DE102022115644A1 - Laserdiodenbauelement und verfahren zur herstellung zumindest eines laserdiodenbauelements - Google Patents

Abstract

Es wird ein Laserdiodenbauelement (1) angegeben, umfassend- zumindest einen Halbleiterschichtenstapel (2),- zumindest eine erste Kontaktstruktur (6), die zumindest ein erstes Kontaktelement (7) aufweist,- zumindest eine zweite Kontaktstruktur (9), die zumindest ein zweites Kontaktelement (10) aufweist, wobei das zumindest eine zweite Kontaktelement (10) auf derselben Seite des Laserdiodenbauelements (1) angeordnet ist wie das zumindest eine erste Kontaktelement (7), und- zumindest einen Resonator (11) umfassend- einen ersten Resonatorbereich (12), der eine erste Reflexionsschicht (13) aufweist, die auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel (2) angeordnet ist,- einen zweiten Resonatorbereich (14), der eine erste Reflexionsschicht (15) und eine zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht (16) aufweist, die jeweils auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel (2) angeordnet sind, wobeidie zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht (16) das zumindest eine erste Kontaktelement (7) mit einem ersten Halbleiterbereich (3) des Halbleiterschichtenstapels (2) oder das zumindest eine zweite Kontaktelement (10) mit einem zweiten Halbleiterbereich (5) des Halbleiterschichtenstapels (2) elektrisch leitend verbindet. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Laserdiodenbauelements (1) angegeben.

Description

• Es werden ein Laserdiodenbauelement und ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Laserdiodenbauelements angegeben. Beispielsweise ist das Laserdiodenbauelement dafür geeignet, kohärente Strahlung, etwa im ultravioletten bis infraroten Spektralbereich, zu emittieren.
• Es sind beispielsweise kantenemittierende Laserdiodenbauelemente bekannt, die jeweils mittels eines oberseitigen und unterseitigen Kontakts auf zwei verschiedenen Seiten des Laserdiodenbauelements elektrisch angeschlossen werden können. Für die Montage, insbesondere von fortgeschrittenen Bauelementen, kann es jedoch vorteilhaft sein, dass beide Kontakte auf einer Seite angeordnet sind und das Bauelement damit ein Flip-Chip-Design aufweist. Dies kann aber prozesstechnisch aufwändig sein, wenn dafür weitere Ätz- und Beschichtungsschritte benötigt werden.
• Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend unter anderem darin, ein Laserdiodenbauelement mit einem Flip-Chip-Design anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht vorliegend unter anderem darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Laserdiodenbauelements anzugeben.
• Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Laserdiodenbauelement und ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Laserdiodenbauelements mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungen eines Laserdiodenbauelements sowie eines Verfahrens zur Herstellung zumindest eines Laserdiodenbauelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Laserdiodenbauelements umfasst dieses zumindest einen Halbleiterschichtenstapel, der einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich angeordnete aktive Zone zur Emission beziehungsweise Erzeugung von Laserstrahlung, das heißt kohärenter Strahlung, aufweist.
• Die aktive Zone kann eine Folge von Einzelschichten aufweisen, mittels welchen eine Quantentopfstruktur, insbesondere eine Einfach-Quantentopfstruktur (Single Quantum Well, SQW) oder Mehrfach-Quantentopfstruktur (Multiple Quantum Well, MQW), ausgebildet ist.
• Der erste Halbleiterbereich kann einen ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise eine p-Leitfähigkeit, aufweisen. Weiterhin kann der zweite Halbleiterbereich einen zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise eine n-Leitfähigkeit, aufweisen. Der erste und zweite Halbleiterbereich können jeweils eine Folge von Einzelschichten aufweisen, die teilweise undotiert oder gering dotiert sein können. Bei den Einzelschichten kann es sich um epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat abgeschiedene Schichten handeln.
• Für die Halbleiterbereiche beziehungsweise Einzelschichten des Halbleiterschichtenstapels kommen beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. „Auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichten Al_nGa_mIn_1-n-mAs, Al_nGa_mIn_1-n-mP, In_nGa_1-nAs_mP_1-m oder Al_nGa_mIn_1-n-mN enthalten, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 < m ≤ 1 und n+m ≤ 1 gilt. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al_nGa_mIn_1-n-mAs-, Al_nGa_mIn_1-n-mP-, In_nGa_1-nAs_mP_1-m- oder Al_nGa_mIn_1-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As bzw. P bzw. N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können. Auch ein quinternärer Halbleiter aus Al, Ga, In (Gruppe III) und P und As (Gruppe V) ist denkbar.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserdiodenbauelement zumindest eine erste Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs, die zumindest ein erstes Kontaktelement aufweist, sowie zumindest eine zweite Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs, die zumindest ein zweites Kontaktelement aufweist, wobei das zumindest eine zweite Kontaktelement auf derselben Seite des Laserdiodenbauelements angeordnet ist wie das zumindest eine erste Kontaktelement. Mit anderen Worten kann das Laserdiodenbauelement ein Flip-Chip-Design aufweisen. Das Flip-Chip-Design vereinfacht beispielsweise eine Integration des Laserdiodenbauelements in ICs (Integrated Circuits) oder die Montage auf einem Träger mit Wellenleiter, um zum Beispiel mehrere Farben zu kombinieren.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Laserdiodenbauelement zumindest einen Resonator, der einen ersten Resonatorbereich und einen zweiten Resonatorbereich aufweist. Dabei kann der erste Resonatorbereich eine erste, auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel angeordnete Reflexionsschicht aufweisen. Weiterhin kann der zweite Resonatorbereich eine erste Reflexionsschicht und eine zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht aufweisen, die jeweils auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel angeordnet sind. Unter einer „Reflexionsschicht“ ist vorliegend beispielsweise eine Schicht zu verstehen, die für die in der aktiven Zone erzeugte Laserstrahlung eine Reflektivität von mindestens 10%, vorzugweise von mindestens 20%, besonders bevorzugt von mindestens 70% aufweist. Beispielsweise ist der erste Resonatorbereich an einer Strahlungsauskoppelseite des Laserdiodenbauelements angeordnet. Weiterhin kann der zweite Resonatorbereich auf einer der Strahlungsauskoppelseite gegenüberliegenden Seite des Laserdiodenbauelements angeordnet sein. Die ersten Reflexionsschichten können jeweils abwechselnd angeordnete Schichten eines höheren und eines niedrigeren Brechungsindex aufweisen. Beispielsweise handelt es sich bei den ersten Reflexionsschichten jeweils um einen Bragg-Spiegel.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mittels der zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsschicht das zumindest eine erste Kontaktelement mit dem ersten Halbleiterbereich oder das zumindest eine zweite Kontaktelement mit dem zweiten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbunden. Insbesondere stellt die zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterbereich, der von der Seite, an der sich die Kontaktelemente befinden, weiter entfernt ist, und dem zugehörigen Kontaktelement her. Dadurch kann in vorteilhafterweise Weise ein Laserdiodenbauelement mit einem Flip-Chip-Design realisiert werden. Ferner wird eine Herstellung des Laserdiodenbauelements durch die Nutzung der zweiten Reflexionsschicht als elektrische Verbindungsschicht weniger komplex und schneller.
• Beispielsweise kann eine direkt an die zweite Reflexionsschicht angrenzende Schicht des weiter entfernten Halbleiterbereichs eine höhere Dotierung aufweisen als der restliche Teil des Halbleiterbereichs. Dadurch kann der elektrische Kontakt verbessert werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Laserdiodenbauelements umfasst dieses:
• - zumindest einen Halbleiterschichtenstapel, der einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich angeordnete aktive Zone zur Emission von Laserstrahlung aufweist,
• - zumindest eine erste Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs, die zumindest ein erstes Kontaktelement aufweist,
• - zumindest eine zweite Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs, die zumindest ein zweites Kontaktelement aufweist, wobei das zumindest eine zweite Kontaktelement auf derselben Seite des Laserdiodenbauelements angeordnet ist wie das zumindest eine erste Kontaktelement, und
• - zumindest einen Resonator umfassend
  • - einen ersten Resonatorbereich, der eine erste Reflexionsschicht aufweist, die auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel angeordnet ist,
  • - einen zweiten Resonatorbereich, der eine erste Reflexionsschicht und eine zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht aufweist, die jeweils auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel angeordnet sind, wobei
  die zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht das zumindest eine erste Kontaktelement mit dem ersten Halbleiterbereich oder das zumindest eine zweite Kontaktelement mit dem zweiten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbindet.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist der zumindest eine Halbleiterschichtenstapel eine erste Hauptfläche und eine zweite, der ersten Hauptfläche gegenüberliegende Hauptfläche sowie eine erste Seitenfläche und eine zweite, der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche auf. Die erste und zweite Seitenfläche können jeweils zumindest bereichsweise quer zur ersten und zweiten Hauptfläche verlaufen. Die erste und zweite Seitenfläche können jeweils ausgehend von der ersten Hauptfläche bis über die aktive Zone hinaus quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur ersten und zweiten Hauptfläche verlaufen, wobei „im Wesentlichen“ vorliegend „im Rahmen üblicher Herstellungstoleranzen“ bedeutet. Dabei können die erste und zweite Seitenfläche im zweiten Halbleiterbereich jeweils einen im Wesentlichen horizontalen Abschnitt aufweisen und am Übergang zur zweiten Hauptfläche jeweils quer, im Wesentlichen senkrecht, zur ersten und zweiten Hauptfläche verlaufen. Dadurch kann der Halbleiterschichtenstapel einen ersten Seitenbereich aufweisen, der in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement in einer ersten lateralen Richtung über die erste Hauptfläche übersteht, sowie einen zweiten Seitenbereich, der in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement in einer zweiten lateralen Richtung über die erste Hauptfläche übersteht. Der Halbleiterschichtenstapel kann in weiteren lateralen Richtungen weitere überstehende Seitenbereiche aufweisen.
• Beispielsweise befindet sich der erste Resonatorbereich an der ersten Seitenfläche und bedeckt vorzugsweise einen strukturierten Bereich des Halbleiterschichtenstapels, während sich der zweite Resonatorbereich an der zweiten Seitenfläche befindet und vorzugsweise auch einen strukturierten Bereich des Halbleiterschichtenstapels bedeckt. Dabei können sich die strukturierten Bereiche jeweils in vertikalen Abschnitten der Seitenflächen befinden.
• Die erste und zweite Hauptfläche können den Halbleiterschichtenstapel in Richtungen im Wesentlichen quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterschichtenstapels begrenzen, während die erste und zweite Seitenfläche den Halbleiterschichtenstapel zumindest bereichsweise in Richtungen im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterschichtenstapels begrenzen können.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung handelt es sich bei dem Laserdiodenbauelement um ein kantenemittierendes Laserdiodenbauelement. Hierbei wird Strahlung im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der aktiven Zone(n) des Laserdiodenbauelements abgestrahlt. Dabei kann das Laserdiodenbauelement an der ersten Hauptfläche eine Stegstruktur zur lateralen Wellenführung aufweisen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung bilden die erste Reflexionsschicht des ersten Resonatorbereichs und die erste Reflexionsschicht des zweiten Resonatorbereichs eine zusammenhängende Schicht. Dies bedeutet, dass alle Bereiche der ersten Reflexionsschichten miteinander verbunden sind.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung ist die zusammenhängende Schicht auf allen Seitenflächen des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels angeordnet. Der zumindest eine Halbleiterschichtenstapel kann beispielsweise eine zumindest annähernd quaderförmige Gestalt und damit vier Seitenflächen aufweisen. Alle vier Seitenflächen können von der zusammenhängenden Schicht jeweils teilweise oder vollständig bedeckt sein.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist der zumindest eine Halbeiterschichtenstapel an der zweiten Seitenfläche in von dem zweiten Resonatorbereich bedeckten Teilen Ätzspuren auf. Die Ätzspuren sind insbesondere das Ergebnis der Herstellung des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels beziehungsweise der zweiten Seitenfläche mittels Ätzens. Entsprechend kann der zumindest eine Halbeiterschichtenstapel auch an der ersten Seitenfläche in von dem ersten Resonatorbereich bedeckten Teilen Ätzspuren aufweisen. Bei den weiter oben erwähnten strukturierten Bereichen kann es sich also um geätzte Bereiche handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Seitenfläche mittels Brechen erzeugt wird.
• Durch die Herstellung der strukturierten Bereiche mittels Ätzens können die Reflexionsschichten bereits in einem Waferverbund auf den Halbleiterschichtenstapel aufgebracht werden. Eine vorausgehende Zerteilung des Waferverbunds, beispielsweise durch Brechen, zur Herstellung der Seitenflächen ist dabei nicht nötig, so dass der Herstellungsprozess insgesamt weniger aufwändig ist.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung sind die ersten Reflexionsschichten an der ersten Hauptfläche durch einen Zwischenraum voneinander beabstandet, in welchem das zumindest eine erste Kontaktelement oder ein Teil der zweiten Reflexionsschicht angeordnet ist.
• Die ersten Reflexionsschichten können jeweils elektrisch schwach leitend oder elektrisch isolierend sein. In diesem Fall kann die erste Reflexionsschicht des zweiten Resonatorbereichs die Funktion einer Isolationsschicht haben, welche einen pn-Übergang der aktiven Zone von der elektrisch leitfähigen, zweiten Reflexionsschicht elektrisch isoliert.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weisen die ersten Reflexionsschichten jeweils eine dielektrische Schicht oder dielektrische Schichtenfolge auf. Geeignete Materialien für die dielektrische Schicht oder dielektrische Schichtenfolge sind beispielsweise HfO, ZrO, TaO, SiN, SiO, SiON, AlO, AlON, NbO. Die ersten Reflexionsschichten können hinsichtlich Material und Schichtaufbau gleich ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die ersten Reflexionsschichten, beispielsweise zur Erzielung verschiedener Reflektivitäten, aus verschiedenen Materialien und/oder mit verschiedenem Schichtaufbau gebildet werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung kann die zweite Reflexionsschicht eine metallische Schicht oder metallische Schichtenfolge aufweisen oder aus einer metallischen Schicht oder metallischen Schichtenfolge bestehen. Unter einer „metallischen Schicht“ oder einer „metallischen Schichtenfolge“ ist beispielsweise eine Schicht oder Schichtenfolge mit metallischen Eigenschaften zu verstehen. Für die metallische Schicht oder metallische Schichtenfolge kommen zum Beispiel Ag, Ti, TiW, Rh, Au, Pt oder Kombinationen aus diesen Materialien in Frage.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist der zweite Resonatorbereich eine für die Laserstrahlung höhere Reflektivität auf als der erste Resonatorbereich. Beispielsweise kann der erste Resonatorbereich in einem Wellenlängenbereich von 410 nm bis 470 nm eine Reflektivität zwischen 70% und 80% aufweisen, während der zweite Resonatorbereich in diesem Wellenlängenbereich eine Reflektivität von wenigstens 95% aufweisen kann.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung ist die zweite Reflexionsschicht zumindest teilweise auf einer dem Halbleiterschichtenstapel abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht des zweiten Resonatorbereichs angeordnet. Insbesondere ist die zweite Reflexionsschicht im zweiten Resonatorbereich auf einer dem Halbleiterschichtenstapel abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht angeordnet.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung erstreckt sich die zweite Reflexionsschicht vom zweiten Halbleiterbereich über die zweite Seitenfläche bis auf die erste Hauptfläche. Eine laterale Ausdehnung der zweiten Reflexionsschicht kann größer sein als eine laterale Ausdehnung der Stegstruktur und kleiner als oder gleich groß wie eine laterale Ausdehnung der zweiten Seitenfläche.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung ist die zweite Reflexionsschicht auf mindestens einer weiteren, von der ersten und zweiten Seitenfläche verschiedenen Seitenfläche angeordnet und kann dabei eine laterale Ausdehnung aufweisen, die kleiner als oder gleich groß ist wie eine laterale Ausdehnung der betreffenden Seitenfläche.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das Laserdiodenbauelement eine Passivierungsschicht auf, die auf der zweiten Reflexionsschicht angeordnet ist. Die Passivierungsschicht ist beispielsweise dafür vorgesehen, die zweite Reflexionsschicht, die aus einem vergleichsweise reaktionsfreudigen Material wie Ag gebildet sein kann, zu schützen. Bei der Passivierungsschicht kann es sich um eine dielektrische Schicht handeln, für die Materialien wie zum Beispiel SiO, SiN, SiON, ZrO, DLC (Diamond Like Carbon), SiC, AlN, HfO und NbO in Betracht kommen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung sind das zumindest eine erste und zweite Kontaktelement auf der ersten Hauptfläche oder auf der zweiten Hauptfläche angeordnet. Beispielsweise können das zumindest eine erste und zweite Kontaktelement in Draufsicht auf die Hauptfläche, auf der sie angeordnet sind, nebeneinander, das heißt nicht überlappend, angeordnet sein. Die Kontaktelemente können jeweils streifenförmig, L-förmig oder U-förmig ausgebildet sein. Die Stegstruktur kann zumindest von einem der Kontaktelemente zumindest bereichsweise bedeckt werden.
• Für das zumindest eine erste und zweite Kontaktelement kommen jeweils elektrisch leitfähige Materialien wie etwa Ti, Pt, Au, ZnO, TiW, Pd, Rh oder Kombinationen daraus in Frage.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das Laserdiodenbauelement zumindest zwei Halbleiterschichtenstapel auf, die durch einen Zwischenraum voneinander beabstandet sind. Bei einer möglichen Ausgestaltung dient der eine an den Zwischenraum angrenzende Halbleiterschichtenstapel zur Erzeugung von Laserstrahlung, während der andere an den Zwischenraum angrenzende Halbleiterschichtenstapel nicht zur Erzeugung von Laserstrahlung vorgesehen ist. Dabei kann der zweite Resonatorbereich des zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels in dem Zwischenraum angeordnet sein. Mittels einer geeigneten Positionierung des Zwischenraums kann eine Resonatorlänge des Resonators gezielt eingestellt werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das Laserdiodenbauelement zumindest zwei Halbleiterschichtenstapel auf, die zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen sein können, wobei die zumindest zwei Halbleiterschichtenstapel mit einem gemeinsamen ersten Resonatorbereich versehen sind. Die zweiten Resonatorbereiche können separate Bereiche sein oder ebenfalls einen gemeinsamen Bereich bilden. Im Falle eines gemeinsamen zweiten Resonatorbereichs weist das Laserdiodenbauelement insbesondere eine gemeinsame zweite Reflexionsschicht und ein gemeinsames Kontaktelement auf.
• Das nachfolgend beschriebene Verfahren ist für die Herstellung zumindest eines Laserdiodenbauelements der oben genannten Art geeignet. Im Zusammenhang mit dem Laserdiodenbauelement beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung zumindest eines Laserdiodenbauelements der oben genannten Art umfasst dieses folgende Schritte:
• - Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge, die eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und eine zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht aufweist,
• - Strukturieren der Halbleiterschichtenfolge, wobei zumindest ein Halbleiterschichtenstapel erzeugt wird, der einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich angeordnete aktive Zone zur Emission von Laserstrahlung aufweist,
• - Aufbringen zumindest einer ersten Reflexionsausgangsschicht auf die Halbleiterschichtenfolge zur Herstellung von ersten Reflexionsschichten eines ersten Resonatorbereichs und eines zweiten Resonatorbereichs von zumindest einem Resonator zumindest eines Laserdiodenbauelements,
• - Aufbringen zumindest einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsausgangsschicht auf die Halbleiterschichtenfolge zur Herstellung zumindest einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsschicht des zweiten Resonatorbereichs von zumindest einem Resonator zumindest eines Laserdiodenbauelements,
• - Erzeugen zumindest eines ersten Kontaktelements zumindest einer ersten Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs und zumindest eines zweiten Kontaktelements zumindest einer zweiten Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs von zumindest einem Laserdiodenbauelement, wobei das zumindest eine zweite Kontaktelement auf derselben Seite des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels angeordnet wird wie das zumindest eine erste Kontaktelement, und wobei die zweite Reflexionsausgangsschicht derart auf der Halbleiterschichtenfolge angeordnet wird, dass sie das zumindest eine erste Kontaktelement mit dem ersten Halbleiterbereich oder das zumindest eine zweite Kontaktelement mit dem zweiten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbindet.
• Dabei können die Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
• Die Halbleiterschichtenfolge entspricht insbesondere hinsichtlich ihres Schichtaufbaus und ihrer Materialzusammensetzung dem Halbleiterschichtenstapel, der aus ihr hergestellt wird, so dass die diesbezüglich gemachten Ausführungen für die Halbleiterschichtenfolge entsprechend gelten. Vorzugsweise entsteht aus der ersten Halbleiterschicht der erste Halbleiterbereich, aus der aktiven Schicht die aktive Zone und aus der zweiten Halbleiterschicht der zweite Halbleiterbereich. Die Halbleiterschichtenfolge kann auf einem Substrat bereitgestellt werden, auf dem sie beispielsweise epitaktisch aufgewachsen ist.
• Die erste/n Reflexionsausgangsschicht/en entspricht/entsprechen insbesondere hinsichtlich ihres Schichtaufbaus und ihrer Materialzusammensetzung der/den ersten Reflexionsschicht/en, die aus ihr/ihnen hergestellt wird/werden, so dass die diesbezüglich gemachten Ausführungen für die erste/n Reflexionsausgangsschicht/en entsprechend gelten. Ferner entspricht/entsprechen die zweite/n Reflexionsausgangsschicht/en insbesondere hinsichtlich ihres Schichtaufbaus und ihrer Materialzusammensetzung der/den zweiten Reflexionsschicht/en, die jeweils aus ihr/ihnen hergestellt wird/werden, so dass die diesbezüglich gemachten Ausführungen für die zweite Reflexionsausgangsschicht/en entsprechend gelten.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die Halbleiterschichtenfolge mittels Ätzens strukturiert, wobei beim Ätzen zumindest ein Teil einer ersten Seitenfläche und zumindest ein Teil einer zweiten Seitenfläche des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels erzeugt werden. Der Schritt des Ätzens kann beispielsweise einen ersten Ätzprozess aufweisen, der insbesondere einen Plasmaätzprozess mittels Chlor- und Argon-Ionen, einen Laserablationsprozess oder einen photochemischen Nassätzprozess aufweist. Der Schritt des Ätzens kann ferner einen zweiten Ätzprozess aufweisen, bei welchem insbesondere nasschemisch mittels beispielsweise KOH, NaOH, NH₄OH, LiOH, TMAH, NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon) geätzt wird und vorzugsweise die erste und zweite Seitenfläche geglättet werden. Mittels des zweiten Ätzprozesses können Kristallebenen des für die Halbleiterschichtenfolge verwendeten Materialsystems herausgearbeitet werden, die sich als Laserfacetten besonders gut eignen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung erfolgt das Strukturieren der Halbleiterschichtenfolge ausgehend von einer der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch bis in die zweite Halbleiterschicht hinein. Insbesondere bestimmt eine Tiefe der Strukturierung eine vertikale Ausdehnung eines strukturierten Bereichs der jeweiligen Seitenfläche. Die Tiefe beziehungsweise vertikale Ausdehnung gibt beispielsweise eine Ausdehnung im Wesentlichen parallel zu einer vertikalen Richtung an, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft.
• Vorzugsweise wird die Halbleiterschichtenfolge in der vertikalen Richtung beim Strukturieren nicht vollständig durchdrungen, das heißt nicht zerteilt, was im Unterschied zum Brechen eine weitere Prozessierung im Waferverbund ermöglicht. Der Herstellungsprozess kann dadurch vereinfacht werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird in der ersten Reflexionsausgangsschicht zumindest ein Zwischenraum erzeugt, in welchem das zumindest eine erste Kontaktelement oder ein Teil der zweiten Reflexionsausgangsschicht angeordnet wird.
• Das Laserdiodenbauelement eignet sich besonders für AR (Augmented Reality) und VR (Virtual Reality)-Anwendungen sowie für Projektions- und Beleuchtungsanwendungen.
• Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• Es zeigen:
• 1A eine schematische Querschnittsansicht und 1B bis 1E schematische Draufsichten von Ausführungsbeispielen eines Laserdiodenbauelements, das jeweils eine wie in 1A dargestellte Querschnittsansicht aufweist,
• 2A ein Schaubild der Reflektivität einer ersten Reflexionsschicht und 2B ein Schaubild der Reflektivität einer ersten Reflexionsschicht, die mit einer zweiten Reflexionsschicht kombiniert ist,
• 3C eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserdiodenbauelements und 3A und 3B schematische Draufsichten von Zwischenprodukten des Laserdiodenbauelements sowie 3D bis 3F schematische Draufsichten von weiteren Ausführungsbeispielen eines Laserdiodenbauelements,
• 4 bis 7 schematische Querschnittsansichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements,
• 8A eine schematische Querschnittsansicht und 8B eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserdiodenbauelements,
• 9A eine schematische Querschnittsansicht und 9B eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserdiodenbauelements,
• 10 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserdiodenbauelements,
• 11A eine schematische Querschnittsansicht und 11B eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserdiodenbauelements,
• 12 bis 15 schematische Querschnittsansichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements,
• 16A, oben bis 16E, oben schematische Querschnittsansichten und 16A, unten bis 16E, unten schematische Draufsichten verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
• 17A bis 17G schematische Querschnittsansichten verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sowie 17G eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserdiodenbauelements,
• 18 und 19 schematische Querschnittsansichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements.
• 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 notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
• In Verbindung mit den 1A bis 1E werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements 1 beschrieben. Dabei umfasst das Laserdiodenbauelement 1, wie in 1A dargestellt, einen Halbleiterschichtenstapel 2, der einen ersten Halbleiterbereich 3, beispielsweise einen p-leitenden Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich 5, beispielsweise einen n-leitenden Halbleiterbereich, und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 3, 5 angeordnete aktive Zone 4 aufweist, die dafür vorgesehen ist, im Betrieb Laserstrahlung, etwa im ultravioletten bis infraroten Spektralbereich, zu erzeugen und zu emittieren. Dabei kann in einer vertikalen Richtung V die aktive Zone 4 auf den zweiten Halbleiterbereich 5 und der erste Halbleiterbereich 3 auf die aktive Zone 4 folgen, wobei es sich beispielsweise bei der vertikalen Richtung V um eine Wachstumsrichtung handelt, in der die Halbleiterbereiche 3, 4, 5 nacheinander epitaktisch auf ein Aufwachssubstrat (nicht dargestellt) aufgewachsen werden. Das Aufwachssubstrat kann nach der Herstellung des Halbleiterschichtenstapels 2 vollständig abgelöst oder zumindest gedünnt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Aufwachssubstrat als Träger, auf dem der Halbleiterschichtenstapel 2 angeordnet ist, im Laserdiodenbauelement 1 verbleibt oder aber ein anderer Träger (nicht dargestellt) verwendet wird.
• Für die Halbleiterbereiche 3, 4, 5 beziehungsweise Einzelschichten des Halbleiterschichtenstapels 2 kommen, wie bereits weiter oben erwähnt, beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht.
• Der Halbleiterschichtenstapel 2 weist eine erste Hauptfläche 2A und eine zweite, der ersten Hauptfläche 2A gegenüberliegende Hauptfläche 2B sowie eine erste Seitenfläche 2C und eine zweite, der ersten Seitenfläche 2C gegenüberliegende Seitenfläche 2D auf. Die erste und zweite Seitenfläche 2C, 2D verlaufen ausgehend von der ersten Hauptfläche 2A bis über die aktive Zone 4 hinaus jeweils quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur ersten und zweiten Hauptfläche 2A, 2B, weisen im zweiten Halbleiterbereich 5 jeweils einen im Wesentlichen horizontalen Abschnitt 20C'', 20D'' auf und verlaufen am Übergang zur zweiten Hauptfläche 2B jeweils quer, im Wesentlichen senkrecht, zur ersten und zweiten Hauptfläche 2A, 2B. Dadurch weist der Halbleiterschichtenstapel 2 einen ersten Seitenbereich 20C auf, der in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement 1 in einer ersten lateralen Richtung L1 über die erste Hauptfläche 2A übersteht, sowie einen zweiten Seitenbereich 20D, der in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement 1 in einer zweiten lateralen Richtung L2 über die erste Hauptfläche 2A übersteht. Die erste und zweite laterale Richtung L1, L2 sind beispielsweise parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterschichtenstapels 2 beziehungsweise Laserdiodenbauelements 1 und quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur vertikalen Richtung V angeordnet. Die erste und zweite Hauptfläche 2A, 2B können den Halbleiterschichtenstapel 2 in Richtungen im Wesentlichen quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterschichtenstapels 2 begrenzen, während die erste und zweite Seitenfläche 2C, 2D den Halbleiterschichtenstapel 2 zumindest bereichsweise in Richtungen im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterschichtenstapels 2 begrenzen. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Hauptfläche 2A um eine Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs 3, während es sich bei der zweiten Hauptfläche 2B um eine Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs 5 handelt.
• Ferner umfasst das Laserdiodenbauelement 1 einen Resonator 11, der einen ersten Resonatorbereich 12 und einen zweiten Resonatorbereich 14 aufweist, wobei der erste Resonatorbereich 12 an der ersten Seitenfläche 2C und der zweite Resonatorbereich 14 an der zweiten Seitenfläche 2D angeordnet ist. Die aktive Zone 4 ist zwischen dem ersten und zweiten Resonatorbereich 12, 14 angeordnet.
• Dabei weist der erste Resonatorbereich 12 eine erste Reflexionsschicht 13 auf, die auf dem Halbleiterschichtenstapel 2 angeordnet ist und sich auf der ersten Seitenfläche 2C ausgehend von dem ersten überstehenden Seitenbereich 20C bis auf die erste Hauptfläche 2A erstreckt. Ferner weist der zweite Resonatorbereich 14 eine erste Reflexionsschicht 15 und eine zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht 16 auf, die jeweils auf dem Halbleiterschichtenstapel 2 angeordnet sind und sich auf der zweiten Seitenfläche 2D ausgehend von dem zweiten überstehenden Seitenbereich 20D bis auf die erste Hauptfläche 2A erstrecken. Mit anderen Worten erstrecken sich die erste und zweite Reflexionsschicht 15, 16 jeweils vom zweiten Halbleiterbereich 5 über die zweite Seitenfläche 2D bis auf die erste Hauptfläche 2A, während sich die erste Reflexionsschicht 13 über die erste Seitenfläche 2C bis auf die erste Hauptfläche 2A erstreckt.
• Bei dem Laserdiodenbauelement 1 handelt es sich beispielsweise um ein kantenemittierendes Laserdiodenbauelement 1, bei dem die Laserstrahlung S im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der aktiven Zone 4 abgestrahlt wird. Insbesondere tritt die Laserstrahlung S auf der Seite der ersten Seitenfläche 2C aus dem Laserdiodenbauelement 1 aus, so dass es sich bei dieser Seite um eine Strahlungsauskoppelseite handelt. Dabei kann das Laserdiodenbauelement 1 an der ersten Hauptfläche 2A eine Stegstruktur 20A zur lateralen Wellenführung aufweisen.
• Unter einer „Reflexionsschicht“ ist vorliegend beispielsweise eine Schicht zu verstehen, die für die in der aktiven Zone 4 erzeugte Laserstrahlung eine Reflektivität von mindestens 10%, vorzugweise von mindestens 20%, besonders bevorzugt von mindestens 70% aufweist. Beispielsweise können die ersten Reflexionsschichten 13, 15 jeweils eine dielektrische Schicht oder dielektrische Schichtenfolge aufweisen oder daraus bestehen. Die ersten Reflexionsschichten 13, 15 können jeweils abwechselnd angeordnete Schichten eines höheren und eines niedrigeren Brechungsindex aufweisen. Beispielsweise handelt es sich bei den ersten Reflexionsschichten 13, 15 jeweils um einen Bragg-Spiegel.
• Geeignete Materialien für die dielektrische Schicht oder dielektrische Schichtenfolge sind beispielsweise HfO, ZrO, TaO, SiN, SiO, SiON, AlO, AlON, NbO. Die ersten Reflexionsschichten 13, 15 können hinsichtlich Material und Schichtaufbau gleich ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die ersten Reflexionsschichten 13, 15, beispielsweise zur Erzielung verschiedener Reflektivitäten, aus verschiedenen Materialien und/oder mit verschiedenem Schichtaufbau gebildet werden.
• Die zweite Reflexionsschicht 16 kann eine metallische Schicht oder metallische Schichtenfolge aufweisen oder aus einer metallischen Schicht oder metallischen Schichtenfolge bestehen. Unter einer „metallischen Schicht“ oder einer „metallischen Schichtenfolge“ ist beispielsweise eine Schicht oder Schichtenfolge mit metallischen Eigenschaften zu verstehen. Für die metallische Schicht oder metallische Schichtenfolge kommen zum Beispiel Ag, Ti, TiW, Rh, Au, Pt oder Kombinationen aus diesen Materialien in Frage.
• Die zweite Reflexionsschicht 16 ist zumindest teilweise auf einer dem Halbleiterschichtenstapel 2 abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht 15 des zweiten Resonatorbereichs 14 angeordnet. Insbesondere ist die zweite Reflexionsschicht 16 im zweiten Resonatorbereich 14 auf einer dem Halbleiterschichtenstapel 2 abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht 15 angeordnet.
• Der zweite Resonatorbereich 14 weist mit Vorteil eine für die Laserstrahlung S höhere Reflektivität auf als der erste Resonatorbereich 12.
• Aus den Schaubildern der 2A und 2B gehen berechnete Reflektivitäten R [%] in Abhängigkeit der Wellenlänge λ [nm] für eine dielektrische Reflexionsschicht (vgl. 2A) und für eine Schichtenfolge aus einer dielektrischen Reflexionsschicht und einer Reflexionsschicht aus Ag (vgl. 2B) hervor. Während die Reflektivität R bei einer dielektrischen Reflexionsschicht bei 445 nm 80% beträgt, kann sie durch Bedeckung mit einer Ag-Schicht auf etwa 99% gesteigert werden. Entsprechend kann die Reflektivität des zweiten Resonatorbereichs 14 durch die zweite Reflexionsschicht 16 gegenüber dem ersten Resonatorbereich 12 erhöht werden.
• Beispielsweise kann der erste Resonatorbereich 12 in einem Wellenlängenbereich von 410 nm bis 470 nm eine Reflektivität zwischen 70% und 80% aufweisen, während der zweite Resonatorbereich 14 in diesem Wellenlängenbereich eine Reflektivität von wenigstens 95% aufweisen kann.
• Das Laserdiodenbauelement 1 umfasst eine erste Kontaktstruktur 6 zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3, die ein erstes Kontaktelement 7 aufweist, sowie eine zweite Kontaktstruktur 9 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5, die ein zweites Kontaktelement 10 aufweist, wobei das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 auf der ersten Hauptfläche 2A und damit auf derselben Seite des Halbleiterschichtenstapels 2 beziehungsweise Laserdiodenbauelements 1 angeordnet sind. Durch eine Anordnung der Kontaktelemente 7, 10 auf derselben Seite ist bei dem Laserdiodenbauelement 1 ein Flip-Chip-Design verwirklicht.
• Darüber hinaus weist die erste Kontaktstruktur 6 eine Kontaktschicht 8 auf, die zwischen dem ersten Halbleiterbereich 3 und dem ersten Kontaktelement 7 angeordnet ist und einen elektrischen Kontakt verbessert. Für die Kontaktschicht 8 kommen Materialien mit vergleichsweise guter elektrischer Leitfähigkeit wie Pd, Pt, Rh, ITO, Ni, Rh, ZnO oder Kombinationen davon in Frage.
• Für das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 kommen jeweils elektrisch leitfähige Materialien wie etwa Ti, Pt, Au, ZnO, TiW, Pd, Rh oder Kombinationen daraus in Frage.
• Weiterhin ist zwischen dem zweiten Kontaktelement 10 und dem Halbleiterschichtenstapel 2 die zweite Reflexionsschicht 16 angeordnet. Mittels der zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsschicht 16 ist das zweite Kontaktelement 10 mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbunden. Die zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht 16 stellt also eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterbereich 5, der von der Seite, an der sich die Kontaktelemente 7, 10 befinden, weiter entfernt ist, und dem zugehörigen Kontaktelement 10 her.
• Die zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht 16 ist dabei Teil der zweiten Kontaktstruktur 9. Durch eine Nutzung der zweiten Reflexionsschicht 16 als elektrische Verbindungsschicht kann das Laserdiodenbauelement 1 auf einfache Weise mit einem Flip-Chip-Design realisiert werden.
• Die ersten Reflexionsschichten 13, 15 können jeweils elektrisch schwach leitend oder elektrisch isolierend sein. Dadurch kann die erste Reflexionsschicht 15 die Funktion einer Isolationsschicht haben, welche einen pn-Übergang der aktiven Zone 4 von der elektrisch leitfähigen, zweiten Reflexionsschicht 16 elektrisch isoliert.
• Die ersten Reflexionsschichten 13, 15 sind an der ersten Hauptfläche 2A durch einen Zwischenraum 17 voneinander beabstandet, in welchem das erste Kontaktelement 7 angeordnet ist. Die ersten Reflexionsschichten 13, 15 können eine zusammenhängende Schicht bilden, so dass alle Bereiche der ersten Reflexionsschichten 13, 15 miteinander verbunden sind.
• Der Halbleiterschichtenstapel 2 kann eine annähernd quaderförmige Gestalt und damit vier Seitenflächen 2C, 2D, 2E, 2F aufweisen (vgl. 1B). Alle vier Seitenflächen 2C, 2D, 2E, 2F können von zumindest einer ersten Reflexionsschicht 13, 15 beziehungsweise von der zusammenhängenden Schicht jeweils teilweise oder vollständig bedeckt sein.
• Der Halbeiterschichtenstapel 2 weist an der ersten und zweiten Seitenfläche 2C, 2D in von den Resonatorbereichen 12, 14 bedeckten Teilen strukturierte Bereiche mit Ätzspuren (nicht dargestellt) auf. Die Ätzspuren sind insbesondere das Ergebnis der Herstellung des Halbleiterschichtenstapels 2 mittels Ätzens. Durch die Herstellung mittels Ätzens, wie in Verbindung mit den 16A bis 16E näher beschrieben, können die Reflexionsschichten 13, 15, 16 bereits in einem Waferverbund auf den Halbleiterschichtenstapel 2 aufgebracht werden. Eine vorausgehende Zerteilung des Waferverbunds, beispielsweise durch Brechen, zur Herstellung der Seitenflächen 2C, 2D ist dabei nicht nötig, so dass der Herstellungsprozess insgesamt weniger aufwändig ist.
• Aus den 1B bis 1E gehen verschiedene Ausgestaltungen der zweiten Reflexionsschicht 16 und der Kontaktelemente 7, 10 hervor, wie sie bei dem in Verbindung mit 1A beschriebenen Laserdiodenbauelement 1 verwirklicht sein können.
• Dabei ist eine laterale Ausdehnung a1 der zweiten Reflexionsschicht 16 jeweils größer als eine laterale Ausdehnung a2 der Stegstruktur 20A und kleiner als eine laterale Ausdehnung a3 der zweiten Seitenfläche 2D, wobei die lateralen Ausdehnungen a1, a2, a3 jeweils entlang einer dritten lateralen Richtung L3 bestimmt werden, die quer zur ersten und zweiten lateralen Richtung L1, L2 und zur vertikalen Richtung V verläuft.
• Ferner sind das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 in Draufsicht auf die erste Hauptfläche 2A nebeneinander angeordnet. Das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 können jeweils streifenförmig (vgl. 1B und 1C) ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 jeweils L-förmig ausgebildet sind (vgl. 1D und 1E). Dabei können die L-förmigen Kontaktelemente 7, 10 in einer Weise zueinander orientiert sein, dass sie möglichst kompakt angeordnet sind. Das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 können in einer Weise positioniert und gestaltet werden, dass eine Montage beziehungsweise elektrische Kontaktierung des Laserdiodenbauelements 1 auf einem Anschlussträger einfach und zuverlässig erfolgen kann.
• Die Kontaktelemente 7, 10 verlaufen bei den Ausgestaltungen der 1B bis 1E jeweils zumindest bereichsweise quer, insbesondere zumindest bereichsweise im Wesentlichen senkrecht, zu der Stegstruktur 20A, so dass diese von den jeweiligen Kontaktelementen 7, 10 bereichsweise bedeckt wird. Damit kann die Reflektivität an der Stegstruktur 20A erhöht werden.
• Das in Verbindung mit den 1A bis 1E beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Weitere Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen werden anhand der 3A bis 3C und 3D bis 3F beschrieben. Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen der 1A bis 1E erstreckt sich das zweite Kontaktelement 10 bei diesen Ausführungsbeispielen über die erste Hauptfläche 2A hinaus bis auf zumindest eine Seitenfläche.
• Das Laserdiodenbauelement 1 kann zusätzlich zu dem ersten und zweiten Seitenbereich 20C, 20D einen dritten Seitenbereich 20E aufweisen, der in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement 1 in der dritten lateralen Richtung L3 über die erste Hauptfläche 2A übersteht (vgl. 3A). Die zweite Reflexionsschicht 16 kann dabei auch auf dem dritten Seitenbereich 20E aufgebracht sein (vgl. 3B). Ausgehend vom zweiten Halbleiterbereich 5 des dritten Seitenbereichs 20E kann sich die zweite Reflexionsschicht 16 über die dritte Seitenfläche 2E bis auf die erste Hauptfläche 2A erstrecken. Weiterhin kann sich die zweite Reflexionsschicht 16 in lateralen Richtungen über die zweiten und dritten Seitenflächen 2D, 2E erstrecken. Die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Halbleiterbereich 5 und dem zweiten Kontaktelement 10 kann dadurch verbessert werden.
• Ferner kann das Laserdiodenbauelement 1 zusätzlich einen vierten Seitenbereich 20F aufweisen, der in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement 1 in einer vierten lateralen Richtung L4, die quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur ersten und zweiten lateralen Richtung L1, L2 verläuft, über die erste Hauptfläche 2A übersteht (vgl. 3D bis 3F). Die zweite Reflexionsschicht 16 kann dabei auch auf dem vierten Seitenbereich 20F aufgebracht sein (vgl. 3D bis 3F). Ausgehend vom zweiten Halbleiterbereich 5 des vierten Seitenbereichs 20E kann sich die zweite Reflexionsschicht 16 über die vierte Seitenfläche 2F bis auf die erste Hauptfläche 2A erstrecken. Weiterhin kann sich die zweite Reflexionsschicht 16 lateral über die zweiten, dritten und vierten Seitenfläche 2D, 2E, 2F erstrecken. Die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Halbleiterbereich 5 und dem zweiten Kontaktelement 10 kann dadurch weiter verbessert werden.
• Während das erste Kontaktelement 7 nur auf der ersten Hauptfläche 2A, insbesondere auf der Stegstruktur 20A angeordnet ist, erstreckt sich das zweite Kontaktelement 10 von der ersten Hauptfläche 2A bis auf mehrere Seitenflächen beziehungsweise Seitenbereiche. Bei dem in 3C dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das zweite Kontaktelement 10 bis auf den zweiten und dritten Seitenbereich 20D, 20E und bei den in 3D bis 3F dargestellten Ausführungsbeispielen außerdem auf den vierten Seitenbereich 20F. Das zweite Kontaktelement 10 kann als ein zusammenhängender Bereich in Draufsicht auf das Laserdiodenbauelement 1 beispielsweise streifenförmig oder U-förmig (vgl. 3C, 3E, 3F) oder unzusammenhängend in Form zweier Streifen ausgeführt sein (vgl. 3D).
• Das in Verbindung mit den 3A bis 3F beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand von 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Laserdiodenbauelements 1 beschrieben. Hierbei weist der von den Kontaktelementen 7, 10 weiter entfernte Halbleiterbereich, etwa der zweite Halbleiterbereich 5, eine Schicht 18 mit höherer Dotierung als der restliche Halbleiterbereich auf. Insbesondere grenzt die hoch dotierte, beispielsweise n++ Schicht 18 direkt an die zweite Reflexionsschicht 16 an. Dadurch kann der elektrische Kontakt verbessert werden.
• Das in Verbindung mit 4 beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand der 5 bis 7 werden weitere Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements 1 beschrieben. Dabei weist das Laserdiodenbauelement 1 eine Passivierungsschicht 19 auf, die beispielsweise dafür vorgesehen ist, die zweite Reflexionsschicht 16, die aus einem vergleichsweise reaktionsfreudigen Material wie Ag gebildet sein kann, zu schützen. Bei der Passivierungsschicht 19 kann es sich um eine dielektrische Schicht handeln, für die Materialien wie zum Beispiel SiO, SiN, SiON, ZrO, DLC (Diamond Like Carbon), SiC, AlN, HfO und NbO in Betracht kommen.
• Wie in 5 dargestellt ist, kann die Passivierungsschicht 19 auf der ersten Reflexionsschicht 15 beziehungsweise zweiten Reflexionsschicht 16 des zweiten Resonatorbereichs 14 angeordnet sein und sich vom zweiten Halbleiterbereich 5 des zweiten Seitenbereichs 20D über die zweite Seitenfläche 2D bis auf die erste Hauptfläche 2A erstrecken.
• Wie in 6 dargestellt ist, kann die Passivierungsschicht 19 auch auf der ersten Reflexionsschicht 13 des ersten Resonatorbereichs 12 angeordnet sein und sich vom zweiten Halbleiterbereich 5 des ersten Seitenbereichs 20C über die erste Seitenfläche 2C bis auf die erste Hauptfläche 2A erstrecken. Die Passivierungsschicht 19 kann die Reflektivität des ersten Resonatorbereichs 12 verändern, so dass dies bei der Gestaltung des Resonators 11 entsprechend zu berücksichtigen ist.
• Wie in 7 dargestellt ist, kann sich die zweite Reflexionsschicht 16 bis unter das erste Kontaktelement 7 erstrecken. Dies kann Vorteile bei der Wärmeabfuhr bieten oder andere Designs der Kontaktelemente 7, 10 ermöglichen und damit die Montage vereinfachen. Die Passivierungsschicht 19 kann dabei unterhalb des ersten und zweiten Kontaktelements 7, 10 angeordnet sein und eine elektrische Isolierung zwischen der zweiten Reflexionsschicht 16 und dem ersten Kontaktelement 7 bilden.
• Das in Verbindung mit den 5 bis 7 beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand der 8A bis 11B werden weitere Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements 1 beschrieben. Dabei weist das Laserdiodenbauelement 1 zwei Halbleiterschichtenstapel 2, 2' auf, die durch einen Zwischenraum 21 voneinander beabstandet sind. Der Zwischenraum 21 reicht bis in die zusammenhängend ausgebildeten zweiten Halbleiterbereiche 5 und trennt die ersten Halbleiterbereiche 3 voneinander.
• Nur einer der beiden Halbleiterschichtenstapel 2, 2` ist zur Erzeugung von Laserstrahlung vorgesehen. Der zweite Resonatorbereich 14 des zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels 2 ist in dem Zwischenraum 21 angeordnet. Der zweite Resonatorbereich 14 muss also nicht wie bei den vorausgehenden Ausführungsbeispielen an einer Außenseite des Laserdiodenbauelements 1 angeordnet sein, sondern kann sich auch in dessen Innerem befinden. Dies kann Vorteile haben, wenn sehr kurze Resonatorlängen erzeugt werden sollen, aber größere Bauelemente benötigt werden, da zu kleine schwer zu handhaben sind bei Montage und Messprozessen.
• Die erste Reflexionsschicht 15 des zweiten Resonatorbereichs 14 ist auf den ersten Hauptflächen 2A der Halbleiterschichtenstapel 2, 2' und in dem Zwischenraum 21 angeordnet, wobei die erste Reflexionsschicht 15 in dem Zwischenraum 21 eine Öffnung 26 für die zweite Reflexionsschicht 16 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5 aufweist. Die zweite Reflexionsschicht 16 erstreckt sich von der ersten Hauptfläche 2A des zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels 2 durch den Zwischenraum 21 hindurch bis auf die erste Hauptfläche 2A des anderen Halbleiterschichtenstapels 2'.
• Wie bei dem in den 8A und 8B dargestellten Ausführungsbeispiel können das erste und zweite Kontaktelement 7, 10 auf der ersten Hauptfläche 2A des zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels 2 angeordnet sein.
• Es ist jedoch auch möglich, dass sich das zweite Kontaktelement 10 bis auf die erste Hauptfläche 2A des anderen Halbleiterschichtenstapels 2' erstreckt und den Zwischenraum 21 ausfüllt (vgl. 9A und 9B). Ferner ist es möglich, dass das zweite Kontaktelement 10 nur auf der ersten Hauptfläche 2A des nicht zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels 2' angeordnet ist (vgl. 10). Derartige Anordnungen des zweiten Kontaktelements 10 können bei kleinen Bauelementen und Resonatorlängen Platzprobleme lösen.
• Während die zweite Seitenfläche 2D des zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels 2 vorzugsweise geätzt ist, kann die erste Seitenfläche 2C des zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapels 2 gebrochen sein und dabei im Wesentlichen quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur ersten und zweiten Hauptfläche 2A, 2B verlaufen (vgl. 11A und 11B). Dies hat den Vorteil einer besseren Qualität der ersten Seitenfläche 2C, sollte der Ätzprozess Probleme bereiten. Während die erste und zweite Reflexionsschicht 15, 16 in einem Waferverbund erzeugt werden können, ist es möglich, die erste Reflexionsschicht 13 durch Besputtern der gebrochenen Seitenfläche 2C herzustellen. Dies kann Vorteile bei der Zuverlässigkeit der Bauelemente bieten.
• Das in Verbindung mit den 8 bis 11 beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand der 12 bis 15 werden weitere Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements 1 beschrieben. Dabei weist das Laserdiodenbauelement 1 zwei zur Strahlungsemission vorgesehene Halbleiterschichtenstapel 2, 2" auf, die mit einem gemeinsamen ersten Resonatorbereich 12 versehen sind. Ferner kann das Laserdiodenbauelement 1 einen nicht zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapel 2` aufweisen. Die zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapel 2, 2" können jeweils durch einen zusammenhängenden (vgl. 12) oder unterbrochenen (vgl. 14) Zwischenraum 21 von dem nicht zur Strahlungsemission vorgesehenen Halbleiterschichtenstapel 2' beabstandet sein (vgl. 12, 14).
• Die zweiten Resonatorbereiche 14 können einen gemeinsamen Bereich bilden (vgl. 12 und 13) oder separate Bereiche sein (vgl. 14 und 15). Während für jeden Halbleiterschichtenstapel 2, 2" ein separates erstes Kontaktelement 7 vorgesehen ist, können im Falle eines gemeinsamen zweiten Resonatorbereichs 14 insbesondere eine gemeinsame zweite Reflexionsschicht 16 und ein gemeinsames zweites Kontaktelement 10 vorgesehen sein. Im Falle von separaten zweiten Resonatorbereichen 14 können die zweiten Reflexionsschichten 16 und Kontaktelemente 10 separat ausgebildet sein.
• Das in Verbindung mit den 12 bis 15 beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand der 16A bis 16E wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens beschrieben, das dafür geeignet ist, ein Laserdiodenbauelement 1, wie etwa in Verbindung mit den vorausgehenden Figuren beschrieben, herzustellen. Die oberen Figuren zeigen schematische Querschnittsansichten. Die unteren Figuren zeigen jeweils die zugehörigen schematischen Draufsichten.
• Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens einer Halbleiterschichtenfolge 22, die eine erste Halbleiterschicht 23, eine zweite Halbleiterschicht 25 und eine zwischen der ersten Halbleiterschicht 23 und der zweiten Halbleiterschicht 25 angeordnete aktive Schicht 24 aufweist (vgl. 16A).
• Die Halbleiterschichtenfolge 22 kann an einer ersten Oberfläche 22A eine Stegstruktur 20A' aufweisen, die mittels Ätzens hergestellt werden kann.
• Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Strukturierens der Halbleiterschichtenfolge 22, wobei zumindest ein Halbleiterschichtenstapel 2 erzeugt wird, der einen ersten Halbleiterbereich 3, einen zweiten Halbleiterbereich 5 und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 3, 5 angeordnete aktive Zone 4 zur Emission von Laserstrahlung aufweist (vgl. 16B).
• Die Halbleiterschichtenfolge 22 entspricht hinsichtlich ihres Schichtaufbaus und ihrer Materialzusammensetzung dem Halbleiterschichtenstapel 2, der aus ihr hergestellt wird, so dass die diesbezüglich gemachten Ausführungen für die Halbleiterschichtenfolge 22 entsprechend gelten. Insbesondere entsteht aus der ersten Halbleiterschicht 23 der erste Halbleiterbereich 3, aus der aktiven Schicht 24 die aktive Zone 4 und aus der zweiten Halbleiterschicht 25 der zweite Halbleiterbereich 5. Die Halbleiterschichtenfolge 22 kann auf einem Substrat (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, auf dem sie beispielsweise epitaktisch aufgewachsen ist.
• Die Halbleiterschichtenfolge 22 wird vorzugsweise mittels Ätzens strukturiert, wobei beim Ätzen zumindest ein Teil einer ersten Seitenfläche 2C und zumindest ein Teil einer zweiten Seitenfläche 2D des Halbleiterschichtenstapels 2 erzeugt werden. Der Schritt des Ätzens kann beispielsweise einen ersten Ätzprozess aufweisen, der insbesondere einen Plasmaätzprozess mittels Chlor- und Argon-Ionen, einen Laserablationsprozess oder einen photochemischen Nassätzprozess aufweist. Der Schritt des Ätzens kann ferner einen zweiten Ätzprozess aufweisen, bei welchem insbesondere nasschemisch mittels beispielsweise KOH, NaOH, NH₄OH, LiOH, TMAH, NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon) geätzt wird und vorzugsweise die erste und zweite Seitenfläche 2C, 2D geglättet werden. Mittels des zweiten Ätzprozesses können Kristallebenen des für die Halbleiterschichtenfolge 22 verwendeten Materialsystems herausgearbeitet werden, die sich als Laserfacetten besonders gut eignen.
• Insbesondere erfolgt das Strukturieren beziehungsweise Ätzen der Halbleiterschichtenfolge 22 ausgehend von der ersten Oberfläche 22A beziehungsweise einer der zweiten Halbleiterschicht 25 abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht 23 in Richtung einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 22B durch die Halbleiterschichtenfolge 22 hindurch bis in die zweite Halbleiterschicht 25 hinein. Dabei bestimmt eine Tiefe T der Strukturierung eine vertikale Ausdehnung h eines vertikalen Abschnitts 20C`, 20D` der jeweiligen Seitenfläche 2C, 2D. Die Tiefe T beziehungsweise vertikale Ausdehnung h gibt eine Ausdehnung im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterschichtenstapels 2 beziehungsweise parallel zur vertikalen Richtung V an, bei der es sich um eine Wachstumsrichtung handeln kann, in welcher die Schichten 25, 24, 23 nacheinander aufgewachsen sind.
• Die Halbleiterschichtenfolge 22 wird bei der Strukturierung nicht vollständig durchdrungen, so dass die erste und zweite Seitenfläche 2C, 2D in der zweiten Halbleiterschicht 25 beziehungsweise im zweiten Halbleiterbereich 5 jeweils einen im Wesentlichen horizontalen Abschnitt 20C'', 20D'' aufweisen. Dadurch kann der Halbleiterschichtenstapel 2 einen ersten Seitenbereich 20C aufweisen, der in Draufsicht in einer ersten lateralen Richtung L1 über die erste Hauptfläche 2A übersteht, sowie einen zweiten Seitenbereich 20D, der in Draufsicht in einer zweiten lateralen Richtung L2 über die erste Hauptfläche 2A übersteht.
• Auf einer ersten Hauptfläche 2A des Halbleiterschichtenstapels 2 kann eine Kontaktschicht erzeugt werden (nicht dargestellt, vgl. aber Kontaktschicht 8 in 1A).
• Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Aufbringens einer ersten Reflexionsausgangsschicht 27 auf die Halbleiterschichtenfolge 22 zur Herstellung von ersten Reflexionsschichten 13, 15 eines ersten Resonatorbereichs 12 und eines zweiten Resonatorbereichs 14 von zumindest einem Resonator 11 eines Laserdiodenbauelements 1 (vgl. 16C und 16E). Die erste Reflexionsausgangsschicht 27 kann ohne Unterbrechungen aufgebracht und anschließend strukturiert werden, so dass sie zumindest einen Zwischenraum 17 für ein erstes Kontaktelement 7 eines Laserdiodenbauelements 1 und zumindest eine Öffnung 26` für eine zweite Reflexionsschicht 16 eines Laserdiodenbauelements 1 aufweist. Die erste Reflexionsausgangsschicht 27 kann die Stegstruktur 20A` schützen, so dass keine weitere Passivierung nötig ist. Es ist jedoch möglich, vor dem Aufbringen der Reflexionsausgangsschicht 27 eine Passivierung auf der Stegstruktur 20A` anzuordnen.
• Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Aufbringens einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsausgangsschicht 28 auf die Halbleiterschichtenfolge 22 zur Herstellung einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsschicht 16 eines zweiten Resonatorbereichs 14 eines Laserdiodenbauelements 1 (vgl. 16D und 16E). Dabei wird die Reflexionsausgangsschicht 28 so aufgebracht, dass sie in der Öffnung 26` angeordnet ist und bis auf die erste Oberfläche 22A reicht. Die zweite Reflexionsausgangsschicht 28 wird derart auf der Halbleiterschichtenfolge 22 angeordnet, dass sie ein zweites Kontaktelement 10 mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbinden kann (vgl. 16E).
• Die erste Reflexionsausgangsschicht 27 entspricht insbesondere hinsichtlich ihres Schichtaufbaus und ihrer Materialzusammensetzung den ersten Reflexionsschichten 13, 15, die aus ihr hergestellt werden, so dass die diesbezüglich gemachten Ausführungen für die erste Reflexionsausgangsschicht 27 entsprechend gelten. Ferner entspricht die zweite Reflexionsausgangsschicht 28 insbesondere hinsichtlich ihres Schichtaufbaus und ihrer Materialzusammensetzung der zweiten Reflexionsschicht 16, die aus ihr hergestellt wird, so dass die diesbezüglich gemachten Ausführungen für die zweite Reflexionsausgangsschicht 28 entsprechend gelten.
• Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Erzeugens zumindest eines ersten Kontaktelements 7 zumindest einer ersten Kontaktstruktur 6 zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3 und zumindest eines zweiten Kontaktelements 10 zumindest einer zweiten Kontaktstruktur 9 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5 von zumindest einem Laserdiodenbauelement 1, wobei die beiden Kontaktelemente 7, 10 auf derselben Seite des Halbleiterschichtenstapels 2, beispielsweise auf der ersten Hauptfläche 2A beziehungsweise ersten Oberfläche 22A, angeordnet werden (vgl. 16E).
• Die in Verbindung mit den 16A bis 16E beschriebenen Schritte können in einem Waferverbund durchgeführt werden. Nach dem in Verbindung mit 16E beschriebenen Schritt kann der Waferverbund in eine Vielzahl von Laserdiodenbauelementen 1 vereinzelt werden, die eine wie in 16E dargestellte Querschnittsansicht aufweisen können.
• Das in Verbindung mit den 16A bis 16E beschriebene Verfahren beziehungsweise das daraus resultierende Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand der 17A bis 17G wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens beschrieben, das dafür geeignet ist, ein Laserdiodenbauelement 1 herzustellen, bei dem die Kontaktelemente an einer anderen Seite angeordnet sind als bei den vorausgehenden Ausführungsbeispielen.
• Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens einer Halbleiterschichtenfolge 22 (vgl. 17A), die wie in Verbindung mit 16B beschrieben mittels Ätzens strukturiert werden kann. Dabei wird die Halbleiterschichtenfolge 22 im Bereich der zu erzeugenden zweiten Seitenfläche 2D tiefer geätzt als im Bereich der zu erzeugenden ersten Seitenfläche 2C, so dass eine vertikale Ausdehnung h1 eines vertikalen Abschnitts 20C` der ersten Seitenfläche 2C kleiner ist als eine vertikale Ausdehnung h2 eines vertikalen Abschnitts 20D` der zweiten Seitenfläche 2D. Vorzugsweise wird die zweite Halbleiterschicht 25 bei der Strukturierung der Halbleiterschichtenfolge 22 größtenteils durchdrungen, so dass die zu erzeugende zweite Reflexionsschicht 16 im fertigen Laserdiodenbauelement 1 von der zweiten Hauptfläche 2B aus kontaktiert werden kann.
• Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Aufbringens einer ersten Reflexionsausgangsschicht 27 auf die Halbleiterschichtenfolge 22 zur Herstellung von ersten Reflexionsschichten 13, 15 eines ersten Resonatorbereichs 12 und eines zweiten Resonatorbereichs 14 von zumindest einem Resonator 11 eines Laserdiodenbauelements 1 (vgl. 17B und 17G). Die erste Reflexionsausgangsschicht 27 kann ohne Unterbrechungen aufgebracht werden.
• Anschließend kann die erste Reflexionsausgangsschicht 27 strukturiert werden, so dass sie an der ersten Oberfläche 22A zumindest einen Zwischenraum 17 und an der zweiten Seitenfläche 2D im zweiten Halbleiterbereich 25 zumindest eine Öffnung 26` für die zu erzeugende zweite Reflexionsschicht 16 eines Laserdiodenbauelements 1 aufweist (vgl. 17G). In der Öffnung 26` kann eine Isolierschicht 29, etwa aus einem dielektrischen Material, angeordnet werden (vgl. 17C).
• Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Aufbringens einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsausgangsschicht 28 auf die Halbleiterschichtenfolge 22 zur Herstellung der zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsschicht 16 (vgl. 17D). Dabei wird die Reflexionsausgangsschicht 28 so aufgebracht, dass sie in den Öffnungen 17, 26` angeordnet ist und von der zweiten Halbleiterschicht 25 beziehungsweise dem zweiten Halbleiterbereich 5 bis auf die erste Oberfläche 22A reicht.
• Während die in Verbindung mit den 17A bis 17D beschriebenen Verfahrensschritte auf beziehungsweise ausgehend von der Seite der ersten Oberfläche 22A erfolgen, werden die in Verbindung mit den 17E bis 17G beschriebenen Verfahrensschritte auf beziehungsweise ausgehend von der Seite der zweiten Oberfläche 22B durchgeführt.
• Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Umdrehens der Halbleiterschichtenfolge 22 beziehungsweise des Umbondens des Wafers (vgl. 17E).
• Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Entfernens der zweiten Halbleiterschicht 25 ausgehend von der zweiten Oberfläche 22B, so dass die Reflexionsausgangsschicht 28 in der Öffnung freigelegt wird (vgl. 17F).
• Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Erzeugens zumindest eines ersten Kontaktelements 7 zumindest einer ersten Kontaktstruktur 6 zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3 und zumindest eines zweiten Kontaktelements 10 zumindest einer zweiten Kontaktstruktur 9 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5 von zumindest einem Laserdiodenbauelement 1, wobei die beiden Kontaktelemente 7, 10 auf derselben Seite der Halbleiterschichtenfolge 22 beziehungsweise des Halbleiterschichtenstapels 2, nämlich auf der zweiten Oberfläche 22B beziehungsweise zweiten Hauptfläche 2B, angeordnet werden (vgl. 17E). Dabei wird das erste Kontaktelement 7 im Kontakt mit der zweiten Reflexionsausgangsschicht 28 beziehungsweise Reflexionsschicht 16 angeordnet. Zwischen dem ersten Kontaktelement 7 und dem zweiten Halbleiterbereich 5 kann eine weitere Isolierschicht 30 angeordnet werden, die zusammen mit der Isolierschicht 29 in der Öffnung 26` und der ersten Reflexionsschicht 15 die zweite Reflexionsschicht 16 vom zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch isoliert.
• Die in Verbindung mit den 17A bis 17G beschriebenen Schritte können im Waferverbund durchgeführt werden. Nach dem in Verbindung mit 17G beschriebenen Schritt kann der Waferverbund in eine Vielzahl von Laserdiodenbauelementen 1 vereinzelt werden.
• Das in Verbindung mit den 17A bis 17G beschriebene Verfahren beziehungsweise das daraus resultierende Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Anhand der 18 und 19 werden weitere Ausführungsbeispiele eines Laserdiodenbauelements 1 beschrieben, das beispielsweise mittels des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann. Dabei kann, wie bereits im Zusammenhang mit den 5 bis 7 näher erläutert, eine Passivierungsschicht 19 auf dem Halbleiterschichtenstapel 2 angeordnet sein, welche die zweite Reflexionsschicht 16 bedeckt und diese schützt (vgl. 18). Die Passivierungsschicht 19 kann sich von der zweiten Seitenfläche 2D über die erste Hauptfläche 2A bis auf die erste Seitenfläche 2C erstrecken (vgl. 19).
• Das in Verbindung mit den 18 und 19 beschriebene Laserdiodenbauelement 1 kann darüber hinaus sämtliche in Verbindung mit den weiteren Ausführungsbeispielen genannte Merkmale und Vorteile aufweisen.
• Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
• Bezugszeichenliste

1

Laserdiodenbauelement

2, 2''

Halbleiterschichtenstapel

2A

erste Hauptfläche

2B

zweite Hauptfläche

2C

erste Seitenfläche

2D

zweite Seitenfläche

2E

dritte Seitenfläche

2F

vierte Seitenfläche

2'

nicht zur Strahlungsemission vorgesehener Halbleiterschichtenstapel

3

erster Halbleiterbereich

4

aktive Zone

5

zweiter Halbleiterbereich

6

erste Kontaktstruktur

7

erstes Kontaktelement

8

Kontaktschicht

9

zweite Kontaktstruktur

10

zweites Kontaktelement

11

Resonator

12

erster Resonatorbereich

13

erste Reflexionsschicht

14

zweiter Resonatorbereich

15

erste Reflexionsschicht

16

zweite Reflexionsschicht

17

Zwischenraum

18

Schicht mit höherer Dotierung

19

Passivierungsschicht

20A, 20A` \

Stegstruktur

20C

erster Seitenbereich

20C`

vertikaler Abschnitt

20C''

horizontaler Abschnitt

20D

zweiter Seitenbereich

20D`

vertikaler Abschnitt

20D''

horizontaler Abschnitt

20E

dritter Seitenbereich

20F

vierter Seitenbereich

21

Zwischenraum

22

Halbleiterschichtenfolge

22A

erste Oberfläche

22B

zweite Oberfläche

23

erste Halbleiterschicht

24

aktive Schicht

25

zweite Halbleiterschicht

26, 26'

Öffnung

27

erste Reflexionsausgangsschicht

28

zweite Reflexionsausgangsschicht

29, 30

Isolierschicht

a1, a2, a3

laterale Ausdehnung

h, h1, h2

vertikale Ausdehnung

L1

erste laterale Richtung

L2

zweite laterale Richtung

L3

dritte laterale Richtung

L4

vierte laterale Richtung

S

Strahlung

T

Tiefe

V

vertikale Richtung

Claims (18)

1. Laserdiodenbauelement (1) umfassend - zumindest einen Halbleiterschichtenstapel (2), der einen ersten Halbleiterbereich (3), einen zweiten Halbleiterbereich (5) und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich angeordnete aktive Zone (4) zur Emission von Laserstrahlung (S) aufweist, - zumindest eine erste Kontaktstruktur (6) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (3), die zumindest ein erstes Kontaktelement (7) aufweist, - zumindest eine zweite Kontaktstruktur (9) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (5), die zumindest ein zweites Kontaktelement (10) aufweist, wobei das zumindest eine zweite Kontaktelement (10) auf derselben Seite des Laserdiodenbauelements (1) angeordnet ist wie das zumindest eine erste Kontaktelement (7), und - zumindest einen Resonator (11) umfassend - einen ersten Resonatorbereich (12), der eine erste Reflexionsschicht (13) aufweist, die auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel (2) angeordnet ist, - einen zweiten Resonatorbereich (14), der eine erste Reflexionsschicht (15) und eine zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht (16) aufweist, die jeweils auf dem zumindest einen Halbleiterschichtenstapel (2) angeordnet sind, wobei die zweite, elektrisch leitfähige Reflexionsschicht (16) das zumindest eine erste Kontaktelement (7) mit dem ersten Halbleiterbereich (3) oder das zumindest eine zweite Kontaktelement (10) mit dem zweiten Halbleiterbereich (5) elektrisch leitend verbindet.
2. Laserdiodenbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zumindest eine Halbleiterschichtenstapel (2) eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite, der ersten Hauptfläche (2A) gegenüberliegende Hauptfläche (2B) sowie eine erste Seitenfläche (2C) und eine zweite, der ersten Seitenfläche (2C) gegenüberliegende Seitenfläche (2D) aufweist, die jeweils zumindest bereichsweise quer zur ersten und zweiten Hauptfläche (2A, 2B) verlaufen, und der erste Resonatorbereich (12) an der ersten Seitenfläche (2C) und der zweite Resonatorbereich (14) an der zweiten Seitenfläche (2D) angeordnet ist.
3. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Reflexionsschicht (13) des ersten Resonatorbereichs (12) und die erste Reflexionsschicht (15) des zweiten Resonatorbereichs (14) eine zusammenhängende Schicht bilden.
4. Laserdiodenbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch im Rückbezug auf Anspruch 2, wobei die zusammenhängende Schicht auf allen Seitenflächen (2C, 2D, 2E, 2F) des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels (2) angeordnet ist.
5. Laserdiodenbauelement (1) gemäß Anspruch 2 oder einem der beiden vorhergehenden Ansprüche im Rückbezug auf Anspruch 2, wobei der zumindest eine Halbeiterschichtenstapel (2) an der zweiten Seitenfläche (2D) in von dem zweiten Resonatorbereich (14) bedeckten Teilen Ätzspuren aufweist.
6. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Reflexionsschichten (13, 15) an der ersten Hauptfläche (2A) durch einen Zwischenraum (17) voneinander beabstandet sind, in welchem das zumindest eine erste Kontaktelement (7) oder ein Teil der zweiten Reflexionsschicht (16) angeordnet ist.
7. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Reflexionsschichten (13, 15) jeweils eine dielektrische Schicht oder dielektrische Schichtenfolge aufweisen.
8. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Reflexionsschicht (16) eine metallische Schicht oder metallische Schichtenfolge aufweist.
9. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Resonatorbereich (14) eine für die Laserstrahlung (S) höhere Reflektivität aufweist als der erste Resonatorbereich (12).
10. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Reflexionsschicht (16) zumindest teilweise auf einer dem Halbleiterschichtenstapel (2) abgewandten Seite der ersten Reflexionsschicht (15) des zweiten Resonatorbereichs (14) angeordnet ist.
11. Laserdiodenbauelement (1) gemäß Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 10 im Rückbezug auf Anspruch 2, wobei sich die zweite Reflexionsschicht (16) vom zweiten Halbleiterbereich (5) über die zweite Seitenfläche (2D) bis auf die erste Hauptfläche (2A) erstreckt.
12. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine erste und zweite Kontaktelement (7, 10) auf der ersten Hauptfläche (2A) oder auf der zweiten Hauptfläche (2B) angeordnet sind.
13. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das zumindest zwei Halbleiterschichtenstapel (2) aufweist, die durch einen Zwischenraum (21) voneinander beabstandet sind.
14. Laserdiodenbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das zumindest zwei Halbleiterschichtenstapel (2) aufweist, die mit einem gemeinsamen ersten Resonatorbereich versehen sind.
15. Verfahren zur Herstellung zumindest eines Laserdiodenbauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (22), die eine erste Halbleiterschicht (23), eine zweite Halbleiterschicht (25) und eine zwischen der ersten Halbleiterschicht (23) und der zweiten Halbleiterschicht (25) angeordnete aktive Schicht (24) aufweist, - Strukturieren der Halbleiterschichtenfolge (22), wobei zumindest ein Halbleiterschichtenstapel (2) erzeugt wird, der einen ersten Halbleiterbereich (3), einen zweiten Halbleiterbereich (5) und eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich (3, 5) angeordnete aktive Zone (4) zur Emission von Laserstrahlung (S) aufweist, - Aufbringen zumindest einer ersten Reflexionsausgangsschicht (27) auf die Halbleiterschichtenfolge (22) zur Herstellung von ersten Reflexionsschichten (13, 15) eines ersten Resonatorbereichs (12) und eines zweiten Resonatorbereichs (14) von zumindest einem Resonator (11) zumindest eines Laserdiodenbauelements (1), - Aufbringen zumindest einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsausgangsschicht (28) auf die Halbleiterschichtenfolge (22) zur Herstellung zumindest einer zweiten, elektrisch leitfähigen Reflexionsschicht (16) des zweiten Resonatorbereichs (14) von zumindest einem Resonator (11) zumindest eines Laserdiodenbauelements (1), - Erzeugen zumindest eines ersten Kontaktelements (7) zumindest einer ersten Kontaktstruktur (6) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (3) und zumindest eines zweiten Kontaktelements (10) zumindest einer zweiten Kontaktstruktur (9) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (5) von zumindest einem Laserdiodenbauelement (1), wobei das zumindest eine zweite Kontaktelement (10) auf derselben Seite des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels (2) angeordnet wird wie das zumindest eine erste Kontaktelement (7), und wobei die zweite Reflexionsausgangsschicht (28) derart auf der Halbleiterschichtenfolge (22) angeordnet wird, dass sie das zumindest eine erste Kontaktelement (7) mit dem ersten Halbleiterbereich (3) oder das zumindest eine zweite Kontaktelement (10) mit dem zweiten Halbleiterbereich (5) elektrisch leitend verbindet.
16. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halbleiterschichtenfolge (22) mittels Ätzens strukturiert wird, und beim Ätzen zumindest ein Teil einer ersten Seitenfläche (2C) und zumindest ein Teil einer zweiten Seitenfläche (2D) des zumindest einen Halbleiterschichtenstapels (2) erzeugt werden.
17. Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strukturieren der Halbleiterschichtenfolge (22) ausgehend von einer der zweiten Halbleiterschicht (25) abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht (23) durch die Halbleiterschichtenfolge (22) hindurch bis in die zweite Halbleiterschicht (25) hinein erfolgt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei in der ersten Reflexionsausgangsschicht (27) zumindest ein Zwischenraum (17) erzeugt wird, in welchem das zumindest eine erste Kontaktelement (7) oder ein Teil der zweiten Reflexionsausgangsschicht (28) angeordnet wird.

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