DE102017108435A1 - Halbleiterlaserdiode und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode - Google Patents

Halbleiterlaserdiode und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode Download PDF

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Abstract

Es wird eine Halbleiterlaserdiode (100) angegeben, die eine durch ein Epitaxieverfahren hergestellte Halbleiterschichtenfolge (2) mit zumindest einer aktiven Schicht (3) aufweist, wobei auf zumindest einem Oberflächenbereich (20) der Halbleiterschichtenfolge (2) eine Gallium-haltige Passivierungsschicht (10) angeordnet ist.Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode (100) angegeben.

Description

  • Es werden eine Halbleiterlaserdiode und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode angegeben.
  • Laserdioden im spektralen Bereich von Ultraviolett bis Infrarot erschließen in zunehmendem Maße neue Märkte, beispielsweise im Bereich von Beleuchtungs-, Projektions- und Materialbearbeitungsanwendungen, bei denen sie ihre Vorteile hinsichtlich erhöhter Leuchtdichte, insbesondere auch gegenüber Licht emittierenden Dioden (LEDs), ausspielen können. Derartige Laserdioden basieren im Wesentlichen auf Epitaxie-Strukturen im InAlGaN-, InAlGaP- oder InAlGaAs-Materialsystem. Bei der chiptechnologischen Herstellung werden standardmäßig zur Strombegrenzung wie auch zur Indexführung dielektrische Passivierungsmaterialien, beispielsweise aus SiO2, Si3N4 oder ZrO2, eingesetzt. Problematisch kann dabei aber sein, dass der Brechungsindex der Passivierung abhängig vom jeweils verwendeten Dielektrikum nur in äußerst engen Grenzen variiert werden kann. Zudem weisen diese dielektrischen Materialien eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und sind hinsichtlich ihrer Überformungseigenschaften und ihrer Abschirmwirkung für viele Anwendungen und Leistungsbereiche nur unzureichend geeignet. Diese Nachteile können einerseits zu Effizienzeinbußen und andererseits zu Bauteilstabilitätsproblemen führen.
  • Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Halbleiterlaserdiode anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Halbleiterlaserdiode zumindest eine aktive Schicht auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb in einem aktiven Bereich Licht zu erzeugen. Die aktive Schicht kann insbesondere Teil einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von Halbleiterschichten sein und eine Haupterstreckungsebene aufweisen, die senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge ist. Beispielsweise kann die aktive Schicht genau einen aktiven Bereich aufweisen. Der aktive Bereich kann zumindest teilweise durch eine Kontaktfläche der Halbleiterschichtenfolge mit einer Elektrodenschicht definiert sein, also zumindest teilweise durch eine Fläche, über die eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge und damit in die aktive Schicht erfolgt. Weiterhin kann der aktive Bereich zumindest teilweise auch durch eine Stegwellenleiterstruktur definiert sein, also durch einen im Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge in Form einer länglichen Erhöhung gebildeten Steg. Darüber hinaus kann die aktive Schicht auch eine Mehrzahl von aktiven Bereichen aufweisen, die durch eine entsprechende Mehrzahl der beschriebenen Maßnahmen definiert sein können. Auch wenn sich die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen zumeist auf eine Halbleiterlaserdiode mit einem aktiven Bereich in der aktiven Schicht und damit gegebenenfalls entsprechend mit einer Stegwellenleiterstruktur beziehen, gelten die nachfolgenden Ausführungen in entsprechender Weise auch für Halbleiterlaserdiode mit einer Mehrzahl von aktiven Bereichen in der aktiven Schicht und damit gegebenenfalls entsprechend mit einer Mehrzahl von Stegwellenleiterstrukturen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode eine aktive Schicht hergestellt, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb der Halbleiterlaserdiode Licht zu erzeugen. Insbesondere kann eine Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht mittels eines Epitaxieverfahrens hergestellt werden. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale gelten gleichermaßen für die Halbleiterlaserdiode wie auch für das Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaserdiode.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterlaserdiode eine Lichtauskoppelfläche und eine der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegende Rückseitenfläche auf. Die Lichtauskoppelfläche und die Rückseitenfläche können insbesondere Seitenflächen der Halbleiterlaserdiode, besonders bevorzugt Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge, sein, die auch als sogenannte Facetten bezeichnet werden können. Über die Lichtauskoppelfläche kann die Halbleiterlaserdiode im Betrieb das im aktiven Bereich erzeugte Licht abstrahlen. Auf der Lichtauskoppelfläche und der Rückseitenfläche können geeignete optische Beschichtungen, insbesondere reflektierende oder teilreflektierende Schichten oder Schichtenfolgen, aufgebracht sein, die einen optischen Resonator für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht bilden können. Der aktive Bereich kann sich zwischen der Rückseitenfläche und der Lichtauskoppelfläche entlang einer Richtung erstrecken, die hier und im Folgenden als longitudinale Richtung bezeichnet wird. Die longitudinale Richtung kann insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht sein. Die Anordnungsrichtung der Schichten übereinander, also eine Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht, wird hier und im Folgenden als vertikale Richtung bezeichnet. Eine Richtung senkrecht zur longitudinalen Richtung und senkrecht zur vertikalen Richtung wird hier und im Folgenden als laterale Richtung bezeichnet. Die longitudinale Richtung und die laterale Richtung können somit eine Ebene aufspannen, die parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht ist.
  • Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere als Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InAlGaN ausgeführt sein. Unter InAlGaN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Insbesondere kann die aktive Schicht auf einem solchen Material basieren. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InAlGaN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InAlGaP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht, beispielsweise die aktive Schicht, ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InAlGaP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein InAlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein InAlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. Ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial kann wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II-VI-Verbindungshalbleitermaterialien ZnSe, ZnTe, ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS und MgBeO.
  • Die aktive Schicht und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht können auf einem Substrat aufgebracht sein. Beispielsweise kann das Substrat als Aufwachssubstrat ausgebildet sein, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen wird. Die aktive Schicht und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht können mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), hergestellt werden. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge auf dem Aufwachssubstrat aufgewachsen wird. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge mit elektrischen Kontakten in Form von Elektrodenschichten versehen werden. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass das Aufwachssubstrat nach dem Aufwachsprozess entfernt wird. Hierbei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auch nach dem Aufwachsen auf ein als Trägersubstrat ausgebildetes Substrat übertragen werden. Das Substrat kann ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, oder ein anderes Material umfassen. Insbesondere kann das Substrat Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si, Ge und/oder ein Keramikmaterial wie beispielsweise SiN oder AlN umfassen oder aus einem solchen Material sein.
  • Die aktive Schicht kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) zur Lichterzeugung aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann zusätzlich zur aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektrodenschichten sowie Kombinationen daraus. Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten, auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge zumindest eine Stegwellenleiterstruktur auf. Weist die Halbleiterlaserdiode ein Substrat auf, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist, ist die Stegwellenleiterstruktur in einer dem Substrat gegenüberliegenden Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet. Auch wenn die Halbleiterlaserdiode kein Substrat aufweist, wird hier und im Folgenden die Seite mit der Stegwellenleiterstruktur als Oberseite bezeichnet. Die Stegwellenleiterstruktur kann insbesondere durch einen stegförmigen, sich in longitudinaler Richtung erstreckenden erhöhten Bereich der Halbleiterschichtenfolge gebildet werden. Mit anderen Worten ragt der stegförmige Bereich in vertikaler Richtung über die angrenzenden Oberflächenbereiche hinaus und verläuft in longitudinaler Richtung. Die die Stegwellenleiterstruktur in lateraler Richtung begrenzenden Seitenflächen können insbesondere mit den angrenzenden Oberflächenbereichen der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ein Stufenprofil bilden. Die Begriffe „stegförmiger Bereich“, „Steg“ und „Stegwellenleiterstruktur“ können im Folgenden synonym verwendet sein. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge auch eine Mehrzahl lateral nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnete, sich jeweils in longitudinaler Richtung erstreckende stegförmige Bereiche aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterlaserdiode auf zumindest einem Oberflächenbereich der Halbleiterschichtenfolge eine Passivierungsschicht auf. Insbesondere kann die Passivierungsschicht elektrisch isolierend sein und somit den Oberflächenbereich elektrisch isolierend abdecken. Zusätzlich kann die Passivierungsschicht zumindest teilweise zum Schutz vor schädigenden Umwelteinflüssen dienen. Weiterhin kann die Passivierungsschicht als auch Wärmeableitschicht dienen, durch die von der Halbleiterschichtenfolge über den Oberflächenbereich abgegebene Betriebswärme abgeleitet werden kann. Weiterhin kann die Passivierungsschicht transparent oder zumindest teilweise transparent sein und einen gewünschten Brechungsindex aufweisen.
  • Darüber hinaus kann die Passivierungsschicht unmittelbar auf dem zumindest einen Oberflächenbereich der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht sein. Mit anderen Worten wird zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Passivierungsschicht keine weitere Schicht angeordnet, so dass die Passivierungsschicht in direktem Kontakt mit dem den Oberflächenbereich bildenden Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge steht. Insbesondere kann die Passivierungsschicht durch alle diejenigen Schichten gebildet sein, die zwischen dem Oberflächenbereich der Halbleiterschichtenfolge und einer darüber aufgebrachten Elektrodenschicht angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Oberflächenbereich, auf dem die Passivierungsschicht aufgebracht ist, zumindest einen Teil der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge. Wie vorab beschrieben kann die Oberseite insbesondere eine einem Substrat gegenüberliegende Seite der Halbleiterschichtenfolge sein, wobei nicht zwingend eine Stegwellenleiterstruktur vorhanden sein muss.
  • Weist die Halbleiterlaserdiode eine Stegwellenleiterstruktur auf, kann der Oberflächenbereich insbesondere zumindest eine oder beide lateralen Seitenflächen des Stegs oder zumindest einen Teil davon umfassen. Durch den Brechungsindexsprung an den Seitenflächen der Stegwellenleiterstruktur durch den Übergang vom Halbleitermaterial zur Passivierungschicht kann eine so genannte Indexführung des in der aktiven Schicht erzeugten Lichts bewirkt werden, was wie oben beschrieben maßgeblich zur Ausbildung eines aktiven Bereichs führen kann, der den Bereich in der Halbleiterschichtenfolge angibt, in dem das erzeugte Licht geführt und im Laserbetrieb verstärkt wird. Weiterhin kann der Oberflächenbereich die gesamte Oberseite der Halbleiterschichtenfolge bis auf einen Kontaktbereich, in dem die Halbleiterschichtenfolge von der Oberseite her durch eine Elektrodenschicht kontaktiert wird, umfassen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Stegwellenleiterstruktur durch die Passivierungsschicht zumindest teilweise planarisiert. Mit anderen Worten wird die Passivierungsschicht lateral neben dem Steg aufgebracht und weist eine Dicke auf, die kleiner oder bevorzugt gleich der Höhe des Stegs in vertikaler Richtung ist, wobei die Steghöhe auf den Oberflächenbereich der Halbleiterschichtenfolge lateral neben dem Steg bezogen ist. Die Passivierungsschicht kann mit der Stegwellenleiterstruktur, also mit der Stegoberseite des Stegs, in diesem Fall bevorzugt eine plane Fläche bilden, so dass eine Elektrodenschicht zur elektrischen Kontaktierung der Stegoberseite auf der planen Fläche aufgebracht werden kann.
  • Weiterhin kann es auch möglich sein, dass durch einen Teil der Passivierungsschicht zusammen mit der Stegwellenleiterstruktur ein Graben neben der Stegwellenleiterstruktur gebildet wird und der Graben durch einen weiteren Teil der Passivierungsschicht zumindest teilweise verfüllt ist. Mit anderen Worten kann die Passivierungsschicht zumindest eine erste, lateral neben der Stegwellenleiterstruktur ausgebildete Schicht aufweisen, die von der Stegwellenleiterstruktur beabstandet ist. Hierdurch kann ein Graben durch die erste Schicht und die Stegwellenleiterstruktur gebildet werden. Die erste Schicht, der Graben zwischen der ersten Schicht und der Stegwellenleiterstruktur sowie eine Seitenfläche der Stegwellenleiterstruktur können mit einer zweiten Schicht der Passivierungsschicht überformt sein. Insbesondere kann die Passivierungsschicht mit einer solchen Struktur lateral auf beiden Seiten des Stegs der Stegwellenleiterstruktur ausgebildet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Passivierungsschicht und die Halbleiterschichtenfolge Materialien auf, die aus einem gleichem Verbindungshalbleitermaterialsystem, insbesondere einem gleichen III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem, ausgewählt sind. Besonders bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge auf einem Nitrid basieren, also insbesondere auf dem oben genannten InAlGaN-Materialsystem.
  • Entsprechend kann auch die Passivierungsschicht besonders bevorzugt ein Nitrid aufweisen oder daraus sein, insbesondere ausgewählt aus dem InAlGaN-Materialsystem. Entsprechend kann die Passivierungsschicht zumindest eine Schicht aufweisen oder daraus sein, die beispielsweise GaN oder AlGaN oder AlN aufweist oder daraus ist. Mit „GaN“ und „AlN“ können insbesondere binäre Materialien und mit „AlGaN“ insbesondere ein ternäres Material aus dem InAlGaN-Materialsystem bezeichnet sein. Das Material der Passivierungsschicht kann insbesondere undotiert sein. Derartige Materialien können insbesondere im Vergleich zu üblichen Passivierungsmaterialien wie beispielsweise SiO2, Si3N4 und ZrO2 einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweisen, so dass durch die hier beschriebene Passivierungsschicht besser Wärme abgeleitet werden kann als durch übliche Passivierungsmaterialien. Die Ausführungen vorab und im Folgenden für Nitride gelten entsprechend auch für die anderen oben für die Halbleiterschichtenfolge genannten Materialien, also insbesondere auch für Phosphide und Arsenide, das heißt Materialien aus dem InAlGaP- und InAlGaAs-Materialsystem.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Passivierungsschicht Gallium auf. Insbesondere kann die Passivierungsschicht GaN und/oder AlGaN aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann die Passivierungsschicht auch AlN aufweisen. Die Passivierungsschicht kann beispielsweise durch eine einzige Schicht gebildet werden, die Gallium aufweist, die also insbesondere GaN oder AlGaN aufweist oder daraus ist. Alternativ hierzu kann die Passivierungsschicht auch zumindest zwei oder mehr Schichten aufweisen, wobei zumindest eine der Schichten Gallium aufweist, also zumindest eine Schicht bevorzugt GaN oder AlGaN aufweist oder daraus ist.
  • Besonders bevorzugt können alle Schichten der Passivierungsschicht ein Nitrid aufweisen oder daraus sein, also besonders bevorzugt GaN und/oder AlGaN und/oder AlN. Zur Einstellung gewünschter Eigenschaften der Passivierungsschicht können solche Schichten mit gezielt gewählten Dicken und Zusammensetzungen zur Bildung der Passivierungsschicht miteinander kombiniert werden. Im Falle von AlGaN kann die Zusammensetzung beispielsweise über eine Dicke der Passivierungsschicht oder über die Dicke zumindest einer Schicht der Passivierungsschicht variieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Passivierungsschicht einen Schichtenstapel mit zumindest zwei Schichten auf, deren Materialien unterschiedlich sind und ausgewählt sind aus GaN, AlGaN und AlN. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht einen Schichtenstapel mit zumindest einer Schicht mit oder aus GaN und zumindest einer Schicht mit oder aus AlN aufweisen oder daraus sein. Es sind auch mehrere derartige Schichtpaare möglich, also eine Mehrzahl von Schichten mit oder aus GaN und eine Mehrzahl von Schichten mit oder aus AlN, die abwechselnd aufeinander aufgebracht sind. Der Schichtenstapel kann in diesem Fall auch als Laminat oder Nanolaminat bezeichnet werden. Die Schichten des Schichtenstapels oder zumindest die Schichten mit gleichen Materialien können gleiche Dicken aufweisen. Weiterhin können Schichten mit unterschiedlichen Materialien und/oder Schichten mit gleichen Materialien unterschiedliche Dicken aufweisen. Durch eine gezielte Wahl der Anzahl, der Materialien und der Dicken der Schichten der Passivierungsschicht kann der Brechungsindex der Passivierungsschicht in gewünschter Weise und besser als mit üblichen Passivierungsmaterialien wie etwa SiO2, Si3N4 oder ZrO2 eingestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Passivierungsschicht einen variierenden Brechungsindex auf. Der Brechungsindex kann beispielsweise in longitudinaler Richtung variieren. Dies kann beispielsweise durch eine in longitudinaler Richtung, also in Abstrahlrichtung, variierende Materialzusammensetzung und/oder variierende Schichtzusammensetzung und/oder durch in longitudinaler Richtung variierende Schichtdicken erreicht werden. Weiterhin kann der Brechungsindex in Richtung der Dicke der Passivierungsschicht variieren, also in einer Richtung, die vom Oberflächenbereich weggewandt, besonders bevorzugt senkrecht weggewandt, ist. Dies kann durch eine in Dickenrichtung variierende Materialzusammensetzung und/oder variierende Schichtzusammensetzung und/oder durch variierende Schichtdicken erreicht werden. Durch einen variierenden Brechungsindex kann sich eine Verbesserung im Hinblick auf Laserparameter wie das Modenverhalten oder das Fernfeld ergeben.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Passivierungsschicht mittels Atomlagenabscheidung auf dem zumindest einen Oberflächenbereich abgeschieden. Bei einer mehrschichtigen Passivierungsschicht werden insbesondere alle Schichten der Passivierungsschicht mittels Atomlagenabscheidung aufgebracht. Beim Verfahren der Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition“, ALD) wird eine Schichtbildung durch eine chemische Reaktion von mindestens zwei gasförmig bereitgestellten Ausgangsstoffen oder -verbindungen („percursor“) ermöglicht. Im Vergleich zur herkömmlichen chemischen Gasphasenabscheidung, bei der die Ausgangsstoffe gleichzeitig zugeführt werden, werden bei der Atomlagenabscheidung die Ausgangsverbindungen zyklisch nacheinander in eine Reaktionskammer eingelassen. Dabei wird zuerst eine erste von den zumindest zwei gasförmigen Ausgangverbindungen dem Volumen der Reaktionskammer zugeführt, im dem die Passivierungsschicht hergestellt wird. Die erste Ausgangsverbindung kann auf dem zumindest einen Oberflächenbereich adsorbieren. Insbesondere kann es dabei vorteilhaft sein, wenn die Moleküle der ersten Ausgangsverbindung unregelmäßig und ohne eine Fernordnung auf dem Oberflächenbereich adsorbieren und somit eine zumindest teilweise amorphe Bedeckung bilden. Nach einer bevorzugt vollständigen oder nahezu vollständigen Bedeckung des zumindest einen Oberflächenbereichs mit der ersten Ausgangsverbindung kann eine zweite der zumindest zwei Ausgangsverbindungen zugeführt werden. Die zweite Ausgangsverbindung kann mit der an dem Oberflächenbereich adsorbierten ersten Ausgangsverbindung reagieren, wodurch eine Submonolage oder maximal eine Monolage des Materials der Passivierungsschicht ausgebildet werden kann. Danach wird wiederum die erste Ausgangsverbindung zugeleitet, die sich auf der sich gebildeten Submonolage oder Monolage und gegebenenfalls noch auf frei gebliebenen Bereichen des zumindest eines Oberflächenbereichs ablagern kann. Durch eine weitere Zuführung der zweiten Ausgangsverbindung kann eine weitere Submonolage oder Monolage hergestellt werden. Zwischen den Gaseinlässen der Ausgangsverbindungen kann die Reaktionskammer mit einem Reinigungsgas, insbesondere einem Inertgas wie etwa Argon oder Stickstoff, gespült werden, so dass sich vor jedem Einlass einer Ausgangsverbindung auf vorteilhafte Weise keine vorherige Ausgangsverbindung mehr in der Reaktionskammer befindet. Auf diese Weise können die Teilreaktionen klar voneinander getrennt und auf den zumindest einen Oberflächenbereich begrenzt werden. Ein wesentliches Merkmal der Atomlagenabscheidung ist damit der selbstbegrenzende Charakter der Teilreaktion, was bedeutet, dass die Ausgangsverbindung einer Teilreaktion nicht mit sich selbst oder Liganden von sich selbst reagiert, was das Schichtwachstum einer Teilreaktion auch bei beliebig langer Zeit und Gasmenge auf maximal eine Monolage des Versiegelungsmaterials auf dem zumindest einen Oberflächenbereich begrenzt.
  • Alternativ zu der vorab beschriebenen zeitlichen Trennung der Zuführung der Ausgangsverbindungen können diese auch in verschiedenen Bereichen in einem Beschichtungsraum, also beispielsweise der Beschichtungskammer, zugeführt werden. Hierdurch können räumlich getrennte Reaktionsbereiche erzielt werden, da der Beschichtungsraum in mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Ausgangsverbindungen eingeteilt wird, die durch Bereiche, die kontinuierlich mit Inertgas gespült werden, voneinander getrennt sind. Die Beschichtung erfolgt dadurch, dass der zumindest eine zu beschichtende Oberflächenbereich nacheinander durch diese Bereiche bewegt wird. Beispielsweise ist eine Anordnung im Kreis möglich, so dass mehrere Beschichtungszyklen durch eine Rotation der zu beschichtenden Oberfläche durch die Zonen mit den verschiedenen Ausgangsverbindungen erreicht werden können. Alternativ ist auch eine lineare Anordnung der Zonen mit den verschiedenen Ausgangsverbindungen möglich, durch die der zumindest eine zu beschichtende Oberflächenbereich mehrfach hin und her bewegt wird.
  • Die Passivierungsschicht oder zumindest eine Schicht der Passivierungsschicht kann mittels der Atomlagenabscheidung mit einer Dicke von größer oder gleich 1 Nanometer oder größer oder gleich 5 Nanometer oder größer oder gleich 10 Nanometer sowie kleiner oder gleich 1 µm oder kleiner oder gleich 500 nm oder kleiner oder gleich 100 nm oder kleiner oder gleich 50 nm aufgebracht werden. Die Dicke der Passivierungsschicht sowie im Falle einer durch mehrere Schichten gebildeten Passivierungsschicht die Dicke der einzelnen Schichten der Passivierungsschicht können insbesondere so gewählt sein, dass die Passivierungsschicht eine gewünschten Brechungsindex aufweist. Insbesondere für den Fall, dass die Passivierungsschicht auf zumindest einer Seitenfläche des Stegs der Stegwellenleiterstruktur aufgebracht wird, kann hierdurch die vorab beschriebene Indexführung gezielt angepasst werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Passivierungsschicht eine geringere Kristallinität als alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge auf. Insbesondere kann die Passivierungsschicht teilkristallin oder besonders bevorzugt überwiegend oder gänzlich amorph sein. Im Gegensatz dazu kann die epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge aus Halbleiterschichten gebildet sein, die besonders bevorzugt vollständig kristallin sind. Unter den Begriff „vollständig kristallin“ fallen auch Schichten, die Gitterfehler wie beispielsweise Vakanzen oder Versetzungen aufweisen. Kristalline, teilkristalline und amorphe Schichten können beispielsweise mittels Röntgendiffraktometrie unterschieden werden. Beispielsweise mittels ALD bei moderaten Temperaturen, also Temperaturen, die kleiner oder gleich 500°C und bevorzugt kleiner oder gleich 300°C sind, lassen sich Nitride und/oder Gallium-haltige Materialien teilkristallin oder sogar amorph herstellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird teilweise auf der Passivierungsschicht eine Elektrodenschicht aufgebracht. Die Elektrodenschicht kann insbesondere ein Metall, eine Metallverbindung, eine Legierung oder Mischungen oder Schichtkombinationen damit aufweisen oder daraus sein. Die Elektrodenschicht wird insbesondere auch auf einem Oberflächenbereich der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht, der frei von der Passivierungsschicht ist, so dass die Halbleiterschichtenfolge mittels der Elektrodenschicht elektrisch kontaktiert werden kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Passivierungsschicht angrenzend an die Elektrodenschicht eine Schicht aufweist, die GaN oder AlGaN aufweist, da Metalle gut auf diesen Materialien haften.
  • Bei der hier beschriebenen Halbleiterlaserdiode und dem Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaserdiode können sich zusätzlich oder in Kombination mit den vorab beschriebenen Merkmalen und Ausführungsformen insbesondere weitere, im Folgenden beschriebene Merkmale und Vorteile ergeben. Durch die Atomlagenabscheidung ist es beispielsweise möglich, eine elektrisch isolierende, transparente, bevorzugt hoch wärmeleitende Passivierungsschicht beispielsweise aus einem auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basierenden Material wie beispielsweise GaN, AlGaN und/oder AlN abzuscheiden. Zudem kann die Passivierungsschicht einen Schichtenstapel aufweisen oder dadurch gebildet werden, der auch als Nanolaminat bezeichnet werden kann und der durch mehrere, wenige Nanometer dicke Schichten aus AlN und GaN gebildet wird, beispielsweise AlN/GaN/AlN/GaN/.... Über die jeweilige Schichtdicke und das jeweilige Material der einzelnen Schichten kann ein gewünschter Brechungsindex eingestellt werden. Durch Variation der Material- und/oder Schichtdickenverteilung innerhalb des Schichtenstapels können zudem graduelle Brechungsindexverläufe eingestellt werden, mit denen die optische Wellenführung in der Halbleiterschichtenfolge sehr flexibel eingestellt werden kann. Damit können Moden- und Fernfeldverteilungen sowie das Kinkverhalten der Halbleiterlaserdiode signifikant verbessert werden. Die beschriebene Passivierungsschicht kann zudem den Vorteil einer hohen Wärmeleitfähigkeit, guter Überformungseigenschaften und hoher Schutzwirkung gegenüber Umgebungseinflüssen wie etwa Feuchtigkeit, Ozon, Sauerstoff, Schwefel etc. aufweisen. Weiterhin kann es auch möglich sein, Schichten der Passivierungsschicht nur partiell entlang des Resonators aufzubringen, um beispielsweise im Bereich einer Laserfacette zu einer Aufweitung der optischen Mode beizutragen und damit die Facettenbelastungsgrenze zu erhöhen.
  • Dadurch, dass die Passivierungsschicht bevorzugt aus demselben Materialsystem wie die Halbleiterschichtenfolge hergestellt ist, wie oben beschrieben aber eine geringere Kristallinität aufweist, kann mit Vorteil im Vergleich zu üblichen Passivierungen eine Verringerung einer mechanischen Verspannung zwischen der Stegwellenleiterstruktur und der Passivierung insbesondere auf dem Stegseitenflächen erreicht werden, da über die Korngrenzen beispielsweise einer teilkristallinen Schicht ein Verspannungsabbau erfolgen kann. Daraus resultiert der Vorteil, dass in die Halbleiterschichtenfolge keine Risse induziert werden und sich die Passivierungsschicht nicht abschält. Entsprechend hergestellte Bauelemente zeigen dementsprechend verbesserte optische Wirkungsgrade und eine verbesserte Lebensdauer. Der Grad der Kristallinität der Passivierungsschicht kann dabei innerhalb einer Schicht oder von Schicht zu Schicht variieren. Beispielsweise können Beschichtungsparameter wie etwa die Temperatur so gewählt werden, dass eine oder mehrere Schichten oder ein Bereich der Passivierungschicht nahe der Stegwellenleiterstruktur einen höheren Kristallinitätsgrad aufweisen als eine oder mehrere Schichten oder ein Bereich der Passivierungschicht weiter von der Stegwellenleiterstruktur entfernt. Dadurch kann erreicht werden, dass es während des Laserbetriebs zu keiner Durchmischung von Atomen der Stegwellenleiterstruktur und der Passivierungsschicht kommt, was zur verbesserten Effizienz und Lebensdauer der Halbleiterlaserdiode führt. Weiterhin können beispielsweise auch eine oder mehrere oberste Schichten oder ein Teil davon nahe oder angrenzend an eine Elektrodenschicht einen höheren Kristallinitätsgrad als eine oder mehrere Schichten oder ein Teil darunter aufweisen, wodurch beispielsweise das Eindringen von Metallatomen der Elektrodenschicht und/oder von Feuchtigkeit, Sauerstoff, Schwefel oder anderen Umwelteinflüssen verringert werden kann.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1A bis 1E schematische Darstellungen von Halbleiterschichtenfolgen für Halbleiterlaserdioden und für Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlaserdioden gemäß mehreren Ausführungsbeispielen,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Halbleiterlaserdiode, insbesondere auch im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleiterlaserdiode, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
    • 3 bis 13B schematische Darstellungen von Halbleiterlaserdioden, insbesondere auch im Rahmen von Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaserdioden, gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • In den 1A bis 1E sind Ausführungsbeispiele für Halbleiterschichtenfolgen 2 jeweils auf einem Substrat 1 gezeigt, die für die Herstellung der im Folgenden beschriebenen Halbleiterlaserdioden bereitgestellt und verwendet werden, wobei 1A eine Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche 6 der späteren Halbleiterlaserdiode und 1B eine Darstellung eines Schnitts durch die Halbleiterschichtenfolge 2 und das Substrat 1 mit einer Schnittebene senkrecht zur Lichtauskoppelfläche 6 zeigt. In 1C ist ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der Halbleiterschichtenfolge 2 gezeigt. Die 1D und 1E zeigen Modifikationen der Halbleiterschichtenfolge 2.
  • Wie in den 1A bis 1C gezeigt ist, wird ein Substrat 1 verwendet, das beispielsweise ein Aufwachssubstrat für eine darauf mittels eines Epitaxieverfahrens hergestellte Halbleiterschichtenfolge 2 ist. Alternativ hierzu kann das Substrat 1 auch ein Trägersubstrat sein, auf das eine auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge 2 nach dem Aufwachsen übertragen wird. Beispielsweise kann das Substrat 1 aus GaN sein, auf dem eine auf einem InAlGaN-Verbindungshalbleitermaterial basierende Halbleiterschichtenfolge 2 aufgewachsen ist. Darüber hinaus sind auch andere Materialien, insbesondere wie im allgemeinen Teil beschrieben, für das Substrat 1 und die Halbleiterschichtenfolge 2 möglich. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die fertiggestellte Halbleiterlaserdiode frei von einem Substrat ist. In diesem Fall kann die Halbleiterschichtenfolge 2 auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen sein, das anschließend entfernt wird. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist eine aktive Schicht 3 auf, die geeignet ist, im Betrieb der fertiggestellten Halbleiterlaserdiode Licht 8, insbesondere bei Überschreiten der Laserschwelle Laserlicht, zu erzeugen und über die Lichtauskoppelfläche 6 abzustrahlen.
  • Wie in den 1A und 1B angedeutet ist, wird hier und im Folgenden als laterale Richtung 91 eine Richtung bezeichnet, die parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 bei einer Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche 6 verläuft. Die Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 aufeinander sowie der Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Substrat 1 wird hier und im Folgenden als vertikale Richtung bezeichnet. Die zur lateralen Richtung 91 und zur vertikalen Richtung 92 senkrecht ausgebildete Richtung, die der Richtung entspricht, entlang derer im Betrieb der fertiggestellten Halbleiterlaserdiode das Licht 8 abgestrahlt wird, wird hier und im Folgenden als longitudinale Richtung 93 bezeichnet.
  • In der dem Substrat 1 abgewandten Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 2 ist eine Stegwellenleiterstruktur 9 durch Entfernung eines Teils des Halbleitermaterials von der dem Substrat 1 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 ausgebildet. Die Stegwellenleiterstruktur 9 verläuft in longitudinaler Richtung 93 und ist in lateraler Richtung 91 beidseitig durch Seitenflächen begrenzt. Durch den Brechungsindexsprung an den Seitenflächen der Stegwellenleiterstruktur 9 zu einem angrenzenden Material kann eine so genannte Indexführung des in der aktiven Schicht 3 erzeugten Lichts bewirkt werden, was maßgeblich zur Ausbildung eines aktiven Bereichs 5 führen kann, der den Bereich in der Halbleiterschichtenfolge 2 angibt, in dem das erzeugte Licht geführt und im Laserbetrieb verstärkt wird.
  • Die Halbleiterschichtenfolge 2 kann zusätzlich zur aktiven Schicht 3 weitere Halbleiterschichten aufweisen, etwa Pufferschichten, Mantelschichten, Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Stromaufweitungsschichten und/oder Strombegrenzungsschichten. Wie in 1C gezeigt ist, kann die Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Substrat 1 beispielsweise eine Pufferschicht 31, darüber eine erste Mantelschicht 32 und darüber eine erste Wellenleiterschicht 33 aufweisen, auf denen die aktive Schicht 3 aufgebracht ist. Über der aktiven Schicht 3 können eine zweite Wellenleiterschicht 34, eine zweite Mantelschicht 35 und eine Halbleiterkontaktschicht 36 aufgebracht sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die zweite Mantelschicht 35 und die Halbleiterkontaktschicht 36 die Stegwellenleiterstruktur 9. Es kann aber auch möglich sein, dass die Stegwellenleiterstruktur 9 eine geringere oder eine größere Höhe aufweist, dass also weniger oder mehr Material zur Ausbildung der Stegwellenleiterstruktur 9 entfernt wird. Beispielsweise kann die Stegwellenleiterstruktur 9 nur durch die Halbleiterkontaktschicht 9 oder durch die Halbleiterkontaktschicht 36 und einen Teil der zweiten Mantelschicht 35 gebildet werden.
  • Basiert die Halbleiterschichtenfolge 2 wie oben beschrieben auf einem InAlGaN-Verbindungshalbleitermaterial, können die Pufferschicht 31 undotiertes oder n-dotiertes GaN, die erste Mantelschicht 32 n-dotiertes AlGaN, die erste Wellenleiterschicht 33 n-dotiertes GaN, die zweite Wellenleiterschicht 34 p-dotiertes GaN, die zweite Mantelschicht p-dotiertes AlGaN und die Halbleiterkontaktschicht 36 p-dotiertes GaN aufweisen oder daraus sein. Als n-Dotierstoff kann beispielsweise Si verwendet werden, als p-Dotierstoff beispielsweise Mg. Die aktive Schicht 3 kann durch einen pn-Übergang oder, wie in 1C angedeutet, durch eine Quantentopfstruktur mit einer Vielzahl von Schichten gebildet werden, die beispielsweise durch abwechselnde Schichten mit oder aus InGaN und GaN gebildet werden. Das Substrat kann beispielsweise n-dotiertes GaN aufweisen oder daraus sein.
  • Weiterhin können auf der Lichtauskoppelfläche 6 und der gegenüberliegenden Rückseitenfläche 7, die Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 und des Substrats 1 bilden, reflektierende oder teilreflektierende Schichten oder Schichtenfolge aufgebracht sein, die der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht gezeigt sind und die zur Ausbildung eines optischen Resonators in der Halbleiterschichtenfolge 2 vorgesehen und eingerichtet sind.
  • Wie beispielsweise in 1A ersichtlich ist, kann die Stegwellenleiterstruktur 9 durch vollständiges Entfernen des Halbleitermaterials lateral beidseitig neben dem Steg gebildet werden. Alternativ hierzu kann auch ein so genanntes „Dreibein“ ausgebildet werden, wie in 1D angedeutet ist, bei dem zur Bildung der Stegwellenleiterstruktur 9 lateral neben dem Steg nur entlang zweier Rinnen das Halbleitermaterial entfernt ist. Alternativ hierzu kann die fertiggestellte Halbleiterlaserdiode auch als so genannte Breitstreifenlaserdiode ausgebildet sein, bei der die Halbleiterschichtenfolge 2 ohne Stegwellenleiterstruktur hergestellt und für die weiteren Verfahrensschritte bereitgestellt wird. Eine derartige Halbleiterschichtenfolge 2 ist in 1E gezeigt.
  • Die weiteren Verfahrensschritte und Ausführungsbeispiele sind rein beispielhaft anhand einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Stegwellenleiterstruktur 9, wie sie in den 1A bis 1C gezeigt ist, erläutert. Alternativ hierzu sind die nachfolgenden Verfahrensschritte und Ausführungsbeispiele aber auch für die in den 1D und 1E gezeigten Varianten der Halbleiterschichtenfolge möglich. Der in 1C gezeigte detaillierte Aufbau der Halbleiterschichtenfolge ist nicht einschränkend zu verstehen und ist in den nachfolgenden Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
  • In 2 ist ausschnittsweise eine Halbleiterlaserdiode 100 mit einer Halbleiterschichtenfolge 2 gezeigt, wobei die Halbleiterschichtenfolge 2 im Rahmen der Herstellung der Halbleiterlaserdiode 100 in einem ersten Verfahrensschritt wie vorab beschrieben hergestellt und für die weiteren Verfahrensschritte bereitgestellt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf einem Oberflächenbereich 20 eine Passivierungsschicht 10 aufgebracht.
  • Der Oberflächenbereich 20, auf dem die Passivierungsschicht 10 aufgebracht ist, umfasst zumindest einen Teil einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 2. Die Oberseite kann insbesondere eine einem Substrat gegenüberliegende Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 sein. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Oberflächenbereich 20 beide Seitenflächen eines Stegs der Stegwellenleiterstruktur 9. Die Passivierungsschicht 10 ist insbesondere transparent und weist einen geeigneten Brechungsindex auf. Durch den Brechungsindexsprung an den Seitenflächen der Stegwellenleiterstruktur 9 durch den Übergang vom Halbleitermaterial zur Passivierungschicht 10 kann eine Indexführung des in der aktiven Schicht 3 erzeugten Lichts bewirkt werden, was maßgeblich zur Ausbildung des aktiven Bereichs führen kann. Insbesondere umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel der Oberflächenbereich 20 die gesamte Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 2 bis auf einen Kontaktbereich, in dem die Halbleiterschichtenfolge 2 von der Oberseite her durch eine Elektrodenschicht 4 kontaktiert wird. Der Kontaktbereich wird hierbei durch die Stegoberseite der Stegwellenleiterstruktur 9 gebildet.
  • Die Passivierungsschicht 10 weist ein Material auf, das aus dem gleichen Materialsystem ausgewählt ist wie die Halbleiterschichtenfolge 2. Im vorab beschriebenen Fall eines InAlGaN-Verbindungshalbleitermaterialsystems für die Halbleiterschichtenfolge 2 bedeutet dies insbesondere, dass das Material der Passivierungsschicht 10 ein Nitrid aufweist und besonders bevorzugt zumindest ein Nitrid ist. Weiterhin weist das Material der Passivierungsschicht 10 Gallium auf.
  • Die Passivierungsschicht 10 weist somit bevorzugt GaN oder AlGaN auf oder ist daraus. Insbesondere ist das Material der Passivierungsschicht 10 undotiert.
  • Die Herstellung der Passivierungsschicht 10, die direkt auf dem Oberflächenbereich 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht wird, erfolgt mittels Atomalgenabscheidung. Bei Temperaturen von kleiner oder gleich 500°C und bevorzugt von kleiner oder gleich 300°C kann das Material der Passivierungsschicht 10 zumindest teilkristallin und besonders bevorzugt amorph aufgebracht werden. Die Passivierungsschicht 10 weist somit eine geringere Kristallinität als alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 auf, so dass sich die Passivierungsschicht 10 von den Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 beispielsweise mittels Röntgendiffraktometrie unterscheiden lässt. Die Passivierungsschicht 10 ist insbesondere elektrisch isolierend. Hierdurch kann eine Stromaufweitung („current spreading“) durch die Passivierungsschicht 10 bei einer gleichzeitigen Eignung zur optischen Wellenausbreitung vermieden werden, wodurch sich Vorteile hinsichtlich geringer Leckströme und einer hohen Spiegelbelastungsgrenze ergeben können.
  • Die Passivierungsschicht 10 kann je nach gewünschten optischen Eigenschaften mit einer Dicke von größer oder gleich 1 Nanometer oder größer oder gleich 5 Nanometer oder größer oder gleich 10 Nanometer sowie kleiner oder gleich 1 µm oder kleiner oder gleich 500 nm oder kleiner oder gleich 100 nm oder kleiner oder gleich 50 nm aufgebracht werden. Weiterhin kann die Passivierungsschicht 10 zum Schutz der Halbleiterschichtenfolge 2, also insbesondere der aktiven Schicht 3 sowie von weiteren Schichten wie beispielsweise Wellenleiterschichten, vor schädigenden äußeren Einflüssen wie etwa Feuchtigkeit, Ozon, Sauerstoff und Schwefel, beispielsweise in Schwefel-haltigen Verbindungen, dienen, da die Passivierungsschicht 10 durch die Herstellung mittels Atomlagenabscheidung hochdicht sein kann. Im Vergleich hierzu bieten die typischerweise mittels Bedampfung, Sputtern oder über einen CVD-Prozess aufgebrachten üblichen Passivierungsmaterialien aufgrund ihres porösen Charakters häufig nur einen geringen Schutz der Halbleiterschichten vor Umgebungseinflüssen. Weiterhin kann eine hohe Stabilität der Oberfläche der Stegwellenleiterstruktur 9 im Laserbetrieb erreicht werden, da der Oberflächenbereich 20 mittels der Atomlagenabscheidung im Vergleich zu den anderen typischerweise verwendeten Verfahren sehr gut überformt werden kann.
  • Auf der Stegwellenleiterstruktur 9, also insbesondere auf der Stegoberseite, sowie auf der Passivierungsschicht 10 wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Elektrodenschicht 4 zur elektrischen Kontaktierung der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht. Die Elektrodenschicht 4 kann beispielsweise eines oder mehrere der Metalle Ag, Al, Au, Pt, Pd oder ITO in Form einer Einzelschicht oder in einem Schichtenstapel aufweisen. Die Halbleiterlaserdiode 100 kann eine weitere Elektrodenschicht zur elektrischen Kontaktierung der anderen Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 aufweisen, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Durch die Wahl des Materials der Passivierungsschicht 10, also insbesondere GaN oder AlGaN, kann eine gute Haftung der Elektrodenschicht 4 auf der Passivierungsschicht 10 erreicht werden. Insbesondere bei einer Montage der Halbleiterlaserdiode 100 mit der Elektrodenschicht 4 auf einer Wärmesenke, die im Hinblick auf den Schichtaufbau der Halbleiterschichtenfolge 2 gemäß der 1C auch als „p-down“-Montage bezeichnet werden kann, kann sich durch die Passivierungsschicht 10 eine gute Wärmeableitung ergeben. Insbesondere kann die Wärmeableitung durch die hier beschriebene Passivierungsschicht 10 besser sein als im Falle sonst üblicher Passivierungsmaterialien wie beispielsweise SiO2, Si3N4 und ZrO2, die schlechte Wärmeleiter sind. Daher kann bei üblichen Passivierungsmaterialien ein Betrieb, insbesondere bei höheren Betriebsströmen, zu einem verstärkten Aufheizen der Laserdiode führen, was bei üblichen Laserdioden einerseits Effizienzeinbußen und andererseits ein erhöhtes Risiko durch eine mangelhafte Bauteilstabilität zur Folge haben kann.
  • In Verbindung mit den folgenden Figuren sind Ausführungsbeispiele beschrieben, die Weiterbildungen und Modifikationen des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels darstellen. Die Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele bezieht sich daher hauptsächlich auf die Unterschiede zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen. Insbesondere weisen die nachfolgenden Ausführungsbeispiele auch die bereits vorher beschriebenen Vorteile auf.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei der die Passivierungsschicht 10 durch einen Schichtenstapel 13 mit ersten Schichten 11 und zweiten Schichten 12 gebildet wird. Der Schichtenstapel 13 kann auch als so genanntes Nanolaminat bezeichnet werden, bei dem die einzelnen Schichten 11, 12 bevorzugt Dicken von größer oder gleich 1 nm oder größer oder gleich 5 nm oder größer oder gleich 10 nm und kleiner oder gleich 100 nm oder kleiner oder gleich 50 nm aufweisen. Rein beispielhaft sind zwei Schichtpaare mit jeweils einer ersten Schicht 11 und einer zweiten Schicht 12 gezeigt. Alternativ hierzu kann die Passivierungsschicht 10 auch weniger oder mehr Schichten oder Schichtenpaare aufweisen. Die ersten und zweiten Schichten 11, 12 sind Schichten mit AlN beziehungsweise GaN, so dass der gezeigte Schichtenstapel 13 ein AlN/GaN/AlN/GaN-Laminat ist, wobei der Schichtenstapel 13 bevorzugt angrenzend an die Elektrodenschicht 4 aufgrund der guten Haftungseigenschaften von Metall darauf eine Schicht mit GaN aufweist. Durch die Verwendung von AlN kann die Wärmeleitung verbessert werden.
  • Über die Anzahl der Schichten 11, 12 sowie über deren jeweilige Dicken, die gleich oder verschieden sein können, und somit auch über die Dicke der Passivierungsschicht 10 kann der Brechungsindex der Passivierungsschicht 10 definiert eingestellt werden, um die Wellenführungseigenschaften der Stegwellenleiterstruktur 9 gezielt ausbilden zu können. Im Vergleich hierzu ist bei herkömmlichen Laserdioden mit bisher üblichen Dielektrika als Passivierungsmaterialien der Brechungsindex der Passivierung durch die Wahl des Dielektrikums festgelegt. Eine veränderte Wellenführung über eine Variation des Brechungsindex ist daher bei herkömmlichen Laserdioden nur durch einen Austausch des Dielektrikums möglich. Durch ein verändertes Dielektrikum werden aber neben dem Brechungsindex auch andere Bauteileigenschaften verändert, so etwa die Haftung des Dielektrikums auf dem Halbleiter, die Haftung der Elektrodenschicht auf dem Dielektrikum, die elektrische Durchschlagfestigkeit sowie die Diffusionssperreigenschaften in Bezug auf Feuchtigkeit, Sauerstoff, Schwefel etc.
  • In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel der Brechungsindex entlang der Richtung der Dicke der Passivierungsschicht 10 durch ein variierendes Schichtdickenverhältnis der Dicken der ersten und zweiten Schichten 11, 12 zueinander variiert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Schichtdicke der ersten Schichten 11 in einer vom Oberflächenbereich weggewandten Richtung verringert. Entsprechend kann hierdurch ein Brechungsindexverlauf über die Schichtdicke der Passivierungsschicht 10 eingestellt werden. Dadurch lassen sich das Modenverhalten, die Fernfeldeigenschaften und das Kinkverhalten steuern.
  • In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei dem die Passivierungsschicht 10 die Stegwellenleiterstruktur 9 planarisiert. Die Passivierungsschicht 10 kann wie im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Passivierungsschicht 10 beispielsweise einen Schichtenstapel wie in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben aufweisen oder daraus sein. Die Passivierungsschicht 10 ist wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen auf den Stegseitenflächen und lateral neben dem Steg der Stegwellenleiterstruktur 9 aufgebracht und weist eine Dicke auf, die gleich der Höhe des Stegs in vertikaler Richtung ist, wobei die Steghöhe bezogen ist auf den Oberflächenbereich der Halbleiterschichtenfolge 2 lateral neben dem Steg. Die Passivierungsschicht 10 bildet dadurch mit der Stegwellenleiterstruktur 9, also mit der Stegoberseite des Stegs, bevorzugt eine plane Fläche, so dass die Elektrodenschicht 4 zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 2 auf der planen Fläche aufgebracht werden kann und somit plan über der Halbleiterschichtenfolge 2 aufliegt. Hierdurch können die Montageeigenschaften der Halbleiterlaserdiode 100 bei einer Montage mit der Elektrodenschicht 4 auf einer Wärmesenke verbessert werden. Die Passivierungsschicht 10 in den anderen Ausführungsbeispielen kann ebenfalls jeweils so ausgebildet sein, dass die Stegwellenleiterstruktur 9 wie im Ausführungsbeispiel der 5 ganz, oder alternativ zumindest teilweise, planarisiert wird.
  • In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei dem die Passivierungsschicht 10 eine erste Schicht mit oder aus AlN aufweist, das eine derart große Dicke aufweist, dass die Stegwellenleiterstruktur 9 wie gezeigt zumindest teilweise planarisiert wird. Durch das AlN wird eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit der Passivierungsschicht 10 gewährleistet. Um eine gute Haftung der Elektrodenschicht 4 auf der Passivierungsschicht 10 zu erreichen, kann die Passivierungsschicht 10 zusätzlich, wie in 6 dargestellt ist, eine zweite Schicht 12 aufweisen, die GaN oder AlGaN aufweist oder daraus ist. Alternativ kann auch ein wie beispielsweise in Verbindung mit den 3 und 4 beschriebener Schichtenstapel auf der ersten Schicht 11 aufgebracht werden.
  • Die Halbleiterlaserdiode 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 weist eine Passivierungsschicht 10 mit oder bevorzugt aus AlGaN auf. Über die Zusammensetzung des ternären Materials, die während des Aufwachsens mittels ALD auch variiert werden kann, kann der Brechungsindex der Passivierungsschicht 10 definiert eingestellt werden. Dadurch kann wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen eine Trennung der elektrischen und optischen Führung, also des elektrischen und optischen Confinements, erreicht werden, da die Passivierungsschicht 10 eine optische Durchdringung zulässt, gleichzeitig aber elektrisch sperrend wirkt.
  • Die Passivierungsschicht 10 kann wie vorab beschrieben eine homogene Zusammensetzung oder eine variierende Zusammensetzung aufweisen. Mittels letzterer, insbesondere einer graduell variierenden ternären AlGaN-Zusammensetzung, kann ein Brechungsindexgradient, beispielsweise von einem höheren Brechungsindex nahe des Oberflächenbereichs 20 zu einem niedrigeren Brechungsindex nahe der der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite der Passivierungsschicht 10, erreicht werden. Der Übergang von einem hohen zu einem niedrigen Brechungsindex kann hierbei kontinuierlich und ohne abrupte Sprünge erfolgen, wodurch sich eine „sanfte“ Wellenführung ergeben kann. Dies kann sich auf ein verbessertes Kinkverhalten auswirken. Gleichzeitig kann wie bei den anderen Ausführungsbeispielen eine gute Wärmeableitung erreicht werden.
  • In 8 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei dem die Passivierungsschicht 10 eine erste Schicht 11 mit oder bevorzugt aus AlN aufweist, auf der ein Schichtenstapel 13 oder eine oder mehrere Schichten, beispielsweise wie in Verbindung mit den vorherigen Figuren beschrieben, aufgebracht ist. Der Schichtenstapel 13 kann also beispielsweise einen AlN/GaN-Schichtenstapel, ein AlGaN/AlN-Schichtenstapel, ein GaN/AlGaN-Schichtenstapel oder alternativ auch eine AlGaN-Schicht aufweisen oder daraus sein. Hierbei und im Folgenden bedeuten die Begriffe „X/Y-Schichtenstapel“ oder „X/Y-Laminat“, dass der Schichtenstapel zumindest eine oder mehrere Schichten mit oder aus dem Material „X“ und zumindest eine oder mehrere Schichten mit oder aus dem Material „Y“ aufweist, die abwechselnd übereinander aufgebracht sind.
  • Die erste Schicht 11 weist eine relativ geringe Dicke, bevorzugt von einigen Nanometern, auf und dient als Schutzschicht, die wegen ihrer geringen Dicke nur wenig Einfluss auf die Wellenführung haben kann. Insbesondere kann die erste Schicht 11 für den Oberflächenbereich 20 und damit für die Oberfläche der Stegwellenleiterstruktur 9 an den Seitenflächen einen Schutz vor einer Materialdurchmischung bieten, die bei höheren Laserleistungen insbesondere bei herkömmlichen Laserdioden problematisch sein kann. Eine solche Grenzflächendurchmischung, bei herkömmlichen Laserdioden zwischen dem Halbleitermaterial und dem Dielektrikum der Passivierung, kann dazu führen, dass bei auf III-V-Verbindungshalbleitermaterialien basierenden Laserdioden die Gruppe-V-Komponente flüchtig ist und es zu Absorptionszentren kommt. Diese führen wiederum zu einem Verlust an Effizienz und gesteigerten Degradationsraten.
  • Weiterhin kann die erste Schicht 11 eine besonders wirkungsvolle Sperre gegen Leckströme bilden. Alternativ zu AlN kann die erste Schicht beispielsweise auch AlGaN oder ebenfalls einen Schichtenstapel mit mehreren Schichten aufweisen. Weiterhin können zur Bildung der Passivierungsschicht 10 auch weitere Schichten oder Schichtenstapel auf den gezeigten Schichten aufgebracht sein.
  • In 9 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei der die Passivierungsschicht 10 einen Schichtenstapel 13, beispielsweise einen AlN/GaN-Schichtenstapel wie in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben, und darauf eine Schicht 11 mit oder bevorzugt aus AlN aufweist oder daraus ist. Hierdurch kann eine Trennung der Wellenführungsfunktion, erreicht durch den Schichtenstapel 13, von der Diffusionssperrenfunktion, insbesondere an der Grenzfläche zur Elektrodenschicht 4, erreicht werden. Alternativ kann der Schichtenstapel 13 auch ein AlGaN/AlN-Laminat oder ein GaN/AlGaN-Laminat sein. Die Schicht 11 kann alternativ auch mit oder aus AlGaN oder mit oder aus einem AlN/AlGaN-Laminat sein. Optional können auch weitere Schichten zur Bildung der Passivierungsschicht 10 über, zwischen oder unter den gezeigten Schichten aufgebracht sein. Weiterhin kann optional eine Wellenführung über einen GaN-Wellenleiter erfolgen, insbesondere wenn der darunter in der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnete ganzflächige Wellenleiter InGaN aufweist oder daraus ist.
  • Die Halbleiterlaserdiode 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 weist als Passivierungsschicht 10 ein Mehrschichtsystem auf, das wie schon vorherige Ausführungsbeispiele eine effiziente Entkopplung der elektrischen und optischen Führung ermöglicht. Die Passivierungsschicht 10 weist eine erste Schicht 11 mit oder aus GaN auf. Die nichtleitende GaN-Schicht 11 verhindert eine Stromaufweitung, ist aber gleichzeitig für eine optische Wellenausbreitung geeignet. Darauf ist eine zweite Schicht 12 mit oder aus AlGaN aufgebracht, die wie in Verbindung mit 7 beschrieben ausgebildet sein kann. Alternativ kann anstelle der zweiten Schicht 12 auch ein Schichtenstapel, beispielsweise wie in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben, vorhanden sein. Durch die zweite Schicht 12 kann eine optische Wellenführung erreicht werden. Auf der zweiten Schicht 12 ist optional eine dritte Schicht 14 aufgebracht, die beispielsweise mit oder aus AlN sein kann und die eine effiziente Sperre gegen Leckströme und/oder eine effiziente Diffusionssperre bilden kann.
  • In 11 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, bei dem die Passivierungsschicht 10, insbesondere eine erste Schicht 11, zusammen mit der Stegwellenleiterstruktur 9 Gräben neben der Stegwellenleiterstruktur 9 bildet und die Gräben durch einen Schichtenstapel 13 der Passivierungsschicht 10 bedeckt und zumindest teilweise verfüllt sind. Insbesondere weist die Passivierungsschicht 10 beidseitig neben der Stegwellenleiterstruktur 9 eine erste Schicht 11 mit oder aus AlN auf, die von der Stegwellenleiterstruktur 9 beabstandet ist. Die erste Schicht 11, der Graben zwischen der ersten Schicht 11 und der Stegwellenleiterstruktur 9 sowie die Seitenflächen der Stegwellenleiterstruktur 9 sind mit dem Schichtenstapel 13 überformt, der beispielsweise wie in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben ausbildet sein kann. Alternativ hierzu kann auch eine AlGaN-Schicht anstelle des Schichtenstapels 13 aufgebracht werden.
  • Die Passivierungsschicht 10 bildet zusammen mit der Stegwellenleiterstruktur 9 eine sogenannte, bereits oben in Verbindung mit der 1D beschriebene Dreibein-Struktur, die einen guten Schutz der Stegwellenleiterstruktur 9 vor Beschädigungen, beispielsweise bei der Herstellung, bei der Montage und im Betrieb der Halbleiterlaserdiode 100 bieten kann. Weiterhin kann eine gute Montierbarkeit mit der Elektrodenschicht 4 auf einer Wärmesenke erreicht werden, wobei insbesondere die erste Schicht 11 zu einer guten Wärmeableitung führen kann, während die Wellenleitungseigenschaften durch den Schichtenstapel 13 eingestellt werden können.
  • In den 12A und 12B sind Schnittdarstellungen einer Halbleiterlaserdiode 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei in 12A die Halbleiterlaserdiode 100 im Zentrum des Resonators gezeigt ist, während 12B die Halbleiterlaserdiode 100 nahe einer oder beider Facetten, insbesondere nahe der Lichtauskoppelfläche, zeigt. Wie leicht erkennbar ist, variiert die Zusammensetzung der Passivierungsschicht 10 in longitudinaler Richtung, also entlang des Resonators, im Hinblick auf die Schicht- und Materialzusammensetzung. Nahe der Facette(n) weist die Passivierungsschicht 10 eine erste Schicht 11 mit oder aus GaN auf, auf der ein Schichtenstapel 13, beispielsweise gemäß einem der Ausführungsbeispiele der 3 und 4, aufgebracht ist, während die erste Schicht 11 im Bereich des Resonatorzentrums nicht vorhanden ist. Die erste Schicht 11 ist somit nur partiell entlang des Resonators aufgebracht. Eine derartige variierende Schichtzusammensetzung entlang der Stegwellenleiterstruktur 9 kann beispielsweise über Maskentechnologien im Rahmen der Atomlagenabscheidung erreicht werden. Durch die zusätzliche erste Schicht 11 nahe einer oder beider Facetten kann beispielsweise eine Aufweitung der optischen Mode erreicht werden, wodurch die Facettenbelastung erhöht werden kann. Da ein solcher Facetten-naher Bereich üblicherweise unbestromt ist, kann es möglich sein, dass kein Strom verloren geht, der nicht zur Besetzungsinversion im Resonator beiträgt. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die erste Schicht 11 mit oder aus AlN ist. Hierdurch kann in Facettennähe eine verbesserte Entwärmung erreicht werden, wodurch die Facettenbelastung ebenfalls erhöht werden kann.
  • In den 13A und 13B sind ebenfalls Schnittdarstellungen einer Halbleiterlaserdiode 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, die den Schnittdarstellungen der 12A und 12B entsprechen. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel erstreckt sich die elektrisch isolierende erste Schicht 11, die wiederum GaN oder bevorzugt AlN aufweisen oder sein kann, im Facettennahen Bereich zusätzlich über die Stegwellenleiterstruktur 9, so dass eine Bestromung der Stegwellenleiterstruktur 9 in Facettennähe insbesondere durch die erste Schicht 11 verhindert werden kann. Hierdurch kann noch effizienter einer Facettenerwärmung entgegengewirkt werden, so dass die Facettenbelastung weiter erhöht werden kann. Weiterhin kann es zusätzlich auch möglich sein, eine zusätzliche Entwärmung der Laserfacette mittels einer partiell im Facettenbereich mittels Atomlagenabscheidung aufgebrachten ein- oder mehrschichtigen Passivierungsschicht zu erreichen.
  • Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele und Merkmale sind nicht auf die in den Figuren jeweils gezeigten Kombinationen beschränkt. Vielmehr können die gezeigten Ausführungsbeispiele sowie einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationsmöglichkeiten explizit beschrieben sind. Darüber hinaus können die in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    2
    Halbleiterschichtenfolge
    3
    aktive Schicht
    4
    Elektrodenschicht
    5
    aktiver Bereich
    6
    Lichtauskoppelfläche
    7
    Rückseitenfläche
    8
    Licht
    9
    Stegwellenleiterstruktur
    10
    Passivierungsschicht
    11, 12, 14
    Schicht
    13
    Schichtenstapel
    20
    Oberflächenbereich
    31
    Pufferschicht
    32, 35
    Mantelschicht
    33, 34
    Wellenleiterschicht
    91
    laterale Richtung
    92
    vertikale Richtung
    93
    longitudinale Richtung
    100
    Halbleiterlaserdiode

Claims (19)

  1. Halbleiterlaserdiode (100), aufweisend - eine durch ein Epitaxieverfahren hergestellte Halbleiterschichtenfolge (2) mit zumindest einer aktiven Schicht (3), - auf zumindest einem Oberflächenbereich (20) der Halbleiterschichtenfolge (2) eine Gallium-haltige Passivierungsschicht (10).
  2. Halbleiterlaserdiode (100) nach Anspruch 1, wobei die Passivierungsschicht (10) transparent und elektrisch isolierend ist.
  3. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungschicht (10) eine geringere Kristallinität als alle Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge (2) aufweist.
  4. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) eine teilkristalline oder amorphe Kristallstruktur aufweist.
  5. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) und die Halbleiterschichtenfolge (2) Materialien aufweisen, die aus einem gleichen III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem ausgewählt sind.
  6. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungschicht (10) ein Nitrid aufweist.
  7. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) zumindest eine Schicht (11, 12, 14) mit GaN aufweist.
  8. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) zumindest eine Schicht (11, 12, 14) mit AlN aufweist.
  9. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) zumindest eine Schicht mit AlGaN aufweist.
  10. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zusammensetzung des AlGaN über eine Dicke der Passivierungsschicht (10) variiert.
  11. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) einen Schichtenstapel (13) mit zumindest einer Schicht (11, 12) mit GaN und zumindest einer Schicht (11, 12) mit AlN aufweist.
  12. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) zumindest zwei Schichten (11, 12, 14) mit einem gleichen Material aufweist, die unterschiedlichen Dicken aufweisen.
  13. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Passivierungsschicht (10) eine Elektrodenschicht (4) aufgebracht wird.
  14. Halbleiterlaserdiode (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Passivierungsschicht (10) angrenzend an die Elektrodenschicht (4) eine Schicht (11, 12, 14) aufweist, die GaN oder AlGaN aufweist.
  15. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine Stegwellenleiterstruktur (9) mit einem Steg mit Stegseitenflächen aufweist und der Oberflächenbereich (20) zumindest eine Stegseitenfläche umfasst.
  16. Halbleiterlaserdiode (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Passivierungsschicht (10) zumindest teilweise die Stegwellenleiterstruktur (9) planarisiert.
  17. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) zumindest eine erste, lateral neben der Stegwellenleiterstruktur (9) ausgebildete Schicht (11) aufweist, die von der Stegwellenleiterstruktur (9) beabstandet ist und die erste Schicht (11), ein Graben zwischen der ersten Schicht (11) und der Stegwellenleiterstruktur (9) und eine Seitenfläche der Stegwellenleiterstruktur (9) mit einer zweiten Schicht (12) überformt ist.
  18. Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Passivierungsschicht (10) entlang einer Abstrahlrichtung der Halbleiterlaserdiode (100) eine variierende Schicht- und/oder Materialzusammensetzung aufweist.
  19. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem - die Halbleiterschichtenfolge bereitgestellt wird, - auf zumindest einem Oberflächenbereich (20) der Halbleiterschichtenfolge (2) mittels Atomlagenabscheidung die Gallium-haltige Passivierungsschicht (10) abgeschieden wird.
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