DE102010046793B4 - Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) mit- einem epitaktischen Halbleiterschichtenstapel (2) aufweisend einen Grundkörper (2a) und einen Stegwellenleiter (2b), wobei der Grundkörper (2a) eine aktive Schicht (2c) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung aufweist, und- einer Planarisierungsschicht (3), wobei die Planarisierungsschicht (3) den Stegwellenleiter (2b) derart einbettet, dass eine Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) und eine Oberfläche (22) der Planarisierungsschicht (3) eine ebene Hauptfläche (4) ausbilden, wobei- die Planarisierungsschicht (3) zwei übereinander angeordnete Bereiche (3a, 3b) aufweist,- ein erster der Bereiche (3b) gegenläufig zum Halbleiterschichtenstapel (2) dotiert ist, flächig an den Grundkörper (2a) angrenzt, und an den Stegwellenleiter (2b) angrenzt,- ein zweiter der Bereiche (3a), der sich direkt an einer dem Grundkörper (2a) abgewandten Seite des ersten Bereichs (3b) befindet, an den Stegwellenleiter (2b) angrenzt und gemeinsam mit der Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) die gesamte Hauptfläche (4) bildet,- neben dem Stegwellenleiter (2b) zu beiden Seiten lateral beabstandet Halbleiterschichten (2d) des Halbleiterschichtenstapels (2) angeordnet sind, die durch Gräben (7) abgegrenzt sind,- die Planarisierungsschicht (3) in den Gräben (7) angeordnet ist,- die Gräben (7) V-förmig ausgebildet sind und die Halbleiterlaserdiode (1) ein Hochleistungslaser ist,- die Gräben (7) die aktive Schicht (2c) durchbrechen, und- die Planarisierungsschicht (3) ein Absorbermaterial enthält.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode mit einem Halbleiterschichtenstapel und einer Planarisierungsschicht gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Patentanspruch 10.
  • Halbleiterlaserdioden finden aufgrund ihrer Kompaktheit und kostengünstigen Herstellung Anwendung in zahlreichen Applikationsbereichen, wie beispielsweise Datenübertragung, Datenspeicherung, Projektion, Materialbearbeitung, optisches Pumpen, Biosensorik und ähnliches. Hierbei finden insbesondere Halbleiterlaserdioden mit einem Stegwellenleiter, so genannte Ridge-Laserdioden, Anwendung. Dabei stößt die herkömmliche Ridge-Technologie bei ständig steigenden Anforderungen bezüglich höheren Leistungen, verbesserten Modenverhalten und ähnliches, hinsichtlich der Robustheit, Zuverlässigkeit und hoher Strahlungsausbeute an ihre Grenzen. Kernprobleme stellen dabei die unzureichende mechanische Stabilität, die mangelnde elektrische Belastbarkeit sowie das unbefriedigende Leckstrom- und Alterungsverhalten der herkömmlichen Ridge-Laserdioden dar. Insbesondere sind die Fertigungsausbeute für Massenmarktanwendungen sowie die damit verbundenen Herstellungskosten nicht optimal.
  • Aus den Druckschriften US 2003 / 0 016 712 A1 , JP 2002- 299 763 A , US 2008 / 0 197 377 A1 , JP H10- 209 553 , JP H04- 309 278 A und JP H04- 150 087 A sind Halbleiterlaserdioden, insbesondere kantenemittierende Halbleiterlaserioden mit Stegwellenleiterstrukturen, bekannt.
  • In den 6A und 6B sind zwei Ausführungsbeispiele einer herkömmlichen Stegwellenleiterhalbleiterlaserdiode im Querschnitt dargestellt. Auf einem GaN-Substrat 100 ist eine n-leitende Mantelschicht 101, eine n-leitende Wellenleiterschicht 102, eine aktive Halbleiterschicht 2c, eine p-leitende Wellenleiterschicht 103, eine p-leitende Mantelschicht 104 und eine ohmsche Kontaktschicht 105 angeordnet. Die p-leitende Mantelschicht 104 und die p-leitende Wellenleiterschicht 103 sind derart geätzt, dass ein Stegwellenleiter 200 ausgebildet ist. Die Halbleiterlaserdiode weist so einen Grundkörper 201 und einen Stegwellenleiter 200 auf.
  • Seitenflächen des Stegwellenleiters und des Grundkörpers sind mit einer Passivierungsschicht 107 versehen. Die Passivierungsschicht 107 ist dabei gleichmäßig auf den Seitenflächen angeordnet, sodass diese stufenförmig ausgebildet ist. Zudem weist die Passivierungsschicht auf der Oberfläche des Stegwellenleiters eine Öffnung auf, sodass ein elektrischer Kontaktanschluss an dieser Oberfläche des Stegwellenleiters ermöglicht wird.
  • Zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterlaserdiode ist auf der von den Halbleiterschichten abgewandten Seiten des Substrats eine n-leitende Anschlussschicht 106 und auf der Passivierungsschicht und dem Stegwellenleiter eine p-leitende Anschlussschicht 5 angeordnet.
  • Derartige Laserdioden weisen jedoch eine mangelnde Robustheit auf, da der Stegwellenleiter der Laserdiode anfällig ist gegen mechanische Beschädigungen wie beispielsweise Verkratzen, Bondbeschädigungen oder externen mechanischen Krafteinwirkungen. Zudem ist aufgrund der vertikal ausgebildeten Seitenfläche des Stegwellenleiters ein gleichmäßiges Aufbringen des p-seitigen Kontakts schwer durchführbar, da aufgrund von Abschattungseffekten die Kontaktzuführung am Fuß des Stegwellenleiters sehr dünn ausgebildet ist. Diese verdünnten Kontaktbereiche stellen jedoch Schwachstellen in der Stromtragfähigkeit dar und können zu einem elektrischen Ausfall der Halbleiterlaserdiode führen. Ein weiteres Problem der herkömmlichen Laserdioden stellt eine Kurzschlussgefahr dar. Insbesondere aufgrund der nur wenige 100 µm dicke Passivierungsschicht 107 besteht die Gefahr eines Kurzschlusses im Bereich der aktiven Schicht 2c in dem Fall, dass der zur Herstellung des Stegwellenleiters durchgeführte Ätzprozess partiell tiefer ausgeführt wird, sodass nahe an oder sogar durch die aktive Schicht 2c geätzt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Halbleiterlaserdiode zu schaffen, die eine verbesserte Robustheit und elektrische Stabilität und dadurch bedingt eine erhöhte Lebensdauer aufweist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren einer derartigen Halbleiterlaserdiode anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden unter anderem durch eine Halbleiterlaserdiode mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Bauelements und dessen Verfahren sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode vorgesehen, die einen epitaktischen Halbleiterschichtenstapel und eine Planarisierungsschicht aufweist. Der Halbleiterschichtenstapel weist einen Grundkörper und einen Stegwellenleiter auf, wobei der Grundkörper eine aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung aufweist. Die Planarisierungsschicht bettet den Stegwellenleiter derart ein, dass eine Oberfläche des Stegwellenleiters und eine Oberfläche der Planarisierungsschicht eine ebene Hauptfläche ausbilden.
  • Die Planarisierungsschicht umschließt den Stegwellenleiter somit zumindest bereichsweise und bildet eine die Halbleiterlaserdiode abschließende Hauptfläche mit dem Stegwellenleiter aus. Die Hauptfläche schließt die Halbleiterlaserdiode extern, insbesondere nach oben hin, ab. Der Grundkörper, der Stegwellenleiter und die Planarisierungsschicht bilden vorzugsweise einen Quader aus. Bevorzugt überragt der Stegwellenleiter die Planarisierungsschicht nicht. Insbesondere ist die Oberfläche des Stegwellenleiters und die Oberfläche der Planarisierungsschicht bündig zueinander angeordnet.
  • Durch die Anordnung des Stegwellenleiters in der Planarisierungsschicht können mechanische Einflüsse an dem Stegwellenleiter und dadurch bedingte Beschädigungen des Stegwellenleiters minimiert, insbesondere verhindert werden. Der Stegwellenleiter wird so mittels der Planarisierungsschicht vor mechanischen Beanspruchungen geschützt, wodurch sich die Robustheit derartiger Laserdioden sowie die Lebensdauer mit Vorteil verbessert.
  • Zudem verbessert sich die elektrische Stabilität aufgrund der minimierten Gefahr von Leckströmen, da die Planarisierungsschicht gleichmäßig aufgrund minimierter Abschattungseffekte aufgebracht werden kann. Insbesondere wird die elektrische Belastbarkeit und zudem die Kurzschlussstabilität dadurch verbessert, dass eine Planarisierung der Seitenflanken des Stegwellenleiters erzielt werden kann, wodurch Einschnürungen und Abschattungen an diesen Seitenflanken vermieden werden können. Die elektrische Belastbarkeit der Laserdioden kann so signifikant erhöht werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Planarisierungsschicht mit Abscheideverfahren auf dem Halbleiterschichtenstapel aufgebracht werden, die frei von negativen Abschattungseffekten sind. Dadurch kann die Planarisierungsschicht effizient gegen Feldüberhöhungen und dadurch bedingten Kurzschlüssen schützen. Zudem führt die Planarisierungsschicht zur Steigerung der elektrischen Belastbarkeit in Flussrichtung und Sperrrichtung sowie zu verringerten Ausfallraten. Als Abscheideverfahren kommen insbesondere Atomic Layer Deposition, Ion Beam Deposition, Ion Platin Deposition, Parylen-Abscheidung und ähnliches zur Anwendung.
  • Vorteilhafterweise kann mit derartigen Laserdioden die Gefahr von Fehlerquellen wie beispielsweise Sperrstromausfälle, Kontaktabbrände, Bauteilinstabilität und ähnliches verringert werden. Zudem vereinfacht sich mit Vorteil der Herstellungsprozess derartiger Laserdioden, da beispielsweise auf Opferschichtprozesse, wie sie herkömmlicherweise während des Ätzprozesses zur Herstellung des Stegwellenleiters verwendet werden, und eine damit verbundene anschließende Abhebetechnik dieser Opferschicht, verzichtet werden kann.
  • Die Halbleiterlaserdiode ist ein Kantenemitter, der in einer Vertikalhauptstrahlungsrichtung Strahlung emittiert. Beispielsweise ist der Halbleiterschichtenstapel auf einem Substrat angeordnet, wobei die Abstrahlrichtung der Laserdiode parallel zur Grundfläche des Substrats ausgerichtet ist. Die Laserdiode emittiert demnach Strahlung an einer Seitenfläche.
  • Insbesondere weist die kantenemittierende Halbleiterdiode zumindest zwei Facetten an der aktiven Schicht auf, die einen Resonator bilden. Unter Facette ist hierbei eine glatte Grenzfläche zu verstehen. Glatt bedeutet hierbei, dass die Oberflächenrauheit der Facette deutlich kleiner ist als die Wellenlänge des von der Halbleiterlaserdiode in dessen Betrieb zu erzeugenden Lichts, bevorzugt kleiner als die Hälfte der Wellenlänge, besonders bevorzugt kleiner als ein Viertel der Wellenlänge. Die Facetten bilden Grenzflächen oder Seitenflächen des Grundkörpers der Laserdiode aus. Die Facetten liegen an einander gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers und bilden so einen optischen Resonator aus. Über eine der Facetten wird die von der aktiven Schicht erzeugte Strahlung aus der Laserdiode ausgekoppelt. Die Strahlungsauskopplung erfolgt demnach senkrecht zu dieser Facette.
  • Die aktive Schicht der Halbleiterlaserdiode weist einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopf- oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (confinements) eine Quantisierung mehrerer 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.
  • Der Halbleiterschichtenstapel, insbesondere die aktive Schicht, enthält mindestens ein III/V-Halbleitermaterial, etwa ein Material aus den Materialsystemen InxGayAl1-x-yP, InxGayAl1-x-yN oder InxGayAl1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x, y ≤ 1 und x + y ≤ 1. III/V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (InxGayAl1-x-yN), über den sichtbaren (InxGayAl1-x-yN, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder InxGayAl1-x-yP, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (InxGayAl1-x-yAs) Spektralbereich besonders geeignet.
  • In einer Weiterbildung der Laserdiode ist die Oberfläche des Stegwellenleiters frei von Planarisierungsschicht, wobei auf der Hauptfläche eine elektrische Anschlussschicht angeordnet ist. Die Anschlussschicht kann die Hauptfläche vollständig bedecken. Alternativ kann die Anschlussschicht strukturiert ausgebildet sein. Bevorzugt ist die elektrische Anschlussschicht eine p-leitende Anschlussschicht, die mit einer n-leitenden Anschlussschicht, die auf der von der p-leitenden Anschlussschicht gegenüberliegenden Seite des Halbleiterschichtenstapels angeordnet ist, eine elektrische Kontaktierung der Laserdiode ermöglicht. Die Anschlussschicht weist vorzugsweise Pd, Pt, PtPd, PdPt, oder Ni auf.
  • Da die Hauptfläche eben ausgebildet ist, kann die Anschlussschicht auf der Hauptebene gleichmäßig aufgebracht sein. Insbesondere können Abschattungen der Anschlussschicht, beispielsweise an den Seitenflanken des Stegwellenleiters, vermieden werden, wodurch sich die elektrische Belastbarkeit der Laserdioden signifikant erhöht. Zudem verbessert sich dadurch die Kurzschlussstabilität. Weiter reduziert sich durch die Planarisierungsschicht eine Migration von Material der Anschlussschicht, beispielsweise eine Metallmigration, sowie die Gefahr von Leckströmen. Dadurch verbessert sich mit Vorteil die elektrische Belastbarkeit in Flussrichtung und Sperrrichtung.
  • In einer Weiterbildung weist die Planarisierungsschicht ein Glas auf. Insbesondere ist die Planarisierungsschicht eine Glasschicht, beispielsweise aus Spin-on-Glas, Borsilikatglas, Phosphorsilikatglas oder einem Fließglas.
  • Die Planarisierungsschicht enthält ein Absorbermaterial. Das Absorbermaterial ist gleichmäßig in der Planarisierungsschicht verteilt.
  • Das Absorbermaterial ist geeignet, zumindest teilweise Strahlung einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren. Durch eine gezielte Wahl des Absorbermaterials können höhere Moden der Laserdiode absorbiert werden, womit sich mit Vorteil die Grundmode der Laserdiode stabilisiert. Das ermöglicht eine Filterung der höheren Moden, was im Laserbetrieb in der Grundmode vorteilhafterweise zu höheren Leistungen führt.
  • Als Absorbermaterial kommt beispielsweise Ti, Ge, Si und/oder Cr zur Anwendung.
  • Alternativ kann als Planarisierungsschicht ein Glas verwendet werden, das durch thermisches Ausheizen mit Temperaturen nicht über den Glaspunkt, also einer unvollständigen Kristallgitterstrukturbildung, eine einstellbare Absorptionswirkung aufweist. Insbesondere kann die Absorberwirkung über die Temperbedingungen so dosiert werden, dass mit Vorteil die Unterdrückung höherer Moden erfolgt, ohne die Grundmode des Lasers nachteilig zu dämpfen.
  • In einer Weiterbildung ist zwischen der Planarisierungsschicht und dem Halbleiterschichtenstapel zumindest bereichsweise eine Passivierungsschicht angeordnet. Beispielsweise ist die Passivierungsschicht ein zusätzliches Dielektrikum, beispielsweise Al2O3, SiO2, SiN, ZrO2, TiO2, NbO2, Ta2O5, TaO2, HfO2.
  • Die Passivierungsschicht wird nach Herstellung des Stegwellenleiters ganzflächig auf den Halbleiterschichtenstapel abgeschieden. Anschließend wird die Planarisierungsschicht auf die Passivierungsschicht ganzflächig aufgebracht. Anschließend wird die Oberfläche des Stegwellenleiters freigelegt und die Anschlussschicht auf die Hauptfläche aufgebracht.
  • Durch die Passivierungsschicht verbessert sich mit Vorteil die elektrische Belastbarkeit in Flussrichtung und Sperrrichtung.
  • In einer Weiterbildung enthält die Passivierungsschicht ein Absorbermaterial, mit dem mit Vorteil höhere Moden gefiltert werden können, womit sich vorteilhafterweise die Grundmode des Lasers stabilisiert. Beispielsweise weist das Material der Passivierungsschicht selbst absorbierende Eigenschaften auf. Alternativ kann die Passivierungsschicht mittels Implantation, Diffusion oder ähnlichem absorbierend ausgebildet werden.
  • In einer Weiterbildung ist zwischen der Planarisierungsschicht und dem Halbleiterschichtenstapel zumindest bereichsweise eine Ätzstoppschicht angeordnet. Insbesondere weist die Ätzstoppschicht im Bereich der Oberfläche des Stegwellenleiters eine Aussparung auf. Durch die Ätzstoppschicht kann ein Unterkriechen der Nasschemie oder Trockenchemie verhindert werden.
  • Die Planarisierungsschicht weist zwei übereinander angeordnete Bereiche auf, wobei der an den Halbleiterschichtenstapel angrenzende Bereich zumindest einen Dotierstoff enthält. Insbesondere sind die Bereiche der Planarisierungsschicht vertikal übereinander angeordnet. Als Dotierstoff ist ein Material verwendet, das zu einer gegenläufigen Dotierung zu dem Material der angrenzenden Halbleiterschicht führt. Ist die angrenzende Halbleiterschicht beispielsweise eine p-leitende Schicht, wird als Dotierstoff ein n-dotierter Legierstoff verwendet, sodass ein sperrender pn-Übergang ausgebildet wird. Dadurch kann die Gefahr unerwünschter, neben dem Stegwellenleiter auftretender Leckstrompfade minimiert beziehungsweise vollständig vermieden werden.
  • Neben dem Stegwellenleiter sind zu beiden Seiten lateral beabstandet Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels angeordnet, die durch Gräben voneinander abgegrenzt sind, wobei die Planarisierungsschicht in den Gräben angeordnet ist. Die Planarisierungsschicht ist somit zwischen dem Stegwellenleiter und den lateral beabstandeten Halbleiterschichten angeordnet. Die Laserdiode weist somit eine Doppelgrabenstruktur auf, wobei die Gräben mit der Planarisierungsschicht aufgefüllt sind. Derartige Laserstrukturen werden auch Dreibein-Laserstrukturen genannt. Dabei wird insbesondere der Ätzprozess zur Herstellung des Stegwellenleiters streifenförmig durchgeführt, sodass zu beiden Seiten des Stegwellenleiters Halbleiterschichten in entsprechendem Abstand der Breite der Gräben und mit derselben Höhe wie der Stegwellenleiter stehen bleiben. Derartige Laserstrukturen haben den Vorteil einer verbesserten mechanischen Robustheit hinsichtlich mechanischer Einwirkung, beispielsweise Verkratzungen.
  • Die Gräben sind V-förmig ausgebildet, wobei die Halbleiterlaserdiode ein Hochleistungslaser ist, insbesondere ein so genannter High Power-Laser. Die geätzten V-Gräben durchbrechen dabei die aktive Schicht und sind bevorzugt parallel zur Resonatorrichtung ausgebildet. Die V-Gräben sind insbesondere mit der Planarisierungsschicht überformt. Durch die Planarisierungsschicht, die bevorzugt ein Absorbermaterial aufweist, können Ringmoden so unterdrückt werden. Dadurch kann ein Kurzschließen der ungeschützten pn-Übergänge verhindert werden, wodurch Leckstrompfade über die aktive Schicht im V-Graben, die durch migrierende Ionen der Anschlussschicht oder Lotmetallisierungen entstehen können, vermieden werden.
  • In einem Verfahren zum Herstellen einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode finden folgende Verfahrensschritte Anwendung:
    • - Bereitstellen eines Halbleiterschichtenstapels,
    • - Ätzen des Halbleiterschichtenstapels derart, dass ein Grundkörper und ein Stegwellenleiter ausgebildet wird,
    • - Aufbringen einer Planarisierungsschicht derart, dass der Stegwellenleiter in der Planarisierungsschicht eingebettet wird,
    • - Freilegen einer Oberfläche des Stegwellenleiters derart, dass eine Oberfläche des Stegwellenleiters und eine Oberfläche der Planarisierungsschicht eine ebene Hauptfläche ausbilden, und
    • - Anordnen einer elektrischen Anschlussschicht auf der Hauptfläche.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Weiterbildungen der Halbleiterlaserdiode und umgekehrt.
  • In einer Weiterbildung wird die Planarisierungsschicht mittels eines Aufschleuderprozesses einer flüssigen Suspension aufgebracht. Anhand der Aufschleuderbedingungen kann die Dicke und Homogenität der Beschichtung derart optimiert werden, dass auf dem Stegwellenleiter keine oder nur eine sehr geringe Dicke von weniger als 100 nm der Planarisierungsschicht aufgebracht wird, während neben dem Stegwellenleiter die Planarisierungsschicht mit Vorteil eine Dicke von etwa 1000 nm aufweist, wobei die Dicke der Planarisierungsschicht in diesem Bereich von der Höhe des Stegwellenleiters abhängig ist. Insbesondere sind die Höhe der Planarisierungsschicht und die Höhe des Stegwellenleiters in diesem Bereich im Wesentlichen gleich. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass herstellungsbedingte geringe Abweichungen in der Höhe auftreten können.
  • In einer Weiterbildung wird das Freilegen der Oberfläche des Stegwellenleiters durch einen ganzflächigen trocken- oder nasschemischen Rückätzprozess oder einen chemischmechanischen Polierprozess durchgeführt. Insbesondere wird das Freilegen nach einem Temperschritt bei mehr als 300 °C, bevorzugt 400 °C bis 500 °C, durchgeführt. Nach Offenlegung der Oberfläche des Stegwellenleiters wird anschließend die elektrische Anschlussschicht aufgebracht.
  • In einer Weiterbildung wird vor Aufbringen der Planarisierungsschicht eine Passivierungsschicht oder eine Ätzstoppschicht auf den Halbleiterschichtenstapel aufgebracht. Bei dem beanspruchten Verfahren wird vor dem Aufbringen der Planarisierungsschicht eine Ätzstoppschicht auf den Halbleiterschichtenstapel aufgebracht. Insbesondere wird die Passivierungsschicht oder die Ätzstoppschicht ganzflächig auf die Halbleiteroberfläche abgeschieden. Anschließend wird die Planarisierungsschicht durch Aufschleudern auf die Passivierungsschicht oder Ätzstoppschicht aufgebracht. Anschließend wird die Oberfläche des Stegwellenleiters freigelegt, wobei anschließend die elektrische Kontaktierung über die Anschlussschicht erfolgen kann.
  • In einer Weiterbildung wird der Brechungsindex der Planarisierungsschicht durch ein Temperverfahren eingestellt, wodurch sich mit Vorteil die Indexführung der Laserdiode entsprechend individueller Anforderung der jeweiligen Applikation steuern lässt. Die Anpassung des Brechungsindex an die diverse Anwendung kann dabei am Ende des Herstellungsprozesses der Laserdiode erfolgen. So kann am Ende des Herstellungsprozesses die Laserdiode in ihrem Dämpfungsverhalten höherer Moden individuell eingestellt werden. Beispielsweise kann bei einer Planarisierungsschicht aus Spin-on Glas ein Brechungsindex von 1,3717 durch ein Temperverfahren bei 400°C, ein Brechungsindex von 1,4283 durch ein Temperverfahren bei 500°C und ein Brechungsindex von 1,4445 durch ein Temperverfahren bei 600°C erzeugt werden.
  • In einer Weiterbildung wird in der Planarisierungsschicht zumindest ein Dotierstoff gelöst, wobei nach Aufbringen der Planarisierungsschicht ein Temperverfahren durchgeführt wird, sodass der Dotierstoff in Richtung Grenzfläche zwischen Planarisierungsschicht und Halbleiterschichtenstapel diffundiert. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn als Dotierstoff ein Material verwendet wird, das zu einer gegenläufigen Dotierung zur angrenzenden Halbleiterschicht führt. Durch den diffundierenden Dotierstoff wird so eine sperrende Grenzschicht erzeugt, womit eine ungewollte Stromeinprägung neben dem Stegwellenleiter verhindert wird. Dadurch können unerwünschte Leckströme neben dem Stegwellenleiter vermieden werden.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Laserdioden in einem gemeinsamen Waferherstellungsverfahren oder auf einer Barrenebene hergestellt und anschließend vereinzelt.
  • Weitere Merkmale, Vorteile, Weiterbildungen und Zweckmäßigkeiten der Laserdiode und deren Herstellung ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • 1, 2 und 4 jeweils einen schematischen Querschnitt eines Beispiels einer Laserdiode,
    • 3 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Laserdiode,
    • 5A und 5B jeweils einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Laserdiode im Herstellungsprozess, und
    • 6A und 6B jeweils eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Laserdiode nach dem Stand der Technik.
  • Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
  • In 1 ist ein Querschnitt einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 dargestellt, die einen epitaktischen Halbleiterschichtenstapel 2 und eine Planarisierungsschicht 3 aufweist. Der Halbleiterschichtenstapel 2 weist eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aktive Schicht 2c auf. Der Schichtenstapel 2 kann beispielsweise auf einem Substrat oder einem Träger angeordnet sein (nicht dargestellt).
  • Die Halbleiterlaserdiode 1 ist ein Kantenemitter. Insbesondere weist die Halbleiterlaserdiode 1 zwei Facetten an der aktiven Schicht 2c auf, die einen Resonator bilden. Die Facetten bilden die Grenzflächen oder Seitenflächen der Halbleiterlaserdiode 1. Insbesondere liegen die Facetten an einander gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterschichtenstapels 2. In dem vorliegenden Beispiel liegen die Facetten an den Seitenflächen der Laserdiode parallel zur Bildebene. Ist die Halbleiterlaserdiode von Luft oder einem anderen Material mit niedrigerem optischen Brechungsindex als der Brechungsindex der aktiven Schicht 2c umgeben, so kann die von der aktiven Schicht 2c erzeugte elektromagnetische Strahlung an der Grenzfläche Facette/Luft teilweise reflektiert werden. Liegen nun die zwei Facetten an sich einander gegenüberliegenden Seiten, so bilden die beiden Facetten einen optischen Resonator aus. Über eine der Facetten kann die von der aktiven Schicht 2c erzeugte elektromagnetische Strahlung aus der Halbleiterlaserdiode 1 ausgekoppelt werden.
  • Die aktive Schicht 2c der Halbleiterlaserdiode weist bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur zur Strahlungserzeugung auf. Die Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels 2 basieren bevorzugt auf einem Phosphid-, Arsenid- oder Nitridverbindungshalbleiter. Die Schichten des Schichtenstapels, die unterhalb der aktiven Schicht 2c angeordnet sind, sind n-dotiert oder undotiert. Die Schichten des Schichtenstapels 2, die oberhalb der aktiven Schicht 2c angeordnet sind, sind bevorzugt p-dotiert oder undotiert.
  • Die von der aktiven Schicht 2c erzeugte Strahlung wird senkrecht zur Facette ausgekoppelt. Insbesondere findet eine Strahlungsauskopplung senkrecht zur Bildebene beziehungsweise parallel zur epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge der Laserdiode 1 statt.
  • Der Halbleiterschichtenstapel 2 weist einen Grundkörper 2a und einen Stegwellenleiter 2b auf. Derartige Stegwellenleiter 2b sind dem Fachmann auch unter dem Begriff Ridge-Struktur bekannt, die an dieser Stelle daher nicht näher erläutert wird. Die aktive Schicht 2c ist im Grundkörper 2a angeordnet.
  • Die Laserdiode 1 ist somit als Stegwellenleiterlaserdiode ausgebildet, wobei die Laserstruktur so geätzt ist, dass oberseitig ein Streifen ausgebildet ist, wobei mit Vorteil ein starkes Indexguiding durch den Brechungsindexsprung der Laserstruktur zu Luft vorliegt. Dadurch sind die Elektronen lateral eingeschränkt, womit eine Diffusion vermieden wird.
  • Der Stegwellenleiter 2b ist in die Planarisierungsschicht 3 eingebettet. Die Planarisierungsschicht 3 ist insbesondere oberseitig auf dem Halbleiterschichtenstapel angeordnet. Dabei bilden eine Oberfläche 21 des Stegwellenleiters 2b und eine Oberfläche 22 der Planarisierungsschicht 3 eine ebene Hauptfläche 4 aus. Die Oberfläche 21 und die Oberfläche 22 sind somit bündig zueinander angeordnet. Insbesondere schließt die Hauptfläche 4 die Halbleiterlaserdiode nach oben hin ab. Der Halbleiterschichtenstapel 2 und die Planarisierungsschicht 3 greifen derart ineinander, dass insgesamt eine quaderförmige Form ausgebildet ist.
  • Der Stegwellenleiter 2b überragt der Höhe nach die Planarisierungsschicht 3 nicht. Dadurch ist der Stegwellenleiter durch die Planarisierungsschicht vor mechanischen Einflüssen und dadurch bedingten Beschädigungen geschützt. So verbessern sich mit Vorteil die Robustheit derartiger Laserdioden sowie die Lebensdauer. Ein leichtes Überragen des Stegwellenleiters 2b über die Planarisierungsschicht 3 ist alternativ auch möglich und bietet ebenfalls einen Schutz vor mechanischen Einflüssen.
  • Die Oberfläche 21 des Stegwellenleiters 2b ist frei von Planarisierungsschicht 3. Insbesondere ist auf der Oberfläche 21 kein Planarisierungsmaterial angeordnet. Auf der Hauptfläche 4 ist eine elektrische Anschlussschicht 5 angeordnet, die die Laserdiode elektrisch kontaktiert. Die elektrische Anschlussschicht 5 ist vorzugsweise eine p-leitende elektrische Anschlussschicht. Auf der dem Stegwellenleiter 2b abgewandten Seite des Halbleiterschichtenstapels 2 ist eine n-leitende Anschlussschicht angeordnet (nicht dargestellt), die zusammen mit der p-leitenden Anschlussschicht 5 die elektrische Kontaktierung ermöglicht.
  • Die elektrische Anschlussschicht kann aufgrund der ebenen Hauptfläche 4 gleichmäßig auf den Halbleiterschichtenstapel aufgebracht werden. Aufgrund der ebenen Hauptfläche 4 können Abschattungseffekte beim Aufbringen der Anschlussschicht, wie sie herkömmlicherweise auftreten können, vermieden werden, was die elektrische Belastbarkeit der Laserdiode signifikant erhöht. Dadurch erhöht sich insbesondere die elektrische Stabilität derartiger Laserdioden. Als Abscheideverfahren der Anschlussschicht kommen insbesondere Atomic Layer Deposition, Ion Beam Deposition, Ion Platin Deposition, Parylen-Abscheidung zur Anwendung, die insbesondere frei von negativen Abschattungseffekten sind und dadurch effizient gegen Feldüberhöhungen und daraus resultierenden Kurzschlüssen schützen und zur Steigerung der elektrischen Belastbarkeit in Flussrichtung und Sperrrichtung sowie zu verringerten Ausfallraten durch beispielsweise Metallmigration führen. Zudem reduziert sich die Gefahr von Fehlerquellen bezüglich Sperrstromausfälle, Kontaktabbrände, Laserdiodenstabilität und ähnliches. Auch die Kurzschlussgefahr nahe der aktiven Schicht, die aufgrund des Ätzprozesses des Stegwellenleiters 2b auftreten kann, wird durch die Planarisierungsschicht 3 reduziert.
  • Die Planarisierungsschicht ist beispielsweise eine Glasschicht, insbesondere aufweisend Spin-on-Glas, Borsilikatglas, Phosphorsilikatglas oder ein Fließglas.
  • Die Anschlussschicht 5 enthält vorzugsweise ein Metall oder eine Metalllegierung, beispielsweise Pd, Pt, PtPd, PdPt, Ni.
  • Als Planarisierungsschicht 5 können Gläser eingesetzt werden, deren Brechungsindex sich über die Temperatur beeinflussen lässt, wodurch sich die Indexführung der Laserdiode entsprechend individueller Anforderungen der jeweiligen Applikation steuern lässt. Vorteilhafterweise erfolgt eine derartige Anpassung des Brechungsindex am Ende des Herstellungsverfahrens der Laserdiode. Dadurch kann das Dämpfungsverhaltung höherer Moden derartiger Laserdioden individuell eingestellt werden.
  • Die Planarisierungsschicht 3 kann ein Absorbermaterial enthalten. Insbesondere kann das Material der Planarisierungsschicht 3 selbst absorbierend sein oder mittels Implantation oder Diffusion absorbierend gemacht werden. Zudem kann als Planarisierungsschicht 3 ein Glasmaterial Verwendung finden, das durch thermisches Ausheizen bei Temperaturen nicht über den Glaspunkt, also einer unvollständigen Kristallgitterstrukturbildung, eine einstellbare Absorptionswirkung erhält. Dabei kann mit Vorteil die Absorberwirkung über die Temperbedingung so dosiert werden, dass die Unterdrückung höherer Moden erzielt werden kann, ohne die Grundmode nachteilig zu dämpfen. Als Absorbermaterial kommt beispielsweise Ti, Ge, Si, Cr zur Anwendung.
  • Alternativ zur Planarisierungsschicht 3 mit Absorbermaterial kann eine zusätzliche Absorberschicht Anwendung finden (nicht dargestellt), die höhere Moden filtert und somit Laserbetrieb im Grundmodenzustand bis zu höheren Leistungen hin erlaubt.
  • Eine Laserdiode gemäß dem Beispiel 1 wird mit folgenden Verfahrensschritten hergestellt:
    • - Bereitstellen des Halbleiterschichtenstapels 2,
    • - Ätzen des Halbleiterschichtenstapels 2 derart, dass der Grundkörper 2a und der Stegwellenleiter 2b ausgebildet wird,
    • - Aufbringen der Planarisierungsschicht 3 derart, dass der Stegwellenleiter 2b in der Planarisierungsschicht 3 eingebettet ist,
    • - Freilegen der Oberfläche 21 des Stegwellenleiters 2b derart, dass die Oberfläche 21 des Stegwellenleiters 2b und die Oberfläche 22 der Planarisierungsschicht 3 eine ebene Hauptfläche 4 ausbilden, und
    • - Anordnen der elektrischen Anschlussschicht 5 auf der Hauptfläche 4.
  • Die Planarisierungsschicht 3 kann beispielsweise durch Aufschleudern in flüssiger Suspension aufgebracht werden. Anhand der Aufschleuderbedingung, insbesondere einer Drehzahlvariation bevorzugt zwischen 1000 und 5000 Umdrehungen pro Minute, kann die Dicke und Homogenität der Beschichtung der Planarisierungsschicht 3 derart optimiert werden, dass auf dem Stegwellenleiter 2b keine oder nur eine sehr geringe Dicke von höchstens 100 nm auftritt, während die Planarisierungsschicht neben dem Stegwellenleiter eine Dicke von zirka 1000 nm aufweist und im Wesentlichen von der Höhe der vorher geätzten Stufe des Stegwellenleiters definiert wird. Nach einem anschließenden Temperschritt bei Temperaturen > 300 °C, bevorzugt in einem Bereich zwischen 400 °C bis 500 °C, wird die Oberfläche des Stegwellenleiters 2b durch ganzflächiges trocken- oder nasschemisches Rückätzen der Planarisierungsschicht 3 freigelegt. Alternativ kann zum Öffnen der Oberfläche des Stegwellenleiters ein Chemical-Mechanical-Polishing-Verfahren Anwendung finden.
  • Nach Freilegen kann die Laserdiode 1 durch die elektrische Anschlussschicht 5, beispielsweise eine Metallisierungsschicht, elektrisch angeschlossen werden. Nach Fertigstellung der Laserdiode kann der Brechungsindex der Planarisierungsschicht 3 durch ein Temperverfahren entsprechend der vorgesehenen Anwendung der Laserdiode eingestellt werden.
  • Die Laserdiode des Beispiels der 1 weist eine Breite in einem Bereich zwischen einschließlich 100 µm und einschließlich 400 µm und eine Tiefe in einem Bereich zwischen einschließlich 300 µm und einschließlich 600 µm auf. Der Stegwellenleiter weist eine Breite von etwa 2 µm auf.
  • Das Beispiel der 2 unterscheidet sich von dem Beispiel der 1 dadurch, dass zwischen der Planarisierungsschicht 3 und dem Halbleiterschichtenstapel 2 bereichsweise eine Passivierungsschicht 6 angeordnet ist. Auf der Oberfläche des Stegwellenleiters 2b ist keine Passivierungsschicht 6 angeordnet. Die Passivierungsschicht 6 erstreckt sich insbesondere oberseitig des Halbleiterschichtenstapels 2 und entlang der Seitenflächen des Stegwellenleiters 2b, wobei auf der Oberfläche des Stegwellenleiters 2b eine Aussparung angeordnet ist. Die Passivierungsschicht 6 ist beispielsweise wenige 100 µm dick. Insbesondere ist die Passivierungsschicht 6 L-förmig zu beiden Seiten des Stegwellenleiters ausgebildet.
  • Die Passivierungsschicht 6 ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierendem Material, beispielsweise einem dielektrischen Material. Beispielsweise enthält die Passivierungsschicht 6 Al2O3, SiO2, SiN, ZrO2, TiO2, NbO2, Ta2O5, TaO2, HfO2. Die Passivierungsschicht 6 ist bevorzugt hochdicht und wird beispielsweise mittels einer Atomic Layer Deposition, Ion Beam Deposition, Ion Platin Deposition oder Parylen-Abscheidung aufgebracht.
  • Die Planarisierungsschicht 6 kann ein Absorbermaterial, beispielsweise Ti, Ge, Si oder Cr, enthalten. Damit können höhere Moden im Laserbetrieb gefiltert werden, wobei die Grundmode des Lasers nicht nachteilig gedämpft wird.
  • Optional zu dem Schichtpaket aus Planarisierungs- und Passivierungsschicht können weitere zusätzliche Schichten Verwendung finden (nicht dargestellt). Beispielsweise können Parylene oder mittels Atomic Layer Deposition abgeschiedene Dielektrika unter und/oder über der Passivierungsschicht 6 dazu dienen, das Kurzschlussverhalten der Laserdiode zu verbessern.
  • Im Herstellungsverfahren unterscheidet sich das Beispiel der 2 von dem Beispiel der 1 dadurch, dass nach Ätzen des Halbleiterschichtenstapels 2 zunächst die Passivierungsschicht 6 ganzflächig auf den Halbleiterschichtenstapel 2 abgeschieden wird. Anschließend wird die Planarisierungsschicht 3 über der Passivierungsschicht 6 durch Aufschleudern aufgebracht.
  • Anschließend wird die Oberfläche des Stegwellenleiters freigelegt, insbesondere die Planarisierungsschicht und Passivierungsschicht im Bereich der Oberfläche 21 des Stegwellenleiters 2b entfernt.
  • Die Passivierungsschicht 6 kann alternativ eine Ätzstoppschicht sein, die dazu dient, ein Unterkriechen der Nasschemie zu verhindern. Die Ätzstoppschicht wird beispielsweise durch eine Dünnschichtverkapselung aufgebracht.
  • Im Übrigen stimmt das Beispiel der 2 mit dem Beispiel der 1 im Wesentlichen überein.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3 unterscheidet sich von dem Beispiel der 1 dadurch, dass die Planarisierungsschicht 3 zwei übereinander angeordnete Bereiche 3a, 3b aufweist. Insbesondere weist der an den Halbleiterschichtenstapel 2 angrenzende Bereich 3b der Planarisierungsschicht 3 zumindest einen Dotierstoff auf. Der Bereich 3b ist demnach ein dotierter Bereich. Als Dotierstoff des dotierten Bereichs 3b wird ein Material verwendet, das zu einer gegenläufigen Dotierung zu der angrenzenden Halbleiterschicht führt. Dadurch kann eine sperrende Grenzschicht erzeugt werden, wodurch effizient eine ungewollte Stromeinprägung neben dem Stegwellenleiter verhindert werden kann. Ist beispielsweise die angrenzende Halbleiterschicht p-leitend ausgebildet, kann ein Eintempern von n-dotiertem Legierstoff in die Planarisierungsschicht 3 dazu führen, dass ein sperrender pn-Übergang neben dem Stegwellenleiter 2b unerwünschte Leckströme verhindert.
  • Zur Herstellung einer derart ausgebildeten zweiteiligen Planarisierungsschicht 3 wird in der Planarisierungsschicht 3 im Herstellungsverfahren zumindest ein Dotierstoff gelöst, wobei nach Aufbringen der Planarisierungsschicht 3 auf dem Halbleiterschichtenstapel 2 ein Temperverfahren durchgeführt wird, sodass der Dotierstoff zur Grenzfläche zwischen Planarisierungsschicht 3 und Halbleiterschichtenstapel 2 diffundiert und sich im Bereich 3b anlagert.
  • Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 3 mit dem Beispiel der 1 im Wesentlichen überein.
  • In dem Beispiel der 4 ist im Vergleich zum Beispiel der 1 eine Laserdiode dargestellt, bei der neben dem Stegwellenleiter 2b zu beiden Seiten lateral beabstandet Halbleiterschichten 2d des Halbleiterschichtenstapels 2 angeordnet sind, die durch Gräben 7 voneinander abgegrenzt sind, wobei die Planarisierungsschicht 3 in den Gräben 7 angeordnet ist. Die Planarisierungsschicht 3 ist demnach zwischen dem Stegwellenleiter 2b und den lateral beabstandeten Halbleiterschichten 2d angeordnet. Eine derartige Doppelgrabenstruktur ist besonders geeignet zum Auffüllen mittels der Planarisierungsschicht 3. Derartige Laserdioden sind dem Fachmann auch bekannt unter dem Begriff Dreibein-Laserdioden. Im Herstellungsprozess wird dabei ein Stegwellenleiter in den Halbleiterschichtenstapel geätzt, wobei die Halbleiterätzung nur streifenförmig erfolgt, sodass zu beiden Seiten des Stegwellenleiters mit derselben Höhe wie der Stegwellenleiter Halbleitermaterial des Schichtenstapels stehen bleibt. Eine derartige Laserdiodenstruktur zeichnet sich durch eine verbesserte mechanische Robustheit insbesondere hinsichtlich mechanischer Einflüsse, beispielsweise Verkratzungen, aus.
  • Der Stegwellenleiter weist in diesem Beispiel eine Breite Ds zwischen 1 µm und 8 µm auf. Die Gräben weisen jeweils eine Breite DP zwischen 50 µm und 30 µm auf.
  • Im Übrigen stimmt das Beispiel der 4 mit dem Beispiel der 1 im Wesentlichen überein.
  • Die Ausführungsbeispiele der 5A und 5B unterscheiden sich von dem Beispiel der 1 dadurch, dass die Laserdiode ein Hochleistungslaser, auch bekannt unter dem Begriff High Power-Laser, ist. Wie in dem Beispiel der 1 weist der High Power-Laser einen Halbleiterschichtenstapel 2 auf, der eine aktive Schicht 2c aufweist, und unterteilt ist in einen Grundkörper 2a und einen Stegwellenleiter 2b. Im Unterschied zu dem Beispiel der 1 sind Gräben 7 ausgebildet, die oberseitig des Lasers in Richtung Unterseite führen und dabei die aktive Schicht 2c durchbrechen. Die Gräben 7 sind V-förmig ausgebildet und teilen den High Power-Laser in eine Mehrzahl von emittierenden Bereichen ein. Wie in 5B dargstellt, werden in die V-förmigen Gräben 7 jeweils eine Planarisierungsschicht 3 eingebracht, die die Gräben derart ausfüllt, dass eine ebene Hauptfläche 4 erzeugt wird. Die Planarisierungsschicht 3 weist ein Absorbermaterial auf. Durch die Planarisierungsschicht 3 mit Absorbermaterial können Ringmoden unterdrückt werden. Zudem kann ein Kurzschließen der ansonsten ungeschützten aktiven Schicht verhindert werden, wodurch Leckstrompfade über die aktive Schicht im V-Graben, wie sie beispielsweise durch migrierende p-Metallisierung oder Lotmetallisierung der Anschlussschicht auftreten können, vermieden werden.
  • Im Unterschied zu dem Beispiel der 1 findet eine strukturierte elektrische Anschlussschicht 5 Anwendung, wobei jeweils eine Struktur auf einem emittierenden Bereich des Halbleiterschichtenstapels 2 angeordnet ist.
  • Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 5A und 5B mit dem Beispiel der 1 überein.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst 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.

Claims (8)

  1. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) mit - einem epitaktischen Halbleiterschichtenstapel (2) aufweisend einen Grundkörper (2a) und einen Stegwellenleiter (2b), wobei der Grundkörper (2a) eine aktive Schicht (2c) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung aufweist, und - einer Planarisierungsschicht (3), wobei die Planarisierungsschicht (3) den Stegwellenleiter (2b) derart einbettet, dass eine Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) und eine Oberfläche (22) der Planarisierungsschicht (3) eine ebene Hauptfläche (4) ausbilden, wobei - die Planarisierungsschicht (3) zwei übereinander angeordnete Bereiche (3a, 3b) aufweist, - ein erster der Bereiche (3b) gegenläufig zum Halbleiterschichtenstapel (2) dotiert ist, flächig an den Grundkörper (2a) angrenzt, und an den Stegwellenleiter (2b) angrenzt, - ein zweiter der Bereiche (3a), der sich direkt an einer dem Grundkörper (2a) abgewandten Seite des ersten Bereichs (3b) befindet, an den Stegwellenleiter (2b) angrenzt und gemeinsam mit der Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) die gesamte Hauptfläche (4) bildet, - neben dem Stegwellenleiter (2b) zu beiden Seiten lateral beabstandet Halbleiterschichten (2d) des Halbleiterschichtenstapels (2) angeordnet sind, die durch Gräben (7) abgegrenzt sind, - die Planarisierungsschicht (3) in den Gräben (7) angeordnet ist, - die Gräben (7) V-förmig ausgebildet sind und die Halbleiterlaserdiode (1) ein Hochleistungslaser ist, - die Gräben (7) die aktive Schicht (2c) durchbrechen, und - die Planarisierungsschicht (3) ein Absorbermaterial enthält.
  2. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei - die Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) frei von der Planarisierungsschicht (3) ist, und - auf der Hauptfläche (4) eine elektrische Anschlussschicht (5) angeordnet ist.
  3. Halbleiterlaserdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planarisierungsschicht (3) ein Spin-on-Glas, Borsilikatglas, Phosphorsilikatglas oder ein Fließglas aufweist.
  4. Halbleiterlaserdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Planarisierungsschicht (3) und dem Halbleiterschichtenstapel (2) zumindest bereichsweise eine Ätzstoppschicht (6) angeordnet ist.
  5. Verfahren zum Herstellen einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode (1) gemäß Anspruch 4, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen des Halbleiterschichtenstapels (2), - Ätzen des Halbleiterschichtenstapels (2) derart, dass der Grundkörper (2a) und der Stegwellenleiter (2b) ausgebildet wird, - Aufbringen der Planarisierungsschicht (3) derart, dass der Stegwellenleiter (2b) in der Planarisierungsschicht (3) eingebettet wird, - Freilegen der Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) derart, dass die Oberfläche (21) des Stegwellenleiters (2b) und die Oberfläche (22) der Planarisierungsschicht (3) die ebene Hauptfläche (4) ausbilden, und - Anordnen einer elektrischen Anschlussschicht (5) auf der Hauptfläche (4), wobei vor dem Aufbringen der Planarisierungsschicht (3) die Ätzstoppschicht (6) auf den Halbleiterschichtenstapel (2) aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Freilegen durch einen ganzflächigen trocken- oder nasschemischen Rückätzprozess oder einen chemischmechanischen Polierprozess durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Brechungsindex der Planarisierungsschicht (3) durch ein Temperverfahren eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei - in der Planarisierungsschicht (3) zumindest ein Dotierstoff gelöst wird, und - nach Aufbringen der Planarisierungsschicht (3) ein Temperverfahren durchgeführt wird, sodass der Dotierstoff in Richtung Grenzfläche zwischen Planarisierungsschicht (3) und Halbleiterschichtenstapel (2) diffundiert.
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