DE102012106943A1

DE102012106943A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode und Halbleiterlaserdiode

Info

Publication number: DE102012106943A1
Application number: DE102012106943.3A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Stojetz; Alfred Lell; Christoph Eichler
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: DE102012106943B4; WO2014019986A1; CN104685734A; US20150244147A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode angegeben mit den Schritten: – epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (3) auf einem Aufwachssubstrat (1), – Ausbilden einer Frontfacette (5) an der Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Aufwachssubstrat (1), wobei die Frontfacette (5) als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich (6) für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht (30) eingerichtet wird, – Ausbilden einer Auskoppelbeschichtung (9) auf einem zweiten Teil (52) der Frontfacette (5), wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) in einer Richtung parallel zur Frontfacette (5) und entlang einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest teilweise nebeneinander angeordnet werden, so dass der erste Teil (51) zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung (9) und der zweite Teil (52) zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht (8) ist, und wobei der zweite Teil (52) den Lichtaustrittsbereich (6) aufweist, – Ausbilden einer Lichtblockierschicht (8) auf einem ersten Teil (51) der Frontfacette (5). Weiterhin wird eine Halbleiterlaserdiode angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode und eine Halbleiterlaserdiode angegeben.
Bei kantenemittierenden Laserdioden, deren Trägersubstrat oder Aufwachssubstrat für eine erzeugte Strahlung zumindest teilweise transparent ist, wie dies beispielsweise der Fall für blau oder grün emittierende InGaN-Laser auf GaN-Substraten ist, kann Streulicht der Lasermode oder spontan emittiertes Licht im Substrat propagieren. Wenn dieses Licht aus der Auskoppelfacette austritt, was als Substratleuchten bezeichnet werden kann, verringert sich die Strahlqualität der abgestrahlten Laserstrahlung, da die Strahlung nicht mehr von einer einzigen, punktartigen Region an der Auskoppelfacette austritt und somit die ideale Gauß’sche Abstrahlcharakteristik des Lasers gestört wird. Insbesondere beim Einsatz von derartigen Laserdioden in Laserprojektoren mit so genannter Flying-Spot-Technologie ergeben sich durch die störende Emission aus dem Substrat unerwünschte Abbildungsfehler im projizierten Bild, beispielsweise durch einen störenden, hellen und unscharfen Bildrand um das projizierte Bild herum. Dieser unerwünschte so genannte „Halo“-Effekt steht einer hochauflösenden scharfen Abbildung durch Laserprojektoren entgegen.
Bei Laserdioden auf transparenten GaN-Substraten erfolgt üblicherweise eine dielektrischer Ver- oder Entspiegelung der Auskoppelfacette, die optimiert auf den jeweiligen Arbeitspunkt, das bedeutet die angestrebte Ausgangsleistung, des Lasers ist. Hierdurch wird das Substratleuchten aus der Auskoppelfacette jedoch nicht selektiv zur eigentlichen Laseremission blockiert.
Um die Abstrahlung aus dem Substrat zu unterdrücken, ist es bekannt, eine die unerwünschte Strahlung blockierende Schicht auf der Auskoppelfacette über oder unter der Ver- oder Entspiegelung der Auskoppelfacette aufzubringen. Da es bei Beschichtungen auf dielektrischen Schichten, die üblicherweise für Ver- und Entspiegelungen verwendet werden, zu Haftungsproblemen kommen kann, ist das Aufbringen einer solchen strahlungsblockierenden Schicht auf der Ver- oder Entspiegelung kritisch und schränkt die Auswahl geeigneter Materialien und Prozesse für eine strahlungsblockierende Schicht signifikant ein. Weiterhin besteht, insbesondere wenn metallische Materialien zur Strahlungsblockierung direkt auf den Halbleiter aufgebracht werden, die Gefahr eines migrationsbedingten Facettenschadens (COD: „catastrophic optical damage“) und/oder eines Kurzschlusses über den pn-Übergang.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Halbleiterlaserdiode anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode einen Schritt auf, bei dem eine Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einer aktiven Schicht auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch aufgewachsen wird. Bei dem Aufwachssubstrat kann es sich bevorzugt um ein transparentes, für das in der aktiven Schicht im Betrieb der Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht durchlässiges Substrat handeln. Bevorzugt wird das Aufwachssubstrat durch ein GaN-Substrat gebildet. Das epitaktische Aufwachsen kann beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) erfolgen.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_xIn_1-x-yGa_yN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_xIn_1-x-yGa_yP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_xIn_1-x-yGa_yAs, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Die Halbleiterschichtenfolge umfasst zumindest eine aktive Schicht, die zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, also insbesondere Laserlicht in einem ultravioletten bis infraroten Wellenlängenbereich, eingerichtet ist. Die aktive Schicht beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang oder, bevorzugt, eine oder mehrere Quantentopfstrukturen. Das von der aktiven Schicht im Betrieb erzeugte Laserlicht liegt insbesondere im Spektralbereich zwischen einschließlich 380 nm und 550 nm oder zwischen einschließlich 420 nm und 540 nm.
Alternativ ist es auch möglich, dass das Aufwachssubstrat durch ein Trägersubstrat, das vom Aufwachssubstrat verschieden ist, ersetzt wird. In diesem Fall ist in den folgenden Ausführungsformen das Aufwachssubstrat durch das Trägersubstrat zu ersetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Frontfacette an der Halbleiterschichtenfolge und dem Aufwachssubstrat ausgebildet. Das Formen der Frontfacette erfolgt bevorzugt nach dem epitaktischen Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge auf das Aufwachssubstrat. Die Frontfacette wird insbesondere dadurch erzeugt, dass das Aufwachssubstrat, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist, zerteilt wird, beispielsweise mittels Spalten. Ebenso ist es möglich, dass die Frontfacette durch Ätzen erzeugt wird. Dann kann an dem Aufwachssubstrat und/oder an der Halbleiterschichtenfolge ein Vorsprung gebildet sein. Weiterhin kann auch an einer der Frontfacette gegenüber liegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats eine Rückseitenfacette gebildet werden, wobei hierzu ein Verfahren wie zur Herstellung der Frontfacette verwendet werden kann.
Insbesondere kann es sich bei der hergestellten Halbleiterlaserdiode um einen kantenemittierenden Laser, beispielsweise einen so genannten Streifenlaser, einen Stegwellenleiterlaser, einen Trapezlaser oder eine Kombination hieraus handeln. Die Frontfacette sowie auch die Rückseitenfacette werden bei solchen Halbleiterlaserdioden durch Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats gebildet, die bevorzugt senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sind. Die aktive Schicht kann beispielsweise einen aktiven Bereich aufweisen, der durch einen Teil der aktiven Schicht gebildet wird und in dem das Laserlicht erzeugt wird. Je nach Ausbildung der Halbleiterlaserdiode kann die Halbleiterschichtenfolge somit einen aktiven Bereich aufweisen, der die gesamte oder auch nur einen Teil der aktiven Schicht umfasst. Weiterhin kann die Halbleiterlaserdiode als Laserbarren ausgeführt sein, die in der aktiven Schichten lateral nebeneinander, also in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht, aktive Bereiche aufweist, über die jeweils Laserlicht im Betrieb abgestrahlt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Frontfacette als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht eingerichtet. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Frontfacette als einzige Seite der Halbleiterlaserdiode dazu eingerichtet ist, das im aktiven Bereich der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugte Licht abzustrahlen. Bei der Frontfacette handelt es sich bevorzugt um eine glatte, planare Fläche. Eine mittlere Rauheit der Frontfacette beträgt beispielsweise höchstens 100 nm und bevorzugt höchstens 50 nm und besonders bevorzugt höchstens 10 nm. Der Lichtabstrahlbereich der Frontfacette bezeichnet insbesondere denjenigen Bereich der Frontfacette, über den das im Betrieb der Halbleiterlaserdiode im aktiven Bereich gewünschte produzierte Laserlicht beabsichtigt abgestrahlt wird, also beispielsweise ein Bereich, in dem eine Grundmode des Laserlichts die Frontfacette erreicht. Der Lichtabstrahlbereich wird insbesondere durch ein Teilgebiet der Halbleiterschichtenfolge und/oder durch ein Teilgebiet des Aufwachssubstrats nahe an der Halbleiterschichtenfolge gebildet und liegt daher in oder nahe einem Bereich der Frontfacette, in dem auch der aktive Bereich der aktiven Schicht liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Halbleiterlaserdiode ein Aufwachssubstrat auf, auf dem eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht eingerichteten aktiven Schicht aufgebracht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterlaserdiode eine Frontfacette am Aufwachssubstrat und der Halbleiterschichtenfolge auf, die als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht eingerichtet ist.
Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten gleichermaßen für die Halbleiterlaserdiode und das Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaserdiode.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf einem ersten Teil der Frontfacette eine Lichtblockierschicht ausgebildet. Die Lichtblockierschicht ist dazu eingerichtet, einen Teil der in der fertig gestellten Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugten Strahlung zu blockieren oder zumindest abzuschwächen. Das bedeutet, dass die Lichtblockierschicht undurchlässig oder zumindest wenig durchlässig oder auch stark streuend für mindestens einen Teil der in der aktiven Schicht der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Strahlung ist. Eine Transmission für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht durch die Lichtblockierschicht hindurch beträgt bevorzugt höchstens 80%, bevorzugt höchstens 10%, besonders bevorzugt höchsten 1% oder sogar höchstens 0,2%. Es ist auch möglich, dass die Lichtblockierschicht vollständig undurchlässig für das in der aktiven Schicht im Betrieb der Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht ist. Insbesondere überdeckt die Lichtblockierschicht bevorzugt nicht den Lichtabstrahlbereich. Mit anderen Worten ist der erste Teil der Frontfacette nicht gleich dem Lichtabstrahlbereich, sodass trotz der Lichtblockierschicht auf der Frontfacette das im Betrieb der Halbleiterlaserdiode in der aktiven Schicht erzeugte Laserlicht über die Frontfacette und insbesondere den Lichtabstrahlbereich abgestrahlt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf einem zweiten Teil der Frontfacette eine optische Beschichtung, bevorzugt eine Ver- oder Entspiegelungsbeschichtung, auf einem zweiten Teil der Frontfacette ausgebildet. Im Folgenden kann die optische Beschichtung auch als Auskoppelbeschichtung bezeichnet werden, wobei unter den Begriff Auskoppelbeschichtung optische Beschichtungen fallen, die eine gewünschte Entspiegelungswirkung und/oder eine gewünschte teilweise Verspiegelungswirkung aufweisen. Beispielsweise kann die Auskoppelbeschichtung als Antireflexbeschichtung oder als Teilverspiegelung ausgebildet sein. Weiterhin kann unter den Begriff Auskoppelbeschichtung auch eine optisch inaktive Schicht, beispielsweise eine so genannte Lambda/2-Beschichtung, fallen. Die Auskoppelbeschichtung auf der Frontfacette weist somit gezielt gewählt einen Reflexions- und einen Transmissionsgrad für das Laserlicht auf. Insbesondere wird die Auskoppelbeschichtung im Lichtabstrahlbereich auf der Frontfacette aufgebracht, sodass die optische Beschichtung den Lichtabstrahlbereich überdeckt und in diesem für die gewünschte Reflexion und Transmission beziehungsweise Auskopplung des im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugten Laserlichts sorgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden als Auskoppelbeschichtung eine oder mehrere Schichten aus einem transparenten dielektrischen Material aufgebracht, beispielsweise ein Oxid oder Nitrid oder Oxinitrid mit einem oder mehreren ausgewählt aus Silizium, Aluminium, Titan, Tantal, Hafnium. Derartige optische Beschichtungen, die als Ver- oder Entspiegelung dienen, sind dem Fachmann bekannt und werden deshalb hier nicht weiter ausgeführt.
Der erste Teil und der zweite Teil der Frontfacette, also der Teil, auf dem die Lichtblockierschicht ausgebildet wird, und der Teil, auf dem die Auskoppelbeschichtung ausgebildet wird, sind in einer Richtung parallel zur Frontfacette und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise nebeneinander angeordnet. Das bedeutet, dass der erste Teil zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung und der zweite Teil zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht sind und dass der zweite Teil den Lichtaustrittsbereich aufweist. Die Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung sind somit zumindest teilweise nebeneinander an der Frontfacette angeordnet. Wie der erste und zweite Teil der Frontfacette überlappen somit die Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung zumindest teilweise nicht.
Überlappen der erste Teil der Frontfacette und der zweite Teil der Frontfacette und damit die Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung, so wird bevorzugt die Auskoppelbeschichtung vor der Lichtblockierschicht aufgebracht, sodass die Lichtblockierschicht einen Teil der Auskoppelbeschichtung überdeckt. Hierdurch kann ungeachtet des Materials, das zur Ausbildung der Lichtblockierschicht verwendet wird, die Bildung von Leckströmen im Betrieb der Halbleiterlaserdiode vermieden werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass der erste und der zweite Teil nicht überlappen, sodass die Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung nebeneinander auf der Frontfacette ausgebildet sind und sich nicht überdecken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode die folgenden Schritte auf:

– Epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht eingerichteten aktiven Schicht auf einem Aufwachssubstrat,
– Ausbilden einer Frontfacette an der Halbleiterschichtenfolge und dem Aufwachssubstrat, wobei die Frontfacette als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht eingerichtet wird,
– Ausbilden einer Auskoppelbeschichtung auf einem zweiten Teil der Frontfacette, wobei der erste und der zweite Teil in einer Richtung parallel zur Frontfacette und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise nebeneinander angeordnet werden, sodass der erste Teil zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung und der zweite Teil zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht ist, und wobei der zweite Teil den Lichtaustrittsbereich aufweist,
– Ausbilden einer Lichtblockierschicht auf einem ersten Teil der Frontfacette.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist eine Halbleiterlaserdiode die folgenden Merkmale auf:

– ein Aufwachssubstrat,
– eine Halbleiterschichtenfolge auf dem Aufwachssubstrat mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht eingerichteten aktiven Schicht,
– einer Frontfacette am Aufwachssubstrat und der Halbleiterschichtenfolge, die als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht eingerichtet ist,
– eine Lichtblockierschicht auf einem ersten Teil der Frontfacette und
– eine Auskoppelbeschichtung auf einem zweiten Teil der Frontfacette, wobei der erste Teil und der zweite Teil in einer Richtung parallel zur Frontfacette und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise nebeneinander angeordnet sind und wobei der zweite Teil den Lichtaustrittsbereich aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Lichtblockierschicht und/oder die Auskoppelbeschichtung mit gerichteten Verfahren erzeugt. „Gerichtet“ bedeutet hierbei, dass ein Material, mittels dem die Lichtblockierschicht oder die Auskoppelbeschichtung geformt wird, aus einer bestimmten Richtung oder einem eng definierten Richtungsbereich aufgebracht wird. Bei dem Verfahren kann es sich beispielsweise um Beschichtungsverfahren handeln, etwa Molekularstrahlepitaxie (MBE), Aufdampfen, Ionenstrahldeposition oder Sputtern. Nicht gerichtete Beschichtungsverfahren sind im Gegensatz hierzu solche, bei denen unabhängig von einer Orientierung der zu beschichtenden Fläche eine Beschichtung mit einem Material erfolgt. Solche Beschichtungsverfahren, bei denen keine oder nur eine vergleichsweise geringe Richtungsselektivität auftritt, sind beispielsweise die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), MOVPE sowie Atomlagenabscheidung (ALD).
Die den genannten Verfahren zugrundeliegenden Techniken können auch geeignet sein, Material zumindest teilweise oder gänzlich in die Frontfacette, also in das Aufwachssubstrat und/oder in die Halbleiterschichtenfolge, zu implantieren. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass auf die Frontfacette aufgebrachtes Material zumindest teilweise in die Frontfacette diffundiert, beispielsweise durch einen geeigneten Temperschritt.
Weiterhin kann insbesondere zum Ausbilden der Lichtblockierschicht zusätzlich oder alternativ ein Aufrauungsverfahren, beispielsweise ein mechanisches Aufrauungsverfahren oder ein chemisches Aufrauungsverfahren, verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ausbilden der Lichtblockierschicht und/oder der Auskoppelbeschichtung unter Verwendung einer Abschattung. Insbesondere kann durch die Abschattung ein strukturiertes Ausbilden der Lichtblockierschicht auf dem ersten Teil der Frontfacette und/oder der Auskoppelbeschichtung auf dem zweiten Teil der Frontfacette erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Abschattung beim Ausbilden der Lichtblockierschicht und/oder der Auskoppelbeschichtung durch eine Abschattung mittels Blindbarren. Blindbarren werden bevorzugt so angeordnet, dass das Aufwachssubstrat mit der aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge und der ausgebildeten Frontfacette zwischen zwei Blindbarren angeordnet ist. Das bedeutet insbesondere, dass das Aufwachssubstrat mit der aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge in Aufwachsrichtung zwischen zwei Blindbarren angeordnet ist. Als Blindbarren kann insbesondere ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein Substrat, verwendet werden, auf dem keine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht abgeschieden ist. Insbesondere wird aus einem Blindbarren keine Halbleiterlaserdiode erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform überragen die Blindbarren die Frontfacette in einer Richtung senkrecht zur Frontfacette. Mit anderen Worten stehen die Blindbarren über die Frontfacette der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats hinaus. Durch eine derartige Anordnung kann es möglich sein, dass in einer schrägen Aufsicht auf die Frontfacette durch den einen Blindbarren der beiden Blindbarren, zwischen denen das Aufwachssubstrat mit der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist, der erste Teil und durch den anderen Blindbarren der zweite Teil der Frontfacette abgeschattet wird, sodass mittels gerichteten Verfahren, die schräg zur Frontfacette ausgeführt werden, auf dem ersten Teil die Lichtblockierschicht und auf dem zweiten Teil die Auskoppelbeschichtung strukturiert ausgebildet werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist zumindest ein Blindbarren einen Vorsprung auf, der entweder den ersten Teil oder den zweiten Teil der Frontfacette in einer Draufsicht auf die Frontfacette überdeckt. Der Vorsprung erstreckt sich bevorzugt in eine Richtung parallel zu einer Stirnseite des Blindbarrens. Insbesondere kann der Vorsprung von der Frontfacette beabstandet sein. Dadurch kann es möglich sein, dass eine Abschattung des ersten oder zweiten Teils durch den Vorsprung erfolgt, sodass zum Ausbilden des nicht abgeschatteten Teils der Frontfacette ein gerichtetes oder ein nicht gerichtetes Verfahren verwendet wird. Dadurch, dass der Vorsprung von der Frontfacette beabstandet ist, kann mittels eines gerichteten Verfahrens auch der vom Vorsprung in einer Draufsicht abgeschattete Bereich der Frontfacette zur Ausbildung der Lichtblockierschicht oder der Auskoppelbeschichtung zugänglich sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zur Ausbildung der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung mehrere Aufwachssubstrate mit jeweils aufgewachsener Halbleiterschichtenfolge zusammen mit mehreren Blindbarren zu einer so genannten Horde eingehordet, sodass eine gleichzeitige Ausbildung der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung auf den eingehordeten Aufwachssubstraten mit den Halbleiterschichtenfolgen durchgeführt werden kann. Das bedeutet, dass mehrere Aufwachssubstrate mit jeweils aufgewachsener Halbleiterschichtenfolge und mehrere Blindbarren eng benachbart abwechselnd voneinander, also alternierend, angeordnet sind, wobei die Frontfacetten der Aufwachssubstrate mit den Halbleiterschichtenfolgen bevorzugt allesamt in dieselbe Richtung weisen.
Überragen die Blindbarren in einer Richtung senkrecht zu den Frontfacetten diese, bedeutet dies mit anderen Worten, dass auf der Seite der Frontfacetten die Blindbarren relativ zu den Frontfacetten aus der Horde herausragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Ausbildung der Lichtblockierschicht und/oder ein Verfahren zur Ausbildung der Auskoppelbeschichtung schräg zu den Frontfacetten orientiert. Das bedeutet, dass die Richtung, in der das gerichtete Verfahren durchgeführt wird, zu den Frontfacetten einen Winkel von ungleich 90° aufweist. Hierdurch ist es, wie oben beschrieben, möglich, dass beim Ausbilden der Lichtblockierschicht oder beim Ausbilden der Auskoppelbeschichtung eine Abschattung durch jeweils einen Blindbarren erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen alle Blindbarren der Horde einen oben beschriebenen Vorsprung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Frontfacetten in einer Aufsicht direkt auf die Frontfacetten gesehen nicht von den Blindbarren überdeckt. Das bedeutet, dass in einer Richtung senkrecht auf die Frontfacetten gesehen, die vollständigen Frontfacetten frei zugänglich sind.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist es somit mit Vorteil möglich, dass für eine Mehrzahl von Aufwachssubstraten mit aufgebrachter Halbleiterschichtenfolge jeweils eine Lichtblockierschicht und eine Auskoppelbeschichtung in zumindest teilweise nebeneinander angeordneten Teilen der jeweiligen Frontfacette aufgebracht werden können, wobei nur ein einmaliges Einhorden der Aufwachssubstrate mit den Halbleiterschichtenfolgen nötig ist. Hierdurch kann ein erhöhter Aufwand bei der Prozessierung entfallen, der beispielsweise durch ein mehrmaliges Einhorden erforderlich ist, was üblicherweise beim Erzeugen mehrerer strukturierter Schichten auf einer Facette durchgeführt wird. Durch die hier beschriebenen Blindbarren ist eine partielle Ausbildung der Auskoppelbeschichtung sowie der Lichtblockierschicht in direkt aufeinanderfolgenden Prozessschritten ohne ein zwischenzeitliches Umhorden der Aufwachssubstrate mit den Halbleiterschichtenfolgen möglich. Die Ausbildung der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung ist somit kostengünstig und in großem Volumen möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Ausbildung der Lichtblockierschicht im ersten Teil auf die Frontfacette ein Material aufgebracht, das für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht reflektierend und/oder absorbierend ist. Insbesondere kann die Lichtblockierschicht in diesem Fall als Beschichtung auf der Frontfacette ausgebildet sein. Als absorbierende Materialien kommen beispielsweise Metalle in Frage, etwa Titan, Platin, Wolfram, Nickel, Palladium, Chrom, Aluminium sowie Kombinationen hieraus. Des Weiteren sind Halbleitermaterialien geeignet, die als Halbleiterschichten entlang der Frontfacette im ersten Teil aufgebracht werden und die eine kleinere Bandlücke als die Energie des in der Halbleiterlaserdiode erzeugten Lichts aufweisen, beispielsweise Silizium, Germanium, Al_xIn_yGa_1-x-yN, Al_xIn_yGa_1-x-yAs, Al_xIn_yGa_1-x-yP (mit x, y jeweils zwischen 0 und 1), ZrO, ZnO, ZnSe, CdTe sowie Kombinationen hieraus. Zur Einstellung der Absorptionseigenschaften kann das Halbleitermaterial auch dotiert sein.
Die Dicke der Lichtblockierschicht kann im Falle einer Beschichtung mindestens 0,1 nm oder mindestens 10 nm oder auch mindestens 50 nm und alternativ oder zusätzlich höchstens 10 μm oder höchstens 2 μm oder höchstens 1 μm betragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Ausbildung der Lichtblockierschicht ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht absorbierendes Material im ersten Teil der Frontfacette zumindest in das Aufwachssubstrat durch Implantation oder Diffusion eingebracht. Beispielsweise kann sich hierfür ein Material wie etwa Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Magnesium, Silizium, Germanium, Bor, Wasserstoff oder Kombinationen hieraus eignen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Frontfacette im ersten Teil zumindest als Teil der Lichtblockierschicht eine Aufrauung auf. Hierzu kann der erste Teil der Frontfacette zur Ausbildung der Lichtblockierschicht aufgeraut werden. Durch eine derartige partielle Aufrauung der Frontfacette kann eine Dämpfungswirkung erzielt werden, da das unerwünschte Licht, das die Frontfacette im ersten Teil erreicht, beispielsweise störendes Substratleuchten, auf einen größeren Winkelbereich verteilt und/oder ins Substrat zurückgestreut wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lichtblockierschicht eine Kombination eines reflektierenden und/oder absorbierenden Materials auf der Frontfacette und/oder ein absorbierendes Material implantiert oder diffundiert in der Frontfacette und/oder eine Aufrauung der Frontfacette im ersten Teil auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die der Frontfacette gegenüber liegende Rückseitenfacette in einem dem ersten Teil gegenüber liegenden Teil aufgeraut. Auch hierdurch kann eine Dämpfungswirkung beispielsweise einer unerwünschten im Substrat geführten Laserlichtmode erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der Rückseitenfacette stellenweise oder ganzflächig eine hochreflektierende optische Beschichtung aufgebracht, die als Resonatorspiegel für das Laserlicht ausgebildet ist.
Bei der hier beschriebenen Halbleiterlaserdiode kann durch die Integration der Lichtblockierschicht in beziehungsweise an die Frontfacette mit Vorteil erreicht werden, dass keine externen Blenden oder absorbierenden Elemente benötigt werden, was den Montageaufwand und die Montagetoleranz der Halbleiterlaserdiode erheblich reduziert. Weiterhin kann die Bauformgröße verringert und damit die Integration beispielsweise in einem Projektor erleichtert werden. Durch das bevorzugt unmittelbar aufeinanderfolgende Aufbringen der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung kann eine kostengünstige Herstellung insbesondere der Lichtblockierschichtstruktur erreicht werden. Durch das nur teilweise Aufbringen, also das strukturierte Aufbringen, der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung auf verschiedenen Teilen beziehungsweise Bereichen der Frontfacette können Haftungsprobleme der gewählten Materialien minimiert sowie das Risiko von Kurzschlüssen der aktiven Schicht verringert werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A und 1B schematische Darstellungen einer Halbleiterlaserdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2A bis 2D schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
3A bis 6 schematische Darstellungen von Halbleiterlaserdioden gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind 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 groß dargestellt sein.
In den 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, wobei 1A eine Aufsicht auf die Frontfacette 5 und 1B eine Schnittdarstellung durch die Halbleiterlaserdiode 100 zeigt. In 1A sind dabei die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9, die in 1B gezeigt sind, nicht dargestellt.
Die Halbleiterlaserdiode 100 weist ein Substrat auf, das bevorzugt ein Aufwachssubstrat 1 für die darauf epitaktisch aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge 2 ist. Alternativ hierzu kann das Substrat auch ein Trägersubstrat sein, auf das eine auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge 2 nach dem Aufwachsen übertragen wurde. Besonders bevorzugt kann das Aufwachssubstrat 1 aus GaN sein, auf dem eine ein AlInGaN-Verbindungshalbleitermaterial enthaltende Halbleiterschichtenfolge 2 aufgewachsen ist.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist eine aktive Schicht 3 auf, die geeignet ist, im Betrieb Laserlicht 30 zu erzeugen. An einer dem Aufwachssubstrat 1 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 ist eine Elektrodenschicht 4 aufgebracht, die zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 2 vorgesehen ist. Die Halbleiterlaserdiode 100 kann eine weitere Elektrodenschicht zur elektrischen Kontaktierung der anderen Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 aufweisen, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Die einzelnen Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 zusätzlich zur aktiven Schicht 3, wie etwa Mantelschichten, Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Stromaufweitungsschichten und/oder Strombegrenzungsschichten, sind zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nicht gezeigt.
Bei der gezeigten Halbleiterlaserdiode 100 kann es sich um einen Streifenlaser, einen Trapezlaser, einen Stegwellenleiterlaser oder eine Kombination hieraus handeln. Weiterhin kann die Halbleiterlaserdiode 100 auch als Laserbarren ausgebildet sein.
Das im Betrieb der Halbleiterlaserdiode 100 erzeugte Laserlicht 30 tritt an der Frontfacette 5, die, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist, nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Aufwachssubstrat 1 am Aufwachssubstrat 1 und der Halbleiterschichtenfolge 2 ausgebildet wird, in einem Lichtabstrahlbereich 6 aus. Der Lichtabstrahlbereich 6 umfasst einen Bereich an der Frontfacette 5, der bevorzugt einer Austrittsfläche der in der Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugten Lasermode entspricht. Der Lichtabstrahlbereich 6 liegt insbesondere einem Bereich an einer Rückseitenfacette 10 des Aufwachssubstrats 1 und der Halbleiterschichtenfolge 2 gegenüber, auf dem eine optische Beschichtung in Form eines Resonatorspiegels aufgebracht ist (nicht gezeigt).
Aufgrund von spontaner Emission, von Streustrahlung und/oder aufgrund eines Überlapps eines elektrischen Feldes der Lasermode mit dem Substrat 1 kann Licht außerhalb der eigentlichen, gewünschten Lasermode des Laserlichts 30 in das Aufwachssubstrat 1 gelangen. Dieses Licht kann auch als Substratmode bezeichnet werden. Handelt es sich beim Laserlicht 30 um blaues oder grünes Licht, so wird als Aufwachssubstrat 1 wie vorab beschrieben insbesondere GaN eingesetzt, das für das Laserlicht 30 transparent ist. Dadurch ist es möglich, dass im Aufwachssubstrat 1 Licht der Substratmode im Wesentlichen ungehindert propagieren kann. Dieses Licht kann, wenn es die Frontfacette 5 erreicht, über einen Nebenabstrahlbereich 7 abgestrahlt werden.
Der Nebenabstrahlbereich 7 kann im Vergleich zum Lichtabstrahlbereich 6 einen vergleichsweise großen Flächenanteil aufweisen. Mit anderen Worten kann das Aufwachssubstrat 1 dann selbst leuchtend erscheinen und die Strahlqualität der eigentlichen gewünschten Laserstrahlung 30, die über den Lichtabstrahlbereich 6 abgestrahlt wird, verschlechtern. Wird eine Halbleiterlaserdiode, wie sie in 1A gezeigt ist, ohne weitere Maßnahmen beispielsweise im Rahmen einer Flying-Spot-Anwendung zur Projektion angewendet, so kann sich um einen Projektionsbereich herum ein so genannter „Halo“ ausbilden, wodurch die Bildqualität deutlich beeinträchtigt werden kann.
Zur Vermeidung der Erzeugung eines solchen Halos durch die Abstrahlung von unerwünschtem Licht über den Nebenabstrahlbereich 7 ist auf der Frontfacette 5 eine Lichtblockierschicht 8 in einem ersten Teil 51 der Frontfacette 5 ausgebildet, wie in 1B gezeigt ist. Die Lichtblockierschicht 8 ist mindestens teilweise undurchlässig für Licht mit der Wellenlänge des Laserlichts 30. Mit anderen Worten wird durch die Lichtblockierschicht 8 verhindert, dass die oben beschriebene Substratmode das Aufwachssubstrat 1 verlassen kann.
Weiterhin ist auf der Frontfacette 5 in einem zweiten Teil 52, der den Lichtaustrittsbereich 6 umfasst, eine optische Beschichtung in Form einer Auskoppelbeschichtung 9 aufgebracht. Die Auskoppelbeschichtung 9 weist geeignete optische Eigenschaften auf, um einen gewünschten Anteil des in der aktiven Schicht 3 erzeugten Laserlichts 30 auszukoppeln. Die Antireflexbeschichtung 9 kann somit gewünschte Ver- und/oder Entspiegelungseigenschaften und/oder eine optisch inaktive Lambda/2-Beschichtung aufweisen. Die Auskoppelbeschichtung 9 kann beispielsweise eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweisen, die transparent sind und je einen geeigneten Brechungsindex aufweisen, um eine gewünschte Ver- oder Entspiegelungswirkung zu erreichen.
Die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 sind jeweils nicht großflächig auf der Frontfacette 5 ausgebildet, sondern sind zumindest teilweise nebeneinander angeordnet, sodass der erste Teil 51 zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung 9 und der zweite Teil 52 zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht 8 ist. Die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 sind somit zumindest teilweise nebeneinander angeordnet. Insbesondere überlappen im gezeigten Ausführungsbeispiel die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 nicht.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Anordnungsmöglichkeiten für die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 sind in Verbindung mit den 3A bis 6 beschrieben, während in Verbindung mit den 2A bis 2D verschiedene Verfahrensschritte zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 und der Auskoppelbeschichtung 9 gezeigt sind.
Hierzu werden eine Mehrzahl von Aufwachssubstraten 1 mit aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolgen 2, an denen jeweils eine Frontfacette 5 ausgebildet wurde, zusammen mit einer Mehrzahl von Blindbarren 11 in einer alternierenden Anordnung in einer so genannten Horde eingehordet. Die Blindbarren 11 überragen dabei bevorzugt die Frontfacetten 5 in einer Richtung senkrecht zu den Frontfacetten 5. Hierdurch entsteht unter gewissen Winkeln eine Abschattung von Bereichen der Frontfacette 5, wobei diese Winkel bevorzugt ungleich 90° sein können. Unter einem jeweils geeigneten Winkel kann somit für ein gerichtetes Verfahren somit nur der erste Teil 51 oder der zweite Teil 52 der Frontfacette 5 zugänglich sein.
Wie in 2A gezeigt ist, können die Blindbarren 11 so strukturiert sein, dass diese im Bereich der Frontfacette 5 von der Halbleiterschichtenfolge 2 beabstandet sind. Am Aufwachssubstrat 1 hingegen sind die Blindbarren 11 direkt an der Frontfacette 5 angeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass auf der Seite des Aufwachssubstrats 1 ein größerer erster Teil 51 im Vergleich zu einem kleineren zweiten Teil 52 der Frontfacette 5 abgeschattet wird.
Zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 und der Auskoppelbeschichtung 9 wird jeweils ein gerichtetes Verfahren, beispielsweise ein gerichtetes Beschichtungsverfahren, verwendet. Die Beschichtung erfolgt hierbei aus einer jeweiligen Beschichtungsrichtung 18, 19, die im Ausführungsbeispiel der 2A jeweils einen Winkel zur Frontfacette 5 aufweisen, der ungleich 90° ist. Als gerichtete Beschichtungsverfahren können beispielsweise die oben im allgemeinen Teil genannten Verfahren verwendet werden. Die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung können, wie in den Ausführungsbeispielen der 3A bis 6 gezeigt ist, teilweise überlappend oder auch nicht-überlappend nebeneinander angeordnet sein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2B sind die Blindbarren 11 beidseitig strukturiert, sodass die an den Aufwachssubstraten 1 angrenzenden Blindbarren 11 am Aufwachssubstrat 1 jeweils ebenfalls von der Frontfacette 5 beabstandet angeordnet sind. Hierdurch kann es möglich sein, dass der erste und der zweite Teil der Frontfacette beispielsweise gleich groß gewählt werden können, da bei einer symmetrischen Strukturierung der Blindbarren 11 und Beschichtungsrichtungen 18, 19 unter gleichen Winkeln auch eine symmetrische Abschattung und damit eine symmetrische Strukturierung der Lichtblockierschicht 8 und der Auskoppelbeschichtung 9 erreicht werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der 2C sowie im Ausführungsbeispiel der 2D weisen die Blindbarren 11 jeweils einen Vorsprung auf, der den ersten beziehungsweise den zweiten Teil der Frontfacette 5 in einer Aufsicht auf die Frontfacette 5 überdeckt und von der Frontfacette beabstandet ist.
Im Ausführungsbeispiel der 2C ist hierdurch der erste Teil 51 der Frontfacette 5 bei einer Aufsicht auf die Frontfacette 5 in einer Richtung senkrecht zur Frontfacette 5 frei zugänglich, sodass zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 im ersten Teil 51 der Frontfacette 5 ein gerichtetes Verfahren mit einer Beschichtungsrichtung 18 senkrecht zur Frontfacette 5 durchgeführt werden kann, während mit einem gerichteten Verfahren mit einer Beschichtungsrichtung 19, die einen Winkel ungleich 90° mit der Fontfacette einschließt, im zweiten Teil 52 der Frontfacette 5 unterhalb des Vorsprungs eines Blindbarrens 11 die Auskoppelbeschichtung 9 ausgebildet werden kann. Im Ausführungsbeispiel der 2D ist dies genau umgekehrt.
Durch eine geeignete Kombination von Blindbarren 11, die gegebenenfalls eine Strukturierung aufweisen, und gerichteten oder ungerichteten Verfahren zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 und der Auskoppelbeschichtung 9 können die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 nacheinander, bevorzugt unmittelbar nacheinander, in derselben Horde ohne ein Umhorden ausgebildet werden.
In den 3A bis 6 sind weitere Ausführungsbeispiele für Halbleiterlaserdioden 101, ..., 111 gezeigt, die mittels der vorab beschriebenen Verfahren hergestellt werden können. Die Halbleiterlaserdioden 101, ..., 111 basieren auf der in den 1A und 1B erläuterten Halbleiterlaserdiode 100, sodass in den 3A bis 6 der Übersichtlichkeit halber nicht mehr alle Elemente mit Bezugszeichen versehen sind.
In 3A ist eine Halbleiterlaserdiode 101 gezeigt, die auf der Frontfacette 5 eine Lichtblockierschicht 8 und eine Auskoppelbeschichtung 9 aufweist, die überlappen. Mit anderen Worten überlappen der erste Teil 51 der Frontfacette 5 und der zweite Teil 52 der Frontfacette 5, in dem die jeweilige Schicht aufgebracht ist. Weiterhin sind die Lichtblockierschicht 8 aber teilweise nicht im zweiten Teil 52 und die Auskoppelbeschichtung 9 teilweise nicht im ersten Teil 51 der Frontfacette 5 aufgebracht. Die Auskoppelbeschichtung 9 überdeckt die Halbleiterschichtenfolge 2 auf der Frontfacette 5 sowie einen Teil des Aufwachssubstrats 1. Die Lichtblockierschicht 8 überdeckt einen Teil des Aufwachssubstrats 1 sowie einen Teil der Auskoppelbeschichtung 9. Dadurch kann erreicht werden, dass die Lichtblockierschicht 8 auf einen verhältnismäßig großen Teil der Frontfacette 5 aufgebracht werden kann, ohne dass ein Risiko von Leckströmen über die aktive Schicht 3 besteht.
Die Lichtblockierschicht 8 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein absorbierendes Material auf, beispielsweise ein Metall wie etwa Titan, Platin, Wolfram, Nickel, Palladium, Chrom, Aluminium oder Kombinationen daraus. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtblockierschicht 8 auch durch ein Halbleitermaterial in Form von einer oder mehreren Halbleiterschichten gebildet sein, das eine kleinere Bandlücke im Vergleich zum Laserlicht, das in der aktiven Schicht erzeugt wird, aufweist, beispielsweise Si, Ge, AlInGaN, AlInGaAs, AlInGaP, ZrO, ZnO, ZnSe, CdTe sowie Kombinationen hieraus.
Es ist hierbei nicht notwendig, dass die Lichtblockierschicht 8 über ihre gesamte Ausdehnung hinweg eine exakt gleiche Dicke aufweist. Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, dass die Lichtblockierschicht 8 über ihre gesamte Ausdehnung hinweg eine exakt gleiche Materialzusammensetzung aufweist. Die Dicke und die Materialzusammensetzung, die lokal variieren können, müssen lediglich derart gewählt sein, dass die Lichtblockierschicht 8 einen hinreichend großen Teil 51 der Frontfacette 5 bedeckt und undurchlässig oder im Wesentlichen undurchlässig für über den Nebenabstrahlbereich 7 abgestrahltes Licht ist. Beispielsweise kann fertigungstechnisch bedingt ein Rand der Frontfacette 5 ringsum frei von der Lichtblockierschicht 8 sein.
Durch eine Analyse der Abscheidebereiche der Auskoppelbeschichtung 9 und der Lichtblockierschicht 8 auf der Frontfacette 5 kann das Verfahren gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen nachweisbar sein.
In 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 102 gezeigt, bei der sich der erste und der zweite Teil 51, 52 und damit auch die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 3A nur zu einem geringen Teil überlappen.
In 3C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 103 gezeigt, bei der im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen der erste und der zweite Teil 51, 52 auf der Frontfacette 5 nicht-überlappend nebeneinander angeordnet sind, sodass sich auch die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 nicht überlappen oder überdecken.
In den 4A bis 4C sind weitere Ausführungsbeispiele für Halbleiterlaserdioden 104, 105, 106 gezeigt, die eine Lichtblockierschicht 8 und eine Auskoppelbeschichtung 9 aufweisen, die sich deutlich überlappen (4A), sich nur in einem geringen Teil überlappen (4B) oder die nicht-überlappend nebeneinander angeordnet sind (4C). Im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der 3A bis 3C ist die Lichtblockierschicht 8 in den Ausführungsbeispielen der 4A bis 4C durch eine Implantations- oder Diffusionstechnik hergestellt. Hierzu kann ein geeignetes absorbierendes Material, beispielsweise N, P, O, Mg, Si, Ge, B, H oder Kombinationen hieraus, gemäß den oben beschriebenen Verfahren in die Frontfacette 5, insbesondere in das Aufwachssubstrat 1 an der Frontfacette 5, aufgebracht oder eingebracht werden.
In den 5A bis 5D sind weitere Ausführungsbeispiele für Halbleiterlaserdioden 107, 108, 109, 110 gezeigt, die ebenfalls eine Lichtblockierschicht 8 aufweisen, die entsprechend der 5A bis 5D unterschiedlich stark überlappend mit einer Auskoppelbeschichtung 9 ausgebildet sind. Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen der 3A bis 4C ist die Lichtblockierschicht 8 in den Ausführungsbeispielen der 5A bis 5D als Aufrauung auf der Frontfacette 5 im ersten Teil 51 ausgebildet. Durch eine derartige partielle Aufrauung der Frontfacette 5 kann eine Dämpfungswirkung erzielt werden, wodurch die Substratmode auf einen größeren Winkelbereich verteilt und/oder ins Substrat 1 zurückgestreut werden kann. Die Herstellung der Aufrauung kann beispielsweise durch gerichtete Ätzverfahren erzeugt werden.
Die in 5D gezeigte Halbleiterlaserdiode 110 weist zusätzlich zur als Aufrauung ausgebildeten Lichtblockierschicht 8 auf der Frontfacette 5 eine Aufrauung auf der Rückseitenfacette 10 in einem Teil 12 auf, der dem ersten Teil 51 auf der Frontfacette 5 gegenüberliegt. Eine derartige Aufrauung auf der Rückseitenfacette 10 kann beispielsweise zu einer Verbesserung der Haftung einer hochreflektierenden Beschichtung 13, üblicherweise in Form eines vielschichtigen hochreflektierenden Spiegels, verwendet werden.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 111 gezeigt, die eine Lichtblockierschicht 8 aufweist, die durch eine Kombination einer Aufrauung und eines in Form einer Beschichtung aufgebrachten Absorbermaterials ausgebildet ist. Sowohl die Aufrauung als auch die Beschichtung zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 können gemäß den oben beschriebenen Verfahren mit gerichteten Verfahren hergestellt werden.
Weiterhin sind auch andere Kombinationen der in den Figuren sowie in den Ausführungsformen des allgemeinen Teils beschriebenen Merkmale möglich, auch wenn diese nicht explizit in den Figuren gezeigt sind.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode mit den Schritten: – epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (3) auf einem Aufwachssubstrat (1), – Ausbilden einer Frontfacette (5) an der Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Aufwachssubstrat (1), wobei die Frontfacette (5) als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich (6) für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht (30) eingerichtet wird, – Ausbilden einer Auskoppelbeschichtung (9) auf einem zweiten Teil (52) der Frontfacette (5), wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) in einer Richtung parallel zur Frontfacette (5) und entlang einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest teilweise nebeneinander angeordnet werden, so dass der erste Teil (51) zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung (9) und der zweite Teil (52) zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht (8) ist, und wobei der zweite Teil (52) den Lichtaustrittsbereich (6) aufweist, – Ausbilden einer Lichtblockierschicht (8) auf einem ersten Teil (51) der Frontfacette (5).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem – die Lichtblockierschicht (8) und/oder die Auskoppelbeschichtung (9) mit gerichteten Verfahren erzeugt werden und – das Ausbilden der Lichtblockierschicht (8) und der Auskoppelbeschichtung (9) jeweils durch eine Abschattung durch Blindbarren (11), zwischen denen in Aufwachsrichtung das Aufwachssubstrat (1) mit der aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge (2) angeordnet wird, strukturiert und ohne Umhorden erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Blindbarren (11) in einer Richtung senkrecht zur Frontfacette (5) die Frontfacette (5) überragen.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem zumindest ein Blindbarren (11) einen Vorsprung aufweist, der entweder den ersten Teil (51) oder den zweiten Teil (52) der Frontfacette (5) in einer Draufsicht auf die Frontfacette (5) überdeckt und von der Frontfacette (5) beabstandet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) und der Auskoppelbeschichtung (9) mehrere Aufwachssubstrate (1) mit jeweils aufgewachsener Halbleiterschichtenfolge (2) zusammen mit mehreren Blindbarren (11) zu einer Horde eingehordet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) nicht überlappen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) die Frontfacette (5) im ersten Teil (51) aufgeraut wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht reflektierendes und/oder absorbierendes Material im ersten Teil (51) auf die Frontfacette (5) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht absorbierendes Material im ersten Teil (51) der Frontfacette (5) zumindest in das Aufwachssubstrat (1) durch Implantation oder Diffusion eingebracht wird.
Halbleiterlaserdiode, aufweisend – ein Aufwachssubstrat (1), – eine Halbleiterschichtenfolge (2) auf dem Aufwachssubstrat (1) mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht (30) eingerichteten aktiven Schicht (3), – einer Frontfacette (5) am Aufwachssubstrat (1) und der Halbleiterschichtenfolge (2), die als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich (6) für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht (30) eingerichtet ist, – eine Lichtblockierschicht (8) auf einem ersten Teil (51) der Frontfacette (5) und – eine Auskoppelbeschichtung (9) auf einem zweiten Teil (52) der Frontfacette (5), wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) in einer Richtung parallel zur Frontfacette (5) und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest teilweise nebeneinander angeordnet sind, so dass der erste Teil (51) zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung (9) und der zweite Teil (52) zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht (8) ist, und wobei der zweite Teil (52) den Lichtaustrittsbereich (6) aufweist.
Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 10, wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) nicht überlappen.
Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Frontfacette (5) im ersten Teil (51) zumindest als Teil der Lichtblockierschicht (8) eine Aufrauung aufweist.
Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 12, wobei ein dem ersten Teil (51) gegenüber liegender Teil (12) einer der Frontfacette (5) gegenüber liegenden Rückseitenfacette (10) aufgeraut ist.
Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei zumindest als Teil der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht reflektierendes und/oder absorbierendes Material im ersten Teil (51) der Frontfacette (5) aufgebracht ist.
Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei zumindest als Teil der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht absorbierendes Material im ersten Teil (51) der Frontfacette (5) zumindest in das Aufwachssubstrat (1) durch Implantation oder Diffusion eingebracht ist.