DE102008015253B4

DE102008015253B4 - Method for producing a laser component and laser component

Info

Publication number: DE102008015253B4
Application number: DE102008015253.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Eichler Christoph
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: DE102008015253A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit einer Stegwellenleiterstruktur, umfassend die Schritte: A) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (15) mit einer Mehrzahl von funktionellen Schichten (2, 3, 4, 5, 6, 7) und einem aktiven Bereich (4), der geeignet ist, in einem elektronischen Betrieb des Laserbauelements eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, B) Großflächiges, nicht stegförmiges, Aufbringen einer elektrischen Kontaktschicht (16) gebildet aus zumindest einer Elektrodenschicht (8) und zumindest einer elektrisch leitenden Verstärkungsschicht (12) auf der zumindest einen Elektrodenschicht (8) auf der Halbleiterschichtenfolge (15), C) Erzeugen einer stegförmig strukturierten Maskenschicht (9) auf einem Teilbereich der elektrischen Kontaktschicht (16), D') Abtragen der elektrischen Kontaktschicht (16) in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht (9) überdeckt sind, D) Zumindest teilweises Abtragen zumindest einer der funktionellen Schichten (7) der Halbleiterschichtenfolge (15) in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht (9) überdeckt sind, zur Herstellung eines Steges (14) umfassend die elektrische Kontaktschicht (16) und die Stegwellenleiterstruktur (13), wobei – die Schritte D' und D nacheinander mittels zwei verschiedener Ätzverfahren durchgeführt werden, und – die elektrische Kontaktschicht (16) dieselbe Breite wie die darunter liegende Stegwellenleiterstruktur (13) aufweist, E) Großflächiges Aufbringen einer Passivierungsschicht (10) über der Halbleiterschichtenfolge (15) und der elektrischen Kontaktschicht (16), wobei die Passivierungsschicht (10) den Steg (14) überdeckt und umschließt, wodurch die Passivierungsschicht (10) über dem Steg (14) eine Erhebung aufweist und die Passivierungsschicht (10) eine größere Höhe als der Steg (14) aufweist, G) Großflächiges Abtragen der Passivierungsschicht (10) zur Freilegung der elektrischen Kontaktschicht (16), so dass die Passivierungsschicht (10) und die elektrische Kontaktschicht (16) eine gemeinsame Oberfläche bilden.A method of fabricating a laser device having a ridge waveguide structure comprising the steps of: A) providing a semiconductor layer sequence (15) having a plurality of functional layers (2,3,4,5,6,7) and an active region (4) as appropriate B) Generous, non-web-shaped, application of an electrical contact layer (16) formed from at least one electrode layer (8) and at least one electrically conductive reinforcing layer (12) on the at least one electrode layer (8) on the semiconductor layer sequence (15), C) producing a web-shaped mask layer (9) on a partial region of the electrical contact layer (16), D ') removing the electrical contact layer (16) in areas that are not separated from the mask layer (9 ) At least partially removing at least one of the functional layers (7) of the half conductor layer sequence (15) in areas which are not covered by the mask layer (9), for producing a web (14) comprising the electrical contact layer (16) and the ridge waveguide structure (13), wherein - steps D 'and D successively by means of two E) Large area deposition of a passivation layer (10) over the semiconductor layer sequence (15) and the electrical contact layer (16), wherein the Passivierungsschicht (10) covers the web (14) and surrounds, whereby the passivation layer (10) over the web (14) has a survey and the passivation layer (10) has a greater height than the web (14), G) Extensive removal of Passivation layer (10) for exposing the electrical contact layer (16), so that the passivation layer (10) and the electrical Contact layer (16) form a common surface.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements angegeben.A method for producing a laser component is specified.

Die Druckschriften US 2006/0045155 A1 , DE 103 12 214 A1 und DE 102 19 886 B4 beschreiben jeweils ein Laserbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements.The pamphlets US 2006/0045155 A1 . DE 103 12 214 A1 and DE 102 19 886 B4 describe in each case a laser component and a method for producing a laser component.

Eine Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit einer Stegwellenleiterstruktur anzugeben.An object of at least one embodiment is to specify a method for producing a laser component with a ridge waveguide structure.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.This object is achieved by the method of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the method are specified in the dependent claims and will become apparent from the following description and the figures.

Die Erfindung betrifft das Verfahren gemäß Anspruch 1.The invention relates to the method according to claim 1.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit einer Stegwellenleiterstruktur umfasst gemäß zumindest einer Ausführungsform insbesondere die Schritte:

A) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von funktionellen Schichten und einem aktiven Bereich, der geeignet ist, in einem elektronischen Betrieb des Laserbauelements eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen,
B) Aufbringen einer elektrischen Kontaktschicht mit zumindest einer Elektrodenschicht auf der Halbleiterschichtenfolge,
C) Erzeugen einer stegförmig strukturierten Maskenschicht auf einem Teilbereich der elektrischen Kontaktschicht,
D) Zumindest teilweises Abtragen zumindest einer der funktionellen Schichten der Halbleiterschichtenfolge in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht überdeckt sind, zur Herstellung der Stegwellenleiterstruktur.

A method for producing a laser component with a ridge waveguide structure comprises in particular according to at least one embodiment the steps:

A) providing a semiconductor layer sequence with a plurality of functional layers and an active region, which is suitable for generating electromagnetic radiation in an electronic operation of the laser device,
B) applying an electrical contact layer having at least one electrode layer on the semiconductor layer sequence,
C) generating a web-shaped mask layer on a subregion of the electrical contact layer,
D) At least partially removing at least one of the functional layers of the semiconductor layer sequence in areas that are not covered by the mask layer, for producing the ridge waveguide structure.

Dass eine Schicht oder ein Element „auf” oder „über” einer anderen Schicht oder einem anderen Element oder auch „zwischen” zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist oder aufgebracht wird, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist oder aufgebracht wird. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist oder aufgebracht wird. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein oder aufgebracht werden.The fact that a layer or an element is arranged or applied "on" or "over" another layer or another element or also "between" two other layers or elements may mean here and in the following that the one layer or the an element is disposed or applied directly in direct mechanical and / or electrical contact with the other layer or element. Furthermore, it can also mean that the one layer or the one element is arranged or applied indirectly on or over the other layer or the other element. In this case, further layers and / or elements can then be arranged or applied between the one and the other layer.

„Zumindest teilweises Abtragen” kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die Dicke einer Schicht, die teilweise abgetragen wird, in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht bedeckt sind, durch das Abtragen reduziert und damit zur Schichtdicke im Bereich, in dem die Schicht von der Maskenschicht überdeckt wird, ausgedünnt wird. Weiterhin kann die Schicht, die zumindest teilweise abgetragen wird, in Bereichen, die nicht durch die Maskenschicht bedeckt sind, gänzlich entfernt wird."At least partial removal" here and in the following can mean that the thickness of a layer which is partially removed in areas which are not covered by the mask layer is reduced by the removal and thus to the layer thickness in the region in which the layer of the mask layer is covered, thinned out. Furthermore, the layer that is at least partially removed may be completely removed in areas not covered by the masking layer.

Durch das hier beschriebene Verfahren ist es möglich, die elektrische Kontaktschicht auf der Halbleiterschichtenfolge aufzubringen, bevor die zumindest eine funktionelle Schicht der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise abgetragen und damit zur Herstellung der Stegwellenleiterstruktur strukturiert wird. Dadurch kann die Oberfläche der funktionellen Schicht der Halbleiterschichtenfolge insbesondere in dem Bereich, in dem die elektrische Kontaktschicht aufgebracht wird, durch die elektrische Kontaktschicht während des Schritts D des zumindest teilweisen Abtragens der zumindest einen funktionellen Schicht der Halbleiterschichtenfolge geschützt werden.By the method described here, it is possible to apply the electrical contact layer on the semiconductor layer sequence before the at least one functional layer of the semiconductor layer sequence is at least partially removed and thus structured to produce the ridge waveguide structure. As a result, the surface of the functional layer of the semiconductor layer sequence, in particular in the region in which the electrical contact layer is applied, can be protected by the electrical contact layer during step D of the at least partial removal of the at least one functional layer of the semiconductor layer sequence.

Im Vergleich dazu können bekannte Verfahren, wie etwa in der DE 102 19 886 B4 beschrieben, beispielsweise in Verbindung mit GaN-basieren Halbleiterschichtenfolgen durch trockenchemisches Ätzen der Halbleiterschichtenfolge eine Plasmaschädigung der Halbleiterschichtenfolge zur Folge haben, sodass ein ohmscher Kontakt zwischen der elektrischen Kontaktschicht und der Halbleiterschichtenfolge nicht mehr oder nur schlecht möglich sein kann.In comparison, known methods, such as in the DE 102 19 886 B4 described, for example, in connection with GaN-based semiconductor layer sequences by dry chemical etching of the semiconductor layer sequence have a plasma damage to the semiconductor layer sequence result, so that an ohmic contact between the electrical contact layer and the semiconductor layer sequence can no longer or only be possible.

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren wird hier ein Verfahren beschrieben, das die Herstellung eines guten elektrischen Kontakts zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der elektrischen Kontaktschicht, insbesondere eines ohmschen Kontakts, sowie die Herstellung der Stegwellenleiterstruktur durch eine einfache Prozessierung kombiniert. Insbesondere ist das hier beschriebene Verfahren unabhängig von der Höhe der herzustellenden Stegwellenleiterstruktur durchführbar und ermöglicht weiterhin die Herstellung einer elektrischen Kontaktschicht, die eine dauerhafte und stabile elektrische und mechanische Verbindung zu einem Bondpad bietet.In contrast to known methods, a method is described here which combines the production of a good electrical contact between the semiconductor layer sequence and the electrical contact layer, in particular an ohmic contact, as well as the production of the ridge waveguide structure by a simple processing. In particular, the method described here is feasible irrespective of the height of the ridge waveguide structure to be produced and furthermore makes it possible to produce an electrical contact layer which offers a permanent and stable electrical and mechanical connection to a bonding pad.

Durch das hier beschriebene Verfahren können somit Laserbauelemente mit hoher Ausbeute und Zuverlässigkeit kostengünstig herstellbar sein, die beispielsweise auch für hohe Schaltfrequenzen und für optische Datenspeichervorrichtungen mit hohen Datenraten und hoher Lese- beziehungsweise Schreibgeschwindigkeit geeignet sind, eine hohe Strahlqualität aufweisen und beispielsweise auch zur Flip-Chip-Montage geeignet sind.By the method described here can thus laser components with high yield and reliability be produced inexpensively, which are suitable, for example, for high switching frequencies and optical data storage devices with high data rates and high read or write speed, a high Have beam quality and, for example, are also suitable for flip-chip mounting.

Insbesondere ist das mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellte Laserbauelement mit der Halbleiterschichtenfolge als kantenemittierende Laserdiode ausgeführt. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge eine durch eine Seitenfläche gebildete Strahlungsauskoppelfläche aufweist, über die die im aktiven Bereich im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung abgestrahlt werden kann. Bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge dabei eine erste und eine zweite Wellenleiterschicht aufweisen, zwischen denen der aktive Bereich angeordnet ist. Um einen Betrieb der Halbleiterschichtenfolge in einer transversalen Grundmode zu ermöglichen, sind funktionale Schichten der Halbleiterschichtenfolge, die auf zumindest einer Seite des aktiven Bereichs angeordnet sind, beispielsweise steg- und/oder trapezförmig strukturiert. Derartige als Stegwellenleiter, Rippenwellenleiter, „Ridge-Struktur”, „Trapezstruktur” oder „tapered structure” bekannte Ausgestaltungen der Halbleiterschichtenfolge werden hier und im Folgenden unter dem Begriff „Stegwellenleiterstruktur” zusammengefasst.In particular, the laser component having the semiconductor layer sequence produced by a method described here is designed as an edge-emitting laser diode. This may mean, in particular, that the semiconductor layer sequence has a radiation decoupling surface formed by a side surface, via which the electromagnetic radiation generated in operation in the active region can be emitted. In this case, the semiconductor layer sequence may preferably have a first and a second waveguide layer, between which the active region is arranged. In order to enable operation of the semiconductor layer sequence in a transversal fundamental mode, functional layers of the semiconductor layer sequence, which are arranged on at least one side of the active region, are patterned, for example, in web and / or trapezoidal fashion. Such embodiments of the semiconductor layer sequence known as ridge waveguides, ridge waveguides, "ridge structure", "trapezoidal structure" or "tapered structure" are summarized here and below under the term "ridge waveguide structure".

Die Stegwellenleiterstruktur kann sich dabei in einer Richtung über die Halbleiterschichtenfolge erstrecken, durch die die Abstrahlrichtung der Halbleiterschichtenfolge definiert wird.In this case, the ridge waveguide structure can extend in one direction over the semiconductor layer sequence, by which the emission direction of the semiconductor layer sequence is defined.

Die Breite der Stegwellenleiterstruktur und damit der elektrischen Kontaktschicht kann kleiner oder gleich 20 μm, bevorzugt kleiner oder gleich 10 μm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 5 μm sein. Weiterhin kann sich die Stegwellenleiterstruktur zumindest in einem Teilbereich in Abstrahlrichtung linear verbreitern, insbesondere mit einem Öffnungswinkel von größer oder gleich 1° und kleiner oder gleich 10° und besonders bevorzugt größer oder gleich 2° und kleiner oder gleich 6°. Eine derartige Ausgestaltung der Stegwellenleiterstruktur ist insbesondere unter dem Begriff „Trapezstruktur” oder „tapered structure” bekannt.The width of the ridge waveguide structure and thus of the electrical contact layer may be less than or equal to 20 μm, preferably less than or equal to 10 μm and particularly preferably less than or equal to 5 μm. Furthermore, the ridge waveguide structure can widen linearly in the emission direction at least in a partial region, in particular with an aperture angle of greater than or equal to 1 ° and less than or equal to 10 ° and particularly preferably greater than or equal to 2 ° and less than or equal to 6 °. Such a configuration of the ridge waveguide structure is known in particular under the term "trapezoidal structure" or "tapered structure".

Weiterhin wird hier und im Folgenden als „Steg” die Stegwellenleiterstruktur der Halbleiterschichtenfolge zusammen mit der darüber liegenden elektrischen Kontaktschicht bezeichnet. Die elektrische Kontaktschicht weist dabei insbesondere dieselbe Breite wie die darunter liegende Stegwellenleiterstruktur auf.Furthermore, the ridge waveguide structure of the semiconductor layer sequence together with the overlying electrical contact layer is referred to here and below as the "ridge". The electrical contact layer has in this case in particular the same width as the underlying ridge waveguide structure.

Hier und im Folgenden kann „Licht” oder „elektromagnetische Strahlung” gleichermaßen insbesondere elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich aus einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich bedeuten. Insbesondere kann das Licht oder die elektromagnetische Strahlung einen ultravioletten bis sichtbaren Wellenlängenbereich mit einer oder mehreren Wellenlängen zwischen etwa 350 nm und etwa 700 nm umfassen. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge im aktiven Bereich im Betrieb des Laserbauelements insbesondere durch stimulierte Emission hervorgerufene kohärente elektromagnetische Strahlung erzeugen, die durch ein Spektrum in einem Wellenlängenbereich mit einer spektralen Breite von weniger als 50 nm und bevorzugt weniger als 10 nm charakterisiert sein kann. Weiterhin kann die kohärente elektromagnetische Strahlung eine Kohärenzlänge in einer Größenordnung von Metern bis zu einer Größenordnung von hundert Metern oder mehr aufweisen. Der aktive Bereich kann dabei geeignet sein, ein Strahlenbündel kohärenter elektromagnetischer Strahlung abzustrahlen. Das Strahlenbündel kann dabei Strahleigenschaften ähnlich oder gleich einem idealen Gaußschen Strahlenbündel aufweisen.Here and below, "light" or "electromagnetic radiation" may equally mean, in particular, electromagnetic radiation having at least one wavelength or a wavelength range from an infrared to ultraviolet wavelength range. In particular, the light or electromagnetic radiation may comprise an ultraviolet to visible wavelength range having one or more wavelengths between about 350 nm and about 700 nm. In this case, the semiconductor layer sequence in the active region during operation of the laser device, in particular generated by stimulated emission coherent electromagnetic radiation, which may be characterized by a spectrum in a wavelength range having a spectral width of less than 50 nm and preferably less than 10 nm. Further, the coherent electromagnetic radiation may have a coherence length of the order of meters to the order of hundreds of meters or more. The active region may be suitable for emitting a beam of coherent electromagnetic radiation. The beam may have beam properties similar or equal to an ideal Gaussian beam.

Die Halbleiterschichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von AlGaAs ausgeführt sein. Unter AlGaAs-basierten Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem Al_xGa_1-xAs mit 0 ≤ x ≤ 1 aufweist. Insbesondere kann eine aktiver Bereich, der ein auf AlGaAs basierendes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. Weiterhin kann ein derartiges Material zusätzlich oder alternativ zu den genannten Elementen In und/oder P aufweisen.The semiconductor layer sequence can be embodied as an epitaxial layer sequence or as a radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial layer sequence, ie as an epitaxially grown semiconductor layer sequence. In this case, the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of AlGaAs. AlGaAs-based semiconductor chips and semiconductor layer sequences include, in particular, those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence generally has a layer sequence of different individual layers which contains at least one single layer comprising a material made of the III-V compound semiconductor material system Al _x Ga _1-x As with 0 ≤ x ≤ 1. In particular, an active region comprising an AlGaAs-based material may be capable of emitting electromagnetic radiation having one or more spectral components in a red to infrared wavelength range. Furthermore, such a material may additionally or alternatively have the elements In and / or P.

Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierten Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest einen aktiven Bereich auf Basis von InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.Furthermore, the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of InGaAlN. Among InGaAlN-based semiconductor chips and semiconductor layer sequences fall in particular those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence usually has a layer sequence of different individual layers containing at least one single layer comprising a material of the III-V compound semiconductor material system In _x Al _y Ga _{1- xy} N with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1. For example, semiconductor layer sequences having at least one InGaAlN-based active region may preferably emit electromagnetic radiation in an ultraviolet to green wavelength range.

Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest einen aktiven Bereich auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren. Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip can also be based on InGaAlP, that is to say that the semiconductor layer sequence can have different individual layers, of which at least one individual layer is a material composed of the III-V compound semiconductor material system In _x Al _y Ga _1-xy P with 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≦ 1. For example, semiconductor layer sequences or semiconductor chips having at least one active region based on InGaAlP may emit electromagnetic radiation having one or more spectral components in a green to red wavelength range.

Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip neben oder anstelle der III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme auch II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Ein II/VI-Verbindungshalbleitermaterial kann wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, aufweisen. Insbesondere umfasst ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence or the semiconductor chip may also have II-VI compound semiconductor material systems in addition to or instead of the III-V compound semiconductor material systems. An II / VI compound semiconductor material may include at least one element of the second main group such as Be, Mg, Ca, Sr, and a member of the sixth main group such as O, S, Se. In particular, an II / VI compound semiconductor material comprises a binary, ternary or quaternary compound comprising at least one element from the second main group and at least one element from the sixth main group. Such a binary, ternary or quaternary compound may additionally have, for example, one or more dopants and additional constituents. For example, the II / VI compound semiconductor materials include: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.

Die Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin ein Substrat aufweisen, auf dem die oben genannten III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsystem abgeschieden sind. Das Substrat kann dabei ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen. Insbesondere kann das Substrat Saphir, GaAs, InP, GaP, GaN, SiC, Si und/oder Ge umfassen oder aus einem solchen Material sein.The semiconductor layer sequence may further comprise a substrate on which the above-mentioned III-V or II-VI compound semiconductor material system is deposited. The substrate may comprise a semiconductor material, for example a compound semiconductor material system mentioned above. In particular, the substrate may include or be made of sapphire, GaAs, InP, GaP, GaN, SiC, Si, and / or Ge.

Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge auf einer den funktionellen Schichten zugewandten oder abgewandten Seite des Substrats eine Elektrode aufweisen, die wie die elektronische Kontaktschicht im elektronischen Betrieb des Laserbauelements Ladungsträger in die Halbleiterschichtenfolge und insbesondere in den aktiven Bereich injizieren, die im aktiven Bereich unter Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung rekombinieren können. Die Elektrode kann dabei eine oder mehrere Elektrodenschichten mit Rh, Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd und/oder Ni aufweisen. Weiterhin kann die Elektrode auch ein elektrisch leitendes Oxid und/oder ein elektrisch leitendes Nitrid aufweisen.In particular, the semiconductor layer sequence may have an electrode on a side of the substrate facing or facing away from the functional layers, which, like the electronic contact layer, inject charge carriers into the semiconductor layer sequence and in particular into the active region in the electronic operation of the laser component, which in the active region generates electromagnetic radiation can recombine. The electrode may have one or more electrode layers with Rh, Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd and / or Ni. Furthermore, the electrode can also have an electrically conductive oxide and / or an electrically conductive nitride.

Elektrisch leitende Oxide beziehungsweise Nitride sind elektrisch leitende Materialien, in der Regel Metalloxide beziehungsweise Metallnitride, beispielsweise mit Zink, Zinn, Cadmium, Titan, Indium, Tantal, Platin und Wolfram. Rein beispielhaft sind für elektrisch leitende Oxide beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) zu nennen. Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher leitender Oxide zu der Gruppe der elektrisch leitenden Oxide. Rein beispielhaft sind für elektrisch leitende Nitride Titannitrid, Tantalnitrid, Wolframnitrid und Titanwolframnitrid genannt. Weiterhin kann es möglich sein, dass die elektrisch leitenden Oxide beziehungsweise Nitride nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung entsprechen und auch p- oder n-dotiert sein können.Electrically conductive oxides or nitrides are electrically conductive materials, generally metal oxides or metal nitrides, for example with zinc, tin, cadmium, titanium, indium, tantalum, platinum and tungsten. By way of example, examples of electrically conductive oxides include zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO). In addition to binary metal oxygen compounds such as ZnO, SnO ₂ or In ₂ O _{3 also} include ternary metal oxygen compounds such as Zn ₂ SnO ₄ , CdSnO ₃ , ZnSnO ₃ , MgIn ₂ O ₄ , GaInO ₃ , Zn ₂ In ₂ O ₅ or In ₄ Sn ₃ O ₁₂ or mixtures of different conductive oxides to the group of electrically conductive oxides. By way of example, titanium nitride, tantalum nitride, tungsten nitride and titanium tungsten nitride are mentioned for electrically conductive nitrides. Furthermore, it may be possible that the electrically conductive oxides or nitrides do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may also be p- or n-doped.

Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktive Bereiche in der aktiven Schicht beispielsweise herkömmliche pn-Übergänge, Doppelheterostrukturen, Einfach-Quantentopfstrukturen (SQW-Strukturen) oder Mehrfach-Quantentopfstrukturen (MQW-Strukturen) aufweisen. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (”confinement”) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht mit den aktiven Bereichen weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, p-, n- oder undotierte Confinement-, Mantel- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten und/oder Schutzschichten sowie Kombinationen daraus.The semiconductor layer sequence can have, for example, conventional pn junctions, double heterostructures, single quantum well structures (SQW structures) or multiple quantum well structures (MQW structures) as active regions in the active layer. In the context of the application, the term quantum well structure encompasses in particular any structure in which charge carriers can undergo quantization of their energy states by confinement. In particular, the term quantum well structure does not include information about the dimensionality of the quantization. It thus includes quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures. The semiconductor layer sequence can comprise, in addition to the active layer with the active regions, further functional layers and functional regions, for example p- or n-doped charge carrier transport layers, ie electron or hole transport layers, p-, n- or undoped confinement, cladding or waveguide layers, barrier layers Planarisierungsschichten, buffer layers and / or protective layers and combinations thereof.

Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge als so genannter „Distributed Feedback Laser”, kurz DFB-Laser, ausgeführt sein. Derartige DFB-Laser weisen entlang einer Abstrahlrichtung, die durch die Stegwellenleiterstruktur vorgegeben ist, einen periodisch strukturierten aktiven Bereich auf. Ein periodisch strukturierter aktiver Bereich weist periodisch angeordnete Bereiche mit wechselnden Brechungsindices auf, die ein Interferenzgitter beziehungsweise Interferenzfilter bilden können, das zu einer wellenlängenselektiven Reflexion führen kann.Furthermore, the semiconductor layer sequence can be embodied as a so-called distributed feedback laser, DFB laser for short. Such DFB lasers have a periodically structured active region along a radiation direction which is predetermined by the ridge waveguide structure. A periodically structured active region has periodically arranged regions with changing refractive indices, which can form an interference grating or interference filter, which can lead to a wavelength-selective reflection.

Der Verfahrensschritt A kann somit das epitaktische Aufbringen von funktionellen Schichten auf einem Substrat umfassen. Die derart bereitgestellte Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin nach dem Bereitstellen getempert werden. Das kann bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge einer Temperatur zwischen etwa 300°C und etwa 1000°C ausgesetzt wird, wodurch eine Ausheilung von Gitterfehlern sowie eine Aktivierung der funktionellen Schichten, insbesondere von Störstellen-dotierten funktionellen Schichten, ermöglicht werden kann. Process step A may thus comprise the epitaxial deposition of functional layers on a substrate. The semiconductor layer sequence provided in this way can furthermore be tempered after the provision. This may mean that the semiconductor layer sequence is exposed to a temperature between about 300 ° C and about 1000 ° C, whereby an annealing of lattice defects and an activation of the functional layers, in particular of impurity-doped functional layers, can be made possible.

Die Elektrodenschicht der elektrischen Kontaktschicht kann eines oder mehrere der oben im Zusammenhang mit der Substrat-seitigen Elektrode genannten Materialien aufweisen und insbesondere zumindest eines der Materialien Ni, Pt, Pd, Rh und Au oder Kombinationen oder Legierungen daraus. Weiterhin kann die Elektrodenschicht auch eines oder mehrere elektrisch leitende Oxide und/oder Nitride aufweisen. Dabei kann die Elektrodenschicht auch mehrere Schichten umfassen, etwa eine erste Schicht, die Nickel umfasst oder daraus ist, und eine zweite Schicht, die Gold umfasst oder daraus ist, oder eine erste Schicht, die Palladium umfasst oder daraus ist, und eine zweite Schicht, die Platin umfasst oder daraus ist. Die erste Schicht kann zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der zweiten Schicht angeordnet sein. Alternativ kann die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein.The electrode layer of the electrical contact layer may comprise one or more of the materials mentioned above in connection with the substrate-side electrode, and in particular at least one of the materials Ni, Pt, Pd, Rh and Au or combinations or alloys thereof. Furthermore, the electrode layer can also have one or more electrically conductive oxides and / or nitrides. In this case, the electrode layer may also comprise a plurality of layers, such as a first layer comprising or consisting of nickel, and a second layer comprising or consisting of gold, or a first layer comprising or consisting of palladium, and a second layer, the platinum includes or is from. The first layer may be arranged between the semiconductor layer sequence and the second layer. Alternatively, the second layer may be arranged between the first layer and the semiconductor layer sequence.

Zur Verbesserung des Kontaktwiderstands und der Herstellung eines ohmschen Kontakts zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der elektrischen Kontaktschicht kann die elektrische Kontaktschicht oder zumindest die Elektrodenschicht zusammen mit der Halbleiterschichtenfolge im Schritt B zusätzlich oder alternativ zum Temperschritt im Verfahrensschritt A getempert werden und dabei einer Temperatur von größer oder gleich 300°C und kleiner oder gleich 1000°C ausgesetzt werden. Insbesondere bei einer Elektrodenschicht, die Nickel aufweist, kann ein Temperschritt zu einer signifikanten Reduktion des Kontaktwiderstands zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der elektrischen Kontaktschicht führen.In order to improve the contact resistance and to produce an ohmic contact between the semiconductor layer sequence and the electrical contact layer, the electrical contact layer or at least the electrode layer can be annealed together with the semiconductor layer sequence in step B additionally or alternatively to the annealing step in method step A and thereby a temperature of greater than or equal 300 ° C and less than or equal to 1000 ° C are exposed. In particular, in the case of an electrode layer comprising nickel, an annealing step can lead to a significant reduction of the contact resistance between the semiconductor layer sequence and the electrical contact layer.

Im Verfahrensschritt B kann weiterhin auf der zumindest einen Elektrodenschicht zumindest eine elektrisch leitende Verstärkungsschicht aufgebracht werden. Die zumindest eine elektrisch leitende Verstärkungsschicht kann dabei beispielsweise als Diffusionsbarriere für Lot und/oder Gold beim späteren elektrischen Anschluss des Laserbauelements mittels Löten dienen. Durch die Verstärkungsschicht kann es möglich sein, dass kein Lot und/oder Gold von der der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der elektrischen Kontaktschicht in die Halbleiterschichtenfolge diffundieren und die elektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichtenfolge oder des elektrischen Kontakts zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der elektrischen Kontaktschicht verschlechtern kann. Die Verstärkungsschicht kann zumindest eines der Materialien Ti, Pt, Au, W und Ni oder Kombinationen, Schichtenfolgen oder Legierungen daraus aufweisen. Weiterhin kann die Verstärkungsschicht auch eines oder mehrere der oben genannten elektrisch leitenden Oxide und/oder Nitride aufweisen. Beispielsweise kann die zumindest eine Verstärkungsschicht TiPtAu als Legierung oder als Schichtenfolge, TiWN oder TiPtN aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Kontaktschicht mehrere Verstärkungsschichten aus den vorab genannten Materialien umfassen.In method step B, at least one electrically conductive reinforcing layer can furthermore be applied to the at least one electrode layer. The at least one electrically conductive reinforcing layer can serve, for example, as a diffusion barrier for solder and / or gold during the subsequent electrical connection of the laser component by means of soldering. The reinforcing layer makes it possible for no solder and / or gold to diffuse from the side of the electrical contact layer facing away from the semiconductor layer sequence into the semiconductor layer sequence and to impair the electrical properties of the semiconductor layer sequence or of the electrical contact between the semiconductor layer sequence and the electrical contact layer. The reinforcing layer may comprise at least one of Ti, Pt, Au, W and Ni or combinations, layers or alloys thereof. Furthermore, the reinforcing layer may also comprise one or more of the above-mentioned electrically conductive oxides and / or nitrides. By way of example, the at least one reinforcing layer may comprise TiPtAu as alloy or as a layer sequence, TiWN or TiPtN. Alternatively or additionally, the electrical contact layer may comprise a plurality of reinforcing layers of the aforementioned materials.

Das Erzeugen der stegförmig strukturierten Maskenschicht im Verfahrensschritt C kann beispielsweise durch strukturiertes Auftragen mittels einer Schattenmaske erfolgen und/oder durch großflächiges Aufbringen der Maskenschicht und anschließendes strukturiertes Entfernen dieser. Die Maskenschicht kann zumindest eines der Materialien Lack, insbesondere Fotolack, Nickel, ein Oxid und/oder ein Nitrid sowie Kombinationen daraus aufweisen. Das Oxid beziehungsweise das Nitrid kann insbesondere Si, Ti und/oder Al aufweisen.The web-structured mask layer in method step C can be produced, for example, by structured application by means of a shadow mask and / or by large-area application of the mask layer and subsequent structured removal of same. The mask layer may comprise at least one of the materials lacquer, in particular photoresist, nickel, an oxide and / or a nitride, and combinations thereof. The oxide or the nitride may in particular comprise Si, Ti and / or Al.

Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge auf der der elektrischen Kontaktschicht zugewandten Seite des aktiven Bereichs zumindest eine erste Wellenleiterschicht mit einer Schichtdicke umfassen. Im Verfahrensschritt D können die funktionellen Schichten der Halbleiterschichtenfolge in den Bereichen, die nicht von der Maskenschicht überdeckt sind, bis zur ersten Wellenleiterschicht gänzlich und weiterhin die erste Wellenleiterschicht teilweise abgetragen werden, so dass die Dicke der ersten Wellenleiterschicht in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht bedeckt sind, durch das Abtragen reduziert und damit zur Schichtdicke im Bereich, in dem die erste Wellenleiterschicht von der Maskenschicht überdeckt wird, ausgedünnt wird.In particular, the semiconductor layer sequence on the side of the active region facing the electrical contact layer may comprise at least one first waveguide layer with a layer thickness. In method step D, the functional layers of the semiconductor layer sequence can be partially removed in the regions not covered by the mask layer to the first waveguide layer and furthermore the first waveguide layer such that the thickness of the first waveguide layer is in regions not away from the mask layer are reduced, reduced by the ablation and thus thinned to the layer thickness in the region in which the first waveguide layer is covered by the mask layer.

Weiterhin kann die elektrische Kontaktschicht im Verfahrensschritt B großflächig auf der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht werden. In einem weiteren Verfahrensschritt D' nach dem Verfahrensschritt C kann die elektrische Kontaktschicht in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht überdeckt sind, abgetragen werden. Durch die Schritte D' und D kann somit der Steg umfassend die Stegwellenleiterstruktur der Halbleiterschichtenfolge und die elektrische Kontaktschicht ausgebildet werden.Furthermore, the electrical contact layer in method step B can be applied over a large area on the semiconductor layer sequence. In a further method step D 'after method step C, the electrical contact layer can be removed in areas which are not covered by the mask layer. By means of the steps D 'and D, the web can thus be formed comprising the ridge waveguide structure of the semiconductor layer sequence and the electrical contact layer.

Die Maskenschicht kann als Lackmaske und/oder als Hartmaske mit zumindest einem der oben genannten Materialien aufgebracht werden und dazu verwendet werden, die zumindest eine funktionelle Schicht im Verfahrensschritt D und/oder die elektrische Kontaktschicht im Verfahrensschritt D' mittels eine nasschemischen und/oder mittels eine trockenchemischen Ätzverfahrens zumindest teilweise abzutragen. Die Schritte D' und D können dabei nacheinander mittels verschiedener Ätzverfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann die elektrische Kontaktschicht im Verfahrensschritt D' durch ein nass- oder trockenchemisches Ätzverfahren abgetragen werden und danach die zumindest eine funktionelle Schicht der Halbleiterschichtenfolge im Verfahrensschritt D durch ein weiteres trockenchemisches Ätzverfahren. Dadurch kann die Elektrodenschicht beispielsweise leicht unterätzt werden, so dass die elektrische Kontaktschicht nicht als Ätzmaske beim darauf folgenden Verfahrensschritt D dient, wodurch sich im Verfahrensschritt D eine bessere Ätzflanke ergeben kann.The mask layer can be applied as a resist mask and / or as a hard mask with at least one of the abovementioned materials and used to at least one functional layer in process step D and / or electrical contact layer in the method step D 'by means of a wet chemical and / or by means of a dry chemical etching process at least partially ablate. The steps D 'and D can be carried out successively by means of various etching processes. For example, the electrical contact layer in method step D 'can be removed by a wet or dry chemical etching method and then the at least one functional layer of the semiconductor layer sequence in method step D by a further dry chemical etching method. As a result, the electrode layer can be easily undercut, for example, so that the electrical contact layer does not serve as an etching mask in the subsequent method step D, as a result of which a better etching edge can result in method step D.

Dadurch, dass in den Verfahrensschritten D' und D dieselbe Maskenschicht als Ätzmaske dient, kann sichergestellt werden, dass die elektrische Kontaktschicht über die gesamte Breite der Stegwellenleiterstruktur auf der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht und damit elektrisch angeschlossen ist, wodurch der elektrische Kontaktwiderstand niedrig gehalten werden kann.By virtue of the fact that the same mask layer serves as the etching mask in method steps D 'and D, it can be ensured that the electrical contact layer is applied over the entire width of the ridge waveguide structure on the semiconductor layer sequence and thus electrically connected, whereby the electrical contact resistance can be kept low.

In einem weiteren Verfahrensschritt E kann nach dem Herstellen der Stegwellenleiterstruktur über der Halbleiterschichtenfolge und über der elektrischen Kontaktschicht eine Passivierungsschicht großflächig aufgebracht werden. Die Passivierungsschicht kann insbesondere ein Oxid und/oder ein Nitrid mit zumindest einem oder mehreren der Materialien Si, Ti, Hf, Zr, Ta, Zn und Al aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Passivierungsschicht ein Siliziumoxid aufweisen.In a further method step E, a passivation layer can be applied over a large area over the semiconductor layer sequence and over the electrical contact layer after the ridge waveguide structure has been produced. The passivation layer may in particular comprise an oxide and / or a nitride with at least one or more of the materials Si, Ti, Hf, Zr, Ta, Zn and Al. Particularly preferably, the passivation layer may comprise a silicon oxide.

Dadurch, dass die Passivierungsschicht großflächig über der Halbleiterschichtenfolge und über der elektrischen Kontaktschicht aufgebracht wird, kann die Passivierungsschicht beispielsweise über der Stegwellenleiterstruktur eine Unebenheit beziehungsweise eine Erhebung aufweisen. Darüber hinaus kann die Passivierungsschicht auch weitere Unebenheiten beziehungsweise Erhebungen aufweisen. Um eine Planarisierungsschicht mit einer möglichst ebenen und planen Oberfläche über der elektrischen Kontaktschicht und der Halbleiterschichtenfolge zu erreichen, kann die Planarisierungsschicht mittels eines mechanisch abtragenden Verfahrens in einem weiteren Verfahrensschritt F planarisiert werden. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zumindest eine Unebenheit beziehungsweise Erhebung über der Stegwellenleiterstruktur durch das mechanisch abtragende Verfahren abgetragen werden kann. Das mechanisch abtragende Verfahren kann beispielsweise Schleifen oder Polieren oder besonders bevorzugt Läppen sein. Während beispielsweise Schleifen ein mechanisches Abtragen von Material mittels Schleifkörpern in einem festen Verbund bezeichnen kann, bezeichnet Läppen ein mechanisches Abtragen mittels Schleifkörpern, die lose und in keinen festen Verbund zueinander sind. Ein derartiges abtragendes Verfahren mittels Läppen ist beispielsweise in der DE 102 19 886 B4 beschrieben. Dabei kann der Druck, mit dem die Schleifkörper auf die Passivierungsschicht gedrückt werden derart eingestellt werden, dass lediglich Unebenheiten und Erhebungen abgetragen werden. Sobald die Planarisierungsschicht eben und plan ausgebildet und damit planarisiert ist, ist der Abtrag durch das Läppen nur noch sehr gering und das mechanisch abtragende Verfahren kann beendet werden.As a result of the fact that the passivation layer is applied over a large area over the semiconductor layer sequence and over the electrical contact layer, the passivation layer may have an unevenness or elevation, for example over the ridge waveguide structure. In addition, the passivation layer can also have further unevenness or elevations. In order to achieve a planarization layer with a surface that is as flat and flat as possible above the electrical contact layer and the semiconductor layer sequence, the planarization layer can be planarized in a further method step F by means of a mechanically removing method. This may mean, in particular, that the at least one unevenness or elevation over the ridge waveguide structure can be removed by the mechanically erosive method. The mechanically abrasive method may be, for example, grinding or polishing or more preferably lapping. For example, while grinding may refer to mechanical removal of material by means of abrasive grits in a solid composite, lapping refers to mechanical abrasion by means of abrasive grits that are loose and not bonded together. Such an abrasive method by means of lapping is for example in the DE 102 19 886 B4 described. In this case, the pressure with which the abrasive bodies are pressed onto the passivation layer can be adjusted in such a way that only unevennesses and elevations are removed. As soon as the planarization layer is flat and planar and therefore planarized, the removal by lapping is only very slight and the mechanically abrading process can be ended.

Alternativ kann als Passivierungsschicht ein flüssiger Lack im Verfahrensschritt E aufgebracht werden, der danach verfestigt werden kann und der nach dem Aufbringen eine im Wesentlichen plane und ebene Oberfläche aufweist. Eine derartige Passivierungsschicht kann somit auch ohne weiteren Planarisierungsschritt als Planarisierungsschicht dienen.Alternatively, as the passivation layer, a liquid lacquer can be applied in process step E, which can then be solidified and which after application has a substantially planar and even surface. Such a passivation layer can thus also serve as planarization layer without further planarization step.

Durch die elektrische Kontaktschicht kann die Höhe des Stegs umfassend die Stegwellenleiterstruktur in der Halbleiterschichtenfolge sowie die elektrische Kontaktschicht darüber durch Wahl der Dicke der Elektrodenschicht und/oder durch Wahl der Dicke der zumindest einen Verstärkungsschicht sofern vorhanden eingestellt werden. Insbesondere kann die Höhe des Stegs somit beispielsweise hinsichtlich des Verfahrensschritts F unabhängig von der Höhe der Stegwellenleiterstruktur in der Halbleiterschichtenfolge optimiert werden, so dass das Planarisieren einer Passivierungsschicht mit einem Oxid oder Nitrid gut reproduzierbar durchgeführt werden kann ohne dass die beispielsweise für ein als Single-Mode-Laser ausgebildetes Laserbauelement kritische Stegwellenleiterstrukturhöhe hinsichtlich des Verfahrensschritts G berücksichtigt werden muss. Insbesondere bei der Verwendung einer Passivierungsschicht, die als flüssiger Lack aufgebracht wird, kann die Höhe Stegs mittels der Verstärkungsschicht unabhängig von der Höhe der Stegwellenleiterstruktur eingestellt werden und hinsichtlich des nachfolgenden großflächigen Abtragens optimiert werden, um eine effiziente Freilegung der elektrischen Kontaktschicht zu ermöglichen.By means of the electrical contact layer, the height of the web comprising the ridge waveguide structure in the semiconductor layer sequence and the electrical contact layer above can be set by selecting the thickness of the electrode layer and / or by selecting the thickness of the at least one reinforcing layer, if present. In particular, the height of the web can thus be optimized, for example, with respect to the process step F regardless of the height of the ridge waveguide structure in the semiconductor layer sequence, so that the planarization of a passivation layer with an oxide or nitride can be performed well reproducible without the example of a single mode Laser trained laser component critical ridge waveguide structure height with respect to the method step G must be considered. In particular, when using a passivation layer, which is applied as a liquid paint, the height of the web can be adjusted by means of the reinforcing layer regardless of the height of the ridge waveguide structure and optimized with respect to the subsequent large-area erosion, to allow efficient exposure of the electrical contact layer.

Die Planarisierungsschicht kann weiterhin mit oder ohne vorhergehenden Planarisierungsschritt gemäß dem Verfahrensschritt F in einem weiteren Verfahrensschritt G großflächig abgetragen werden. Das großflächige Abtragen, das beispielsweise mittels eines nass- oder trockenchemischen Ätzverfahrens durchführbar sein kann, kann insbesondere soweit durchgeführt werden, dass die Passivierungsschicht und die elektrische Kontaktschicht eine gemeinsame Oberfläche bilden. Das kann insbesondere bedeuten, dass durch den Verfahrensschritt G die unter der Passivierungsschicht angeordnete und begrabene elektrische Kontaktschicht freigelegt werden kann. Die gemeinsame Oberfläche kann dabei je nach verwendetem Ätzverfahren und in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien der Passivierungsschicht und der elektrischen Kontaktschicht eben sein oder im Bereich der elektrischen Kontaktschicht im Vergleich zur Passivierungsschicht eine Erhöhung oder eine Vertiefung aufweisen. Beispielsweise bei einem nasschemischen Verfahren kann es möglich sein, dass die Passivierungsschicht mit einer höheren Ätzrate im Vergleich zu einer elektrischen Kontaktschicht, die ein Metall aufweist, geätzt wird, so dass sich im Bereich der elektrischen Kontaktschicht eine Erhöhung der gemeinsamen Oberfläche ausbildet. Im Falle eines trockenchemischen Verfahrens kann sich im Gegenteil dazu eine Vertiefung ausbilden, wenn die Ätzrate, mit der die Passivierungsschicht geätzt wird, niedriger ist als die Ätzrate, mit der eine Metall aufweisende elektrische Kontaktschicht geätzt wird.The planarization layer can furthermore be removed over a large area with or without a preceding planarization step according to method step F in a further method step G. The large-area removal, which can be carried out for example by means of a wet or dry chemical etching process, can be carried out in particular so far that the passivation layer and the electrical contact layer form a common surface. That can in particular, mean that the electrical contact layer arranged and buried under the passivation layer can be exposed by method step G. Depending on the etching method used and depending on the materials used, the common surface may be flat or have an elevation or a depression in the region of the electrical contact layer compared to the passivation layer. For example, in a wet-chemical process, it may be possible for the passivation layer to be etched at a higher etch rate compared to an electrical contact layer comprising a metal, so that an increase in the common surface is formed in the region of the electrical contact layer. On the contrary, in the case of a dry chemical process, if the etching rate at which the passivation layer is etched is lower than the etching rate at which a metal-containing electrical contact layer is etched, a recess may be formed.

Durch die Passivierungsschicht sind die Stegwellenleiterstruktur sowie der Steg des Laserbauelements mechanisch gut geschützt. Weiterhin kann die Passivierungsschicht die Kapazität des Laserbauelements im Vergleich zu einem Laserbauelement mit dünnerer oder keiner Passivierungsschicht reduzieren, wodurch kurze Schaltzeiten und eine hohe Bandbreite des Laserbauelements ermöglicht werden können.The passivation layer mechanically protects the ridge waveguide structure and the ridge of the laser component. Furthermore, the passivation layer can reduce the capacitance of the laser device compared to a laser device with thinner or no passivation layer, whereby short switching times and a high bandwidth of the laser device can be made possible.

In einem weiteren Verfahrensschritt H kann ein elektrisches Kontaktelement auf der elektrischen Kontaktschicht aufgebracht werden. Insbesondere kann das elektrische Kontaktelement auf der gemeinsamen ebenen Oberfläche auf der elektrischen Kontaktschicht und zumindest teilweise auf der Passivierungsschicht aufgebracht werden. Dadurch, dass das elektrische Kontaktelement auf der elektrischen Kontaktschicht und damit auf der Elektrodenschicht oder der zumindest einen Verstärkungsschicht aufgebracht wird, kann das elektrische Kontaktelement hinsichtlich seines Materials an die elektrische Kontaktschicht derart angepasst werden, dass das elektrische Kontaktelement an der elektrischen Kontaktschicht gut und dauerhaft haftet. Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, dass der ohmsche Kontakt zwischen der elektrischen Kontaktschicht und der Halbleiterschichtenfolge bereits hergestellt ist und das Material des elektrischen Kontaktelements unabhängig von den Materialien der Halbleiterschichtenfolge gewählt werden kann. Beispielsweise kann das elektrische Kontaktelement zumindest eines der Materialien Ti, Pt und Au oder eine Kombination oder Legierung oder eine Schichtenfolge daraus aufweisen, wodurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen der elektrischen Kontaktschicht und dem elektrischen Kontaktelement ermöglicht werden kann. Weiterhin kann das Material des elektrischen Kontaktelements derart gewählt werden, dass das elektrische Kontaktelement eine gute mechanische Haftung zur Passivierungsschicht aufweist, was etwa für ein elektrisches Kontaktelement mit Ti der Fall sein kann. Insbesondere kann das elektrische Kontaktelement als Bondpad zur späteren elektrischen Kontaktierung des Laserbauelements, beispielsweise für eine Kontaktierung über einen Bonddraht oder für eine Flip-Chip-Montage, ausgeführt sein.In a further method step H, an electrical contact element can be applied to the electrical contact layer. In particular, the electrical contact element can be applied to the common planar surface on the electrical contact layer and at least partially on the passivation layer. Characterized in that the electrical contact element is applied to the electrical contact layer and thus on the electrode layer or the at least one reinforcing layer, the electrical contact element can be adapted in terms of its material to the electrical contact layer such that the electrical contact element adheres well and permanently to the electrical contact layer , In this case, it can be particularly advantageous that the ohmic contact between the electrical contact layer and the semiconductor layer sequence is already produced and the material of the electrical contact element can be selected independently of the materials of the semiconductor layer sequence. For example, the electrical contact element may comprise at least one of the materials Ti, Pt and Au or a combination or alloy or a layer sequence thereof, whereby a good electrical contact between the electrical contact layer and the electrical contact element may be made possible. Furthermore, the material of the electrical contact element can be chosen such that the electrical contact element has a good mechanical adhesion to the passivation layer, which may be the case for an electrical contact element with Ti. In particular, the electrical contact element may be embodied as a bonding pad for subsequent electrical contacting of the laser component, for example for contacting via a bonding wire or for a flip-chip mounting.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst ein mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestelltes Laserbauelement mit einer Stegwellenleiterstruktur insbesondere

– eine Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von funktionellen Schichten und einem aktiven Bereich, der geeignet ist, in einem Betrieb des Laserbauelements eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen,
– eine elektrische Kontaktschicht mit zumindest einer Elektrodenschicht auf der Halbleiterschichtenfolge, wobei
– zumindest eine der Mehrzahl der funktionellen Schichten als Stegwellenleiterstruktur ausgebildet ist,
– die Stegwellenleiterstruktur und die elektrische Kontaktschicht als Steg ausgebildet sind,
– der Steg auf zumindest zwei Seiten an eine Passivierungsschicht angrenzt,
– die elektrische Kontaktschicht und die Passivierungsschicht eine gemeinsame Oberfläche bilden und
– ein elektrisches Kontaktelement auf der elektrischen Kontaktschicht und zumindest teilweise auf der Passivierungsschicht auf der gemeinsamen Oberfläche angeordnet ist.

In accordance with at least one further embodiment, a laser component having a ridge waveguide structure produced by a method described here comprises, in particular

A semiconductor layer sequence having a plurality of functional layers and an active region, which is suitable for generating electromagnetic radiation in an operation of the laser device,
- An electrical contact layer having at least one electrode layer on the semiconductor layer sequence, wherein
At least one of the plurality of functional layers is designed as a ridge waveguide structure,
- The ridge waveguide structure and the electrical contact layer are formed as a web,
The web adjoins a passivation layer on at least two sides,
- The electrical contact layer and the passivation layer form a common surface and
- An electrical contact element on the electrical contact layer and at least partially disposed on the passivation layer on the common surface.

Das Laserbauelement, die Halbleiterschichtenfolge mit den funktionellen Schichten, die elektrische Kontaktschicht und die Passivierungsschicht können dabei jeweils eines oder mehrere der oben genannten Merkmale aufweisen.The laser component, the semiconductor layer sequence with the functional layers, the electrical contact layer and the passivation layer can each have one or more of the above-mentioned features.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 2J beschriebenen Ausführungsformen.Further advantages and advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the following in connection with the 1A to 2J described embodiments.

Es zeigen:Show it:

1A bis 1H schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung eines Laserbauelements zur Erläuterung der Erfindung und 1A to 1H schematic representations of a method for producing a laser device for explaining the invention and

2A bis 2J schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung eines Laserbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. 2A to 2J schematic representations of a method for producing a laser device according to an embodiment.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein. In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components may each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are basically not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better representability and / or better understanding exaggerated thick or large dimensions.

Im dem Beispiel gemäß der 1A bis 1H ist ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit einer Stegwellenleiterstruktur gezeigt.In the example according to the 1A to 1H a method of manufacturing a laser device with a ridge waveguide structure is shown.

Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt A gemäß 1A eine Halbleiterschichtenfolge 15 bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge 15 umfasst ein Substrat 1, auf dem eine Mantelschicht 2 als eine erste funktionale Schicht epitaktisch aufgewachsen wird. Auf der Mantelschicht 2 werden weitere funktionale Schichten umfassend einen aktiven Bereich 4 zwischen einer ersten Wellenleiterschicht 5 und einer zweiten Wellenleiterschicht 3 aufgewachsen. Im gezeigten Beispiel ist der aktive Bereich 4 als Mehrfach-Quantentopfstruktur mit Quantenfilmen und Barriereschichten ausgebildet. Auf der ersten Wellenleiterschicht 5 sind weiterhin eine weitere Mantelschicht 6 sowie eine Halbleiterkontaktschicht 7 epitaktisch aufgewachsen. Weiterhin weist die Halbleiterschichtenfolge 15 eine Elektrode auf, die auf der dem aktiven Bereich 4 abgewandten Seite des Substrats 1 aufgebracht sein kann (nicht gezeigt). Alternativ kann auf der dem aktiven Bereich 4 zugewandten Seite des Substrats eine Elektrode aufgebracht sein. Die Elektrode kann alternativ auch nach jedem der im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte aufgebracht werden.In this case, in a first method step A according to 1A a semiconductor layer sequence 15 provided. The semiconductor layer sequence 15 includes a substrate 1 on which a coat layer 2 as a first functional layer is epitaxially grown. On the coat layer 2 become further functional layers comprising an active region 4 between a first waveguide layer 5 and a second waveguide layer 3 grew up. In the example shown, the active area 4 formed as a multiple quantum well structure with quantum wells and barrier layers. On the first waveguide layer 5 are still another coat layer 6 and a semiconductor contact layer 7 grown epitaxially. Furthermore, the semiconductor layer sequence 15 an electrode on top of the active area 4 opposite side of the substrate 1 may be applied (not shown). Alternatively, on the active area 4 facing side of the substrate may be applied an electrode. Alternatively, the electrode may also be applied after each of the method steps described below.

Das Substrat 1 kann dabei ein Aufwachssubstrat sein, auf der die funktionalen Schichten epitaktisch aufgewachsen werden. Alternativ dazu kann die Halbleiterschichtenfolge 15 in Dünnfilm-Technologie herstellbar sein. Das bedeutet, dass die funktionalen Schichten auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen und anschließen auf ein Trägersubstrat, das dann das Substrat 1 der Halbleiterschichtenfolge 15 bildet, übertragen wird. Je nach Aufwachstechnik können dabei n-leitenden Schichten oder p-leitenden Schichten der Halbleiterschichtenfolge 15 dem Substrat 1 zugewandt sein.The substrate 1 may be a growth substrate on which the functional layers are epitaxially grown. Alternatively, the semiconductor layer sequence 15 be produced in thin-film technology. This means that the functional layers are grown on a growth substrate and attach to a carrier substrate, which then forms the substrate 1 the semiconductor layer sequence 15 forms, is transmitted. Depending on the growth technique, n-type layers or p-type layers of the semiconductor layer sequence can be used 15 the substrate 1 to be facing.

Insbesondere wird die Halbleiterschichtenfolge 15 im gezeigten Beispiel gebildet durch ein GaN-Substrat 1, auf dem eine Silizium-dotierte AlGaN-Mantelschicht 2 und darüber eine Silizium-dotierte GaN-Wellenleiterschicht als zweite Wellenleiterschicht 3 angeordnet ist. Darüber weist die Halbleiterschichtenfolge 15 als aktiven Bereich 4 eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) mit 1 bis 5 GaInN-Quantenfilmen und GaN-Barriereschichten auf. Auf dem aktiven Bereich sind eine Magnesium-dotierte GaN-Wellenleiterschicht als erste Wellenleiterschicht 5 und eine Magnesium-dotierte AlGaN-Mantelschicht 6 aufgebracht. Weiterhin ist auf der Mantelschicht 6 die Kontaktschicht 7 aus Magnesium-dotiertem GaN aufgebracht. Zusätzlich können zwischen dem Substrat 1 und der zweiten Wellenleiterschicht 3 und/oder zwischen der ersten Wellenleiterschicht 5 und der Halbleiterkontaktschicht 7 und/oder im aktiven Bereich 4 jeweils eine oder mehrere Zwischenschichten angeordnet sein können (nicht gezeigt). Die Halbleiterschichtenfolge 15 ist aufgrund des beschriebenen Materialsystems geeignet, elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen und bevorzugt in einem blauen Wellenlängenbereich zu erzeugen.In particular, the semiconductor layer sequence becomes 15 in the example shown formed by a GaN substrate 1 on which a silicon-doped AlGaN cladding layer 2 and above, a silicon-doped GaN waveguide layer as a second waveguide layer 3 is arranged. This is indicated by the semiconductor layer sequence 15 as active area 4 a multiple quantum well structure (MQW structure) with 1 to 5 GaInN quantum wells and GaN barrier layers. On the active region are a magnesium-doped GaN waveguide layer as the first waveguide layer 5 and a magnesium-doped AlGaN cladding layer 6 applied. Furthermore, on the cladding layer 6 the contact layer 7 made of magnesium-doped GaN deposited. In addition, between the substrate 1 and the second waveguide layer 3 and / or between the first waveguide layer 5 and the semiconductor contact layer 7 and / or in the active area 4 one or more intermediate layers may each be arranged (not shown). The semiconductor layer sequence 15 is due to the described material system suitable to generate electromagnetic radiation in an ultraviolet to green and preferably in a blue wavelength range.

Alternativ zu den hier beschriebenen Nitrid-basierten Halbleitermaterialien kann die Halbleiterschichtenfolge 15 beispielsweise auch Phosphid- und Arsenid-basierte Halbleitermaterialien aufweisen.As an alternative to the nitride-based semiconductor materials described here, the semiconductor layer sequence 15 For example, also phosphide and arsenide-based semiconductor materials.

In einem weiteren Verfahrensschritt B gemäß 1B wird eine elektrische Kontaktschicht 16 gebildet aus einer Elektrodenschicht 8 großflächig auf der Halbleiterschichtenfolge 15 aufgebracht. Die Elektrodenschicht 8 ist geeignet, einen ohmschen Kontakt zur Halbleiterkontaktschicht 7 der Halbleiterschichtenfolge 15 zu bilden. Dazu wird die Halbleiterschichtenfolge 15 mit der Elektrodenschicht 8 nach dem Aufbringen der Elektrodenschicht 8 getempert, also einer Temperatur zwischen 300°C und 1000°C ausgesetzt, um den Kontaktwiderstand zwischen der Halbleiterkontaktschicht 7 und der Elektrodenschicht 8 zu reduzieren. Die Elektrodenschicht 8 weist im gezeigten Beispiel Ni und Au auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektrodenschicht 8 auch Pd und/oder Pt aufweisen und beispielsweise auch mehrschichtig ausgebildet sein.In a further method step B according to 1B becomes an electrical contact layer 16 formed from an electrode layer 8th large area on the semiconductor layer sequence 15 applied. The electrode layer 8th is suitable, an ohmic contact to the semiconductor contact layer 7 the semiconductor layer sequence 15 to build. For this purpose, the semiconductor layer sequence 15 with the electrode layer 8th after application of the electrode layer 8th tempered, that is a temperature between 300 ° C and 1000 ° C exposed to the contact resistance between the semiconductor contact layer 7 and the electrode layer 8th to reduce. The electrode layer 8th has Ni and Au in the example shown. Alternatively or additionally, the electrode layer 8th also have Pd and / or Pt and be designed, for example, multi-layered.

In einem weiteren Verfahrensschritt C wird gemäß 1C eine stegförmig strukturierte Maskenschicht 9 auf einem Teilbereich der elektrischen Kontaktschicht 16 erzeugt. Die Maskenschicht 9 ist dabei als Hartmaske aus Nickel ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Nitrid oder Oxid mit Si, Ti und/oder Al als Hartmaskenmaterial oder eine Lackmaske aufgebracht werden. Durch die stegförmig strukturierte Maskenschicht 9 wird die Form der im Weiteren herstellbaren Stegwellenleiterstruktur festgelegt. Die Maskenschicht 9 kann dazu beispielsweise stegförmig mit gleich bleibender Breite oder auch zumindest in einem Teilbereich mit einer sich vergrößernden Breite zur Herstellung einer Trapezstruktur ausgeführt sein.In a further method step C is according to 1C a web-shaped mask layer 9 on a portion of the electrical contact layer 16 generated. The mask layer 9 is designed as a hard mask made of nickel. Alternatively or additionally, it is also possible to apply a nitride or oxide with Si, Ti and / or Al as hard mask material or a resist mask. Through the web-shaped mask layer 9 the shape of the subsequently produced ridge waveguide structure is determined. The mask layer 9 For this purpose, for example, web-shaped with constant width or at least in a partial region with a widening width for the production of a trapezoidal structure can be executed.

In einem weiteren Verfahrensschritt D gemäß 1D wird zumindest eine der funktionalen Schichten der Halbleiterschichtenfolge 15 in Bereichen, die nicht von der Maskenschicht 9 überdeckt sind, zumindest teilweise abgetragen. Dazu wird mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens, beispielsweise reaktives Ionenätzen oder Plasmaätzen, in einem zusätzlichen Teilschritt D' die elektrische Kontaktschicht 16 in Form der Elektrodenschicht 8 in den Bereichen, die nicht von der Maskenschicht 9 überdeckt sind, abgetragen. Mittels desselben trockenchemischen Ätzverfahrens werden dann im Verfahrensschritt D die Halbleiterkontaktschicht 7, die Mantelschicht 6 in den Bereichen, die nicht von der Maskenschicht überdeckt sind, abgetragen. Dabei wird auch die erste Wellenleiterschicht 5, die eine Schichtdicke aufweist, teilweise abgetragen, so dass die Dicke in den Bereichen, die nicht von der Maskenschicht 9 überdeckt sind, im Vergleich zur Schichtdicke in dem Bereich, der von der Maskenschicht 9 überdeckt ist, reduziert wird. Die Verfahrensschritte D und D' werden somit im gezeigten Beispiel in einem Ätzschritt durchgeführt, wobei ein Steg 14 erzeugt wird, der die elektrische Kontaktschicht 16, die Halbleiterkontaktschicht 7, die Mantelschicht 6 und teilweise die erste Wellenleiterschicht 5 umfasst. Die Halbleiterkontaktschicht 7, die Mantelschicht 6 und teilweise die erste Wellenleiterschicht 5 bilden dabei die Stegwellenleiterstruktur 13. In a further method step D according to 1D becomes at least one of the functional layers of the semiconductor layer sequence 15 in areas not covered by the mask layer 9 are covered, at least partially removed. For this purpose, by means of a dry chemical etching process, for example reactive ion etching or plasma etching, in an additional partial step D ', the electrical contact layer 16 in the form of the electrode layer 8th in areas not covered by the mask layer 9 are covered, worn away. By means of the same dry-chemical etching process, the semiconductor contact layer then becomes in process step D 7 , the coat layer 6 in the areas that are not covered by the mask layer, worn away. At the same time, the first waveguide layer is also formed 5 , which has a layer thickness, partially removed, so that the thickness in the areas that are not covered by the mask layer 9 are covered compared to the layer thickness in the region of the mask layer 9 is covered, is reduced. The method steps D and D 'are thus carried out in the example shown in an etching step, wherein a web 14 is generated, which is the electrical contact layer 16 , the semiconductor contact layer 7 , the coat layer 6 and partially the first waveguide layer 5 includes. The semiconductor contact layer 7 , the coat layer 6 and partially the first waveguide layer 5 form the ridge waveguide structure 13 ,

Dadurch, dass die Maskenschicht 9 als gemeinsame Ätzmaske für die elektrische Kontaktschicht 16 sowie für die Halbleiterschichtenfolge 15 dient, kann auf einfache und wirtschaftliche Weise erreicht werden, dass die elektrische Kontaktschicht 16 nach dem Verfahrensschritten D und D' über die gesamte Breite des Stegs 14 beziehungsweise der Stegwellenleiterstruktur 13 an die Halbleiterkontaktschicht 7 angeschlossen ist, wodurch ein niedriger Kontaktwiderstand erreicht werden kann. Weiterhin wird dadurch, dass die elektrische Kontaktschicht 16 bereits vor dem Ätzschritt gemäß des Verfahrensschritts D auf der Halbleiterkontaktschicht 7 aufgebracht wird, die Halbleiterkontaktschicht 7 durch die elektrische Kontaktschicht 16 vor Ätzschäden, beispielsweise Plasmaschäden, geschützt.Because of the mask layer 9 as a common etching mask for the electrical contact layer 16 as well as for the semiconductor layer sequence 15 serves, can be achieved in a simple and economical way that the electrical contact layer 16 after the process steps D and D 'over the entire width of the web 14 or the ridge waveguide structure 13 to the semiconductor contact layer 7 is connected, whereby a low contact resistance can be achieved. Furthermore, the fact that the electrical contact layer 16 already before the etching step according to method step D on the semiconductor contact layer 7 is applied, the semiconductor contact layer 7 through the electrical contact layer 16 protected against etching damage, such as plasma damage.

In einem weiteren Verfahrensschritt E gemäß 1E wird über der Halbleiterschichtenfolge 15 und der elektrischen Kontaktschicht 16 eine Passivierungsschicht 10 aus Siliziumoxid großflächig aufgebracht. Das bedeutet, dass die Passivierungsschicht 10 die Stegwellenleiterstruktur 13 beziehungsweise den Steg 14 überdeckt und umschließt, wodurch die Passivierungsschicht 10 über dem Steg 14 eine Erhebung aufweist.In a further method step E according to 1E becomes over the semiconductor layer sequence 15 and the electrical contact layer 16 a passivation layer 10 made of silicon oxide applied over a large area. That means the passivation layer 10 the ridge waveguide structure 13 or the footbridge 14 covers and encloses, reducing the passivation layer 10 over the jetty 14 has a survey.

Die Erhebung wird in einem weiteren Verfahrensschritt F gemäß 1F durch ein mechanisch abtragendes Verfahren entfernt.The survey is in a further method step F according to 1F removed by a mechanical removal process.

Besonders geeignet ist dazu einen Läppprozess, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist. Dadurch wird im Verfahrensschritt F die Passivierungsschicht 10 planarisiert, wobei der Läppprozess derart durchgeführt wird, dass, sobald die Passivierungsschicht 10 planarisiert ist, der Materialabtrag nur noch äußerst gering ist. Das bedeutet, dass beispielsweise die Erhebung der Passivierungsschicht 10 über dem Steg 14 effektiv entfernt werden kann und der Verfahrensschritt F nach der Planarisierung der Passivierungsschicht 10 zumindest nahezu selbstbeendend ist.Particularly suitable is a lapping process, as described in the general part. As a result, in process step F, the passivation layer 10 planarized, wherein the lapping process is performed such that, as soon as the passivation layer 10 is planarized, the material removal is only extremely low. This means that, for example, the survey of the passivation layer 10 over the jetty 14 can be effectively removed and the process step F after the planarization of the passivation layer 10 at least almost self-terminating.

In einem weiteren Verfahrensschritt G gemäß der 1G wird durch großflächiges Abtragen durch nass- oder trockenchemisches Ätzen der Passivierungsschicht 10 sowie der Maskenschicht 9 die elektrische Kontaktschicht 16 freigelegt. Dadurch wird eine gemeinsame Oberfläche auf der Passivierungsschicht 10 und der elektrischen Kontaktschicht 16 erreicht, wobei die Stegwellenleiterstruktur 13 und der Steg 14 auf zumindest zwei Seiten von der Passivierungsschicht 10 umgeben und damit auch geschützt ist. Die gemeinsame Oberfläche kann dabei wie im allgemeinen Teil ausgeführt eben sein oder eine Erhöhung oder einer Vertiefung im Bereich der elektrischen Kontaktschicht 16 aufweisen. Im gezeigten Beispiel wird rein beispielhaft angenommen, dass die Ätzraten, mit der die elektrische Kontaktschicht 16 und die Passivierungsschicht 10 geätzt werden, zumindest annähernd gleich sind, so dass eine gemeinsame ebene Oberfläche ausgebildet werden kann.In a further method step G according to 1G is made by extensive removal by wet or dry chemical etching of the passivation layer 10 as well as the mask layer 9 the electrical contact layer 16 exposed. This will create a common surface on the passivation layer 10 and the electrical contact layer 16 achieved, wherein the ridge waveguide structure 13 and the jetty 14 on at least two sides of the passivation layer 10 surrounded and thus protected. The common surface may be flat as in the general part or an increase or a depression in the region of the electrical contact layer 16 exhibit. In the example shown, it is assumed purely by way of example that the etch rates at which the electrical contact layer 16 and the passivation layer 10 are etched, at least approximately equal, so that a common planar surface can be formed.

Auf die gemeinsame Oberfläche der Passivierungsschicht 10 und der elektrischen Kontaktschicht 16 wird in einem weiteren Verfahrensschritt H gemäß der 1H ein elektrisches Kontaktelement 11 aufgebracht. Das Material des elektrischen Kontaktelements 11 kann dabei hinsichtlich einer guten mechanischen Haftung auf der elektrischen Kontaktschicht 16 gewählt werden. Im gezeigten Beispiel weist das elektrische Kontaktelement eine Schichtenfolge mit einer Ti-Schicht, einer Pt-Schicht sowie einer Au-Schicht auf und ist als Bondpad ausgebildet.On the common surface of the passivation layer 10 and the electrical contact layer 16 is in a further step H according to the 1H an electrical contact element 11 applied. The material of the electrical contact element 11 can with regard to a good mechanical adhesion to the electrical contact layer 16 to get voted. In the example shown, the electrical contact element has a layer sequence with a Ti layer, a Pt layer and an Au layer and is designed as a bonding pad.

Über das elektrische Kontaktelement 11 sowie über die oben beschriebene Elektrode (nicht gezeigt) kann das derart hergestellte Laserbauelement elektrisch kontaktiert werden. Durch die Passivierungsschicht 10 sind die Stegwellenleiterstruktur 13 sowie der Steg 14 mechanisch gut geschützt. Weiterhin reduziert die Passivierungsschicht 10 die Kapazität des Laserbauelements, so dass eine hohe Bandbreite und kurze Schaltzeiten möglich sind.About the electrical contact element 11 and via the above-described electrode (not shown), the laser device thus produced can be electrically contacted. Through the passivation layer 10 are the ridge waveguide structure 13 as well as the jetty 14 mechanically well protected. Furthermore, the passivation layer reduces 10 the capacity of the laser device, so that a high bandwidth and short switching times are possible.

Im dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2A bis 2J ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements mit einer Stegwellenleiterstruktur gezeigt.In the embodiment according to the 2A to 2J an inventive method for producing a laser device with a ridge waveguide structure is shown.

Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt A gemäß der 2A wie im obigen, der Erläuterung dienenden Beispiel eine Halbleiterschichtenfolge 15 bereitgestellt, die durch Tempern bei einer Temperatur zwischen 300°C und 1000°C aktiviert wird.In this case, in a first method step A according to the 2A as in the above illustrative example, a semiconductor layer sequence 15 provided by annealing at a temperature between 300 ° C and 1000 ° C is activated.

In einem weiteren Verfahrensschritt B gemäß 2B wird eine Elektrodenschicht 8 wie im obigen, der Erläuterung dienenden Beispiel großflächig auf der Halbleiterkontaktschicht 7 der Halbleiterschichtenfolge 15 aufgebracht. Weiterhin wird gemäß der 2C im Verfahrensschritt B eine elektrisch leitende Verstärkungsschicht 12 großflächig auf der Elektrodenschicht 8 aufgebracht. Die Verstärkungsschicht 12 weist TiPtAu auf und bildet zusammen mit der Elektrodenschicht 8 die elektrische Kontaktschicht 16.In a further method step B according to 2 B becomes an electrode layer 8th as in the above illustrative example, over a large area on the semiconductor contact layer 7 the semiconductor layer sequence 15 applied. Furthermore, according to the 2C in method step B an electrically conductive reinforcing layer 12 large area on the electrode layer 8th applied. The reinforcing layer 12 has TiPtAu and forms together with the electrode layer 8th the electrical contact layer 16 ,

In einem weiten Verfahrensschritt C gemäß der 2D wird eine stegförmig strukturierte Maskenschicht 9 wie im obigen, der Erläuterung dienenden Beispiel auf der elektrischen Kontaktschicht 16 aufgebracht, die als gemeinsame Ätzmaske für die elektrische Kontaktschicht 16 und die Halbleiterschichtenfolge 15 in den weiteren Verfahrensschritten dient.In a wide process step C according to the 2D becomes a web-shaped mask layer 9 as in the above illustrative example on the electrical contact layer 16 applied as a common etching mask for the electrical contact layer 16 and the semiconductor layer sequence 15 used in the further process steps.

In einem weiteren Verfahrensschritt D' gemäß der 2E wird die elektrische Kontaktschicht 16, also die Verstärkungsschicht 12 und die Elektrodenschicht 8, nasschemisch geätzt und damit in den Bereichen, die nicht von der Maskenschicht 9 bedeckt sind, abgetragen. Alternativ kann der Verfahrensschritt D' auch mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens durchführbar sein.In a further method step D 'according to the 2E becomes the electrical contact layer 16 , that is, the reinforcing layer 12 and the electrode layer 8th , etched wet-chemically and thus in areas not covered by the mask layer 9 are covered, worn. Alternatively, the method step D 'can also be carried out by means of a dry-chemical etching method.

In einem weiteren Verfahrensschritt D gemäß der 2F werden die Halbleiterkontaktschicht 7, die Mantelschicht 6 sowie teilweise die erste Wellenleiterschicht 5 mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens abgetragen, so dass die Stegwellenleiterstruktur 13 und der Steg 14 erzeugt werden.In a further method step D according to 2F become the semiconductor contact layer 7 , the coat layer 6 and partly the first waveguide layer 5 ablated by a dry chemical etching process, so that the ridge waveguide structure 13 and the jetty 14 be generated.

In den folgenden Verfahrensschritten E und F gemäß der 2G und 2H werden wie im obigen, der Erläuterung dienenden Beispiel die Passivierungsschicht 10 über der Halbleiterschichtenfolge 15 und der elektrischen Kontaktschicht 16 großflächig aufgebracht und mittels eines Läppprozesses planarisiert. Dadurch, dass die elektrische Kontaktschicht 16 neben der Elektrodenschicht 8 auch die Verstärkungsschicht 12 aufweist, kann die Höhe des Stegs 14 unabhängig von der Höhe der Stegwellenleiterstruktur 13 eingestellt werden. Das kann beispielsweise bei einer GaN-basierten Halbleiterschichtenfolge 15 vorteilhaft sein, bei der die Höhe der Stegwellenleiterstruktur 13 lediglich etwa einen halben Mikrometer beträgt. Durch die Verstärkungsschicht 12 kann die Höhe des Stegs 14 auf einige Mikrometer vergrößert werden, wodurch der Verfahrensschritt F besser durchführbar sein kann.In the following process steps E and F according to the 2G and 2H For example, as in the above illustrative example, the passivation layer will be used 10 over the semiconductor layer sequence 15 and the electrical contact layer 16 Applied over a large area and planarized by means of a lapping process. In that the electrical contact layer 16 next to the electrode layer 8th also the reinforcement layer 12 has, the height of the web can 14 regardless of the height of the ridge waveguide structure 13 be set. This can be done, for example, with a GaN-based semiconductor layer sequence 15 be advantageous in which the height of the ridge waveguide structure 13 only about half a micrometer. Through the reinforcement layer 12 can the height of the bridge 14 be increased to a few microns, whereby the process step F can be carried out better.

Gemäß der 2I wird wie beim obigen, der Erläuterung dienenden Beispiel in einem Verfahrensschritt G eine gemeinsame Oberfläche auf der Passivierungsschicht 10 und der elektrischen Kontaktschicht 16 durch großflächiges Abtragen der Passivierungsschicht 10 und der Maskenschicht 9 hergestellt. Dabei wird die Verstärkungsschicht 12 freigelegt, auf der in einem weiteren Verfahrensschritt H gemäß der 2J ein als Bondpad ausgeführte elektrisches Kontaktelement 11 wie im obigen, der Erläuterung dienenden Beispiel aufgebracht wird. Durch die Verstärkungsschicht 12 kann die mechanische Kontaktierung zwischen der elektrischen Kontaktschicht 16 und dem elektrischen Kontaktelement 11 erhöht werden. Dadurch kann eine Selbstablösung des elektrischen Kontaktelements 11 wirksam vermieden werden. Eine solche Selbstablösung kann beispielsweise bei herkömmlichen Laserbauelementen auftreten, bei denen ein Bondpad über der Halbleiterschichtenfolge in Kontakt mit dieser und über einer Passivierungsschicht gleichzeitig aufgebracht wird. Gerade bei GaN-basierten Halbleiterschichtenfolgen kann ein geeignetes Bondpad eine schlechte Haftung auf der Passivierungsschicht aufweisen, wodurch die Selbstablösung bei bekannten Laserbauelementen begünstigt werden kann. Gerade bei einer Flip-Chip-Montage kann dies aber problematisch sein, da dort hohe Anforderungen an die Bondpadhaftung gestellt werden. Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann ein Laserbauelement hergestellt werden, dass einen derartigen Nachteil vermeiden kann.According to the 2I As in the above illustrative example, in a method step G, a common surface on the passivation layer is obtained 10 and the electrical contact layer 16 by extensive removal of the passivation layer 10 and the mask layer 9 produced. In this case, the reinforcing layer 12 exposed on the in a further method step H according to the 2J an electric contact element designed as a bond pad 11 as shown in the above illustrative example. Through the reinforcement layer 12 can the mechanical contact between the electrical contact layer 16 and the electrical contact element 11 increase. As a result, a self-detachment of the electrical contact element 11 effectively avoided. Such self-detachment may occur, for example, in conventional laser devices in which a bond pad is applied simultaneously over the semiconductor layer sequence in contact with it and over a passivation layer. Especially with GaN-based semiconductor layer sequences, a suitable bonding pad may have poor adhesion to the passivation layer, whereby the self-detachment can be promoted in known laser devices. However, this can be problematical, especially in the case of a flip-chip mounting, since there are high demands on the bondpad adhesion. With the method described here, a laser device can be produced that can avoid such a disadvantage.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand des Ausführungsbeispiels auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description based on the embodiment of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.

Claims

Method for producing a laser component having a ridge waveguide structure, comprising the steps of: A) providing a semiconductor layer sequence ( 15 ) having a plurality of functional layers ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) and an active area ( 4 ), which is suitable for generating an electromagnetic radiation in an electronic operation of the laser component, B) Large-area, non-web-shaped, application of an electrical contact layer ( 16 ) formed from at least one electrode layer ( 8th ) and at least one electrically conductive reinforcing layer ( 12 ) on the at least one electrode layer ( 8th ) on the semiconductor layer sequence ( 15 ), C) generating a web-shaped mask layer ( 9 ) on a portion of the electrical contact layer ( 16 ), D ') removal of the electrical contact layer ( 16 ) in areas not covered by the mask layer ( 9 ) at least partially removing at least one of the functional layers ( 7 ) of the semiconductor layer sequence ( 15 ) in areas not covered by the mask layer ( 9 ) are covered, for the production of a bridge ( 14 ) comprising the electrical contact layer ( 16 ) and the ridge waveguide structure ( 13 ), wherein - the steps D 'and D are carried out successively by means of two different etching methods, and - the electrical contact layer ( 16 ) the same width as the underlying ridge waveguide structure ( 13 E) Large area application of a passivation layer ( 10 ) over the semiconductor layer sequence ( 15 ) and the electrical contact layer ( 16 ), wherein the passivation layer ( 10 ) the bridge ( 14 ) and encloses, whereby the passivation layer ( 10 ) above the bridge ( 14 ) has a survey and the passivation layer ( 10 ) a greater height than the bridge ( 14 G) Extensive removal of the passivation layer (FIG. 10 ) for exposing the electrical contact layer ( 16 ), so that the passivation layer ( 10 ) and the electrical contact layer ( 16 ) form a common surface.

Method according to the preceding claim, in which - in step A, the semiconductor layer sequence ( 15 ) is annealed after providing.

Method according to one of the preceding claims, in which - the electrode layer ( 8th ) comprises at least one of Ni, Pt, Pd, Rh and Au and / or an electrically conductive oxide and / or an electrically conductive nitride.

Method according to one of the preceding claims, in which - in step B, the semiconductor layer sequence ( 15 ) and the electrical contact layer ( 16 ) are tempered.

Method according to one of the preceding claims, in which - the at least one electrically conductive reinforcing layer ( 12 ) at least one of the materials Ti, Pt, Au, W and Ni and / or an electrically conductive oxide and / or an electrically conductive nitride.

Method according to one of the preceding claims, in which - the mask layer ( 9 ) comprises at least one or more of the following materials: lacquer, nickel, an oxide with Si, Ti and / or Al and a nitride with Si, Ti and / or Al.

Method according to one of the preceding claims, in which - the semiconductor layer sequence ( 15 ) on the electrical contact layer ( 16 ) side of the active area ( 4 ) at least one first waveguide layer ( 5 ) comprises a thickness and - in step D, the first waveguide layer ( 5 ) is partially removed so that the thickness of the first waveguide layer ( 5 ) in areas not covered by the mask layer ( 9 ) are covered, is reduced by the ablation.

Method according to one of the preceding claims, in which - The step D is carried out by a wet and / or a dry chemical etching process.

Method according to one of the preceding claims, in which - the passivation layer ( 10 ) has an oxide and / or a nitride with at least one or more materials selected from Si, Ti, Hf, Zr and Al.

Method according to one of the preceding claims with the further step: F) planarizing the passivation layer ( 10 ) by means of a mechanically abrading process.

Method according to one of the preceding claims, in which - The step G is carried out by means of a wet and / or dry chemical etching process.

Method according to one of the preceding claims with the further step: H) applying an electrical contact element ( 11 ) on the common surface on the electrical contact layer ( 16 ) and at least partially on the passivation layer ( 10 ).

Method according to the preceding claim, in which - the electrical contact element ( 11 ) is applied as a bond pad.