JP2015503217A - オプトエレクトロニクス半導体部品の製造方法およびオプトエレクトロニクス半導体レーザ - Google Patents

Abstract

オプトエレクトロニクス半導体部品（１）を製造する方法であって、活性層を備えた半導体積層体（２）を成長基板（３）の上にエピタキシャル成長させるステップと、半導体積層体（２）と成長基板（３）において、フロントファセット（４）を形成するステップと、完成した半導体部品（１）において生成される放射（Ｒ）に対して、フロントファセット（４）の一部を遮光層（５）によって被覆するステップと、を含んでおり、遮光層（５）が指向性被覆法によって形成され、遮光層（５）が、被覆時、成長基板（３）によるシェーディングによって、もしくは、成長基板（３）に配置された、および／または成長基板（３）に並んで配置された少なくとも１つのダミーバー（６）によるシェーディングによって、またはその両方によって、構造化される、方法。

Description

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造する方法を開示する。さらに、オプトエレクトロニクス半導体レーザを開示する。

米国特許出願２００３／００５８９１０号明細書

本発明の目的は、基板モードが抑制されるオプトエレクトロニクス半導体レーザを開示することである。

本方法の少なくとも一実施形態によると、本方法は、少なくとも１層の活性層を備えた半導体積層体を成長基板の上に成長させるステップを含んでいる。成長基板は、放射に対して透過性である透明な基板（例えばＧａＮ基板）とすることができる。半導体積層体は、特に、例えば有機金属気相成長法（略してＭＯＶＰＥ）によって、エピタキシャル成長させる。

半導体積層体は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系であることが好ましい。この半導体材料は、例えば、窒化物化合物半導体材料（例えばＡｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＮ）、またはリン化物化合物半導体材料（例えばＡｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＰ）、またはヒ化物化合物半導体材料（例えばＡｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＡｓ）であり、各場合において、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１である。この場合、半導体積層体は、ドーパントおよび追加の構成成分を含んでいることができる。しかしながら、説明を簡潔にする目的で、半導体積層体の結晶格子の本質的な構成成分（すなわちＡｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、またはＰ）のみを開示してあり、これらの構成成分は、その一部分を少量のさらなる物質によって置き換える、もしくはさらなる物質によって補う、またはその両方を行うことができる。

半導体積層体は、電磁放射を生成するように設計されている少なくとも１層の活性層を備えている。活性層は、特に、少なくとも１つのｐｎ接合部、または好ましくは、１つまたは複数の量子井戸構造を備えている。動作時に活性層によって生成される放射は、特に、３８０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内（両端値を含む）または４２０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲内（両端値を含む）のスペクトル領域内である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、半導体積層体および成長基板に、フロントファセットが形成されている。フロントファセットの形成は、半導体積層体をエピタキシャル成長させた後に行うことが好ましい。ファセットは、特に、上に半導体積層体が堆積されている成長基板が、例えば裂開（cleavage）によって分割することによって形成される。さらには、エッチングによってファセットを形成することも可能である。その場合、成長基板もしくは半導体積層体またはその両方に突起部を形成することができる。

本方法の少なくとも一実施形態によると、フロントファセットは、完成した半導体部品において生成される放射の光出口主面として設計されている。一例として、フロントファセットは、用途においてオプトエレクトロニクス半導体部品から放射を提供するための唯一の面として設計されている。フロントファセットは、滑らかな平坦な領域であることが好ましい。フロントファセットの平均粗さは、例えば、最大で１００ｎｍまたは最大で５０ｎｍである。

少なくとも一実施形態によると、本方法は、フロントファセットの一部を遮光層によって被覆するステップを含んでいる。遮光層は、完成した半導体部品において生成される放射の一部を遮るように設計されている。言い換えれば、遮光層は、半導体積層体の活性層において生成される放射の少なくとも一部に対して不透明である。活性層において生成される放射が遮光層を透過する割合は、好ましくは最大で８０％または最大で１０％または最大で１％または最大で０．２％である。半導体部品の動作時に活性層において生成される放射に対して、遮光層を完全に不透明とすることも可能である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層は、指向性の被覆法によって形成される。指向性とは、遮光層を形成する材料が、特定の方向から、または狭く定義される方向範囲からフロントファセットに堆積されることを意味する。この被覆法は、例えば、分子線エピタキシ（略してＭＢＥ）または蒸着である。さらには、この被覆法は、イオンビーム蒸着（略してＩＢＤ）またはスパッタリングによって実施することもできる。

これとは異なり、無指向性の被覆法は、材料による被覆が、被覆される領域の向きとは無関係に行われる被覆法である。方向選択性のないこのような被覆法、または方向選択性が比較的低い被覆法は、例えば、ＣＶＤ、ＭＯＶＰＥ、または原子層成長法（略してＡＬＤ）である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層は、構造化された状態に形成される。すなわち、遮光層はフロントファセットを完全には覆わずに、光出口面の一部が意図的に遮光層によって被覆されない。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層は、シェーディング（shading）によって構造化される。シェーディングとは、被覆方向から見たとき、フロントファセットの一部が自由にアクセスできない状態にあることを意味する。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層による被覆時におけるシェーディングは、上に半導体積層体が成長している成長基板によって行われる。さらには、成長基板に配置されている、もしくは成長基板に並んで配置されるダミーバー（dummy bar）によってシェーディングを行うことも可能である。この場合、活性層を備えている半導体積層体はダミーバーの上には堆積されない。特に、ダミーバーからオプトエレクトロニクス半導体部品は製造されない。

本方法の少なくとも一実施形態によると、この方法は、オプトエレクトロニクス半導体部品を製造するように設計されており、少なくとも以下のステップ（好ましくは示した順序で行われる）を含んでいる。
− 少なくとも１層の活性層を備えた半導体積層体を成長基板の上にエピタキシャル成長させるステップ
− 半導体積層体および成長基板において、フロントファセットを形成するステップであって、フロントファセットが、完成した半導体部品において生成される放射に対する光出口主面として好ましくは設計されている、ステップ
− 完成した半導体部品において生成される放射に対して、フロントファセットの一部を遮光層によって被覆し、半導体部品を完成させるステップ
この場合、遮光層は指向性被覆法によって作製され、被覆時、遮光層は、成長基板によるシェーディングによって、もしくは、成長基板に配置された、および／または成長基板に並んで配置された少なくとも１本のダミーバーによるシェーディングによって、またはその両方によって、構造化される。

本方法の少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体部品は半導体レーザである。この場合、半導体部品は、レーザ放射を放出するように設計されている。特に、半導体レーザは、端面発光型レーザ、好ましくはいわゆるリッジレーザである。

キャリア基板または成長基板がレーザ放射に対して透過性である半導体レーザの場合、自然に放出される光または迷光が、基板内を実際のレーザモードとともに伝搬することがある。したがって、可視スペクトル領域におけるレーザ放射の場合、基板自体が発光して見える。基板内を導かれるこの放射は、半導体レーザのフロントファセットにおいて放出されることがあり、これによりビームの品質を低下させ、なぜなら放射はフロントファセットにおいて単一点状の領域から放出されないためである。

特に、フライングスポット技術（flying spot technology）によるレーザ投影用に半導体レーザが使用される場合、基板自体のこの発光は、投影された画像における望ましくない像収差（imaging aberration）につながることがある。一例として、投影時に、実際の画像の周囲に、画像を乱すいわゆるハロが生じることがある。良好なビーム品質や点光源が要求される別の用途（例えばデータストレージ）においても、発光性の基板は望ましくない。

フロントファセットにおいて部分的に遮光層を形成することによって、基板内を導かれる望ましくない放射の出現を防止する、または大幅に低減することができる。これにより、半導体レーザによって放出される放射の品質が高まる。

このことは、特に、紫外線スペクトル領域、青色スペクトル領域、または緑色スペクトル領域においてレーザを放出するために半極性のＧａＮ基板が成長基板として使用される場合、またはＡｌＧａＮの存在しないレーザが関与する場合にもあてはまる。このようなレーザの場合、個別のクラッド層は省かれ、部品内でビームは例えば実質的にＩｎＧａＮ層のみを介して導かれる。基板モードは特に顕著であることがある。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層による被覆は、半導体積層体を有する複数の成長基板がラックに組み立てられている間に行われる。すなわち、複数の成長基板もしくは複数のダミーバーまたはその両方が密着状態で隣接して配置されており、半導体積層体を有する成長基板のフロントファセットすべてが同じ方向に面していることが好ましい。この場合、フロントファセットは、特に、半導体積層体を有する成長基板の端面によって形成される。

本方法の少なくとも一実施形態によると、少なくとも２つの隣接する成長基板の間にダミーバーが存在しない。特に、隣接していない成長基板の間にダミーバーが配置されている。すなわち、半導体積層体を有する成長基板を、直接隣接した状態でラックに配置することができる。

本方法の少なくとも一実施形態によると、フロントファセットは、遮光層による被覆時、互いに平行に配置され、したがって同じ方向に面する。さらに、フロントファセットは、フロントファセットの１つに垂直な方向において、互いにずれた状態に配置されている。言い換えれば、成長基板を有するラックは、側面から見たとき、フロントファセットにおいて鋸刃状に見える。

本方法の少なくとも一実施形態によると、ダミーバーは、半導体積層体を有する成長基板の少なくとも２つの間に位置している。ダミーバーと、半導体積層体を有する成長基板は、互いに交互に連続していることが好ましい。

本方法の少なくとも一実施形態においては、遮光層による被覆時、ダミーバーはフロントファセットよりも突き出している。言い換えれば、側面から見たとき、フロントファセットの片面、または好ましくは両面にダミーバーが位置しており、ダミーバーの端面がフロントファセットに対してラックから突き出していることが可能である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層の被覆時、被覆方向がフロントファセットに対して斜めに向いている。すなわち、被覆方向の角度は、フロントファセットに対して９０゜に等しくない。結果として、遮光層による被覆時、ダミーバーによって、または隣接する成長基板によって、シェーディングを行うことが可能である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、シェーディングのために設けられているダミーバーの少なくとも１本またはダミーバーのすべてが、突起部を有する。突起部は、ダミーバーの端面に平行な方向に延在していることが好ましい。フロントファセットの平面視においては、フロントファセットの一部分が突起部によって覆われている。突起部は、遮光層による被覆時にシェーディングの役割を果たす。突起部は、成長基板もしくは半導体積層体またはその両方と物理的に直接接触していないことが可能である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、フロントファセットは、フロントファセットに対して垂直な平面視において、遮光層による被覆時、成長基板もしくはダミーバーまたはその両方によって覆われない。すなわち、フロントファセットに対して垂直な方向において見たとき、フロントファセット全体に自由にアクセス可能である。

本方法の少なくとも一実施形態によると、遮光層は、横方向に沿ってのシェーディングによって構造化された状態で形成される。この場合、横方向とは、半導体積層体の成長方向に垂直な向きであり、好ましくはフロントファセットの法線にも垂直な向きである。言い換えれば、遮光層は、２次元に構造化される。この場合、遮光層の一部を光出口領域に横方向に並んでいる少なくとも１つの領域に形成することができる。

光出口領域は、特に、フロントファセットにおける領域であって、半導体レーザ、もしくは、半導体積層体および成長基板、またはその両方からレーザ放射が意図的に出て行く領域であり、例えば、レーザ放射の基本モードがフロントファセットに達する領域である。光出口領域は、特に、半導体積層体の部分領域によって、もしくは、半導体積層体付近の成長基板の部分領域によって、またはその両方によって、形成される。

さらには、オプトエレクトロニクス半導体レーザを開示する。一例として、本半導体レーザは、上述した１つまたは複数の実施形態に関連して説明されている方法によって製造される。したがって、本方法の特徴は、本半導体レーザにもあてはまり、逆も同様である。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、本半導体レーザは、成長基板と、レーザ放射を生成する半導体積層体とを備えており、半導体積層体が成長基板の上に形成されている。成長基板および半導体積層体におけるフロントファセットは、動作時に半導体レーザにおいて生成されるレーザ放射のための光出口主面として設計されており、光出口領域を有する。レーザ放射の遮光層が、フロントファセットに部分的にのみ形成されている。遮光層は、成長基板を部分的にのみ覆っている。光出口領域は、遮光層によって覆われていない。

これに代えて、成長基板を、成長基板とは異なるキャリア基板に置き換えることが可能である。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は、第１の部分層および第２の部分層によって形成されている、またはこのような部分層を備えており、部分層は互いに交互に連続している。部分層は、レーザ放射に対する異なる光学屈折率を有することが好ましい。これに代えて、またはこれに加えて、少なくとも第１の部分層または少なくとも第２の部分層が、波長λを有するレーザ放射に対する吸収効果を有する材料を含んでいることが可能である。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、第１の部分層のうちの１層と第２の部分層のうちの１層とからなる層対は、好ましくは最大でλ／７または最大でλ／１０の公差においてλ／２の厚さを有する。この場合、波長λは、強さが最高である波長（いわゆるピーク波長）を表す。部分層それぞれが、最大でλ／７またはλ／１０の公差においてλ／４の厚さを有することが可能である。この場合、部分層の厚さは、光学的厚さ、すなわち、波長λの場合の対応する部分層の材料の屈折率と幾何学的厚さとを乗じた積を表す。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は、合計で４〜２０の範囲内（両端値を含む）の部分層、または２〜１０の範囲内（両端値を含む）の部分層、または４〜１０の範囲内（両端値を含む）の部分層を備えている、または指定された数の部分層からなる。言い換えれば、遮光層は、１〜５の範囲内（両端値を含む）、または２〜５の範囲内（両端値を含む）の部分層の対を備えている。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、成長基板とは反対側の半導体積層体の面に、ボンディングパッドが配置されている。ボンディングパッドは、例えば金属材料から形成されており、半導体積層体との電気接触を形成するように設計されていることが好ましい。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、例えば半導体積層体の成長方向に平行な方向における、ボンディングパッドと遮光層との間の距離は、少なくとも０．１μｍ、または少なくとも０．５μｍ、または少なくとも１μｍ、または少なくとも２μｍである。これに代えて、またはこれに加えて、この距離は、最大で１００μｍ、または最大で５０μｍ、または最大で２０μｍ、または最大で１０μｍである。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は、誘電体ミラー（ブラッグミラーとも称される）として形成されている。この場合、遮光層は、高い屈折率を有する材料と低い屈折率を有する材料から構成される交互層を備えており、層それぞれは約λ／４の光学的厚さを有する、または２つの隣接する層が、約λ／２の厚さを有し、隣接する層の光学的厚さは一方が他方の最大で３倍である、または最大で２倍である、または最大で１．２５倍である。一例として、ミラー層は、６〜６０の範囲内（両端値を含む）の層、または８〜３０の範囲内（両端値を含む）の層、または１６〜３０の範囲内（両端値を含む）の層を備えている。遮光層の層材料は、特に、Ａｌ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｎ、またはＺｒの酸化物、窒化物、または酸窒化物である。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は金属層または金属積層体である。一例として、遮光層は、ＴｉもしくはＣｒまたはその両方を含んでいる、またはこのような材料からなる。この場合、遮光層の厚さは、少なくとも０．１ｎｍ、または少なくとも１０ｎｍ、または少なくとも５０ｎｍであることが好ましく、これに代えて、またはこれに加えて、最大で１０μｍ、または最大で２μｍ、または最大で１μｍである。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は、特に前の段落に指定されている金属層を備えている、またはそのような金属層からなる。オプションとして、遮光層の側の半導体積層体の面に、電気的絶縁層もしくは誘電体中間層またはその両方が配置されている。このような中間層によって、漏れ電流を回避または低減することができる。これに代えて、またはこれに加えて、遮光層の側の半導体積層体の面に、絶縁層もしくは誘電体カバー層を配置することができ、例えば、酸化物または窒化物のカバー層である。このようなカバー層によって、半導体レーザをはんだ付けするとき、金属の遮光層が濡れることと、ファセット上へのはんだクリープを回避することができる。特に、２層の電気的絶縁層の間に遮光層を埋め込むことができる。遮光層は、これら電気的絶縁層のうちの１層または２層に直接接触することができる。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は、レーザ放射に対して吸収性である半導体材料（例えばＳｉまたはＧｅ）から形成されている、またはそのような材料を含んでいる。吸収特性を設定する目的で、材料をドープすることができる。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、半導体積層体において生成されるレーザ放射に対する反射防止層が、成長基板とは反対側の遮光層の面において部分的または全領域にわたり配置されている。言い換えれば、遮光層は、その一部分または全体が反射防止層と成長基板との間に位置している。反射防止層は、光出口領域を覆っていることが好ましい。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、遮光層は、フロントファセットとは反対側に位置する裏面に、一部分または全領域にわたり取り付けられている。特に、遮光層は、裏面において成長基板に取り付けられている。裏面における遮光層は、レーザ放射に対して吸収性である材料から形成されている、またはそのような材料を含んでいることが好ましい。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、レーザ放射のための共振器ミラーとして形成されている高反射率層が、裏面において一部分または全領域にわたり取り付けられている。裏面において、遮光層の一部分または全体を、高反射率層と、成長基板および／または半導体積層体との間に位置させることが可能である。

本半導体レーザの少なくとも一実施形態によると、本半導体レーザは、少なくとも１つのモニターダイオードを備えている。モニターダイオードは、半導体積層体において生成されるレーザ放射を検出して、半導体レーザの出力再調整に使用されるように設計されている。モニターダイオードは、成長基板の裏面に位置しており、成長基板から放出される放射を検出するように設計されていることが好ましい。

以下では、本発明の方法および本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザについて、図面を参照しながら例示的な実施形態に基づいてさらに詳しく説明する。この場合、個々の図面において、同じ参照数字は同じ要素を示す。しかしながら、要素の関係は正しい縮尺では示しておらず、むしろ深く理解できるようにする目的で、個々の要素を誇張した大きさで示してある。

本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザの例示的な実施形態の概略図を示している。 本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザの例示的な実施形態の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 半導体レーザの従来の製造方法の概略図を示している。 従来の半導体レーザの放射放出の概略図を示している。 従来の半導体レーザの放射放出の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体レーザにおける遮光層に関する概略図を示している。 本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザの例示的な実施形態の概略図を示している。 本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザの例示的な実施形態の概略図を示している。 本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザの例示的な実施形態の概略図を示している。 本発明のオプトエレクトロニクス半導体レーザの例示的な実施形態の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。 本発明の半導体部品を製造する方法の概略図を示している。

図１は、オプトエレクトロニクス半導体部品１（好ましくは半導体レーザ）の例示的な実施形態を斜視図として示している。レーザ放射を生成するための活性層を備えた半導体積層体２が、基板３（成長基板とすることができる）の上に取り付けられている。成長基板３とは反対側の半導体積層体２の面に、複数のボンディングパッド１０が位置している。ボンディングパッド１０は、半導体積層体２との電気接触を形成するように設計されている。ボンディングパッド１０は、互いに独立して電気的に駆動可能であることが好ましい。

図を簡潔にする目的で、半導体積層体２の個々の層、例えば、活性層やクラッド層、導波路層、障壁層、電流拡散層、電流制限層は、描いていない。

半導体部品１の動作時、半導体積層体２においてレーザ放射Ｒが生成される。レーザ放射Ｒは、成長基板３と半導体積層体２のフロントファセット４において、光出口領域９から放出される。光出口領域９は、半導体積層体２において生成されるレーザモードの出口領域に好ましくは対応する領域をフロントファセット４において備えている。光出口領域９は、特に、裏面１２における共振器ミラーの要求される領域とは正確に反対側に存在している。

自然発光や迷光に起因して、もしくはレーザモードの電界が基板と重なっていることに起因して、放射Ｒの実際の望ましいレーザモードの外側の光が成長基板３の中に入ることがある。以下の説明では、この光を基板モードＳと称する。レーザ放射Ｒが青色光または緑色光である場合、ＧａＮ（特に放射Ｒに対して透過性である）が成長基板３として使用される。これにより、基板モードＳの放射が成長基板３の中を実質的に妨げられることなく伝搬することが可能である（図７も参照）。

この基板モードＳは、実際のレーザ放射Ｒと比較して、成長基板３のフロントファセット４において比較的大きな領域割合を有する。言い換えれば、成長基板３自体が発光して見え、基板モードＳによってビーム品質が低下する。半導体レーザ１が、さらなる対策なしに、例えば投影のためのフライングスポット用途において使用される場合、投影領域Ｐの周囲にハロＨが形成されることがあり、このハロによって画像品質が低下する。図８はこの状況を示している。

このようなハロＨを回避し、基板モードＳの光が成長基板３から放出されることを防止する目的で、フロントファセット４に遮光層５が取り付けられる。遮光層５は、レーザ放射Ｒの波長を有する放射に対して少なくとも部分的に不透明である。言い換えれば、遮光層５は、基板モードＳが成長基板３から出ることを防止する。遮光層５は、成長基板３の全領域にわたり設けられるわけではない。

この形態のバリエーションとして、遮光層５が、フロントファセット４において全領域にわたり成長基板３を覆うことも可能である。さらには、半導体積層体２の一部もフロントファセット４において遮光層５によって覆われることも可能である。一例として、成長方向Ｇに平行な方向における、半導体積層体２の活性ゾーンと遮光層５との間の距離は、少なくとも１μｍまたは少なくとも２μｍまたは少なくとも５μｍ、およびこれに代えて、またはこれに加えて、最大で７０μｍまたは最大で２０μｍまたは最大で１０μｍである。したがって、半導体積層体２が部分的に遮光層５によって覆われるか否かは、半導体積層体２の厚さに依存しうる。

図２Ａおよび図２Ｂは、フロントファセット４の平面視において半導体レーザ１の例示的な実施形態を示している。半導体レーザ１は、電流を印加することと放射Ｒを導くための半導体積層体２のリッジ２０を備えている。言い換えれば、半導体レーザ１は、いわゆるリッジレーザとして形成されている。このようなレーザは、特許文献１にも記載されており、この文書の内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

ボンディングパッド１０と遮光層５との間の距離ｄは、例えば約５μｍである。この場合、遮光層５がフロントファセット４の十分に大きな割合を覆い、かつレーザ放射Ｒの波長に対して不透明であるかまたは実質的に不透明である、またはこのような波長に対して十分な吸収率を有するように具体化されている限りは、遮光層５が全体にわたり正確に同じ厚さまたは正確に同じ材料組成を有する必要はない。一例として、生産技術によって決まる１つの方法として、フロントファセット４の縁部には全体的に遮光層５が存在しない（図２Ｂを参照）。

図３は、半導体部品１の製造方法を示している。ラック８には、半導体積層体２およびオプションとしてボンディングパッド１０を有する成長基板３と、ダミーバー６とが、交互に配置されている。この場合、ダミーバー６は、成長基板３のフロントファセット４において成長基板３よりも突き出している。

フロントファセット４に形成される遮光層５は、指向性被覆法によって形成される。この場合、被覆は、被覆方向Ｂから行われる。フロントファセット４に垂直な平面において、被覆方向Ｂと、半導体積層体２の成長方向Ｇとの間の角度は、９０゜未満、または８５゜未満である。結果として、半導体積層体２付近のフロントファセット４がダミーバー６の陰になり、この領域には遮光層５が形成されない（図１および図２を参照）。

これに代えて、またはこれに加えて、遮光層５を形成するときのシェーディングを実現する別の可能な方法として、成長基板３と被覆源との間に位置する個別のシャドウマスクを使用する。

図４による方法においては、ダミーバー６それぞれが突起部７を有し、この突起部７は、フロントファセット４の平面視において、半導体積層体２付近の領域においてフロントファセット４を覆う。この場合、突起部７は、フロントファセット４に接触させることができる、または好ましくは、フロントファセット４から隔てることができる。この場合、被覆方向Ｂは、フロントファセット４に垂直に向けることができ、または図３におけるように、フロントファセット４に対して斜めに向けることができる。

図５による方法の例示的な実施形態においては、ラック８には、少なくとも成長基板３の間にダミーバーが存在しない。側面から見たとき、半導体積層体２およびオプションのボンディングパッド１０を有する成長基板３は、鋸刃状に配置されている。言い換えれば、フロントファセット４それぞれは互いに平行な向きにあるが、フロントファセット４に垂直な方向において互いにずれている。

成長方向Ｇに沿って、ある成長基板３に続く次の成長基板３は、フロントファセット４において成長基板３よりも突き出しており、したがって、半導体積層体２付近の領域においてフロントファセット４のシェーディングが確保される。フロントファセット４に垂直な平面において、被覆方向Ｂと、半導体積層体２の成長方向Ｇとの間の角度は、９０゜未満である。

図５による形態のバリエーションにおいては、例えば図３または図４による形態と同様に、オプションとして、半導体積層体２を有する隣接する成長基板３の間それぞれにダミーバーを配置することが可能である。

図６は、従来の方法を示している。この場合、半導体積層体２を有する成長基板３がダミーバー６と交互に組み合わされてラック８が形成されている。フロントファセット４を有する成長基板３は、ダミーバー６よりも突き出している。これにより、フロントファセット４全体が被覆される。したがって、このような方法では、フロントファセット４の部分領域が陰にならない。このような方法では、例えば遮光層を部分的に形成することが不可能である。

図９は、本方法のさらなる例示的な実施形態を概略的に示している。図９によると、ダミーバー６は、横方向、すなわち図面の平面の方向かつ成長方向Ｇに垂直な方向に、構造化されている。ダミーバー６は、突起部７を有する。突起部７は、フロントファセット４における小さい領域のみ、光出口領域９の周囲全体を陰にする。結果として、横方向には、リッジ２０と、半導体積層体２および成長基板３の小さい領域のみが、遮光層５によって覆われない。

したがって、遮光層５は、横方向に部分的に光出口領域９に並んで位置している。遮光層５とリッジ２０周囲との間の距離は、例えば、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内（両端値を含む）または０．５μｍ〜５０μｍの範囲内（両端値を含む）または１μｍ〜２０μｍの範囲内（両端値を含む）である。図９による例示的な実施形態においては、ダミーバー６と成長基板３は、図４による例示的な実施形態に類似した状態でラック８に配置されていることが好ましい。

図１０Ａは、遮光層５を詳しく示している。図１０Ａによると、遮光層は、第１の部分層５ａおよび第２の部分層５ｂの２つの層対を備えている。遮光層５は、ブラッグミラーに類似して形成されている。部分層５ａ，５ｂは、相互に異なる屈折率を有する材料を含んでいることが好ましく、それぞれ約λ／４の厚さを有する（λはレーザ放射Ｒの主波長を表す）。

一例として、層５ａは二酸化チタンから形成されており、層５ｂは二酸化ケイ素から形成されている。これに代えて、一方のタイプの部分層が０．２λ〜０．４λの厚さを有し、例えば酸化アルミニウムから形成されており、他方のタイプの部分層が０．３λ〜０．６λの厚さを有し、例えば酸化ハフニウムから形成されているようにすることが可能である。

第１の部分層または第２の部分層のいずれかが、レーザ放射Ｒに対して吸収性である材料（例えばシリコンまたはゲルマニウム）によって形成されており、他方の部分層が、低い屈折率の材料（例えば二酸化ケイ素または酸化アルミニウム）から形成されていることが好ましい。結果として、第一に、層間の屈折率の差による高い反射率が存在し、第二に、他方の部分層の吸収のために透過が大幅に減少する。

図１０Ｂには、４組の層対を備えた遮光層５の透過率Ｔ（単位：％）を波長λ（単位：ｎｍ）に対してプロットしてあり、層対それぞれは、酸化アルミニウムおよびシリコンからなるλ／４層から構成されている、すなわち、この遮光層は合計で８つの部分層を備えている。青色および緑色のスペクトル領域においては、このような遮光層５の透過率Ｔは１％以下である。さらに、図１０Ｃは、ミラー対の数Ｎに対する透過率Ｔの依存性を示している。わずか５つのミラー対（１０層の部分層に相当する）の場合、４５０ｎｍにおける透過率は１０^−４未満である。

約λ／４の厚さを有し、低屈折率の材料および放射に対して吸収性の材料から構成されている部分層を備えたこのような遮光層は、別のオプトエレクトロニクス半導体部品、例えば発光ダイオード、ルミネセンスダイオード、または例えば本明細書に記載されているものとは異なる半導体レーザ（例えば面発光型レーザ）において、本発明の半導体部品１とは独立して使用することも可能である。このような遮光層は、１〜５つの範囲内（両端値を含む）の層対を備えており、上に指定されている材料から作製されることが好ましい。

図１１は、半導体レーザ１のさらなる例示的な実施形態を概略的な側面図として示している。光出口領域９の外側のフロントファセット４と、さらには裏面１２に、遮光層５が取り付けられている。遮光層５は、レーザ放射Ｒに対して吸収性である材料を含んでいる。フロントファセット４全体に反射防止層１１が形成されており、したがって遮光層は、成長基板３と反射防止層１１との間に位置している。これに対応して、裏面１２全体に高反射率層１３が形成されている。この高反射率層１３によって、レーザ放射Ｒの共振器ミラーが実施されている。裏面１２におけるこのような吸収性の遮光層５によっても、基板モードＳを特に効率的に抑制することができる。

この場合、反射防止層は、層１１が高反射率層１３よりも低い反射率を有することも意味しうる。この場合、層１１を放射Ｒの共振器ミラーとして具体化することが可能である。一例として、この場合、層１１は、放射Ｒに対して１０％〜８０％の範囲内（両端値を含む）の反射率を有する。

図１２による例示的な実施形態においては、遮光層５は、高反射率層１３（裏面１２にも取り付けられている）によって実施されている。しかしながら、側面から見たとき、裏面１２における高反射率層１３は、光出口領域９とは反対側に存在する領域（レーザ放射Ｒの基本モードをサポートするのに要求される領域）のみを覆っている。裏面１２の残りの領域は、反射防止層１１によって覆われている。

さらに、半導体部品１は、モニターダイオード１４を備えており、モニターダイオード１４は、反射防止層１１の領域において裏面１２に取り付けられている。結果として、迷光が成長基板３から反射防止層１１を通ってモニターダイオード１４に入る。したがって、半導体レーザ１の出力を迷光によって再調整することができる。このようなモニターダイオードによって、半導体部品１の出力を、基板モードＳによって効率的に調整することが可能になり、出力を再調整するのにフロントファセット４において放出される放射Ｒを使用する必要がない。

図１３による例示的な実施形態の場合には、裏面１２に反射防止層１１が取り付けられていない。フロントファセット４における反射防止層１１は、領域全体にわたり連続的に形成されており、成長基板３とは反対側の反射防止層１１の面に遮光層５が配置されている（図１４も参照）。

このような高反射率層１３もしくは反射防止層１１またはその両方は、オプトエレクトロニクス半導体部品１の他の例示的な実施形態のすべてにおいても使用することができる。反射防止層１１の構造化、もしくは高反射率層１３の構造化、またはその両方は、シェーディングに関連する指向性被覆法によって遮光層５の構造化と同様に行うことができる。

図１４に示したように、このような構造の半導体レーザ１の場合、放射Ｒがフロントファセット４において効率的に取り出される一方で、裏面１２における基板モードＳがモニターダイオード１４に効率的に導かれるように、層１３の反射性被覆を反復する、もしくは反射防止層１１を設ける、またはその両方によって、フロントファセット４の反射率と裏面１２の反射率を意図的に局所的に異なるように設定することができる。

図１５による製造方法の例示的な実施形態の場合には、フロントファセット４は、エッチングによって（例えば乾式エッチングによって）形成する。言い換えれば、半導体積層体２の一部を、少なくとも光出口面において除去する（図１５Ａによる断面図と図１５Ｂによる正面図を参照）。これに代えて、フロントファセット４を形成する目的で、成長方向Ｇに沿って半導体積層体２全体と成長基板３の一部を除去することが可能である（図１５Ｃを参照）。したがって、成長基板３自体によって突起部７が形成される。突起部７の長さＬは（図１５Ａを参照）、好ましくは少なくとも０．１μｍ、さらに好ましくは最大で１００μｍまたは最大で２０μｍまたは最大で１０μｍである。

半導体積層体２を有する成長基板３を組み合わせてラック８を形成する場合、遮光層（図１５には示していない）を形成するときに突起部７によってシェーディングを得ることができる。ラック８は、ダミーバーが存在しない（図１５Ｄを参照）、またはダミーバー６を備えていることができる（図１５Ｅを参照）。

ここまで、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。

（関連出願）
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１１０５４９５４．４号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

Claims (15)

1. オプトエレクトロニクス半導体部品（１）を製造する方法であって、
   − 少なくとも１層の活性層を備えた半導体積層体（２）を成長基板（３）の上にエピタキシャル成長させるステップと、
   − 前記半導体積層体（２）と前記成長基板（３）において、フロントファセット（４）を形成するステップであって、前記フロントファセット（４）が、完成した半導体部品（１）において生成される放射（Ｒ）に対する光出口主面として設計されている、ステップと、
   − 前記完成した半導体部品（１）において生成される前記放射（Ｒ）に対して、前記フロントファセット（４）の一部を遮光層（５）によって被覆するステップと、
   を含んでおり、
   前記遮光層（５）が指向性被覆法によって形成され、前記遮光層（５）が、被覆時、前記成長基板（３）によるシェーディングによって、もしくは、前記成長基板（３）に配置された、および／または前記成長基板（３）に並んで配置された少なくとも１つのダミーバー（６）によるシェーディングによって、またはその両方によって、構造化される、
   方法。
2. 半導体レーザもしくは半導体レーザバーまたはその両方が作製され、複数の前記成長基板（３）が、または複数の前記成長基板（３）と複数のダミーバー（６）とが組み立てられてラック（８）が形成されている間に、前記遮光層（５）が形成される、
   請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも２つの隣接する成長基板（３）の間にダミーバー（６）が位置しておらず、前記成長基板（３）の前記フロントファセット（４）が互いに平行に配置されており、前記フロントファセット（４）の１つに垂直な方向において互いにずれている、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記遮光層（５）による被覆時、前記少なくとも１つのダミーバー（６）が前記フロントファセット（４）よりも突き出しており、被覆方向（Ｂ）が前記フロントファセット（４）に対して斜めに向いている、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 前記遮光層（５）による被覆時、前記少なくとも１つのダミーバー（６）が、前記フロントファセット（４）よりも突き出しており、かつ突起部（７）を有し、
   前記突起部（７）が、前記フロントファセット（４）の平面視において、前記フロントファセット（４）を部分的に覆っており、前記遮光層（５）による被覆時におけるシェーディングが前記突起部（７）によって行われる、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記遮光層（５）による被覆時、前記フロントファセット（４）における前記半導体積層体（２）の光出口領域（９）が、前記フロントファセット（４）に垂直な方向において、前記成長基板（３）もしくは前記ダミーバー（６）またはその両方によって覆われない、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 前記半導体積層体（２）の成長方向（Ｇ）に垂直な横方向に沿って、前記遮光層（５）がシェーディングによって構造化された状態に形成され、したがって、前記遮光層（５）が、前記光出口領域（９）に横方向に並ぶ少なくとも１つの領域に形成される、
   請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
8. オプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）であって、
   − 成長基板（３）と、
   − レーザ放射（Ｒ）を生成するように設計されている半導体積層体（２）と、
   − 前記成長基板（３）においてと前記半導体積層体（２）におけるフロントファセット（４）であって、前記フロントファセット（４）が、前記半導体レーザ（１）において生成される前記レーザ放射（Ｒ）のための光出口主面を構成しており、前記半導体積層体（２）において光出口領域（９）を有する、フロントファセット（４）と、
   − 前記レーザ放射（Ｒ）に対する遮光層（５）であって、前記フロントファセット（４）において少なくとも前記成長基板（３）を部分的に覆っており、したがって前記遮光層（５）によって前記光出口領域（９）が覆われない、遮光層（５）と、
   を備えている、
   オプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
9. 前記遮光層（５）が、互いに交互に連続する第１および第２の部分層（５ａ，５ｂ）を備えており、
   前記部分層が、最大でλ／７の公差において、λ／４の光学的厚さを有し、第１もしくは第２またはその両方の部分層（５ｂ）が、波長λを有するレーザ放射に対して吸収性である材料を備えており、
   前記遮光層（５）が、合計で２〜２０の範囲内（両端値を含む）の部分層（５ａ，５ｂ）を備えている、
   請求項８に記載のオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
10. 前記成長基板（３）とは反対側の前記半導体積層体（２）の面にボンディングパッド（１０）を備えており、
    前記ボンディングパッド（１０）と前記遮光層（５）との間の距離（ｄ）が、少なくとも前記光出口領域（９）において、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内（両端値を含む）である、
    請求項８または請求項９のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
11. 前記遮光層（５）が、前記レーザ放射の波長λより小さいバンドエッジ（band edge）を有する半導体材料を備えている、もしくは、
    前記遮光層（５）が金属層によって形成されている、またはそのような層を備えている、
    またはその両方である、
    請求項８から請求項１０のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
12. 前記レーザ放射（Ｒ）に対する反射防止層（１１）が、前記成長基板（３）とは反対側の前記遮光層（５）の面において前記フロントファセット（４）に少なくとも部分的に形成されており、前記反射防止層（１１）が前記光出口領域（９）を覆っている、
    請求項８から請求項１１のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
13. 前記遮光層（５）が、前記フロントファセット（４）とは反対側に位置する裏面（１２）にも少なくとも部分的に取り付けられており、前記レーザ放射（Ｒ）のための共振器ミラーとしての高反射率層（１３）が、前記裏面（１２）において少なくとも部分的に形成されている、
    請求項８から請求項１２のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
14. 前記高反射率層（１３）が、前記裏面（１２）において部分的にのみ形成されており、前記レーザ放射（Ｒ）のためのモニターダイオード（１４）が前記裏面（１２）に位置している、
    請求項８から請求項１３のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）。
15. 発光波長λを有するオプトエレクトロニクス半導体レーザ（１）の遮光層（５）であって、
    少なくとも１層の第１の部分層および少なくとも１層の第２の部分層（５ａ，５ｂ）を備えており、
    − 前記第１および第２の部分層（５ａ，５ｂ）が互いに交互に連続しており、
    − 最大λ／７の公差における２つの隣接する部分層（５ａ，５ｂ）が、λ／２の光学的厚さを有し、
    − 前記第２の部分層（５ｂ）が、発光波長λに対して吸収性である材料を含んでおり、
    − 前記第１の部分層（５ａ）が、発光波長λに対して透過性である材料を含んでおり、
    − 前記遮光層（５）が、合計で２〜２０の範囲内（両端値を含む）の部分層（５ａ，５ｂ）を備えている、
    遮光層（５）。