DE60311844T2

DE60311844T2 - Hochleistungs-halbleiterlaserdiode und verfahren zur herstellung einer solchen diode

Info

Publication number: DE60311844T2
Application number: DE60311844T
Authority: DE
Inventors: Silke Traut; Berthold Schmidt; Boris Sverdlov; Achim Thies
Original assignee: Bookham Technology PLC
Current assignee: Lumentum Technology UK Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: US20080123697A1; US7623555B2; EP1547216A1; AU2003263419A1; US6862300B1; WO2004027951A1; DE60311844D1; EP1547216B1; US20050201438A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Halbleiter-Laserdioden, insbesondere aber Rippenwellenleiterdioden (RWG-Dioden) und ein Verfahren zur Herstellung solcher Dioden. RWG-Laserdioden werden speziell als Pumplaser in Lichtwellenleiternetzen und ähnlichen Anwendungen genutzt, da sie die gewünschte schmalbandige, optische Strahlung mit einer stabilen Lichtausgangsleistung in einem bestimmten Frequenzband gewährleisten. Natürlich sind Ausgangsleistung und Stabilität solcher Laserdioden äußerst interessante Eigenschaften. Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Laserdiode, wobei sich die Verbesserung insbesondere auf die Struktur und Konstruktion des Rippenwellenleiters bezieht. Sie betrifft aber auch ein Herstellungsverfahren für solch eine Laserdiode.
Ausgangssituation der Erfindung
Das Ankoppeln des Lichts einer Halbleiter-Laserdiode an eine Lichtleitfaser stellt im Bereich der Glasfasernetze ein zentrales Problem dar, und zwar besonders dann, wenn eine Übertragung bzw. Ankopplung mit hoher Leistung gewünscht wird. Infolge der wachsenden Kanaldichte in DWDM-Weitverkehrsnetzen (DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexing = Dichtes Wellenlängenmultiplex) und des Energiebedarfs bei erhöhten Temperaturen in Metronetzen ist die Maximierung der Ausgangsleistung des Arbeitslichtes der Laserdiode ein grundlegendes Konstruktionskriterium. Der beim Betrieb erreichbaren Nutzleistung wird hauptsächlich durch einen „Knick" auf den L-I-Kurven (d.h. die Lichtleistung über Stromkurven) eine Grenze gesetzt, der eine Strahlablenkung in seitlicher Richtung anzeigt. Das Auftreten eines solchen Knicks wird durch den realen Brechungsindexschritt, das Verstärkungsprofil sowie das räumliche Lochbrennen und die örtliche Erwärmung in der Laserdiode beeinflusst. In Abhängigkeit von der Gerätestruktur leidet die Laserdiode bei einem bestimmten Leistungspegel unter der Resonanz zwischen der Grundwelle und den Wellenformen höherer Ordnung in seitlicher Richtung. Darüber ist von J. Guthrie und seinen Mitarbeitern in der Publikation „Strahlinstabilität bei Energielasern mit 980nm: Experiment und Analyse" in den Pot. Tech. Letters 6(12), 1994, S. 1409–1411, der Nachweis geführt worden. Die Erzeugung von Wellenformen höherer Ordnung ist äußerst unerwünscht, da eine effiziente Ankopplung des Lasers an eine Faser nur mit der Grundwelle möglich ist.
Da schwach leitende Halbleiterbauelemente wie die Rippenwellenleiter-Laserdioden (RWG-Laserdioden) für Hochleistungsanwendungen bevorzugt werden, wie durch B.E. Schmidt und seine Mitarbeiter in der Publikation „Pumplaserdioden" in Optical Filter Telecommunications /VA, Herausgeber: Kaminov und Li, Academic Press, 2002, ISBN 0-12-395172-0, S. 563–586, nachgewiesen wird, scheint eine Verbesserung bei RWG-Konstruktionen äußerst wünschenswert zu sein.
Das US-Patent 6 141 365 von Bowler beschreibt einen Halbleiterlaser mit einer Knickunterdrückungsschicht. Wie verlautet, begrenzt diese Schicht die Bildung lateraler Wellenformen höherer Ordnung und erhöht somit die bis zum Knick abgegebene Leistung des Bauelements. Bowler offenbart auch die Anordnung einer optischen Schicht entlang der optischen Achse eines RWG-Lasers auf beiden Seiten der Laser-Rippe. Jedoch die Form und Größe dieser Knickunterdrückungsschicht wird im Wesentlichen durch die Fotolackmaske bestimmt, die für die Formung der Rippe verwendet wird. Bowler spricht nicht über die Nutzung der Form, Dicke und/oder des Materials der Knickunterdrückungsschicht für irgendeinen besonderen Zweck, außer für die allgemeine Knickunterdrückung. Außerdem weisen die von Bowler beschriebenen Laser Ausgangsleistungen von nicht mehr als 200 bis 300 mW auf, was für viele der heutigen technischen Anwendungen unzureichend ist. Ein ähnlicher Halbleiterlaser, wie der im US-Patent 6 141 365 offenbarte, wird im US-Patent 6 366 595 beschrieben.
Folglich besteht eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung darin, eine zuverlässige Konstruktion für eine RWG-Hochleistungslaserdiode zu entwickeln, die besonders unter allen Betriebsbedingungen eine stabile Lichtleistung und eine ausreichend lange Nutzungsdauer solcher Laserdioden gewährleistet. Im weiteren Text wird der Begriff „high power" (Hochleistung) für eine abgegebene Lichtleistung verwendet, die nahe bei 1 W liegt. Dank einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung sind Laserdioden mit einer linearen, knickfreien Lichtleistung von 918 mW geschaffen geworden.
Eine weitere Hauptaufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein vorteilhaftes und ökonomisches Herstellungsverfahren für eine neuartige RWG-Hochleistungslaserdiode zur Verfügung zu stellen, das eine zuverlässige Massenproduktion solcher Laserdioden ermöglicht.
Eine noch spezifischere Aufgabe dieser Erfindung besteht jedoch darin, eine Konstruktion von RWG-Laserdioden zur Verfügung zu stellen, die auf optimale Weise dafür geeignet ist, Laserdioden mit knickfreien Lichtleistungen im Bereich von 1 W zu schaffen, und im Vergleich zu einer Standardausführung eine Steigerung der mittleren linearen Leistung von ca. 25 % (abgelesen bei ca. 700 Bauelementen) zu gewährleisten.
Offenlegung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Laserdiode und ihre Herstellung werden in den Ansprüchen 1 und 16 bzw. 18 bis 22 definiert. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–15 sowie 17 und 23.
Die grundlegende Gestaltungsidee der Erfindung besteht darin, die Struktur einer RWG-Hochleistungslaserdiode zu entwickeln, die zusätzliche optische Dämpfungsverluste für Wellenformen erster und höherer Ordnung steuerbar einführt, während die Grundwelle (oder Wellenform der nullten Ordnung) nur geringen Einflüssen ausgesetzt ist.
Es ist bekannt, dass laterale Wellenformen hoher Ordnung, wie z.B. die Wellenform erster Ordnung, eine breitere Ausdehnung des optischen Feldes in seitlicher Richtung aufweisen als die Grundwelle. Mit anderen Worten, die seitliche Ausdehnung bzw. Querausdehnung der erwünschten Grundwelle ist kleiner als die Querausdehnung der unerwünschten Wellenformen erster und höherer Ordnung. Diese unerwünschten Wellenformen können durch das Einführen Licht absorbierender Bereiche unterdrückt werden, die parallel zum Rippenwellenleiter verlaufen.
Deshalb kann in Abhängigkeit von der Lage eine Absorptionsschicht als Unterdrückungsschicht für die Wellenformen erster und höherer Ordnung fungieren, ohne eine signifikante Absorption der Grundwelle einzuleiten.
Infolge des erhöhten Dämpfungsverlustes bei der Wellenform erster Ordnung kommt es auf viel höheren Leistungspegeln zu einer Resonanzkopplung und so wird die lineare Leistung, d.h. die knickfreie Ausgangsleistung, der Laserdiode beträchtlich gesteigert. Da die Dämpfung der Wellenformen erster und höherer Ordnung stärker als die Dämpfung bei der Grundwelle ist, fungiert diese Schicht als Element zur Unterscheidung der Wellenformen.
Die Absorptionsschicht kann aus jedem Material hergestellt werden, in dem der Imaginärteil des komplexen Brechungsindex für die fragliche Wellenlänge nicht gleich Null ist, d.h. für die Laserwellenlänge. Das Element, das Wellenformen erster und höherer Ordnung unterscheidet, kann eine einzelne Schicht sein oder mehrere Schichten enthalten, bei denen mindestens eine Schicht die gewünschten Absorptionseigenschaften aufweisen muss. Die Anzahl und Lage dieser Elemente zur Unterscheidung von Wellenformen (oder CIG = Complex Index Guiding Elements = komplexe Indexführungselemente) innerhalb der Struktur der Laserdiode sowie die Form und Anzahl der Schichten, die innerhalb des Elements enthalten sind, hängen von der Ausführungsform des Lasers ab und müssen einzeln optimiert werden.
Die Verbesserung, die durch das Hinzufügen von CIG-Elementen zu einer standardmäßigen RWG-Struktur erreicht wird, kann unter Beweis gestellt werden. Die lineare Leistung ist bei einer Laserdiode mit den beschriebenen CIG-Elementen beträchtlich höher als bei einer ähnlichen standardmäßigen Laserdiode. Bei einer Versuchszwecken dienenden Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserdiode wurde eine knickfreie Lichtleistung von ca. 900 mW erreicht, und zwar bei einem Betriebsstrom von ca. 1,1 A. Die mittlere lineare, d.h. knickfreie, Leistung, die bei ca. 700 Laserdioden abgelesen wurde, erhöhte sich um ca. 25 % bei Strukturen von Laserdioden, die im Gegensatz zu Standarddioden CIG-Elemente enthalten.
In einer ersten Versuchsreihe wurde die bereits für das Ätzen der Rippe verwendete Fotolack-Ätzmaske als Maske für das RIE-Ätzen der Isolationsschicht eingesetzt, ähnlich dem Verfahren, das von Bowler im oben erwähnten US-Patent 6 141 365 beschrieben wurde. Die Isolationsschicht auf beiden Seiten der Rippe wurde bis auf den Halbleiter abgeätzt. Anschließend wurde ein p-Kontaktmetallbelag (Ti/Pt/Au) aufgebracht. Die Ti-Schicht des Metallbelags fungierte in diesem Falle als Licht absorbierende Schicht, d.h. als CIG-Element. In Abhängigkeit von der Konstruktion des Lasers wurde die lineare Leistung überall von 10 % auf 20 % erhöht. Gleichzeitig nahm die Leistungsfähigkeit um 10 % bis 20 % ab, was auf eine beträchtliche Absorption der Grundwelle hindeutet.
Bei weiteren Experimenten wurde die Konstruktion durch eine seitwärts gerichtete Veränderung der Distanz der CIG-Elemente im Verhältnis zur Rippe und hierdurch der Ausdehnung der Wellenformen verbessert. Der Zweck dieser Veränderung besteht darin, die Absorption der Wellenformen höherer Ordnung im Verhältnis zur Grundwelle zu optimieren und dadurch auch die lineare Leistung zu optimieren sowie die Leistungsverluste zu minimieren. Außerdem wurde zum CIG-Element eine dünne Isolationsschicht hinzugefügt. Diese Schicht ist elektrisch isolierend und absorbiert das Licht der Laserwellenlänge nicht. Die Gesamtabsorption hängt jetzt nicht nur vom Material der Absorptionsschicht und von der Lage des CIG-Elements, sondern auch von der Dicke der Isolationsschicht ab, d.h. von der vertikalen Distanz der Wellenformen von der Absorptionsschicht. Außerdem trennt der Isolator die Absorptionsschicht, die im vorliegenden Fall ein Leiter ist, elektrisch vom Halbleiter und beseitigt somit die Möglichkeit des Auftretens von Leck- bzw. Verlustströmen.
Diese Veränderungen führten zu sehr interessanten Ergebnissen und bilden somit einen wesentlichen Teil dieser Erfindung. Sie werden später noch ausführlicher beschrieben. Bei drei Veränderungen befanden sich die CIG-Elemente in einer Entfernung von 0, 300 und 600 nm im Verhältnis zu beiden Seiten der Rippe, d.h. von der Ätzmaske der Rippe aus gemessen. Die dünne Isolationsschicht, bei der es sich in diesem Fall um Si₃N₄ handelt, war Bestandteil der CIG-Elemente für alle Experimente und hatte eine Stärke von ca. 25 nm. Im Durchschnitt erhöhte sich die lineare Leistung dieser Laserdioden um ca. 25 % im Vergleich zu den Laserdioden ohne CIG-Elemente. Im Vergleich zu den standardmäßigen Laserdioden wurde die durchschnittliche Leistungsfähigkeit um ca. 10 % bei Lasern reduziert, bei denen sich die CIG-Elemente in nächster Nähe direkt bei der Rippe befanden, d.h. in einer Entfernung von 0 nm von der Ätzmaske der Rippe. Bei den beiden Ausführungen, bei denen sich die CIG-Elemente weiter weg von der Rippe befanden, d.h. in einer Entfernung von 300 nm und 600 nm in Bezug auf die Ätzmaske der Rippe, wurde die Leistungsfähigkeit nur um ca. 5 % reduziert.
Bei einer Ausführungsform wiesen das laterale und vertikale Fernfeld stabile Einmodenleistungen über 900 mW auf und im gesamten Leistungsbereich wurde keine seitliche Strahlablenkung festgestellt.
Die drei experimentell bewerteten Stellen, an denen sich CIG-Elemente befinden, zeigen klar, dass die Optimierung die nachteilige Auswirkung auf die Grundwelle reduziert und somit die Leistungsfähigkeit und die Lichtleistung bis zum Auftreten eines Knicks sogar noch weiter erhöht.
Die Laserdioden mit der verbesserten Konstruktion der CIG-Elemente wurden unter beschleunigten Bedingungen auf Stabilität, Defekte und Qualitätsverlust geprüft. Die Laser mit verbesserter CIG-Eigenschaft wiesen eine stabile Leistung auf, die auf eine äußerst zuverlässige Funktionsweise hindeutet. Im Vergleich zu den standardmäßigen Laserdioden wurden keine Unterscheidungsmerkmale festgestellt. Die Betriebsbedingungen lagen bei einem konstanten Strom von 900 mA im Verlauf von 3000 Stunden bei einer Wärmeableittemperatur von 85° C.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erfindung die neuartige Konstruktion eines Hochleistungs-Rippenwellenleiter-Halbleiterlasers betrifft, der ein CIG-Element oder mehrere CIG-Elemente (Complex Index Guiding elements = Komplexe Indexführungselemente) enthält. Diese CIG-Elemente bestehen aus mindestens einer Schicht, die Licht der Laserwellenlänge absorbiert, aber auch eine Mehrzahl von absorbierenden und nicht absorbierenden Schichten enthalten kann. Der neuartige Laser weist eine hohe Stabilität mit einer erhöhten Leistung bis zum Auftreten des Knicks auf. Die CIG-Elemente befinden sich vorzugsweise auf beiden Seiten der Rippe entlang der optischen Achse. Die genaue Lage und Form des CIG-Elements sowie die Anzahl und Lage der Schichten im CIG-Element hängen von der Konstruktion des Lasers ab und werden so ausgewählt, dass sie einen maximalen Wirkungsgrad und/oder eine maximale Leistung bis zum Auftreten des Knicks auf der Kurve ermöglichen.
Das neuartige Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht eine Regelung der Distanz in Bezug auf die Ausdehnung der Grundwelle und der Wellenform erster Ordnung und daher auch eine Optimierung der erhöhten Leistung bis zum Auftreten des Knicks im Verhältnis zu den Lichtdämpfungsverlusten. Experimentelle Ergebnisse zeigen eine erhöhte Leistung bis zum Auftreten des Knicks von ca. 25 % (Mittelwert) und sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Nutzungsdauer.
Wie schon gesagt, ist die Lage der Absorptionsschicht in Bezug auf die Grundwelle von ziemlich entscheidender Bedeutung. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Absorption der Wellenform erster Ordnung erwünscht ist, jedoch die Absorption der Grundwelle nicht wünschenswert ist, da dies zu einem verminderten Wirkungsgrad führt. Das beschriebene neuartige Herstellungsverfahren ermöglicht die Regelung der Distanz der Absorptionsschicht in Bezug auf die Rippe durch einen Selbstjustierungsvorgang. Das optimiert die Erhöhung der bis zum Auftreten des Knicks erreichten Leistung durch die Absorption der Wellenform erster Ordnung, ohne durch die Absorption der Grundwelle in erheblichem Maße an Leistungsfähigkeit zu verlieren. Da die Lage der CIG-Elemente unabhängig von der Rippe und seiner Ätzmaske definiert werden kann, kann jede Epitaxial-Konstruktion und jede Rippenkonstruktion verwendet werden.
Das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass es den CIG-Elementen hinsichtlich Position, Dicke, Material und Aufdampfverfahren keine Beschränkungen auferlegt. Außerdem erleichtert das neuartige Verfahren die Einführung einer dünnen Isolationsschicht unter der Absorptionsschicht, um den Halbleiter elektrisch von dem Metall zu trennen und somit Leckströme zu vermeiden und die gesamte Absorption zu modifizieren.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich einiger grundlegender Erwägungen, und sowohl die Laserstruktur als auch das Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, auf denen:
1 den Einfluss einer Absorptionsschicht auf verschiedene Wellenformen eines RWG-Lasers zeigt;
2 die gemessene P-I-Kurve eines standardmäßigen Bauelementes im Vergleich zu einem Bauelement mit verbesserter CIG-Eigenschaft gemäß der Erfindung zeigt;
3a–3g das bevorzugte Herstellungsverfahren einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung veranschaulichen;
3h die Struktur eines ersten Beispiels einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung darstellt;
3i die optische Energieverteilung einer RWG-Laserdiode gemäß 3h zeigt;
4a–4c das erste alternative Herstellungsverfahren einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung veranschaulichen; und
4d die Konstruktion eines zweiten Beispiels einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung zeigt;
5a–5c ein zweites alternatives Herstellungsverfahren einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung veranschaulichen; und
5d die Konstruktion eines dritten Beispiels einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung zeigt;
6a–6c ein drittes alternatives Herstellungsverfahren einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung veranschaulichen; und
6d die Konstruktion eines vierten Beispiels einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung zeigt;
7a–7b ein viertes alternatives Herstellungsverfahren einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung veranschaulichen; und
7c die Konstruktion eines fünften Beispiels einer RWG-Laserdiode gemäß der Erfindung zeigt.
1 ist die schematische Darstellung des grundsätzlichen Einflusses einer Absorptionsschicht auf verschiedene Wellenformen einer RWG-Laserdiode. Der obere Teil der 1 zeigt die Verteilung der „Verstärkung", die sich über die Querausdehnung "x" einer RWG-Laserdiode ohne und mit einer Absorptionsschicht erstreckt, wobei die Absorptionsschicht gemäß der Erfindung mit punktierten Linien dargestellt wird. Wie oben erläutert, ist es klar ersichtlich, dass das Hinzufügen einer Absorptionsschicht die Verstärkung in den seitlichen Bereichen, jedoch nicht im zentralen Bereich der Diode reduziert.
Der untere Teil der 1 zeigt jetzt die berechnete Querverteilung der optischen Energie der Grundwelle (punktierte Linie) und der Wellenform erster Ordnung, und zwar wiederum über die Querausdehnung "x" und die Vertikalausdehnung "y". Es ist offensichtlich, dass die Wellenform erster Ordnung eine erheblich anders geartete Querverteilung ihrer optischen Energie zeigt und insbesondere einen viel höheren Pegel als die Grundwelle (punktierte Linien) in den seitlich weiter entfernt liegenden Bereichen sowie ein Minimum im zentralen Bereich aufweist. Hier setzt die Erfindung ein, indem sie seitliche Absorptionsschichten schafft, die in zweckdienlicher Weise parallel zum Hohlleiter positioniert sind, der die Wellenform erster Ordnung in erheblichem Maße unterdrückt. Das wiederum führt zu einer Erhöhung bei der linearen Leistung des Pumplaserbauelements, da die Resonanzkopplung der Wellenform erster Ordnung jetzt bei höheren Leistungspegeln auftritt.
Die 2 veranschaulicht die Verbesserung, die durch das erfindungsgemäße Hinzufügen der CIG-Elemente zur Struktur der RWG-Laserdiode erreicht wird. Die Figur zeigt die P-I-Kurve, d.h. die Leistung im Verhältnis zum eingespeisten Strom in beliebigen Maßeinheiten (au.) für eine standardmäßige Diode im Vergleich zu einer Diode mit verbesserter CIG-Eigenschaft. Angezeigt wird der erste auftretende Knick, d.h. eine Instabilität der Lichtleistung einer standardmäßigen Diode im Verhältnis zu einer Diode mit verbesserter CIG-Eigenschaft. Der erste Knick tritt bei der standardmäßigen Diode deutlich bei einem viel niedrigeren Leistungspegel auf als bei der gleichen Diode, die CIG-Elemente enthält. Wie schon oben angegeben wurde, wurden bei der verbesserten CIG-Konstruktion stabile Ausgangsleistungen von mehr als 900 mW erreicht, was auch gute Ergebnisse bei der Nutzungsdauer mit sich brachte. Bis dahin war es schwer oder unmöglich, eine Ausgangsleistung von mehr als 900 mW zu erreichen, die sich sowohl durch Stabilität als auch durch eine lange Nutzungsdauer der Laserdioden auszeichnete.
Zuerst wird nun ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren der RWG-Laserdioden beschrieben, da viele Details aus dem bevorzugten Herstellungsverfahren klar ersichtlich werden. Unterschiedliche Stadien und Variationen dieses Verfahrens werden in den 3a bis 6c veranschaulicht. Ein Fachmann kann dieses Verfahren selbstverständlich auch anders gestalten, indem er z.B. bestimmte Verfahrensschritte modifiziert und/oder übergeht, und indem er weitere Verfahrensschritte hinzufügt, ohne damit von der Erfindung abzuweichen.
Bitte beachten Sie, dass die Figuren, die die RWG-Laserdiode zeigen, nicht maßstabsgerecht sind, besonders die Dicken der verschiedenen Schichten sind stark übertrieben dargestellt, um sie sichtbar zu machen. Bitte beachten Sie auch, dass das Herstellungsverfahren nur in Bezug auf die vorliegende Erfindung erläutert wird und insofern unvollständig ist, da andere Verfahrensschritte und Maßnahmen, die Fachleuten bekannt sind, nicht erwähnt oder beschrieben werden.
Die 3a beginnt mit der Formgebung der Rippe durch ein nasschemisches Ätzverfahren. Der Teil eines Halbleitersubstrats 2, der schließlich die Rippe der RWG-Laserdiode bilden soll, wird durch eine Fotolackmaske 1, die Rippenätzmaske, bedeckt. Galliumarsenid oder Aluminium-Galliumarsenid sind die bevorzugten Materialien für das Substrat 2. Allerdings ist das Verfahren nicht auf diese Materialien beschränkt, sondern kann auch auf Indiumphosphid oder irgendein anderes optisches Halbleitermaterial angewendet werden. Der Verfahrensschritt des Ätzens führt zu einem Halbleitersubstrat 2, das die in 3a abgebildete Form hat, d.h. die Rippe ist geformt. Hier ergibt sich die Form aus einem nasschemischen Ätzverfahren, aber das Verfahren zur Formgebung des CIG-Elementes wird auch bei anderen Rippenformen funktionieren, die z.B. gerade Seitenwände oder anders geformte Seitenwände aufweisen. Wichtig für das später beschriebene, selbstjustierte Maskierverfahren zur Herstellung der CIG-Schicht ist allein das Vorhandensein von so einer Art Messstruktur.
Beim nächsten, in 3b abgebildeten Verfahrensschritt wird eine dünne Isolatorschicht 3, vorzugweise Si₃N₄, auf die gesamte Struktur aufgetragen. Die Auftragung kann durch ein PECVD-Verfahren erfolgen, d.h. durch die Physically Enhanced Chemical Vapor Deposition = Physikalisch Verbesserte Chemische Aufdampfung. Die Dicke dieser Isolatorschicht 3 liegt im Bereich zwischen 200 und 300 nm, vorzugsweise aber bei ca. 220 nm. Die Isolatorschicht 3 kann auch aus alternativen Materialien hergestellt werden, wie z.B. SiO₂, AlN oder TiO₂, und durch alternative Auftragungsverfahren aufgetragen werden, wie z.B. PVD, d.h. Physical Vapor Deposition = Physikalische Aufdampfung, oder CVD, d.h. Chemical Vapour Deposition = Chemische Aufdampfung.
Während die oben genannten Verfahrensschritte selbst mehr oder weniger zum bekannten Stand der Technik gehören, bilden sie die Grundlage für anschließende Verfahrensschritte, deren Schwerpunkt auf der Erfindung liegt.
Die in den 3c bis 3g veranschaulichten Verfahrensschritte führen zur Herstellung der Maske, die die Lage der absorbierenden CIG-Elemente begrenzt. Es ist genau die dicke Isolatorschicht 3 aus Si₃N₄, die als Maske für die gewünschte Absorptionsschicht dient. Diese Isolatorschicht trennt das im Hohlleiter erzeugte Licht optisch von der Absorptionsschicht. In den Bereichen mit dick aufgetragenem Si₃N₄ wird jede oben aufgetragene, absorbierende Schicht nicht (oder nur marginal) zur Absorption beitragen.
Bei dem in 3c abgebildeten Verfahrensschritt wird eine Fotolackschicht 4 auf das gesamte Halbleitersubstrat 2 aufgetragen, einschließlich Isolatorschicht 3 und Maske 1. Vorzugsweise der lichtempfindliche Lack wird über das Halbleitersubstrat 2 versprüht, was zu einer dickeren Fotolackschicht in der Nähe der Rippe und einer dünneren Fotolackschicht im Substratbereich führt. Die Dicke der sich ergebenden Fotolackschicht 4 beträgt vorzugsweise ca. 2,5 μm im Bereich der Rippe und ca. 1 μm im Substratbereich. Der Gradient der Dicke der Fotolackschicht 4 ist für die Variabilität der Lage und Form der absorbierenden Schicht (oder des CIG-Elements) wichtig, wie später noch bewiesen werden wird. Die Auftragung des lichtempfindlichen Lacks in 3c bereitet das Bauelement auf die anschließende Maskierung mit Si₃N₄ vor.
Zur Bereitstellung der für die Herstellung des CIG-Elements bzw. der CIG-Elemente erforderlichen Maskierung wird der lichtempfindliche Lack zu einer gewünschten Form geätzt, hier speziell eine veränderliche Breite oder Entfernung, die von der Mitte der Rippe aus gemessen wird. Ein bevorzugtes Verfahren für diesen Formungsschrittist das RIE, d.h. Reactive Ion Etching = Reaktives Ionenätzen. Dieses Verfahren führt zu den in 3d abgebildeten, Form gebenden Masken 5. Die Regelung der Breite dieser Form gebenden Maske kann durch ein eher gerichtetes Ätzverfahren und/oder die Auswahl einer geeigneten Ätzzeit erleichtert werden. Ein Fachmann wird wissen, wie man das Ätzverfahren modifizieren kann, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Genauer gesagt, zeigt 3d drei unterschiedliche Masken: eine enge Maske, die im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Fotolackmaske 1 zum Ätzen der Rippe hat; eine mittlere Maske, die etwas breiter als die Maske 1 zum Ätzen der Rippe ist; und eine breite Maske, die durch die in 3d gezeigte Außenlinie gekennzeichnet ist. Alle drei Breiten werden abgebildet, um die Variabilität der Maske deutlich zu demonstrieren.
Bei einem anschließenden Verfahrensschritt, der in 3e abgebildet ist, wird die früher geschaffene Isolatorschicht 3, die oben bei 3b beschrieben wird, bis zum Halbleitersubstrat 2 abgeätzt. Nach diesem Ätzvorgang bleibt die Isolatorschicht 3 nur an den Flanken der Rippe und unter der Fotolackmaske bestehen, die beim vorangehenden Verfahrensschritt (3d) geschaffen wurde und die Isolatorstreifen 6a und 6b auf beiden Seiten der Rippe bildet. Sie erstrecken sich vorzugsweise entlang der gesamten Länge des Halbleitersubstrats, können aber kürzer als die letztgenannten sein, wenn es gewünscht wird. Die Gesamtbreite der Isolatorstreifen 6a und 6b verändert sich mit der Breite der Form gebenden Maske 5. Die Form der Isolatorstreifen bestimmt auch die genaue Lage des CIG-Elements, d.h. den Platz, wo hauptsächlich die Absorption des Lichts erfolgt.
Nach dem in 3e beschriebenen Ätzverfahren werden die Form gebende Fotolackmaske 5, die für das Ätzen mit Si₃N₄ oder jedes ähnliche Ätzen verwendet wird, sowie die Fotolackmaske 1 für das Rippenätzen entfernt, so z.B. durch Abheben. Das Ergebnis wird in 3f veranschaulicht.
Wie in 3g gezeigt wird, wird eine Schicht aus optisch absorbierendem Material aufgetragen, die eine ununterbrochene Schicht ergibt, die das gesamte Halbleitersubstrat 2 bedeckt. Diese Schicht hat zwei Funktionen:

• Sie bildet oben auf der Rippe die Kontaktschicht für den gewöhnlichen p-Metallbelag.
• Sie gewährleistet die Absorption, die für das Unterdrücken der unerwünschten Wellenformen erster und höherer Ordnung des Lasers erforderlich ist, indem sie die Absorptionsschichten (oder CIG-Elemente) 8a und 8b an beiden Seiten der Rippe bildet. Wie vorher bereits angegeben wurde, wird die Stelle, an der die Absorption stattfindet, d.h. wo das CIG-Element wirksam ist, gegenüber jenen Bereichen abgegrenzt, die links und rechts der Rippe liegen, wo das Halbleitersubstrat 2 nicht durch die dicken Isolatorstreifen 6a und 6b bedeckt ist. Falls gewünscht, kann sich die Absorptionsschicht nur über eine Teillänge des Halbleitersubstrats erstrecken. Ein Fachmann wird wissen, wie das zu erreichen ist.

Demzufolge muss diese Absorptionsschicht zwei wichtige Materialeigenschaften besitzen:

• Es muss ein Material sein, bei dem der Imaginärteil des komplexen Brechungsindex für die in Frage kommende Wellenlänge (d.h. die Laserwellenlänge) nicht gleich Null ist.
• Für das beschriebene Verfahren muss sie auch als erste Kontaktschicht für den p-Kontaktmetallbelag geeignet sein. Solche Leiter, wie z.B. Ti und Cr, sind in diesem Fall geeignet.

Die 3h zeigt die nahezu vollständige Struktur der RWG-Laserdiode mit zusätzlichen aufgetragenen p-Kontaktschichten 9, die für die elektrische Stromversorgung der Diode erforderlich sind.
Alle anderen Schritte in dem Herstellungsverfahren zur Fertigstellung der RWG-Laserdiode bleiben im Wesentlichen Standardschritte und sind Fachleuten gut bekannt. Folglich müssen diese Verfahrensschritte hier nicht beschrieben werden.
Die 3i zeigt schließlich – ein wenig ähnlich wie in 1 – die Lichtleistungsverteilung der in 3h abgebildeten RWG-Laserdiode in annähernd verhältnismäßigen Dimensionen zur Struktur in 3h. Es ist klar ersichtlich, dass die Grundwelle ihren gewöhnlichen Wellenberg in der Mitte der Laserdiode hat, wohingegen die Wellenform erster Ordnung – ebenso wie alle Wellenformen höherer Ordnung – sich weiter in die Bereiche ausdehnen, in denen sich die CIG-Elemente befinden. Folglich werden die Wellenformen erster und höherer Ordnung stark gedämpft, was auch das ist, was die Erfindung erreichen soll.
In Abhängigkeit von der Konstruktion des Lasers (z.B. Rippenform, Gestaltung im Epitaxieverfahren) verändert sich die Querausdehnung der Wellenformen innerhalb der Laserdiode. Dementsprechend müssen Veränderungen in Bezug auf die optimale Lage der CIG-Elemente vorgenommen werden, um die gewünschte maximale Absorption der Wellenformen erster und höherer Ordnung und die minimale Absorption der Grundwelle zu erreichen. Es ist deshalb wichtig, ein Verfahren zur Verfügung zu haben, das eine variable Platzierung und Form der CIG-Elemente unabhängig von der Form und Konstruktion der Laserrippe, jedoch an sie angepasst, ermöglicht. Die vorliegende Erfindung gewährleistet diese Flexibilität und Anpassungsfähigkeit.
Einige Alternativen für die Auftragung und Anordnung der Absorptionsschicht(en) oder des komplexen Indexführungselements bzw. der komplexen Indexführungselemente (CIG) werden im Folgenden behandelt.
Die 4a bis 4d zeigen eine erste Alternative, die nach dem Verfahrensschritt zur Formgebung der Maske 5 in 3d beginnt. In diesem Fall wird die schon vorher gebildete, dicke Isolatorschicht 3, wie oben bei 3b erläutert, nicht bis auf das Halbleitersubstrat 2 abgeätzt, sondern bis auf eine vorbestimmte Dicke auf dem Substrat. Dieses Ätzen führt zu relativ dünnen Isolationsschichten 7a und 7b, wie in 4a zu sehen ist, die sich über das gesamte Halbleitersubstrat oder einen Teil davon erstrecken. Ihre Dicke kann aus einem Bereich von 15 bis 40 nm ausgewählt werden, beträgt aber vorzugsweise ca. 25 nm. Die Auswahl hängt von der gewünschten Gesamtabsorption des CIG-Elements ab. Außerdem erstrecken sich die Isolatorstreifen 6a und 6b und/oder die dünnen äußeren Isolatorschichten 7a und 7b vorzugsweise entlang der gesamten Länge und Breite des Halbleitersubstrats, können aber auch kürzer und/oder enger als die letztgenannten sein, falls das gewünscht wird. Die dünnen äußeren Isolatorschichten 7a und 7b trennen das absorbierende Material elektrisch von dem Halbleiter und vermeiden somit alle unerwünschten Leckströme und/oder unerwünschte Wechselwirkungen des Materials an der Schnittstelle. Außerdem können sie genutzt werden, um die Gesamtabsorption des CIG-Elements zu modifizieren.
Die 4b zeigt die Struktur nach dem Abheben der Fotolackmaske 1 und 5, wie schon vorher für die 3f beschrieben wurde. Der nächste Verfahrensschritt ist das Auftragen der absorbierenden Schicht 8a und 8b als Teil des Aufbringens des p-Metallbelages. Das Ergebnis wird in 4c gezeigt und wurde vorher auch schon für die 3g beschrieben.
Die 4d zeigt die nahezu vollständige Struktur einer RWG-Laserdiode mit zusätzlicher aufgetragener p-Kontaktschicht 9, die für die elektrische Stromversorgung der Diode erforderlich ist. Die CIG-Elemente, die sich links und rechts der Rippe befinden, bestehen jetzt aus zwei Schichten: den dünnen Isolationsschichten 7a und 7b sowie den Licht absorbierenden Schichten 8a und 8b.
Die 5a bis 5d zeigen eine zweite Alternative für die Herstellung eines CIG-Elements mit einer Isolationsschicht unter der absorbierenden Schicht. Wie beim ersten Verfahren beschrieben und in den 3e und 3f gezeigt, wird die dicke Isolationsschicht bis auf das Halbleitersubstrat 2 abgeätzt. Die Fotolackmasken werden anschließend durch Abheben entfernt, um zu einer Struktur zu führen, die das Halbleitersubstrat 2 mit der Rippe und die beiden dicken Isolationsschichten 6a und 6b auf beiden Seiten der Rippe enthalten. Das wird in der 5a gezeigt.
Bei einem nächsten Verfahrensschritt wird eine dünne, wieder vorzugsweise 25 nm starke Isolationsschicht aufgetragen, die das gesamte Halbleitersubstrat 2 bedeckt und somit die erste Schicht der CIG-Elemente 7a und 7b bildet, wie in der 5b dargestellt. Das Material kann jetzt ausgewählt und aufgetragen werden, und zwar unabhängig von dem dicken Isolationsmaterial. Standardmäßige Materialien und Auftragungsverfahren für diesen Zweck betreffen solche Isolatoren, wie z.B. Si₃N₄, TiO₂, SiO₂, AlN, die durch PVD, CVD oder MOCVD (metallorganische chemische Aufdampfung) aufgetragen werden.
Da dieser dünne Isolator die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats bedeckt, bedeckt es auch den Kontaktbereich auf dem Oberteil der Rippe. In letztgenanntem Bereich muss der dünne Isolator entfernt werden, um einen elektrischen Kontakt des Halbleiters mit dem p-Metall zu gewährleisten. Das kann durch jedes allgemein bekanntes Verfahren mit Fotolackmasken und anschließendem Ätzen bewirkt werden, vorzugsweise durch RIE-Ätzen. Ein Fachmann wird wissen, wie das zu machen ist. Das Ergebnis wird in der 5c gezeigt.
Schließlich wird die p-Metallschicht 9 aufgetragen, die auch die Absorptionsschichten 8a und 8b des CIG-Elements bildet und als solche fungiert, wodurch sich eine Struktur ergibt, wie sie in der 5d gezeigt wird.
Das dritte alternative Verfahren ähnelt dem vorhergehenden, ermöglicht aber die Nutzung unterschiedlicher Materialien für das CIG-Element, und zwar unabhängig von der dicken Isolationsschicht bzw. den dicken Isolationsschichten und der p-Metallschicht. Die 6a zeigt die Struktur mit den dicken Isolationsschichten 6a und 6b an beiden Seiten der Rippe und mit der dünnen Isolationsschicht 7a/b, die auf die gesamte Oberfläche des Halbleiters aufgetragen ist. Diese Struktur wird auf die gleiche Art und Weise erzeugt, die vorher für die 5b beschrieben wurde.
Beim nächsten Verfahrensschritt wird eine Absorptionsschicht aufgetragen, die auch das gesamte Substrat bedeckt und die erforderlichen Absorptionsschichten 8a und 8b für die CIG-Elemente bildet. Das wird in der 6b gezeigt. Wie bei dem vorher mit den 5a bis 5d beschriebenen Verfahren müssen die beiden Schichten, die das CIG-Element 7a/b und 8a/b bilden, aus dem p-Kontaktbereich entfernt werden. Das erfolgt wiederum durch jeden allgemein üblichen Maskierschritt und anschließenden Ätzschritt und führt zu der in der 6c gezeigten Struktur.
Die 6d zeigt schließlich die RWG-Struktur nach der Auftragung des p-Metallbelags, d.h. der p-Kontaktschicht 9. Der Vorteil des zuletzt beschriebenen Verfahrens besteht in der Möglichkeit, jede beliebige Gruppe von Materialien für die Zusammensetzung des CIG-Elements zu nehmen, und zwar unabhängig vom p-Metallbelag. Die einzige Anforderung an die Absorptionsschicht 8a/b bleibt jetzt die Absorptionseigenschaft auf der Laserwellenlänge. Bei den bisher beschriebenen Verfahren war die Auswahl der Materialien auf Materialien beschränkt, die einen guten Kontakt mit dem Halbleiter gewährleisten, vorzugsweise also ein Leiter von der Art, die durch die Elemente Ti, Cr oder Pt gekennzeichnet wird. Für dieses letzte Verfahren kann jedoch jedes beliebige Material und jede beliebige Dicke solange verwendet werden, wie dieses Material die Absorption auf der Laserwellenlänge gewährleistet. Außerdem kann das CIG-Element zu jeder Form modifiziert werden, um nur einen Teil des Halbleitersubstrats zu bedecken.
Eine vierte Alternative wird in den 7a bis 7c beschrieben. Beginnend mit einer Struktur, wie sie in der 3e oder 4a dargestellt wird, wird eine Absorptionsschicht 8a und 8b auf das Halbleitersubstrat 2 aufgetragen, einschließlich der Rippenätzmaske 1 und der Form gebenden Fotolackmasken 5. Das wird in der 7a gezeigt. Wenn die Fotolackmasken jetzt abgehoben werden, bleiben die CIG-Elemente 8a und 8b und erstrecken sich über das Halbleitersubstrat, mit Ausnahme der Rippe und seiner Umgebung, d.h. die Isolatorstreifen 6a, 6b und 7a, 7b. Das in der 7b gezeigte Ergebnis besteht aus zwei separaten CIG-Elementen 8a und 8b. Außerdem kann sich die Absorptionsschicht – falls es gewünscht wird – nur über einen Teil des Halbleitersubstrats erstrecken. Ein Fachmann wird wissen, wie das zu erreichen ist.
Die 7c zeigt die Struktur nach dem Abheben der Masken und Auftragen der gewöhnlichen p-Kontaktmetallbelagsschicht 9. Der Vorteil dieser Alternative besteht darin, dass das Material und die Dicke für den p-Kontaktmetallbelag und das CIG-Element unabhängig voneinander ausgewählt werden können.
Weitere Modifikationen werden einem Fachmann ohne weiteres einfallen, und die Erfindung ist deshalb nicht auf die spezifischen Ausführungsformen, Details und Verfahrensschritte beschränkt, die im vorliegenden Text bisher gezeigt und beschrieben wurden. Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der allgemeinen Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.
Zu übersetzende Textstellen in den Figuren: Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3d, 3e und 3h
Fig. 3i
Fig. 4a–4d, 5a–5d, 6a–6d sowie 7a–7c

Claims

Laserdiode mit einem Halbleitersubstrat (2) und einem aktiven Bereich, der einen Rippenwellenleiter enthält, wobei die Laserdiode ein Licht absorbierendes Element zur Unterdrückung von Wellenformen erster und höherer Ordnung hat, dadurch gekennzeichnet, dass das absorbierende Element aus einem oder mehreren komplexen Indexführungselementen (CIG-Element) mit mindestens einer Absorptionsschicht (8a, 8b) und einer Isolationsschicht besteht bzw. sie enthält, wobei sich die Isolationsschicht (3) zwischen dem Halbleitersubstrat (2) und der Absorptionsschicht (8a, 8b) befindet, und das eine CIG-Element bzw. die mehreren CIG-Elemente an einem vorbestimmten Platz auf dem Halbleitersubstrat (2) entlang des und parallel zum Rippenwellenleiter angeordnet ist bzw. sind, wobei Platz, Anzahl und Struktur der CIG-Elemente so ausgewählt sind, dass die Unterdrückung unerwünschter Moden höherer Ordnung der Laserdiode durch die Isolationsschicht (3) maximiert wird, die entweder laterale Sektionen unterschiedlicher Dicke aufweist, wobei eine erste Sektion in der Nähe des Rippenwellenleiters eine größere Dicke (6a, 6b) und eine zweite Sektion in einiger Entfernung von dem Rippenwellenleiter eine geringere Dicke (7a, 7b) aufweist, oder eine laterale Ausdehnung aufweist, die kleiner als die Absorptionsschicht (8a, 8b) ist.
Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere CIG-Elemente symmetrisch an einem vorbestimmten Platz auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sind.
Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (8a, 8b) weiterhin als Kontaktschicht für den Rippenwellenleiter des Lasers dient.
Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das CIG-Element oder die CIG-Elemente aus einer Mehrzahl oder einem Stapel von Isolations- und Absorptionsschichten (8a, 8b) besteht bzw. bestehen oder umfasst bzw. umfassen.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei CIG-Elemente als Schichtstrukturen vorgesehen sind, die sich vorzugsweise auf beiden Seiten des Rippenwellenleiters befinden und sich über die gesamte Länge des Halbleitersubstrats (2) erstrecken.
Laserdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei CIG-Elemente als Schichtstrukturen vorgesehen sind, wobei je eine sich vorzugsweise auf beiden Seiten des Rippenwellenleiters befindet und sich nur teilweise entlang der Länge des Halbleitersubstrats (2) erstreckt.
Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das CIG-Element so gestaltet ist, dass es die Unterdrückung von Moden erster und höherer Ordnung maximiert und gleichzeitig die Absorption der Grundmode minimiert.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Isolationsschicht zwischen dem Halbleitersubstrat (2) und der Absorptionsschicht (8a, 8b) so ausgewählt wird, dass die Absorption der Grundmode minimiert und gleichzeitig die Unterdrückung der Moden erster und höherer Ordnung maximiert wird.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Absorptionsschicht (8a, 8b) so ausgewählt wird, dass die Unterdrückung der Moden erster und höherer Ordnung maximiert und gleichzeitig die Absorption der Grundmode minimiert wird.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Absorptionsschicht (8a, 8b) so ausgewählt wird, dass die Unterdrückung der Moden erster und höherer Ordnung maximiert und gleichzeitig die Absorption der Grundmode minimiert wird.
Laserdiode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien und Dicke für das CIG-Element oder -Elemente so ausgewählt werden, dass die Unterdrückung der Moden erster und höherer Ordnung maximiert und gleichzeitig die Absorption der Grundmode minimiert wird.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (8a, 8b) einen Teil des Halbleitersubstrats bedeckt, vorzugsweise die gesamte Oberfläche des Substrats.
Laserdiode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (8a, 8b) weiterhin als Kontaktschicht für den Rippenwellenleiter des Lasers dient.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat (2) aus Materialien auf der Basis von zum Beispiel GaAs oder InP besteht und das komplexe Indexführungselement einen Leiter oder Halbleiter umfasst, zum Beispiel Ti, Cr, Pt, Au, Si.
Laserdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat aus Materialien auf der Basis von zum Beispiel GaAs oder InP besteht und das komplexe Indexführungselement einen Isolator umfasst, zum Beispiel TiO₂, Si₃N₄, AlN, SiO₂.
Verfahren zur Herstellung einer Hochleistungs-Laserdiode mit einem Halbleitersubstrat (2) und einem Rippenwellenleiter als aktiven Bereich, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst: (a) Bereitstellen des Halbleitersubstrats mit dem Rippenwellenleiter durch eine erste Fotolackmaske (3a, 1), (b) Auftragen eines Isolators (3b, 3) auf mindestens einen Teil des Halbleitersubstrats, einschließlich der ersten Maske (1), (c) Auftragen eines Fotolacks (3c, 4) auf den Isolator, (d) Entfernen eines Teils des Fotolacks auf kontrollierte Weise um eine zweite Fotolackmaske (3d, 5) mit einer vorbestimmten Größe zu schaffen, die breiter als der Rippenwellenleiter ist, (e) Entfernen des Isolators (3e) an der Stelle, wo er durch die zweite Maske nicht bedeckt ist, (f) Entfernen sowohl der ersten als auch der zweiten Fotolackmaske (3f), (g) Auftragen einer Absorptionsschicht (3g, 8a, 8b) als Teil eines komplexen Indexführungselementes (CIG) und als Kontaktschicht ( 3h, 9).
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (e) durch (e') ersetzt wird: Verdünnen des Isolators (4b) auf eine vorbestimmte Dicke an der Stelle, wo er durch die zweite Maske nicht bedeckt ist, um Isolatorbereiche mit einer ersten Dicke (6a, 6b) unter der zweiten Maske und mit einer zweiten Dicke (7a, 7b) außerhalb der zweiten Maske zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (g) durch die Verfahrensschritte (g') und (g'') ersetzt wird: (g') Auftragen einer Absorptionsschicht (3g, 8a, 8b) als Teil eines komplexen Indexführungselementes (CIG) und (g'') Auftragen einer Kontaktschicht (3h, 9).
Verfahren zur Herstellung einer Hochleistungs-Laserdiode mit einem Halbleitersubstrat (2) und einem Rippenwellenleiter als aktiven Bereich, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst: (a) Herstellung des Rippenwellenleiters auf dem Halbleitersubstrat mit Hilfe einer ersten Fotolackmaske (3a, 1), (b) Auftragen eines Isolators (3b, 3) auf zumindest einen Teil des Halbleitersubstrats (2) einschließlich der ersten Maske (1), (c) Auftragen eines Fotolacks (3c, 4) auf den Isolator (3), (d) Entfernen eines Teils des Fotolacks (3d) auf gesteuerte Weise, um eine zweite Fotolackmaske (5) mit einer vorbestimmten Größe zu schaffen, die breiter als der Rippenwellenleiter ist, (e) Entfernen des Isolators (3e) an der Stelle, wo er durch die zweite Maske (5) nicht bedeckt ist, (f) Entfernen sowohl der ersten als auch der zweiten Fotolackmaske (1, 5), einschließlich eines Teils des Isolators (3), (g) Auftragen eines dünnen Isolators (5b, 7a, 7b) auf zumindest einen Teil des Halbleitersubstrats einschließlich des Rippenwellenleiters, (h) Entfernen des dünnen Isolators im Kontaktbereich des Rippenwellenleiters (5c), (i) Auftragen einer Absorptionsschicht (5d, 8a, 8b) als Teil eines komplexen Indexführungselementes (CIG) und als Kontaktschicht ( 5d, 9).
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (i) durch die Verfahrensschritte (i') und (i'') ersetzt wird: (i') Auftragen einer Absorptionsschicht (3g, 8a, 8b) als Teil eines komplexen Indexführungselementes (CIG) und (i'') Auftragen einer Kontaktschicht (3h, 9).
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (g) durch (g') ersetzt wird: Auftragen eines dünnen Isolators und einer Absorptionsschicht auf zumindest einen Teil des Halbleitersubstrats, einschließlich des Rippenwellenleiters, und Verfahrensschritt (h) durch (h') ersetzt wird: Entfernen des dünnen Isolators und der Absorptionsschicht im Kontaktbereich des Rippenwellenleiters, wobei der dünne Isolator und die Absorptionsschicht (8a, 8b) als CIG-Elemente auf beiden Seiten des Rippenwellenleiters belassen werden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (g') durch (g'') ersetzt wird: Auftragen eines Stapels von Isolatoren und Absorptionsschichten auf zumindest einen Teil des Halbleitersubstrats, einschließlich des Rippenwellenleiters, und Verfahrensschritt (h') durch (h'') ersetzt wird: Entfernen des Stapels im Kontaktbereich des Rippenwellenleiters, wobei der Stapel als CIG-Elemente auf beiden Seiten des Rippenwellenleiters belassen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgetragene Isolator Si₃N₄, SiO₂, TiO₂ und/oder AlN ist und das leitfähige Material für die Absorptions- und/oder Kontaktschichten Au, Cr, Pt und/oder Ti ist.