DE102016111058A1

DE102016111058A1 - Verfahren zur Herstellung eines Laserdiodenbarrens und Laserdiodenbarren

Info

Publication number: DE102016111058A1
Application number: DE102016111058.2A
Authority: DE
Inventors: Clemens Vierheilig; Andreas Löffler; Sven Gerhard
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21
Also published as: US20200287355A1; US20210273416A1; US11581707B2; US11128106B2; JP2019523996A; CN109314367B; CN109314367A; WO2017216157A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laserdiodenbarrens (10) beschrieben, umfassend die Schritte:
– Herstellen einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern (1, 2),
– Prüfen mindestens einer optischen und/oder elektrischen Eigenschaft der Emitter (1, 2), wobei Emitter (1), bei denen die optische und/oder elektrische Eigenschaft innerhalb eines vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, einer Gruppe von ersten Emittern (1) zugeordnet werden, und Emitter (2), bei denen die mindestens eine optische und/oder elektrische Eigenschaft außerhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, einer Gruppe von zweiten Emittern (2) zugeordnet werden, und
– elektrisches Kontaktieren der ersten Emitter (1), wobei die zweiten Emitter (2) nicht elektrisch kontaktiert werden, so dass diese beim Betrieb des Laserdiodenbarrens (10) nicht mit Strom versorgt werden.
Weiterhin wird ein mit dem Verfahren herstellbarer Laserdiodenbarren (10) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laserdiodenbarrens und einen Laserdiodenbarren, der mit dem Verfahren herstellbar ist.
Insbesondere ist das Verfahren für Laserdiodenbarren vorgesehen, die auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial, insbesondere InAlGaN, basieren. Solche Laserdiodenbarren können insbesondere Strahlung im sichtbaren Spektralbereich emittieren. Die Herstellung von effizienten Laserdiodenbarren aus Nitridverbindungshalbleitern ist aber schwierig, da in diesem Materialsystem im Vergleich zu anderen Materialsystemen wie beispielsweise InAlGaAs erhöhte Defektdichten auftreten können.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Laserdiodenbarren und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, wobei sich der Laserdiodenbarren durch eine verbesserte Effizienz auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Laserdiodenbarrens und einen Laserdiodenbarren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Laserdiodenbarrens wird eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern hergestellt, wobei die Emitter vorteilhaft separat elektrisch kontaktierbar sind. Die Emitter weisen insbesondere jeweils eine zur Emission von Laserstrahlung geeignete Halbleiterschichtenfolge auf. Die Halbleiterschichtenfolge der Emitter weist beispielsweise jeweils einen n-Typ Halbleiterbereich, einen p-Typ Halbleiterbereich und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht, die zur Erzeugung von Laserstrahlung geeignet ist, auf. Der n-Typ Halbleiterbereich, die aktive Schicht und der p-Typ Halbleiterbereich können jeweils eine oder mehrere Teilschichten aufweisen. Es ist möglich, dass der n-Typ Halbleiterbereich, die aktive Schicht und der p-Typ Halbleiterbereich eine oder mehrere undotierte Schichten enthalten.
Weiterhin weisen die Emitter jeweils einen p-Kontakt an einer ersten Hauptfläche des Laserdiodenbarrens und einen n-Kontakt an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche auf. Mit anderen Worten liegen sich der p-Kontakt und der n-Kontakt von der aktiven Schicht aus ausgesehen einander gegenüber.
Die erste Hauptfläche kann einem Träger wie zum Beispiel einer Wärmesenke zugewandt sein und als Montagefläche für den Laserdiodenbarren dienen. Die zweite Hauptfläche kann eine dem Träger abgewandte Oberfläche des Laserdiodenbarrens sein.
Bei dem Verfahren wird mindestens eine optische und/oder elektrische Eigenschaft der Emitter geprüft. Hierbei werden diejenigen Emitter, bei denen die optische und/oder elektrische Eigenschaft innerhalb eines vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, einer Gruppe von ersten Emittern zugeordnet. Andererseits werden Emitter, bei denen die optische und/oder elektrische Eigenschaft außerhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, einer Gruppe von zweiten Emittern zugeordnet.
Das Zuordnen der Emitter zu der Gruppe der ersten Emitter oder Gruppe der zweiten Emitter kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Testbetrieb der Emitter durchgeführt wird und hierbei die mindestens eine elektrische und/oder optische Eigenschaft gemessen wird. Bei dem Testbetrieb können die Emitter zumindest vorübergehend elektrisch kontaktiert und mit einem elektrischen Strom betrieben werden. Die elektrische und/oder optische Eigenschaft kann insbesondere die emittierte Intensität bei einer vorgegebenen Stromstärke sein. Weiterhin kann die elektrische und/oder optische Eigenschaft, die bei den Emittern geprüft wird, beispielsweise eine Schwellstromstärke sein, bei der die Laseremission der Emitter einsetzt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die ersten Emitter elektrisch kontaktiert. Das elektrische Kontaktieren kann insbesondere umfassen, dass Stromzuleitungen zu den ersten Emittern eingerichtet werden, die dazu vorgesehen sind, die ersten Emitter beim Betrieb des Laserdiodenbarrens mit einem elektrischen Strom zu versorgen. Als Stromzuleitungen können insbesondere Bonddrähte vorgesehen sein.
Andererseits werden die zweiten Emitter nicht elektrisch kontaktiert, so dass diese beim Betrieb des Laserdiodenbarrens nicht mit Strom versorgt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die ersten Emitter jeweils mit Bonddrähten kontaktiert werden, während bei den Emittern der zweiten Gruppe zumindest einer der elektrischen Kontakte, beispielsweise der p-Kontakt, nicht mit einer Stromzuleitung wie beispielsweise einem Bonddraht versehen wird. Alternativ kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass zunächst beide elektrischen Kontakte aller Emitter mit einer Stromzuleitung wie beispielsweise einem Bonddraht versehen werden, und nachfolgend die Stromzuleitung zumindest eines elektrischen Kontakts der zweiten Emitter wieder entfernt oder durchtrennt wird. Hierzu kann beispielsweise ein zur Herstellung des elektrischen Anschlusses vorgesehener Bonddraht durchtrennt oder entfernt werden.
Durch das Verfahren gemäß dem hier vorgeschlagenen Prinzip wird erreicht, dass beim Betrieb des fertiggestellten Laserdiodenbarrens nur diejenigen Emitter mit Strom versorgt werden, für die die mindestens eine geprüfte elektrische und/oder optische Eigenschaft innerhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs liegt. Auf diese Weise wird vorteilhaft verhindert, dass beim Betrieb des Laserdiodenbarrens auch solche Emitter mit Strom versorgt werden, die beispielsweise aufgrund von Herstellungstoleranzen und/oder eines Defekts nicht oder zumindest nicht ausreichend zur Emission von Strahlung beitragen.
Die Gruppe der zweiten Emitter kann insbesondere fehlerhafte Emitter umfassen, bei denen die Schwellstromstärke bei der vorgesehenen Betriebsstromstärke nicht überschritten wird. Dadurch, dass solche fehlerhaften Emitter bei dem hierin beschriebenen Verfahren nicht elektrisch angeschlossen werden, wird verhindert, dass sie beim Betrieb des fertiggestellten Laserdiodenbarrens einen Stromfluss aufweisen und zur Erwärmung des Laserdiodenbarrens, nicht aber zur Strahlungsemission beitragen. Durch das Vermeiden eines elektrischen Anschlusses der fehlerhaften Emitter wird somit der Stromverbrauch des Laserdiodenbarrens reduziert und die Effizienz verbessert.
Bei einer Ausgestaltung ist der n-Kontakt der Emitter mit einer n-Anschlussschicht verbunden, die an der zweiten Hauptfläche angeordnet ist und eine n-Anschlussfläche aufweist. Die n-Anschlussfläche kann insbesondere einem Träger des Laserdiodenbarrens abgewandt sein. Die n-Anschlussfläche kann als gemeinsame n-Anschlussfläche für alle Emitter des Laserdiodenbarrens ausgebildet sein. Die n-Anschlussschicht kann insbesondere eine Metallschicht sein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der p-Kontakt der Emitter jeweils mit einer p-Anschlussschicht verbunden, die von der ersten Hauptfläche durch einen Durchbruch in der Halbleiterschichtenfolge zur zweiten Hauptfläche geführt ist, und an der zweiten Hauptfläche eine p-Anschlussfläche ausbildet. Die p-Anschlussschicht kann wie die n-Anschlussschicht insbesondere eine Metallschicht sein. Die n-Anschlussfläche und die p-Anschlussfläche liegen an der zweiten Hauptfläche insbesondere frei und sind so vorteilhaft von außen mit einer Stromzuleitung wie beispielsweise einem Bonddraht elektrisch kontaktierbar.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der p-Kontakt der Emitter jeweils mittels einer p-Anschlussschicht verbunden, welche von der ersten Hauptfläche über eine Seitenfacette des Laserdiodenbarrens zur zweiten Hauptfläche geführt ist. Die p-Anschlussschicht weist in diesem Fall an der zweiten Hauptfläche des Laserdiodenbarrens vorteilhaft eine p-Anschlussfläche auf. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung sind in diesem Fall sowohl die n-Anschlussfläche als auch die p-Anschlussfläche der Emitter an der zweiten Hauptfläche des Laserdiodenbarrens angeordnet. Die n-Anschlussfläche und die p-Anschlussfläche liegen an der zweiten Hauptfläche insbesondere frei und sind so vorteilhaft von außen mit einer Stromzuleitung wie beispielsweise einem Bonddraht elektrisch kontaktierbar.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Laserdiodenbarren an der ersten Hauptfläche auf einen Träger montiert. Der Träger kann beispielsweise ein Submount oder eine Wärmesenke sein. Bei dieser Ausgestaltung kann der p-Kontakt der Emitter jeweils mit einer p-Anschlussschicht verbunden sein, die mit einer elektrisch leitenden Verbindungsschicht auf dem Träger verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung kann die auf dem Träger angeordnete Verbindungschicht die p-Anschlussfläche aufweisen. In diesem Fall wird p-Anschlussfläche auf dem Träger durch eine Oberfläche der elektrisch leitenden Verbindungsschicht ausgebildet. Die p-Anschlussflächen der Emitter können insbesondere neben dem Laserdiodenbarren auf dem Träger angeordnet sein. Die p-Anschlussflächen liegen vorzugsweise an der Oberfläche des Trägers frei und sind so von außen frei zugänglich.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das elektrische Kontaktieren der ersten Emitter, dass die p-Anschlussflächen der ersten Emitter mit einer Stromzuleitung wie zum Beispiel einem Bonddraht versehen werden. Andererseits werden vorzugsweise die p-Anschlussflächen der zweiten Emitter nicht mit einer Stromzuleitung versehen, so dass diese im fertiggestellten Laserdiodenbarren nicht mit Strom versorgt werden. An den p-Anschlussflächen der zweiten Emitter wird beispielsweise kein Bonddraht angebracht, oder es wird ein zuvor angebrachter Bonddraht entfernt oder durchtrennt.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft für Laserdiodenbarren, deren Halbleiterschichtenfolge auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basiert. Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere Schichten aus dem Materialsystem In_xAl_yGa_1-x-yN umfassen, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Bei der Herstellung der Nitridverbindungshalbleiterschichten ist es möglich, dass im Vergleich zu anderen Materialsystemen wie zum Beispiel Arsenidverbindungshalbleitern erhöhte Defektdichten auftreten. Dies kann insbesondere dazu führen, dass die Schwellstromstärken der Emitter voneinander abweichen. Bei einer vorgegebenen Betriebsstromstärke wäre es daher möglich, dass einzelne Emitter des Laserdiodenbarrens kein Laserlicht emittieren, aber Strom verbrauchen und zur Aufheizung des Laserdiodenbarrens beitragen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird dieser Effekt dadurch verringert, dass fehlerhafte Emitter bei der Herstellung ermittelt und bei der Fertigstellung des Laserdiodenbarrens nicht elektrisch angeschlossen werden.
Es wird weiterhin einen Laserdiodenbarren angegeben, der mit dem Verfahren herstellbar ist. Gemäß zumindest einer Ausgestaltung umfasst der Laserdiodenbarren eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern. Hierbei stellt insbesondere jeder Emitter eine Laserdiode dar. Die Emissionsrichtungen der Emitter verlaufen insbesondere parallel zueinander. Der Laserdiodenbarren weist vorzugsweise eine erste und eine zweite Seitenfacette auf, welche zur Ausbildung eines Laserresonators für die Emitter vorzugsweise mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sind. Eine der Seitenfacetten fungiert in diesem Fall vorteilhaft als Strahlungsaustrittsfläche für die Laserstrahlung und weist bevorzugt eine geringe Reflektivität als die ihr gegenüberliegende Seitenfacette auf.
Der Laserdiodenbarren umfasst vorzugsweise eine erste Gruppe von Emittern, die elektrisch kontaktiert sind, und eine zweite Gruppe von Emittern, die nicht elektrisch kontaktiert sind. Insbesondere sind bei den ersten Emittern sowohl der p-Kontakt als auch der n-Kontakt jeweils mit einer Stromzuleitung versehen, die dazu geeignet ist, den Emitter beim Betrieb des Laserdiodenbarrens mit Strom zu versorgen. Bei den zweiten Emittern ist der p-Kontakt und/oder der n-Kontakt nicht mit einer Stromzuleitung versehen, so dass die zweiten Emitter beim Betrieb des Laserdiodenbarrens nicht mit Strom versorgt werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die p-Anschlussflächen der ersten Emitter jeweils mittels eines Bonddrahts kontaktiert sind, wobei aber die p-Anschlussflächen der zweiten Emitter jeweils nicht mittels eines Bonddrahts kontaktiert sind oder der Bonddraht durchtrennt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Laserdiodenbarrens ergeben sich aus der vorherigen Beschreibung des Herstellungsverfahrens umgekehrt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 3 näher erläutert.
Es zeigen:
1A eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen Laserdiodenbarren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
1B eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Ausschnitt eines Emitters bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
1C eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Ausschnitt eines Emitters bei einer alternativen Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
2A eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen Laserdiodenbarren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
2B eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Ausschnitt eines Emitters bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,
3A eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf einen Laserdiodenbarren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
3B eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Ausschnitt eines Emitters bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
Gleiche oder gleichwirkende Bestandteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In den 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel des Laserdiodenbarrens 10 schematisch in einer Draufsicht und im Querschnitt dargestellt.
Wie in der Draufsicht zu erkennen, weist der Laserdiodenbarren 10 eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern 1, 2 auf. Die Emitter 1, 2 weisen jeweils eine Halbleiterschichtenfolge 11 auf, die einen n-Typ Halbleiterbereich 13, einen p-Typ Halbleiterbereich 15 und eine zwischen dem n-Typ Halbleiterbereich 13 und dem p-Typ Halbleiterbereich 15 angeordnete aktive Schicht 14 aufweist. Die Halbleiterschichtenfolge 11 kann zwischen den Emittern 1, 2 jeweils zumindest teilweise durchtrennt sein, beispielsweise mittels einer Mesaätzung durch den p-Typ Halbleiterbereich 15 (nicht dargestellt).
Die Halbleiterschichtenfolge 11 kann insbesondere auf einem Nitridverbindungshalbleiter basieren. Dies bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge 11 oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise In_xAl_yGa_1-x-yN umfasst, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, Al, Ga, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Die aktive Schicht 14 kann zum Beispiel als pn-Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet sein. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst dabei jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (Confinement) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren. 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 Laserdiodenbarren 10 weist Seitenfacetten 19, 20 auf, welche einen Laserresonator für die in der aktiven Schicht 14 erzeugte Strahlung ausbildet. Eine der Seitenfacetten 19, 20 oder beide Seitenfacetten 19, 20 können mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen sein. Eine Seitenfacette 20 des Laserdiodenbarrens 10 dient als Strahlungsaustrittsfläche für die erzeugte Laserstrahlung. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die als Strahlungsaustrittsfläche dienende Seitenfacette 20 eine geringere Reflektivität als die gegenüberliegende Seitenfacette 19 aufweist. Die als Strahlungsaustrittsfläche dienende Seitenfacette 20 kann unbeschichtet sein oder eine reflexionsmindernde oder reflexionserhöhende Beschichtung aufweisen.
Die nebeneinander angeordneten Emitter 1, 2 des Laserdiodenbarrens 10 weisen jeweils einen p-Kontakt 16 an einer ersten Hauptfläche 17 und einen n-Kontakt 12 an einer der ersten Hauptfläche 17 gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche 18 auf. Wie in dem Querschnitt in 1B gezeigt, ist der n-Kontakt 12 mit einer n-Anschlussschicht 3 verbunden, die an der zweiten Hauptfläche 18 angeordnet ist und dort eine n-Anschlussfläche 4 ausbildet. Die n-Anschlussfläche 4 kann insbesondere zum elektrischen Kontaktieren mittels eines Bonddrahts 9 vorgesehen sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B ist der p-Kontakt 16 mit einer p-Anschlussschicht 5 verbunden, die von der ersten Hauptfläche 17 durch einen Durchbruch 7 in der Halbleiterschichtenfolge 11 zur zweiten Hauptfläche 18 geführt ist. Der Durchbruch 7 führt insbesondere durch die aktive Schicht 14 hindurch, wobei Seitenwände des Durchbruchs 7 vorteilhaft mit einer elektrisch isolierenden Schicht 8 versehen sind, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Der Durchbruch 7 kann einen beliebigen, beispielsweise runden oder rechteckigen, Querschnitt aufweisen. Mittels der Durchführung der p-Anschlussschicht 5 durch den Durchbruch 7 wird erreicht, dass die p-Anschlussschicht 5 eine p-Anschlussfläche 6 aufweist, die wie die n-Anschlussfläche 4 an der zweiten Hauptfläche 18 des Laserdiodenbarrens 10 angeordnet ist. Die n-Anschlussfläche 4 und die p-Anschlussfläche 6 liegen vorteilhaft an der zweiten Hauptfläche 18 des Laserdiodenbarrens 10 frei und sind somit von außen frei zugänglich, um elektrisch kontaktiert werden zu können. Dadurch, dass die p-Anschlussschicht 5 zur zweiten Hauptfläche 18 hin geführt ist, ist die p-Anschlussfläche 6 der p-Anschlussschicht 5 auch dann zur elektrischen Kontaktierung von außen, beispielsweise mittels eines Bonddrahts, zugänglich, wenn der Laserdiodenbarren 10 an der ersten Hauptfläche 17 auf einen Träger wie zum Beispiel eine Wärmesenke montiert ist.
Der Laserdiodenbarren kann beispielsweise durch eine Verbindungsschicht 24 wie beispielsweise eine Lotschicht mit einem Träger 21, insbesondere einer Wärmesenke, verbunden werden. In diesem Fall ist zu vermeiden, dass die an der ersten Hauptfläche 17 angeordneten Bereiche der p-Anschlussschichten 5 benachbarter Emitter 1, 2 durch die Verbindungschicht 24 oder durch den Träger 21, falls dieser elektrisch leitend ist, elektrisch miteinander verbunden werden. Vorzugsweise wird ein nichtleitender Träger 21 verwendet, der zum Beispiel eine Keramik aufweist. Der nichtleitende Träger 21 weist vorteilhaft eine strukturierte elektrisch leitende Verbindungsschicht 24 auf, welche die Emitter 1, 2 jeweils einzeln kontaktiert.
Bei einer alternativen Ausgestaltung, die in 1C dargestellt ist, ist zwischen dem Bereich der p-Anschlussschicht 5 an der ersten Hauptfläche 17 und der elektrisch leitenden Verbindungsschicht 24 bei jedem Emitter eine elektrisch isolierendende Schicht 23 angeordnet. In diesem Fall kann die elektrisch leitende Verbindungsschicht 24 ganzflächig auf den Träger 21 aufgebracht sein.
Das Verfahren zur Herstellung des Laserdiodenbarrens 10 macht sich unter anderem die freie Zugänglichkeit der n-Anschlussfläche 4 und der p-Anschlussfläche 6 an der zweiten Hauptfläche 18 zunutze, um die Emitter 1, 2 selektiv zu kontaktieren. Wie in der Draufsicht in 1A zu erkennen, sind nicht alle Emitter 1, 2 des Laserdiodenbarrens 10 elektrisch kontaktiert. Die Emitter 1, 2 weisen eine gemeinsame n-Anschlussfläche 4 auf, die mittels eines Bonddrahts 9 elektrisch kontaktiert ist. Andererseits sind die p-Anschlussflächen 6 nur bei einer Gruppe von ersten Emittern 1 an einen Bonddraht 9 angeschlossen, während die p-Anschlussflächen 6 bei einer Gruppe von zweiten Emittern 2 keinen Bonddraht aufweisen. Die zweiten Emitter 2 werden somit beim Betrieb des Laserdiodenbarrens 10 nicht mit Strom versorgt. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, die Stromzufuhr zu defekten oder nur unzureichend zur Strahlungsemission beitragenden Emittern 2 zu unterbinden. Solche fehlerhaften Emitter 2 würden ansonsten beim Betrieb des Laserdiodenbarrens 10 zwar Verlustwärme erzeugen und zu einer Aufheizung des Laserdiodenbarrens 10 beitragen, würden aber nicht zur Strahlungsemission beitragen.
Zur Erkennung von fehlerhaften Emittern 2 wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Laserdiodenbarrens 10 vorteilhaft mindestens eine optische und/oder elektrische Eigenschaft der Emitter 1, 2 geprüft. Die Prüfung der Emitter 1, 2 kann insbesondere eine optische Kontrolle der Emitter und/oder ein probeweises elektrisches Anschließen der Emitter 1, 2 umfassen, um mindestens eine optische und/oder elektrische Eigenschaft zu messen. Beispielsweise kann die emittierte Intensität bei einer vorgegebenen Stromstärke und/oder die Schwellstromstärke, bei der die Laseremission der Emitter 1, 2 einsetzt, bestimmt werden. Emitter 1, bei denen die mindestens eine geprüfte optische und/oder elektrische Eigenschaft in einem Sollwertbereichs liegt, werden einer Gruppe von ersten Emittern 1 zugeordnet, die bei der Fertigstellung des Laserdiodenbarrens 10 elektrisch angeschlossen werden. Andererseits werden fehlerhafte Emitter 2, bei denen die mindestens eine geprüfte optische und/oder elektrische Eigenschaft nicht in einem vorgegebenen Sollwertbereich liegt, einer Gruppe von zweiten Emittern 2 zugeordnet, bei der Fertigstellung des Laserdiodenbarrens 10 nicht elektrisch angeschlossen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der Anschlussflächen 4, 6 der zweiten Emitter 2 nicht an eine Stromzuleitung wie beispielsweise einen Bonddraht 9 angeschlossen wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die p-Anschlussflächen 6 der zweiten Emitter 2 nicht mit einem Bonddraht 9 versehen worden und somit beim Betrieb des Laserdiodenbarrens 10 von der Stromzufuhr abgeschnitten. Dadurch, dass die fehlerhaften zweiten Emitter 2 nicht mit Strom versorgt werden, erhöht sich vorteilhaft die Effizienz des Laserdiodenbarrens 10.
In 2A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Laserdiodenbarrens 10 in einer Draufsicht dargestellt, und 2B zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt des Laserdiodenbarrens 10 an der Seitenfacette 19, die der als Strahlungsaustrittsfläche dienenden Seitenfacette 20 gegenüberliegt. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind sowohl die gemeinsame n-Anschlussfläche 4 der Emitter 1, 2 als auch die separaten p-Anschlussflächen 6 der Emitter 1, 2 an der zweiten Hauptfläche 18 des Laserdiodenbarrens 10 angeordnet und sind dort zur Herstellung einer Stromzuleitung, insbesondere durch Bonddrähte 9, frei zugänglich.
Der Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die p-Anschlussschicht 5 nicht durch eine Durchführung durch die Halbleiterschichtenfolge 11 von der ersten Hauptfläche 17 zur zweiten Hauptfläche 18 geführt ist, sondern über die Seitenfacette 19 des Laserdiodenbarrens 10, wie in 2B zu erkennen. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses ist die Seitenfacette 19 mit einer elektrisch isolierenden Schicht 22 versehen, bei der sich insbesondere um einen dielektrischen Spiegel handeln kann. Der dielektrische Spiegel kann mehrere Teilschichten aufweisen (nicht dargestellt). Die elektrisch isolierende Schicht 22 kann somit gleichzeitig als reflektierende Beschichtung der Seitenfacette 19 zur Ausbildung eines Resonatorspiegels und als elektrische Isolierung zwischen den Schichten der Halbleiterschichtenfolge 11, insbesondere dem n-Typ Halbleiterbereich, und der p-Anschlussschicht 5 fungieren. Der Laserdiodenbarren 10 kann wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel mittels einer Verbindungsschicht mit einem Träger, insbesondere einer Wärmesenke, verbunden werden. Der Träger und die Verbindungsschicht sind hier zur Vereinfachung nicht nochmals dargestellt, wobei deren Ausführung denen der 1B und 1C entsprechen kann.
Insbesondere kann zur Vermeidung einer elektrischen Verbindung benachbarter Emitter 1, 2 ein nichtleitender Träger verwendet werden, der zum Beispiel eine Keramik aufweist, wobei der nichtleitende Träger vorteilhaft eine strukturierte elektrisch leitende Verbindungsschicht aufweist, welche die Emitter 1, 2 jeweils einzeln kontaktiert. Alternativ kann zwischen dem Bereich der p-Anschlussschicht 5 an der ersten Hauptfläche 17 und der elektrisch leitenden Verbindungsschicht bei jedem Emitter eine elektrisch isolierendende Schicht angeordnet sein. In diesem Fall kann die elektrisch leitende Verbindungsschicht ganzflächig auf den Träger aufgebracht sein.
Der Aufbau, die Funktionsweise und das Herstellungsverfahren des Laserdiodenbarrens 10 entsprechen ansonsten im Wesentlichen dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel und werden daher hier nicht nochmals im Detail erläutert.
In 3A ist ein noch weiteres Ausführungsbeispiel des Laserdiodenbarrens 10 in einer Draufsicht dargestellt, und 3B zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt des Laserdiodenbarrens 10 an der Seitenfacette 19, die der als Strahlungsaustrittsfläche dienenden Seitenfacette 20 gegenüberliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Emitter 1, 2 wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen eine gemeinsame n-Anschlussfläche 4 an der zweiten Hauptfläche 18 des Laserdiodenbarrens 10 auf. Anders als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die p-Anschlussflächen 6 der Emitter nicht an der zweiten Hauptfläche 18 des Laserdiodenbarrens 10 angeordnet. Vielmehr ist der Laserdiodenbarren 10 an der ersten Hauptfläche 17, an der sich die p-Anschlussschicht 5 befindet, auf einen Träger 21 montiert. Die p-Anschlussschicht 5 ist mit einer elektrisch leitenden Verbindungsschicht 24 verbunden, bei der es sich beispielsweise um eine Lotschicht handeln kann. Die elektrisch leitende Verbindungsschicht 24 erstreckt sich auf den Träger 21, so dass sie eine auf dem Träger 21 frei zugängliche p-Anschlussfläche 6 aufweist. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen werden über die p-Anschlussflächen 6 die ersten Emitter 1 selektiv mit Bonddrähten 9 elektrisch kontaktiert, während die p-Anschlussflächen 6 der fehlerhaften zweiten Emitter 2 nicht mit Bonddrähten 9 versehen sind.
Hinsichtlich weiterer Details und vorteilhafter Ausgestaltungen entspricht das dritte Ausführungsbeispiel ansonsten den vorherigen Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.
Bezugszeichenliste

1: erster Emitter
2: zweiter Emitter
3: n-Anschlussschicht
4: n-Anschlussfläche
5: p-Anschlussschicht
6: p-Anschlussfläche
7: Durchführung
8: elektrisch isolierende Schicht
9: Bonddraht
10: Laserdiodenbarren
11: Halbleiterschichtenfolge
12: n-Kontakt
13: n-Typ Halbleiterbereich
14: aktive Schicht
15: p-Typ Halbleiterbereich
16: p-Kontakt
17: erste Hauptfläche
18: zweite Hauptfläche
19: Seitenfacette
20: Seitenfacette
21: Träger
22: elektrisch isolierende Schicht
23: elektrisch isolierende Schicht
24: Verbindungsschicht

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Laserdiodenbarrens (10), umfassend die Schritte: – Herstellen einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern (1, 2), wobei die Emitter (1, 2) jeweils eine Halbleiterschichtenfolge (11) mit einer zur Erzeugung von Laserstrahlung geeigneten aktiven Schicht (14), einen p-Kontakt (12) an einer ersten Hauptfläche des Laserdiodenbarrens (10) und einen n-Kontakt (16) an einer der ersten Hauptfläche (17) gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche (18) des Laserdiodenbarrens (10) aufweisen, – Prüfen mindestens einer optischen und/oder elektrischen Eigenschaft der Emitter (1, 2) wobei Emitter (1), bei denen die optische und/oder elektrische Eigenschaft innerhalb eines vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, einer Gruppe von ersten Emittern (1) zugeordnet werden, und Emitter (2), bei denen die mindestens eine optische und/oder elektrische Eigenschaft außerhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, einer Gruppe von zweiten Emittern (2) zugeordnet werden, und – elektrisches Kontaktieren der ersten Emitter (1), wobei die zweiten Emitter (2) nicht elektrisch kontaktiert werden, so dass diese beim Betrieb des Laserdiodenbarrens (10) nicht mit Strom versorgt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der n-Kontakt (12) mit einer n-Anschlussschicht (3) verbunden ist, die an der zweiten Hauptfläche (18) angeordnet ist und eine n-Anschlussfläche (4) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der p-Kontakt (16) der Emitter (1, 2) jeweils mit einer p-Anschlussschicht (5) verbunden ist, die von der ersten Hauptfläche (17) durch einen Durchbruch (7) in der Halbleiterschichtenfolge (11) zur zweiten Hauptfläche (18) geführt ist, und an der zweiten Hauptfläche (18) eine p-Anschlussfläche (6) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der p-Kontakt (16) der Emitter (1, 2) jeweils mit einer p-Anschlussschicht (5) verbunden ist, die von der ersten Hauptfläche (17) über eine Seitenfacette (19) des Laserdiodenbarrens (10) zur zweiten Hauptfläche (18) geführt ist, und an der zweiten Hauptfläche (18) eine p-Anschlussfläche (6) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Laserdiodenbarren (10) an der ersten Hauptfläche (17) mittels einer Verbindungsschicht (24) auf einen Träger (21) montiert ist, und der p-Kontakt (16) mittels einer p-Anschlussschicht (5) elektrisch leitend mit der Verbindungsschicht (24) verbunden ist, und wobei die Verbindungsschicht (24) auf dem Träger (21) eine p-Anschlussfläche (6) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das elektrische Kontaktieren der ersten Emitter (1) umfasst, dass die p-Anschlussflächen (6) der ersten Emitter (1) jeweils mit einer Stromzuleitung versehen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die p-Anschlussflächen (6) der zweiten Emitter (2) nicht mit einer Stromzuleitung versehen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (11) ein Nitridverbindungshalbleitermaterial aufweist.
Laserdiodenbarren, umfassend eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Emittern (1, 2), wobei die Emitter (1, 2) jeweils eine Halbleiterschichtenfolge (11) mit einer zur Erzeugung von Laserstrahlung geeigneten aktiven Schicht (14), einen p-Kontakt (16) an einer ersten Hauptfläche (17) des Laserdiodenbarrens (10) und einen n-Kontakt (12) an einer der ersten Hauptfläche (17) gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche (18) des Laserdiodenbarrens (10) aufweisen, wobei der Laserdiodenbarren (10) eine Gruppe von ersten Emittern (1) umfasst, die elektrisch kontaktiert sind, und eine Gruppe von zweiten Emittern (2) umfasst, die nicht elektrisch kontaktiert sind.
Laserdiodenbarren nach Anspruch 9, wobei der n-Kontakt (12) mit einer n-Anschlussschicht (3) verbunden ist, die an der zweiten Hauptfläche (18) angeordnet ist und eine n-Anschlussfläche (4) aufweist.
Laserdiodenbarren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der p-Kontakt (16) der Emitter (1, 2) jeweils mit einer p-Anschlussschicht (5) verbunden ist, die von der ersten Hauptfläche (17) durch einen Durchbruch (7) in der Halbleiterschichtenfolge (11) zur zweiten Hauptfläche (18) geführt ist, und an der zweiten Hauptfläche (18) eine p-Anschlussfläche (6) aufweist.
Laserdiodenbarren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der p-Kontakt (16) der Emitter (1, 2) jeweils mit einer p-Anschlussschicht (5) verbunden ist, die von der ersten Hauptfläche (17) über eine Seitenfacette (19) des Laserdiodenbarrens (10) zur zweiten Hauptfläche (18) geführt ist, und an der zweiten Hauptfläche (18) eine p-Anschlussfläche (6) aufweist.
Laserdiodenbarren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Laserdiodenbarren (10) an der ersten Hauptfläche (17) mittels einer Verbindungsschicht (24) auf einen Träger (21) montiert ist, und der p-Kontakt (16) mittels einer p-Anschlussschicht (5) elektrisch leitend mit der Verbindungsschicht (24) verbunden ist, und wobei die Verbindungsschicht (24) auf dem Träger (21) eine p-Anschlussfläche (6) aufweist.
Laserdiodenbarren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die p-Anschlussflächen (6) der ersten Emitter (1) mittels einer Stromzuleitung elektrisch kontaktiert sind, und die p-Anschlussflächen (6) der zweiten Emitter (2) nicht mittels einer Stromzuleitung kontaktiert sind.
Laserdiodenbarren nach Anspruch 14, wobei die Stromzuleitung jeweils mindestens einen Bonddraht (9) umfasst.
Laserdiodenbarren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die Halbleiterschichtenfolge (11) ein Nitridverbindungshalbleitermaterial aufweist.