和内部区域同样的方式侧向限制的，例如它可以不局限于侧向限制，通常可以以连续的方式侧向扩展。
选择增强的横向限制层的材料，使得与基底材料相比对导带电子有较高的带隙，在此情形中，至少一个增强的横向限制层能够分级混合。这样，它的带隙也将有分级值，即逐渐地或连续地改变值，这些值从比基底带隙大的第一个值减小到小于第一个值的第二个值。
可以选择增强的横向限制层的材料，使得与基底材料相比，对导带电子有较高的带边缘，和/或对特定波长的光有较低的折射率。在此情形中，至少一个增强的横向限制层能够分级混合。
在一个有利的实施例中，至少一个增强的横向限制层的材料包含铝，而该结构的内部区域则不含一点铝。
在该结构的产品中，至少一个缓冲层可以立即在至少一个增强的横向限制层用来促进更进一步生长、降低机械压力之前或在其下面生长。还有，至少一个蚀刻阻止层可以在至少一个增强的横向限制层用于阻止一个可以造成侧向限制的蚀刻过程之后或在其上生长。这样，它就可以有利于在至少一对蚀刻阻止层和用来减轻材料压力的增强的横向限制层之间生长至少一个蚀刻缓冲层。
优选地，在制造该结构的过程中，在内部区域之前或在其下面要生长至少一个增强的横向限制层。还有，在内部区域之后或在其上面要生长至少一个增强的横向限制层。
该结构的内部可以是一个用来产生例如大约1.3μm的波长的激光振荡的工作区域，它可以是一个包括至少一个阱的被应变的层量子阱结构。
内部区域的侧向限制是一个优选的情形，这是通过蚀刻以产生蚀刻的第一个区域和包括内部区域的平台，随后还能使蚀刻区域再生而得到的。然后，再生区域的主要部分可以被离子注入，随后，再生区域的主要部分依次被第二次蚀刻移动以产生可以再生的第二蚀刻区域。
在该结构用作激光器的情形中，一些诸如适配电极的器件必须与电源装置相连，然后，该结构可以用作“边缘发射”(edge-emitting)激光器，激光基本上以垂直于生长方向的方向发射，或者用作“表面发射”(surface-emitting)激光器，其中激光以基本上平行于生长方向发射。
附图简述本发明将在下面参考附图作详细描述，附图通常都是示意图，为了清楚起见，在生长或前向方向上的尺寸被夸张了，其中-
图1是描绘一个特定埋入式异质结构的横截面示意图，
-图2是沿着穿过一个内部区域扩展的一条长线，描绘图1结构的带隙和/或折射率和/或导带边缘的示意图，-图3是包含与图1相似的异质结构的边缘发射激光器的示意透视图，-图4是一个包含一个与图1相似的异质结构的垂直腔表面发射激光器的示意透视图，-图5是描绘根据第一个实施例的基础结构的生长的横截面示意图，-图6是相应于图5的横截面示意图，其中该结构包括再生侧向限制结构，-图7是相应于图6的横截面示意图，其中该结构包括生长的顶部结构，-图8是相应于图7的横截面示意图，该结构包括电流阻塞区域，-图9是描述根据第二个实施例的基础结构的生长的横截面示意图，-图10是相应于图9的横截面示意图，其中该结构包括包含侧向限制的生长的顶部结构，-图11是相应于图10的横截面示意图，其中该结构也包括电流阻塞区域-图12是两个量子阱结构的能带图的横截面示意图。
优选实施例的描述在图1中，以示意图的形式显示了一个埋入式异质结构，它基于InP，并与上面列举的美国专利US-A 5,381,434的图2和3中所描述的类似，该结构可以通过执行以下处理步骤来产生在一些诸如InP基底的基底1上，外延生长n型掺杂InP层2。在这个n型掺杂InP层2上外延生长诸如InAlAs层的n型掺杂含Al层3，并在此基础上生长n型掺杂InGaAsP层4，在n型掺杂InGaAsP层4的基础上生长内部区域5，内部区域5用来限制光子及电子，在内部区域5的顶部，生长一个p型掺杂InGaAs层6。
可以为内部结构5提供不同的结构它可以是无源式的波导，即有一个能量高于信号光子的带隙用来调谐区域，它还包含一个分级层；它可以是用于激光器或激光放大器操作的有源波导，这些波导功能可以通过单个的、或一些应变的或不应变的量子阱层的装置来获得。对所有这些设计情形来讲，有重要的应用，其中需要一个在光子和电子的横向方向的改进的限制区，横向方向基本上垂直于描绘于图1的层，与生长方向相似，参考箭头方向10，侧面方向被定义为垂直于横向方向并且在图1中示于纸平面上，参看箭头方向11。
在这之后，一个有合适形状的掩膜就被放置在所得到的结构的表面，并且进行蚀刻以获得一个平台或台面结构，就如侧面方向上所看到的那样，与US-A 5,381,434中的图2的结构相比较，确定内部区域沿此方向扩展。该蚀刻以不暴露含Al层3的方式来进行，这可能通过在n-InGaAsP层2的内部某处，在含Al层3的上面阻止蚀刻，还有，一个特定的蚀刻阻止层可以在感光层3上面的某处生长，这将在下面加以描述。然后，如半绝缘InP(SI-InP)的电流阻塞层9的再生就在内部区域平台的壁(wall)的旁边进行。掩膜材料被移走，然后层6可以通过多生长一些p-InGaAsP材料，再于p型掺杂InGaAsP层6上外延生长诸如InAlAs的另一个p型掺杂含Al势垒层7，并在p型掺杂InAlAs层7的顶部生长一个p型掺杂InP层8。
通过这种方式获得的埋入式异质结构在一些方面以和在上面列举的专利中公开的具有含Al层3和7所产生的势垒效应的器件相似的方式操作，这个势垒效应在横向方向上起作用，因而就对光子和电子都产生了横向限制。在侧面方向上，这种限制是由电流阻塞层9来完成的。后者包括一个低于含Al材料势垒的势垒，但在这里载流子的泄漏和光学限制不太重要，因为在这个方向上内部区域的宽度比较大。
经上述过程而得到的结构具有在生长方向或横向方向上用来在此方向上限制电子和光子的含Al层3和7。而且这些含Al层不会暴露在外延生长腔外部，因而就避免了含Al层的氧化。
图2示意地显示了材料的带隙轮廓和描述由含Al层产生的电子的和光学的限制势垒12的折射率，以及在13指示的内部区域的高的折射率。
上述结构在光电有源式或无源式波导中减小电子和光子的载流子泄漏，同时保证良好的材料质量，这种结构特别适合于In-P基的1.3μm的激光器，因为在高温时可以有低的门限操作。
可以看到，n型掺杂和p型掺杂材料进行交换，图1的结构也可同样很好地构造，这样异质结构在生长方向上互换。
图1结构的基本元素描述了激光器件的两种情形，一个边缘发射激光器(EEL)和一个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，分别在图3和4中。对边缘发射激光器来说，光是穿过垂直于横向和侧面方向的纵向平面发射的。对VCSEL，为了增强激光工作，需要通过诸如上部和下部Bragg镜介质堆(mirror dielectric stack)来作光的反馈。
在图3中，示意地显示了一个边缘发射激光器的透视图，除了下部预缓冲层2外，所有层和区域都显示了出来，还有含Al层或增强的横向限制层3和7，特别是被具有一些厚度的材料层由限制区域9分离的较低的层。图中还描绘了用于与外部作电接触的层，位于基底1底部的下部接触层15，位于整个结构顶部的上部接触层17。
在图4中，显示了一个如这里建议的方式建立起的垂直腔表面发射激光器的例子。图中显示了基底1、下部3和上部7增强的横向限制层、内部区域5以及电流阻塞区域9。这里，侧面方向是辐射方向，光以横向、生长方向发射。图4中还示意地描绘了用来改善光反馈的镜介质堆。
现在将特别参考图5-8更概括地描述由图1示例的结构，将其当作第一个普通结构A。然后将参考图8-10描述一个修改的普通结构B。
结构A(三个外延步骤结构)按如下方式构造和生产第一，A的基本结构生长在基底基材A0之上，如图5所示。从底部到顶部，在生长方向上，该结构包括基底基材A0,A0对应于图1的层1，后面至少有三个外延生长层，其中至少一个是有源层A6。有两种基本结构的情形包括或不包括一个或几个底部增强的横向限制层A2。对至少有一个或几个下部增强的横向限制层A2的情形，有源层或层们A6位于下部增强的横向限制层或层们A2之上，并被至少一个下部分离层A5同这些层分离开来。在该有源层或层们A6的顶部，在第一个外延生长步骤中已生长了一个或几个上部分离层A7，但它还可以在以后生长。可以通过一个或几个底部预缓冲器层A1来增强外延生长质量。在下面处理步骤中需要一个或几个蚀刻阻止层A4(例如图1所示的实施例用InP制成)。为了保证蚀刻不会暴露下部增强的横向限制层或层们A2，可能需要一个或几个下部后缓冲器层A3(对图1所示的情形来讲，这还可以是InP层)。下部层A0-A5可以是n型掺杂或p型掺杂，基底基材A0还可以是半绝缘的，在此情形中必须形成非常规的接触。上部分离层或层们7可以是不掺杂的，或者用相反极性掺杂以形成pn-结，有源层或层们A6可以是n型掺杂的、未掺杂的或p型掺杂的，该层包括大量材料或一个包括一个或几个在分离阱的势垒中包含或不包含应力补偿的应变或未应变层的量子阱结构。
第二，形成包括侧向限制的A的再生结构，如图6示意地描绘的那样。这样，基本结构单元就从生长腔中移走，并通过诸如反应离子蚀刻(reactive ion etch)或湿式蚀刻等方法从上部侧面地、有选择地蚀刻。侧向选择可以通过作用于结构顶部的掩膜来提供，这个蚀刻通过有源层或层们A6扩展开来，形成在其侧面有壁的平台21。这样在这些侧面，在蚀刻平台21内的层的边缘就被暴露在生长腔外，但是蚀刻在层A5-A3的任何一层中，或者是层A5-A3中的任何一层之前停止。这样可能包括A1的下部增强的横向限制层或层们A2就不被暴露在生长腔外。蚀刻停止的精确控制可以由一个或几个在增强的横向限制层或层们A2上面的蚀刻阻止层A4提供。然后蚀刻表面被再生以形成至少一个再生层A12，形成一个埋入式异质结构来提供一个工作区域的侧面限制层，该再生层或或层们12可以是半绝缘(SI)的，或是np阻塞或其它电流阻塞、载流子-限制结构。
第三，形成A的顶部结构，如图7所描绘的那样。在再生结构的顶部生长顶部结构，该顶部结构包括至少一个层，有两种顶部结构的情形包括或不包括一个或几个上部增强的横向限制层A9，使得整个结构包括至少一个增强的横向限制层A2和/或A9。对于至少有一个上部增强的横向限制层A9的情形，有源层或层们A6放置于上部增强的横向限制层或A9的下面。一个或几个上部分离层A7以及一个或几个上部预缓冲器层A8可以将上部增强的横向限制层或层们A9从有源层或层们A6中分离开来，再生电流阻塞层或层们A12可以用来增强生长质量。当形成金属接触时，在一个或几个接触层A11之前，可以将一个或几个镀金层A10生长于顶层结构的最顶部以产生低的欧姆电阻。上部层A7-11可以掺杂未与有源层或层们A6下面的掺杂层极性相反的极性，用来为整个结构产生适合于电流注入的pn结。
有源层或层们A6的整个厚度会限制电流阻塞、再生层或层们A12的厚度，通过这样的方式，侧面上的很宽的材料区域A12会导致很低的电阻或很高的电容。于是，区域A12的侧向宽度可以通过进一步的处理被减小，可以通过包括第二蚀刻区域的可能再生的选择的第二蚀刻的方法，或者通过选择的离子注入形成改进的电流阻塞区域A13，如图8示意地描绘的那样。通过使用比包括有源层或层们A6的平台21宽的阻塞掩膜，这个或这些层就可以有效地从边缘或边界效应、氧化或离子注入中被保护起来，而这些影响可能是在区域A13或在生产它们的过程中产生的。
修改的结构(双外延步骤结构)B可以按下述构造和生产第一，图9中，B的基本结构生长于基底基材B0之上。从底部到顶部，在生长方向上，该结构包括基底基材B0，后面至少还有一个外延生长层，这个层或层们中至少有一个是有源层B6。有两种基本结构的情形包括或不包括一个或几个下部增强的横向限制层B2。对至少有一个下部增强的横向限制层B2来说，有源层或层们B6放置在高于下部增强的横向限制层或层们B2的位置上，并被至少一个下部分离层B5分离开来，在有源层或层们B6的顶部，一个或几个上部分离层B7可能已经在第一外延步骤中生长了，但它们还可以在后面生长。外延生长质量可以被一个或几个下部预缓冲器层B1增强。在下面的处理步骤中可能需要一个或几个蚀刻阻止层B4。还需要一个或几个下部后缓冲器B3以保证蚀刻不暴露下部横向限制层或层们B2。较低的层B0-B5可以是n型掺杂或p型掺杂的。基底基材B0可以是半绝缘的，而且在后一种情形中必须形成非常规接触。上部分离层或层们B7可以是不掺杂的，或者掺入未相反极性以形成pn-结。有源层或层们B6可以是n型掺杂的、未掺杂的或p型掺杂的，包括大量材料或一个包含一个或几个应变或未应变的层的量子阱结构，些应变或未应变的层在分离阱的势垒中包括或不包括张力补偿。
第二，形成包括侧面限制和顶层结构的B的再生结构，如图10示意地描绘的那样。这样，通过诸如反应离子蚀刻(reactive ion etch)或湿式蚀刻的方法，将基本结构从生长腔中移开并从顶部侧面地、有选择地蚀刻，可以通过放在该结构顶部的掩膜来作侧面选择，该蚀刻穿过有源层或层们B6而扩展开来，形成一个在侧面23’有壁的平台21’，对B结构来说，蚀刻侧面23’使得可以再生一个平台．在蚀刻平台内的侧面23’的层的倾斜边缘暴露在生长腔外。
但是，蚀刻在层B5-B3中，或在其中任何一层之前停止。这样，可能包括AL的下部增强的横向限制层或层们B2就不会被暴露在生长腔外。通过一个或几个位于下部增强的横向限制层或层们B2上面的外部蚀刻阻止层B4提供蚀刻停止的精确控制。然后蚀刻表面被至少一个再生层B8再生，形成一个平面埋入异质结构以提供工作区域的光学侧面限制，后面跟着一个在同一个生长步骤中的顶部结构，这里B8层不是电流阻塞层。有两种顶部结构情形，包括或不包括一个或几个上部增强的横向限制层B10，使得完整结构包括至少一个增强的横向限制层，B2或/和B10。
对至少有一个上部增强的横向限制层B10的情形，有源层或层们B6放置于上部增强的横向限制层或层们B10的下面。一个或几个上部分离层B7、一个或几个再生层B8、还有一个或几个上部预缓冲器层B9，可以将上部增强的横向限制层或层们B10与有源层或层们B6中分离开来。能将上部增强的横向限制层或层们B10从再生层或层们B8中分离开来的上部预缓冲器层B9，可以增强外延生长的质量。后面有一个或几个接触层B12的一个或几个镀金层B11，在形成金属接触时，可以在顶部结构的最顶端再生以产生低的欧姆电阻。上部层B7-B12可以以与下面的有源层或层们B6下面的掺杂层极性相反的极性掺杂，用来为完整的结构产生适合于电流注入的pn-结。
为了使电流泄漏最小，区域B8的宽度应当通过进一步的准备来减小，通过具有第二蚀刻区域的可能再生的有选择的蚀刻，或通过有选择的离子注入，形成改进的电流阻塞区域B13，如图11中示意地绘出的那样。通过采用比包括有源层或层们B6的平台稍微宽点的阻塞掩膜，这个层或这些层就可以在当产生区域B13时从边界效应，从氧化或离子注入中被有效地保护。
在图12a中，显示了两个量子阱激光器结构的能带图，显示了具有一个In0.53Al0.47As的偏移增强层和具有实线所绘的能带图的第一结构，显示了没有这样的层而具有虚线所绘的能带图的第二结构。在图的上半部分显示了Ec导带图，在图的下半部分显示了Ev价带图。第一结构在p区的0.46-0.86μm(p附近)的间隔内采用400nm厚的In0.53Al0.47As层，这基本在晶格上与InP匹配，而第二结构在整个p区采用传统的InP。对这两种结构来讲，p区起始于左手边，其中p型掺杂InP(p-InP)的掺杂密度为2·1018cm-3。在p附近区域，p掺杂线性地从2·1018cm-3降低到0。未掺杂的有源区域(在图中指定为i)包括5个1％压缩的应变InGaAsP量子阱，这些量子阱被具有8nm厚的势垒层所分隔，这些阱以及势垒被嵌埋于具有75nm厚的分离限制层之间。分离限制和势垒层都是InGaAsP合成物，具有1.0μm的带隙波长并且在晶格上与InP匹配。n-InP均匀地掺杂到1·1018cm-3。位置轴在埋入的平台内沿横向方向排列，可以看到，在图中，位置轴从p侧指向n侧。
从图12a可以明显地看到，导带的偏差基本上被增强了，超过了100meV，这要归因于在p附近层使用了In0.53Al0.47As，而不用InP。
在图12b中，显示了第一和第二结构的示意图，它描绘了再生结构，如从边缘发射器件的前表面看到的那样。i区域而不是p附近区域已被平台蚀刻了和再生了。
权利要求
1．造于一个基底之上、包括一个基本上在侧面方向上被光学和电子限制的内部区域、还包括至少一个增强的横向限制层的一个多层半导体结构，其特征在于，在基本上侧面限制的内部区域和至少一个增强的横向限制层之间至少有一个分离层，该至少一个增强的横向限制层不是以和内部区域同样方式被侧面限制的。
2．权利要求1的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层的材料被选择来为导带电子获得一个较高的带隙。
3．权利要求2的结构有这样的特征，至少一个增强的横向限制层在组成物中被分出能级，因而在其带隙中也被分出能级，从高于基底带隙的第一能量值，降到低于第一能量级的第二能量值。
4．权利要求1的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层的材料被选择来为导带电子获得一个较高的带边缘。
5．权利要求1的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层的材料被选择来为所考虑的波长的光获得一个较低的折射率。
6．权利要求4-5中任何一个权利要求的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层在组成物中被能量分级。
7．权利要求1-6中任何一个权利要求的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层包含Al，内部区域基本上是无Al的。
8．权利要求1-7中任何一个权利要求的结构，其特征在于，基底基材包括InP。
9．权利要求1-8中任何一个的结构，其特征在于，至少一个缓冲层已在前面刚被生长出来，和/或放置于至少一个增强的横向限制层之下。
10．权利要求1-9中任何一个权利要求的结构，其特征在于，至少一个蚀刻阻止层在后来被生长出来，和/或放置于至少一个增强的横向限制层的顶部。
11．权利要求10的结构，其特征在于，至少一个蚀刻缓冲器层已被生长出来，和/或放置于至少一对蚀刻阻止层和增强的横向限制层之间。
12．权利要求1-11中任何一个权利要求的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层已经前面被生长出来，和/或放置于内部区域之下。
13．权利要求1-12中任何一个权利要求的结构，其特征在于，至少一个增强的横向限制层在后来被生长出来，和/或放置于内部区域的上部。
14．权利要求1-13中任何一个权利要求的结构，其特征在于，内部区域包括一个用来产生基本上为1.3μm波长的激光振荡的工作区域。
15．权利要求1-14中任何一个权利要求的结构，其特征在于，内部结构是一个包括至少一个阱的应变层量子阱结构。
16．权利要求1-15中任何一个权利要求的结构，其特征在于，内部区域横向限制是通过平台蚀刻以产生第一蚀刻区域并再生以产生第一再生区域而得到的。
17．权利要求16的结构，其特征在于，第一再生区域的主要部分已被离子注入。
18．权利要求16的结构，其特征在于，第一再生区域的主要部分通过第二蚀刻而被移去以产生第二蚀刻区域。
19．权利要求18的结构，其特征在于，第二蚀刻区域已被再生以产生第二再生区域。
20．用作激光器、被连接到电源装置的权利要求1-19中任何一个的结构，其特征在于，激光以基本上垂直于生长方向的方向发射，也即，该结构用作边缘发射激光器。
21．用作激光器、被连接到电源装置的权利要求1-19中任何一个的结构，其特征在于，激光以基本上平行于生长方向的方向发射，也即，该结构用作表面发射激光器。
22．一个生产具有在横向和侧面方向上的内部区域的电子和光学限制装置的多层半导体结构的方法，包括如下步骤-产生一个在横向上限制的下部结构，该结构包括含Al层，-在下部层结构的顶部产生一个内部区域层，-处理获得的结构以移去材料并产生平台构造，如侧面方向看到的那样，该平台构造从下部层结构内部在横向方向上突出，并在其顶部包括内部区域，-将电流阻塞材料涂在材料已被移去的平台侧面，-产生一个上部层结构，用来在横向方向上限制，该结构包括含Al层，其特征在于，在产生下部层结构的步骤中，一个无-Al层被产生于含-Al层顶部。
23．权利要求22的方法，其特征在于，在产生平台的处理步骤中，材料被移到下部层结构中的含-Al层的顶部的无-Al层，使得无-Al层被放在含Al层的顶部。
全文摘要
一个外延生长半导体异质结构有一个基本上被限制区域(9)侧面限制的内部区域,还有被增强的横向限制层(3,7)增强地横向限制。后一类层通过在下部增强的横向限制层(3)的上面停止产生侧面限制的蚀刻,并在制造侧面限制区域(9)之后生长这样一个上部层(7)而不在处理过程中暴露在生长腔的外部。该结构计划来使内部区域作为有源激光区域,比如用于Inp基的1.3μm波长激光器。然后,同时发生的侧面限制、增强的横向限制和暴露保护,同时使得能有低门限电流、小的温度敏感性和可靠的、长时间的操作。增强的横向限制层(3,7)可能包括在处理过程中铝的氧化保护。这样的激光器将防止可靠性下降。
文档编号H01S5/227GK1223021SQ97194140
公开日1999年7月14日 申请日期1997年2月25日 优先权日1996年2月27日
发明者U·乌兰德, M·拉斯克, B·斯托尔茨 申请人:艾利森电话股份有限公司