DE69717973T2

DE69717973T2 - Vergrabene heterostruktur

Info

Publication number: DE69717973T2
Application number: DE69717973T
Authority: DE
Inventors: Ulf Oehlander; Michael Rask; Bjoern Stoltz
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: WO1997032377A1; KR19990087315A; SE9600744D0; SE9600744L; CN1223021A; TW415112B; EP0883920A1; KR100375275B1; CA2247885A1; CN1181600C; SE506651C2; AU2109197A; EP0883920B1; US6011811A; JP2000505600A; DE69717973D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur für eine Trägerbegrenzung, und zwar insbesondere für auf InP basierende Laser und andere optoelektronische Vorrichtungen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Von auf InP basierenden 1,3-um-Wellenlängenlasern, die bei hohen Temperaturen arbeiten und für einen Betrieb bei niedriger Schwelle und/oder niedrigem Vorstrom beabsichtigt sind, wird geglaubt, dass sie eine wichtige Rolle als Sender in zukünftigen Zugriffsnetzwerken spielen, siehe S. Yamashita et al. "Low-threshold (3.2 mA per element) 1.3 um InGaAsP MQW laser array on a p-type substrate", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 4. No. 9, S. 954-957, 1992 und H. Nobuhara et al. "1.3 um wavelength, low-threshold strained quantum well laser on p-type substrate", Electronic Letters, vol. 30, No. 16, S. 1292-1293, 1994.
Aufgrund der erwarteten hohen Temperaturen ist es schwierig, ihre schlechtere Temperaturabhängigkeit zu verbessern, von welcher geglaubt wird, dass sie teilweise durch eine schlechte Trägerbegrenzung oder einen Trägerabfluss in der Aufwachsrichtung bzw. der transversalen Richtung verursacht wird, siehe P. A. Andrekson et al. "Effect of thermionic electron emission from the active layer on the internal quantum efficiency of InGaAsP lasers operating at 1.3 um", IEEE Journal of Quantum Electron Electronics, vol. 30, No. 2, S. 219-221, 1994 und H. Ishikawa et al. "Analysis of temperature dependent optical gain of strained quantum weil taking account of carriers in the SCH layer", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 6. No. 3, S. 344-347, 1994.
Somit ist ein Material erwünscht, das ein Leitungsband hat, das höher als InP ist, d. h. eine Grenze, die auf InP epitaxial aufgewachsen werden kann. Materialien, für die sich erwiesen hat, dass sie diese Eigenschaft haben, können Aluminium enthalten, das sich auch durch die Verwendung von Legierungen, die Aluminium (Al) enthalten, als Grenzmaterialien in Lasern gezeigt haben, siehe C. E. Zah et al. "High-performance uncooled 1.3 um AlxGayIn1-x-yAs/InP strainedlayer quantum well lasers for subscriber loop applications", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 30, No. 2, S. 511-523, 1994 und das US-Patent US-A 5,381,434, die hierin durch Bezugnahme enthalten sind.
Jedoch sind die Schwellenströme bei Raumtemperatur von Lasern mit Schichten (Grenzen bzw. Grenzschichten), die A1 zur Begrenzung von Ladungsträgern und Photonen enthalten, nicht so niedrig wie die niedrigsten, von denen für Laser berichtet ist, die kein Al enthalten. Die resultierenden Betriebsströme bei höheren Temperaturen zeigen keine Verbesserung im Vergleich mit den besten Al-freien Lasern, über die berichtet ist: zwischen 30 und 45 mA für eine Ausgangsleistung von 6 mW 85ºC für facettenbeschichtete Fabry-Perot-Laser, siehe z. B. die Tabelle 1 in H. P. Mayer et al.: "Low cost high performance lasers for FITL/FTTH", The 21st European Conference on Optical Communications, ECOC '95, Brüssel, Sept. 1995, Proceedings Volume 2, Regular Papers & Invited Papers, S. 529-536, 1995. Die Zuverlässigkeit oder Lebensdauer von Lasern, die Al enthalten, verglichen mit Lasern, die kein Al enthalten, ist ein kritischer Punkt, da Legierungen, die Al enthalten, bei der Herstellung von solchen Lasern durch Oxidation reagieren können, wenn sie außerhalb der Kammer für ein epitaxiales Aufwachsen während einer Verarbeitung für ein Ätzen und ein erneutes Aufwachsen freigelegt sind.
Die experimentellen Ergebnisse, die von C. E. Zah et al.: "High-performance uncooled 1.3 um AlxGayIn1-x-yAs/InP strainedlayer quantum well lasers for subcriber loop application", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 30, No. 2, S. 511- 523, 1994, erhalten sind, und wie es im US-Patent US-A 5, 381,434 offenbart ist, zeigten jedoch kein größer gewordenes Problem bezüglich der Zuverlässigkeit. Dies kann erklärt werden, da sie für ihre gemessenen Ergebnisse eine Laserstruktur vom Stegtyp verwendeten, die kein Freilegen der Al enthaltenden Schichten erfordern, was gegensätzlich zu einer herkömmlichen vergrabenen Heterostruktur ist. Jedoch hat eine vergrabene Heterostruktur den Vorteil eines Bereitstellens einer genauen Steuerung der Breite der Strombegrenzung, was in einem niedrigeren Schwellenstrom bei Raumtemperatur resultiert.

STAND DER TECHNIK

Viele Ansätze sind gemacht worden, um eine Struktur zu erhalten, die aufgebaut ist, um erzeugte Photonen in Heterostruktur-Lasern zu begrenzen.
Ein solcher Laser ist im US-Patent US-A 4,955,031 beschrieben, welches einen Halbleiterlaser mit Heterostruktur mit einer begrenzenden Schicht aus Zinkselenid vom n-Typ oder aus Zinkmangan-Selenid beschreibt. Weiterhin offenbart das US-Patent US-A 5,349,596 einen Halbleiterhohlraum mit einer Zone für eine optische Begrenzung und eine Lichtführung.
Das US-Patent US-A 5,331,655 beschreibt eine Laserdiode mit unabhängiger elektronischer und optischer Begrenzung, die aus InGaAsP besteht. In der europäischen Patentanmeldung EP-A1 0 078 177 ist eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung vom doppelten Heterostrukturlasertyp offenbart. Die offenbarte Vorrichtung hat Grenzen bzw. Grenzschichten und eine Pufferschicht für verbesserte Temperaturcharakteristiken.
Weiterhin ist in der europäischen Patentanmeldung EP-A2 0 202 089 ein Laser beschrieben, der mehrere planare Halbleiterschichten aufweist, von welchen wenigstens eine einen aktiven Bereich für eine Lichtwellenerzeugung in einem begrenzten optischen Hohlraum bildet.
Die japanische Patentanmeldung JP-A 60-136 388 offenbart eine lichtemittierende Elektronenvorrichtung, die einen Halbleiterlaser aufweist, der eine heterostrukturelle Mehrfachschichten-Leitungsschicht einer vergrabenen blockierenden Schicht hat, und einen Stromabfluss-Steuerfilm.
Im US-Patent US-A 4,602,371 ist eine optisch und elektrisch begrenzte Halbleiterlaservorrichtung offenbart, die auf GaAs basiert. Die Schichten am oberen Ende des Substrats, d. h. der aktive Bereich, eine Führungsschicht, die direkt unterhalb des aktiven Bereichs angeordnet ist, Mantelschichten, die den aktiven Bereich und die Führungsschicht umgeben, und Begrenzungsschichten enthalten alle Aluminium.
Jedoch stellt keine der oben angegebenen Offenbarungen eine Struktur mit einer ausreichend guten Temperaturabhängigkeit zur Verfügung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Halbleiterstrukturen zu schaffen, und zwar insbesondere zur Verwendung in Lasern, die gleichzeitig eine geringe Temperaturempfindlichkeit und einen niedrigen Schwellenstrom haben und zuverlässig sind.
Diese Aufgabe wird durch die Struktur gemäß der Erfindung erreicht, deren Merkmale und Charakteristiken in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.
Somit kombiniert die Struktur, wie sie hierin nachfolgend beschrieben ist, die Vorteile von 1. einem Vermeiden eines Freilegens von den mit Al verstärkten Grenzschichten, aber von 2. einem Beibehalten der genauen lateralen Begrenzungssteuerung des vergrabenen Bereichs, wobei dies durch Verwenden in einem Al-freien vergrabenen Bereich und externer Grenzschichten mit hoher Bandlücke erreicht wird, wobei die letzteren Al enthalten können.
Die Laserstruktur erfüllt somit gleichzeitig alle drei Anforderungen I, II und III, d. h.:
I. Sie hat einen aktiven Bereich, der mit einer verstärkten transversalen Trägerbegrenzung versehen ist, was eine geringe Temperaturempfindlichkeit ergibt. Die verstärkte transversale Trägerbegrenzung wird durch ein umgebendes Material mit einem wesentlich höheren Leitungsband und/oder einer größeren Bandlücke und/oder einem kleineren Brechungsindex für die relevante Lichtwellenlänge als das Substratmaterial erhalten, und somit einer höheren Leitungsbanddifferenz und/oder einer größeren Bandlückendifferenz und/oder einer kleineren Brechungsindexdifferenz für die relevante Lichtwellenlänge in Bezug auf das Leitungsband und/oder die Bandlücke und/oder den Brechungsindex für die relevante Lichtwellenlänge des aktiven Bereichs. Eine Schicht, die ein Leitungsband hat, das höher als dasjenige des Substrats ist, und/oder eine Bandlücke, die größer als diejenige des Substrats ist, und/oder einen Brechungsindex für die relevante Lichtwellenlänge, der kleiner als derjenige des Substrats ist, wird nachfolgend verstärkte transversale Begrenzungsschicht genannt.
II. Sie hat einen aktiven Bereich, der mit einer wesentlichen lateralen Trägerbegrenzung versehen ist, was in einem niedrigem Schwellenstrom resultiert. Dies kann durch Ätzen und erneutes Aufwachsen einer Mesa-Struktur erhalten werden, wobei die Mesa-Struktur den aktiven Bereich enthält.
III. Bei der Verarbeitung zum Erzeugen der Laserstruktur wird ein Freilegen der verstärkten transversalen Begrenzungsschichten in der unmittelbaren Umgebung des aktiven Bereichs außerhalb der Kammer eines epitaxialen Wachstums vermieden, was eine hohe Zuverlässigkeit ergibt. Dies ist in dem Fall wichtig, in welchem die verstärkten transversalen Begrenzungsschichten Aluminium enthalten.
Der innere Bereich in der Laserstruktur ist frei von Al und ist in transversaler Richtung durch eine oder mehrere Trennschichten von den verstärkten transversalen Begrenzungsschichten getrennt. Die laterale Begrenzung des inneren Bereichs kann dann ohne Freilegen der verstärkten transversalen Begrenzungsschichten außerhalb der Kammer eines epitaxialen Wachstums während einer Verarbeitung erhalten werden.
Die verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder -schichten kann bzw. können:
I-1. Aluminium enthalten;
I-2. bei einer Zusammensetzung gestuft werden, und somit z. B. in Bezug auf Band-Versätze bzw. Band-Offsets gestuft werden, um die Widerstandsfähigkeit zu erniedrigen;
I-3. eine lokal verstärkte Dotierung haben, um die Bandränder zur Steuerung eines Trägertransports zu deformieren;
I-4. verformt werden, um Bandränder für Elektronen, schwere Löcher und leichte Löcher separat zu steuern;
I-5. Mehrfachgrenzen enthalten, um quantenmechanisch eine Trägerblockierung zu verstärken;
I-6. eine Gegenspannung oder Gegenspannungen verglichen mit anderen Schichten haben, um die Netzspannung in der Struktur zu erniedrigen;
I-7. einen niedrigeren Brechungsindex haben, um die Photonen zu begrenzen;
I-8. eine Kombination von I-1 bis I-7 enthalten.
Die laterale Begrenzung des aktiven Bereichs kann erreicht werden durch:
II-1. ein Mesa-Ätzen, ein erneutes Aufwachsen einer Stromblockierung und ein Aufwachsen einer Kappenschicht;
II-2. wie in II-1., aber eine Ionenimplantation eines wesentlichen Teils der Stromblockierbereiche enthaltend, um einen Stromabfluss zu erniedrigen;
II-3. wie in 11-1., aber eine Entfernung mittels eines Ätzens eines wesentlichen Teils der Stromblockierbereiche zum Erniedrigen eines Stromabflusses und der Nebenflusskapazität enthaltend;
II-4. wie in II-3., aber ein erneutes Aufwachsen des sekundären geätzten Bereichs enthaltend;
II-5. ein Mesa-Ätzen, ein planarisiertes erneutes Aufwachsen und eine Ionenimplantation, um die Anzahl von epitaxialen Schritten im Vergleich mit II-1. zu erniedrigen;
II-6. wie in II-5., aber eine Entfernung mittels eines Ätzens anstelle einer Ionenimplantation enthaltend;
II-7. wie in II-6., aber ein erneutes Aufwachsen des sekundären geätzten Bereichs enthaltend.
Ein Vermeiden eines Freilegens von verstärkten transversalen Begrenzungsschichten kann erreicht werden durch:
III-1. einen transversalen Versatz unter die Mesa-Struktur mit aktiven Schichten;
III-2. einen transversalen Versatz über die Mesa-Struktur mit aktiven Schichten;
III-3. eine Kombination aus III-1. und III-2.
Somit wird allgemein eine mehrschichtige Halbleiterstruktur auf einem Substrat aus z. B. InP oder GaAs ausgebildet. Die Struktur hat einen inneren Bereich, der optisch und/oder elektrisch im Wesentlichen lateral begrenzt ist, d. h. der innere Bereich ist in lateralen Richtungen begrenzt. Ebenso enthält die Struktur wenigstens eine verstärkte transversale Begrenzungsschicht, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine wesentlich höhere Bandlücke als das Substratmaterial hat. Wenigstens eine Trennschicht ist zwischen dem im Wesentlichen lateral begrenzten inneren Bereich und der wenigstens einen verstärkten transversalen Begrenzungsschicht angeordnet. Weiterhin ist die wenigstens eine verstärkte transversale Begrenzungsschicht nicht auf dieselbe Weise wie der innere Bereich in lateraler Richtung begrenzt. Beispielsweise kann sie keine lokalisierte laterale Begrenzung haben und kann sich in lateraler Richtung allgemein auf eine kontinuierliche Weise ausdehnen.
In dem Fall, in welchem das Material der verstärkten transversalen Begrenzungsschicht derart ausgewählt ist, dass es eine höhere Bandlücke für die Leitungsbandelektronen im Vergleich mit derjenigen des Substratmaterials erhält, kann wenigstens eine der verstärkten transversalen Begrenzungsschichten eine gestufte Zusammensetzung haben. Dann wird ihre Bandlücke auch gestufte Werte haben, d. h. schrittweise oder kontinuierlich variierende Werte, wobei die Werte von einem ersten Wert, der größer als die Bandlücke des Substrats ist, nach unten zu einem zweiten Wert, der niedriger als der erste Wert ist, variieren.
Das Material der verstärkten transversalen Begrenzungsschichten kann auch derart gewählt werden, dass es einen höheren Bandrand für die Leitungsbandelektronen erhält, und/oder einen niedrigeren Brechungsindex für Licht einer betrachteten Wellenlänge erhält, und zwar im Vergleich mit dem Substrat. In diesem Fall kann wenigstens eine der verstärkten transversalen Begrenzungsschichten auch eine gestufte Zusammensetzung haben.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel enthält das Material von wenigstens der verstärkten transversalen Begrenzungsschichten Aluminium und enthält der innere Bereich der Struktur keine wesentliche Menge an Aluminium.
Bei der Erzeugung der Struktur kann wenigstens eine Pufferschicht direkt vor oder unterhalb wenigstens einer verstärkten transversalen Begrenzungsschicht aufgewachsen werden, um das weitere Aufwachsen zu ermöglichen, was mechanische Spannungen reduziert. Ebenso kann wenigstens eine Ätz-Stopp-Schicht hinter oder an der Oberseite von wenigstens einer verstärkten transversalen Begrenzungsschicht aufgewachsen werden, um eine Ätzprozedur zu stoppen, die beim Herstellen der lateralen Begrenzung verwendet werden kann. Dann kann es vorteilhaft sein, wenigstens eine Ätz- Pufferschicht zwischen wenigstens einem Paar aus einer Ätz- Stopp-Schicht und einer verstärkten transversalen Begrenzungsschicht aufzuwachsen, um mechanische Spannungen zu lösen.
Vorzugsweise wird beim Herstellen der Struktur wenigstens eine verstärkte transversale Begrenzungsschicht vor oder unterhalb des inneren Bereichs aufgewachsen. Ebenso kann wenigstens eine verstärkte transversale Begrenzungsschicht hinter oder oberhalb des inneren Bereichs aufgewachsen werden.
Der innere Bereich der Struktur kann ein aktiver Bereich zum Erzeugen einer Laseroszillation bei einer Wellenlänge von z. B. etwa 1,3 um sein. Er kann eine Quantentopfstruktur einer verformten bzw. gespannten Schicht einschließlich wenigstens eines Topfes bzw. einer Wanne sein.
Die laterale Begrenzung des inneren Bereichs ist in einem bevorzugten Fall durch Ätzen hergestellt, um geätzte erste Bereiche und eine Mesa-Struktur mit dem inneren Bereich zu erzeugen, und dann kann ein erneutes Aufwachsen der geätzten Bereiche durchgeführt werden. Dann kann ein wesentlicher Teil der erneut aufgewachsenen Bereiche ionenimplantiert werden. Ein wesentlicher Teil der erneut aufgewachsenen Bereiche kann dann darauffolgend durch ein zweites Ätzen entfernt werden, um zweite geätzte Bereiche zu erzeugen, die auch erneut aufgewachsen werden können.
In dem Fall, in welchem die Struktur als Laser zu verwenden ist, müssen einige Vorrichtungen, wie beispielsweise geeignete Elektroden, zum Anschluss an eine Leistungsversorgungseinrichtung vorgesehen werden. Die Struktur kann dann als Bandkantenemitterlaser verwendet werden, wobei das Laserlicht im Wesentlichen rechtwinklig zur Aufwachsrichtung emittiert wird, oder als oberflächenemittierender Laser, wobei das Laserlicht im Wesentlichen parallel zur Aufwachsrichtung emittiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend nun detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, die allgemein schematisch sind, wobei die Dimensionen in der Aufwachsrichtung oder der Richtung nach oben der Klarheit halber übertrieben sind, und wobei:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine spezifische vergrabene Heterostruktur darstellt,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm ist, das die Bandlücke und/oder den Brechungsindex und/oder einen Leitungsbandrand der Struktur der Fig. 1 entlang einer langen Linie darstellt, die sich durch einen inneren Bereich erstreckt,
Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Rand emittierenden Lasers, der eine Heterostruktur gleich derjenigen der Fig. 1 enthält;
Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Oberflächen emittierenden Lasers mit vertikalem Hohlraum, welcher Laser eine Heterostruktur gleich derjenigen der Fig. 1 enthält,
Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die das Aufwachsen einer Basisstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt,
Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht entsprechend der Fig. 5, wobei die Struktur auch neu aufgewachsene laterale Begrenzungsstrukturen enthält,
Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht entsprechend der Fig. 6, wobei die Struktur eine aufgewachsene obere Struktur enthält,
Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht entsprechend der Fig. 7, wobei die Struktur auch Stromblockierbereiche enthält,
Fig. 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die das Aufwachsen einer Basisstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
Fig. 10 ist eine schematische Querschnittsansicht entsprechend der Fig. 9, wobei die Struktur auch eine aufgewachsene obere Struktur mit einer lateralen Begrenzung enthält,
Fig. 11 ist eine schematische Querschnittsansicht entsprechend der Fig. 10, wobei die Struktur auch Stromblockierbereiche enthält, und
Fig. 12 ist eine schematische Querschnittsansicht der Banddiagramme von zwei Quantentopfstrukturen.

BESCHREIBUNG VON BEVORZGUTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

In Fig. 1 ist eine vergrabene Heterostruktur in einer schematischen Ansicht gezeigt, und sie basiert auf InP und ist gleich derjenigen, die in den Fig. 2 und 3 des Patents US-A 5,381,434 dargestellt ist, die oben zitiert ist. Die Struktur kann durch Ausführen der folgenden Prozessschritte erzeugt werden:
Auf irgendeinem Substrat 1, wie beispielsweise einem InP- Substrat, wird eine n-dotierte InP-Schicht 2 epitaxial aufgewachsen. Auf dieser n-dotierten InP-Schicht 2 wird eine n-dotierte Aluminium enthaltende Schicht 3, wie beispielsweise eine InAlAs-Schicht, epitaxial aufgewachsen, und auf dieser wird eine n-dotierte InGaAsP-Schicht 4 aufgewachsen. Auf dieser InGaAsP-Schicht 4 wird der innere Bereich 5, für welchen die Begrenzung der Photonen und Elektronen beabsichtigt ist, aufgewachsen. Auf die Oberseite dieses inneren Bereichs 5 wird eine p-dotierte InGaAsP- Schicht 6 aufgewachsen.
Unterschiedliche Strukturen können für den inneren Bereich 5 vorgesehen sein: er kann ein passiver Wellenleiter sein, d. h. eine Bandlücke einer Energie haben, die höher als die Signalphotonen ist, was für einen Abstimmbereich beabsichtigt ist, und er würde dann auch eine Gitterschicht enthalten, und er kann ein aktiver Wellenleiter für einen Laser- oder einen Laserverstärkerbetrieb sein. Diese Wellenleiterfunktionen können mittels einer einzigen, ziemlich dicken, oder einer Anzahl von verformten oder nicht verformten Quantentopfschichten erhalten werden. Für alle diese Aufbaufälle gibt es wichtige Anwendungen, wobei eine verbesserte Begrenzung in einer transversalen Richtung von Photonen und Elektronen erwünscht ist. Die transversale Richtung ist im Wesentlichen rechtwinklig zu den in Fig. 1 gezeigten Schichten und somit gleich der Aufwachsrichtung, vgl. den Pfeil 10, wobei eine laterale Richtung als rechtwinklig zur transversalen Richtung definiert ist und in Fig. 1 als in der Ebene des Papiers angeordnet gezeigt ist, siehe den Pfeil 11.
Danach wird eine geeignet geformte Maske auf der Oberfläche der erhaltenen Struktur angeordnet und ein Ätzen wird durchgeführt, um eine Plattform oder eine Mesa-Struktur zu erhalten, wie es in der lateralen Richtung zu sehen ist, vgl. die Struktur der Fig. 2 in US-A 5,381,434, um die Ausdehnung des inneren Bereichs in dieser Richtung zu definieren. Das Ätzen wird auf derartige Weise durchgeführt, dass die Al enthaltende Schicht 3 nicht freigelegt wird. Dies ist durch Stoppen des Ätzens oberhalb der Al enthaltenden Schicht 3 irgendwo innerhalb der n-TnGaAsP-Schicht 2 möglich. Ebenso kann eine bestimmte Ätz-Stopp-Schicht irgendwo oberhalb der empfindlichen Schicht 3 aufgewachsen werden, wie es nachfolgend beschrieben wird. Dann wird ein erneutes Aufwachsen von Stromblockierschichten 9 aus z. B. halbleitendem InP (Si-InP) auf der Seite der Wände der Mesa- Struktur des inneren Bereichs durchgeführt. Das Maskenmaterial wird entfernt, und danach kann die Schicht 6 durch Aufwachsen von ein wenig mehr von p-InGaAsP-Material ausgedehnt werden, und dann wird eine weitere p-dotierte Al enthaltende Grenzschchicht 7, wie beispielsweise aus InAlAs, epitaxial auf der p-dotierten InGaAsP-Schicht 6 aufgewachsen, und auf der Oberseite der p-dotierten InAlAs-Schicht 7 wird eine p-dotierte InP-Schicht 8 aufgewachsen.
Die auf diese Weise erhaltene vergrabene Heterostruktur wird bezüglich einiger Aspekte auf eine Weise arbeiten, die gleich der Vorrichtung ist, die im oben angegebenen Patent offenbart ist, wobei ein Grenzeffekt mittels der Al enthaltenden Schichten 3 und 7 zur Verfügung gestellt wird, wobei dieser Effekt in der transversalen Richtung arbeitet und somit eine transversale Begrenzung für sowohl Photonen als auch Elektronen erzeugt. In der lateralen Richtung wird die Begrenzung durch die Stromblockierschichten 9 erreicht. Die letzteren weisen eine Grenze auf, die niedriger als diejenige des Al enthaltenden Materials ist, aber hier ist der Trägerabfluss und die optische Begrenzung aufgrund der größeren Breite des inneren Bereichs in dieser Richtung weniger kritisch.
Die mit dem oben beschriebenen Prozess erreichte Struktur wird Al enthaltende Schichten 3 und 7 in der Aufwachsrichtung oder transversalen Richtung zur Begrenzung von Elektronen und Photonen in dieser Richtung haben. Darüber hinaus werden diese Al enthaltenden Schichten nicht außerhalb der Kammer für epitaxiales Aufwachsen freigelegt worden sein, und somit wird eine Oxidation der Al enthaltenden Schichten vermieden.
Fig. 2 zeigt schematisch das Bandlückenprofil des Materials und den Brechungsindex, welche die elektronischen und optischen Grenzschichten 12 darstellen, die durch die Al enthaltenden Schichten erzeugt werden, und den hohen Brechungsindex des inneren Bereichs, der bei 13 gezeigt ist.
Die oben beschriebene Struktur verringert den Trägerabfluss von Elektronen und Photonen in optoelektronischen aktiven und passiven Wellenleitern, während eine gute Materialqualität beibehalten wird. Die Struktur ist insbesondere gut für auf InP basierende 1,3-um-Laser für einen Betrieb mit niedriger Schwelle bei hohen Temperaturen geeignet.
Es kann beobachtet werden, dass die Struktur der Fig. 1 gleich gut mit n- und p-Dotierungen ausgetauscht aufgebaut sein kann, wobei die Dotierungsstruktur somit in der Aufwachsrichtung invertiert ist.
Die Grundelemente der Struktur der Fig. 1 sind in den Fig. 3 und 4 jeweils für zwei Fälle von Laservorrichtungen dargestellt, nämlich einen randemittierenden Laser (EEL) und einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Hohlraum (VCSEL). Für randemittierende Laser wird das Licht durch Facetten in der longitudinalen Richtung emittiert, die rechtwinklig zu der transversalen und der lateralen Richtung ist. Für oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Hohlraum stimmen die lateralen und radialen Richtungen überein, und Licht wird in der transversalen Richtung emittiert. Für VCSELs kann die Rückkopplung von Licht, die für eine Laseraktion nötig ist, durch z. B. obere und untere dielektrische Bragg-Spiegelstapel verstärkt werden.
In Fig. 3, die in einer perspektivischen Ansicht einen randemittierenden Laser schematisch zeigt, sind alle Schichten und Bereiche außer der unteren Vorpufferschicht 2 gezeigt, wobei die Al enthaltenden Schichten oder verstärkten transversalen Begrenzungsschichten 3 und 7 und insbesondere die untere durch eine Schicht aus einem Material mit einiger Dicke von den Begrenzungsbereichen 9 getrennt sind. Ebenso sind in dieser Figur Schichten für einen äußeren elektrischen Kontakt, eine untere Kontaktschicht 15 am Boden des Substrats 1 und eine obere Kontaktschicht 17 an der oberen Seite der gesamten Struktur dargestellt.
In Fig. 4 ist ein Beispiel eines oberflächenemittierenden Lasers mit vertikalem Hohlraum gezeigt, der aufgebaut ist, wie es hierin vorgeschlagen ist. Ein Substrat 1, untere 3 und obere 7 verstärkte transversale Begrenzungsschichten, ein innerer Bereich 5 und ein Stromblockierbereich 9 sind gezeigt. Hier ist die laterale Richtung eine radiale Richtung. Licht wird in der transversalen Aufwachsrichtung emittiert. Ebenso sind in dieser Fig. 4 schematische dielektrische Bragg-Spiegelstapel für eine verbesserte Rückkopplung von Licht gezeigt.
Die Struktur, wie sie beispielhaft durch Fig. 1 gezeigt und oben beschrieben ist, wird nun allgemeiner als eine erste allgemeine Struktur A unter Bezugnahme auf insbesondere die Fig. 5-8 beschrieben. Dann wird eine modifizierte allgemeine Struktur B unter Bezugnahme auf die Fig. 8-10 beschrieben.
Die A-Struktur (Struktur mit drei epitaxialen Schritten) ist konfiguriert und erzeugt, wie es folgt:
Zuerst wird die Basisstruktur von A auf einer Substratbasis A0 aufgewachsen, Fig. 5. Von unten nach oben, nämlich in der Richtung eines Aufwachsens, besteht diese Struktur aus der Substratbasis A0, vgl. die Schicht 1 der Fig. 1, gefolgt durch wenigstens drei epitaxial aufgewachsene Schichten, wobei wenigstens eine dieser Schichten eine aktive Schicht A6 ist. Zwei Fälle einer Grundstruktur treten auf: ein Enthaltensein von einer oder mehreren unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschichten A2 oder nicht. Für den Fall von wenigstens einer unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschicht A2 ist die aktive Schicht oder sind die aktiven Schichten A6 oberhalb der unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschicht oder -schichten A2 angeordnet und von diesen durch wenigstens eine untere Trennschicht A5 getrennt. Auf der Oberseite der aktiven Schicht oder Schichten A6 kann eine oder mehrere obere Trennschichten A7 bereits in diesem ersten epitaxialen Schritt aufgewachsen werden, aber sie kann auch später aufgewachsen werden. Die Qualität des epitaxialen Aufwachsens kann durch eine oder mehrere untere Vorpufferschichten A1 verstärkt werden. Eine oder mehrere Ätz-Stopp-Schichten A4 (die beispielsweise bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus InP hergestellt sind) kann bzw. können im nächsten Verarbeitungsschritt erforderlich sein. Dann kann bzw. können auch eine oder mehrere untere Nachpufferschichten A3 (diese kann auch eine InP-Schicht für den in Fig. 1 gezeigten Fall sein) nötig sein, um sicherzustellen, dass das Ätzen die untere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten A2 nicht freilegt. Die unteren Schichten A0-A5 können n-dotiert oder p-dotiert sein. Die Substratbasis A0 kann auch halbleitend sein, wobei in diesem Fall unkonventionelle Kontakte ausgebildet werden müssen. Die obere Trennschicht oder die oberen Trennschichten A7 kann bzw. können undotiert sein, oder mit der entgegengesetzten Polarität dotiert sein, um einen pn-Übergang zu bilden. Die aktive Schicht oder die aktiven Schichten A6 kann bzw. können n-dotiert, undotiert oder p-dotiert sein, was eine Materialanhäufung oder eine Quantentopfstruktur aufweist, die eine oder mehrere verformte oder nicht verformte Schichten aufweist, die eine Spannungskompensation in den Grenzen bzw. Grenzschichten enthalten oder nicht enthalten, die die Töpfe bzw. Wannen trennen.
Als zweites wird die neu aufgewachsene Struktur von A mit einer lateralen Begrenzung ausgebildet, wie es schematisch in Fig. 6 dargestellt ist. Somit wird die Grund- bzw. Basisstruktureinheit von der Aufwachskammer entfernt und wird lateral selektiv von oben geätzt, z. B. durch ein reaktives Tonenätzen oder ein Nassätzen. Die laterale Auswahl kann durch eine Maske zur Verfügung gestellt werden, die auf die Oberseite der Struktur aufgetragen ist. Das Ätzen erstreckt sich durch die aktive Schicht oder die aktiven Schichten A6, was eine Mesa-Struktur 21 bildet, die Wände an den Seiten davon hat. Somit werden an diesen Seiten Ränder der Schichten innerhalb der geätzten Mesa-Struktur 21 außerhalb der Aufwachskammer freigelegt. Jedoch wird das Ätzen in oder durch eine der Schichten A5-A3 gestoppt. Die untere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten A2, die Al enthalten können, werden somit nicht außerhalb der Aufwachskammer freigelegt. Die genaue Steuerung des Stoppens eines Ätzens kann durch eine oder mehrere Ätz-Stopp-Schichten A4 oberhalb der unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschicht oder der Schichten A2 zur Verfügung gestellt werden. Dann wird die geätzte Oberfläche neu aufgewachsen, um wenigstens eine neu aufgewachsene Schicht A12 zu bilden, die eine vergrabene Heterostruktur bildet, um auch eine laterale Begrenzung des aktiven Bereichs zur Verfügung zu stellen. Die neu aufgewachsene Schicht oder die Schichten A12 kann bzw. können eine halbleitende (Si), oder eine np-blockierende oder irgendeine andere Strom blockierende trägerbegrenzende Struktur sein. Als drittes wird die obere Struktur von A gebildet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Auf der Oberseite der neu aufgewachsenen Struktur wird eine obere Struktur aufgewachsen. Die obere Struktur weist wenigstens eine Schicht auf. Zwei Fälle von oberer Struktur treten auf: eine oder mehrere obere verstärkte transversale Begrenzungsschichten A9 enthaltend oder nicht, so dass die vollständige Struktur wenigstens eine verstärkte transversale Begrenzungsschicht enthält, nämlich A2 oder/und A9. Für den Fall von wenigstens einer oberen verstärkten transversalen Begrenzungsschicht A9 sind die aktive Schicht oder die Schichten A6 unter der oberen verstärkten transversalen Begrenzungsschicht oder den Schichten A9 angeordnet. Eine oder mehrere obere Trennschichten A7 und auch eine oder mehrere obere Vorpufferschichten A8 können die obere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten A9 von der aktiven Schicht oder den Schichten A6 trennen, und der neu aufgewachsenen Stromblockierschicht oder den Schichten A12, und zwar für eine erhöhte Aufwachsqualität. Eine oder mehrere Mantelschichten A10, gefolgt durch eine oder mehrere Kontaktschichten A11, können an der obersten Stelle der oberen Struktur aufgewachsen werden, um eine niedrige Ohmsche Widerstandsfähigkeit zu erzeugen, wenn metallisierte Kontakte ausgebildet werden. Die oberen Schichten A7-A11 können zu einer Polarität dotiert werden, die entgegengesetzt zu derjenigen der dotierten Schichten unter der aktiven Schicht oder den Schichten A6 ist, um für die vollständige Struktur einen pn-Übergang zu bilden, der für eine Strominjektion geeignet ist.
Die Gesamtdicke der aktiven Schicht oder der Schichten A6 kann die Dicke der Strom blockierenden wieder aufgewachsenen Schicht oder der Schichten A12 auf eine derartige Weise beschränken, dass ein lateral zu breiter Materialbereich A12 einen zu niedrigen Widerstand oder eine zu hohe Kapazität erzeugt. Dann kann die laterale Breite des Bereichs A12 durch eine weitere Verarbeitung mittels eines selektiven zweiten Ätzens erniedrigt werden, das ein mögliches erneutes Aufwachsen des sekundären geätzten Bereichs enthält, oder durch eine selektive Ionenimplantation, was verbesserte Stromblockierbereiche A13 bildet, wie es schematisch in Fig. 8 dargestellt ist. Durch Verwenden einer Blockiermaske, die breiter als die Mesa-Struktur 21 ist, die die aktive Schicht oder die Schichten A6 enthält, kann bzw. können diese Schicht oder diese Schichten effektiv vor Grenz- oder Begrenzungseffekten, einer Oxidation oder einer Ionenimplantation geschützt werden, die von den Bereichen A13 oder bei dem Prozess, wenn sie hergestellt werden, erhalten werden können.
Die modifizierte Struktur (die Struktur mit zwei epitaxialen Schritten) B wird konfiguriert und erzeugt, wie es folgt:
Zuerst wird eine Basisstruktur von B auf einer Substratbasis B0 aufgewachsen, Fig. 9. Von unten nach oben in der Richtung eines Aufwachsens besteht diese Struktur aus der Substratbasis B0, gefolgt durch wenigstens eine epitaxial aufgewachsene Schicht, wobei wenigstens eine dieser Schicht oder Schichten eine aktive Schicht B6 ist. Zwei Fälle einer Basisstruktur treten auf: eine oder mehrere untere verstärkte transversale Begrenzungsschichten B2 enthaltend oder nicht enthaltend. Für den Fall von wenigstens einer unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschicht B2 ist bzw. sind die aktive Schicht oder die Schichten B6 über der unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschicht oder den Schichten B2 angeordnet und davon durch wenigstens eine untere Trennschicht B5 getrennt. Auf der Oberseite der aktiven Schicht oder der Schichten B6 kann eine oder mehrere obere Trennschichten B7 bereits bei diesem ersten epitaxialen Schritt aufgewachsen werden, aber sie können auch später aufgewachsen werden. Die Qualität des epitaxialen Aufwachsens kann durch eine oder mehrere untere Vorpufferschichten B1 verbessert werden. Eine oder mehrere Ätz-Stopp-Schichten B4 können im nächsten Verarbeitungsschritt erforderlich sein. Dann kann auch eine oder mehrere untere Nachpufferschichten B3 nötig sein, um sicherzustellen, dass das Ätzen die untere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten B2 nicht freilegt. Die unteren Schichten B0-B5 können n- dotiert oder p-dotiert sein. Die Substratbasis B0 kann auch halbleitend sein, und in diesem letzteren Fall müssen unkonventionelle Kontakte gebildet werden. Die obere Trennschicht oder die Schichten B7 kann bzw. können nicht dotiert sein, oder zu der entgegengesetzten Polarität dotiert sein, um einen pn-Übergang zu bilden. Die aktive Schicht oder die Schichten B6 können n-dotiert, nicht dotiert oder p- dotiert sein, was eine Materialanhäufung oder eine Quantentopfstruktur mit einer oder mehreren verformten bzw. gespannten oder nicht verformten bzw. nicht gespannten Schichten aufweist, die eine Spannungskompensation in den Grenzschichten enthalten oder nicht enthalten, die die Töpfe bzw. Wannen trennen.
Als zweites wird eine Struktur eines erneuten Aufwachsens von B einschließlich einer lateralen Begrenzung und eine obere Struktur gebildet, wie es schematisch in Fig. 10 dargestellt ist. Somit wird die Basisstruktur von der Aufwachskammer entfernt und in lateraler Richtung von oben selektiv geätzt, z. B. durch reaktives Ionenätzen oder ein Nassätzen. Die laterale Auswahl kann durch eine Maske zur Verfügung gestellte werden, die auf eine Oberseite der Struktur aufgetragen ist. Das Ätzen erstreckt sich durch die aktive Schicht oder die Schichten B6 unter Bildung einer Mesa- Struktur 21' mit Wänden an den Seiten 23' davon. Für die B- Struktur werden die Seiten 23' so geätzt, dass ein planares erneutes Aufwachsen durchgeführt werden kann. An diesen Seiten 23' werden schräge Ränder der Schichten innerhalb der geätzten Mesa-Struktur außerhalb der Aufwachskammer freigelegt.
Jedoch wird das Ätzen in den oder durch eine der Schichten B5 -B3 gestoppt. Die untere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten B2, die Al enthalten können, werden somit nicht außerhalb der Aufwachskammer freigelegt. Die genaue Steuerung des Stoppens eines Ätzens kann durch eine oder mehrere zusätzliche Ätz-Stopp-Schichten B4 oberhalb der unteren verstärkten transversalen Begrenzungsschicht oder den Schichten B2 zur Verfügung gestellt werden. Dann wird die geätzte Oberfläche durch wenigstens eine neu aufgewachsene Schicht B8 neu aufgewachsen, was eine planarisierte vergrabene Heterostruktur bildet, um eine optische laterale Begrenzung des aktiven Bereichs zur Verfügung zu stellen, gefolgt durch eine obere Struktur im selben Aufwachsschritt. Hier ist die Schicht B8 nicht stromblockierend. Zwei Fälle von oberer Struktur treten auf: eine oder mehrere obere verstärkte transversale Begrenzungsschichten B10 enthaltend oder nicht enthaltend, so dass die vollständige Struktur wenigstens eine verstärkte transversale Begrenzungsschicht enthält, nämlich B2 oder/und B10.
Für den Fall von wenigstens einer oberen verstärkten transversalen Begrenzungsschicht B10 ist bzw. sind die aktive Schicht oder die Schichten B6 unter der oberen verstärkten transversalen Begrenzungsschicht oder den Schichten B10 angeordnet. Eine oder mehrere obere Trennschichten B7, eine oder mehrere Neuaufwachsschichten B8 und auch eine oder mehrere obere Vorpufferschichten B9 können die obere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten B10 von der aktiven Schicht oder den Schichten B6 trennen. Die obere Vorpufferschicht oder die Schichten B9, die die obere verstärkte transversale Begrenzungsschicht oder die Schichten B10 von der Neuaufwachsschicht oder den Schichten B8 trennen können, kann bzw. können die Qualität des epitaxialen Aufwachsens verbessern. Eine oder mehrere Mantelschichten B11, gefolgt durch eine oder mehrere Kontaktschichten B12 kann bzw. können an der obersten Stelle der oberen Struktur aufgewachsen werden, um eine niedrige Ohmsche Widerstandsfähigkeit zu erzeugen, wenn metallisierte Kontakte gebildet werden. Die oberen Schichten B7-B12 können zu einer Polarität dotiert sein, die entgegengesetzt zu derjenigen der dotierten Schichten unter der aktiven Schicht oder den Schichten B6 ist, um für die vollständige Struktur einen pn-Übergang zu bilden, der für eine Strominjektion geeignet ist.
Zum Minimieren eines Stromabflusses sollte die laterale Breite des Bereichs B8 durch eine weitere Vorbereitung verringert werden, und zwar durch ein selektives Ätzen mit einem möglichen erneuten Aufwachsen des sekundären geätzten Bereichs, oder durch eine selektive Ionenimplantation, was verbesserte Stromblockierbereiche B13 bildet, wie es schematisch in Fig. 11 dargestellt ist. Durch Verwenden einer Blockiermaske, die etwas breiter als die Mesa-Struktur 21' ist, die die aktive Schicht oder die Schichten B6 enthält, kann bzw. können diese Schicht oder diese Schichten effektiv vor Grenzeffekten, vor der einer Oxidation oder einer Ionenimplantation geschützt werden, wenn die Bereiche B13 erzeugt werden.
In Fig. 12a sind Banddiagramme von zwei Quantentopf- Laserstrukturen gezeigt, wobei eine erste Struktur eine Offset-Verstärkungsschicht aus In0,53Al0,47As hat und ein Banddiagramm hat, das in durchgezogenen Linien gezeichnet ist, und wobei eine zweite Struktur keine solche Schicht hat und ein Banddiagramm hat, das in gestrichelten Linien gezeichnet ist. Im oberen Teil der Figur sind Leitungs-EC- Banddiagramme gezeigt und im unteren Teil die Valenz-EV- Banddiagramme. Die erste Struktur verwendet eine 400 nm dicke In0,53Al0,47As-Schicht im Intervall von 0,46-0,86 um (p-nahe) des p-Bereichs, der im Wesentlichen an InP-Gitter angepasst ist, wohingegen die zweite Struktur herkömmliches InP im gesamten p-Bereich verwendet. Für beide Strukturen beginnt der p-Bereich von der linken Seite mit p-dotiertem InP (p- InP) mit einer Dotierungsmittelkonzentration von 2·10¹&sup8; cm³. Im p-nahen Bereich ist die p-Dotierung von 2·10¹&sup8; cm³ nach unten zu Null linear abgestuft. Der nichtdotierte aktive Bereich (mit der Bezeichnung i in der Figur) besteht aus fünf InGaAsP-Quantentöpfen, die mit einem Prozent kompressiv vorgespannt sind, mit jeweils einer Dicke von 6 nm mit einer Zusammensetzung entsprechend einer Laserwellenlänge von 1,3 um. Die Quantentöpfe sind durch Grenzschichten mit einer Dicke von 8 nm getrennt. Die Töpfe bzw. Wannen und die Grenzen sind zwischen getrennten Begrenzungsschichten mit einer Dicke von 75 nm eingebettet. Die getrennten Begrenzungs- und Grenzschichten sind alle von einer InGaAsP-Zusammensetzung mit einer Bandlücken- Wellenlänge von 1,0 um und sind an InP-Gitter angepasst. Der n-InP-Bereich ist einheitlich auf 1·10¹&sup8; cm³ dotiert. Die Positionsachse ist innerhalb der vergrabenen Mesa-Struktur entlang der transversalen Richtung ausgerichtet. Es ist zu beobachten, dass in der Figur die Positionsachse von der p- Seite in Richtung zur n-Seite gerichtet ist.
Aus der Fig. 12a ist es offensichtlich, dass der Offset des Leitungsbands wesentlich erhöht ist, und zwar um mehr als 100 meV, was ein Verdienst der Verwendung von In0,53Al0,47As anstelle von InP in der p-nahen Schicht ist.
In Fig. 12b ist eine schematische Ansicht der ersten und der zweiten Struktur gezeigt, und sie stellt die erneut aufgewachsene Struktur dar, wie es von der vorderen Facette einer Rand emittierenden Vorrichtung gesehen wird. Der i- Bereich, aber nicht der p-nahe Bereich, ist bezüglich der Mesa-Struktur geätzt und neu aufgewachsen worden.

Claims

1. Mehrschichten-Halbleiterstruktur, die auf einem Substrat (1; A0; B0) gebildet ist und die folgendes enthält:

- eine untere Schichtstruktur (2, 3, 4; A1-A5; B1- B5) zur Begrenzung in einer transversalen Richtung, wobei die untere Schichtstruktur eine Al-enthaltende Schicht (3; A2; B2) aufweist,

- eine Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6), die im Wesentlichen optisch und elektrisch in lateraler Richtung begrenzt ist und auf einer Oberseite der unteren Schichtstruktur angeordnet ist,

- eine obere Schichtstruktur (6, 7, 8; A7-A10; B7- B11) zur Begrenzung in der transversalen Richtung,

dadurch gekennzeichnet, dass die untere Schichtstruktur eine Al-freie Trennschicht (4; A4, A5; B4, B5) aufweist, die auf einer Oberseite der A1-enthaltenden Schicht (3; A2; B2) der unteren Schichtstruktur angeordnet ist und dadurch die Al-enthaltende Schicht von der Innenbereich- Schichtstruktur (5; A6; B6) trennt.

2. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6) gesehen in einer lateralen Richtung (11) eine Mesa- Konfiguration hat, wobei die Mesa-Konfiguration in der transversalen Richtung von innerhalb der Al1-freien Trennschicht (4; A4 A5; B4, B5) der unteren Schichtstruktur vorsteht und an der Oberseite der Mesa- Konfiguration die Innenbereich-Schichtstruktur aufweist,

- die Mehrschichten-Halbleiterstruktur weiterhin ein Stromblockiermaterial (9; A12; B8) enthält, das an zwei gegenüberliegenden Seiten der Mesa-Konfiguration zum elektrischen Begrenzen der Innenbereich-Schichtstruktur angeordnet ist.

3. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Schichtstruktur folgendes aufweist:

- eine Al-enthaltende Schicht (7; A9; B10), und

- eine Al-freie Trennschicht (6; A7, A8; B7-B9), die unterhalb der Al-enthaltenden Schicht der oberen Schichtstruktur angeordnet ist und dadurch die Al- enthaltende Schicht von der Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6) trennt.

4. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der unteren und der oberen Schichtstrukturen eine verbesserte transversale Begrenzungsschicht (3, 7; A2, A9; B2, B10) aufweist, wobei wenigstens eine der verbesserten transversalen Begrenzungsschichten eine gestufte Zusammensetzung und eine gestufte Bandlücke hat, wobei die Bandlücke von einem ersten Wert, der größer als die Bandlücke des Substrats (1; A0; B0) ist, nach unten zu einem zweiten Wert, der niedriger als der erste Wert ist, gestuft ist.

5. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der unteren und der oberen Schichtstrukturen eine verbesserte transversale Begrenzungsschicht (3, 7; A2; A9; B2, B10) aufweist, wobei das Material von wenigstens einer der verbesserten transversalen Begrenzungsschichten derart ausgewählt ist, dass es eine Bandbegrenzung für Leitungsbandelektronen hat, die höher als diejenige des Substrats (1; A0; B0) ist.

6. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der unteren und der oberen Schichtstrukturen eine verbesserte transversale Begrenzungsschicht (3, 7; A2, A9, A10; B2, B10, B11) aufweist, und dass die Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6) einen aktiven Bereich zum Erzeugen einer Laseroszillation bei einer Laser-Wellenlängen aufweist, wobei das Material wenigstens einer der verbesserten transversalen Begrenzungsschichten (3, 7; A2, A9, A10; B2, B10, B11) derart ausgewählt ist, dass es einen Brechungsindex für Licht der Laser-Wellenlänge hat, der niedriger als derjenige des Substrats (1; A0; B0) ist.

7. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6) im Wesentlichen aluminiumfrei ist.

8. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1; A0; B0) InP aufweist.

9. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Schichtstruktur eine verbesserte transversale Begrenzungsschicht (3; A2; B2) aufweist, und wenigstens eine Ätz-Stoppschicht (A4; B4), die danach aufgewachsen und/oder auf der Oberseite der wenigstens einen verbesserten transversalen Begrenzungsschicht angeordnet ist.

10. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6) eine Spannungsschicht- bzw. Verformungsschicht- Quantentopfstruktur mit wenigstens einem Topf aufweist.

11. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-10, um mit einer Leistungseinrichtung zur Verwendung als Laser verbunden zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwendung der Mehrschichten- Halbleiterstruktur als Quantenemissions-Laser Laserlicht im Wesentlichen rechtwinklig zu den Schichten der Mehrschichten-Halbleiterstruktur emittiert wird.

12. Mehrschichten-Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1-10, um mit einer Leistungseinrichtung zur Verwendung als Laser verbunden zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwendung der Mehrschichten- Halbleiterstruktur als Oberflächenemissions-Laser Laserlicht im Wesentlichen parallel zu den Schichten der Mehrschichten-Halbleiterstruktur emittiert wird.

13. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschichten- Halbleiterstruktur mit einer Einrichtung für eine elektronische und optische Begrenzung eines Innenbereichs in lateralen und transversalen Richtungen, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Erzeugen einer unteren Schichtstruktur (2, 3, 4; A1 -A5; B1-B5) zur Begrenzung in einer transversalen Richtung, wobei die untere Schichtstruktur eine Al- enthaltende Schicht (3; A2; B2) aufweist,

- Erzeugen einer Innenbereich-Schichtstruktur (5; A6; B6) auf einer Oberseite der unteren Schichtstruktur,

- Begrenzen der Innenbereich-Schichtstruktur, so dass sie im Wesentlichen optisch und elektrisch in lateraler Richtung begrenzt ist, und

- Erzeugen einer oberen Schichtstruktur (6, 7, 8; A7 -A10; B7-B11) zur Begrenzung in einer transversalen Richtung,

dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt zum Erzeugen der unteren Schichtstruktur eine Al-freie Schicht (4; A4, A5; B4, B5) auf einer Oberseite der Al-enthaltenden Schicht (3; A2; B2) erzeugt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt zum Begrenzen der Innenbereich- Schichtstruktur

- die erhaltene Struktur mit der unteren Schichtstruktur und der Innenbereich-Schichtstruktur bearbeitet wird, um Material zu entfernen und um gesehen in der lateralen Richtung eine Mesa-Konfiguration zu erzeugen, wobei die Mesa-Konfiguration in der transversalen Richtung Von innerhalb der Al-freien Schicht (4; A4, A5; B4, B5) der unteren Schichstruktur vorsteht und an der Oberseite davon die Innenbereich- Schichtstruktur (5; A6; B6) aufweist, und

- ein Stromblockiermaterial (9; A12; B8) an gegenüberliegenden Seiten der Mesa-Konfiguration aufgetragen wird, wo Material entfernt worden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt zum Erzeugen der Mesa-Konfiguration das Material nach unten in die Al-freie Schicht (4; A4, A5; B4, B5) entfernt wird, die an der Oberseite der Al- enthaltenden Schicht (3; A2; B2) in der unteren Schichtstruktur angeordnet ist, so dass eine Schicht aus Al-freiem Material an der Oberseite der Al-enthaltenden Schicht gelassen wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt zum Erzeugen der Mesa- Konfiguration ein Ätzen durchgeführt wird, um erste geätzte Bereiche zu erzeugen, und dass beim Schritt zum Auftragen eines Stromblockiermaterials erste neu aufgewachsene Bereiche (9; A12; B8) durch erneutes Aufwachsen im ersten geätzten Bereich erzeugt werden und dann ein wesentlicher Teil der ersten neu aufgewachsenen Bereiche ionenimplantiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt zum Entfernen eines wesentlichen Teils der ersten neu aufgewachsenen Bereiche durch ein zweites Ätzen, um zweite geätzte Bereiche zu erzeugen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt zum erneuten Aufwachsen in den zweiten geätzten Bereichen zum Erzeugen zweiter neu aufgewachsener Bereiche (A13; B13).