JP2023554253A - 発光半導体チップおよび発光半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

複数のエミッタユニット（１０１）を含む半導体本体（１）を有する発光半導体チップ（１００）が提示され、各エミッタユニットは活性領域（２）を有し、それはアウトカップリング側（２２）および裏側（２０）を有する共振器の中に配置され、動作中に光をアウトカップリング側で放射方向（９９）に沿って放射するように企図され設計され、各エミッタユニットにおいて、活性領域は、半導体本体内の少なくとも１つの凹部（４）によって完全に貫通されており、各エミッタユニットにおいて、凹部は活性領域の領域内で、放射方向に沿って測定される凹部幅（Ａ）を有し、エミッタユニットの凹部幅は少なくとも部分的に異なる。さらに発光半導体チップの製造方法が提示される。【選択図】図１Ａ

Description

発光半導体チップおよび発光半導体チップの製造方法が提示される。

この特許出願は、特許文献１の優先権を主張し、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。

例えばプロジェクター、いわゆるＶＲメガネおよび／またはＡＲメガネ（ＶＲ：「ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ」、仮想現実、ＡＲ：「ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ」、拡張現実）などの光学機器では、レーザー光源がよく使用される。しかし、干渉性のレーザー放射の物理的性質により、例えば干渉および／またはスペックル（斑点）と呼ばれる光粒状化などの特定の画像アーティファクトが発生する可能性があり、これは多くの用途において望ましくない。この点で画質を改善するには、最善の場合に互いに対して変位する発光波長を有するマルチエミッタデバイスを使って作業をすることが有益である。ここでは、発光波長が相互に定義され、変位される２つ、３つ、４つの、またはそれ以上のエミッタを備えたコンポーネントが特に有利となりうる。

例えばリッジ幅、共振器長および／またはミラーリングなどのレーザーの幾何学的形状を変化させることにより、波長の変化を達成することはできる。但し、これらの波長の変化には通常、閾値、傾斜、および動作電流などのレーザーパラメータの変化が伴い、これには、チップ上のすべてのエミッタが同等のレーザーパラメータを備える必要があるため、望ましくない。多重エピタキシーにより、同様に、異なる波長を有するエミッタを製造することもできる。但し、これには高度な技術的努力が必要であり、費用もかかる。エピタキシーは、局所的に異なる波長が形成されるなど、ウェハ上の応力変化構造によっても影響を受けることがある。但し、これらの構造ではチップ上に付加的なスペースが必要となり、これには費用がかかり、例えばファーフィールド幅のようなレーザーパラメータに望ましくない副作用をもたらす可能性がある。

したがって、これまでに選択された試み、例えば、光導波路の幾何学的パラメータおよび／またはミラーリングのバリエーションは、部分的には技術的に実現が非常に困難であり、発光波長に応じて動作パラメータが変動する原因となることは避けられず、それに対して、同等の動作パラメータを維持することが望ましい。

ドイツ特許出願第１０２０２０１３３１７７．０号

特定の実施形態の少なくとも１つの課題は、発光半導体チップを提示することである。特定の実施形態の少なくとも１つのさらなる課題は、発光半導体チップを製造する方法を提示することである。

これらの課題は、独立請求項に記載の対象および方法によって解決される。対象および方法の有利な実施形態および発展形態は、従属請求項に特徴付けられており、以下の説明および図面から明らかになる。

少なくとも１つの実施形態によれば、発光半導体チップは、少なくとも１つのエミッタユニットを有する半導体本体を含む。発光半導体チップは、複数のエミッタユニット、すなわち、例えば２つ以上、または３つ以上、または４つ以上のエミッタユニットを有することが好ましい。特に明記しない限り、エミッタユニットは、特に好ましくは同一に、または少なくとも相似的に構成されうる。複数のエミッタユニットが、半導体本体内に一体式構造で形成されることが特に好ましい。発光半導体チップを製造する方法において、半導体本体は、例えば基板上に成長し、半導体本体は、１つまたは複数のエミッタユニットを有する。特に明記しない限り、以下に説明する特徴は、１つのエミッタユニットを有する発光半導体チップにも、複数のエミッタユニットを有する発光半導体チップにも等しく適用される。以下の説明は、引き続き、発光半導体チップにも発光半導体チップの製造方法にも同様に有効である。

各少なくとも１つのエミッタユニットは、動作中に光を生成するように設計され企図される活性領域を有する。ここおよび以下において、光とは、特に、赤外から紫外までの波長範囲内の１つまたは複数のスペクトル成分を有する電磁放射を指しうる。

したがって、光、放射、電磁放射という概念は同義的に使用されうる。活性領域で生成される光は、特徴的な波長によって詳述されうる。特性波長は、生成された光のスペクトルの最大強度の波長を示しうる。代替的に、特性波長は、生成された光が含まれるスペクトル範囲の平均波長を示しうる。さらに、特性波長は、個々のスペクトル強度に亘って重み付けされた、生成された光のスペクトルの平均波長を示しうる。

さらに、各少なくとも１つのエミッタユニットの活性領域は、共振器内に配置される。共振器は、特に活性領域で生成される光を強化するように形成されている。例えば、放射方向は共振器によって定義されることができ、動作中にそれに沿ってエミッタユニットから光が放射される。

半導体本体は、波長に応じて、異なる半導体材料系に基づく半導体積層体として製造されうる。長波長である赤外線から赤色の光の場合は、例えば、Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１－ｘ－ｙ}Ａｓに基づく半導積層体が適用され、赤色から黄色の光の場合は、例えば、Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１－ｘ－ｙ}Ｐに基づく半導体積層体が適用され、そして短波長の可視光、つまり特に緑色から青色の光の範囲、および／または紫外線の場合は、例えば、Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１－ｘ－ｙ}Ｎに基づく半導体積層体が適用され、それぞれ０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１が有効である。

特に、半導体本体は、半導体積層体、特に好ましくはエピタキシャル成長した半導体積層体を有するか、またはこれらによって製造されることができる。半導体本体は、特に基板に堆積されることができる。そのために、半導体積層体を例えば有機金属気相エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ）または分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）などの成長法によって、成長基板上に成長させ、電気接点を設けることができる。成長した半導積層体を有する成長基板を個片化することにより、複数の発光半導体チップを製造することができる。さらに、半導体本体は、個片化の前にキャリア基板に接合することができ、成長基板を薄くするか、または完全に除去することができる。基板は、半導体材料、例えば上述の化合物半導体材料系を含むことができる。特に、基板は、サファイア、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、Ｓｉおよび／またはＧｅを有することができ、またはそのような材料で製造することができる。

半導体本体および特に少なくとも１つのエミッタユニットは、活性領域として例えば従来のｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）、または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有することができる。さらに、例えばタイプＩＩ遷移のカスケード（ＩＣＬ：「ｉｎｔｅｒｂａｎｄ ｃａｓｃａｄｅ ｌａｓｅｒ、バンド間カスケード レーザー）や伝導帯のみの遷移（ＱＣＬ：「量子カスケード レーザー」、量子カスケード レーザー）も可能である。半導体本体は活性領域に加えて、ｐ型またはｎ型ドープの電荷キャリア輸送層、つまり電子または正孔輸送層など、アンドープまたはｐ型またはｎ型ドープの閉じ込め層、クラッド層または導波路層、バリア層、平坦化層、バッファ層、保護層および／または電極層などの電気接点、およびそれらの組み合わせなどの、さらなる機能層と機能領域を含むことができる。さらに、バッファ層、バリア層および／または保護層などの追加の層を、半導体本体の成長方向に対して垂直に、例えば半導体本体の周囲、すなわち半導体本体の側面上などに配置することもできる。

例えば、各エミッタユニットの活性領域はレーザー媒体として形成され、動作時において共振器となり、中で反転分布を生成しうる。反転分布により、光が活性領域で誘導放出によって生成され、レーザー光の形成がなされる。レーザー光は自然放出で発生する光とは異なり、誘導放出で発生する光であるため、通常、非常に高いコヒーレンス長、非常に狭い発光スペクトル、および／または高度の偏光を有する。活性領域で生成されたレーザー光は、それぞれの共振器内に、共振器のそれぞれの長さに応じて、１つまたは複数の定在波を形成する。そのために、それぞれの共振器の長さは、通常、動作中に活性領域で生成される光の半波長の整数倍になりうる。

さらなる実施形態によれば、各エミッタユニットの共振器はアウトカップリング側と裏側を有する。特に、アウトカップリング側および裏側は、半導体本体の反対側の側面によって形成することができる。アウトカップリング側を介して、エミッタユニットは動作中に光を放射できる。このために、アウトカップリング側は反射防止、または好ましくは部分反射とすることができる。裏側は、光が放射されないか、少なくともアウトカップリング側を介するよりも少ない光が放射されるように形成することができる。したがって、例えば裏側を完全または部分的に鏡面にすることもできる。さらに、裏側を反射防止にすることも可能である。

「反射防止」とは、ここおよび以下において、可能な限り反射が少ないことを意味し、これは５％以下、または２％以下、または好ましくは、１％以下の反射係数に相当しうる。「完全反射」とは、ここおよび以下において、可能な限り透過率が低いことを意味し、これは９５％以上、または９８％以上、または好ましくは９９％以上の反射係数に相当しうる。「部分反射」とは、ここおよび以下で、上記の反射防止と完全反射の値の間にある反射係数があることを意味する。「反射防止」、「部分反射」、「完全反射」、「反射」などの概念は、特に明記されていない限り、上記および以下でエミッタユニットの活性領域で生成される光に関する。

さらなる実施形態によれば、エミッタユニットの放射方向は同方向を向く。したがって、発光半導体チップのエミッタユニットは、動作中に同方向に光を放射する。さらに、エミッタユニットは、発光方向に対して垂直に半導体本体内に互いに隣接して形成されることが特に好ましいため、エミッタユニットのアウトカップリング側および裏側は、好ましくは半導体本体の同じ側によって形成されうる。

さらなる実施形態によれば、各エミッタユニットの活性領域は、半導体本体内の少なくとも１つの凹部によって完全に貫通される。これは、各エミッタユニットが活性領域を完全に貫通する少なくとも１つの凹部を備えることを意味する。換言すれば、各エミッタユニットの活性領域は凹部によって遮断される。少なくとも１つの凹部は、例えば間隙またはスリットとして形成され、特に好ましくは、放射方向に対して非平行で、好ましくは垂直である主延在方向を有する。

さらなる実施形態によれば、各エミッタユニットは、他のエミッタユニットの凹部から離れた凹部を有する。換言すれば、半導体本体は個別の凹部を有し、各エミッタユニットの活性領域は特別に割り当てられた凹部によって貫通されている。ここでは代替的に、半導体本体内に、２つ以上の、および好ましくはすべてのエミッタユニットの活性領域を通って延在する凹部が存在することも可能である。後者の場合、こうして発光半導体チップのすべての活性領域を単一の凹部によって貫通することができる。

少なくとも１つの凹部について以下に説明する実施形態および特徴は、各エミッタユニットが特別に割り当てられた凹部を有する場合にも、共通の凹部が複数のエミッタユニットの活性領域を通って延在する場合にも関連する。したがって、以下に述べる少なくとも１つの凹部は、各エミッタユニットに特別に割り当てられた凹部、または共通の凹部を指すこともできる。

さらなる実施形態によれば、各エミッタユニットでは、少なくとも１つの凹部が、第１側面と、第１側面の反対側にある第２側面とを有する。第１および第２側面は、特に放射方向に前後に配置され、したがって少なくとも１つの凹部を放射方向に沿って画定する少なくとも１つの凹部の側面である。例えば、凹部は長方形の底面領域を有する。例えば、第１側面および第２側面は、主延在方向に平行に延びる。さらに、凹部は、例えば、楔形および／または少なくとも部分的に面取りされた底面を有しうる。ここでは、少なくとも１つの側面が、主延在方向に対して少なくとも部分的に斜めに延在することができ、および／または少なくとも部分的に湾曲して延在しうる。

各エミッタユニット用に、活性領域の領域内の少なくとも１つの凹部は、放射方向に沿って測定される凹部幅を有する。したがって、特に凹部幅は、凹部の主延在方向に対して垂直または略垂直な方向で測定することができる。非長方形の底面を有する凹部の場合、好ましくは、凹部幅が、それぞれのエミッタユニットの動作中に光が生成される領域に亘って均等な平均幅である。好ましくは、各エミッタユニットの凹部幅は、１００ｎｍ以上または３００ｎｍ以上、または５００ｎｍ以上、または２０ｎｍ以下、または１０μｍ以下または５μｍ以下である。

さらなる実施形態によれば、エミッタユニットの凹部幅は少なくとも部分的に異なる。換言すれば、少なくとも１つの第１エミッタユニットは第１凹部幅を有し、少なくとも１つの第２エミッタユニットは第２凹部幅を有し、第１および第２凹部幅は異なる。２つ以上のエミッタユニットの場合、各凹部幅は好ましくはそれぞれ対になっており、したがってすべて異なる。さらに、例えば２つ、３つまたはそれ以上のエミッタユニットのグループ、すなわち例えば対または三重のエミッタユニットが同じ凹部幅を有するが、凹部幅がグループ毎に異なることもありうる。これらのグループは、同じ数のエミッタユニットを持つことも、異なる数のエミッタユニットを持つこともできる。したがって、例えば、複数のエミッタユニットが、それぞれが同じ凹部幅を有する複数のエミッタユニットのグループを有することも可能であり、複数のエミッタユニットのうちの残りのエミッタユニットは、互いに異なる凹部幅を有する。グループの複数のエミッタユニットにより、例えばスペクトル全体で各発光スペクトルを増幅でき、それによって、色再現性を改善できる。エミッタユニット用に個別に形成された凹部の場合、特に好ましくは、各凹部が、他のエミッタユニットの凹部幅とは異なる凹部幅で形成される。複数の、または好ましくはすべてのエミッタユニットの活性領域を通って延在する凹部の場合、少なくとも１つの凹部の凹部幅は、エミッタユニットからエミッタユニットへと連続的に、または段階的に増加されうる。

エミッタユニットの凹部幅は、１ｎｍ以上、または２ｎｍ以上、または５ｎｍ以上、または１０ｎｍ以上の量だけ異なりうる。さらに、エミッタユニットの凹部幅は、２μｍ以下、または１μｍ以下、または５００ｎｍ以下、または２００ｎｍ以下、または１００ｎｍ以下、または９０ｎｍ以下、または７５ｎｍ以下、または６０ｎｍ以下、または５０ｎｍ以下の量だけ異なっていてもよい。さらに、エミッタユニットの凹部幅は、動作中にエミッタユニット内で生成される光の特性波長の１％以上、または２％以上、または５％以上、または１０％以上、または２５％以下、または２０％以下、または１５％以上、または１０％以下の量だけ異なっていてもよい。

さらなる実施形態によれば、発光半導体チップは少なくとも３つのエミッタユニットを有し、エミッタユニットの凹部幅は互いに等距離に異なる。言い換えれば、発光半導体チップは、第１凹部幅を有する第１エミッタユニット、第２凹部幅を有する第２エミッタユニット、および第３凹部幅を有する第３エミッタユニットを備えうる。第１凹部幅と第２凹部幅との差は、等距離の差の場合、第２凹部幅と第３凹部幅との差に等しい。第４凹部幅を有する第４エミッタユニットの場合、第３凹部幅と第４凹部幅との差は、上記の２つの差に等しい。４つ以上のエミッタユニットが存在する場合、上記のことが同様に適用されることが好ましい。

ここで説明される発光半導体チップの場合、例えばスロットの形態の少なくとも１つの凹部が各エミッタユニットに設けられる。少なくとも１つの凹部は、例えば、写真技術によって定義することができ、プラズマエッチングおよび／または湿式化学エッチングによって製造することができる。特に、半導体本体内のすべての凹部は、同じ方法ステップで一緒に製造することができる。各エミッタユニットの活性領域内の少なくとも１つの凹部によって波長依存の反射率を達成することができ、反射スペクトルは凹部幅、すなわちスロット幅によって影響される。

複数のエミッタユニットを有する発光半導体チップの場合、典型的に、すべてのエミッタユニットが、それぞれ生成される光に関して同じ動作パラメータを有する同じ波長を有するであろう。但し、これらが互いに一定量異なる発光波長を有する場合、これは、上述したように、エミッタユニット毎に凹部の幅を変えることによって達成することができる。例えば、凹部幅は、最初のエミッタユニットから最後のエミッタユニットに向かって増加させることができる。これにより反射の最大値が変動するため、異なるエミッタユニットが異なる波長を強いられることになる。動作パラメータ、つまりレーザー光源の場合、閾値、傾斜および電圧などのレーザーパラメータは実質的に変化しない。エミッタユニットのスペクトル調整は、凹部幅を変更することによって技術的に簡単に実現できるが、動作パラメータは少なくとも本質的に影響を受けないことが、以下の実施形態のすべてにおいて有効である。

好ましくは、半導体本体のエミッタユニットの異なるセグメントを互いに電気的および／または光学的に絶縁するために、各エミッタユニットに、少なくとも１つの凹部が企図され設置されることができる。エミッタユニットのセグメントは、同じ、または異なる機能を有しうる。

さらなる実施形態によれば、各エミッタユニットのための少なくとも１つの凹部が、少なくとも１つのコーティングを有し、これにより活性領域で生成される光に対する凹部の反射率が指定される。換言すれば、例えば、少なくとも１つの凹部の少なくとも１つ以上の側面上に１つ以上の層の形態の、および／または充填材として形成されうるコーティングによって、それぞれのエミッタユニットの活性領域で生成される光に対する少なくとも１つの凹部の所望の反射率を設定することができる。代替的に、１つ以上の、またはすべてのエミッタユニットの少なくとも１つの凹部には、コーティングがなくてもよい。凹部の反射率は、特に、さらに上記の説明に従って少なくとも１つの凹部が反射防止、部分反射、または完全反射となるように、各エミッタユニットで調整することができる。特に好ましくは、エミッタユニットが同じコーティングを有する。少なくとも１つの凹部にコーティングがある場合、コーティングによる少なくとも１つの凹部の反射率は、９９．９％以下または８０％以上であることが特に好ましい。

さらなる実施形態によれば、各エミッタユニットで、第１側面が、活性領域で生成された光の反射率を指定する第１コーティングを有する。代替的または付加的に、第２側面は、活性領域で生成された光の反射率を指定する第２コーティングを有する。エミッタユニットが、同じコーティング、すなわち同じ第１コーティングおよび／または同じ第２コーティングを有することが特に好ましい。

さらなる実施形態によれば、第１コーティングと第２コーティングは同じである。ここでは、代替的に第１および第２のコーティングを互いに異なるように形成することもできる。

第１コーティングに関連して説明されるすべての特徴および実施形態は、第２コーティングでも形成されることができ、またその逆も同様である。特に、コーティングに関して上記および以下で説明される特徴および実施形態は、すべてのエミッタユニットについて同じでありうるため、エミッタユニットは、凹部幅のみが異なることが好ましい。

上述したように、第１コーティングおよび／または第２コーティングは、各エミッタユニットの活性領域の光の反射率を所定の値に有利に設定される。例えば第１コーティングは、活性領域で生成される光に対して、第２のコーティングとは異なる反射率を指定する。例えば、第１コーティングは低反射になるように形成され、第２コーティングは高反射になるように形成される。同様に、第１コーティングが高反射になるように形成され、第２コーティングが低反射になるように形成されることも可能である。このようにして、半導体本体のエミッタユニットの異なるセグメントを相互に電気的および／または光学的に絶縁されることができる。

ここでの「高反射性」という概念は、特に、そのように指定された要素が、活性領域で生成される光の少なくとも２０％、または少なくとも４０％、または少なくとも５０％、または少なくとも８０％を反射することを意味する。ここでの「低反射性」という概念は、特に、そのように指定された要素が、活動領域内部で生成される光の最大２０％、または最大５％、または最大２％、および少なくとも０．１％、または少なくとも１％を反射することを意味する。

さらなる実施形態によれば、第１コーティングは、複数の個々の層を有する第１積層体として形成される。例えば、単層は２つの異なる材料から成形され、交互に配置される。２つ以上の異なる材料を単層に使用することもできる。代替的または付加的に、第２コーティングは、複数の単層を有する第２積層体として形成されることができる。例えば、活性領域で生成される光に関して、単層は、λ／２、λ／４、あるいはその倍数の厚さを有することができ、λは、活性領域で生成される光の特性波長を表すことができる。

第１コーティングおよび／または第２コーティングは、誘電体材料を有するか、または誘電体材料から成形されることが好ましい。例えば、単層は誘電体材料を有するか、または誘電体材料から成形される。例えば、Ａｌ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒの酸化物または窒化物または酸窒化物の群からの化合物が誘電体材料として適している。

例えば、第１積層体と第２積層体は、同じ材料および同じ順序の単層から形成され、第１側面の領域における第１積層体の厚さおよび第２側面の領域における第２積層体の厚さは、同一であるか、または特に好ましくは互いに異なるように形成される。

さらなる実施形態によれば、第１側面の領域における第１コーティングの厚さに対する第２の側面の領域における第２のコーティングの厚さは、１：１以上１：２０以下、好ましくは１：１以上１：１０以下、特に好ましくは１：１．５以上１：４．５以下の比を有する。

さらなる実施形態によれば、第２側面の領域における第２コーティングの厚さに対する第１側面の領域における第１コーティングの厚さは、１：１以上１：２０以下、好ましくは１：１以上１：１０以下、特に好ましくは１：１．５以上１：４．５以下の比を有する。

さらなる実施形態によれば、第２積層体は、追加の対称性破壊層を除いて、第１積層体と同じ方法で形成される。対称性破壊層は、単層または積層体でありうる。代替的に、付加的な対称性破壊層を除いて、第１積層体を第２積層体と同様に形成することも可能である。特に、第１積層体と第２積層体の異なる形成により、例えば対称性破壊層、特に対称性破壊層を、これら２つの積層体のうちの１つに含めることによって、第１コーティングおよび第２コーティングの異なる光学特性がもたらされる。

例えば、各エミッタユニットの第１コーティングおよび第２コーティングは、少なくとも１つの凹部を完全に充填する。さらに、第１コーティングと第２コーティングとの間の凹部領域が、第１コーティングおよび第２コーティングのないままであることも可能である。第１コーティングおよび第２コーティングが存在しないままの凹部領域は、別の材料で充填することができ、これは充填材とも呼ばれ、好ましくは二酸化ケイ素、二酸化チタン、窒化ケイ素などの誘電体によって成形される。したがって、少なくとも１つの凹部によって分離された領域間の、光結合中の半導体材料と誘電体との間の大きな屈折率差に起因する光の損失を少なくとも低減することができる。

さらなる実施形態によれば、発光半導体チップは、それぞれが第１セグメントおよび第２セグメントで形成される複数のエミッタユニットを備えた半導体本体を有し、第１セグメントは、第２セグメントから少なくとも１つの凹部によって電気的および／または光学的に絶縁される。特に、エミッタユニットは、セグメントに関して同様に形成されることができる。

第１セグメントと第２セグメントとは、例えば異なる機能を有する。さらに、エミッタユニットの複数のセグメントが同じ機能を持つことも可能である。第１セグメントおよび第２セグメントは、それぞれのエミッタユニットの放射方向に沿って配置されることが特に好ましい。例えば第１セグメントには第１接触点が設けられ、第２セグメントには第２接触点が設けられる。両接点は、両セグメントを互いから独立して電気的に接触するように設計されている。

各エミッタユニットは２つ以上のセグメントを有することもできる。以下では簡略化のために、２つのセグメントを有する１つのエミッタユニットのみを詳細に説明する。第１および第２のセグメントに関連して開示されたすべての実施形態および特徴は、さらなるセグメント、ならびに特にすべてのエミッタユニットに形成することもできる。セグメントの機能に応じて、各エミッタユニットは、裏側の領域に少なくとも１つの凹部、および／またはアウトカップリング側の領域に少なくとも１つの凹部を設けることができる。

さらなる実施形態によれば、第１セグメントは光生成部分を有し、第２セグメントは活性領域で生成される光の強度を変調するように設定された変調素子を有する。例えば、第１セグメントで少なくとも１つの凹部を通って変調素子に入射する光、好ましくはレーザー光が生成される。変調素子は、電流供給を変化させることによって、特に逆電圧および順電流を含む電気制御によって、第２接点を介して光を透過または吸収するように設定することができる。変調素子が発光部からの光を吸収するように形成されている場合、変調素子は吸収素子として形成される。

さらなる実施形態によれば、第１セグメントおよび第２セグメントは互いから電気的に絶縁され、第２セグメントはエミッタユニットをオンおよびオフに切り替えるように設定された電気スイッチング素子を有する。

さらなる実施形態によれば、少なくとも１つ以上、またはすべてのエミッタユニットは、以下の素子：フォトダイオード、パッシブ導波路、アクティブ導波路、ビームスプリッタ、ビームコンバイナ、レンズ、波長選択素子、位相シフト素子、周波数ダブラ、テーパ、増幅器、コンバータ、トランジスタのうちの１つまたは複数を備えたセグメントを有する。

レーザー光源として形成される代わりに、エミッタユニットは、例えばスーパールミネッセントダイオードとして形成されることもでき、その場合、活性領域で生成された光は共振器内で増幅されるが、完全なレーザー動作は達成されない。

さらなる実施形態によれば、動作中に光を生成するように設計され企図され、共振器内に配置される複数の活性領域を有する活性層を含む半導体本体が、例えば成長によって提供される。各活性領域はエミッタユニットに割り当てられているため、半導体本体は、それぞれが活性領域を有するモノリシックに組み入れられた複数のエミッタユニットを有する。

さらに、少なくとも１つの凹部が各エミッタユニットの半導体本体に形成され、少なくとも１つの凹部が各エミッタユニットのそれぞれの活性領域を完全に貫通する。各エミッタユニットにおいて、少なくとも１つの凹部は第１側面および第２側面を有し、第１側面は第２側面の反対側に配置される。例えば、各エミッタユニットで少なくとも１つの凹部が、エッチングによって生成される。上述したように、各エミッタユニットでは、少なくとも１つの凹部が、発光方向における凹部幅を有し、それが特に好ましくは、発光方向における第１側面と第２側面との間の距離に相応しうる。エミッタユニットは、凹部幅が異なるように製造されている。特に好ましくは、これは各エミッタユニットが特別に割り当てられた凹部を有する場合にも、凹部が複数のエミッタユニットの活性領域を通って延在する場合にも、共通の方法ステップで製造することができる。

さらなる実施形態によれば、コーティングは、エミッタユニット毎に、特に好ましくは共通の方法ステップで、例えば第１コーティングが第１側面上に、および／または第２コーティングが第２側面上に堆積される。

例えば、各エミッタユニット用に、少なくとも１つの凹部の第２側面に保護層が設けられる場合もありうる。次のステップでは、各エミッタユニットに、少なくとも１つの凹部の第１側面に第１コーティングを設け、保護層を再度除去することができるため、半導体本体は第２側面の領域内で自由にアクセス可能である。保護層としては、例えばフォトレジスト層を用いることができる。

例えば、第１コーティングおよび／または第２コーティングは、例えば蒸着、スパッタリング、原子層堆積（「ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、ＡＬＤ法）または化学蒸着（「ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、ＣＶＤ法）によって堆積されうる。

蒸着やスパッタリングの場合、コーティングされる表面は一定の容積で提供される。この容積内で引き続き、気相中の少なくとも１つの出発物質も提供される。出発物質は表面で直接凝縮し、表面にコーティングを形成する。蒸着では、出発物質は温度にさらされることによって気相に変換され、スパッタリングでは、出発物質がイオン照射によって気相に変換される。蒸着とスパッタリングは通常、他の方向よりも優先方向に沿ってより多くの材料が堆積される指向性堆積方法である。

ＣＶＤ法の場合、コーティングされるべき表面も同様に、一定の容積で利用可能になる。容積内に引き続き、少なくとも１つの出発材料が提供され、化学反応により、コーティングされるべき表面に固体コーティングを形成する。通常、容積中には少なくとも１つの第２出発材料が存在し、それと第１出発材料が表面状の固定コーティングの成形下で化学反応をする。したがって、ＣＶＤ法は、ＣＶＤ層を成形するためにコーティングされるべき表面上での少なくとも１つの化学反応によって特徴付けられる。化学蒸着では２つ以上の出発材料を使用することもできる。

ここでの原子層堆積とは、コーティングされる表面が提供される容積に、第１ガス状出発材料が提供され、それによって、第１ガス状出発物質が表面に吸着される方法を指す。表面が好ましくは第１出発物質で完全にまたはほぼ完全に覆われた後、まだガス状であるか、または表面に吸着されていない第１出発物質の部分は、通常、容積から再び除去され、第２出発物質が供給される。第２出発物質が、表面に吸着された第１出発物質と固体コーティングの成形下で化学反応をすることが企図される。

ＣＶＤ法およびＡＬＤ法は通常、無指向性か、または材料が全方向に沿って均一に堆積されるいわゆる等方性堆積法である。

さらに、少なくとも第１側面領域の第１コーティングにはさらなる保護層が設けられていてもよい。このステップは通常、第１コーティングが第１側面に堆積された後に行われる。特に好ましくは、第２側面には保護層がないままである。

さらに、第２側面に第２コーティングを設け、さらなる保護層を再度除去することができるため第１コーティングは第１の側面の領域で自由にアクセスできる。これは、第２コーティングが堆積された後に行われることが好ましい。両保護層を使い、互いに異なる２つのコーティングを有利に生成することができる。

上述のように、第１コーティングおよび第２コーティングは、時間的に連続して実施されるステップによって第１側面および第２側面に堆積されうる。

さらなる実施形態によれば、第１コーティングおよび第２コーティングは、第１側面および第２側面に同時に堆積される。この方法の実施形態では、第１コーティングは複数の単層の第１積層体として形成され、第２コーティングは複数の第２単層の第２積層体として形成されることが好ましい。特に好ましくは、本方法のこの実施形態では、第１積層体および第２積層体が、同じ材料および同じ順序の単層を有する。但し特に好ましくは、第１積層体と第２積層体の厚さが異なる。好ましくは、第１側面領域における第１層配列に対する第２側面の領域における第２層配列の厚さの比が、１：１以上１：２０以下、好ましくは１：１以上１：１０以下、特に好ましくは１：１．５以上１：４．５以下である。

このようなコーティングを生成するために、第１コーティングおよび第２コーティングを堆積する優先方向が半導体本体の主延長面と所定の角度をなす堆積方法が好ましく使用される。この角度は９０°に等しくないことが好ましい。このようにして、第１側面および第２側面が互いに対して厚みが異なる、第１コーティングと第２コーティングを得ることができるが、層の材料および順序は同じである。換言すれば、ここでは、熱蒸着またはスパッタリングなどの指向性蒸着法が特に好ましく使用される。

さらなる実施形態によれば、第１コーティングおよび第２コーティングを堆積する前に、各エミッタユニットのための少なくとも１つの凹部の第１側面に直接画定する半導体本体の主表面の領域に、遮光要素が堆積されるため、第１側面領域における第１コーティングの厚さは、第２側面の領域における第２コーティングの厚さとは異なる。そのように、遮光要素を使って、少なくとも第１側面および第２側面の領域において異なる厚さを有する側面に、第１コーティングおよび第２コーティングを同時に堆積することもできる。

さらなる実施形態によれば、第１コーティングは、複数の単層を有する第１積層体として形成される。この方法のさらなる実施形態によれば、第２コーティングは、複数の単層を有する第２積層体として形成される。

少なくとも１つの凹部が各エミッタユニットの裏側領域またはアウトカップリング領域に配置される。裏側領域で、放射方向に沿った少なくとも１つの凹部が、アウトカップリング側よりも裏側に近く配置されていることが特に重要でありうる。アウトカップリング側の領域で、放射方向に沿った少なくとも１つの凹部が、裏側よりもアウトカップリング側に近く配置されていることが特に重要でありうる。

好ましい実施形態では、少なくとも１つの凹部が各エミッタユニットにおいて、好ましくは共振器の裏側領域に形成されるため、裏側反射率を調整できる。ウェハ複合材にすでに適用できるという利点がある、合目的的コーティングにより、凹部幅に応じて適合した反射率と変調が生成される。少なくとも１つの凹部が裏側領域に形成されることにより、アウトカップリング側で結合された光は少なくとも１つの凹部を通って伝播する必要がなく、その結果、鋼の品質が向上する。

代替的または付加的に、各エミッタユニットにおいて少なくとも１つの凹部をアウトカップリング側領域に形成することもでき、これも凹部幅に関連して行われる。これは特に複数セクションのコンポーネントの場合に有利であり、「単純な」レーザー共振器の場合には裏側での実施も可能である。

変調効果を高めるか、またはさらに狭い反射最大値を達成するために、さらに、各エミッタユニットにおいて、少なくとも１つの凹部を裏側領域に、および少なくとも１つの凹部をアウトカップリング側領域に形成することも可能である。反射スペクトルの最大値には一定のスペクトル幅があるため、裏側領域とアウトカップリング側領域で相互にわずかに変位した２つのスペクトルによって、エミッタユニットが発光しなければならない顕著に狭い波長窓が実現されうる。変調は凹部幅に応じて周期的に繰り返されるため、有利なことに、機能のあり方はエミッタユニットの絶対的な凹部幅には関連せず、エミッタユニット間の相対的な凹部幅の差にのみ関連する。したがって、凹部幅の製造時の変動は問題にはならず、この解決策は技術的に非常に簡単に実現できる。

したがって、ここで説明する発光半導体チップの場合、動作パラメータをほぼ同じにする定義された変位を伴う、発光半導体チップの個々のエミッタユニットに亘る波長の変化を達成することが可能になりうる。このような解決法は、複数セグメントの形成を通じ、光学デバイスでの最適な使用性に関してエミッタユニットの機能を拡張できるため、その他に例えばマルチセグメントレーザーのような特殊なコンポーネントにも使用できる。低出力パワーでも光出力を継続的に調整でき、それが高コントラストの表示にとって非常に有利でありうるように、例えば、発光半導体チップは、それぞれが増幅セクションと変調セクションを備えたエミッタユニットで形成されることができる。

ここで説明する発光半導体チップは、例えば次のような用途に使用できる：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ、Ｐｉｃｏ－Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ、ＬＩＤＡＲ（「ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ」、光検出器と距離測定）、メッセージ送信。

ここで説明する発光半導体チップの場合、他の方法では達成が困難であろう簡単な方法で、互いに隣接するエミッタユニットに異なる波長を実現することが特に可能である。プロセスが単純であるため、コスト効率の高い生産が可能になる。波長が異なるため、ＡＲ／ＶＲアプリケーションなどで画質が大幅に向上する。説明されている方法はプロセス変動の影響を受けないため、高い安定した製造歩留まりを達成できるようになる。プロセス変動に対する安定性により現場での制御が不要となり、コストを削減できる。

さらなる利点、有利な実施形態および発展形態は、図面に関連して以下に説明される実施形態例から得られる。

発光半導体チップならびに発光半導体チップを製造する方法の様々な段階の概略図および、実施形態例による例示的な発光スペクトルを示す。 発光半導体チップならびに発光半導体チップを製造する方法の様々な段階の概略図および、実施形態例による例示的な発光スペクトルを示す。 発光半導体チップならびに発光半導体チップを製造する方法の様々な段階の概略図および、実施形態例による例示的な発光スペクトルを示す。 発光半導体チップならびに発光半導体チップを製造する方法の様々な段階の概略図および、実施形態例による例示的な発光スペクトルを示す。 発光半導体チップならびに発光半導体チップを製造する方法の様々な段階の概略図および、実施形態例による例示的な発光スペクトルを示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図を示す。 実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒおよびミラー損失Ｌのシミュレーションを示す。 実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒおよびミラー損失Ｌのシミュレーションを示す。 実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図および、コーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図および、コーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの概略図を示す。 さらなる実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図ならびに、コーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図ならびに、コーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップの一部の概略図ならびに、コーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による、波長λの関数としての反射率Ｒおよび利得Ｇのシミュレーション、ならびにコーティングのための凹部幅Ａの関数としてのスペクトルパラメータのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による、波長λの関数としての反射率Ｒおよび利得Ｇのシミュレーション、ならびにコーティングのための凹部幅Ａの関数としてのスペクトルパラメータのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による、波長λの関数としての反射率Ｒおよび利得Ｇのシミュレーション、ならびにコーティングのための凹部幅Ａの関数としてのスペクトルパラメータのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による、波長λの関数としての反射率Ｒおよび利得Ｇのシミュレーション、ならびにコーティングのための凹部幅Ａの関数としてのスペクトルパラメータのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による、波長λの関数としての反射率Ｒおよび利得Ｇのシミュレーション、ならびにコーティングのための凹部幅Ａの関数としてのスペクトルパラメータのシミュレーションを示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。 さらなる実施形態例による発光半導体チップ、およびその一部の概略図を示す。

実施形態例および図面において、同じ、同じ種類の、または同じ作用を有する要素にはそれぞれ、同じ符号を与えることができる。示されている要素とそれらの相互の大きさの比率は、縮尺通りであるとは見なされない。むしろ、個々の要素、例えば、層、コンポーネント、構成要素および領域などは、よりよく図示するため、および／またはよりよく理解されるために誇張されている場合がある。

図１Ａ～図１Ｅと関連して、発光半導体チップ１００の実施形態例およびそれを製造するための方法ステップが示される。図１Ａは、発光半導体チップ１００の上面図を示す。図１Ｂ～図１Ｄは、部分図を使用して方法ステップを示し、図１Ｅは、発光半導体チップ１００の例示的な発光スペクトルを示す。以下の説明は、図１Ａ～図１Ｅに同様に関連する。

特にマルチエミッタレーザー光源として形成される発光半導体チップ１００は、複数のエミッタユニット１０１を有する半導体本体１を有する。純粋に例として、図１Ａには４つのエミッタユニット１０１が示唆されており、それぞれが活性領域２を有し、その中では、動作中に光が生成され、その光は、エミッタユニット１０１からアウトカップリング側２２を介して示唆された放射方向９９に沿って放射される。発光半導体チップ１００は、より多くの、またはより少ないエミッタユニット１０１を有することもできる。

半導体本体１は、半導体積層体として基板３に堆積される。例えば半導体本体１は、一般部分で説明したように基板３上で成長させ、一般部分で説明した材料を有しうる。半導体積層体および、特に例えば１つの層、または図に示唆されるように複数の層を有しうる活性領域２は、一般部分と同様に形成されうる。明確を期するために、活性領域２を除いて、半導体本体１のさらなる単層は図には示唆されていない。

各少なくとも１つのエミッタユニット１０の活性領域２は、共振器内に配置される。共振器は、特に活性領域２で生成された光を強化するように形成されている。例えば、共振器ならびにリッジとも呼ばれる例示的に設けられたリッジ導波路構造２４によって、放射方向９９が定義されることができ、それに沿ってエミッタユニット１０１によって動作中に光が放射される。図示された実施形態例では、共振器が、裏側の第１層２１およびアウトカップリング側２２の第２層２３によって画定され、裏側２０およびアウトカップリング側２２は、半導体本体１の側面である。例えば、第１層２１は、裏側２０を部分的または完全に反映する層または積層体であってもよく、第２層２３は、アウトカップリング側２２を部分的に反映する層または積層体であってもよい。

半導体本体１内に、各エミッタユニット１０１のための凹部４が生成され、これはそれぞれの活性領域２を完全に貫通する。図示された実施形態例では、各エミッタユニット１０１が、それぞれ他のエミッタユニット１０１の凹部４から離れた、特別に割り当てられた凹部４を有する。凹部４は、半導体本体１を完全に貫通することも、図で示唆されるように部分的に貫通することもできる。特に、凹部４は、活性領域２の下の半導体本体１の半導体層、例えば導波路層、クラッド層、またはバッファ層に達することができる。

凹部４は、第１側面６および、第１側面６とは反対側にある第２側面７ならびに底面１１を有する。凹部４は、例えば、マスクベースおよび写真ベースのプロセスを組み合わせたプラズマエッチングおよび／または湿式化学エッチングなどのエッチングによって生成される。そのために、１つまたは複数のエッチング停止層が半導体本体１内に存在することができ、これらにより、凹部４のエッチングプロセスを停止し、それによって底面１１を定義することができる。凹部４の深さは、このようにして規定することができる。発光半導体チップ１０１の部分断面図である図１Ｃに示唆される、垂直な側壁６、７を有する凹部４の１つの断面は、純粋に一例として理解されるべきである。側壁の形状はエッチング工程により図示の形状と異なる場合がある。

したがって、各エミッタユニット１０１の活性領域２は、凹部４によって中断される。
各凹部４は、例えば間隙またはスリットとして形成され、特に好ましくは、図１Ｄの三次元断面図に示唆されるように、非平行であり、好ましくは放射方向９９に対して垂直な主延在方向を有する。第１および第２側面６、７は、特に放射方向９９に沿って前後に配置されており、それによって、各エミッタユニット１０１に関して、凹部４が放射方向９９に沿って画定されるそれぞれの凹部４の側面である。例えば、図示されるように、凹部４は長方形の底面を有する。ここで、第１側面６および第２側面７は、それぞれの凹部４の主延在方向と平行に延在する。さらに、以下に示すように、凹部４は、例えば、楔形および／または少なくとも部分的に面取りされた底面を有することができる。ここでは、第１および第２側面６、７の少なくとも一方は、主延在方向に対して少なくとも部分的に斜めに延在してよく、および／または少なくとも部分的に湾曲してよい。

各エミッタユニット１０１について、活性領域２の領域内のそれぞれの凹部４は、放射方向９９に沿って測定される凹部幅Ａを有する。したがって、特に凹部幅Ａは、凹部４の主延在方向に対して垂直または略垂直の方向で測定することができる。各エミッタ部１０１において、凹部幅Ａは１００ｎｍ以上、または３００ｎｍ以上、または５００ｎｍ以上、または２０μｍ以下、または１０μｍ以下、または５μｍ以下であることが好ましい。

図１Ａに示唆されるように、エミッタユニット１０１の凹部幅Ａは異なっている。換言すれば、各エミッタユニットは凹部幅Ａを有する凹部４を備え、凹部幅Ａはそれぞれ互いに対して対となり、互いに異なる。

少なくとも２つ以上の、またはすべてのエミッタユニット１０１の凹部幅Ａは、対毎に、１ｎｍ以上、または２ｎｍ以上、または５ｎｍ以上、または１０ｎｍ以上、および２μｍ以下、または１μｍ以下、または５００ｎｍ以下、または２００ｎｍ以下、または１００ｎｍ以下、または９０ｎｍ以下、または７５ｎｍ以下、または６０ｎｍ以下、または５０ｎｍ以下、の量だけ異なっていてもよい。さらに、エミッタユニット１０１の凹部幅Ａは、動作中にエミッタユニット１０１で生成される光の特性波長の１％以上、２％以上、５％以上、１０％以上、および２５％以下、または２０％以下、または１５％以上、または１０％以下、の量だけ異なっていてもよい。

特に好ましい実施形態例では、エミッタユニット１０１の凹部幅Ａは、互いに等距離で異なる。図示された実施形態例では、これは、図１Ａに示される２つの最上部のエミッタユニット１０１の凹部幅の差が、図１Ａに示される２つの中央のエミッタユニット１０１の凹部幅の差に等しく、それらはまた図１Ａに示される２つの最底部のエミッタユニット１０１の凹部幅の差に等しいことを意味する。

各エミッタユニット１０１の活性領域２内のそれぞれの凹部４によって、波長依存の反射率を達成することができ、反射スペクトルはそれぞれの凹部幅Ａによって影響される。図１Ｅに例として示唆されるように、凹部幅Ａを変化させることにより、エミッタユニットは、異なる発光波長を有する発光スペクトルＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を放射することができる。可視波長範囲の発光スペクトルを有する発光半導体チップ１００では、それぞれの発光スペクトルＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４のスペクトル距離が、凹部幅Ａを変化させることにより、＋／－０．５ｎｍ以上、好ましくは＋／－１０．０ｎｍ以上、および特に好ましくは＋／－３ｎｍ以上となりうる。

例えば短波長で、または赤外線イメージング、ガスセンサーまたは、その中で変位する発光波長が、マルチエミッタチップ中で関連するさらなる適用のような、赤外線スペクトル範囲内での、他の波長範囲での使用のために、典型的に関連する波長間隔およびカバーされるべきすべての波長幅は、波長自体に合わせて調整される。

この実施形態例および以下のすべての実施形態例において、エミッタユニットのスペクトル調整がスリット幅を変更することによって技術的に簡単な方法で実現され、この変更が動作パラメータに実質的に影響を及ぼさないことが有効である。

各エミッタユニット１０１について、好ましくは、それぞれの凹部４が、半導体本体１のエミッタユニット１０１の異なるセグメント２５、２６が互いに電気的および／または光学的に絶縁されるように企図され設置される。エミッタユニット１０１のセグメント２５、２６は、同じ、または異なる機能を有しうる。図１Ａおよび図１Ｃでは２つのセグメント２５、２６に示唆されており、そのうちの第１セグメント２５は、例えば電極層の形態の第１の電気接点２７によって電気的に接触されており、他方の第２セグメント２６は接触しないままである。代替的に以下でさらに説明するように、セグメントを別々に接触させることもできる。代替的にセグメントを共通の接点を介して短絡することもできる。

各エミッタユニット１０１の凹部４の位置は、共振器の全長に沿った任意の位置にあってよいが、この実施形態例の場合のように、特に裏側２０に近い領域内、または、以下でさらに説明するように、特にアウトカップリング側２２に近い領域内にあることが好ましい。

エミッタユニット１０１の凹部を２つのセグメントに分けることにより、または以下にさらに示すように、エミッタユニット１０１毎に、２つ以上のセグメントで複数の凹部４が形成される場合には、発光半導体チップ１００の異なる特性を設定するためのセグメントが形成されうる。電気的に接触しておらず、そのために受動的なセグメントは、例えば受動モードフィルタとして、または例えばスーパールミネッセンスダイオードの場合にスペクトル拡張のために形成されることができる。個別に電気的に接触され、したがって能動的なセグメントは、変調器または調光器として、または一般的な部分で説明した別の機能を備えるように形成されうる。

図２Ａおよび図２Ｂは、さらなる実施形態例による発光半導体チップのエミッタユニットの一部の概略図を示し、これは図１Ｂおよび図１Ｃに対応する。先行実施形態例と比較すると、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態例によるエミッタユニットは、それぞれの活性領域２で生成された光のための凹部４の反射率を指定するコーティングを凹部４内に有する。換言すれば、特に第１コーティング１０および第２コーティング１３で、１層、または示唆されているように複数の層１２の形態で形成されるコーティングを使って、活性領域２内で生成されたそれぞれのエミッタユニットの光のための凹部４の所望の反射率が設定されうる。特にそれぞれの凹部４が反射防止、部分反射または完全反射をするように、凹部４の反射率は各エミッタユニット用に設定されうる。発光半導体チップのすべてのエミッタユニットが、それぞれの凹部４内に同じコーティングを有することが特に好ましい。コーティングを有する凹部４の反射率が、９９．９％以下および８０％以上であることが特に好ましい。

図２Ａおよび図２Ｂからわかるように、各エミッタユニットについて、第１側面６は第１コーティング１０を、第２側面７は第２コーティング１３を有し、これらはそれぞれ、活性領域２で生成された光の反射率を指定する。図２Ａおよび２Ｂの実施形態例では、第１コーティング１０と第２コーティング１３が同一である。代替的に、第１および第２コーティング１０、１３を互いに対して異なるように形成することもでき、または側面６、７の一方にのみコーティングを存在させることもできる。

第１コーティング１０および／または第２コーティング１３が、誘電体材料を有するか、または誘電体材料から形成されることが好ましい。例えば単層１２は、誘電体材料を有するか、または誘電体材料から成形される。誘電体材料として、例えば、Ａｌ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒの酸化物または窒化物または酸窒化物の群からの化合物が適合している。単層１２の厚さは、例えばそれらがλ／２、またはλ／４、またはその倍数の厚さを有するように選択されることができ、ここで、λは、活性領域２で生成される光の特性波長を示す。

例えば、各エミッタユニットのための第１コーティング１０および第２コーティング１３は、それぞれの凹部４を完全に充填する。さらに、図２Ａに示唆されるように、第１コーティング１０と第２コーティング１３との間の凹部４の領域が、第１コーティング１０および第２コーティング１３がないままであることも可能である。第１コーティング１０および第２コーティング１３が存在しない凹部４の領域もさらに、図２Ｂに示唆されるように、別の材料で充填されることができ、その材料を充填材１５と呼ぶことができ、それは好ましくは二酸化ケイ素、二酸化チタン、窒化ケイ素などの誘電体を使って、またはそれらの誘電体から形成される。さらに、充填材１５は、上記で第１および第２コーティングに関連して説明した材料のうちの１つまたは複数を含んでもよい。このようにして、少なくとも１つの凹部４によって分離されたセグメント間の光結合の場合、半導体材料と誘電体間の大きな屈折率差に起因する光の損失を、少なくとも低減することができる。第１および第２コーティング１０、１３によって充填されていない凹部４の部分は、凹部４が完全に充填されるように、充填材１５によって充填されることが特に好ましい。

図１Ａ～図２Ｂの実施形態例では、凹部４は、裏側領域に異なる凹部幅で設けられている。凹部４は、凹部４に高反射特性を与え、上記で説明した異なる凹部幅を有する層で少なくとも部分的に充填されることが好ましい。

裏側は、例えば、共振器内への後方反射を避けることができるように、非常に低い反射率を有する上述の第１層によるコーティングを有することが好ましい。それによって、コーティングされた凹部４自体は、高反射性ファセットとして機能しうる。凹部４の左側の第２セグメント２６は電気的に接触しておらず、そのために受動的であることにより、それらはいわば「付属物」にすぎず、上述の反射防止コーティングによってもはや反射率に影響を及ぼさない。しかしここでは代替的に、裏側の第１層を、少なくとも部分的な反射率を有する裏側鏡として使用することも可能である。

凹部４が、少なくともほぼλ／４層として形成された単層１２を有する対の層で充填される場合、強い変調を有する高反射鏡を製造することができる。図３Ａ～図３Ｄには、表１に示される組成を有するコーティング１０、１３の波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションが示されている。

表１ならびに他の表に提示されている材料は、基礎となる原理を説明するための純粋な例として理解されるべきである。代替的または付加的に、言及した他の材料も使用可能である。特に、材料の組成は化学量論的組成から逸脱することもある。表１および以下の表に示される材料の上から下への順序は、凹部の第１側面から第２側面への放射方向に沿った順序に対応する。側面は半導体本体によって形成されているため、それは表の最初と最後にも提示されている。

凹部幅の変化により、コーティングはそのままである場合、表に提示された充填材の幅ｘが変化し、それによって変調が変位する。図３Ａでは、４５０ｎｍの範囲の波長に対し、充填された凹部の反射率Ｒが、ｘ＝３０４０ｎｍの波長λの関数として示され、これは例えば、約４４６ｎｍの示唆された波長に対する反射率の最大値を意味する。ｘ＝３０７０ｎｍ（図３Ｂ）およびｘ＝３１００ｎｍ（図３Ｃ）では、それぞれの矢印が示唆するように、最大値はより高い波長に向かって変位する。変位は周期的であるため、図示された例では、図３Ｄが示すように、ｘ＝３０４０ｎｍと同じ位置にｘ＝３１６５ｎｍの最大値が再び存在する。凹部幅の相対的な変化によって変位が生じるため、この周期性のゆえに、絶対的な凹部幅は重要ではない。

図４Ａおよび図４Ｂには、さらなる実施形態例による、コーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒおよびミラー損失Ｌのシミュレーションが示されている。ミラー損失Ｌは、式Ｌ＝－ｌｎ（（Ｒ１×Ｒ２）／（２×Ｌ））を使用して計算され、Ｒ１は図４Ａによる凹部の反射率を示し、Ｒ２はアウトカップリング側の第２層によって形成された鏡の反射率を示し、Ｌは共振器長を示す。図４Ｂのシミュレーションの場合、値はＲ２＝５０％、Ｌ＝６００μｍと仮定された。

図４Ｂから容易にわかるように、凹部の反射率の小さな変化でさえ、ミラー損失Ｌの大きな変化をもたらすため、活性領域で生成された光はミラー損失が最も小さい波長に強制される。なぜならレーザーは通常、損失が最も小さい波長で発振を開始するためである。そのため、エミッタユニットの活性領域で生成される光の波長は、図３Ａ～図３Ｄに示された反射スペクトルの変化を伴い、凹部幅を変化させることによって変位する。この原理は、凹部が裏側領域か、またはアウトカップリング側領域に配置されているかには関連しない。

適切なコーティングにより、様々な反射率、変調深さおよび周期性を設定できる。図５Ａおよび５Ｂは、さらなる実施形態例により、異なる第１および第２コーティング１０、１３および充填材１５を有する発光半導体チップのエミッタユニットの一部の概略図ならびに、このようなコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。純粋に例として、および明確を期するために、図５Ａには第１および第２コーティングのための３つの単層１２のみが示されている。

先行実施形態例と比較すると、第２側面７上の第２コーティング１３は、第１側面６上の第１コーティング１０の半分の厚さを有する。ここでは例えば、第１コーティング１０および第２コーティング１３を互いに別々に、したがって次々に堆積することができる。そのため、一般的な部分で説明したような、適合した方法ステップを使用できる。さらに、第１コーティング１０と第２コーティング１３を同時に堆積することもできる。そのために例えば、半導体本体１の主延在面１７に対して角度αを有する優先方向１６を有する堆積方法が使用される。このようにして、第１コーティング１０および第２コーティング１３は同時に堆積され、第２コーティング１３は、少なくとも第２側面７上で、第１側面６上の第１コーティング１０とは異なる厚さを有する。これは、優先方向１６による堆積中の凹部４の自己遮光によって達成される。例えば、スパッタリングまたは蒸着は、指向性蒸着法として適合している。側面６、７上の第１コーティング１０と第２コーティング１３間の厚さの比は、角度αを適切に選択することによって調整することができる。

このようにして製造された第１および第２コーティング１０、１３はそれぞれ、同じ材料および同じ順序の単層１２の積層体を有する。第１コーティング１０および第２コーティング１３では、凹部４の第１側面６および第２側面７における厚みのみが異なる。残りの間隙は、図２Ｂの実施形態例と同様に、充填材１５で満たされる。

図５Ｂは、表２に提示される組成を有する、第１および第２コーティング１０、１３および充填材１５を有するコーティングについての、波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。

図６Ａおよび図６Ｂには、さらなる実施形態例による発光半導体チップ１００の概略図が示され、そこでは各エミッタユニット１０１の第１セグメント２５に加えて、第２のセグメント２６も、先行実施形態例と比較すると、第２電気接点２８、例えば電極層を使って電気的に接続される。例えば、エミッタユニット１０１の第２セグメント２６は、統合されたフォトダイオードとして形成され、使用されうる。そのためには、凹部４の反射率が、適合したコーティングによって例えば９９％以下、好ましくは９７％以下、および特に好ましくは９５％以下に設定されると有利となりうる。裏側２０上の第１層２１は、第１セグメント２５の方向への後方反射を避けるために、反射防止コーティングであることが特に好ましい。

図７Ａおよび図７Ｂは、さらなる実施形態例による発光半導体チップ１００の概略図を示し、そこでは、先行実施形態例と比較すると、異なる凹部幅を有する凹部４が、アウトカップリング側２２の領域に配置されている。

図示されているように、凹部４は充填されていないか、または代替的に例えば特定の屈折率を有する材料で充填することもできる。アウトカップリング側２２の第２層２３は、非常に低い反射率を有するコーティングによって成形され、これは半導体本体１への後方反射を回避する。

ここに示す実施形態例では、第２セグメント２６はアウトカップリング側２２で電気的に接触しておらず、したがって受動的に形成されている。ここでは代替的に、図８Ａおよび８Ｂに示すように、これらを第２電気接点２８を使って別々に電気的に接触することもできる。

第２セグメント２６は、非反射性の第２層２３により、アウトカップリング側２２の反射率に影響を及ぼさない。反射率はむしろ凹部４によって定義される。外部結合反射率の位置の、発光半導体チップ１００のアウトカップリング側２２にある半導体本体１のファセットから凹部４内への、効果的な「変位」が有利に達成されることができるため、第２セグメント２６は付加的な特性とともに使用できる。これらは例えば場合により、第２セグメント２６におけるリッジ導波路の幾何学的形状の変化と組み合わせて、モードフィルタとして、またはスペクトル拡張のために、または変調器などとして使用することができる。

最も単純なケースでは、変調は、エミッタユニット１０１の活性領域２内の未充填の、または材料で充填された凹部４を介して実施することができる。図９Ａで、凹部幅５０００ｎｍの、空気で満たされた凹部のさらなるシミュレーションにおいて示されているように、それによって、例えば空気で満たされた凹部４を有するＡｌＩｎＧａＮ材料システムでは、約５０％未満の反射率が可能である。図９Ｂで、屈折率１．５のＳｉＯ_２で充填された同様の凹部を有するさらなるシミュレーションにおいて示されているように、より高い屈折率を有する材料を充填することで、より低い反射率を設定できる。空気充填の場合、変調の間隔が比較的大きいため、必要な小さい変調間隔を維持するには、場合により大きな凹部幅が必要になる。但し、これは結合効率の低下を伴い、用途によっては５０％以上の、または個々の充填材では調整できない反射率が必要となるため、以下に例示的に説明するように、代替的に多層コーティングを使用することもできる。

図１０Ａでは、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態例による発光半導体チップのエミッタユニットを部分概略図で示し、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態例とは異なり、このようなコーティングが付加的に、第１コーティング１０および第２コーティング１３の形で凹部４内に堆積される。図１０Ｂおよび図１０Ｃは、表３および表４によるコーティングのための波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。

図１０Ｂに見られるように、表３で提示されたコーティングでは、第２側面領域における第２コーティングの厚さが、第１側面領域における第１コーティングの厚さに対して７：１０の比率を有し、図７Ａ、図７Ｂおよび図９Ａに関連して示される空気で満たされた凹部の場合に相似した変調高さおよび変調幅が達成されるが、但し、凹部幅は顕著に小さくなる。これにより結合損失が低下し、レーザーの性能が向上する。

図１０Ｃでわかるように、表４で提示されたコーティングでは、第２側面の領域における第２コーティングの厚さが、第１側面領域における第１コーティングの厚さに対して１：２の比率を有し、約７５％の反射率が達成され、これは純粋に空気で満たされた凹部では不可能であろう。図１０Ｂおよび図１０Ｃに関連して説明したコーティングに基づいて、凹部内のコーティングにより任意の反射率を設定できることがわかる。

変調距離、つまり反射最大値間の距離は、例えば充填材の屈折率によって設定できる。充填材の屈折率ｎが高くなるほど、変調距離は小さくなる。なぜならこれがλ^２／（２×ｎ×Ｂ）に比例するためである。ここでＢは充填材の幅である。図１１Ａ～図１１Ｃは、表５に提示された組成を有するさらなる実施形態例によるコーティングについて、波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションにおけるこの関係を示す。充填材の屈折率は、ｎ＝１．５（図１１Ａ）、ｎ＝１．８（図１１Ｂ）、およびｎ＝２．２（図１１Ｃ）である。充填材の屈折率ｎは変化するため、表５にはこれらに対する例示的な材料は示されていない。所望の反射率に応じて、これは当業者によって合目的的に選択されうる。例えば、屈折率ｎ＝２．２の材料としてＴｉＯを選択することができる。この場合、コーティングの組成および、それによって図１１Ｃに示される反射率は、図１０Ｂに関連して説明したコーティングの組成および反射率に相応する。屈折率についてはｎ＝１．５、ｎ＝１．８、例えばＳｉＯ_２、ＳｉＮを選択できる。

変調距離の関数λ^２／（２×ｎ×Ｂ）から、充填材幅が増加するにつれて反射最大値間の距離が減少することもわかる。最大値の位置はλ／（２×ｎ）に比例して繰り返され、充填材幅Ｂによる最大値の変位はλ／Ｂに比例する。固定的に選択された第１および第２コーティングの場合、充填材幅、およびそれにより凹部の幅も大きくなるほど、スロット幅の変化に伴う最大値の変位は小さくなる。

表６には、表３に示されているコーティングの構造が示され、表３と比較して、充填材幅Ｂが可変に提示されている。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、Ｂ＝２０００ｎｍおよびＢ＝３０００ｎｍとして、表６に提示される組成についての、波長λの関数としての反射率Ｒのシミュレーションを示す。したがって、図１２Ａに示される反射率は、図１０Ｂに示される反射率に相応する。

図１２Ｃおよび図１２Ｄは、最大値の距離Ｍ、すなわち変調距離、ならびに凹部幅Ａの関数としての最大値の変位Ｖのシミュレーションを示し、図１２Ｅは、異なる動作電流に対する波長λの関数としてのレーザーダイオードの利得Ｇの例示的なシミュレーションを示す。第１および第２コーティングが固定的に選択されている場合、充填幅Ｂの上記の関数は、凹部幅Ａに関しても有効である。エミッタユニットに異なる波長を強制するためには、最大値間の距離Ｍが利得スペクトルの（半値）幅より大きくなければならず、そのためには凹部幅が小さい方が有利であることがわかる。同時に、エミッタユニット間の差異を可能な限り適切に設定し、プロセス変動の影響を最小限に抑えるために、最大値の変位Ｖを可能な限り小さくするべきであり、このことから、凹部幅Ａが大きい方が有利であることがわかる。結合損失を低く保つためにはまた、凹部幅Ａをできるだけ小さくするべきである。これらの境界条件から、好ましい実施形態例では、凹部幅が０．１ｎｍ以上２０μｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以上１０μｍ以下、特に好ましくは０．５ｎｍ以上５μｍ以下であることがわかる。

凹部および凹部のコーティングに関する上記の特徴および実施形態例は、純粋に例として理解されるべきである。特に、発光半導体チップの波長スペクトルおよび技術的要件に応じて、材料、層の厚さ、層の組み合わせ、充填材、凹部幅および凹部の位置を合目的的に適合させることができる。

以下の図に関連して、上述の実施形態例の変形を表す、発光半導体チップおよび特にエミッタユニットの構造のさらなる実施形態例が示される。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、２つの凹部４を有する発光半導体チップのためのエミッタユニット１０１を示し、その１つは裏側２０の領域に形成され、もう１つはアウトカップリング側２２の領域に形成される。それにより、図示されているエミッタユニット１０１は、光発生部分を成形するそれぞれ１つの第１セグメント２５、例えば図８Ａおよび図８Ｂに関連して説明したように設計することができる、アウトカップリング側２２の領域内の第２セグメント２６、および裏側２９の領域内の第３セグメント２９を有する。図１３Ａに示されるエミッタユニット１０１の場合、裏側の第３セグメント２９は、図１Ａ～図２Ｂに関連して説明したように、非接触の、およびそのために受動的なセグメントとして形成されることができ、図１３Ｂに示すエミッタユニット１０１の裏側の第３セグメント２９は、図６Ａおよび６Ｂに関連して説明したように、能動的セグメントとして形成されることができ、これは、第３電気接点３０、例えば電極層を有する。特に、例えば、裏側２０の領域の凹部４は裏側ミラーコーティングを形成することができ、アウトカップリング側２２の領域の凹部４は第１セグメント２５によって成形された共振器のためのアウトカップリングミラーコーティングを形成することができる。第１層および第２層２１、２３は、可能な限り反射性が小さくなるように形成することができる。以下の実施形態例に関連する図からもわかるように、裏側２０の領域の凹部４ならびにアウトカップリング側２２の領域の凹部４は、上述の実施形態例と同様に形成することができ、特にそれぞれが異なる凹部幅を有する。同じエミッタユニット１０１に割り当てられる凹部４は、寸法および／またはコーティングに関して同一または異なるように設計することができる。

図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、エミッタユニット１０１毎の複数の凹部４の組み合わせによって、変調効果を強化することができ、および／またはより狭い反射最大値を達成することができる。例えば、凹部の幅およびコーティングに関連した凹部の異なる構成によって、重ね合わせ効果を達成することもできる。それぞれの反射スペクトルの最大値は特定のスペクトル幅を有するため、エミッタユニット１０１が発光しなければならない顕著に狭い波長窓は、アウトカップリング側の領域および裏側の領域で互いに対してわずかに変位した２つのスペクトルによって達成することができる。凹部の形成がアウトカップリング側の領域と裏側の領域で異なる場合、例えば複数の波形スペクトルを生成できる。それに対して、アウトカップリング側の領域と裏側の領域の凹部の形状が同じであれば、変調を増幅することができる。図示された実施形態例の代替として、凹部の適切な数および配置により、１つ、２つまたはそれ以上の能動および／または受動セグメントとの他の組み合わせも可能である。

図１４に示される発光半導体チップ１００の実施形態例はまた、エミッタユニット１０１毎に純粋に例として２つの凹部４を３つのセグメント２５、２６、２９内の区分のために有し、リッジ導波路構造２４は、導波路および結合器として第２領域２６に形成される。それによって、発光半導体チップ１００は、光集積レーザーコンポーネントとして形成されうる。受動的に形成された第３セグメント２９の代替として、これらは、ここおよび以下の実施形態例において、例えば集積フォトダイオードとして、およびそれによって上述のように能動的に形成されることもできる。

図１５Ａおよび図１５Ｂに示される発光半導体チップ１００の実施形態例では、エミッタユニット１０１のリッジ導波路構造２４が第２セグメント２６内に、それぞれ１つの傾斜（図１５Ａ）または湾曲（図１５Ｂ）を有し、それは超発光動作を引き起こしうる。それによって、図１５Ａおよび１５Ｂによる発光半導体チップ１００は、スーパールミネッセントダイオードとして形成されうる。

図１６には、発光半導体チップ１００のさらなる実施形態例が示され、その場合、エミッタユニット１０１の第２セグメント２６には、それぞれ１つの波長選択素子３３、例えばＤＦＢ構造（ＤＦＢ）：「分布帰還型レーザー」、分散フィードバック付きレーザー）のような、例えば一種の格子が企図される。波長選択素子３３は、例えば、リッジ導波路構造２４の側面上および／またはリッジ導波路構造２４の上および／または上方および／またはリッジ導波路構造２４内に形成されることができる。

上述の実施形態例では、発光半導体チップ１００の各エミッタユニット１０１は、半導体本体１内の他のすべての凹部４からそれぞれ離れた、少なくとも１つの特別に割り当てられた凹部４を有する。これの代替として、図１７Ａおよび１７Ｂに示すように、半導体本体１内に、複数の、および好ましくはすべてのエミッタユニット１０１の活性領域を通って延びる、少なくとも１つの凹部４が存在することもできる。そのため、凹部４は、凹部の幅が変化する連続的なスロットまたは間隙として形成されうる。この場合、凹部の少なくとも１つの側面は、生成された光の放射方向に対して垂直に位置合わせできる有利がある。図示された実施形態例では、発光半導体チップ１００のすべての活性領域がそれぞれ１つの単一の凹部４によって貫通されている。エミッタユニット１０１のための凹部幅が異なるように、凹部４は、図１７Ａおよび図１７Ｂに示唆されるように、両面または片面が楔形である底面を有することができる。相応に、凹部４の一方または両方の側面は、凹部４の主延在方向に対して部分的に斜めに延在することができる。代替的または追加的に、一方または両方の側面の少なくとも部分的に湾曲した、および／または階段状の輪郭も可能である。

前述の実施形態例で示したように、リッジ導波路構造２４は、例えば、少なくとも１つの凹部４によって中断される一定の幅を有するストリップとして実施することができる。図１８Ａ～図１８Ｃに示唆されるように、より良好なファセット品質を達成するために、リッジ導波路構造２４は、少なくとも１つの凹部４の領域内において、少なくとも１つの凹部４の主延在方向に沿った幅広の形態の肥厚部２４’を有することもできる。少なくとも１つの凹部４は、肥厚部２４’内にあってもよく（図１８Ａ）、肥厚部２４’と同じ幅であってもよく（図示せず）、または肥厚部２４’を越えて凹部４の主延在方向に沿って突出することができる（図１８Ｂ）。図１８Ａおよび図１８Ｂに示唆されるように、肥厚部２４’は長方形であってもよい。リッジ導波路構造２４が凹部４に向かって徐々に広がる場合（図１８Ｃ）、それはいわゆるテーパとも呼ばれることもあり、結合損失を低減するために有利でありうる。

結合損失を低減するために、図１９Ａ～図１９Ｃで示唆されるように、少なくとも１つの凹部４が、長方形の基本形状の代わりに、円形、あるいは片面もしくは両面が凸面もしくは凹面である形状を有することもできる。純粋に例として、図１９Ａおよび図１９Ｂは、片面が凸状の形状および両面が凸状の形状を示している。少なくとも１つの凹部４は、図１９Ｃで示唆されるように、より複雑な形状、例えば再帰反射体（キャッツアイ）の形状を有することもできる。

図に関連して説明される特徴および実施形態例は、すべての組み合わせが明示的に記載されていなくても、さらなる実施形態例に従って互いに組み合わせることができる。さらに、図に関連して説明される実施形態例は、一般部分の説明に従って、代替的または付加的にさらなる特徴を有することができる。

本発明は、実施形態例に基づく説明によって限定されない。むしろ本発明は、あらゆる新しい特徴ならびにあらゆる特徴の組み合わせを包含し、これには、たとえこの特徴またはこの組み合わせ自体が、特許請求の範囲または実施形態例に明示的に記載されていない場合でも、特許請求の範囲における特徴の任意の組み合わせが特に内容として含まれる。

１ 半導体本体
２ 活性領域
３ 基板
４ 凹部
６ 第１側面
７ 第２側面
１０ 第１コーティング
１１ 底面
１２ 単層
１３ 第２コーティング
１５ 充填材
１６ 優先方向
１７ 主延在面
２０ 半導体本体の裏側
２１ 第１層
２２ 半導体本体のアウトカップリング側
２３ 第２層
２４ リッジ導波路構造
２４’ 肥厚部
２５ 第１セグメント
２６ 第２セグメント
２７ 第１電気接点
２８ 第２電気接点
２９ 第３セグメント
３０ 第３電気接点
３３ 波長選択素子
９９ 放射方向
１００ 発光半導体チップ
１０１ エミッタユニット
Ａ 凹部幅
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４ 発光スペクトル

Claims (20)

1. 複数のエミッタユニット（１０１）を含む半導体本体（１）を備えた発光半導体チップ（１００）であり、
   各エミッタユニットは活性領域（２）を有し、前記活性領域（２）は、アウトカップリング側（２２）および裏側（２０）を有する共振器中に配置され、動作中に光を前記アウトカップリング側で放射方向（９９）に沿って放射するために企図され、設計され、
   各エミッタユニットでは、前記活性領域が前記半導体本体内の少なくとも１つの凹部（４）によって完全に貫通され、
   各エミッタユニットでは、前記凹部が前記活性領域の領域で、前記放射方向に沿って測定される凹部幅（Ａ）を有し、
   前記エミッタユニットの前記凹部幅は、少なくとも部分的に異なる、発光半導体チップ（１００）。
2. 前記エミッタユニットの前記凹部幅が、１ｎｍ以上、２μｍ以下である量だけ異なる、請求項１に記載の発光半導体チップ。
3. 少なくとも３つのエミッタユニットが設けられ、前記エミッタユニットの前記凹部幅が互いに等距離に異なる、請求項１または２に記載の発光半導体チップ。
4. 前記各エミッタユニットが、他のエミッタユニットの凹部とは別の少なくとも１つの凹部を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
5. 前記少なくとも１つの凹部が、２つ以上のエミッタユニットの前記活性領域を通って延在する、請求項１～４のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
6. 前記少なくとも１つの凹部の前記凹部幅が、エミッタユニットからエミッタユニットへと連続的に、または段階的に増加する、請求項５に記載の発光半導体チップ。
7. 前記少なくとも１つの凹部が、長方形の底面または少なくとも部分的に楔形および／または少なくとも部分的に面取りされた底面を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
8. 各エミッタユニットのために、前記半導体本体がリッジ導波路構造（２４）を有し、前記リッジ導波路構造は、前記少なくとも１つの凹部の領域において、前記少なくとも１つの凹部の主延在方向に肥厚部（２４’）を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
9. 各エミッタユニットにおいて、少なくとも１つの凹部が前記裏側の領域に配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
10. 各エミッタユニットにおいて、少なくとも１つの凹部が前記アウトカップリング側の領域に配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
11. 各エミッタユニットにおいて、前記活性領域が少なくとも２つの凹部によって完全に貫通されており、前記凹部の１つが前記裏側の領域に、および前記凹部の他方の凹部が前記アウトカップリング側の領域に配置されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
12. 各エミッタユニットにおいて、前記少なくとも１つの凹部が、前記活性領域で生成される光のための前記凹部の反射性を特定する、少なくとも１つのコーティング（１０、１３、１５）を有し、前記反射性は９９．９％以下８０％以上である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
13. 各エミッタユニットのために、
    －前記少なくとも１つの凹部が、放射方向で、第１側面（６）および、前記第１側面の反対側にある第２側面（７）を有し、
    －前記第１側面は前記活性領域で生成される前記光のための反射性を提供する第１コーティング（１０）を有し、前記第１コーティング（１０）は複数の単層（１２）を有する第１積層体として形成され、および／または
    －前記第２側面は前記活性領域で生成される前記光のための反射性を提供する第２コーティング（１３）を有し、前記第２コーティング（１３）は複数の単層（１２）を有する第２積層体として形成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
14. 前記第１コーティングと前記第２コーティングとが互いに対して異なって形成されている、請求項１３に記載の発光半導体チップ。
15. 前記第１側面の領域の前記第１コーティングの厚さの、前記第２側面の領域の前記第２コーティングの厚さに対する比が、１：１以上１：２０以下である、請求項１４に記載の発光半導体チップ。
16. 前記凹部の中に充填材（１５）が設けられる、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
17. 前記各エミッタユニットが第１セグメント（２５）および第２セグメント（２６）を有し、前記第１セグメントは、前記第２セグメントから、前記少なくとも１つの凹部（４）によって電気的および／または光学的に絶縁される、請求項１～１６のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
18. 各エミッタユニットのために、前記第１セグメントが光生成部分を有し、前記第２セグメントが、前記活性領域の電磁放射線の強度を変調するように設計された変調素子である、請求項１７に記載の発光半導体チップ。
19. 少なくとも１つの前記エミッタユニットが１つまたは複数の以下の素子:フォトダイオード、パッシブ導波路、アクティブ導波路、ビームスプリッタ、ビームコンバイナ、レンズ、波長選択素子、位相シフト素子、周波数ダブラ、テーパ、増幅器、コンバータ、トランジスタを備えたセグメントを有する、請求項１～１８のいずれか一項に記載の発光半導体チップ。
20. －各エミッタユニットが、アウトカップリング側（２２）および裏側（２０）を備えた共振器中に配置され、動作中に前記アウトカップリング側で放射方向（９９）に沿って光を放射するように企図され設計された活性領域（２）を有する、複数のエミッタユニット（１０１）を含む半導体本体（１）を製造するステップと、
    －前記半導体本体中に少なくとも１つの凹部（４）を製造するステップを有し、前記少なくとも１つの凹部（４）によって、各エミッタユニットにおいて、前記活性領域が完全に貫通され、各エミッタユニットにおいて、前記少なくとも１つの凹部は前記活性領域の領域で前記放射方向に沿って測定される凹部幅（Ａ）を有し、前記エミッタユニットの前記凹部幅は異なる、請求項１～１９のいずれか一項に記載の発光半導体チップ（１００）の製造方法。

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