ES2266882T3 - Procedimiento para fabricar un contacto de tunel enterrado en un laser semiconductor que emite por la superficie. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para fabricar un contacto de túnel enterrado (1) en un láser semiconductor emisor de superficie con una zona activa (5) que presenta un paso pn rodeada de una primera capa de semiconductor n (6) y por lo menos una capa de semiconductor p (3, 4), y con un contacto de túnel (1) en el lado p de la zona activa (5), que limita con una segunda capa de semiconductor n (2), caracterizado en que la capa prevista para el contacto de túnel (1) en un primer paso es nivelada de forma lateral por medio del ataque químico selectivo con los materiales hasta el diámetro del contacto de túnel deseado (1) y en un segundo paso es calentada en una atmósfera adecuada hasta que se cierra el espacio atacado por transporte de masa a partir de por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 3) que limitan con el contacto de túnel (1).

Description

Procedimiento para fabricar un contacto de túnel enterrado en un láser semiconductor que emite por la superficie.
La invención hace referencia a un procedimiento para fabricar un contacto de túnel enterrado en un láser semiconductor emisor de superficie, así como dicho láser semiconductor.
Los diodos láser emisores de superficie (en inglés: Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: VCSEL) representan láseres semiconductores en los que la emisión de luz tiene lugar en sentido perpendicular a la superficie del chip del semiconductor. Comparado con los tradicionales diodos láser que emiten por el borde, los diodos láser emisores de superficie presentan varias ventajas, como un reducido consumo de potencia eléctrica, la posibilidad de revisar de forma inmediata los diodos láser en la plaquita, sencillas posibilidades de acoplamiento a una fibra de vidrio, espectros monomodales longitudinales y la posibilidad de la interconexión de los diodos láser emisores de superficie a una matriz bidimensional.
En el ámbito de la técnica de la comunicación, por medio de las fibras de vidrio, debido a la dispersión y/o absorción dependientes de la longitud de onda, existe la necesidad de VCSELs en un ámbito de longitud de onda de aprox. entre 1,3 y 2 \mum, en especial en torno a las longitudes de onda de 1,31 \mum o 1,55 \mum. Los diodos láser de onda larga con propiedades apropiadas para la aplicación, especialmente para el ámbito de longitud de onda superior a 1,3 \mum, hasta ahora se fabrican con semiconductores de unión basados en InP. Los VCSELs basados en GaAs son adecuados para el ámbito de onda corta < 1,3 \mum. Hasta ahora se han seguido las siguientes soluciones:
Un VCSEL continuous-wave que emite con una potencia de 1 mW a 1,55 \mum, por ejemplo está construido con un sustrato InP con capas metamorfas y/o reflectores (IEEE Photonics Technology Letters, Volume 11, Number 6, June 1999, páginas 629 a 631). Otra propuesta se refiere a un VCSEL de emisión continua a 1,526 \mum que está fabricado con reflectores GaAs/AIGaAs por medio de unión de plaquitas de una zona InP/InGaAsPaktiven (Applied Physics Letters, Volume 78, Number 18, páginas 2632 a 2633 del 30 de abril de 2001). En IEEE ISLC 2002, páginas 145 a 146, se propone un VCSEL con reflector semiconductor de aire (InP-Luftspalt-DBRs, für Distributed Bragg Reflectors). Aquí, entre la zona activa y el reflector DBR superior, se ha montado un contacto de túnel por el que se obtiene una limitación de corriente al socavar la capa de contacto de túnel. El espacio de aire que rodea al área de contacto de túnel que queda sirve para guiar las ondas del campo óptico.
Además, de la publicación del 26 European Conference on Optical Communication, ECOC 2000, "88ºC, Continuous-Wave Operation of 1,55 \mum Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers", se conoce un VCSEL con reflectores basados en antimonurio en el que una zona socavada activa en InGaAs está rodeada por dos capas InP dotadas de n a las que se unen reflectores DBR AIGaAsSb.
Sin embargo, son los VCSEL con contacto de túnel enterrado (en inglés: Buried Tunnel Junction, BTJ) los que mejores cualidades presentan en cuanto a potencia, ámbito de temperatura de servicio y ancho de banda de modulación. En lo sucesivo, la fabricación y la estructura del contacto de túnel enterrado deben representarse mediante la Figura 1. Por medio de la epitaxia por haz molecular (en inglés: Molecular Beam Epitaxy, MBE) se fabrica un par de capas 101, 102 p^{+}/n^{+} muy dotadas con poco intervalo de energía entre bandas. Entre estas capas se forma el auténtico contacto de túnel 103. Por medio de un grabado iónico reactivo (en inglés: Reactive Ion Etching, RIE) se forma un área circular o elíptica que esencialmente es configurada por la capa n^{+} 102, el contacto de túnel 103 y una parte o toda la capa p^{+} 102. En un segundo ciclo de epitaxia, esta área se recubre con InP dotado de n (capa 104), de modo que el contacto de túnel queda "enterrado". El área de contacto entre la capa que hay que recubrir (104) y la capa p^{+} 101 actúa como capa de bloqueo al aplicar una tensión. La corriente fluye a través del contacto de túnel con resistencias típicas de 3 x 10^{-6} \Omega cm^{2}. A causa de esto, el flujo de corriente puede limitarse al área verdadera de la zona activa 108. Además, la generación de calor es escasa, puesto que la corriente fluye de una capa p con muchos ohmios a una capa n con pocos ohmios.
El recubrimiento del contacto de túnel da lugar a ligeras variaciones de espesor que tienen una repercusión negativa en la guía lateral de las ondas, de modo que se facilita la aparición de modos laterales más altos, en especial con grandes aperturas. Por lo tanto, para el funcionamiento monomodal, en particular en la técnica de comunicación óptica por fibra de vidrio necesaria, sólo pueden utilizarse pequeñas aperturas con la misma baja potencia del láser. Otro inconveniente de este concepto es la epitaxia doble que se necesita para recubrir el contacto de túnel enterrado. De forma análoga a los VCS de onda corta basados en GaAs, en este caso y desde el punto de vista del rendimiento y los costes también sería una gran ventaja un proceso de fabricación con sólo una epitaxia.
Pueden encontrarse ejemplos y aplicaciones de VCSELs con contactos de túnel enterrados por ejemplo en "Low-threshold index-guided 1,5 \mum long wavelenght vertical-cavity surface-emitting laser with high efficiency", Applied Physics Letter, Volume 76, Number 16, páginas 2179 a 2181 del 17 de abril de 2000), en "Long Wavelength Buried-Tunnel-Junction Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers", Adv. in Solid State Phys. 41, 75 a 85, 2001, en "Vertical-cavity surface-emitting laser diodes at 1,55 \mum with large output power and high operation temperature", Electronics Letters, Volume 37, Number 21, páginas 1295 a 1296 del 11 de octubre de 2001, en "90ºC Continuous-Wave Operation of 1,83 \mum Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers", IEEE Photonics Technology Letters, Volume 12, Number 11, páginas 1435 a 1437, noviembre de 2000, así como en "High-Speed modulation up to 10 Gbit/s with 1,55 \mum wavelength InGaAIAs VCSELs", Electronics Letters, Volume 38, Number 20, 26 de septiembre de 2002.
En lo sucesivo, debe explicarse brevemente por medio de la Figura 2 la estructura del VCSEL basado en InP que trata la bibliografía mencionada anteriormente partiendo de la estructura del contacto de túnel enterrado descrita en la Figura 1.
En esta estructura, el contacto de túnel enterrado (BTJ) está dispuesto al revés, de tal forma que la zona activa 106 está situada encima del contacto de túnel con el diámetro D_{BTJ} entre la capa p^{+} 101 y la capa n^{+} 102. La radiación de láser sale en la dirección representada con la flecha 116. La zona activa 106 está rodeada por una capa p 105 (InAIAs) y por una capa n 108 (In-AIAs). El reflector de la parte delantera 109, encima de la zona activa 106, está compuesto por un DBR epitaxial con unos 35 pares de capas InGaAIAs/InAIAs, por lo que se produce una reflectividad de aproximadamente un 99,4%. El reflector de la parte trasera 112 está compuesto por un montón de capas dieléctricas como DBR y está cerrado por una capa de oro, por lo que se produce una reflectividad de casi un 99,75%. Una capa aislante 113 evita el contacto directo de la capa InP n 104 con la capa de contacto p 114, que la mayor parte de la veces está compuesta de oro o plata (a este respecto véase DE 101 07 349 Al).
La combinación de reflector dieléctrico 112 y la capa de contacto integrada 114 y el disipador de calor 115 da como resultado una conductibilidad del calor muy alta si se compara con estructuras multicapa epitaxiales. La corriente es inyectada por medio de la capa de contacto 114 y/o por medio del disipador de calor integrado 115 y los puntos de contacto laterales n 110. Para obtener más detalles relativos a la fabricación y a las propiedades de los tipos de VCSEL representados en la Figura 2, se vuelve a hacer referencia explícita a la bibliografía mencionada anteriormente.
El objetivo de la invención es especificar a partir de ahora en particular un diodo láser emisor de superficie basado en In con contacto de túnel enterrado (BTJ-_VCSEL) que pueda fabricarse de un modo más barato y con un mayor beneficio. Además, el funcionamiento monomodal lateral también debe ser estable con grandes aperturas, por lo que debe hacerse posible una alta potencia monomodal en total. Según la invención, el procedimiento para fabricar un contacto de túnel enterrado en un láser semiconductor emisor de superficie, que presenta una zona activa con un paso pn rodeada de una primera capa de semiconductor n y por lo menos de una capa de semiconductor p, así como un contacto de túnel en el lado p de la zona activa, que limita con una segunda capa de semiconductor n, prevé, según la reivindicación 1, los siguientes pasos: en un primer paso se nivela de forma lateral la capa prevista para el contacto de túnel por medio de un ataque químico selectivo con los materiales hasta que se alcanza el diámetro deseado del contacto de túnel, de tal modo que quede un espacio atacado que rodee el contacto de túnel. En un segundo paso, el contacto de túnel se calienta en una atmósfera adecuada hasta que el espacio atacado se cierra por transporte de masa a partir de por lo menos una de las capas de semiconductor que limita con el contacto de túnel. Las capas del semiconductor que limitan con el contacto de túnel son la segunda capa de semiconductor n en el lado apartado de la zona activa y una capa de semiconductor p en el lado apartado de la zona activa del contacto de
túnel.
Para la llamada técnica de transporte de masa ("Mass-Transport"-Technik, MTT) resulta especialmente ventajoso si por lo menos una de las capas de semiconductor mencionadas que limita con el contacto de túnel se compone de un compuesto de fosfuro, en particular InP.
La presente invención resuelve tanto el problema de la epitaxia doble como el de la guía lateral de ondas incorporada utilizando la mencionada técnica "Mass-Transport". En este sentido, la MTT sustituye al segundo proceso de epitaxia y al mismo tiempo no provoca la variación de espesor lateral que se creaba antes, lo que da como consecuencia una fuerte guía lateral de ondas. El enterramiento del contacto de túnel ahora ya no se lleva a cabo por recubrimiento, sino por socavación de la capa del contacto de túnel y el posterior cierre del área atacada por medio del transporte de masa de capas vecinas. Gracias a esto, se pueden fabricar diodos láser emisores de superficie de un modo más barato y con mayores beneficios. Además, el funcionamiento monomodal lateral se estabiliza incluso con grandes aperturas, por lo que se produce una alta potencia monomodal.
La técnica de transporte de masas se utilizó en otro contexto a principios de los años 80 para fabricar zonas activas enterradas para los llamados diodos láser Buried-Heterostructure (BH) sobre la base InP (véase "Study and Application of the Mass-Transport Phenomenon in InP", Journal of Applied Physics 54(5), mayo de 1983, páginas 2407 a 2411, así como "A Novel Technique for GaInAsP/InP Buried Heterostructure Laser Fabrication", en Applied Physics Letters 40(7), 1 de abril de 1982, páginas 568 a 570). Sin embargo, el procedimiento resultó ser desfavorable por los considerables problemas de degradación. Esta degradación del láser fabricado mediante MTT se basa en la erosión de los costados laterales atacados de la zona activa, que no pueden ser protegidos por MTT con la calidad suficiente. Para obtener más detalles y saber cómo se lleva a cabo la técnica de transporte de masa, se hace referencia explícita a la bibliografía mencionada anteriormente.
Se ha comprobado que el mencionado mecanismo de envejecimiento de la técnica de transporte de masa, que ha impedido la realización de un láser BH útil, no desempeña ningún papel a la hora de cimentar contactos de túnel, puesto que en éste no hay un plasma electrón-hueco muy estimulado como en una zona activa del láser y de este modo no se producen recombinaciones de superficies, que causan los problemas de degradación.
La invención de los VCSELs "Mass-Transport" (MT-_VCSEL) permite VCSELs más fáciles de fabricar desde el punto de vista tecnológico y mejores VCSELs de onda corta con respecto a la potencia monomodal máxima, en especial sobre la base InP.
El proceso de transporte de masas se lleva a cabo preferentemente en una atmósfera fosforosa, por ejemplo compuesta de H2 con PH3, mientras se produce el calentamiento del componente. El intervalo de temperatura preferido se sitúa entre 500 y 800ºC, preferentemente entre 500 y 700ºC. Una posibilidad de la técnica de transporte de masa consiste en tratar la plaquita con H2 y PH3 en una atmósfera que fluye mientras la plaquita se calienta hasta los 670ºC y a continuación mantenerla en esta temperatura durante otro periodo de tiempo (la duración de todo el tratamiento es de aproximadamente una hora). Los experimentos con capas InP en una atmósfera de hidrógeno también dieron lugar a un transporte de masas de InP.
Gracias al proceso de transporte de masas se cierra el espacio atacado y de este modo se entierra el contacto de túnel. Debido al alto intervalo de energía entre bandas de InP y a la escasa dotación, las áreas que limitan con el contacto de túnel cerradas por el transporte de masa no representan ningún contacto de túnel y por lo tanto bloquean el flujo de corriente. Por otro lado, estas áreas contribuyen esencialmente a la evacuación del calor debido a la alta conductibilidad del calor de InP.
Para fabricar un diodo láser emisor de superficie de acuerdo con la invención, es ventajoso partir de una estructura inicial epitaxial en la que, en el lado p de la zona activa, se apliquen una detrás de otra una capa de semiconductor p, la capa prevista para el contacto de túnel y a continuación la segunda capa de semiconductor n, por lo que en primer lugar, por medio de la fotolitografía y/o el grabado anódico (por ejemplo grabado iónico reactivo (en inglés: Reactive Ion Etching, RIE)), se forme un sello circular o elíptico cuyos costados rodeen la segunda capa de semiconductor n y la capa prevista para el contacto de túnel en dirección vertical a la capa y que llegue por lo menos hasta debajo de la capa de contacto de túnel, y que a continuación la socavación de la capa de contacto de túnel, de acuerdo con la invención, así como el enterramiento del contacto de túnel se lleven a cabo mediante el transporte de masa.
La estructura que se obtiene de este modo es muy apropiada para fabricar diodos láser emisores de superficie.
En otra configuración de la invención se prevé una capa de semiconductor adicional que, en el lado p de la zona activa, se une a la segunda capa de semiconductor n en el lado apartado de la zona activa del contacto de túnel. Esta capa de semiconductor adicional, a su vez, limita con una tercera capa de semiconductor n, por lo que esta capa de semiconductor adicional en primer lugar también es nivelada de forma lateral mediante un ataque químico selectivo con los materiales hasta un diámetro deseado y a continuación es calentada en una atmósfera adecuada hasta que se cierra el espacio atacado por transporte de masa de por lo menos una de las capas de semiconductor n que limitan con la capa de semiconductor adicional.
A este respecto, es ventajoso llevar a cabo el ataque químico lateral selectivo con los materiales, así como el proceso de transporte de masa, al mismo tiempo que la correspondiente fabricación del contacto de túnel enterrado de acuerdo con la invención.
En caso de que para la capa de semiconductor adicional se utilice otro material, p. ej. InGaAsP, distinto al del contacto de túnel, p. ej. InGaAs, puede aprovecharse un ataque químico lateral distinto, por lo que la guía de ondas lateral, definida por el diámetro de la capa de semiconductor adicional, puede ser más ancha que el área activa, cuyo diámetro se corresponde con el diámetro del contacto de túnel. De esta forma, este modelo permite una configuración controlada e independiente de la apertura de corriente de la guía de ondas lateral. A este respecto, esta capa de semiconductor adicional se dispone no en un nodo, sino p. ej. en un vientre (máximo) del campo eléctrico longitudinal.
El intervalo de energía entre bandas de la capa de semiconductor adicional debería ser mayor que el de la zona activa para evitar la absorción óptica.
Para el ataque químico selectivo con los materiales ha resultado ventajoso un ataque químico con una solución cáustica H2SO4:H2O2:H2O en una relación de entre 3:1:1 y 3:1:20 si el contacto de túnel está compuesto de InGaAs, InGaAsP o In-GaAIAs.
Un contacto de túnel enterrado en un láser semiconductor emisor de superficie fabricado según el procedimiento que especifica la invención presenta varias ventajas: en comparación con las soluciones anteriores de recubrir el contacto de túnel con un segundo proceso de epitaxia, a partir de ahora tan sólo se requiere un proceso de epitaxia, por lo que los diodos láser pueden fabricarse de un modo más barato y con mayores ganancias. Al utilizar InP para el proceso de transporte de masa se crean áreas en torno al contacto de túnel de forma lateral que bloquean el flujo de corriente al lado del contacto de túnel y que al mismo tiempo contribuyen de manera esencial a la conducción del calor a las capas vecinas. Además, un láser semiconductor emisor de superficie fabricado de acuerdo con la invención sólo presenta una guía de ondas integrada muy pequeña, lo que facilita la estabilización del funcionamiento monomodal lateral incluso con grandes aperturas y que de este modo en conjunto da como resultado potencias monomodales mayores que en la soluciones anteriores.
En la reivindicación 11 se detalla un láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con la invención, las configuraciones ventajosas se especifican en las correspondientes reivindicaciones subordinadas. Las ventajas respectivas de este láser semiconductor emisor de superficie se han señalado en lo esencial con la descripción del procedimiento según la invención. Otras ventajas y configuraciones de la invención se deducen de los siguientes ejemplos de realización. A este respecto:
La Figura 1 muestra la representación esquemática de un contacto de túnel enterrado en láseres semiconductores emisores de superficie conocidos.
La Figura 2 muestra una sección transversal de un láser semiconductor emisor de superficie conocido con contacto de túnel enterrado (BTJ-VCSEL) en una representación esquemática,
La Figura 3 muestra una estructura inicial epitaxial típica para un VCSEL de transporte de masa (MT-VCSEL) en una vista esquemática en la sección transversal,
La Figura 4 muestra la estructura de la Figura 3 con sello formado,
La Figura 5 muestra la estructura de la Figura 3 con sello formado con más profundidad,
La Figura 6 muestra la estructura según la Figura 4 después de socavar la capa del contacto de túnel,
La Figura 7 muestra la estructura según la Figura 6 después del proceso de transporte de masa,
La Figura 8 muestra una vista esquemática de la sección transversal de un MT-VCSEL de acuerdo con la invención,
La Figura 9 muestra una realización perfeccionada de una estructura inicial epitaxial y
La Figura 10 muestra una vista esquemática de la sección transversal de otra realización de la invención.
En la introducción descriptiva se han descrito la fabricación y la estructura de un contacto de túnel enterrado y de un diodo láser emisor de superficie con dicho contacto de túnel, de acuerdo con las Figuras 1 y/o 2. En lo sucesivo se explican con más detalle las realizaciones de la invención mediante las Figuras 3 a 10.
La Figura 3 muestra de forma esquemática una estructura inicial epitaxial típica para un MT-VCSEL de acuerdo con la invención. Partiendo del sustrato S de InP se separan unos detrás de otros un reflector Bragg n epitaxial 6, una zona activa 5, una capa InAIAs p opcional 4, una capa InP p inferior 3, un contacto de túnel compuesto por lo menos de una capa de semiconductor p alta y n respectivamente 1, que se encuentra en un nodo (mínimo) del campo eléctrico longitudinal, una capa InP n superior 2 y una capa de contacto n^{+} superior 7.
A continuación, por fotolitografía y grabado anódico, se fabrican sellos circulares o elípticos en una plaquita con la estructura inicial según la Figura 3. Los sellos pueden verse en las Figuras 4 y 5 en la sección transversal. Llegan por lo menos hasta por debajo del contacto de túnel 1, que posee el espesor d (compárese con la Figura 4), o hasta la capa InP p inferior 3 (Figura 5), por lo que en esta capa inferior 3 se graba un borde 3a. El diámetro del sello (w + 2h), de forma típica, es aprox. entre 5 y 20 \mum más grande que el diámetro de apertura previsto w, típicamente entre 3 y 20 \mum, de tal modo que h es aprox. entre 3 y 10 \mum. En este caso, h (compárese con la Figura 6) representa la anchura del área socavada B de la capa prevista para el contacto de túnel 1.
Mediante el ataque químico selectivo con los materiales, como se representa en la Figura 6, ahora se nivela el contacto de túnel 1 lateralmente, sin que al hacer esto se graben las capas que lo rodean, en este caso la capa InP n superior 2 y la capa InP p inferior 3. La socavación lateral del contacto de túnel 1 (y/o la capa prevista para el contacto de túnel) de típicamente h = 2 a 10 \mum sirve para definir la apertura A, que se corresponde con la superficie de contacto de túnel que queda. El ataque químico selectivo con los materiales es posible por ejemplo al agua fuerte con una solución cáustica H2SO4:H2O2:H2O en una relación de 3:1:1 a 3:1:20 cuando el contacto de túnel 1 está compuesto de InGaAs, InGaAsP o InGaAIAs.
Para ahora obtener un contacto de túnel enterrado 1 en la estructura representada en la Figura 6, el espacio atacado, es decir, el área B que rodea al contacto de túnel 1 de forma lateral, se cierra de acuerdo con la invención por medio de un proceso de transporte de masa. Para ello, la plaquita se calienta con la estructura representada en la Figura 6 bajo una atmósfera fosforada durante cierto tiempo, preferentemente entre 500 y 600ºC. Las duraciones típicas van de los 5 a los 30 minutos. Durante este proceso se mueven pequeñas cantidades de InP desde la capa InP superior y/o inferior 2 y/o 3 al espacio atacado previamente, que de este modo se cierra.
El resultado del proceso de transporte de masa se muestra en la Figura 7. El InP transportado en el área 1a ahora rodea al contacto de túnel 1 de forma lateral (lo entierra). Debido al alto intervalo de energía entre bandas de InP y a la pequeña dotación, las áreas 1a no representan ningún contacto de túnel y por lo tanto bloquean el flujo de corriente. De este modo, el área que conduce corriente de la zona activa 5 con el diámetro w (compárese con la Figura 6) se corresponde ampliamente con la superficie (apertura A en la Figura 6) del contacto de túnel 1. Por otro lado, las áreas anulares compuestas de InP 1a con la anchura del anillo h contribuyen de un modo esencial al escape de calor por medio de la capa InP superior debido a la alta conductibilidad del calor de InP.
El procesamiento posterior de la estructura, según la Figura 7, para el MT-VCSEL terminado se corresponde a la técnica conocida relativa a los BTJ-VCSELs, como se ha descrito al comienzo y la bibliografía citada, y por lo tanto no necesita ser descrita en mayor detalle aquí. La Figura 8 muestra el MT-VCSEL terminado de acuerdo con la invención.
En ella se señala con un 9 un disipador de calor de oro integrado, el 8 señala un reflector dieléctrico que limita con la capa InP n superior 2 y que está rodeado por el disipador de calor de oro 9, 7a indica la capa de contacto n estructurada de forma anular, y con el 10 se especifica una capa de aislamiento y pasivación, p. ej. de Si3N4 o Al2O3, que protege tanto a la capa InP p inferior como a la capa InP n superior 3, 2 frente a un contacto directo con el contacto lateral p 11 y/o el disipador de calor de oro 9. El contacto lateral p 1 1 está fabricado por ejemplo con Ti/Pt/Au. El número 12 señala el contacto lateral n de p. ej. Ti/Pt/Au.
En este contexto hay que señalar que la zona activa 5, que en este caso se muestra como una capa homogénea, la mayoría de las veces está compuesta por un estructura de capa de por ejemplo 11 finas capas (5 películas cuánticas y 6 capas de barrera).
En la Figura 9 se representa una realización perfeccionada de la estructura inicial epitaxial, en la que debajo de la zona activa 5 se ha insertado un capa InP n adicional. Esta capa refuerza el escape de calor lateral de la zona activa 5 y de este modo reduce su temperatura.
En la Figura 10 se muestra otra realización de la invención. En este caso, la técnica de transporte de masa se aplica en dos capas que están colocadas una encima de otra, por lo que preferentemente se lleva a cabo un único proceso de transporte de masa tanto para la capa de contacto de túnel como para la capa de semiconductor adicional 21. En la Figura 10, esta capa de semiconductor adicional 21 está dispuesta encima del contacto de túnel 1. La capa de semiconductor adicional 21 limita con dos capas InP n 2, 2'. El área 20 que rodea la capa de semiconductor adicional 21 de forma lateral está compuesta de InP, que ha llegado al área socavada 20 previamente por el transporte de masa y que cierra ésta.
Siempre y cuando el índice de refracción de la capa de semiconductor adicional 21 se diferencie del índice de refracción del InP que la rodea, esta capa 21 creará una guía de ondas lateral controlada disponiendo esta capa no en un nodo, sino p. ej. en un vientre (máximo) del campo eléctrico longitudinal. Al utilizar distintos semiconductores, p. ej. InGaAs para el contacto de túnel 1 y InGaAsP para la capa de semiconductor 21 adicional, puede aprovecharse un ataque químico lateral distinto, por lo que la guía de ondas lateral, definida por el diámetro de la capa 21, es más ancha que el área activa de la zona activa 5, cuyo diámetro se corresponde con el diámetro del contacto de túnel 1. De esta forma, este modelo permite una configuración controlada e independiente de la apertura de corriente de la guía de ondas lateral.

Claims (22)

1. Procedimiento para fabricar un contacto de túnel enterrado (1) en un láser semiconductor emisor de superficie con una zona activa (5) que presenta un paso pn rodeada de una primera capa de semiconductor n (6) y por lo menos una capa de semiconductor p (3, 4), y con un contacto de túnel (1) en el lado p de la zona activa (5), que limita con una segunda capa de semiconductor n (2), caracterizado en que la capa prevista para el contacto de túnel (1) en un primer paso es nivelada de forma lateral por medio del ataque químico selectivo con los materiales hasta el diámetro del contacto de túnel deseado (1) y en un segundo paso es calentada en una atmósfera adecuada hasta que se cierra el espacio atacado por transporte de masa a partir de por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 3) que limitan con el contacto de túnel (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 3) que limitan con el contacto de túnel (1) se compone de un compuesto de fosfuro, preferentemente de InP.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que como atmósfera en el segundo paso mencionado se utiliza una atmósfera fosfórica, preferentemente PH3 e hidrógeno.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado en que la temperatura en el segundo paso mencionado se selecciona entre 500 y 800ºC, preferentemente entre 500 y 600ºC.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado en que, partiendo de una estructura inicial epitaxial del láser semiconductor emisor de superficie, en el que en el lado p de la zona activa (5) se aplican una detrás de otra una capa de semiconductor p (3), la capa prevista para el contacto de túnel (1) y la segunda capa de semiconductor n (2) por medio de la fotolitografía y/o el grabado anódico se forma un sello circular o elíptico cuyos costados rodean la segunda capa de semiconductor n (2) y la capa prevista para el contacto de túnel (1) y que llega por lo menos hasta debajo de la capa de contacto de túnel (1), y que a continuación se llevan a cabo el primer y el segundo paso mencionados para fabricar el contacto de túnel (1) enterrado.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado en que en el lado p de la zona activa (5), una capa de semiconductor adicional (21) se une a la segunda capa de semiconductor n (2) que, a su vez, limita con una tercera capa de semiconductor n (2'), por lo que esta capa de semiconductor adicional (21) es nivelada de forma lateral mediante un ataque químico selectivo con los materiales hasta un diámetro deseado y a continuación es calentada en una atmósfera adecuada hasta que se cierra el espacio atacado por transporte de masa a partir de por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 2') que limitan con la capa de semiconductor adicional (21).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado en que se utilizan distintos semiconductores para la capa de semiconductor adicional (21) y para el contacto de túnel (1).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado en que se utiliza InGaAsP para la capa de semiconductor adicional (21) y para el contacto de túnel (1).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 6 a la 8, caracterizado en que la capa de semiconductor adicional (21) está dispuesta en un máximo del campo eléctrico longitudinal, mientras que el contacto de túnel (1) se encuentra en un mínimo del campo eléctrico longitudinal.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado en que para el ataque químico selectivo con los materiales se utiliza como solución cáustica H2SO4:H2O2:H2O en una relación de entre 3:1:1 y 3:1:20 si el contacto de túnel (1) está compuesto de InGaAs, InGaAsP o InGaAIAs.
11. Láser semiconductor emisor de superficie, que presenta una zona activa (5) con un paso pn rodeada de una primera capa de semiconductor n (6) y por lo menos de una capa de semiconductor p (3, 4), así como un contacto de túnel (1) en el lado p de la zona activa (5), que limita con una segunda capa de semiconductor n (2), caracterizado en que el contacto de túnel (1) está rodeado de forma lateral de un área (1a) que une la segunda capa de semiconductor n (2) con una de las capas de semiconductor p (3, 4) y que se ha creado por transporte de masa a partir de por lo menos una de estas capas limítrofes (2, 3) nivelando de forma lateral la capa prevista para el contacto de túnel (1) en un primer paso por medio del ataque químico selectivo con los materiales hasta el diámetro deseado del contacto de túnel (1) y en un segundo paso siendo calentada en una atmósfera adecuada hasta que el espacio atacado se cierra por transporte de masa a partir de por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 3) que limita con el contacto de túnel (1).
12. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado en que por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 3) que limita con el contacto de túnel (1) está compuesta por un compuesto de fosfuro, preferentemente de InP.
13. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, caracterizado en que una capa InAIAs p (4) seguida de una capa InP p (3) se une a la zona activa (5) como por lo menos una capa de semiconductor p.
14. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 11 a la 13, caracterizado en que el contacto de túnel (1) está dispuesto en un mínimo del campo eléctrico longitudinal.
15. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 11 a la 14, caracterizado en que una capa de semiconductor n adicional (6a) está presente entre la zona activa (5) y la primera capa de semiconductor (6), que está configurada como un reflector de semiconductores.
16. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 11 a la 15, caracterizado en que hay prevista una capa de semiconductor adicional (21) que se une a la segunda capa de semiconductor n (2) que limita con el contacto de túnel (1), y que, a su vez, limita con una tercera capa de semiconductor n (2'), por lo que esta capa de semiconductor adicional (21) está rodeada de forma lateral de un área (20) que conecta la segunda capa de semiconductor n (2) con la tercera capa de semiconductor n (2') y que es generada por transporte de masa a partir de por lo menos una de estas dos capas (2, 2'), por lo que, mediante ataque químico selectivo con los materiales, esta capa de semiconductor adicional (21) es nivelada de forma lateral hasta un diámetro deseado y a continuación es calentada en una atmósfera adecuada hasta que el espacio atacado se cierra por transporte de masa a partir de por lo menos una de las capas de semiconductor (2, 2') que limita con la capa de semiconductor adicional (21).
17. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado en que el índice de refracción de la capa de semiconductor adicional (21) se diferencia del de y/o de los de ambas capas vecinas (2, 2').
18. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con la reivindicación 16 o 17, caracterizado en que la capa de semiconductor adicional (21) está dispuesto en un máximo del campo eléctrico longitudinal.
19. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 16 a las 18, caracterizado en que la capa de semiconductor adicional (21) y el contacto de túnel (1) está compuestos de distintos materiales semiconductores.
20. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado en que la capa de semiconductor adicional (21) está compuesta de InGaAsP y el contacto de túnel (1) está compuesto de InGaAs.
21. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 16 a la 20, caracterizado en que el diámetro de la capa de semiconductor adicional (21) es mayor que el del contacto de túnel (1).
22. Láser semiconductor emisor de superficie de acuerdo con una de las reivindicaciones de la 16 a la 21, caracterizado en que el intervalo de energía entre bandas de la capa de semiconductor adicional (21) es mayor que el intervalo de energía entre bandas de la zona activa (5).
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