DE102016122676A1 - Semiconductor laser - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Halbleiterlaser (1) mit einem Halbleiterkörper (2), der eine Halbleiterschichtenfolge (200) mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht (20) aufweist, angegeben, wobei die aktive Schicht in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen (3) aufweist und innerhalb des Halbleiterkörpers zwischen benachbarten Emissionsbereichen ein Störbereich (4) angeordnet ist.Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers angegeben.A semiconductor laser (1) with a semiconductor body (2), which has a semiconductor layer sequence (200) with an active layer (20) provided for generating radiation, is specified, wherein the active layer has a plurality of emission regions (3) in the lateral direction. and a perturbation region (4) is arranged within the semiconductor body between adjacent emission regions. A process for producing a semiconductor laser is also provided.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Halbleiterlaser.The present application relates to a semiconductor laser.

Es sind Halbleiterlaser bekannt, bei denen einzelne Emitter lateral nebeneinander angeordnet sind. Diese Emitter sind durch V-förmige Gräben voneinander räumlich getrennt und weisen typischerweise einen Abstand von 30 µm auf. Bei einer optischen Abbildung der insgesamt von den Emittern abgestrahlten Strahlung führen diese V-förmigen Gräben zu dunklen Stellen. Für die Erzeugung einer räumlich großen und homogenen Emissionsbreite sind derartige Laser deshalb nur bedingt geeignet.Semiconductor lasers are known in which individual emitters are arranged laterally next to one another. These emitters are spatially separated from each other by V-shaped trenches and typically have a pitch of 30 μm. In an optical image of the total radiation emitted by the emitters, these V-shaped trenches lead to dark spots. For the generation of a spatially large and homogeneous emission width such lasers are therefore only partially suitable.

Eine Aufgabe ist es, einen Halbleiterlaser anzugeben, mit dem die Homogenität der abgestrahlten Laserstrahlung in lateraler Richtung verbessert ist. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein Halbleiterlaser mit einer hohen Homogenität der abgestrahlten Strahlungsintensität einfach und zuverlässig hergestellt werden kann.One object is to specify a semiconductor laser with which the homogeneity of the emitted laser radiation in the lateral direction is improved. Furthermore, a method is to be specified, with which a semiconductor laser with a high homogeneity of the radiated radiation intensity can be produced easily and reliably.

Diese Aufgaben werden durch einen Halbleiterlaser beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These objects are achieved by a semiconductor laser or a method according to the independent patent claims. Further embodiments and expediencies are the subject of the dependent claims.

Es wird ein Halbleiterlaser mit einem Halbleiterkörper angegeben. Der Halbleiterlaser ist beispielsweise als ein kantenemittierender Halbleiterlaser ausgebildet.A semiconductor laser with a semiconductor body is specified. The semiconductor laser is formed, for example, as an edge-emitting semiconductor laser.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist der Halbleiterkörper eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht auf. Die aktive Schicht ist beispielsweise zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Beispielsweise weist die aktive Schicht eine Quantenstruktur, etwa eine Mehrfachquantentopfstruktur (Multi Quantum Well, MQW) auf. Zum Beispiel ist die aktive Schicht zwischen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten Leitungstyps angeordnet, so dass sich die aktive Schicht in einem pn-Übergang befindet.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor body has a semiconductor layer sequence with an active layer provided for generating radiation. The active layer is provided for example for generating radiation in the ultraviolet, visible or infrared spectral range. For example, the active layer has a quantum structure, such as a multi quantum well (MQW). For example, the active layer is disposed between a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type such that the active layer is in a pn junction.

Der Halbleiterkörper kann auch mehr als eine aktive Schicht, beispielsweise zwei oder mehr aktive Schichten aufweisen, die in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Zum Beispiel sind in vertikaler Richtung benachbarte aktive Schichten mittels eines Tunnelübergangs elektrisch leitend miteinander verbunden. Mit anderen Worten können die in vertikaler Richtung übereinander angeordneten aktiven Schichten elektrisch zueinander in Serie verschaltet sein.The semiconductor body can also have more than one active layer, for example two or more active layers, which are arranged one above the other in the vertical direction. For example, adjacent active layers in the vertical direction are electrically conductively connected to one another by means of a tunnel junction. In other words, the active layers stacked one above the other in the vertical direction may be electrically connected to each other in series.

Der Halbleiterkörper weist beispielsweise einen, insbesondere genau einen, stegförmigen Bereich auf. Der stegförmige Bereich ist für die Wellenführung entlang einer Hauptabstrahlungsrichtung des Halbleiterlasers vorgesehen.The semiconductor body has, for example, one, in particular exactly one, web-shaped region. The ridge-shaped portion is provided for waveguiding along a main radiation direction of the semiconductor laser.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist die aktive Schicht in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen auf. Zum Beispiel sind zumindest zwei Emissionsbereiche, insbesondere alle in lateraler Richtung nebeneinander angeordnete Emissionsbereiche, im Betrieb des Halbleiterlasers unabhängig voneinander extern elektrisch kontaktierbar.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the active layer has a plurality of emission regions in the lateral direction. For example, at least two emission regions, in particular all emission regions arranged side by side in the lateral direction, can be externally electrically contacted independently of one another during operation of the semiconductor laser.

Eine laterale Richtung verläuft im Zweifel parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge und senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung des Halbleiterlasers.In case of doubt, a lateral direction runs parallel to a main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence and perpendicular to the main emission direction of the semiconductor laser.

Eine vertikale Richtung verläuft im Zweifel senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge.A vertical direction is in doubt perpendicular to the main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence.

Eine laterale Ausdehnung eines Emissionsbereichs weist beispielsweise zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 500 µm, zum Beispiel zwischen einschließlich 20 µm und einschließlich 300 µm auf.A lateral extent of an emission range has, for example, between 10 μm and 500 μm inclusive, for example between 20 μm and 300 μm inclusive.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist der Halbleiterlaser einen Störbereich auf.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor laser has an interference region.

Beispielsweise ist der Störbereich innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet. Der Störbereich ist also Teil des Halbleiterkörpers.By way of example, the interference region is arranged within the semiconductor body. The interference region is thus part of the semiconductor body.

Beispielsweise ist der Störbereich zwischen benachbarten Emissionsbereichen angeordnet, insbesondere entlang der vertikalen Richtung auf den Halbleiterlaser gesehen, also in einer Draufsicht auf den Halbleiterlaser.For example, the interference region between adjacent emission regions is arranged, in particular seen along the vertical direction on the semiconductor laser, ie in a plan view of the semiconductor laser.

Der Störbereich ist insbesondere dafür vorgesehen, dass eine im Betrieb des Halbleiterlasers im Halbleiterlaser propagierende Strahlung, insbesondere auch Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge der zu erzeugenden Strahlung, im Bereich des Störbereichs nicht verstärkt wirkt. Vielmehr wird diese Strahlung gezielt absorbiert. Mit anderen Worten ist der Störbereich entgegen dem üblichen Bestreben einer möglichst verlustfreien Strahlungsausbreitung innerhalb eines Wellenleiters bewusst dafür vorgesehen, eine Strahlungsabsorption zu erzielen.The interference region is provided in particular for the purpose of ensuring that radiation propagating in the semiconductor laser during operation of the semiconductor laser, in particular radiation having a peak wavelength of the radiation to be generated, does not appear to be amplified in the region of the interference region. Rather, this radiation is absorbed selectively. In other words, contrary to the usual tendency of lossless radiation propagation within a waveguide, the noise region is deliberately designed to achieve radiation absorption.

In einer Draufsicht auf den Halbleiterlaser verläuft der Störbereich insbesondere parallel zu einer Hauptabstrahlungsrichtung des Halbleiterlasers. Der Störbereich ist insbesondere dafür vorgesehen, quer zur Hauptabstrahlungsrichtung propagierende Strahlungsanteile zu unterdrücken oder zumindest zu schwächen, um ein Anschwingen von Lasermoden in lateraler Richtung, also senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung, zu unterdrücken. In a plan view of the semiconductor laser, the interference region extends in particular parallel to a main emission direction of the semiconductor laser. The interference region is in particular provided for suppressing or at least weakening radiation components propagating transversely to the main emission direction, in order to suppress oscillation of laser modes in the lateral direction, ie perpendicular to the main emission direction.

In mindestens einer Ausführungsform des Halbleiterlasers weist der Halbleiterlaser einen Halbleiterkörper auf, der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht aufweist. Die aktive Schicht weist in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen auf. Innerhalb des Halbleiterkörpers ist zwischen benachbarten Emissionsbereichen ein Störbereich angeordnet.In at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor laser has a semiconductor body which has a semiconductor layer sequence with an active layer provided for generating radiation. The active layer has a plurality of emission regions in the lateral direction. Within the semiconductor body, an interference region is arranged between adjacent emission regions.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers wirkt der Störbereich in einem Betrieb des Halbleiterlasers, bei dem die Emissionsbereiche kohärente Strahlung emittieren, für die im Halbleiterkörper propagierende Strahlung absorbierend. Insbesondere werden Strahlungsanteile, die senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung in lateraler Richtung propagieren, mittels des Störbereichs unterdrückt oder zumindest geschwächt.According to at least one embodiment of the semiconductor laser, the interference region in an operation of the semiconductor laser, in which the emission regions emit coherent radiation, acts to absorb the radiation propagating in the semiconductor body. In particular, radiation components which propagate perpendicular to the main emission direction in the lateral direction are suppressed or at least attenuated by means of the interference region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist der Störbereich in der aktiven Schicht angeordnet oder der Störbereich ist in vertikaler Richtung um höchstens 3 µm von der aktiven Schicht beabstandet. Bei einem Halbleiterlaser mit mehreren aktiven Schichten bezieht sich der maximale Abstand in vertikaler Richtung auf den Abstand zu der dem Störbereich nächstgelegenen aktiven Schicht.According to at least one embodiment of the semiconductor laser, the interference region is arranged in the active layer or the interference region is spaced in the vertical direction by at most 3 μm from the active layer. In a semiconductor laser having a plurality of active layers, the maximum distance in the vertical direction refers to the distance to the active layer closest to the noise region.

Im Unterschied zu einer konventionellen Laserstruktur befindet sich also stellenweise innerhalb der aktiven Schicht oder in vertikaler Richtung gesehen zumindest in der Nähe der aktiven Schicht ein Störbereich, der für die in der aktiven Schicht zu erzeugende Strahlung gezielt absorbierend wirkt.In contrast to a conventional laser structure, an interference region is thus located in places within the active layer or in the vertical direction, at least in the vicinity of the active layer, which has a targeted absorbing effect on the radiation to be generated in the active layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist der Störbereich ein Dotierbereich, in dem eine Dotierung von einer Dotierung eines lateral angrenzenden Materials verschieden ist. Zum Beispiel unterscheidet sich eine Konzentration für zumindest einen Dotierstoff im Störbereich um mindestens 20 % oder um mindestens 50 % von der Konzentration dieses Dotierstoffs einem in lateraler Richtung angrenzenden Material.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the interference region is a doping region in which a doping is different from a doping of a laterally adjoining material. For example, a concentration for at least one dopant in the noise region differs by at least 20%, or at least 50%, from the concentration of this dopant in a laterally adjacent material.

Beispielsweise weist der Dotierbereich eine Dotierkonzentration zwischen einschließlich 1018 cm-3 und einschließlich 1023 cm-3 auf.For example, the impurity region to a dopant concentration between 10 18 cm -3 and 10 23 cm -3 inclusive.

Je höher die Dotierkonzentration ist, desto stärker kann die Strahlungsabsorption in dem Störbereich sein. Beispielsweise kann eine Absorption durch freie Ladungsträger (free carrier absorption) eine Strahlungsabsorption bewirken.The higher the doping concentration, the stronger the radiation absorption in the noise region can be. For example, free carrier absorption can cause radiation absorption.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers erstreckt sich die aktive Schicht durchgängig über zumindest zwei benachbarte Emissionsbereiche, wobei die aktive Schicht im Betrieb des Halbleiterkörpers nur in den Emissionsbereichen für die zu erzeugende Strahlung verstärkend wirkt. Insbesondere ist der Halbleiterkörper frei von Ausnehmungen, die die aktive Schicht zwischen benachbarten Emissionsbereichen durchtrennt. Mit anderen Worten ist der Störbereich ein Bereich des Halbleiterkörpers, in dem das Material der aktiven Schicht zwischen den angrenzenden Emissionsbereichen nicht entfernt ist. Beispielsweise ist die aktive Schicht und/oder eine über oder unter der aktiven Schicht angeordnete Schicht lokal modifiziert, beispielsweise durch lokales Einbringen von Dotierstoffen.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the active layer extends continuously over at least two adjacent emission regions, wherein the active layer acts amplifying during operation of the semiconductor body only in the emission regions for the radiation to be generated. In particular, the semiconductor body is free of recesses, which cuts through the active layer between adjacent emission regions. In other words, the noise region is a region of the semiconductor body in which the material of the active layer is not removed between the adjacent emission regions. For example, the active layer and / or a layer arranged above or below the active layer is locally modified, for example by local introduction of dopants.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers beträgt ein Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 25 µm. Je kleiner der Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen ist, desto geringer ist die Gefahr, dass bei einer optischen Abbildung der insgesamt von dem Halbleiterlaser abgestrahlten Strahlung zwischen den Emissionsbereichen entstehende dunkle Bereiche störend wirken. Andererseits ist eine effiziente Strahlungsabsorption bei einer größeren lateralen Ausdehnung vereinfacht erzielbar. Es hat sich gezeigt, dass durch einen Abstand in dem genannten Bereich eine lateral homogene Abstrahlung und eine effiziente Strahlungsabsorption zur Unterdrückung lateraler Moden zuverlässig erzielt werden können.According to at least one embodiment of the semiconductor laser, a distance between adjacent emission regions is between 0.5 μm and 25 μm inclusive. The smaller the distance between adjacent emission regions, the lower the risk that, in the case of optical imaging, the dark regions which arise between the emission regions of the total radiation emitted by the semiconductor laser have a disturbing effect. On the other hand, efficient radiation absorption can be achieved in a simplified manner with a larger lateral extent. It has been found that a laterally homogeneous radiation and an efficient radiation absorption for the suppression of lateral modes can be reliably achieved by a distance in said region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist der Halbleiterkörper auf einem Substrat angeordnet. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the semiconductor body is arranged on a substrate.

Beispielsweise ist das Substrat ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers. Alternativ kann das Substrat auch vom Aufwachssubstrat verschieden sein.For example, the substrate is a growth substrate for the epitaxial semiconductor layer sequence of the semiconductor body. Alternatively, the substrate may also be different from the growth substrate.

Auf einer dem Substrat abgewandten Seite weist der stegförmige Bereich des Halbleiterkörpers eine Oberseite auf. Die Oberseite ist insbesondere frei von Einbuchtungen. Insbesondere weist der stegförmige Bereich an der Oberseite keine Ausnehmungen auf, die sich zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen in die aktive Schicht hinein erstreckt.On a side facing away from the substrate, the web-shaped region of the semiconductor body has an upper side. The top is in particular free of indentations. In particular, the web-shaped region on the upper side has no recesses which extend into the active layer between two adjacent emission regions.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist auf dem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht angeordnet. Die Kontaktschicht ist beispielsweise eine auf dem Halbleiterkörper abgeschiedene metallische Schicht. In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, a contact layer is arranged on the semiconductor body. The contact layer is, for example, a metal layer deposited on the semiconductor body.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers ist die Kontaktschicht in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist. Die Segmente der Kontaktschicht sind insbesondere dafür vorgesehen, die Emissionsbereiche im Betrieb des Halbleiterlasers unabhängig voneinander anzusteuern. Insbesondere kann jedem Emissionsbereich genau ein Segment zugeordnet sein, so dass jeder Emissionsbereich einzeln ansteuerbar ist.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the contact layer is subdivided into a plurality of segments. The segments of the contact layer are in particular provided for independently controlling the emission regions during operation of the semiconductor laser. In particular, each emission area can be assigned exactly one segment, so that each emission area can be controlled individually.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterlasers erstreckt sich die Kontaktschicht durchgängig über zumindest zwei Emissionsbereiche, insbesondere über alle Emissionsbereiche.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor laser, the contact layer extends continuously over at least two emission regions, in particular over all emission regions.

Eine sich in lateraler Richtung durchgängig erstreckende Kontaktschicht eignet sich insbesondere für einen Halbleiterlaser, bei dem eine lange räumliche Emissionsbreite gewünscht ist, ohne dass einzelne Emissionsbereiche unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar sein müssen.A contact layer that extends continuously in the lateral direction is particularly suitable for a semiconductor laser in which a long spatial emission width is desired without individual emission regions having to be electrically actuated independently of each other.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers wird eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht bereitgestellt. Innerhalb der Halbleiterschichtenfolge wird zumindest ein Störbereich ausgebildet.In accordance with at least one embodiment of a method for producing a semiconductor laser, a semiconductor layer sequence with an active layer provided for generating radiation is provided. Within the semiconductor layer sequence, at least one interference region is formed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge eine Kontaktschicht aufgebracht. Die Kontaktschicht dient insbesondere der externen elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge.In accordance with at least one embodiment of the method, a contact layer is applied to an upper side of the semiconductor layer sequence. The contact layer is used in particular for external electrical contacting of the semiconductor layer sequence.

In einer Ausgestaltungsvariante wird die Kontaktschicht nach dem Ausbilden des zumindest einen Störbereichs aufgebracht.In one embodiment variant, the contact layer is applied after the formation of the at least one interference region.

Das Ausbilden des zumindest einen Störbereichs und das Aufbringen der Kontaktschicht können also unabhängig voneinander erfolgen. Insbesondere kann die Kontaktschicht auch zumindest einen Störbereich in Draufsicht auf den Halbleiterlaser überdecken.The formation of the at least one interference region and the application of the contact layer can therefore take place independently of one another. In particular, the contact layer can also cover at least one interference region in plan view of the semiconductor laser.

In einer alternativen Ausgestaltungsvariante wird die Kontaktschicht vor dem Ausbilden des zumindest einen Störbereichs aufgebracht. In diesem Fall kann die Kontaktschicht als Maske für die Ausbildung des zumindest einen Störbereichs dienen. Die Ausbildung der Kontaktschicht und des Störbereichs erfolgt also selbstjustiert zueinander. Auf eine Maskenschicht zusätzlich zur Kontaktschicht kann verzichtet werden. Alternativ kann jedoch eine Maskenschicht Anwendung finden, die beispielsweise Bereiche, die nicht von der Kontaktschicht bedeckt sind und nicht als Störbereiche ausgebildet werden sollen, abdeckt.In an alternative embodiment variant, the contact layer is applied before the formation of the at least one interference region. In this case, the contact layer can serve as a mask for the formation of the at least one interference region. The formation of the contact layer and the interference region is thus self-aligned to each other. On a mask layer in addition to the contact layer can be omitted. Alternatively, however, a mask layer can be used which, for example, covers areas which are not covered by the contact layer and should not be formed as interference regions.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der zumindest eine Störbereich mittels eines Implantationsverfahrens ausgebildet. Beispielsweise können p-Dotierstoffe, etwa Kohlenstoff, Beryllium, Zink oder Magnesium implantiert werden. Es hat sich gezeigt, dass p-Dotierstoffe besonders effiziente Verlustmechanismen darstellen und deshalb für den Störbereich besonders geeignet sind. Alternativ können auch n-Dotierstoffe Anwendung finden, beispielsweise Silizium oder Tellur.In accordance with at least one embodiment of the method, the at least one interference region is formed by means of an implantation method. For example, p-dopants such as carbon, beryllium, zinc or magnesium may be implanted. It has been shown that p-dopants represent particularly efficient loss mechanisms and are therefore particularly suitable for the interference region. Alternatively, it is also possible to use n-dopants, for example silicon or tellurium.

Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Halbleiterlasers. Im Zusammenhang mit dem Halbleiterlaser beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.The method described is particularly suitable for the production of a semiconductor laser described above. Therefore, features described in connection with the semiconductor laser can also be used for the method and vice versa.

Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.Further embodiments and expediencies will become apparent from the following description of the embodiments in conjunction with the figures.

Es zeigen:

  • Die 1A und 1B ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterlaser in Draufsicht (1B) und zugehöriger Schnittansicht (1A);
  • die 2, 3 und 4 jeweils ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterlaser; und
  • die 5A bis 5C und 6A bis 6C jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers anhand von jeweils schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
Show it:
  • The 1A and 1B an exemplary embodiment of a semiconductor laser in plan view ( 1B ) and associated sectional view ( 1A );
  • the 2 . 3 and 4 in each case an exemplary embodiment of a semiconductor laser; and
  • the 5A to 5C and 6A to 6C in each case one exemplary embodiment of a method for producing a semiconductor laser on the basis of intermediate steps respectively shown schematically in a sectional view.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals.

Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.The figures are each schematic representations and therefore not necessarily to scale. Rather, comparatively small elements and in particular layer thicknesses may be exaggerated for clarity.

In den 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterlaser gezeigt. Der Halbleiterlaser 1 weist einen Halbleiterkörper 2 mit einer Halbleiterschichtenfolge 200 auf. Die beispielsweise epitaktisch abgeschiedene Halbleiterschichtenfolge bildet den Halbleiterkörper.In the 1A and 1B an embodiment for a semiconductor laser is shown. The semiconductor laser 1 has a semiconductor body 2 with a semiconductor layer sequence 200 on. The epitaxially deposited semiconductor layer sequence, for example, forms the semiconductor body.

Die Halbleiterschichtenfolge 200 weist insbesondere eine aktive Schicht 20 auf, die zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 und einer zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet ist. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht n-leitend und die zweite Halbleiterschicht p-leitend oder umgekehrt. The semiconductor layer sequence 200 in particular has an active layer 20 on, between a first semiconductor layer 21 and a second semiconductor layer 22 is arranged. For example, the first semiconductor layer is n-type and the second semiconductor layer is p-type or vice versa.

Der Halbleiterlaser 1 ist als ein kantenemittierender Halbleiterlaser ausgebildet, der entlang einer Hauptabstrahlungsrichtung 9 im Betrieb des Halbleiterlasers kohärente Strahlung emittiert. Die Hauptabstrahlungsrichtung verläuft parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 200.The semiconductor laser 1 is formed as an edge-emitting semiconductor laser, along a main emission direction 9 emits coherent radiation during operation of the semiconductor laser. The main emission direction runs parallel to a main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence 200 ,

Der Halbleiterlaser 1 weist eine Mehrzahl von Emissionsbereichen 3 auf, die in lateraler Richtung nebeneinander angeordnet sind. Die Anzahl der Emissionsbereiche ist in weiten Grenzen wählbar. Beispielsweise weist der Halbleiterlaser 1 zwischen einschließlich 2 und einschließlich 100, zum Beispiel zwischen einschließlich 2 und einschließlich 10 Emissionsbereiche 3 auf.The semiconductor laser 1 has a plurality of emission regions 3 on, which are arranged side by side in a lateral direction. The number of emission ranges can be selected within wide limits. For example, the semiconductor laser 1 between 2 and 100 inclusive, for example between 2 and 10 inclusive emission ranges 3 on.

Zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen 3 ist jeweils ein Störbereich 4 ausgebildet. Der Störbereich 4 verläuft parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Hauptabstrahlungsrichtung 9. In einer Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 sind benachbarte Emissionsbereiche 3 jeweils durch einen Störbereich 4 voneinander getrennt.Between two adjacent emission areas 3 is each a Störbereich 4 educated. The Störbereich 4 is parallel or at least substantially parallel to the main emission direction 9 , In a plan view of the semiconductor body 2 are adjacent emission areas 3 each by a Störbereich 4 separated from each other.

Die aktive Schicht 20 erstreckt sich in lateraler Richtung durchgängig über zumindest zwei Emissionsbereiche 3, insbesondere über alle Emissionsbereiche des Halbleiterlasers. Die Störbereiche 4 sind innerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet.The active layer 20 extends in the lateral direction throughout at least two emission regions 3 , in particular over all emission regions of the semiconductor laser. The Störbereiche 4 are inside the semiconductor body 2 arranged.

Der Halbleiterkörper 2 ist auf einem Substrat 5, beispielsweise einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 200 des Halbleiterlasers angeordnet.The semiconductor body 2 is on a substrate 5 , For example, a growth substrate for the semiconductor layer sequence 200 arranged the semiconductor laser.

Die aktive Schicht 20 wirkt in den Emissionsbereichen im Betrieb des Halbleiterkörpers verstärkend für die zu erzeugende Strahlung. Im Unterschied hierzu wirken die Störbereiche 4 für die Strahlung nicht verstärkend, sondern absorbierend für die im Halbleiterkörper propagierende Strahlung. In Draufsicht auf den Halbleiterlaser weist dieser also zwischen benachbarten Emissionsbereichen 3 Störbereiche zur Strahlungsabsorption auf. Ein Anschwingen von Lasermoden, die senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung 9 im Halbleiterkörper verlaufen würden, wird mittels der Störbereiche 4 effizient unterdrückt. Ausnehmungen im Halbleiterkörper, welche benachbarte Emissionsbereiche voneinander trennen, sind hierfür nicht erforderlich.The active layer 20 acts in the emission regions in the operation of the semiconductor body amplifying the radiation to be generated. In contrast to this, the interference areas act 4 not amplifying for the radiation, but absorbing for the radiation propagating in the semiconductor body. In plan view of the semiconductor laser, this therefore has between adjacent emission regions 3 Interference areas for radiation absorption. An oscillation of laser modes perpendicular to the main emission direction 9 in the semiconductor body, is by means of the interference regions 4 efficiently suppressed. Recesses in the semiconductor body, which separate adjacent emission areas from each other, are not required for this purpose.

Eine laterale Ausdehnung der Störbereiche 4 senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung beträgt vorzugweise zwischen einschließlich 0,5 und einschließlich 25 µm, beispielsweise zwischen einschließlich 2 µm und einschließlich 20 µm.A lateral extension of the interference regions 4 perpendicular to the main emission direction is preferably between 0.5 and 25 microns including, for example, between 2 microns inclusive and including 20 microns.

Je größer die laterale Ausdehnung des Störbereichs ist, desto stärker kann die Strahlungsabsorption innerhalb des Störbereichs bei gleicher Dotierkonzentration sein.The greater the lateral extent of the interference region, the stronger the radiation absorption within the interference region can be at the same doping concentration.

Andererseits ist der Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen 3 umso kleiner, je kleiner die laterale Ausdehnung der Störbereiche ist. Störende dunkle Bereiche zwischen zwei benachbarten Emissionsbereichen, insbesondere im Fall einer optischen Abbilung der insgesamt abgestrahlten Strahlung, werden dadurch vermieden oder zumindest abgeschwächt. Insbesondere sind verglichen mit einem herkömmlichen Halbleiterlaser, bei dem benachbarte Emissionsbereiche durch V-förmige Gräben voneinander getrennt sind, vergleichsweise geringere Abstände zwischen benachbarten Emissionsbereichen erzielbar. Eine laterale Ausdehnung der Störbereiche in den genannten Bereichen hat sich als besonders geeignet herausgestellt.On the other hand, the distance between adjacent emission areas 3 the smaller, the smaller the lateral extent of the interference regions. Disturbing dark areas between two adjacent emission areas, in particular in the case of optical imaging of the total radiated radiation, are thereby avoided or at least attenuated. In particular, as compared with a conventional semiconductor laser in which adjacent emission regions are separated from each other by V-shaped trenches, comparatively smaller distances between adjacent emission regions can be obtained. A lateral extent of the interference regions in the areas mentioned has proven to be particularly suitable.

In vertikaler Richtung, also senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 200, können sich die Störbereiche vollständig durch den Halbleiterkörper 2 erstrecken. Insbesondere sind die Störbereiche 4 in der aktiven Schicht 20 angeordnet. Ein großer räumlicher Überlapp mit möglichen anschwingenden Lasermoden und eine effiziente Unterdrückung solcher Moden ist so auf zuverlässige Weise erzielbar.In the vertical direction, ie perpendicular to the main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence 200 , the interference regions can completely through the semiconductor body 2 extend. In particular, the Störbereiche 4 in the active layer 20 arranged. A large spatial overlap with possible oscillating laser modes and efficient suppression of such modes is thus reliably achievable.

Davon abweichend können sich die Störbereiche 4 jedoch auch nur bereichsweise durch den Halbleiterkörper erstrecken. Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht 21 oder die zweite Halbleiterschicht 21 oder die aktive Schicht 20 frei von einem Störbereich sein. Insbesondere können auch zwei der genannten Schichten frei von einem Störbereich sein.Deviating from the disturbance areas 4 however, extend only partially through the semiconductor body. For example, the first semiconductor layer 21 or the second semiconductor layer 21 or the active layer 20 be free from a disturbance area. In particular, two of the layers mentioned can also be free of an interference region.

Die Störbereiche 4 können jeweils als ein Dotierbereich ausgebildet sein, in dem eine Dotierung von einer Dotierung eines lateral angrenzenden Materials verschieden ist.The Störbereiche 4 may each be formed as a doping region in which a doping is different from a doping of a laterally adjacent material.

Auf der Oberseite des Halbleiterkörpers 2 ist eine Kontaktschicht 6 angeordnet, die der elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 dient. Die Kontaktschicht 6 ist in eine Mehrzahl von Segmenten 61 unterteilt, wobei jedes Segment 61 für die Bestromung eines Emissionsbereichs 3 vorgesehen ist. Die einzelnen Emissionsbereiche sind also im Betrieb des Halbleiterlasers unabhängig voneinander ansteuerbar.On top of the semiconductor body 2 is a contact layer 6 arranged, the electrical contacting of the second semiconductor layer 22 serves. The contact layer 6 is in a plurality of segments 61 divided, each segment 61 for the energization of an emission area 3 is provided. The individual emission regions can therefore be controlled independently of one another during operation of the semiconductor laser.

Weiterhin weist der Halbleiterlaser 1 auf der dem Halbleiterkörper 2 abgewandten Seite des Substrats 5 eine Gegenkontaktschicht 65 auf. Durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung zwischen der Kontaktschicht 6 und der Gegenkontaktschicht 65 können Ladungsträger von entgegengesetzten Seiten in die aktive Schicht 20 injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung, insbesondere kohärenter Strahlung, rekombinieren. Die geometrische Anordnung der Kontakte ist jedoch in weiten Grenzen variierbar. Furthermore, the semiconductor laser 1 on the semiconductor body 2 opposite side of the substrate 5 a mating contact layer 65 on. By applying an external electrical voltage between the contact layer 6 and the counter contact layer 65 may charge carriers from opposite sides into the active layer 20 be injected and recombine there under emission of radiation, in particular coherent radiation. However, the geometric arrangement of the contacts can be varied within wide limits.

Der Halbleiterkörper 2 weist einen stegförmigen Bereich 25 auf, in dem die Emissionsbereiche 3 angeordnet sind. Ein Anschwingen von Moden zwischen Seitenflächen 250 des stegförmigen Bereichs, also senkrecht zur Hauptabstrahlungsrichtung 9, wird mittels der Störbereiche 4 effizient unterdrückt.The semiconductor body 2 has a web-shaped area 25 in which the emission areas 3 are arranged. An oscillation of modes between side surfaces 250 the web-shaped area, that is perpendicular to the main emission direction 9 , is determined by means of the interference regions 4 efficiently suppressed.

Eine laterale Ausdehnung der einzelnen Emissionsbereiche 3 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 20 µm und einschließlich 300 µm. Die gesamte laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers 2 beträgt beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 cm.A lateral extent of the individual emission areas 3 is, for example, between 20 μm inclusive and 300 μm inclusive. The entire lateral extent of the semiconductor body 2 is for example between 0.5 mm and 5 cm.

Eine dem Substrat 5 abgewandte Oberseite 29 des stegförmigen Bereichs 25 des Halbleiterkörpers 2 ist frei von Einbuchtungen, insbesondere frei von Ausnehmungen, die die aktive Schicht 20 in vollständig voneinander getrennte Emissionsbereiche 3 unterteilt. Für die Herstellung der Störbereiche 4 ist also kein Herstellungsschritt erforderlich, in dem ein Materialabtrag des Halbleiterkörpers, etwa durch Ätzen, erfolgt.A the substrate 5 opposite top 29 of the web-shaped area 25 of the semiconductor body 2 is free of indentations, in particular free of recesses that the active layer 20 in completely separate emission areas 3 divided. For the production of the interference areas 4 Thus, no production step is required in which a material removal of the semiconductor body, for example by etching, takes place.

Die aktive Schicht 20, die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 sind typischerweise jeweils mehrschichtig ausgebildet. Beispielsweise können die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 jeweils eine Wellenleiterschicht und eine auf der der aktiven Schicht 20 abgewandten Seite der Wellenleiterschicht angeordnete Mantelschicht aufweisen. Die aktive Schicht 20 weist beispielsweise eine Quantenstruktur auf, etwa eine Quantenstruktur mit einer Mehrzahl von Quantentöpfen und zwischen den Quantentöpfen angeordneten Barriereschichten. Dies ist in den Figuren zur vereinfachten Darstellung nicht explizit gezeigt.The active layer 20 , the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are typically each formed multi-layered. For example, the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 one waveguide layer and one on the active layer 20 Having the opposite side of the waveguide layer disposed cladding layer. The active layer 20 has, for example, a quantum structure, such as a quantum structure with a plurality of quantum wells and arranged between the quantum wells barrier layers. This is not explicitly shown in the figures for the sake of simplicity.

Der Halbleiterkörper 2, insbesondere die aktive Schicht 20 weist vorteilsweise ein Verbindungshalbleitermaterial, beispielsweise ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial, auf.The semiconductor body 2 , in particular the active layer 20 Advantageously, a compound semiconductor material, for example, a III-V compound semiconductor material on.

III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (Alx Iny Ga1-x-y N) über den sichtbaren (Alx Iny Ga1-x-y N, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Alx Iny Ga1-x-y P, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Alx Iny Ga1-x-y As) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, insbesondere mit x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 und/oder y ≠ 0. Mit III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der Strahlungserzeugung hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden.III-V compound semiconductor materials are capable of generating radiation in the ultraviolet (Al x In y Ga 1-xy N) over the visible (Al x In y Ga 1-xy N, especially for blue to green radiation, or Al x In y Ga 1-xy P, in particular for yellow to red radiation) up to the infrared (Al x In y Ga 1-xy As) spectral range is particularly suitable. In each case, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≦ 1, in particular with x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 and / or y ≠ 0. With III-V compound semiconductor materials, In particular, from the said material systems, high internal quantum efficiencies can continue to be achieved in the generation of radiation.

Alternativ kann auch ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial Anwendung finden.Alternatively, an II-VI compound semiconductor material may find application.

Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterlaser 1 entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel.This in 2 illustrated embodiment of a semiconductor laser 1 is essentially the same as in the context of 1A and 1B described embodiment.

Im Unterschied hierzu weist der Halbleiterkörper 2 mehrere in vertikaler Richtung übereinander angeordnete aktive Schichten 20 auf. Die aktiven Schichten sind jeweils zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines zweiten Leitungstyps angeordnet. Die aktiven Schichten 20 sind mittels eines Tunnelübergangs 28 elektrisch zueinander in Serie verschaltet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Störbereich durchgängig von der einen aktiven Schicht 20 zur anderen aktiven Schicht 20. Davon abweichend ist jedoch auch denkbar, dass der Störbereich 4 in vertikaler Richtung nur stellenweise zwischen den aktiven Schichten 20 oder vollständig außerhalb einer oder aller aktiven Schichten 20 ausgebildet ist.In contrast to this, the semiconductor body 2 a plurality of vertically stacked active layers 20 on. The active layers are each between a first semiconductor layer 21 a first conductivity type and a second semiconductor layer 22 a second conductivity type arranged. The active layers 20 are by means of a tunnel junction 28 electrically interconnected in series. In the exemplary embodiment shown, the interference region extends continuously from the one active layer 20 to the other active layer 20 , Deviating from this, however, is also conceivable that the Störbereich 4 in the vertical direction only in places between the active layers 20 or completely outside one or all active layers 20 is trained.

Solche in vertikaler Richtung übereinander angeordnete aktive Schichten können auch bei den im Zusammenhang mit den weiteren Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen Anwendung finden.Such active layers arranged one above the other in the vertical direction can also be used in the embodiments described in connection with the further figures.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu sind die Störbereiche 4 in vertikaler Richtung außerhalb der aktiven Schicht 20 angeordnet. Die Gefahr einer Schädigung der aktiven Schicht 20 bei der Ausbildung der Störbereiche 4 ist so verringert. Die Störbereiche 4 sind lediglich exemplarisch in der ersten Halbleiterschicht 21 angeordnet. Davon abweichend können die Störbereiche auch in der zweiten Halbleiterschicht 22 oder sowohl in der ersten Halbleiterschicht 21 als auch in der zweiten Halbleiterschicht 22 ausgebildet sein. Ein Abstand zwischen dem Störbereich und der nächstgelegenen aktiven Schicht 20 beträgt vorzugsweise höchstens 3 µm, beispielsweise höchstens 2 µm. Je kleiner der Abstand zur aktiven Schicht 20 ist, desto größer ist typischerweise die Wechselwirkung mit der im Halbleiterkörper propagierenden Strahlung.This in 3 illustrated embodiment substantially corresponds to that in connection with the 1A and 1B described embodiment. In contrast to this are the interference regions 4 in the vertical direction outside the active layer 20 arranged. The risk of damage to the active layer 20 in the formation of the Störbereiche 4 is so reduced. The Störbereiche 4 are merely exemplary in the first semiconductor layer 21 arranged. Deviating from the Störbereiche can also in the second semiconductor layer 22 or both in the first semiconductor layer 21 as well as in the second semiconductor layer 22 be educated. A distance between the noise area and the nearest active layer 20 is preferably at most 3 microns, for example at most 2 microns. The smaller the distance to the active layer 20 is, the greater is typically the interaction with the radiation propagating in the semiconductor body.

Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die Kontaktschicht 6 zusammenhängend ausgebildet und erstreckt sich durchgängig über zumindest zwei benachbarte Emissionsbereiche 3, insbesondere über alle Emissionsbereiche des Halbleiterlasers. Die Ausbildung einer lateralen Strukturierung der Kontaktschicht ist also nicht erforderlich. Trotz einer in lateraler Richtung durchgängigen elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 kann mittels der Störbereiche 4 erzielt werden, dass die Ausbreitung unerwünschter Lasermoden zwischen den Seitenflächen 250 des stegförmigen Bereichs 25 unterdrückt wird. This in 4 illustrated embodiment substantially corresponds to that in connection with the 1A and 1B described embodiment. In contrast to this is the contact layer 6 formed contiguous and extends throughout at least two adjacent emission areas 3 , in particular over all emission regions of the semiconductor laser. The formation of a lateral structuring of the contact layer is therefore not required. Despite a continuous in the lateral direction electrical contacting of the second semiconductor layer 22 can by means of the interference areas 4 can be achieved that the spread of unwanted laser modes between the side surfaces 250 of the web-shaped area 25 is suppressed.

Eine derartige durchgängige Kontaktschicht 6 ist insbesondere zweckmäßig, wenn die einzelne Ansteuerung der Emissionsbereiche im Betrieb des Halbleiterlasers nicht erforderlich ist.Such a continuous contact layer 6 is particularly useful when the individual control of the emission regions during operation of the semiconductor laser is not required.

Eine solche durchgängige Kontaktschicht eignet sich auch für die übrigen Ausführungsbeispiele.Such a continuous contact layer is also suitable for the other embodiments.

Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers ist in den 5A bis 5C gezeigt. In den Figuren ist zur vereinfachten Darstellung lediglich die Herstellung eines einzelnen Halbleiterlasers gezeigt. Bei der Herstellung kann jedoch eine Vielzahl von Halbleiterlasern gleichzeitig auf einem Substrat ausgebildet werden, wobei die einzelnen Halbleiterlaser durch Vereinzelung des Substrats entstehen.An exemplary embodiment of a method for producing a semiconductor laser is shown in FIGS 5A to 5C shown. In the figures, for the sake of simplicity, only the production of a single semiconductor laser is shown. In the production, however, a plurality of semiconductor lasers can be formed simultaneously on a substrate, wherein the individual semiconductor lasers are formed by singulation of the substrate.

Wie in 5A dargestellt, wird eine Halbleiterschichtenfolge 200 mit einer aktiven Schicht 20 bereitgestellt, beispielsweise auf einem Substrat 5, etwa dem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge.As in 5A is shown, a semiconductor layer sequence 200 with an active layer 20 provided, for example on a substrate 5 , such as the growth substrate for the semiconductor layer sequence.

In der Halbleiterschichtenfolge 200 wird, wie in 5B dargestellt, eine Mehrzahl von Störbereichen 4 ausgebildet.In the semiconductor layer sequence 200 will, as in 5B shown, a plurality of interference regions 4 educated.

Die Störbereiche können beispielsweise mittels eines Implantationsverfahrens ausgebildet werden, wobei über die Energie der eingebrachten Dotierstoffe die Eindringtiefe in den Halbleiterkörper einstellbar und insbesondere auch während des Einbringens variierbar ist. Das Einbringen der Dotierstoffe ist anhand der Pfeile 95 veranschaulicht.The interference regions can be formed, for example, by means of an implantation method, wherein the penetration depth into the semiconductor body can be adjusted via the energy of the introduced dopants and, in particular, can also be varied during the introduction. The introduction of the dopants is indicated by the arrows 95 illustrated.

Für ein lateral definiertes Einbringen der Dotierstoffe kann eine Maske 7 Anwendung finden, so dass die Störbereiche 4 lediglich in Öffnungen 70 der Maske ausgebildet werden. Zum Zeitpunkt des Ausbildens der Störbereiche kann die Halbleiterschichtenfolge 200 bereits in stegförmige Bereiche 25 strukturiert oder noch unstrukturiert sein. Nach dem Ausbilden der Störbereiche weist das Halbleitermaterial in den Störbereichen eine höhere Konzentration des eingebrachten Dotierstoffs auf als das lateral angrenzende Material derselben Halbleiterschicht, beispielsweise eine um mindestens 30 % höhere Konzentration. Die Konzentration kann auch um das mindestens Zweifache oder auch um das mindestens Zehnfache höher sein.For a laterally defined introduction of the dopants, a mask 7 Find application, so that the interference areas 4 only in openings 70 the mask are formed. At the time of forming the noise regions, the semiconductor layer sequence 200 already in bar-shaped areas 25 structured or still unstructured. After the formation of the interference regions, the semiconductor material in the interference regions has a higher concentration of the introduced dopant than the laterally adjacent material of the same semiconductor layer, for example a concentration which is at least 30% higher. The concentration may also be at least two times or at least ten times higher.

Nach dem Ausbilden der Störbereiche 4 wird auf einer dem Substrat 5 abgewandten Oberseite 29 des Halbleiterkörpers 2 eine Kontaktschicht 6 aufgebracht. Die Kontaktschicht kann in Form von einzelnen Segmenten 61 oder durchgängig über mehrere benachbarte Emissionsbereiche ausgebildet werden.After forming the noise regions 4 is on a the substrate 5 opposite top 29 of the semiconductor body 2 a contact layer 6 applied. The contact layer may be in the form of individual segments 61 or be formed continuously over several adjacent emission areas.

Weitere Herstellungsschritte wie beispielsweise das Ausbilden einer Gegenkontaktschicht sind zur vereinfachten Darstellung nicht gezeigt.Other manufacturing steps such as the formation of a mating contact layer are not shown for ease of illustration.

Das in den 6A bis 6C beschriebene Ausführungsbeispiel für ein Verfahren entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 5A bis 5C beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird die Kontaktschicht 6 aufgebracht, bevor die Ausbildung der Störbereiche 4 erfolgt. Die Kontaktschicht 6 kann so als Maske für die Ausbildung der Störbereiche dienen, so dass die Ausbildung der Störbereiche und die Anordnung der einzelnen Segmente 61 der Kontaktschicht in selbstjustierter Form erfolgt. Die Kontaktschicht 6 kann insbesondere alle Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 200 abdecken, in denen keine Störbereiche auszubilden sind. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 6 auch über die Seitenfläche 250 des stegförmigen Bereichs 25 geführt werden, etwa mittels einer zwischen der Seitenfläche und der Kontaktschicht 6 angeordneten Isolationsschicht. Alternativ oder ergänzend kann eine Maskenschicht zusätzlich zur Kontaktschicht 6 Anwendung finden, die von der Kontaktschicht nicht bedeckte Bereiche, die nicht als Störbereiche auszubilden sind, abdeckt.That in the 6A to 6C described embodiment of a method substantially corresponds to that in connection with the 5A to 5C described embodiment. In contrast, the contact layer becomes 6 applied before the formation of the interference areas 4 he follows. The contact layer 6 can serve as a mask for the formation of the interference regions, so that the formation of the interference regions and the arrangement of the individual segments 61 the contact layer is done in self-aligned form. The contact layer 6 can in particular all areas of the semiconductor layer sequence 200 cover in which no Störbereiche are to be formed. For example, the contact layer 6 also over the side surface 250 of the web-shaped area 25 be guided, for example by means of a between the side surface and the contact layer 6 arranged insulation layer. Alternatively or additionally, a mask layer may be added to the contact layer 6 Application, the uncovered areas of the contact layer, which are not to be formed as interference regions covering.

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 den Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or the exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
HalbleiterlaserSemiconductor laser
22
HalbleiterkörperSemiconductor body
200200
HalbleiterschichtenfolgeSemiconductor layer sequence
2020
aktive Schichtactive layer
2121
erste Halbleiterschichtfirst semiconductor layer
2222
zweite Halbleiterschichtsecond semiconductor layer
2525
stegförmiger Bereichrib-shaped area
250250
Seitenflächeside surface
2828
TunnelübergangTunnel junction
2929
Oberseitetop
33
Emissionsbereichemission region
44
Störbereichinterference area
55
Substratsubstratum
66
Kontaktschichtcontact layer
6161
Segmentsegment
6565
GegenkontaktschichtAgainst contact layer
77
Maskemask
7070
Öffnungopening
99
HauptabstrahlungsrichtungMain emission direction
9595
Pfeilarrow

Claims (15)

Halbleiterlaser (1) mit einem Halbleiterkörper (2), der eine Halbleiterschichtenfolge (200) mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht (20) aufweist, wobei die aktive Schicht in lateraler Richtung eine Mehrzahl von Emissionsbereichen (3) aufweist und innerhalb des Halbleiterkörpers zwischen benachbarten Emissionsbereichen ein Störbereich (4) angeordnet ist.Semiconductor laser (1) having a semiconductor body (2), which has a semiconductor layer sequence (200) with an active layer (20) provided for generating radiation, wherein the active layer has a plurality of emission regions (3) in the lateral direction and within the semiconductor body an interference region (4) is arranged between adjacent emission regions. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei in einem Betrieb des Halbleiterlasers, bei dem die Emissionsbereiche kohärente Strahlung emittieren, der Störbereich für die im Halbleiterkörper propagierende Strahlung absorbierend wirkt.Semiconductor laser after Claim 1 In an operation of the semiconductor laser in which the emission regions emit coherent radiation, the interference region for the radiation propagating in the semiconductor body has an absorbing effect. Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Störbereich in der aktiven Schicht angeordnet ist oder in vertikaler Richtung um höchstens 3 µm von der aktiven Schicht beabstandet ist.Semiconductor laser after Claim 1 or 2 , wherein the interference region is arranged in the active layer or spaced in the vertical direction by at most 3 microns from the active layer. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Störbereich ein Dotierbereich ist, in dem eine Dotierung von einer Dotierung eines lateral angrenzenden Materials verschieden ist.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein the interference region is a doping region in which a doping of a doping of a laterally adjacent material is different. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die aktive Schicht durchgängig über zumindest zwei benachbarte Emissionsbereiche erstreckt und die aktive Schicht im Betrieb des Halbleiterkörpers nur in den Emissionsbereichen für die zu erzeugende Strahlung verstärkend wirkt.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein the active layer extends continuously over at least two adjacent emission regions and the active layer acts in operation of the semiconductor body only in the emission regions for the radiation to be generated amplifying. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Emissionsbereichen zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 25 µm beträgt.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein a distance between adjacent emission regions is between 0.5 μm and 25 μm inclusive. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper auf einem Substrat angeordnet ist und einen stegförmigen Bereich (25) aufweist, wobei eine dem Substrat abgewandte Oberseite (29) des stegförmigen Bereichs Halbleiterkörpers frei von Einbuchtungen ist.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor body is arranged on a substrate and has a web-shaped region (25), wherein an upper side facing away from the substrate (29) of the web-shaped region semiconductor body is free of indentations. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht (6) angeordnet ist, die in eine Mehrzahl von Segmenten (61) unterteilt ist.Semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein on the semiconductor body, a contact layer (6) is arranged, which is divided into a plurality of segments (61). Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf dem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht (6) angeordnet ist, die sich durchgängig über zumindest zwei Emissionsbereiche erstreckt.Semiconductor laser according to one of Claims 1 to 7 , wherein on the semiconductor body, a contact layer (6) is arranged, which extends continuously over at least two emission regions. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (200) mit einer zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Schicht (20); und b) Ausbilden von zumindest einem Störbereich (4) innerhalb der Halbleiterschichtenfolge.Method for producing a semiconductor laser with the steps: a) providing a semiconductor layer sequence (200) with an active layer (20) provided for generating radiation; and b) forming at least one interference region (4) within the semiconductor layer sequence. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem auf eine Oberseite (29) der Halbleiterschichtenfolge eine Kontaktschicht (6) aufgebracht wird.Method according to Claim 10 in which a contact layer (6) is applied to an upper side (29) of the semiconductor layer sequence. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Kontaktschicht nach Schritt b) aufgebracht wird.Method according to Claim 10 or 11 in which the contact layer is applied after step b). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Kontaktschicht vor Schritt b) aufgebracht wird und die Kontaktschicht als Maske für die Ausbildung des zumindest einen Störbereichs dient.Method according to Claim 10 or 11 in which the contact layer is applied before step b) and the contact layer serves as a mask for the formation of the at least one interference region. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der zumindest eine Störbereich mittels eines Implantationsverfahrens ausgebildet wird.Method according to one of Claims 10 to 13 in which the at least one interference region is formed by means of an implantation process. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem ein Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wird.Method according to one of Claims 10 to 14 in which a semiconductor laser according to one of Claims 1 to 9 will be produced.
DE102016122676.9A 2016-11-24 2016-11-24 Semiconductor laser Withdrawn DE102016122676A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4674095A (en) * 1984-03-27 1987-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Laser diode array
DE102004003524A1 (en) * 2003-08-29 2005-04-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laser diode has monolithic integrated semiconductor having active layers, which is provided on micro channel type coolant, through adhesive layer

Patent Citations (2)

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