DE10341085A1

DE10341085A1 - Optisch gepumpte Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10341085A1
Application number: DE10341085A
Authority: DE
Inventors: Tony Albrecht
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optisch gepumpte strahlungsemittierende Halbleitervorrichtung mit einer oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur (10), die mindestens eine Quantenschicht (11) aufweist, und einer aktiven Schicht (8) zur Erzeugung von Pumpstrahlung (9) zum optischen Pumpen der Quantentopfstruktur (10), die parallel zu der Quantenschicht (11) angeordnet ist, wobei die Halbleitervorrichtung mindestens einen Emissionsbereich (12), in dem die Quantentopfstruktur (10) optisch gepumpt wird, und mindestens einen Pumpbereich (13) aufweist, sich die Quantentopfstruktur (10) und die aktive Pumpschicht (8) (9) über den Pumpbereich (13) und über den Emissionsbereich (12) der Halbleitervorrichtung erstrecken und die Pumpstrahlung (9) in lateraler Richtung in den Emissionsbereich (12) eingekoppelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine optisch gepumpte Halbleitervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Derartige Halbleitervorrichtungen sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 100 26 734 A1 bekannt. Die hierin beschriebene optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleitervorrichtung umfaßt eine zentrale oberflächenemittierende Quantentopfstruktur, der in lateraler Richtung Pumpstrahlungsquellen nachgeordnet sind. Die Quantentopfstruktur und die Pumpstrahlungsquelle sind epitaktisch auf ein gemeinsames Substrat aufgewachsen.

Bei der Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung sind in der Regel zwei Epitaxieschritte erforderlich: In einem ersten Epitaxieschritt wird auf ein geeignetes Substrat eine Halbleiterschichtenfolge für die Quantentopfstruktur aufgewachsen. Nachfolgend wird ein Teil dieser Schichtenfolge randseitig abgetragen, so daß nur die zentrale Quantentopfstruktur verbleibt. Auf die freigelegten Bereiche wird dann in einem zweiten Epitaxieschritt eine Halbleiterschichtenfolge für die Pumpstrahlungsquelle aufgewachsen.

Zur Senkung des Herstellungsaufwands wäre es wünschenswert, auf einen Epitaxieschritt verzichten bzw. eine derartige Halbleitervorrichtung mit einem einzigen Epitaxieschritt herstellen zu können. Dadurch würde insbesondere die für die Epitaxie erforderliche Zeit sinken, so daß das Bauelement schneller und damit deutlich kostengünstiger gefertigt werden könnte.

Dazu könnte die Halbleitervorrichtung in einem Epitaxieschritt auf ein strukturiertes, nicht-planares Substrat aufgewachsen werden. Dies erfordert aber speziell angefertigte Substrate, so daß damit zwar der Herstellungsaufwand für die Epitaxieschichten sinkt, aber im Gegenzug der Herstellungsaufwand für die Substrate steigt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung der genannten Art zu schaffen, dessen Herstellung einen möglichst geringen technischen Aufwand erfordert. Insbesondere soll die Halbleitervorrichtung in einem Epitaxieschritt herstellbar sein. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine optisch gepumpte strahlungsemittierende Halbleitervorrichtung mit einer oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur, die mindestens eine Quantenschicht aufweist, und mit einer aktiven Pumpschicht zur Erzeugung von Pumpstrahlung zum optischen Pumpen der Quantentopfstruktur, die parallel zu der Quantenschicht angeordnet ist, zu bilden, wobei die Halbleitervorrichtung einen Emissionsbereich, in dem die Quantentopfstruktur optisch gepumpt wird, und einen Pumpbereich aufweist, und sich die Quantenschicht und die aktive Pumpschicht über den Pumpbereich und über den Emissionsbereich der Halbleitervorrichtung erstrecken, und die Pumpstrahlung in lateraler Richtung in die Quantentopfstruktur eingekoppelt wird.

Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, bei der Halbleitervorrichtung einen Emissionsbereich und einen Pumpbereich zu bilden, wobei sich sowohl die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur als auch die aktive Pumpschicht der Pumpstrahlungsquelle über den Emissionsbereich und den Pumpbereich erstrecken, aber die Quantentopfstruktur nur innerhalb des Emissionsbereichs Strahlung erzeugt. Dies kann durch geeignete Maßnahmen, die im Folgenden noch genauer beschrieben werden, beispielsweise ein Durchmischen der Quantentopfstruktur außerhalb des Emissionsbereichs, erreicht werden. Vorteilhafterweise kann eine solche Halbleitervorrichtung in einem Epitaxieschritt hergestellt werden. Gegenüber einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung, die mit zwei Epitaxieschritten gefertigt wird, wird mit der Erfindung eine deutliche Verringerung des Herstellungsaufwands erreicht.

Vorzugsweise sind die aktive Pumpschicht und die Quantentopfstruktur innerhalb eines gemeinsamen Wellenleiters angeordnet. Dadurch wird eine Führung der Pumpstrahlung innerhalb des Wellenleiters bewirkt (optical confinement), die zu einem vorteilhaft großen Überlapp des Pumpstrahlungsfeldes mit der Quantentopfstruktur führt. Mit Vorteil wird so die Einkopplungseffizienz der Pumpstrahlung in die Quantentopfstruktur erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur innerhalb des Emissionsbereichs größer als die Wellenlänge der Pumpstrahlung und außerhalb des Emissionsbereichs kleiner als die Wellenlänge der Pumpstrahlung. Vorzugsweise ist dazu die Quantentopfstruktur außerhalb des Emissionsbereichs zumindest teilweise durchmischt. Da die Pumpstrahlung nur in den Bereichen, in denen die Absorptionswellenlänge größer als die Wellenlänge der Pumpstrahlung ist, maßgeblich absorbiert wird, kann die Pumpstrahlung im wesentlichen ohne Absorptionsverluste in dem Pumpbereich zum Emissionsbereich hin geführt werden. Insbesondere wird so eine Absorption der Pumpstrahlung außerhalb des Emissionsbereichs in der – beispielsweise durchmischten – Quantentopfstruktur vermieden. Entsprechend wird außerhalb des Emissionsbereichs die oberflächenemittie rende Quantentopfstruktur nicht optisch gepumpt und erzeugt dort auch keine Strahlung. Vorteilhafterweise können so sowohl die Quantentopfstruktur als auch die aktive Pumpschicht als lateral durchgehende Schichten bzw. Schichtenfolgen in einem Epitaxieschritt aufgewachsen werden, ohne daß eine Abtragung und ein erneutes Aufwachsen von Halbleiterschichten in einem zweiten Epitaxieschritt erforderlich ist. Dadurch wird die Fertigung der Halbleitervorrichtung in Form eines monolithisch integrierten Bauelements, bei dem also die Quantentopfstruktur und die aktive Pumpschicht auf einem gemeinsamen Epitaxiesubstrat aufgewachsen sind, erheblich vereinfacht.

Im Rahmen der Erfindung ist unter einer Quantentopfstruktur auch jede Schicht oder Schichtenfolge zu verstehen, die mittels einer Quantentopfstruktur gebildet ist. Insbesondere kann diese Schicht oder Schichtenfolge durch Durchmischung oder eine andere Modifikation aus einer Quantentopfstruktur hervorgehen. Entsprechend werden die sich vom Emissionsbereich in den Pumpbereich erstreckenden Bereiche der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur auch im Pumpbereich als Quantentopfstruktur bezeichnet, auch wenn durch die Durchmischung oder eine andere Modifikation die charakteristischen Eigenschaften einer Quantentopfstruktur teilweise oder auch vollständig eliminiert sind.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zur Erzeugung der Pumpstrahlung ein oder mehrere Pumplaser gebildet, wobei die aktive Pumpschicht das laseraktive Medium darstellt. Mittels des Laserverstärkungsprozesses sowie einer geeigneten Resonatorgeometrie kann das Pumpstrahlungsfeld spektral und räumlich genau an die zu pumpende oberflächenemittierende Quantentopfstruktur angepaßt und somit eine vorteilhaft hohe Einkoppeleffizienz erreicht werden.

Vorzugsweise ist der Resonator des Pumplasers von gegenüberliegenden Seitenflächen der Halbleitervorrichtung begrenzt, so daß in vertikaler Richtung gesehen die zu pumpende Quantentopfstruktur zumindest teilweise mit dem Pumplaserresonator überlappend angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Halbleitervorrichtung bei der Erfindung als Halbleiterscheibenlasers (disk laser) ausgestaltet. Ein solcher Halbleiterscheibenlaser stellt einen oberflächenemittierenden Laser mit einem externen Resonator dar, d. h. der Resonator des Oberflächenemitters ist mit einem externen Element, beispielsweise einem externen Resonatorspiegel, gebildet. Korrespondierend zu diesem externen Spiegel ist bei der Erfindung als zweiter Resonatorspiegel für den Oberflächenemitter ein interner Resonatorspiegel vorgesehen, der dem Emissionsbereich in vertikaler Richtung nachgeordnet ist. Insbesondere kann dieser interne Resonatorspiegel als Bragg-Spiegel ausgebildet sein.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer optisch gepumpten strahlungsemittierenden Halbleitervorrichtung mit einer oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur, die mindestens eine Quantenschicht aufweist, und einer aktiven Pumpschicht zur Erzeugung von Pumpstrahlung zum optischen Pumpen der Quantentopfstruktur, die parallel zu der Quantenschicht angeordnet ist, wobei die Halbleitervorrichtung einen Emissionsbereich, in dem die Quantentopfstruktur optisch gepumpt wird, und einen Pumpbereich aufweist, sich die Quantenschicht und die aktive Pumpschicht über den Pumpbereich und über den Emissionsbereich der Halbleitervorrichtung erstrekken, und die Pumpstrahlung in lateraler Richtung in die Quantentopfstruktur eingekoppelt wird, wird zunächst ein geeignetes Aufwachssubstrat bereitgestellt, nachfolgend eine Halbleiterschichtenfolge, die die aktive Pumpschicht zur Erzeugung der Pumpstrahlung umfaßt, und eine Halbleiterschichtenfolge, die die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur mit mindestens einer Quantenschicht umfaßt, aufgewachsen, ein Emissionsbereich und ein Pumpbereich festgelegt, und die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur im Pumpbereich durchmischt.

Vorteilhafterweise kann die die aktive Pumpschicht umfassende Halbleiterschichtenfolge und die die Quantentopfstruktur umfassende Halbleiterschichtenfolge in einem einzigen, gemeinsamen Epitaxieschritt hergestellt werden. Mittels der Durchmischung der Quantentopfstruktur im Pumpbereich wird die Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur im Pumpbereich vermindert, so daß die Pumpstrahlung innerhalb des Pumpbereichs nicht in der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur emittiert wird. Im Emissionsbereich hingegen findet keine Durchmischung statt, so daß dort die Pumpstrahlung absorbiert und somit die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur optisch gepumpt wird.

Bevorzugt wird die Quantentopfstruktur durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, besonders bevorzugt mittels eines Lasers, durchmischt (PAID, Photo-Absorption-Induced Disordering). Die Wellenlänge der Strahlung ist dabei so gewählt, daß sie im Pumpbereich in der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur absorbiert wird. Die Absorption führt zu einer lokalen Erwärmung, die bei Überschreiten einer gegebenen Temperatur eine Durchmischung der Quantenschichten bewirkt.

Um eine zu starke Erwärmung der gesamten Halbleitervorrichtung zu vermeiden, ist eine Bestrahlung mit kurzen Pulsen, beispielsweise mittels eines gepulsten Lasers, vorteilhaft (P-PAID, Pulsed Photo-Absorption-Induced Disordering).

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung so gewählt, daß sie in der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur im Pumpbereich, nicht aber in der Pumpschicht absorbiert wird. Damit wird eine Durchmischung der aktiven Pumpschicht, die ebenfalls eine Quantentopfstruktur umfassen kann, vermieden.

Um die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur nur außerhalb des Emissionsbereichs im Pumpbereich zu durchmischen, wird bevorzugt zur Festlegung des Emissionsbereichs der Emissionsbereich mit einer Maskenschicht, beispielsweise einer Metallschicht, abgedeckt. Die Maskenschicht ist für die die Durchmischung hervorrufende elektromagnetische Strahlung undurchlässig und verhindert so ein Durchmischen der Quantentopfstruktur im Emissionsbereich.

Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den 1 und 2.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung und
2A, 2B und 2C eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in drei Zwischenschritten.
Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in 1 dargestellte Halbleitervorrichtung umfaßt ein Substrat 1, auf dem nacheinander epitaktisch ein Bragg-Spiegel 2 mit mehreren Einzelschichten 3, eine Wellenleiterschicht 4 mit einer Mehrzahl weiterer Halbleiterschichten, die im Folgenden noch genauer erläutert werden, und eine Deckschicht 5 aufgebracht sind. Auf der diesen Schichten gegenüberliegenden Seite des Substrats 1 ist eine erste Kontaktschicht 6 und auf der Deckschicht 5 eine hierzu korrespondierende zweite Kontaktschicht 7 angeordnet.
Innerhalb der Wellenleiterschicht 4 ist eine aktive Pumpschicht 8 zur Erzeugung der Pumpstrahlung 9, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 920 nm, sowie eine oberflächenemittierende Quantentopfstruktur 10 mit einer Mehrzahl von Quantenschichten 11 ausgebildet. Die Wellenlänge der von der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur erzeugten Strahlung beträgt zum Beispiel 980 nm. Als Halbleitermaterial eignen sich für die genannten Wellenlängen beispielsweise auf GaAs/AlGaAs basierende Materialien.
Bevorzugt ist die Wellenleiterschicht als LOC-Struktur (large optical confinement) ausgeformt. Der räumliche Abstand zwischen der Quantentopfstruktur und der aktiven Pumpschicht kann beispielsweise etwa 500 nm betragen.
In lateraler Richtung ist die Halbleitervorrichtung in einen zentralen Emissionsbereich 12 und einen angrenzenden Pumpbereich 13 unterteilt. Diese Unterteilung wird dadurch bewirkt, daß die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur 10 in dem Pumpbereich 13 durchmischt ist und Zonen 14 aufweist, in denen die Absorptionswellenlange kleiner ist als die Wellenlänge der Pumpstrahlung und beispielsweise etwa 900 nm beträgt, während in dem Emissionsbereich 12 die Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur größer ist als die Wellenlänge der Pumpstrahlung 9.
Im Betrieb wird über die Kontaktschichten 6 und 7 ein Betriebsstrom zur Erzeugung der Pumpstrahlung in die aktive Schicht 8 eingeprägt. Die aktive Pumpschicht 8 bildet mit den Seitenflächen 15 der Halbleitervorrichtung einen Pumplaser, so daß zwischen den Seitenflächen 15 ein Pumpstrahlungsfeld aufgebaut wird, das innerhalb der Wellenleiterschicht 4 geführt wird.
Aufgrund der Durchmischung der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur 10 in dem außenliegenden Pumpbereich 13 und der damit bewirkten Erniedrigung der Absorptionswellenlänge in dem Pumpbereich wird die Pumpstrahlung in dem Pumpbereich nicht in der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur absorbiert. In dem Pumpbereich ist die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur also für die Pumpstrahlung transparent und bleibt passiv, so daß hier kein optisches Pumpen und folglich keine Strahlungserzeugung stattfindet.
Im Emissionsbereich hingegen ist die Quantentopfstruktur 10 nicht durchmischt, so daß die Absorptionswellenlänge größer als die Wellenlänge der Pumpstrahlung ist. Daher wird die Pumpstrahlung im Emissionsbereich in der Quantentopfstruktur weitgehend absorbiert und regt durch den optischen Pumpprozess die Erzeugung von Strahlung 16 an, die in vertikaler Richtung emittiert wird. Zur Auskopplung der Strahlung 16 ist die Kontaktschicht 7 im Emissionsbereich 12 ausgespart.
Zur Bildung eines Halbleiterscheibenlasers mit externem Resonator ist zwischen dem Substrat 1 und der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur 10 der Bragg-Spiegel 2 angeordnet, der vorzugsweise eine Mehrzahl abwechselnder Epitaxieschichten 3 aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien umfaßt. Zusammen mit einem externen Spiegel 19 bildet der Bragg-Spiegel 2 einen vertikalen Resonator für die von der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur 10 generierten Strahlung 16.
Bei dem in 2 gezeigten Herstellungsverfahren werden in einem ersten Schritt auf ein Substrat 1 ein Bragg-Spiegel 2 in Form einer alternierenden Epitaxieschichtenfolge, ein Teil der Wellenleiterschicht 4, die aktive Pumpschicht 8 zur Erzeugung der Pumpstrahlung 9, ein weiterer Teil der Wellenleiterschicht 4, die Quantentopfstruktur 10 mit einer Mehrzahl von Quantenschichten 11 und ein oberseitig abschließender Teil der Wellenleiterschicht 4 sowie eine Deckschicht 5 epitaktisch aufgewachsen, 2A. Vorteilhafterweise können diese Halbleiterschichten in einem einzigen, gemeinsamen Epitaxieschritt hergestellt werden. Eine Abtragung eines latera len Teilbereichs und ein erneutes Aufwachsen weiterer Schichten ist hierbei nicht erforderlich. Zudem können plane Epitaxiesubstrate verwendet werden.
In einem zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens, 2B, wird bei der Erfindung auf die Deckschicht eine Maskenschicht 17, beispielsweise eine Metallschicht, aufgebracht. Damit wird die Halbleitervorrichtung in lateraler Richtung in einen Emissionsbereich 12 und einen lateral angrenzenden Pumpbereich 13 unterteilt. Der Emissionsbereich 12 entspricht dabei dem in vertikaler Richtung gesehen von der Maskenschicht 17 abgedeckten Bereich der Halbleitervorrichtung.
Nachfolgend wird die Quantentopfstruktur in dem so festgelegten Pumpbereich 13 durchmischt, wobei bei der Erfindung eine diffusions-induzierte Durchmischung (DID, diffusion induced disordering) bevorzugt ist. Dazu wird die Halbleitervorrichtung mit elektromagnetischer Strahlung 18 bestrahlt, deren Wellenlänge so gewählt ist, daß sie in der Quantentopfstruktur 10 absorbiert wird. Vorzugsweise ist die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung größer als die Pumpwellenlänge, aber kleiner als die Wellenlänger der von der Quantentopfstruktur 10 im Betrieb emittierten Strahlung 16. Beispielsweise kann bei einer Pumpwellenlänge von 920 nm und einer Emissionswellenlänge der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur von 980 nm die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 940 nm betragen.
Damit wird eine vertikale Selektivität des Durchmischungsprozesses erreicht, d.h., die elektromagnetische Strahlung wird zwar in der Quantentopfstruktur, nicht aber in der darunterliegenden aktiven Pumpschicht absorbiert. Die erforderliche laterale Selektivität des Durchmischungsprozesses wird durch die bereits beschriebene Maskenschicht 17 sichergestellt.
Die Absorption der elektromagnetischen Strahlung führt in dem Pumpbereich zu einer lokalen Temperaturerhöhung im Bereich der Quantentopfstruktur, die bei Überschreiten einer gegebenen Temperatur zu einer Durchmischung der Quantentopfstruktur 10 und in der Folge zu einer Erniedrigung der Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur in den Zonen 14 im Pumpbereich 13 führt. Beispielsweise kann so die Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur im Pumpbereich auf 900 nm gesenkt werden, so daß dort die Quantentopfstruktur für Pumpstrahlung mit einer Wellenlänge von 920 nm im wesentlichen transparent ist.
Wenn die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung größer als die Absorptionswellenlänge der aktiven Pumpschicht 8 gewählt wird, wird eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung in dieser aktiven Pumpschicht und damit eine etwaige unerwünschte Durchmischung dieser Schicht vermieden.
Weiterhin kann in diesem Verfahrensschritt auch die rückseitige Kontaktschicht 6 auf das Substrat aufgebracht werden.
Abschließend wird in einem dritten Verfahrensschritt, 2C, die Maskenschicht 17 abgetragen oder abgelöst und in dem Pumpbereich die zweite Kontaktschicht 7 aufgebracht. Mittels der vorangegangenen Durchmischung weist nun die Quantentopfstruktur 10 in dem Pumpbereich 13 Zonen 14 auf, in denen die Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur, wie bereits beschrieben, kleiner ist als die Wellenlänge der Pumpstrahlung, so daß die Pumpstrahlung im Pumpbereich 13 ohne Absorption in der Quantentopfstruktur 10 zum Emissionsbereich 12 hingeführt werden kann.
Die Erläuterung der Erfindung anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen. Insbesondere umfaßt die Erfindung auch sämtliche Kombinationen der im Rahmen der Ausführungsbeispiele und der sonstigen Beschreibung genannten Merkmale, selbst wenn diese Kombinationen nicht explizit Gegenstand der Patentansprüche sind.

Claims

Optisch gepumpte strahlungsemittierende Halbleitervorrichtung mit einer oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur (10), die mindestens eine Quantenschicht (11) aufweist, und einer aktiven Pumpschicht (8) zur Erzeugung von Pumpstrahlung (9), die parallel zu der Quantenschicht (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitervorrichtung mindestens einen Emissionsbereich (12), in dem die Quantentopfstruktur (10) optisch gepumpt wird, und mindestens einen Pumpbereich (13) aufweist, wobei sich die Quantentopfstruktur (10) und die aktive Pumpschicht (8) über den Pumpbereich (13) und über den Emissionsbereich (12) der Halbleitervorrichtung erstrecken und die Pumpstrahlung in lateraler Richtung in den Emissionsbereich (12) eingekoppelt wird.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Pumpschicht (8) und die Quantentopfstruktur (10) innerhalb eines gemeinsamen Wellenleiters (4) angeordnet sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionswellenlänge der Quantentopfstruktur (10) innerhalb des Emissionsbereichs (12) größer als die Wellenlänge der Pumpstrahlung (9) und außerhalb des Emissionsbereichs (12) kleiner als die Wellenlänge der Pumpstrahlung (9) ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantentopfstruktur (10) außerhalb des Emissionsbereichs (12) zumindest teilweise durchmischt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitervorrichtung zur Erzeugung der Pumpstrahlung (9) einen Pumplaser mit der aktiven Pumpschicht (8) als laseraktivem Medium aufweist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumplaser einen Laserresonator aufweist, wobei der Emissionsbereich in vertikaler Richtung gesehen zumindest teilweise mit dem Laserresonator überlappt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Emissionsbereich (12) eine Spiegelschicht (2), vorzugsweise einen Bragg-Spiegel, umfaßt, oder daß dem Emissionsbereich (12) in vertikaler Richtung eine Spiegelschicht (2), vorzugsweise ein Bragg-Spiegel, nachgeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitervorrichtung als optisch gepumpter Halbleiterscheibenlaser ausgebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpbereich (13) und der Emissionsbereich (12) monolithisch integriert ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer optisch gepumpten strahlungsemittierenden Halbleitervorrichtung mit einer oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur (10), die mindestens eine Quantenschicht (11) aufweist, und einer aktiven Pumpschicht (8) zur Erzeugung von Pumpstrahlung (9), die parallel zu der Quantenschicht (11) angeordnet ist, wobei die Halbleitervorrichtung einen Emissionsbereich (12), in dem die Quantentopfstruktur (10) optisch gepumpt wird, und einen Pumpbereich (13) aufweist, sich die Quantentopfstruktur (10) und die aktive Pumpschicht (8) über den Pumpbereich (13) und über den Emissionsbereich (12) der Halbleitervorrichtung erstrecken, und die Pumpstrahlung (9) in lateraler Richtung in den Emissionsbereich (12) eingekoppelt wird, gekennzeichnet durch die Schritte – Bereitstellen eines Substrats, – Aufwachsen einer Halbleiterschicht oder Halbleiterschichtenfolge, umfassend die aktive Pumpschicht (8), – Aufwachsen einer Halbleiterschicht oder Halbleiterschichtenfolge, umfassend die oberflächenemittierende Quantentopfstruktur (10) mit mindestens einer Quantenschicht (11), – Festlegen mindestens eines Emissionsbereichs (12) und mindestens eines Pumpbereichs (13) in lateraler Richtung, – Durchmischen der Quantentopfstruktur (10) im Pumpbereich (13).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmischen der Quantentopfstruktur (10) durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung (18), vorzugsweise mittels eines Lasers, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmischen der Quantentopfstruktur (10) durch Bestrahlen mit Laserpulsen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (18) so gewählt ist, daß sie innerhalb der Quantentopfstruktur (10), nicht aber innerhalb der aktiven Pumpschicht (8) absorbiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (18) kleiner als die Emissionswellenlänge der oberflächenemittierenden Quantentopfstruktur (10) und größer als die Wellenlänge der Pumpstrahlung (9) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Emissionsbereichs (12) vor dem Durchmischen der Quantentopfstruktur (10) eine Maskenschicht (17), vorzugsweise eine reflektierende Maskenschicht, besonders bevorzugt eine metallische Maskenschicht, auf den Emissionsbereich (12) aufgebracht wird.