DE102018114133B4

DE102018114133B4 - Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren für einen Halbleiterlaser

Info

Publication number: DE102018114133B4
Application number: DE102018114133.5A
Authority: DE
Inventors: Sven Gerhard; Christoph Eichler; Alfred Lell; Muhammad Ali
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2018-06-13
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: JP2021526732A; WO2019238767A1; US11804696B2; DE102018114133A1; US20210257812A1; CN112219325A; JP7320540B2

Abstract

Halbleiterlaser (1) mit- einer Halbleiterschichtenfolge (2), in der sich eine aktive Zone (22) zur Erzeugung einer Laserstrahlung befindet,- einem Stegwellenleiter (3), der als Erhebung aus der Halbleiterschichtenfolge (2) heraus gestaltet ist,- einer elektrischen Kontaktschicht (5) direkt am Stegwellenleiter (3) zur Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge (2),- einem metallischen elektrischen Anschlussbereich (6) direkt an der Kontaktschicht (5) zum externen elektrischen Anschließen des Halbleiterlasers (1) an einer Oberseite (20) der Halbleiterschichtenfolge (2),- einer metallischen Brechbeschichtung (7), die bis direkt an Facetten (27) der Halbleiterschichtenfolge (2) heranreicht und die sich an dem Stegwellenleiter (3) befindet, wobei die Brechbeschichtung (7) elektrisch funktionslos ist und eine niedrigere Schallgeschwindigkeit aufweist als die Halbleiterschichtenfolge (2) im Bereich des Stegwellenleiters (3),- die Brechbeschichtung (7) auf die Facetten (27) gesehen mindestens eine Seitenfläche (37) des Stegwellenleiters (3) vollständig bedeckt, und- die Oberseite (20) des Stegwellenleiters (3) nur teilweise von der Brechbeschichtung (7) bedeckt ist oder frei von der Brechbeschichtung (7) ist.

Description

Es wird ein Halbleiterlaser angegeben. Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren für einen Halbleiterlaser angegeben.
Die Druckschriften JP 2000 022 272 A , US 2009 / 0 294 797 A1 , US 2009 0 168 827 A1 , DE 10 2013 220 641 A1 und US 5 629 233 A betreffen Halbleiterlaser mit Stegwellenleitern.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, der effizient herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Halbleiterlaser und durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der hier beschriebene Halbleiterlaser umfasst einen Stegwellenleiter, der durch Facetten begrenzt wird. An dem Stegwellenleiter befindet sich eine Brechbeschichtung, die hin zu den Facetten bündig abschließt. Mittels der Brechbeschichtung wird beim Erzeugen der Facetten eine Bruchwelle gedämpft, sodass die Facetten exakt brechen und eine Ausbeute beim Herstellungsprozess erhöht wird.
Der Halbleiterlaser umfasst eine Halbleiterschichtenfolge. In der Halbleiterschichtenfolge befindet sich eine aktive Zone. In der aktiven Zone wird im Betrieb eine Laserstrahlung generiert.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs oder wie Al_nGa_mIn_1-n-mAs_kP_1-k, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Der Halbleiterlaser umfasst einen oder mehrere Stegwellenleiter. Der mindestens eine Stegwellenleiter ist als Erhebung aus der Halbleiterschichtenfolge heraus gestaltet. Über den Stegwellenleiter wird eine optische Welle in der Halbleiterschichtenfolge geführt. Der Stegwellenleiter definiert insbesondere eine Resonatorlängsachse eines Resonators des Halbleiterlasers. Der Resonator wird durch Facetten begrenzt. Bevorzugt ist eine der Facetten als hochreflektierender Spiegel gestaltet und eine andere der Facetten als Auskoppelspiegel oder Auskoppelfläche, insbesondere zusammen mit entsprechenden Beschichtungen auf den Facetten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser eine Passivierungsschicht. Die Passivierungsschicht bedeckt die Halbleiterschichtenfolge an einer Oberseite teilweise. An der Oberseite befindet sich zudem der Stegwellenleiter. Insbesondere lässt die Passivierungsschicht eine Oberseite des Stegwellenleiters teilweise oder, bevorzugt, vollständig frei.
Der Halbleiterlaser umfasst eine elektrische Kontaktschicht. Die elektrische Kontaktschicht befindet sich direkt am Stegwellenleiter und ist zur Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge vorgesehen. Die elektrische Kontaktschicht ist bevorzugt aus einem oder aus mehreren Metallen und/oder aus einem transparenten leitfähigen Oxid, kurz TCO. Die Kontaktschicht bedeckt die Oberseite des Stegwellenleiters teilweise oder vollständig.
Der Halbleiterlaser umfasst einen metallischen elektrischen Anschlussbereich. Der Anschlussbereich befindet sich direkt an der Kontaktschicht. Bei dem Anschlussbereich handelt es sich beispielsweise um ein Bondpad oder um eine Lötfläche. Der Halbleiterlaser ist über den Anschlussbereich extern elektrisch anschließbar und optional auch mechanisch befestigbar, beispielsweise mittels eines Lotes. Der Anschlussbereich bedeckt vorzugsweise einen Teil der Oberseite des Stegwellenleiters. Weiterhin erstreckt sich der Anschlussbereich bevorzugt beiderseits neben den Stegwellenleiter.
Der Halbleiterlaser beinhaltet eine metallische Brechbeschichtung. Die Brechbeschichtung reicht bis direkt an die Facetten der Halbleiterschichtenfolge und damit des Stegwellenleiters heran. Die Brechbeschichtung befindet sich zumindest oder ausschließlich an dem Stegwellenleiter.
Die Brechbeschichtung ist elektrisch funktionslos. Das heißt, über die Brechbeschichtung erfolgt bestimmungsgemäß keine oder keine signifikante Stromaufweitung und keine oder keine signifikante Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge und/oder in die elektrische Kontaktschicht.
Die Brechbeschichtung weist eine niedrigere Schallgeschwindigkeit auf als die Halbleiterschichtenfolge im Bereich des Stegwellenleiters. Die Schallgeschwindigkeit bezieht sich insbesondere auf die Geschwindigkeit einer Bruchwelle beim Erzeugen der Facetten.
Somit umfasst der Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge, in der sich eine aktive Zone zur Erzeugung einer Laserstrahlung befindet. Ein Stegwellenleiter ist als Erhebung aus der Halbleiterschichtenfolge heraus gestaltet. Eine elektrische Kontaktschicht befindet sich direkt am Stegwellenleiter und ist zur Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge gestaltet. Ein metallischer elektrischer Anschlussbereich befindet sich direkt an der Kontaktschicht und ist zum externen elektrischen Anschließen des Halbleiterlasers eingerichtet. Eine metallische Brechbeschichtung reicht direkt bis an Facetten der Halbleiterschichtenfolge heran und befindet sich an dem Stegwellenleiter. Die Brechbeschichtung ist elektrisch funktionslos und weist eine niedrigere Schallgeschwindigkeit insbesondere für eine Bruchwelle auf, als die Halbleiterschichtenfolge im Bereich des Stegwellenleiters.
Mit dem hier beschriebenen Halbleiterlaser ist es möglich, einen kantenemittierenden Halbleiterlaser mit einer hohen optischen Ausgangsleistung und einer hohen Ausbeute herzustellen. Ein Schlüsselparameter hierfür ist die Qualität der Laserfacetten. Da die Laserfacetten die den Laserresonator begrenzenden Spiegel darstellen, hängt eine Güte des Resonators entscheidend davon ab, dass die Facetten nach Möglichkeit atomar glatt sind. Um solche glatten Facetten herzustellen, werden diese üblicherweise entlang einer Kristallrichtung eines Halbleiterkristalls für die Halbleiterschichtenfolge gebrochen. Dabei hängt die erreichbare Qualität sowohl von der Epitaxieschichtenfolge, der Geometrie der Halbleiterschichtenfolge sowie vom Ritzprozess und vom Brechprozess ab. Aufgrund der dabei auftretenden Wechselwirkungen gibt es stabilere und weniger stabile Kombinationen, was sich direkt in der Leistungsfähigkeit der fertigen Halbleiterlaser und in der Ausbeute des Herstellungsprozesses widerspiegelt.
Darüber hinaus ist es für die Stabilität der Facetten speziell bei hohen Ausgangsleistungen entscheidend, dass die Facetten nicht durch überhängendes Metall verunreinigt werden. Metallische Rückstände oder Spuren an den Facetten führen lokal zu einer vergleichsweise hohen Absorption der Laserstrahlung und damit zu heißen Stellen. Hierdurch kann ein katastrophaler Facettenschaden, englisch Catastrophic Optical Mirror Damage oder kurz COMD, verursacht werden. Daher sind im Herstellungsprozess Maßnahmen zu treffen, die ein Überhängen von Metall an den Facetten vermeiden. Ferner kann die Stabilität gegenüber COMD erhöht werden, in dem die Facetten elektrisch nicht gepumpt werden, sodass also die Halbleiterschichtenfolge direkt an den Facetten nicht oder nicht signifikant bestromt wird.
Üblicherweise wird eine p-Kontaktmetallisierung und/oder ein darauf anschließendes Bondpad im Herstellungsprozess an der Position der späteren Laserfacetten vollständig entfernt, sodass später in diesem metallfreien Bereich die Facette gebrochen werden kann. Dies hat den Vorteil, dass kein Metall an den Facetten überhängt und dass die Facetten elektrisch nicht gepumpt werden, um die COMD-Stabilität zu erhöhen.
Allerdings wirkt sich dieses Zurückziehen des Metalls stark auf die Ausbreitung einer Bruchwelle beim Facettenbrechen aus. Hierdurch kann die Morphologie der Facetten gestört werden, was sich negativ auf die Leistungsdaten des Halbleiterlasers auswirkt. Außerdem geht dies mit erheblichen Ausbeuteverlusten im Herstellungsverfahren einher.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaser werden ein oder mehrere Dämpfungselemente für die Bruchwelle in Form der Brechbeschichtung an den entscheidenden Stellen auf und/oder am Stegwellenleiter angebracht. Hierdurch kann die Entstehungen von Störungen beim Facettenbrechen verhindert oder reduziert werden. Bevorzugt ist das Dämpfungselement elektrisch vom Bondpad, also dem elektrischen Anschlussbereich, getrennt. Das Dämpfungselement wird bevorzugt elektrisch durch eine darunterliegende elektrische Isolationsschicht von der Halbleiterschichtenfolge getrennt.
Weiter bevorzugt wird das Dämpfungselement, also die Brechbeschichtung, aus einem Schichtenstapel hergestellt, welcher eher brüchig als duktil ist. Das Dämpfungselement wird insbesondere aus einem Material oder aus einem Schichtenstapel hergestellt, dessen gemittelte Schallausbreitungsgeschwindigkeit kleiner ist als die des Materials der Halbleiterschichtenfolge, somit insbesondere kleiner ist als die von GaN.
Weiterhin wird das Dämpfungselement bevorzugt nur an kritischen Stellen aufgebracht, also nicht ganzflächig an der Facette angebracht. Hierdurch lassen sich metallische Verunreinigungen an der Facette reduzieren.
Durch das hier beschriebene Dämpfungselement in Form der Brechbeschichtung wird die lokale Geschwindigkeit der Bruchwelle beim Erzeugen der Facetten so geleitet, dass sich ein glatter Bruch ergibt, selbst an Stellen wie beispielsweise einer Kante des Stegwellenleiters, welche sonst zu einer Störung des Bruchs führen kann. Dadurch, dass das Dämpfungselement elektrisch vom Halbleiter und dem Bondpad getrennt ist, ergibt sich eine hohe COMD-Stabilität. Durch die eher brüchige als duktile Ausführung des Dämpfungselements wird verhindert, dass das Material der Brechbeschichtung beim Facettenbrechen plastisch verformt und/oder langgezogen wird und dadurch im Facettenbereich zu liegen kommt. Auch hierdurch wird die COMD-Stabilität erhöht.
Durch das vergleichsweise lokale Aufbringen der Brechbeschichtung an der Facette und durch die Führung der Brechwelle durch die Brechbeschichtung lässt sich die Ausbeute im Herstellungsprozess signifikant erhöhen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Facetten als Resonatorendflächen eines Resonators für die Laserstrahlung gestaltet. Die Facetten können aufgrund eines Brechungsindexunterschieds zur Umgebung als Spiegelflächen dienen oder, bevorzugt, mit reflektierenden Beschichtungen wie Bragg-Spiegeln versehen sein. Ferner können Schutzschichten an den Facetten ganzflächig oder stellenweise angebracht sein, um eine Korrosion an den Facetten zu verhindern oder zumindest signifikant zu verlangsamen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Brechbeschichtung einen von dem Anschlussbereich verschiedenen Schichtaufbau auf. Beispielsweise weist die Brechbeschichtung eine reduzierte Anzahl von Materialien und/oder Schichten auf, im Vergleich zum Anschlussbereich. Es ist möglich, dass die Brechbeschichtung dünner ist als der Anschlussbereich. Beispielsweise liegt eine Dicke der Brechbeschichtung bei höchstens 70 % oder 50 % oder 40 % und/oder bei mindestens 10 % oder 20 % einer Dicke oder mittleren Dicke des Anschlussbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung je nur entlang eines Teils der Facetten angebracht. Insbesondere ist die Brechbeschichtung auf den Stegwellenleiter und einen Bereich seitlich des Stegwellenleiters beschränkt, wobei der Bereich seitlich des Stegwellenleiters bevorzugt eine Breite von höchstens 50 % oder 20 % oder 10 % einer Breite des Stegwellenleiters selbst aufweist. Damit können metallische Kontaminationen der Facette vermieden oder reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung aus mehreren deckungsgleich übereinander angeordneten Teilschichten zusammengesetzt. Alternativ können diese Teilschichten auch unterschiedliche Flächen aufweisen, in Draufsicht gesehen. Bevorzugt sind alle Teilschichten metallische Schichten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Dicke der Brechbeschichtung bei mindestens 50 nm oder 0,1 µm oder 0,2 pm oder 0,3 µm. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Brechbeschichtung bei höchstens 10 µm oder 5 µm oder 3 µm oder 2 µm. Insbesondere liegt die Dicke der Brechbeschichtung bei 1 µm +/- 0,5 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung elektrisch von dem Anschlussbereich und von der Halbleiterschichtenfolge isoliert. Insbesondere besteht keine einstückige Verbindung und/oder keine Verbindung über metallische Materialien zwischen der Brechbeschichtung und dem Anschlussbereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Brechbeschichtung und der Anschlussbereich in Richtung parallel zum Stegwellenleiter und/oder zu einer Resonatorlängsachse des Halbleiterlasers voneinander beabstandet. Ein Abstand entlang dieser Richtung zwischen der Brechbeschichtung und dem Anschlussbereich liegt bevorzugt bei mindestens 1 µm oder 2 µm oder 5 µm und/oder bei höchstens 100 µm oder 50 µm oder 30 µm oder 15 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung direkt mit dem Anschlussbereich verbunden. Die Brechbeschichtung und der Anschlussbereich können einstückig gestaltet sein und/oder es liegt eine unmittelbare metallische Verbindung zwischen der Brechbeschichtung und dem Anschlussbereich vor. Beispielsweise ist die Brechbeschichtung durch eine oder mehrere Teilschichten des Anschlussbereichs gebildet. Bevorzugt umfasst die Brechbeschichtung hierbei jedoch nicht alle Teilschichten des Anschlussbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung als Fortsetzung des Anschlussbereichs hin zu den Facetten gestaltet. Beispielsweise ist die Brechbeschichtung als einer oder als mehrere längliche Fortsätze und/oder Verschmälerungen des Anschlussbereichs hin zu den Facetten geformt. Dabei kann die Brechbeschichtung eine andere Schichtenfolge aufweisen als der Anschlussbereich, insbesondere weniger und/oder dünnere Schichten.
Die Brechbeschichtung bedeckt in Aufsicht auf die Facetten gesehen die Seitenflächen des Stegwellenleiters vollständig oder überwiegend. Dabei ist die Oberseite des Stegwellenleiters nur teilweise von der Brechbeschichtung bedeckt, beispielsweise zu höchstens 40 % oder 20 %, oder ist auch frei von der Brechbeschichtung. Insbesondere reicht die Brechbeschichtung lediglich von den Seitenflächen her auf die Oberseite, sodass ein Zentralbereich der Oberseite des Stegwellenleiters in Draufsicht gesehen frei von der Brechbeschichtung sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Brechbeschichtung in Aufsicht auf die Facetten gesehen an den Seitenflächen eine andere Dicke auf als an der Oberseite. Beispielsweise ist die Brechbeschichtung an der Oberseite dünner als an den Seitenflächen. Jedoch kann auch umgekehrt die Brechbeschichtung an der Oberseite dicker sein als an den Seitenflächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung auf die Facetten gesehen asymmetrisch zum Stegwellenleiter gestaltet. Insbesondere befindet sich die Brechbeschichtung nur an einer Seite des Stegwellenleiters, die entlang einer Bruchrichtung beim Herstellen der Facetten dem Stegwellenleiter vorausgeht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Brechbeschichtung in Draufsicht gesehen als Streifen geformt. der Streifen kann parallel zur jeweiligen Facette orientiert sein und befindet sich bevorzugt entlang seiner gesamten Länge direkt an der jeweiligen Facette. Beispielsweise weist der Streifen in Draufsicht gesehen eine rechteckige oder näherungsweise rechteckige Gestalt auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Brechbeschichtung in Draufsicht gesehen einen oder mehrere Streifen auf. Der mindestens eine Streifen ist senkrecht zur jeweiligen Facette orientiert. Dies gilt insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 30° oder 15° oder 5°.
Der Begriff Streifen bedeutet insbesondere, dass eine Längsausdehnung um mindestens einen Faktor 2 oder 3 oder 5 größer ist als eine Querausdehnung der entsprechenden Struktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser eine Isolationsschicht. Die Isolationsschicht ist im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterlasers elektrisch isolierend. Die Isolationsschicht ist beispielsweise aus einem Oxid wie Siliziumoxid oder einem Nitrid wie Siliziumnitrid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Isolationsschicht vollständig zwischen die Halbleiterschichtenfolge und die Brechbeschichtung. Die Brechbeschichtung ist mittels der Isolationsschicht von der Halbleiterschichtenfolge elektrisch isolierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Isolationsschicht in gleicher Weise strukturiert wie die Brechbeschichtung. Das heißt, die Isolationsschicht und die Brechbeschichtung können in Draufsicht gesehen zumindest an der Oberseite des Stegwellenleiters oder an der gesamten Oberseite der Halbleiterschichtenfolge deckungsgleich miteinander verlaufen. Deckungsgleich gilt insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 5 µm oder 2 µm oder 1 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser mindestens eine elektrisch isolierende Deckschicht. Die Deckschicht oder die Deckschichten befinden sich direkt an der Brechbeschichtung, insbesondere an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite. Die Deckschicht bedeckt die Brechbeschichtung in Draufsicht gesehen überwiegend oder vollständig. Optional kann die Deckschicht auch freiliegende Seitenflächen der Brechbeschichtung bedecken, insbesondere an einer der Facette abgewandten Seite der Brechbeschichtung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Deckschicht teilweise oder vollständig von einer Deckmetallschicht bedeckt, die aus einer Metallschicht oder aus einem Metallschichtenstapel ist. Die Deckmetallschicht ist insbesondere dazu eingerichtet, an eine externe Befestigungsfläche angelötet zu werden. Über die Deckmetallschicht ist eine verbesserte thermische Anbindung des Halbleiterlasers an einen externen Träger möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser eine oder mehrere Facettenbeschichtungen. Die mindestens eine Facettenbeschichtung erstreckt sich von der Facette her bis auf die Brechbeschichtung. Es ist möglich, dass die Facettenbeschichtung die Brechbeschichtung nicht nur zum Teil, sondern vollständig bedeckt. Damit kann die Brechbeschichtung vollständig von der Facettenbeschichtung und der Halbleiterschichtenfolge und optional von der Isolationsschicht und/oder der Deckschicht und/oder der Passivierungsschicht eingekapselt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform endet die Kontaktschicht beabstandet von den Facetten oder es befindet sich eine elektrisch isolierende Schicht an den Facetten zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Kontaktschicht. Damit ist es möglich, dass direkt an den Facetten keine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Brechbeschichtung an der Halbleiterschichtenfolge eine metallische Haftvermittlerschicht und/oder eine metallische Hilfsschicht. Beispiele für die Haftvermittlerschicht und/oder für die Hilfsschicht sind: Ti, Cr, Ni, Ni-Pt, Ti-Pt, Ti-Pd.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Brechbeschichtung mindestens zwei der folgenden Materialien auf, bevorzugt als Teilschichten: Au, Cr, Ni, Pd, Pd, Ti.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Brechbeschichtung eine Titanteilschicht und eine Goldteilschicht auf oder besteht aus diesen beiden Teilschichten. Die Goldteilschicht befindet sich bevorzugt an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der Titanteilschicht. Es ist möglich, dass die Goldteilschicht eine um mindestens einen Faktor 2 oder 3 und/oder um höchstens einen Faktor 200 oder 20 oder 8 größere Dicke aufweist als die Titanteilschicht. Insbesondere ist die Titanteilschicht als Haftvermittlungsschicht der Goldteilschicht hin zur Halbleiterschichtenfolge gestaltet und die Einstellung der Schallgeschwindigkeit der Brechbeschichtung erfolgt im Wesentlichen über die Goldteilschicht.
Neben dem Schichtpaar Ti-Au sind insbesondere auch die folgenden Schichtpaare, Schichttripel und Schichtquadrupel für die Brechbeschichtung geeignet, jeweils in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge: Cr-Au, Ti-Pt-Au, Ti-Pd-Au, Cr-Pt-Au, Cr-Pd-Au, Ni-Au, Ni-Pd-Au, Ni-Pt-Au, Ni-Pd-Pt-Au, Ti-Pd-Pt-Au.
Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren angegeben. Mit dem Herstellungsverfahren wird bevorzugt ein Halbleiterlaser hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Halbleiterlasers sind daher auch für das Herstellungsverfahren offenbart und umgekehrt.
Das Herstellungsverfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

- Wachsen der Halbleiterschichtenfolge auf einem Aufwachssubstrat wie einem GaN-Substrat,
- Erzeugen der Stegwellenleiter aus der Halbleiterschichtenfolge heraus, beispielsweise mittels Ätzen,
- Aufbringen der Passivierungsschicht und der Kontaktschicht,
- Aufbringen des Anschlussbereichs und der Brechbeschichtung, sodass sich die Brechbeschichtung je über spätere Vereinzelungslinien hinweg erstreckt,
- Erzeugen von Ritzgräben an der Oberseite, wobei die Stegwellenleiter und die Brechbeschichtung bevorzugt je von den Ritzgräben beabstandet bleiben und
- Brechen der Halbleiterschichtenfolge entlang der Vereinzelungslinien, sodass die Facetten entstehen und die Brechbeschichtung an den Facetten zerteilt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Bruchwelle beim Spalten der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats durch die Brechbeschichtung gedämpft. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Schallgeschwindigkeit und/oder eine Geschwindigkeit einer Bruchwelle beim Spalten in der Brechbeschichtung bei mindestens 20 % oder 30 % oder 50 % und/oder bei höchstens 90 % oder 80 % oder 70 % der Schallgeschwindigkeit und/oder einer Geschwindigkeit einer Bruchwelle der Halbleiterschichtenfolge an dem Stegwellenleiter beträgt.
Nachfolgend werden ein hier beschriebener Halbleiterlaser und ein hier beschriebenes Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Beispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 im Figurenteil A eine schematische Draufsicht und im Figurenteil B eine Aufsicht auf Facetten einer nicht erfindungsgemäßen Abwandlung eines Halbleiterlasers,
2 bis 5 in den Figurenteilen A jeweils schematische Draufsichten und in den Figurenteilen B jeweils Aufsichten auf Facetten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
6 im Figurenteil A eine schematische Draufsicht und in den Figurenteilen B und C je eine schematische Aufsicht auf die Facetten von nicht erfindungsgemäßen Abwandlungen von Halbleiterlasern,
7 im Figurenteil A eine schematische Draufsicht und im Figurenteil B eine schematische Aufsicht auf eine Facette einer nicht erfindungsgemäßen Abwandlung eines Halbleiterlasers,
8 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterlasers,
9 bis 12 in den Figurenteilen A schematische Draufsichten und in den Figurenteilen B schematische Aufsichten auf Facetten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
13 im Figurenteil A eine schematische Aufsicht auf eine Facette und in den Figurenteilen B und C je eine schematische Schnittdarstellung durch den Stegwellenleiter von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
14 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Stegwellenleiter eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Halbleiterlasers,
15 eine schematische Schnittdarstellung durch Stegwellenleiter vor einem Erzeugen der Facetten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
16 in den Figurenteilen A, B, C und E schematische Schnittdarstellungen und im Figurenteil D eine schematische Draufsicht von Verfahrensschritten eines Herstellungsverfahrens für nicht erfindungsgemäße Abwandlungen von Halbleiterlasern,
17 eine schematische Aufsicht auf eine Facette einer nicht erfindungsgemäßen Abwandlung eines Halbleiterlasers, und
18 eine schematische Aufsicht auf eine Facette eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Halbleiterlasers.

In 1A ist in einer Draufsicht und in 1B in einer Facettenaufsicht ein Beispiel eines Halbleiterlasers 1 dargestellt. Der Halbleiterlaser 1 weist eine Halbleiterschichtenfolge 2 auf, die sich an einem Substrat 25 befindet. Bei dem Substrat 25 handelt es sich beispielsweise um ein Aufwachssubstrat. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist eine aktive Zone 22 auf. Im Betrieb wird in der aktive Zone 22 über Elektrolumineszenz eine Laserstrahlung erzeugt. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert insbesondere auf dem Materialsystem AlInGaN.
Aus der Halbleiterschichtenfolge 2 heraus ist ein Stegwellenleiter 3 geformt. Der Stegwellenleiter 3 bildet eine Erhebung über übrige Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 2. Über den Stegwellenleiter 3 erfolgt eine Führung der erzeugten Laserstrahlung zwischen zwei Facetten 27, die Resonatorendflächen des Halbleiterlasers 1 bilden. Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist an einer Oberseite 20 mit Ausnahme oben am Stegwellenleiter 3 von einer Passivierungsschicht 4 bedeckt. An der Oberseite des Stegwellenleiters 3 befindet sich bevorzugt eine elektrische Kontaktschicht 5, beispielsweise aus einem Metall oder einem TCO.
Zur elektrischen externen Kontaktierung des Halbleiterlasers 1 ist ein elektrischer Anschlussbereich 6 vorhanden, der durch eine oder mehrere Metallschichten gebildet ist, beispielsweise durch einen Schichtenstapel Ti/Pt/Au/Ti/Pt/Au. Der Anschlussbereich 6 ist beispielsweise zur Bonddrahtkontaktierung oder zur Lötkontaktierung gestaltet. Bevorzugt bedeckt der Anschlussbereich 6 die Oberseite 20 großflächig und erstreckt sich auf sowie beiderseits neben den Stegwellenleiter 3. Der Anschlussbereich 6 endet von den Facetten 27 beabstandet.
Ferner weist der Halbleiterlaser 1 eine Brechbeschichtung 7 auf. Die Brechbeschichtung 7 befindet sich an beiden Facetten 27 und erstreckt sich streifenförmig parallel zu den Facetten 27 und direkt entlang der Facetten 27. Dabei ist die Brechbeschichtung 7 auf den Stegwellenleiter 3 beschränkt, sodass die Facetten 27 in Aufsicht gesehen überwiegend frei von der Brechbeschichtung 7 sind.
In Aufsicht auf die Facetten 27 gesehen ist die Brechbeschichtung 7 U-förmig gestaltet. Damit überdeckt die Brechbeschichtung 7 die Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 sowie Seitenflächen 37 des Stegwellenleiters 3 jeweils vollständig. An den Seitenflächen 37 befindet sich die Passivierungsschicht 4 zwischen der Brechbeschichtung 7 und der Halbleiterschichtenfolge 2.
Die Brechbeschichtung 7 ist bevorzugt aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt, angedeutet durch eine Strichlinie. An der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich zu einer Haftvermittlung bevorzugt eine Ti-Schicht. Die Ti-Schicht wird von einer Au-Schicht abgedeckt. Die Au-Schicht ist bevorzugt dicker als die Ti-Schicht. Beispielsweise weist die Brechbeschichtung 7 eine Dicke von ungefähr 1 µm auf, wobei die Ti-Schicht einen Anteil von ungefähr 200 nm ausmacht und der Rest durch die Au-Schicht gebildet ist. Alternativ wird eine 5 nm dicke Ti-Schicht und eine 100 nm dicke Au-Schicht oder eine 50 nm dicke Ti-Schicht und eine 1000 nm dicke Au-Schicht verwendet.
Eine Breite des Stegwellenleiters 3 liegt beispielsweise zwischen einschließlich 1 µm und 70 µm. Eine Länge des Stegwellenleiters 3 zwischen den Facetten 27 liegt bevorzugt bei mindestens 0,3 mm und/oder bei höchstens 3 mm. Eine Höhe des Stegwellenleiters 3 über den übrigen Gebieten der Halbleiterschichtenfolge 2 beträgt beispielsweise mindestens 0,3 µm und/oder höchstens 3 µm. Der Streifen der Brechbeschichtung 7 entlang der Facetten 27 ist bevorzugt möglichst schmal und weist beispielsweise eine Breite von mindestens 2 µm oder 5 µm oder 10 µm und/oder von höchstens 100 µm oder 50 µm oder 20 µm auf. Ein Abstand zwischen der Brechbeschichtung 7 und dem Anschlussbereich 6 liegt beispielsweise bei mindestens 5 µm und/oder bei höchstens 50 µm. Diese Werte können einzeln oder zusammengenommen entsprechend auch für alle anderen Beispiele gelten.
Durch die Brechbeschichtung 7 ist eine Ausbreitung von Bruchwellen während des Spaltens der Facetten 27 gedämpft und damit eine hohe Spaltqualität und Facettenqualität gewährleistet. Gleichzeitig ist die Brechbeschichtung 7 nur bereichsweise an den Facetten 27 angebracht, sodass eine Metallverschleppung auf die Facetten 27 beim Spalten derselben verhindert wird, wodurch ein COMD-Wahrscheinlichkeit reduziert ist. Somit erfüllt die Brechbeschichtung 7 keine elektrischen Funktionen, sondern erfüllt ausschließlich mechanische Zwecke. Insbesondere wird durch die Brechbeschichtung 7 die Bruchausbreitungsgeschwindigkeit beim Spalten der Facetten 27 direkt an den Facetten 27 eingestellt.
Abweichend von 1 befindet sich beim Ausführungsbeispiel der 2 die Bruchbeschichtung 7 ausschließlich an den Seitenflächen 37 des Stegwellenleiters 3. Die Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 ist frei von der Brechbeschichtung 7.
Abweichend von 2 ist gemäß 3 die Brechbeschichtung 7 als Fortsatz des elektrischen Anschlussbereichs 6 gestaltet. Dabei steht die Brechbeschichtung 7 jedoch nicht in elektrischem Kontakt zur Halbleiterschichtenfolge 2, sondern ist durch die Passivierungsschicht 4 von der Halbleiterschichtenfolge 2 elektrisch separiert.
Ferner ist der 2 zu entnehmen, dass direkt an den Facetten 27 die Kontaktschicht 5 aus 1 nicht vorhanden ist. Dadurch kann eine Bestromung direkt an den Facetten 27 unterbunden werden. Eine entsprechende Konfiguration des Stegwellenleiters 3 ohne Kontaktschicht 5 direkt an den Facetten 27 ist auch in allen anderen Beispielen möglich.
Abweichend von 3 erstreckt sich die Brechbeschichtung 7 in 4 von den Seitenflächen 37 her teilweise auf die Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3. Dabei kann in Aufsicht auf die Facetten 27 gesehen die Brechbeschichtung 7 an einer der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite stufenförmig gestaltet sein.
Die Passivierungsschicht 4 kann sich dabei gleichermaßen auf den Stegwellenleiter 3 erstecken, anders als in 4 gezeigt. Die Kontaktschicht 5 kann alternativ oder zusätzlich unterhalb der Brechbeschichtung 7 entfernt sein.
In 5 ist gezeigt, dass sich die Brechbeschichtung 7 nur an einer der Seitenflächen 37 des Stegwellenleiters 3 befindet. Beispielsweise erfolgt von der Seite der Brechbeschichtung 7 her ein Spalten der Facetten 27.
Dieses asymmetrisches Anbringen der Brechbeschichtung 7, wie in 5 gezeigt, lässt sich auch auf alle anderen Ausführungsbeispiele der Brechbeschichtung 7 übertragen.
In 6 ist gezeigt, dass die Brechbeschichtung 7 an der Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 sowie an den Seitenflächen 37 voneinander verschiedene Dicken aufweist.
Gemäß 6B ist die Brechbeschichtung 7 an der Oberseite 20 dicker als an den Seitenflächen 37.
In 6C ist die Brechbeschichtung 7 in einen Zentralbereich über der Oberseite 20 dünner gestaltet als an Rändern. Direkt an Längskanten des Stegwellenleiters 3 sowie an den Seitenflächen 37 ist die Brechbeschichtung 7 damit dicker gestaltet, beispielsweise um mindestens einen Faktor 2 oder 3 dicker als in dem Zentralbereich über der Oberseite 20. Der bevorzugt mittig liegende Zentralbereich über der Oberseite 20 macht einen Anteil an der gesamten Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 von insbesondere mindestens 40 % oder 60 % oder 80 % und/oder von höchstens 90 % oder 70 % aus.
In 7 ist illustriert, dass die Brechbeschichtung 7 die Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 nur teilweise bedeckt, wobei die Brechbeschichtung 7 auf die Oberseite 20 beschränkt ist. Die Brechbeschichtung 7 kann mittig auf der Oberseite 20 angebracht sein. Alternativ ist eine ausmittige Anordnung möglich, analog zu 5. Die Brechbeschichtung 7 bedeckt die Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 bevorzugt zu mindestens 40 % oder 60 % oder 70 % und/oder zu höchstens 90 % oder 80 %.
In 8 ist gezeigt, dass die Brechbeschichtung 7 in Draufsicht gesehen in mehrere Streifen unterteilt ist. Die Streifen sind elektrisch von dem Anschlussbereich 6 getrennt und erstecken sich senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu den Facetten 27. Die beispielsweise drei Streifen können in Draufsicht gesehen jeweils gleich breit und gleich lang sein oder, anders als in 8 dargestellt, auch unterschiedliche Breiten und/oder unterschiedliche Längen aufweisen.
In 9 ist illustriert, dass anstelle der drei Streifen der 8 insgesamt vier Streifen der Brechbeschichtung 7 vorhanden sind. Die Streifen können symmetrisch auf dem Stegwellenleiter 3 angebracht sein. Es können auch mehr als vier Streifen vorhanden sein. Die äußeren Streifen können zudem die Seitenflächen 37 bedecken oder es sind, anders als in den 8 und 9, die Seitenflächen 37 frei von der Brechbeschichtung 7.
Im Ausführungsbeispiel der 10 ist nur an den Facetten 27 zusätzlich eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 9 vorhanden. Die Isolationsschicht 9 kann sich als vergleichsweise schmaler Streifen komplett entlang der Facetten 27 erstrecken. Damit liegen an den Facetten 27 die Passivierungsschicht 4 und die Isolationsschicht 9 direkt übereinander. Durch die Isolationsschicht 9 ist die Brechbeschichtung 7 elektrisch von der Halbleiterschichtenfolge 2 und insbesondere auch von der Kontaktschicht 5 separiert.
Abweichend von 10 ist die Kontaktschicht 5 optional an den Facetten 27 nicht vorhanden, analog zu 2.
In 11 ist illustriert, dass sich die Streifen der Brechbeschichtung 7 auch ausgehend von dem Anschlussbereich 6 erstrecken können. Auch bei dieser Gestaltung sind die Brechbeschichtung 7 und der Anschlussbereich 6 bevorzugt verschieden voneinander gestaltet und weisen beispielsweise unterschiedliche Metallschichtenstapel auf.
Eine solche Geometrie der Streifen der Brechbeschichtung 7, wie in 11 dargestellt, kann auch insbesondere in den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 vorliegen. Ist eine solche Isolationsschicht 9 vorhanden, so kann die Brechbeschichtung 7 auch bei den Geometrien der Beispiele etwa der 1, 6 oder 7 als Fortsatz des Anschlussbereichs 6 gestaltet sein.
In 12 ist gezeigt, dass die Isolationsschicht 9 in gleicher Weise strukturiert ist wie die Brechbeschichtung 7. Damit sind die Brechbeschichtung 7 und die Isolationsschicht 9 deckungsgleich.
Im Übrigen gelten zur 12 die Ausführungen zu den 10 und 11 entsprechend.
In 13A ist eine Aufsicht auf die Facette 27 gezeigt und die 13B und 13C stellen Schnittdarstellungen in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 13A durch den in 13A markierten Bereich dar.
Auf die Brechbeschichtung 7 ist jeweils eine Deckschicht 8 aufgebracht, die elektrisch isolierend ist.
Die Deckschicht 8 ist beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Oxid oder Nitrid. Eine Dicke der Deckschicht 8 liegt bevorzugt bei höchstens 200 nm oder 100 nm. Gleiches gilt für die Isolationsschicht 9 der 10 bis 12.
In 13B ist die Deckschicht 8 auf eine der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandte Seite der Brechbeschichtung 7 begrenzt.
Demgegenüber erstreckt sich die Deckschicht 8 in 13C auch auf eine der Facette 27 abgewandte Seitenfläche der Brechbeschichtung 7. Damit können elektrische Verbindungen etwa bei einem Anlöten des Halbleiterlasers 1 auf einen nicht gezeichneten externen Träger über die Brechbeschichtung 7 hinweg unterbunden werden, da die Brechbeschichtung 7 von der Deckschicht 8 eingekapselt ist.
Die Ansicht der 14 entspricht den Ansichten aus den 13B und 13C. Zusätzlich ist eine Facettenbeschichtung 28 vorhanden, beispielsweise als Spiegelschicht oder antireflektierende Schicht. Mit der Facettenbeschichtung 28 ist eine Reflektivität der Facette 27 für die Laserstrahlung einstellbar.
Die Facettenbeschichtung 28 erstreckt sich von der Facette 27 her auf eine der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandte Oberseite der Deckschicht 8. Damit kann die Brechbeschichtung 7 im Querschnitt gesehen von der Halbleiterschichtenfolge 2 zusammen mit der Facettenbeschichtung 28 und der Deckschicht 8 vollständig eingekapselt und elektrisch von einer Umgebung separiert sein.
Durch den Schichtstapel an der Facette 27, hauptsächlich durch die Brechbeschichtung 7 und zusätzlich optional durch die Isolationsschicht 9 und die Deckschicht 8 gebildet, ist beim Erzeugen der Facetten 27 die auftretende Bruchwelle einstellbar. Beispielsweise liegt eine Schallgeschwindigkeit von Gold bei ungefähr 1740 m/s und von Titan bei ungefähr 4140 m/s. Durch entsprechende Mischungsverhältnisse lassen sich dazwischenliegende effektive Schallgeschwindigkeiten einstellen. Siliziumdioxid dagegen weist eine Schallgeschwindigkeit von ungefähr 5900 m/s auf.
Im Vergleich dazu liegen die Schallgeschwindigkeiten von GaNbasierten Materialien im Bereich um 3,5 km/s bis 5,5 km/s, abhängig von der konkreten Materialzusammensetzung und auch von der Geometrie des Stegwellenleiters 3 und der jeweiligen Kristallorientierung. Zum Beispiel durch eine Siliziumdioxidschicht an der Facette alleine wäre damit keine Anpassung der Bruchwelle möglich, da die Schallgeschwindigkeit von Siliziumdioxid hierfür zu hoch ist.
Im Ausführungsbeispiel der 15 ist illustriert, dass auf die Deckschicht 8 eine Deckmetallschicht 81 aufgebracht ist. Über die Deckmetallschicht 81 ist erreichbar, dass bei einer Montage des Halbleiterlasers 1 über die Seite mit dem Stegwellenleiter 3 auch eine mechanische und insbesondere thermische Anbindung der Halbleiterschichtenfolge 2 über die Brechbeschichtung 7 erreichbar ist. Gemäß 15 verläuft dabei eine Vereinzelungslinie 12 für das Brechen vorzugsweise mittig durch die noch nicht vom Vereinzeln betroffene Brechbeschichtung 7 samt den zugehörigen Komponenten 8, 81.
Speziell diese Konfiguration der 15 ermöglicht eine sogenannte p-Down-Montage über die Seite mit dem Stegwellenleiter 3.
In 16 ist ein Herstellungsverfahren für Halbleiterlaser 1 illustriert. Gemäß 16A wird die Halbleiterschichtenfolge 2 mit der aktiven Zone 22 auf dem Aufwachssubstrat 25 gewachsen.
In 16B ist illustriert, dass aus der Halbleiterschichtenfolge 2 heraus die Stegwellenleiter 3 strukturiert werden.
In 16C ist dargestellt, dass die weiteren Komponenten 4, 5, 6, 7 aufgebracht werden. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die weiteren Komponenten 4, 5, 6, 7 in den übrigen Figurenteilen der 16 nicht oder nur zum Teil gezeichnet.
In der Draufsicht der 16D ist illustriert, dass entlang der Vereinzelungslinien 12 Ritzgräben 10 gestaltet sind. Einer der Ritzgräben 10 befindet sich bevorzugt an einer Außenkante der Halbleiterschichtenfolge 2 sowie des Aufwachssubstrats 25. Optional befinden sich weitere Ritzgräben 10 zwischen zumindest einigen der Stegwellenleiter 3. Dabei sind die Stegwellenleiter 3 und auch die Brechbeschichtung 7 bevorzugt von den Ritzgräben 10 beabstandet. Die Ritzgräben 10 werden mit einem nicht gezeichneten Ritzwerkzeug erzeugt.
In der Schnittdarstellung der 16 ist illustriert, dass entlang der Vereinzelungslinien 10 ausgehend von dem randständigen Ritzgraben 10 ein Erzeugen der Facetten 27 mittels Brechen erfolgt. Dabei wird ein Spaltwerkzeug 11 an einer den Stegwellenleitern 3 abgewandten Seiten des Aufwachssubstrats 25 eingesetzt. Somit erfolgt ein Brechen durch die Brechbeschichtungen 7 hindurch.
Optional erfolgt ferner ein Vereinzeln zu einzelnen Halbleiterlasern 1 oder zu Halbleiterlaserbarren 1, die mehrere der Stegwellenleiter 3 umfassen, entlang von Trennlinien 13. Die Trennlinien 13 verlaufen parallel zu den Stegwellenleitern 3.
Beim Beispiel der 17 erstreckt sich die Brechbeschichtung 7 von der Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 über dessen Seitenflächen 37 hinweg auch auf die Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 neben dem Stegwellenleiter 3. Ein Bereich der Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 neben dem Stegwellenleiter 3, der von der Brechbeschichtung 7 bedeckt ist, ist bevorzugt relativ schmal. Zum Beispiel weist dieser Bereich je auf einer Seite des Stegwellenleiter 3 eine Breite von höchstens 150 % oder 75 % oder 40 % der Breite des Stegwellenleiters 3 selbst auf.
Das Ausführungsbeispiel der 18 entspricht einer Kombination der Beispiele der 17 und 5. Die Oberseite 20 des Stegwellenleiters 3 ist bevorzugt zu höchstens 50 % oder 30 % von der Brechbeschichtung 7 bedeckt.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterlaser
2: Halbleiterschichtenfolge
20: Oberseite
22: aktive Zone
25: Aufwachssubstrat
27: Facette
28: Facettenbeschichtung
3: Stegwellenleiter
37: Seitenfläche
4: Passivierungsschicht
5: elektrische Kontaktschicht
6: elektrischer Anschlussbereich
7: Brechbeschichtung
8: Deckschicht
81: Deckmetallschicht
9: Isolationsschicht
10: Ritzgraben
11: Spaltwerkzeug
12: Vereinzelungslinie
13: Trennlinie

Claims

Halbleiterlaser (1) mit - einer Halbleiterschichtenfolge (2), in der sich eine aktive Zone (22) zur Erzeugung einer Laserstrahlung befindet, - einem Stegwellenleiter (3), der als Erhebung aus der Halbleiterschichtenfolge (2) heraus gestaltet ist, - einer elektrischen Kontaktschicht (5) direkt am Stegwellenleiter (3) zur Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge (2), - einem metallischen elektrischen Anschlussbereich (6) direkt an der Kontaktschicht (5) zum externen elektrischen Anschließen des Halbleiterlasers (1) an einer Oberseite (20) der Halbleiterschichtenfolge (2), - einer metallischen Brechbeschichtung (7), die bis direkt an Facetten (27) der Halbleiterschichtenfolge (2) heranreicht und die sich an dem Stegwellenleiter (3) befindet, wobei die Brechbeschichtung (7) elektrisch funktionslos ist und eine niedrigere Schallgeschwindigkeit aufweist als die Halbleiterschichtenfolge (2) im Bereich des Stegwellenleiters (3), - die Brechbeschichtung (7) auf die Facetten (27) gesehen mindestens eine Seitenfläche (37) des Stegwellenleiters (3) vollständig bedeckt, und - die Oberseite (20) des Stegwellenleiters (3) nur teilweise von der Brechbeschichtung (7) bedeckt ist oder frei von der Brechbeschichtung (7) ist.
Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - die Facetten (27) als Resonatorendflächen eines Resonators für die Laserstrahlung gestaltet sind, - die Brechbeschichtung (7) einen von dem Anschlussbereich (6) verschiedenen Schichtaufbau aufweist, - die Brechbeschichtung (7) je nur entlang eines Teils der Facetten (27) angebracht ist, - die Brechbeschichtung (7) aus mehreren deckungsgleich angeordneten Teilschichten zusammengesetzt ist, und - eine Dicke der Brechbeschichtung (7) zwischen einschließlich 0,1 µm und 3 µm liegt.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brechbeschichtung (7) elektrisch von dem Anschlussbereich (6) und von der Halbleiterschichtenfolge (2) isoliert ist.
Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Abstand zwischen der Brechbeschichtung (7) und dem Anschlussbereich (6) in Richtung parallel zum Stegwellenleiter (3) zwischen einschließlich 2 µm und 50 µm liegt.
Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Brechbeschichtung (7) direkt mit dem Anschlussbereich (6) verbunden ist und als Fortsetzung des Anschlussbereich (6) hin zu den Facetten (27) gestaltet ist.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Brechbeschichtung (7) ausschließlich an den Seitenflächen (37) des Stegwellenleiters (3) befindet.
Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Brechbeschichtung (7) auf die Facetten (27) gesehen beide Seitenflächen (37) des Stegwellenleiters (3) jeweils vollständig bedeckt, und wobei die Oberseite (20) des Stegwellenleiters (3) nur teilweise von der Brechbeschichtung (7) bedeckt ist.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brechbeschichtung (7) auf die Facetten (27) gesehen an den Seitenflächen (37) eine andere Dicke aufweist als an der Oberseite (20).
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brechbeschichtung (7) auf die Facetten (27) gesehen asymmetrisch zum Stegwellenleiter (3) gestaltet ist.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brechbeschichtung (7) in Draufsicht gesehen mehrere Streifen aufweist, die senkrecht zur jeweiligen Facette (27) verlaufen.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (9), wobei sich die Isolationsschicht (9) vollständig zwischen die Halbleiterschichtenfolge (2) und die Brechbeschichtung (7) erstreckt.
Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Isolationsschicht (9) in gleicher Weise strukturiert ist wie die Brechbeschichtung (7), sodass die Isolationsschicht (9) und die Brechbeschichtung (7) in Draufsicht gesehen zumindest an der Oberseite (20) des Stegwellenleiters (3) deckungsgleich miteinander verlaufen.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine elektrisch isolierende Deckschicht (8) direkt an der Brechbeschichtung (7), wobei die Deckschicht (8) die Brechbeschichtung (7) zumindest in Draufsicht gesehen vollständig abdeckt, und wobei die Deckschicht (8) teilweise oder vollständig mit einer Deckmetallschicht (81) bedeckt ist.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Facettenbeschichtung (28), wobei sich die Facettenbeschichtung (28) bis auf die Brechbeschichtung (7) erstreckt.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktschicht (5) von den Facetten (27) beabstandet endet, sodass direkt an den Facetten (27) keine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge (2) erfolgt.
Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) auf AlInGaN basiert und die Brechbeschichtung (7) eine Ti-Teilschicht und an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite der Ti-Teilschicht eine Au-Teilschicht aufweist, und wobei die Au-Teilschicht um mindestens einen Faktor 2 und um höchstens einen Faktor 20 dicker ist als die Ti-Teilschicht.
Herstellungsverfahren für einen Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den Schritten: - Wachsen der Halbleiterschichtenfolge (2) auf einem Aufwachssubstrat (20), - Erzeugen der Stegwellenleiter (3) aus der Halbleiterschichtenfolge (2) heraus, - Aufbringen einer Passivierungsschicht (4) und der Kontaktschicht (5), - Aufbringen des Anschlussbereichs (6) und der Brechbeschichtung (7), sodass sich die Brechbeschichtung (7) je über Vereinzelungslinien (12) hinweg erstreckt, - Erzeugen von Ritzgräben (10) an der Oberseite (20), wobei die Stegwellenleiter (3) und die Brechbeschichtung (7) von den Ritzgräben (10) beabstandet bleiben, und - Spalten der Halbleiterschichtenfolge (2) entlang der Vereinzelungslinien (12), sodass die Facetten (27) entstehen und die Brechbeschichtung (7) an den Facetten (27) zerteilt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei beim Spalten eine Bruchwelle durch die Brechbeschichtung (7) gedämpft wird, und wobei die Schallgeschwindigkeit beim Spalten in der Brechbeschichtung (7) zwischen einschließlich 30 % und 80 % der Schallgeschwindigkeit der Halbleiterschichtenfolge (2) am Stegwellenleiter (3) beträgt.