DE102022202090A1 - VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and method for its production - Google Patents
VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022202090A1 DE102022202090A1 DE102022202090.1A DE102022202090A DE102022202090A1 DE 102022202090 A1 DE102022202090 A1 DE 102022202090A1 DE 102022202090 A DE102022202090 A DE 102022202090A DE 102022202090 A1 DE102022202090 A1 DE 102022202090A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vcsel
- anode
- matrix
- sections
- tracks
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 8
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
- H01S5/18347—Mesa comprising active layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Es wird ein VCSEL-Chip (100) beschrieben, der Halbleitersubstrat (110), eine darauf angeordnete Funktionsschicht (130), in der eine matrixförmige Anordnung (170) von VCSEL-Elementen (1401-14016) ausgebildet ist, und eine auf der Funktionsschicht (130) angeordnete Anodenstruktur (150) zum Adressieren der VCSEL-Elemente (1401-14016) umfasst. Dabei umfasst die Anodenstruktur (150) mehrere separat bestrombare Anodenbahnen (151-154), die jeweils VCSEL-Elemente (1401-14016) aus einer Zeile (171-174) der matrixförmigen Anordnung (170) adressieren. Ferner weist jede Anodenbahn (151-154) jeweils zwei separat bestrombare Abschnitte (151i-154i) auf, die jeweils verschiedene Gruppen (171j-174j) von VCSEL-Elementen (1401-14016) aus der jeweiligen Zeile (171-174) der matrixförmigen Anordnung (170) adressieren. A VCSEL chip (100) is described, the semiconductor substrate (110), a functional layer (130) arranged thereon, in which a matrix-like arrangement (170) of VCSEL elements (140 1 -140 16 ) is formed, and a the functional layer (130) arranged anode structure (150) for addressing the VCSEL elements (140 1 -140 16 ). The anode structure (150) comprises a plurality of anode tracks (151-154) which can be supplied with current separately and which each address VCSEL elements (140 1 -140 16 ) from a row (171-174) of the matrix-like arrangement (170). Furthermore, each anode track (151-154) has two separately energized sections (151 i -154 i ), each of which has different groups (171 j -174 j ) of VCSEL elements (140 1 -140 16 ) from the respective row ( 171-174) of the matrix-like arrangement (170).
Description
Die Erfindung betrifft einen VCSEL-Chip mit einer matrixförmigen Anordnung von VCSEL-Elementen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen VCSEL-Chips.The invention relates to a VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a VCSEL chip.
VCSEL-Emitter werden häufig als lichtemittierende Halbleiter-Bauelemente verwendet. Hierbei handelt es sich um oberflächenemittierende Laser mit vertikaler Kavität (eng. Vertical Cavity Surface Emitting Laser), das aufgrund seiner Oberflächenemission anstatt von Flankenemission sich sehr gut für besonders leistungsstarke Anordnungen aus einer Vielzahl solcher VCSEL-Elemente eignet. Bei solchen VCSEL-Anordnungen sind die einzelnen VCSEL-Elemente in der Regel matrixförmig nebeneinander angeordnetVCSEL emitters are widely used as light-emitting semiconductor devices. These are surface emitting lasers with a vertical cavity (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) which, due to its surface emission instead of edge emission, is very well suited for particularly powerful arrangements made up of a large number of such VCSEL elements. In such VCSEL arrangements, the individual VCSEL elements are usually arranged next to one another in the form of a matrix
In matrixförmigen VCSEL-Anordnungen, die jeweils eine Treiberschaltung zur Stromversorgung der VCSEL-Elemente einer Zeile der Matrix verwenden, sind die jeweiligen VCSEL-Elemente jeder Zeile elektrisch parallel zueinander geschaltet. Diese Parallelschaltung hat den Nachteil, dass VCSEL-Elemente derselben Zeile, die aufgrund der produktionsbedingten Streuung unterschiedliche elektrische Widerstände aufweisen, auch unterschiedlich stark bestromt werden. Infolgedessen können bestimmte VCSEL-Elemente der Zeile, die bereits an der Leistungsgrenze betrieben werden, deutlich heller leuchten als andere VCSEL-Elemente derselben Zeile, die aufgrund eines höheren elektrischen Widerstands eine lediglich geringe Strom- bzw. Leistungsaufnahme aufweisen. Aufgrund der oben beschriebenen produktionsbedingten Streuung kann auch die Stromaufnahme der verschiedenen Zeilen der Matrix starken Variationen unterliegen, je nachdem welcher Gesamtwiderstand sich aus der Parallelschaltung der VCSEL-Elemente einer Zeile ergibt. Um eine möglichst hohe Lichtleistung des VCSEL-Chips zu erzielen, müssen für die einzelnen Zeilen der Matrix daher besonders leistungsstarke Treiberschaltungen vorgesehen werden, die in der Lage sind, auch Zeilen der Matrix mit einer besonders hohen Stromaufnahme genügend Leistung zur Verfügung zu stellen. Solche leistungsstarken Treiberschaltungen sind für Zeilen der Matrix, die eine relativ geringe Stromaufnahme aufweisen, jedoch überdimensioniert.In matrix-shaped VCSEL arrangements, each of which uses a driver circuit to supply power to the VCSEL elements in a row of the matrix, the respective VCSEL elements in each row are electrically connected in parallel with one another. This parallel connection has the disadvantage that VCSEL elements in the same row, which have different electrical resistances due to production-related scatter, are also supplied with different amounts of current. As a result, certain VCSEL elements in the row that are already being operated at the power limit can shine much brighter than other VCSEL elements in the same row that have only a low current or power consumption due to a higher electrical resistance. Due to the production-related scatter described above, the current consumption of the various rows of the matrix can also be subject to strong variations, depending on the total resistance resulting from the parallel connection of the VCSEL elements in a row. In order to achieve the highest possible light output of the VCSEL chip, particularly powerful driver circuits must be provided for the individual rows of the matrix, which are able to provide sufficient power even to rows of the matrix with a particularly high current consumption. However, such powerful driver circuits are oversized for rows of the matrix that have a relatively low current consumption.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, eine Möglichkeit bereitzustellen, die Leistungsfähigkeit von VCSEL-Chips mit matrixförmigen VCSEL-Anordnungen zu erhöhen. Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.The object on which the invention is based can therefore be seen as providing a way of increasing the performance of VCSEL chips with matrix-type VCSEL arrangements. This object is solved by means of the respective subject matter of the independent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent subclaims.
Gemäß der Erfindung ist ein VCSEL-Chip umfassend ein Halbleitersubstrat, eine darauf angeordnete Funktionsschicht, in der eine matrixförmige Anordnung von VCSEL-Elementen ausgebildet ist, und eine auf der Funktionsschicht angeordnete Anodenstruktur zum Adressieren der VCSEL-Elemente vorgesehen. Dabei umfasst die Anodenstruktur mehrere separat bestrombare Anodenbahnen, die jeweils VCSEL-Elemente aus einer Zeile der matrixförmigen Anordnung adressieren. Ferner weist jede Anodenbahn jeweils zwei separat bestrombare Abschnitte auf, die jeweils verschiedene Gruppen von VCSEL-Elementen aus der jeweiligen Zeile der matrixförmigen Anordnung adressieren.According to the invention, a VCSEL chip is provided comprising a semiconductor substrate, a functional layer arranged thereon, in which a matrix-like arrangement of VCSEL elements is formed, and an anode structure arranged on the functional layer for addressing the VCSEL elements. In this case, the anode structure comprises a plurality of anode tracks which can be supplied with current separately and which each address VCSEL elements from a row of the matrix-shaped arrangement. Furthermore, each anode track has two separately energizable sections, which each address different groups of VCSEL elements from the respective row of the matrix-like arrangement.
Die Segmentierung der Anodenbahnen in zwei separat bestrombare Abschnitte resultiert in einer Lastreduktion der einzelnen die Abschnitte individuell bestromenden Treiberschaltungen. Dadurch wird es möglich, relativ einfache Treiberschaltungen zu verwenden, bei denen sich die jeweils benötigte Stromstärke relativ einfach durch die Spannung einstellen lässt. Somit entfällt die Notwendigkeit für einen Mikrocontroller zur Steuerung der einzelnen Treiberschaltungen. Die durch die Segmentierung der Anodenbahnen in Abschnitte erzielte Lastverteilung ermöglicht ferner eine Erhöhung des Abtastgrads (engl. duty cycle) einzelner Treiberschaltungen und damit eine insgesamt größere Leistung der gesamten VCSEL-Anordnung. Alternativ dazu können aufgrund der an den einzelnen Anodenabschnitten insgesamt reduzierten Last die einzelnen Treiberschaltung gegebenenfalls auch kleiner bzw. weniger aufwändig ausgebildet werden. Ferner wird durch die bessere Lastverteilung eine größere Robustheit einer entsprechenden VCSEL-Vorrichtung gegenüber Temperatur erzielt. Insgesamt führt die hier vorgeschlagene Modifikation zu einer Verbesserung der Stabilität und der temperaturbedingten Einschränkungen der Abtastrate einer adressierbaren VCSEL-Matrix.The segmentation of the anode tracks into two separately energizable sections results in a load reduction of the individual driver circuits that energize the sections individually. This makes it possible to use relatively simple driver circuits in which the current required in each case can be set relatively easily by means of the voltage. This eliminates the need for a microcontroller to control the individual driver circuits. The load distribution achieved by segmenting the anode paths into sections also allows an increase in the sampling rate (duty cycle) of individual driver circuits and thus an overall greater performance of the entire VCSEL arrangement. As an alternative to this, due to the overall reduced load on the individual anode sections, the individual driver circuits can optionally also be designed to be smaller or less complex. Furthermore, the better load distribution achieves greater robustness of a corresponding VCSEL device with respect to temperature. Overall, the modification proposed here leads to an improvement in the stability and the temperature-related limitations of the sampling rate of an addressable VCSEL matrix.
Da jedes Segment einer Anodenlinie nunmehr eine geringere Anzahl an VCSEL-Elementen adressiert, wird die Stromstärke auf den einzelnen Segmenten einer Anodenlinie reduziert. Hierdurch lässt sich der Aufwand, die Größe und/oder die Komplexität der entsprechenden Treiberschaltungen reduzieren.Since each segment of an anode line now addresses a smaller number of VCSEL elements, the current intensity on the individual segments of an anode line is reduced. This allows the outlay, the size and/or the complexity of the corresponding driver circuits to be reduced.
Aufgrund der verbesserten Lastverteilung und der damit einhergehenden Reduktion der thermischen Drift einzelner VCSEL-Elemente, wird insgesamt eine konstantere optische Leistung der von einem Anodensegment adressierten VCSEL-Elemente erzielt.Due to the improved load distribution and the associated reduction in the thermal drift of individual VCSEL elements, a more constant optical power is achieved overall for the VCSEL elements addressed by an anode segment.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Unterteilung der Anodenbahnen in Abschnitte jeweils so gewählt ist, dass die Abschnitte die gleiche Anzahl an VCSEL-Elementen adressieren. Damit lässt sich das Treiberkonzept vereinfachen. Eine solche Unterteilung kann im Rahmen der Segmentierung der Anodenbahnabschnitte erfolgen und erfordert somit keine zusätzlichen Verfahrensschritte.In one embodiment it is provided that the subdivision of the anode tracks into sections is selected in such a way that the sections address the same number of VCSEL elements. This simplifies the driver concept. Such a subdivision can take place as part of the segmentation of the anode track sections and thus requires no additional method steps.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Unterteilung der Anodenbahnen in Abschnitte für jede Anodenbahn jeweils individuell ausgebildet ist. Hiermit ist es möglich, die Lastverteilung der beiden Abschnitte einer Anodenbahn besser anzupassen. Insbesondere ist damit möglich eine besonders gleichmäßige Lastverteilung aller Anodenbahnabschnitte zu erzielen.In a further embodiment it is provided that the subdivision of the anode tracks into sections is designed individually for each anode track. This makes it possible to better adjust the load distribution of the two sections of an anode track. In particular, this makes it possible to achieve a particularly uniform load distribution of all anode track sections.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Unterteilung einer Anodenbahn in zwei Abschnitte jeweils so gewählt ist, dass die von den beiden Abschnitten adressierten Gruppen von VCSEL-Elementen im Wesentlichen die gleiche elektrische Aufnahmeleistung aufweisen. Dieses Konzept ermöglich eine besonders gleichmäßige Bestromung der einzelnen Abschnitte. Damit können alle VCSEL-Elemente mit einem besonders hohen Abtastgrad betrieben werden, was auch mit einer höheren Lichtleistung des gesamten VCSEL-Chips einhergeht.A further embodiment provides that the subdivision of an anode track into two sections is selected in each case such that the groups of VCSEL elements addressed by the two sections have essentially the same electrical power consumption. This concept enables a particularly even current supply to the individual sections. This means that all VCSEL elements can be operated with a particularly high degree of scanning, which is also associated with a higher light output of the entire VCSEL chip.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die VCSEL-Elemente elektrisch an eine unterhalb der Funktionsschicht angeordnete Kathodenstruktur angeschlossen sind.A further embodiment provides that the VCSEL elements are electrically connected to a cathode structure arranged below the functional layer.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kathodenstruktur wenigstens zwei separat bestrombare Kathodenbahnen umfasst, die jeweils wenigstens eine Spalte der matrixförmigen Anordnung adressieren. Hierdurch ist es möglich, einzelne VCSEL-Elemente individuell zu adressieren.In a further embodiment, it is provided that the cathode structure comprises at least two separately energizable cathode tracks, which each address at least one column of the matrix-like arrangement. This makes it possible to address individual VCSEL elements individually.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kathodenstruktur in Form einer gemeinsamen Kathode ausgebildet ist, die alle VCSEL-Elemente der matrixförmigen Anordnung adressiert. Durch die gemeinsame Kathode wird das Schaltungskonzept deutlich vereinfacht.A further embodiment provides that the cathode structure is in the form of a common cathode, which addresses all VCSEL elements of the matrix-like arrangement. The circuit concept is significantly simplified by the common cathode.
Ferner ist eine VCSEL-Vorrichtung mit einem VCSEL-Chip und einer Stromversorgungseinrichtung zur Stromversorgung des VCSEL-Chips vorgesehen, wobei der VCSEL-Chip ein Halbleitersubstrat, eine darauf angeordnete Funktionsschicht mit einer matrixförmigen Anordnung von VCSEL-Elementen und eine auf der Funktionsschicht angeordnete Anodenstruktur zum Adressieren der VCSEL-Elemente umfasst. Dabei umfasst die Anodenstruktur mehrere separat bestrombare Anodenbahnen, die jeweils VCSEL-Elemente aus einer Zeile der matrixförmigen Anordnung adressieren. Ferner weist jede Anodenbahn jeweils zwei separat bestrombare Abschnitte auf, die jeweils verschiedene Gruppen von VCSEL-Elementen aus der jeweiligen Zeile der matrixförmigen Anordnung adressieren. Schließlich weist die Stromversorgungseinrichtung für jede Zeile der matrixförmigen Anordnung zwei Treiberschaltungen auf, die jeweils einen der beiden Abschnitte der jeweiligen Anodenbahn individuell bestromen. Für die VCSEL-Vorrichtung ergeben sich die im Zusammenhang mit dem VCSEL-Chip genannten Vorteile.Furthermore, a VCSEL device with a VCSEL chip and a power supply device for power supply of the VCSEL chip is provided, the VCSEL chip having a semiconductor substrate, a functional layer arranged thereon with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and an anode structure arranged on the functional layer for addressing the VCSEL elements. In this case, the anode structure comprises a plurality of anode tracks which can be supplied with current separately and which each address VCSEL elements from a row of the matrix-shaped arrangement. Furthermore, each anode track has two separately energizable sections, which each address different groups of VCSEL elements from the respective row of the matrix-like arrangement. Finally, the power supply device has two driver circuits for each row of the matrix-like arrangement, each of which individually energizes one of the two sections of the respective anode track. The advantages mentioned in connection with the VCSEL chip result for the VCSEL device.
Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen eines VCSEL-Chips vorgesehen, das als Schritte ein Bereitstellten eines Halbleitersubstrats und ein Erzeugen einer Funktionsschicht auf dem Halbleitersubstrat, wobei die Funktionsschicht eine matrixförmige Anordnung von VCSEL-Elementen umfasst, umfasst. Das Verfahren umfasst ferner ein Erzeugen einer Anodenstruktur auf der Funktionsschicht, wobei die Anodenstruktur mehrere separat bestrombare Anodenbahnen umfasst, die jeweils einer Zeile der matrixförmigen Anordnung von VCSEL-Elementen individuell zugeordnet ist, und ein Erzeugen einer Unterteilung jeder Anodenbahn in wenigstens zwei Abschnitte, die jeweils eine dem jeweiligen Abschnitt individuell zugeordnete Gruppe der VCSEL-Elemente der jeweiligen Zeile adressieren.Furthermore, a method for producing a VCSEL chip is provided, which comprises providing a semiconductor substrate and producing a functional layer on the semiconductor substrate as steps, the functional layer comprising a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements. The method also includes generating an anode structure on the functional layer, the anode structure comprising a plurality of separately energizable anode tracks, each of which is individually assigned to a row of the matrix-shaped arrangement of VCSEL elements, and generating a subdivision of each anode track into at least two sections, each address a group of the VCSEL elements of the respective row that is individually assigned to the respective section.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Erzeugen der Anodenstruktur eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Funktionsschicht abgeschieden wird, wobei die elektrisch leitfähige Schicht strukturiert wird, um die Anodenbahnen voneinander zu separieren und die Anodenbahnen in Abschnitte zu unterteilen. Ferner erfolgen das Separieren der Anodenbahnen und das Unterteilen der Anodenbahnen die Abschnitte in einem gemeinsamem Strukturierungsschritt. Alternativ dazu erfolgt das Unterteilen der Anodenbahnen in Abschnitte nach dem Separieren der Anodenbahnen. Sofern die Abschnitte der Anodenbahnen gemeinsam mit den Anodenbahn erzeugt werden, vereinfacht sich das Herstellungsverfahren. Hingegen erlaubt das später folgende unterteilen der Anodenbahn in Abschnitte eine Optimierung der Lastverteilung auf den einzelnen Abschnitten.According to one embodiment it is provided that an electrically conductive layer is deposited on the functional layer to produce the anode structure, the electrically conductive layer being structured in order to separate the anode tracks from one another and to subdivide the anode tracks into sections. Furthermore, the anode tracks are separated and the anode tracks are subdivided into sections in a common structuring step. Alternatively, the anode tracks are divided into sections after the anode tracks have been separated. If the sections of the anode tracks are produced together with the anode tracks, the manufacturing process is simplified. On the other hand, the subsequent subdivision of the anode track into sections allows an optimization of the load distribution on the individual sections.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 schematisch einen Querschnitt durch ein typisches VCSEL-Element, -
2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines VCSEL-Chips mit einer matrixförmigen Anordnung von VCSEL-Elementen, -
3 schematisch eine Draufsicht auf den VCSEL-Chip aus2 , -
4 schematisch eine Draufsicht auf einen VCSEL-Chip mit segmentierten Anodenbahnen, -
5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines VCSEL-Chips mit unsymmetrisch segmentierten Anodenbahnen, -
6 schematisch eine Draufsicht auf einen VCSEL-Chip mit individuell segmentierten Anodenbahnen, -
7 schematisch den Aufbau einer VCSEL-Vorrichtung mit dem VCSEL-Chip aus4 , und -
8 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines entsprechenden VCSEL-Chips.
-
1 schematically a cross section through a typical VCSEL element, -
2 schematically a perspective view of a VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements, -
3 schematically shows a plan view of theVCSEL chip 2 , -
4 a schematic top view of a VCSEL chip with segmented anode tracks, -
5 schematically a perspective view of a VCSEL chip with asymmetrically segmented anode tracks, -
6 a schematic top view of a VCSEL chip with individually segmented anode tracks, -
7 Schematically shows the structure of a VCSEL device with theVCSEL chip 4 , and -
8th schematically shows a flowchart of a method for producing a corresponding VCSEL chip.
Die
Die
Aus der
Die
Ferner kann die Position der Trennlinie 160 und damit verbunden die Länge der beiden Abschnitte 1511-1541 und 1512-1542 auch für jede Anodenbahn 151-154 auch individuell erfolgen. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, um die Lastverteilung zwischen den beiden Abschnitten 1511-1541 und 1512-1542 zu optimieren. So kann nach dem Herstellen des VCSEL-Chips 100 zunächst ermittelt werden, an welchen VCSEL-Elementen 1401-14016 einer Zeile 171-174 besonders viel Leistung abfällt. Anschließend kann die Position der Trennlinie 160 für jede Zeile 171-174 bestimmt werden, sodass die VCSEL-Elemente 1401-14016 an den beiden Abschnitten 1511-1541 und 1512-1542 im Wesentlichen eine möglichst gleiche Leistung aufweisen. Eine solche kann grundsätzlich in verschiedenen Verfahrenszeitpunkten erfolgen, beispielsweise im Rahmen einer End-Of-Line Kalibrierung des VCSEL-Chips 100 bzw. der den VCSEL-Chip 100 enthaltenden VCSEL-Vorrichtung 200 erfolgen. Die
Die
Die
Bei der hier beschriebenen Modifikation handelt es sich um eine Unterteilung der Anodenbahnen, um innerhalb der adressierbaren VCSEL-Matrix geeignete Abschnitte zu erzeugen. Die auf der Oberseite der VCSEL-Matrix erfolgende Modifikation kann grundsätzlich mit der Strukturierung der Anodenschicht in einzelne Anodenbahnen und unter Nutzung der dabei verwendeten lithographischen Maske erfolgen. Alternativ hierzu kann die Unterteilung der Anodenbahn auch in einem separaten Strukturierungsschritt erfolgen. Die hierbei erzeugten Abschnitte der Anodenbahnen können individuell adressiert werden, was mit einer Erhöhung der Abtastrate einhergeht. Dabei können die Kathoden der VCSEL-Elemente je nach Anwendung sowohl separat als auch in Form einer gemeinsamen Schicht ausgebildet sein. Die Unterteilung der Anodenbahnen in einzelne Abschnitte erhöht den Freiheitsgrad in der Beschaltung, da die den Abschnitten entsprechend zugeordneten Gruppen von VCSEL-Elementen sich auf der Anodenbahn Seite nicht gegenseitig beeinflussen.The modification described here is a subdivision of the anode tracks to create appropriate sections within the addressable VCSEL array. The modification taking place on the upper side of the VCSEL matrix can in principle take place by structuring the anode layer into individual anode tracks and using the lithographic mask used in this process. As an alternative to this, the anode track can also be subdivided in a separate structuring step. The sections of the anode tracks produced in this way can be addressed individually, which is associated with an increase in the sampling rate. Depending on the application, the cathodes of the VCSEL elements can be formed both separately and in the form of a common layer. The subdivision of the anode tracks into individual sections increases the degree of freedom in the wiring, since the groups of VCSEL elements assigned to the sections do not affect one another on the anode track side.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus auch andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples. Rather, other variations can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022202090.1A DE102022202090A1 (en) | 2022-03-01 | 2022-03-01 | VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022202090.1A DE102022202090A1 (en) | 2022-03-01 | 2022-03-01 | VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and method for its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022202090A1 true DE102022202090A1 (en) | 2023-09-07 |
Family
ID=87572088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022202090.1A Granted DE102022202090A1 (en) | 2022-03-01 | 2022-03-01 | VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and method for its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022202090A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110148328A1 (en) | 2009-12-19 | 2011-06-23 | Trilumina Corporation | System and method for combining laser arrays for digital outputs |
US20160072258A1 (en) | 2014-09-10 | 2016-03-10 | Princeton Optronics Inc. | High Resolution Structured Light Source |
US20170365984A1 (en) | 2016-06-15 | 2017-12-21 | GM Global Technology Operations LLC | Monolithic two-dimensional vcsel array |
US20210313768A1 (en) | 2018-08-31 | 2021-10-07 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light source apparatus, adjustment method, and sensing module |
-
2022
- 2022-03-01 DE DE102022202090.1A patent/DE102022202090A1/en active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110148328A1 (en) | 2009-12-19 | 2011-06-23 | Trilumina Corporation | System and method for combining laser arrays for digital outputs |
US20160072258A1 (en) | 2014-09-10 | 2016-03-10 | Princeton Optronics Inc. | High Resolution Structured Light Source |
US20170365984A1 (en) | 2016-06-15 | 2017-12-21 | GM Global Technology Operations LLC | Monolithic two-dimensional vcsel array |
US20210313768A1 (en) | 2018-08-31 | 2021-10-07 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light source apparatus, adjustment method, and sensing module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69221174T2 (en) | Arrangement for field emission microcathodes | |
DE102006059509B4 (en) | Organic light-emitting element | |
EP2054955B1 (en) | Light-emitting device | |
DE69631562T2 (en) | GaN system semiconductor laser device | |
DE102016112586B4 (en) | Display device, manufacturing process and display device | |
EP1729346A1 (en) | Light-emitting device with an electrode arrangement | |
DE102016119267A1 (en) | Display device and its manufacturing method | |
DE102016105989A1 (en) | Light emitting module | |
DE112018001504T5 (en) | SCREEN DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME | |
WO2019238394A1 (en) | Arrangement for a display and method | |
EP2893577B1 (en) | Electro-optical component having a quantum dot structure | |
EP2564442A1 (en) | Planar luminous element having homogeneous light distribution and method for increasing the homogeneity of the light distribution of a planar luminous element | |
WO2024056886A1 (en) | Optoelectronic component, method for operating an optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component | |
DE102022202090A1 (en) | VCSEL chip with a matrix-shaped arrangement of VCSEL elements and method for its production | |
DE3722941C2 (en) | ||
EP2965358B1 (en) | Led module and lighting assembly having a corresponding module | |
DE7239485U (en) | MONOLITHIC LIGHT DISPLAY WITH A MATRIX FIELD OF LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DIODES | |
DE602004000651T2 (en) | Integrated voltage regulator circuit and its manufacturing process | |
DE102019109137A1 (en) | COMPONENT FOR A DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE AND METHOD OF OPERATING THE DISPLAY DEVICE | |
DE112021004176T5 (en) | PIXEL DRIVER CIRCUIT, DRIVE METHOD THEREOF AND DISPLAY SUBSTRATE | |
DE10245635B4 (en) | Screen printing device and screen printing process | |
DE60319894T2 (en) | Light emitting diode array architecture for high resolution print bars | |
WO2020169742A1 (en) | Diode array, arrangement, and system | |
DE69211828T2 (en) | Process for wiring a laser array | |
DE4323273A1 (en) | Multi element fluorescent display panel - has number of grating elements that can be grouped together and operated with anodes in scanning mode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |