WO2014019986A1 - Verfahren zur herstellung einer halbleiterlaserdiode und halbleiterlaserdiode - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer halbleiterlaserdiode und halbleiterlaserdiode Download PDF

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light
laser diode
blocking layer
semiconductor laser
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Bernhard Stojetz
Alfred Lell
Christoph Eichler
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/0283—Optically inactive coating on the facet, e.g. half-wave coating

Definitions

  • edge emitting laser diodes whose carrier substrate or growth substrate is at least partially transparent to generated radiation, as is the case for blue or green emitting InGaN lasers on GaN substrates, stray light may propagate the laser mode or spontaneously emitted light in the substrate. If this light emerges from the coupling-out facet, which can be referred to as substrate illumination, the beam quality of the emitted laser radiation is reduced, since the radiation is no longer from a single, point-like region on the
  • Image defect in the projected image for example due to a disturbing, bright and blurred image border around the projected image. This undesirable so-called
  • Hy effect precludes high resolution sharp imaging by laser projectors.
  • a dielectric coating or antireflection coating of the coupling-out facet which is optimized for the respective one, usually takes place
  • COD migration-related facet damage
  • At least one object of certain embodiments is to provide a method of manufacturing a semiconductor laser diode. At least another object of certain embodiments is to provide a semiconductor laser diode
  • a method for producing a semiconductor laser diode has a step in which a semiconductor layer sequence having at least one active layer is epitaxially grown on a growth substrate.
  • the growth substrate may preferably be a transparent light-transmitting substrate for the light generated in the active layer during operation of the semiconductor laser diode.
  • the growth substrate is formed by a GaN substrate.
  • MOVPE metal-organic vapor phase epitaxy
  • MBE molecular beam epitaxy
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al x In ] x _yGayN or a phosphide compound semiconductor material such as Al x In ] _ x _yGayP or an arsenide compound semiconductor material such as Al x In ] x _yGayAs wherein each of O ⁇ x ⁇ l, O ⁇ y ⁇ l and x + y ⁇ is 1.
  • the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents.
  • the semiconductor layer sequence comprises at least one active layer which is used to generate an electromagnetic layer
  • the active layer contains at least one pn junction or, preferably, one or more quantum well structures.
  • the laser light generated by the active layer during operation is in particular in the
  • Spectral range between 380 nm and 550 nm inclusive or between 420 nm and 540 nm inclusive.
  • the growth substrate may be formed by a carrier substrate, that of the growth substrate
  • the growth substrate is to be replaced by the support substrate.
  • the shaping of the front facet preferably takes place after the epitaxial growth of the
  • Front facet is produced, in particular, by the fact that the growth substrate on which the semiconductor layer sequence is applied is divided, for example by means of
  • the front facet is produced by etching. Then, on the growth substrate
  • a back side facet can also be formed on one side of the semiconductor layer sequence lying opposite the front facet and of the growth substrate, for which a method as for the production of the front facet can be used.
  • Ridge waveguide laser a trapezoidal laser or a
  • the front facet as well as the back facet are formed in such semiconductor laser diodes by side surfaces of the semiconductor layer sequence and the growth substrate, which are preferably perpendicular to
  • the active layer may have an active region formed by a portion of the active layer and in which the laser light is generated.
  • the active layer may have an active region formed by a portion of the active layer and in which the laser light is generated.
  • the semiconductor layer sequence may thus have an active region which comprises all or part of the active layer.
  • the semiconductor laser diode can be embodied as a laser bar, which has active regions laterally next to one another in the active layers, that is to say in a direction parallel to the main extension plane of the active layer, over the respective ones
  • Laser light can be emitted during operation.
  • the front facet is provided as a main radiating surface having a light emitting area for that produced in the finished semiconductor laser diode
  • Laser light set up This may mean, for example, that the front facet is the only side of the
  • Semiconductor laser diode is adapted to emit the light generated in the active region of the semiconductor layer sequence during operation.
  • the front facet is preferably around a smooth, planar surface.
  • Roughness of the front facet is for example at most 100 nm and preferably at most 50 nm and particularly preferably at most 10 nm.
  • the light emission region of the front facet designates in particular that region of the front facet over which the desired laser light desired in the active region during operation of the semiconductor laser diode is intentionally emitted, ie, for example an area in which a fundamental mode of the laser light reaches the front facet.
  • the light emission region is formed in particular by a sub-region of the semiconductor layer sequence and / or by a sub-region of the growth substrate close to the semiconductor layer sequence and is therefore located in or near a region of
  • Front facet which also contains the active area of the active layer.
  • a light blocking layer is formed on a first part of the front facet.
  • the light blocking layer is configured to block or at least to attenuate a portion of the radiation generated during operation in the finished semiconductor layer sequence. This means that the light-blocking layer is impermeable or at least less permeable or also strongly scattering for at least part of the radiation generated in the active layer of the semiconductor layer sequence.
  • a transmission for the light generated in the active layer through the light blocking layer is
  • the light blocking layer completely
  • the first part of the front facet is not equal to the Lichtabstrahl Scheme, so that in spite of the light blocking layer on the front facet that in the operation of the semiconductor laser diode in the active
  • the light emission area can be radiated.
  • an optical coating preferably an antireflective coating or antireflection coating, is formed on a second part of the front facet on a second part of the front facet.
  • the optical coating can also be used as a decoupling coating
  • the decoupling coating as
  • Antireflection coating or be designed as partial mirroring.
  • decoupling coating may also include an optically inactive layer, for example a so-called lambda / 2 coating.
  • Decoupling coating on the front facet thus selectively selected has a reflection and a transmittance for the laser light.
  • Such optical coatings which serve as coating or antireflection coating are known to the person skilled in the art and are therefore not further explained here.
  • the first part and the second part of the front facet that is to say the part on which the light blocking layer is formed, and the part on which the coupling-out coating is formed, are at least partly arranged side by side in a direction parallel to the front facet and along the direction of growth of the semiconductor layer sequence. This means that the first part is at least partially free of the Decoupling coating and the second part are at least partially free of the light blocking layer and that the second part has the light exit area.
  • Light blocking layer and the decoupling coating are thus at least partially adjacent to each other on the front facet
  • Decoupling coating at least partially not. Overlap the first part of the front facet and the second
  • the light blocking layer covers a part of the decoupling coating.
  • the first and the second part do not overlap, so that the light blocking layer and the decoupling coating are formed side by side on the front facet and do not overlap.
  • a method for producing a semiconductor laser diode comprises the following steps:
  • Light blocking layer is, and wherein the second part of the
  • a semiconductor laser diode has the following features:
  • a semiconductor layer sequence which is arranged as a main emission surface having a light emission region for the laser light generated in the finished semiconductor laser diode; a light blocking layer on a first part of
  • the first part and the second part are at least partially juxtaposed in a direction parallel to the front facet and along the growth direction of the semiconductor layer sequence, and wherein the second part has the light exit area.
  • Light blocking layer and / or the coupling-out with directional processes generated are “Directed” here means that a material by means of which the light blocking layer or the decoupling coating is formed, from a certain direction or a narrowly defined direction range
  • the method may be
  • MBE Molecular Beam Epitaxy
  • coating methods are those in which a coating with a material takes place independently of an orientation of the surface to be coated. Such coating processes, in which no or only one
  • CVD chemical vapor deposition
  • MOVPE MOVPE
  • ALD atomic layer deposition
  • the techniques underlying the aforementioned methods may also be suitable for implanting material at least partially or entirely in the front facet, ie in the growth substrate and / or in the semiconductor layer sequence. Furthermore, it may also be possible that on the
  • Front facet applied material at least partially diffused into the front facet, for example by a suitable annealing step.
  • Light blocking layer additionally or alternatively
  • Roughening process for example, a mechanical
  • the formation of the light-blocking layer and / or the decoupling coating is carried out using shading.
  • shading a structured formation of the
  • the shading takes place during the formation of the light blocking layer and / or the
  • Blind bars are preferably arranged so that the growth substrate with the grown
  • grown semiconductor layer sequence is arranged in the growth direction between two dummy bars.
  • a dummy bar in particular a semiconductor material, for example a substrate, can be used, on which no
  • blind bars the front facet in a direction perpendicular to the front facet.
  • the dummy bars are located above the front facet of the semiconductor layer sequence and the
  • Blind ingot between which the growth substrate is arranged with the semiconductor layer sequence, the first part and shaded by the other blind bar, the second part of the front facet, so that by means of directed processes that are performed obliquely to the front facet, on the first part of the light blocking layer and on the second part of the decoupling coating can be structured.
  • At least one dummy bar has a projection which covers either the first part or the second part of the front facet in a plan view of the front facet.
  • the projection preferably extends in a direction parallel to an end face of the dummy bar.
  • Front facet be spaced.
  • the first or second part may be shaded by the projection, so that it is not possible to form the first part
  • shadowed part of the front facet is used a directed or a non-directed method.
  • Decoupling be accessible.
  • a plurality of growth substrates each are grown
  • Growth substrates with the semiconductor layer sequences preferably all point in the same direction.
  • the dummy bars project in a direction perpendicular to the front facets, this means that on the side of the front facets, the dummy bars protrude from the horde relative to the front facets.
  • a method for forming the light blocking layer and / or a method for forming the decoupling coating is oblique to the
  • Front facets an angle of not equal to 90 °.
  • all the blind bars of the horde have a projection as described above.
  • the front facets are not covered by the dummy bars in a plan view directly on the front facets. This means that seen in a direction perpendicular to the front facets, the
  • Light blocking layer and a decoupling coating can be applied in at least partially juxtaposed parts of the respective front facet, wherein only a one-time Einhorden the growth substrates with the
  • Light blocking layer and the decoupling coating is thus inexpensive and possible in large volumes.
  • a material is applied to the front facet which is reflective and / or absorbing for the light generated in the finished semiconductor laser diode.
  • the light blocking layer in this case can be used as a coating on the front facet
  • suitable absorbing materials are metals, such as titanium, platinum, tungsten, nickel, palladium, chromium, aluminum and combinations thereof.
  • semiconductor materials are suitable, which are applied as semiconductor layers along the front facet in the first part and which are smaller
  • the semiconductor material may also be doped.
  • the thickness of the light blocking layer can in the case of
  • a material such as nitrogen, phosphorus, oxygen, magnesium,
  • Silicon, germanium, boron, hydrogen or combinations thereof are suitable.
  • the front facet has a roughening in the first part at least as part of the light blocking layer.
  • the substrate Part reached, for example, disturbing substrate lighting, distributed over a larger angular range and / or backscattered into the substrate.
  • the disturbing substrate lighting distributed over a larger angular range and / or backscattered into the substrate.
  • Light blocking layer implanted a combination of a reflective and / or absorbent material on the front facet and / or an absorbent material or
  • the front facet opposite the front facet is roughened in a part lying opposite the first part. Also, this can be a damping effect, for example, an undesirable in
  • Substrate guided laser light mode can be achieved. According to a further embodiment is at the
  • the integration of the light blocking layer into or onto the front facet can advantageously achieve that no external diaphragms or absorbing elements are required, which considerably reduces the installation effort and the assembly tolerance of the semiconductor laser diode. Furthermore, the size of the design can be reduced and thus the integration
  • Light blocking layer structure can be achieved. By only partially applying, so the structured application, the light blocking layer and the decoupling coating on different parts or areas of the front facet may have liability problems of the selected
  • Figures 1A and 1B are schematic representations of a
  • FIGS. 2A to 2D show schematic representations of methods for producing a semiconductor laser diode according to further exemplary embodiments
  • FIGS 3A to 6 are schematic representations of
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
  • FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of a semiconductor laser diode 100, wherein FIG Top view of the front facet 5 and Figure 1B shows a sectional view through the semiconductor laser diode 100.
  • FIG. 1A the light blocking layer 8 and the decoupling coating 9, which are shown in FIG. 1B, are not shown.
  • the semiconductor laser diode 100 has a substrate, which is preferably a growth substrate 1 for the epitaxially grown semiconductor layer sequence 2.
  • the substrate may also be a carrier substrate onto which a grown on a growth substrate
  • the growth substrate 1 may be made of GaN on which a compound containing AlInGaN compound semiconductor material
  • Semiconductor layer sequence 2 is grown.
  • the semiconductor layer sequence 2 has an active layer 3 which is suitable for producing laser light 30 during operation. On a side facing away from the growth substrate 1
  • an electrode layer 4 is applied, which is used for electrical contacting of
  • Semiconductor laser diode 100 may include another electrode layer for electrically contacting the other side of
  • Waveguide layers Waveguide layers, barrier layers, and
  • semiconductor laser diode 100 may be a stripe laser, a trapezoidal laser, a
  • the semiconductor laser diode 100 may also be referred to as
  • Laser light 30 appears on the front facet 5, which, as described in the general part, after the growth of the semiconductor layer sequence 2 on the growth substrate 1 on the growth substrate 1 and the semiconductor layer sequence 2
  • the light emitting area 6 includes an area on the
  • Front facet 5 which preferably has an exit surface of the laser mode generated in the semiconductor layer sequence 2
  • the light-emitting region 6 lies in a region on a rear-side facet 10 of the
  • Laser mode with the substrate 1 can be outside of the light
  • This light can also be called
  • Substrate mode can be referred to. Is it the case?
  • the Crowabstrahl Scheme 7 can compared to
  • Front facet 5 is formed, as shown in Figure 1B.
  • the light blocking layer 8 is at least partially opaque to light having the wavelength of the laser light 30. In other words, the light blocking layer 8 prevents the above-described substrate mode from leaving the growth substrate 1.
  • the decoupling coating 9 has suitable optical properties in order to obtain a desired proportion of the laser light 30 generated in the active layer 3 decouple.
  • the antireflection coating 9 can thus be applied.
  • the coupling-out coating 9 may, for example, comprise one or more dielectric layers, which are transparent and each have a suitable refractive index, around one
  • the light blocking layer 8 and the decoupling coating 9 are each not a large area on the Frontfacette. 5
  • the light blocking layer 8 and the decoupling coating 9 are thus at least partially arranged side by side.
  • the light blocking layer 8 and the coupling-out coating 9 do not overlap. Further features, properties and arrangement possibilities for the light-blocking layer 8 and the decoupling coating 9 are described in connection with FIGS. 3A to 6, while various method steps for forming the light-blocking layer 8 and the decoupling coating 9 are shown in conjunction with FIGS. 2A to 2D.
  • a plurality of growth substrates 1 with grown-up semiconductor layer sequences 2, on each of which a front facet 5 was formed, are hooked together with a plurality of dummy bars 11 in an alternating arrangement in a so-called horde.
  • the dummy bars 11 preferably project beyond the front facets 5 in one
  • the dummy bars 11 may be structured such that they are spaced from the semiconductor layer sequence 2 in the region of the front facet 5.
  • the dummy bars 11 are arranged directly on the front facet 5. This makes it possible for a larger first part 51 to be shaded on the side of the growth substrate 1 in comparison to a smaller second part 52 of the front facet 5.
  • Decoupling coating 9 is a directed
  • the coating takes place from a respective coating direction 18, 19 which, in the exemplary embodiment of FIG. 2A, each have an angle to the front facet 5 which is not equal to 90 °.
  • directional coating methods for example, the methods mentioned above in the general part can be used.
  • Decoupling coating can, as in the
  • Embodiments of Figures 3A to 6 is shown, partially overlapping or non-overlapping
  • the same size can be chosen because with a symmetrical structuring of the dummy bar 11 and coating directions 18, 19 at equal angles and a symmetrical shadowing and thus a symmetrical structuring of the light blocking layer 8 and
  • Decoupling coating 9 can be achieved.
  • the dummy bars 11 each have a projection which covers the first and the second part of the front facet 5 in a plan view of the front facet 5 and is spaced from the front facet.
  • this is the first part 51 of the front facet 5 in a plan view of the
  • Front facet 5 in a direction perpendicular to the front facet 5 freely accessible, so that the formation of
  • a directed method with a coating direction 18 can be performed perpendicular to the front facet 5, while with a directed method with a
  • Coating direction 19 which includes an angle not equal to 90 ° with the font facet, in the second part 52 of the font facet
  • the decoupling coating 9 can be formed.
  • FIGS. 3A to 6 show further exemplary embodiments of semiconductor laser diodes 101, 111 which can be produced by means of the previously described methods.
  • the semiconductor laser diodes 101, 111 are based on in the
  • FIG. 3A shows a semiconductor laser diode 101 which has on the front facet 5 a light blocking layer 8 and a coupling-out coating 9 which overlap.
  • the first part 51 of the front facet 5 and the second part 52 of the front facet 5 in which the respective layer is applied overlap.
  • Decoupling coating 9 covers the
  • the light blocking layer 8 covers a part of the growth substrate 1 as well as a part of the decoupling coating 9. As a result, the light blocking layer 8 can be applied to a relatively large part of the front facet 5 without the risk of leakage currents over the active layer 3.
  • the light blocking layer 8 is shown in FIG.
  • a metal such as titanium, platinum, tungsten, nickel, palladium, chromium, aluminum or combinations thereof.
  • a metal such as titanium, platinum, tungsten, nickel, palladium, chromium, aluminum or combinations thereof.
  • the metal such as titanium, platinum, tungsten, nickel, palladium, chromium, aluminum or combinations thereof.
  • the metal such as titanium, platinum, tungsten, nickel, palladium, chromium, aluminum or combinations thereof.
  • the metal such as titanium, platinum, tungsten, nickel, palladium, chromium, aluminum or combinations thereof.
  • Light blocking layer 8 may also be formed by a semiconductor material in the form of one or more semiconductor layers, which has a smaller band gap compared to
  • Si Si, Ge, AlInGaN, AlInGaAs, AlInGaP, ZrO, ZnO, ZnSe, CdTe and combinations thereof.
  • the light blocking layer 8 it is not necessary here for the light blocking layer 8 to have an exactly identical thickness over its entire extent. Furthermore, it is also not necessary for the light-blocking layer 8 to have an exactly identical material composition over its entire extent. The thickness and the material composition, the local
  • the light blocking layer 8 can vary only have to be chosen such that the light blocking layer 8 covers a sufficiently large part 51 of the front facet 5 and impermeable or im
  • an edge of the front facet 5 must be free from the light blocking layer 8 all around.
  • FIG. 3B shows a further exemplary embodiment of a semiconductor laser diode 102 in which the first and second semiconductor laser diode 102 are shown the second part 51, 52 and thus also the
  • FIG. 3C shows a further exemplary embodiment of a semiconductor laser diode 103, in which the first and second parts 51, 52 on the front facet 5 are arranged next to one another in a non-overlapping manner, as compared to the previous two embodiments, so that the
  • Light blocking layer 8 and the decoupling coating 9 do not overlap or overlap.
  • FIGS. 4A to 4C show further exemplary embodiments of semiconductor laser diodes 104, 105, 106 which have a light blocking layer 8 and a decoupling coating 9 which overlap clearly (FIG. 4A), overlap only in a small part (FIG. 4B) or are arranged non-overlapping next to each other ( Figure 4C).
  • the light blocking layer 8 is in Figs.
  • FIGS. 5A to 5D show further exemplary embodiments of semiconductor laser diodes 107, 108, 109, 110, which likewise have a light blocking layer 8 which
  • the light-blocking layer 8 in the exemplary embodiments of FIGS. 5A to 5D is formed as a roughening on the front facet 5 in the first part 51.
  • a damping effect can be achieved, whereby the substrate mode can be distributed over a larger angular range and / or can be scattered back into the substrate 1.
  • the preparation of the roughening can be produced, for example, by directed etching processes.
  • the semiconductor laser diode 110 shown in Figure 5D has in addition to being formed as a roughening
  • Light blocking layer 8 on the front facet 5 a roughening on the back facet 10 in a part 12 which is opposite to the first part 51 on the front facet 5.
  • Such a roughening on the back facet 10 can be
  • a highly reflective coating 13 usually in the form of a multi-layered highly reflective mirror used.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a semiconductor laser diode 111, which has a
  • Light blocking layer 8 by a combination of a roughening and in the form of a coating
  • absorber material is formed. Both the roughening and the coating to form the
  • Light blocking layer 8 can be prepared according to the methods described above with directed methods. Furthermore, other combinations of the in the figures and in the embodiments of the general part

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode angegeben mit den Schritten: -epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (3) auf einem Aufwachssubstrat (1), -Ausbilden einer Frontfacette (5) an der Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Aufwachssubstrat (1), wobei die Frontfacette (5) als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich (6) für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht (30) eingerichtet wird, -Ausbilden einer Auskoppelbeschichtung (9) auf einem zweiten Teil (52) der Frontfacette (5), wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) in einer Richtung parallel zur Frontfacette (5) und entlang einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest teilweise nebeneinander angeordnet werden, so dass der erste Teil (51) zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung (9) und der zweite Teil (52) zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht (8) ist, und wobei der zweite Teil (52) den Lichtaustrittsbereich (6) aufweist, -Ausbilden einer Lichtblockierschicht (8) auf einem ersten Teil (51) der Frontfacette (5). Weiterhin wird eine Halbleiterlaserdiode angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode und Halbleiterlaserdiode
Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiterlaserdiode und eine Halbleiterlaserdiode angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2012 106 943.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bei kantenemittierenden Laserdioden, deren Trägersubstrat oder Aufwachssubstrat für eine erzeugte Strahlung zumindest teilweise transparent ist, wie dies beispielsweise der Fall für blau oder grün emittierende InGaN-Laser auf GaN- Substraten ist, kann Streulicht der Lasermode oder spontan emittiertes Licht im Substrat propagieren. Wenn dieses Licht aus der Auskoppelfacette austritt, was als Substratleuchten bezeichnet werden kann, verringert sich die Strahlqualität der abgestrahlten Laserstrahlung, da die Strahlung nicht mehr von einer einzigen, punktartigen Region an der
Auskoppelfacette austritt und somit die ideale Gauß'sche Abstrahlcharakteristik des Lasers gestört wird. Insbesondere beim Einsatz von derartigen Laserdioden in Laserprojektoren mit so genannter Flying-Spot-Technologie ergeben sich durch die störende Emission aus dem Substrat unerwünschte
Abbildungsfehler im projizierten Bild, beispielsweise durch einen störenden, hellen und unscharfen Bildrand um das projizierte Bild herum. Dieser unerwünschte so genannte
„Halo"-Effekt steht einer hochauflösenden scharfen Abbildung durch Laserprojektoren entgegen. Bei Laserdioden auf transparenten GaN-Substraten erfolgt üblicherweise eine dielektrischer Ver- oder Entspiegelung der Auskoppelfacette, die optimiert auf den jeweiligen
Arbeitspunkt, das bedeutet die angestrebte Ausgangsleistung, des Lasers ist. Hierdurch wird das Substratleuchten aus der Auskoppelfacette jedoch nicht selektiv zur eigentlichen
Laseremission blockiert.
Um die Abstrahlung aus dem Substrat zu unterdrücken, ist es bekannt, eine die unerwünschte Strahlung blockierende Schicht auf der Auskoppelfacette über oder unter der Ver- oder
Entspiegelung der Auskoppelfacette aufzubringen. Da es bei Beschichtungen auf dielektrischen Schichten, die
üblicherweise für Ver- und Entspiegelungen verwendet werden, zu Haftungsproblemen kommen kann, ist das Aufbringen einer solchen Strahlungsblockierenden Schicht auf der Ver- oder Entspiegelung kritisch und schränkt die Auswahl geeigneter Materialien und Prozesse für eine Strahlungsblockierende Schicht signifikant ein. Weiterhin besteht, insbesondere wenn metallische Materialien zur Strahlungsblockierung direkt auf den Halbleiter aufgebracht werden, die Gefahr eines
migrationsbedingten Facettenschadens (COD: „catastrophic optical damage") und/oder eines Kurzschlusses über den pn- Übergang .
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Halbleiterlaserdiode
anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein
Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen
Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode einen Schritt auf, bei dem eine Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einer aktiven Schicht auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch aufgewachsen wird. Bei dem Aufwachssubstrat kann es sich bevorzugt um ein transparentes, für das in der aktiven Schicht im Betrieb der Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht durchlässiges Substrat handeln. Bevorzugt wird das Aufwachssubstrat durch ein GaN- Substrat gebildet. Das epitaktische Aufwachsen kann
beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) erfolgen.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlxIn]__x_yGayN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlxIn]__x_yGayP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlxIn]__x_yGayAs, wobei jeweils O ^ x ^ l, O ^ y ^ l und x + y ^ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können . Die Halbleiterschichtenfolge umfasst zumindest eine aktive Schicht, die zur Erzeugung einer elektromagnetischen
Strahlung, also insbesondere Laserlicht in einem
ultravioletten bis infraroten Wellenlängenbereich,
eingerichtet ist. Die aktive Schicht beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang oder, bevorzugt, eine oder mehrere Quantentopfstrukturen . Das von der aktiven Schicht im Betrieb erzeugte Laserlicht liegt insbesondere im
Spektralbereich zwischen einschließlich 380 nm und 550 nm oder zwischen einschließlich 420 nm und 540 nm.
Alternativ ist es auch möglich, dass das Aufwachssubstrat durch ein Trägersubstrat, das vom Aufwachssubstrat
verschieden ist, ersetzt wird. In diesem Fall ist in den folgenden Ausführungsformen das Aufwachssubstrat durch das Trägersubstrat zu ersetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Frontfacette an der
Halbleiterschichtenfolge und dem Aufwachssubstrat
ausgebildet. Das Formen der Frontfacette erfolgt bevorzugt nach dem epitaktischen Aufwachsen der
Halbleiterschichtenfolge auf das Aufwachssubstrat . Die
Frontfacette wird insbesondere dadurch erzeugt, dass das Aufwachssubstrat , auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist, zerteilt wird, beispielsweise mittels
Spalten. Ebenso ist es möglich, dass die Frontfacette durch Ätzen erzeugt wird. Dann kann an dem Aufwachssubstrat
und/oder an der Halbleiterschichtenfolge ein Vorsprung gebildet sein. Weiterhin kann auch an einer der Frontfacette gegenüber liegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats eine Rückseitenfacette gebildet werden, wobei hierzu ein Verfahren wie zur Herstellung der Frontfacette verwendet werden kann.
Insbesondere kann es sich bei der hergestellten
Halbleiterlaserdiode um einen kantenemittierenden Laser, beispielsweise einen so genannten Streifenlaser, einen
Stegwellenleiterlaser, einen Trapezlaser oder eine
Kombination hieraus handeln. Die Frontfacette sowie auch die Rückseitenfacette werden bei solchen Halbleiterlaserdioden durch Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats gebildet, die bevorzugt senkrecht zur
Erstreckungsrichtung der Halbleiterschichten der
Halbleiterschichtenfolge angeordnet sind. Die aktive Schicht kann beispielsweise einen aktiven Bereich aufweisen, der durch einen Teil der aktiven Schicht gebildet wird und in dem das Laserlicht erzeugt wird. Je nach Ausbildung der
Halbleiterlaserdiode kann die Halbleiterschichtenfolge somit einen aktiven Bereich aufweisen, der die gesamte oder auch nur einen Teil der aktiven Schicht umfasst. Weiterhin kann die Halbleiterlaserdiode als Laserbarren ausgeführt sein, die in der aktiven Schichten lateral nebeneinander, also in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht, aktive Bereiche aufweist, über die jeweils
Laserlicht im Betrieb abgestrahlt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Frontfacette als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte
Laserlicht eingerichtet. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Frontfacette als einzige Seite der
Halbleiterlaserdiode dazu eingerichtet ist, das im aktiven Bereich der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugte Licht abzustrahlen. Bei der Frontfacette handelt es sich bevorzugt um eine glatte, planare Fläche. Eine mittlere
Rauheit der Frontfacette beträgt beispielsweise höchstens 100 nm und bevorzugt höchstens 50 nm und besonders bevorzugt höchstens 10 nm. Der Lichtabstrahlbereich der Frontfacette bezeichnet insbesondere denjenigen Bereich der Frontfacette, über den das im Betrieb der Halbleiterlaserdiode im aktiven Bereich gewünschte produzierte Laserlicht beabsichtigt abgestrahlt wird, also beispielsweise ein Bereich, in dem eine Grundmode des Laserlichts die Frontfacette erreicht. Der Lichtabstrahlbereich wird insbesondere durch ein Teilgebiet der Halbleiterschichtenfolge und/oder durch ein Teilgebiet des Aufwachssubstrats nahe an der Halbleiterschichtenfolge gebildet und liegt daher in oder nahe einem Bereich der
Frontfacette, in dem auch der aktive Bereich der aktiven Schicht liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine
Halbleiterlaserdiode ein Aufwachssubstrat auf, auf dem eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht eingerichteten aktiven Schicht aufgebracht ist .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die
Halbleiterlaserdiode eine Frontfacette am Aufwachssubstrat und der Halbleiterschichtenfolge auf, die als
Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte
Laserlicht eingerichtet ist. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten gleichermaßen für die
Halbleiterlaserdiode und das Verfahren zur Herstellung der Halbleiterlaserdiode . Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf einem ersten Teil der Frontfacette eine Lichtblockierschicht ausgebildet. Die Lichtblockierschicht ist dazu eingerichtet, einen Teil der in der fertig gestellten Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugten Strahlung zu blockieren oder zumindest abzuschwächen. Das bedeutet, dass die Lichtblockierschicht undurchlässig oder zumindest wenig durchlässig oder auch stark streuend für mindestens einen Teil der in der aktiven Schicht der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Strahlung ist. Eine Transmission für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht durch die Lichtblockierschicht hindurch beträgt
bevorzugt höchstens 80%, bevorzugt höchstens 10%, besonders bevorzugt höchsten 1% oder sogar höchstens 0,2%. Es ist auch möglich, dass die Lichtblockierschicht vollständig
undurchlässig für das in der aktiven Schicht im Betrieb der Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht ist. Insbesondere
überdeckt die Lichtblockierschicht bevorzugt nicht den
Lichtabstrahlbereich. Mit anderen Worten ist der erste Teil der Frontfacette nicht gleich dem Lichtabstrahlbereich, sodass trotz der Lichtblockierschicht auf der Frontfacette das im Betrieb der Halbleiterlaserdiode in der aktiven
Schicht erzeugte Laserlicht über die Frontfacette und
insbesondere den Lichtabstrahlbereich abgestrahlt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf einem zweiten Teil der Frontfacette eine optische Beschichtung, bevorzugt eine Ver- oder Entspiegelungsbeschichtung, auf einem zweiten Teil der Frontfacette ausgebildet. Im Folgenden kann die optische Beschichtung auch als Auskoppelbeschichtung
bezeichnet werden, wobei unter den Begriff
Auskoppelbeschichtung optische Beschichtungen fallen, die eine gewünschte Entspiegelungswirkung und/oder eine
gewünschte teilweise Verspiegelungswirkung aufweisen.
Beispielsweise kann die Auskoppelbeschichtung als
Antireflexbeschichtung oder als Teilverspiegelung ausgebildet sein. Weiterhin kann unter den Begriff Auskoppelbeschichtung auch eine optisch inaktive Schicht, beispielsweise eine so genannte Lambda/2-Beschichtung, fallen. Die
Auskoppelbeschichtung auf der Frontfacette weist somit gezielt gewählt einen Reflexions- und einen Transmissionsgrad für das Laserlicht auf. Insbesondere wird die
Auskoppelbeschichtung im Lichtabstrahlbereich auf der
Frontfacette aufgebracht, sodass die optische Beschichtung den Lichtabstrahlbereich überdeckt und in diesem für die gewünschte Reflexion und Transmission beziehungsweise
Auskopplung des im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugten Laserlichts sorgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden als
Auskoppelbeschichtung eine oder mehrere Schichten aus einem transparenten dielektrischen Material aufgebracht,
beispielsweise ein Oxid oder Nitrid oder Oxinitrid mit einem oder mehreren ausgewählt aus Silizium, Aluminium, Titan, Tantal, Hafnium. Derartige optische Beschichtungen, die als Ver- oder Entspiegelung dienen, sind dem Fachmann bekannt und werden deshalb hier nicht weiter ausgeführt.
Der erste Teil und der zweite Teil der Frontfacette, also der Teil, auf dem die Lichtblockierschicht ausgebildet wird, und der Teil, auf dem die Auskoppelbeschichtung ausgebildet wird, sind in einer Richtung parallel zur Frontfacette und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise nebeneinander angeordnet. Das bedeutet, dass der erste Teil zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung und der zweite Teil zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht sind und dass der zweite Teil den Lichtaustrittsbereich aufweist. Die
Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung sind somit zumindest teilweise nebeneinander an der Frontfacette
angeordnet. Wie der erste und zweite Teil der Frontfacette überlappen somit die Lichtblockierschicht und die
Auskoppelbeschichtung zumindest teilweise nicht. Überlappen der erste Teil der Frontfacette und der zweite
Teil der Frontfacette und damit die Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung, so wird bevorzugt die
Auskoppelbeschichtung vor der Lichtblockierschicht
aufgebracht, sodass die Lichtblockierschicht einen Teil der Auskoppelbeschichtung überdeckt. Hierdurch kann ungeachtet des Materials, das zur Ausbildung der Lichtblockierschicht verwendet wird, die Bildung von Leckströmen im Betrieb der Halbleiterlaserdiode vermieden werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass der erste und der zweite Teil nicht überlappen, sodass die Lichtblockierschicht und die Auskoppelbeschichtung nebeneinander auf der Frontfacette ausgebildet sind und sich nicht überdecken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode die folgenden Schritte auf:
- Epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht eingerichteten aktiven Schicht auf einem Aufwachssubstrat ,
- Ausbilden einer Frontfacette an der
Halbleiterschichtenfolge und dem Aufwachssubstrat , wobei die Frontfacette als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten
Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht eingerichtet wird,
- Ausbilden einer Auskoppelbeschichtung auf einem zweiten Teil der Frontfacette, wobei der erste und der zweite Teil in einer Richtung parallel zur Frontfacette und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise nebeneinander angeordnet werden, sodass der erste Teil zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung und der zweite Teil zumindest teilweise frei von der
Lichtblockierschicht ist, und wobei der zweite Teil den
Lichtaustrittsbereich aufweist,
- Ausbilden einer Lichtblockierschicht auf einem ersten Teil der Frontfacette. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist eine Halbleiterlaserdiode die folgenden Merkmale auf:
- ein Aufwachssubstrat ,
- eine Halbleiterschichtenfolge auf dem Aufwachssubstrat mit mindestens einer zur Erzeugung von Laserlicht eingerichteten aktiven Schicht,
- einer Frontfacette am Aufwachssubstrat und der
Halbleiterschichtenfolge, die als Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht eingerichtet ist, - eine Lichtblockierschicht auf einem ersten Teil der
Frontfacette und
- eine Auskoppelbeschichtung auf einem zweiten Teil der Frontfacette, wobei der erste Teil und der zweite Teil in einer Richtung parallel zur Frontfacette und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise nebeneinander angeordnet sind und wobei der zweite Teil den Lichtaustrittsbereich aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die
Lichtblockierschicht und/oder die Auskoppelbeschichtung mit gerichteten Verfahren erzeugt. „Gerichtet" bedeutet hierbei, dass ein Material, mittels dem die Lichtblockierschicht oder die Auskoppelbeschichtung geformt wird, aus einer bestimmten Richtung oder einem eng definierten Richtungsbereich
aufgebracht wird. Bei dem Verfahren kann es sich
beispielsweise um Beschichtungsverfahren handeln, etwa
Molekularstrahlepitaxie (MBE) , Aufdampfen,
Ionenstrahldeposition oder Sputtern. Nicht gerichtete
Beschichtungsverfahren sind im Gegensatz hierzu solche, bei denen unabhängig von einer Orientierung der zu beschichtenden Fläche eine Beschichtung mit einem Material erfolgt. Solche Beschichtungsverfahren, bei denen keine oder nur eine
vergleichsweise geringe Richtungsselektivität auftritt, sind beispielsweise die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) , MOVPE sowie Atomlagenabscheidung (ALD) .
Die den genannten Verfahren zugrundeliegenden Techniken können auch geeignet sein, Material zumindest teilweise oder gänzlich in die Frontfacette, also in das Aufwachssubstrat und/oder in die Halbleiterschichtenfolge, zu implantieren. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass auf die
Frontfacette aufgebrachtes Material zumindest teilweise in die Frontfacette diffundiert, beispielsweise durch einen geeigneten Temperschritt.
Weiterhin kann insbesondere zum Ausbilden der
Lichtblockierschicht zusätzlich oder alternativ ein
Aufrauungsverfahren, beispielsweise ein mechanisches
Aufrauungsverfahren oder ein chemisches Aufrauungsverfahren, verwendet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ausbilden der Lichtblockierschicht und/oder der Auskoppelbeschichtung unter Verwendung einer Abschattung. Insbesondere kann durch die Abschattung ein strukturiertes Ausbilden der
Lichtblockierschicht auf dem ersten Teil der Frontfacette und/oder der Auskoppelbeschichtung auf dem zweiten Teil der Frontfacette erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Abschattung beim Ausbilden der Lichtblockierschicht und/oder der
Auskoppelbeschichtung durch eine Abschattung mittels
Blindbarren. Blindbarren werden bevorzugt so angeordnet, dass das Aufwachssubstrat mit der aufgewachsenen
Halbleiterschichtenfolge und der ausgebildeten Frontfacette zwischen zwei Blindbarren angeordnet ist. Das bedeutet insbesondere, dass das Aufwachssubstrat mit der
aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge in Aufwachsrichtung zwischen zwei Blindbarren angeordnet ist. Als Blindbarren kann insbesondere ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein Substrat, verwendet werden, auf dem keine
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht
abgeschieden ist. Insbesondere wird aus einem Blindbarren keine Halbleiterlaserdiode erzeugt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform überragen die
Blindbarren die Frontfacette in einer Richtung senkrecht zur Frontfacette. Mit anderen Worten stehen die Blindbarren über die Frontfacette der Halbleiterschichtenfolge und des
Aufwachssubstrats hinaus. Durch eine derartige Anordnung kann es möglich sein, dass in einer schrägen Aufsicht auf die Frontfacette durch den einen Blindbarren der beiden
Blindbarren, zwischen denen das Aufwachssubstrat mit der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist, der erste Teil und durch den anderen Blindbarren der zweite Teil der Frontfacette abgeschattet wird, sodass mittels gerichteten Verfahren, die schräg zur Frontfacette ausgeführt werden, auf dem ersten Teil die Lichtblockierschicht und auf dem zweiten Teil die Auskoppelbeschichtung strukturiert ausgebildet werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist zumindest ein Blindbarren einen Vorsprung auf, der entweder den ersten Teil oder den zweiten Teil der Frontfacette in einer Draufsicht auf die Frontfacette überdeckt. Der Vorsprung erstreckt sich bevorzugt in eine Richtung parallel zu einer Stirnseite des Blindbarrens. Insbesondere kann der Vorsprung von der
Frontfacette beabstandet sein. Dadurch kann es möglich sein, dass eine Abschattung des ersten oder zweiten Teils durch den Vorsprung erfolgt, sodass zum Ausbilden des nicht
abgeschatteten Teils der Frontfacette ein gerichtetes oder ein nicht gerichtetes Verfahren verwendet wird. Dadurch, dass der Vorsprung von der Frontfacette beabstandet ist, kann mittels eines gerichteten Verfahrens auch der vom Vorsprung in einer Draufsicht abgeschattete Bereich der Frontfacette zur Ausbildung der Lichtblockierschicht oder der
Auskoppelbeschichtung zugänglich sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zur Ausbildung der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung mehrere Aufwachssubstrate mit jeweils aufgewachsener
Halbleiterschichtenfolge zusammen mit mehreren Blindbarren zu einer so genannten Horde eingehordet, sodass eine
gleichzeitige Ausbildung der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung auf den eingehordeten
Aufwachssubstraten mit den Halbleiterschichtenfolgen
durchgeführt werden kann. Das bedeutet, dass mehrere Aufwachssubstrate mit jeweils aufgewachsener
Halbleiterschichtenfolge und mehrere Blindbarren eng
benachbart abwechselnd voneinander, also alternierend, angeordnet sind, wobei die Frontfacetten der
Aufwachssubstrate mit den Halbleiterschichtenfolgen bevorzugt allesamt in dieselbe Richtung weisen.
Überragen die Blindbarren in einer Richtung senkrecht zu den Frontfacetten diese, bedeutet dies mit anderen Worten, dass auf der Seite der Frontfacetten die Blindbarren relativ zu den Frontfacetten aus der Horde herausragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Ausbildung der Lichtblockierschicht und/oder ein Verfahren zur Ausbildung der Auskoppelbeschichtung schräg zu den
Frontfacetten orientiert. Das bedeutet, dass die Richtung, in der das gerichtete Verfahren durchgeführt wird, zu den
Frontfacetten einen Winkel von ungleich 90° aufweist.
Hierdurch ist es, wie oben beschrieben, möglich, dass beim Ausbilden der Lichtblockierschicht oder beim Ausbilden der Auskoppelbeschichtung eine Abschattung durch jeweils einen Blindbarren erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen alle Blindbarren der Horde einen oben beschriebenen Vorsprung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Frontfacetten in einer Aufsicht direkt auf die Frontfacetten gesehen nicht von den Blindbarren überdeckt. Das bedeutet, dass in einer Richtung senkrecht auf die Frontfacetten gesehen, die
vollständigen Frontfacetten frei zugänglich sind. Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist es somit mit Vorteil möglich, dass für eine Mehrzahl von Aufwachssubstraten mit aufgebrachter Halbleiterschichtenfolge jeweils eine
Lichtblockierschicht und eine Auskoppelbeschichtung in zumindest teilweise nebeneinander angeordneten Teilen der jeweiligen Frontfacette aufgebracht werden können, wobei nur ein einmaliges Einhorden der Aufwachssubstrate mit den
Halbleiterschichtenfolgen nötig ist. Hierdurch kann ein erhöhter Aufwand bei der Prozessierung entfallen, der
beispielsweise durch ein mehrmaliges Einhorden erforderlich ist, was üblicherweise beim Erzeugen mehrerer strukturierter Schichten auf einer Facette durchgeführt wird. Durch die hier beschriebenen Blindbarren ist eine partielle Ausbildung der Auskoppelbeschichtung sowie der Lichtblockierschicht in direkt aufeinanderfolgenden Prozessschritten ohne ein
zwischenzeitliches Umhorden der Aufwachssubstrate mit den Halbleiterschichtenfolgen möglich. Die Ausbildung der
Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung ist somit kostengünstig und in großem Volumen möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Ausbildung der Lichtblockierschicht im ersten Teil auf die Frontfacette ein Material aufgebracht, das für das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht reflektierend und/oder absorbierend ist. Insbesondere kann die Lichtblockierschicht in diesem Fall als Beschichtung auf der Frontfacette
ausgebildet sein. Als absorbierende Materialien kommen beispielsweise Metalle in Frage, etwa Titan, Platin, Wolfram, Nickel, Palladium, Chrom, Aluminium sowie Kombinationen hieraus. Des Weiteren sind Halbleitermaterialien geeignet, die als Halbleiterschichten entlang der Frontfacette im ersten Teil aufgebracht werden und die eine kleinere
Bandlücke als die Energie des in der Halbleiterlaserdiode erzeugten Lichts aufweisen, beispielsweise Silizium,
Germanium, AlxInyGai-x-yN, AlxInyGai-x-yAs , AlxInyGai-x_yP (mit x, y jeweils zwischen 0 und 1), ZrO, ZnO, ZnSe, CdTe sowie
Kombinationen hieraus. Zur Einstellung der
Absorptionseigenschaften kann das Halbleitermaterial auch dotiert sein.
Die Dicke der Lichtblockierschicht kann im Falle einer
Beschichtung mindestens 0,1 nm oder mindestens 10 nm oder auch mindestens 50 nm und alternativ oder zusätzlich
höchstens 10 μιη oder höchstens 2 μιη oder höchstens 1 μιη betragen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Ausbildung der Lichtblockierschicht ein das in der fertig gestellten
Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht absorbierendes Material im ersten Teil der Frontfacette zumindest in das
Aufwachssubstrat durch Implantation oder Diffusion
eingebracht. Beispielsweise kann sich hierfür ein Material wie etwa Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Magnesium,
Silizium, Germanium, Bor, Wasserstoff oder Kombinationen hieraus eignen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Frontfacette im ersten Teil zumindest als Teil der Lichtblockierschicht eine Aufrauung auf. Hierzu kann der erste Teil der
Frontfacette zur Ausbildung der Lichtblockierschicht
aufgeraut werden. Durch eine derartige partielle Aufrauung der Frontfacette kann eine Dämpfungswirkung erzielt werden, da das unerwünschte Licht, das die Frontfacette im ersten
Teil erreicht, beispielsweise störendes Substratleuchten, auf einen größeren Winkelbereich verteilt und/oder ins Substrat zurückgestreut wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die
Lichtblockierschicht eine Kombination eines reflektierenden und/oder absorbierenden Materials auf der Frontfacette und/oder ein absorbierendes Material implantiert oder
diffundiert in der Frontfacette und/oder eine Aufrauung der Frontfacette im ersten Teil auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die der Frontfacette gegenüber liegende Rückseitenfacette in einem dem ersten Teil gegenüber liegenden Teil aufgeraut. Auch hierdurch kann eine Dämpfungswirkung beispielsweise einer unerwünschten im
Substrat geführten Laserlichtmode erreicht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der
Rückseitenfacette stellenweise oder ganzflächig eine
hochreflektierende optische Beschichtung aufgebracht, die als Resonatorspiegel für das Laserlicht ausgebildet ist. Bei der hier beschriebenen Halbleiterlaserdiode kann durch die Integration der Lichtblockierschicht in beziehungsweise an die Frontfacette mit Vorteil erreicht werden, dass keine externen Blenden oder absorbierenden Elemente benötigt werden, was den Montageaufwand und die Montagetoleranz der Halbleiterlaserdiode erheblich reduziert. Weiterhin kann die Bauformgröße verringert und damit die Integration
beispielsweise in einem Projektor erleichtert werden. Durch das bevorzugt unmittelbar aufeinanderfolgende Aufbringen der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung kann eine kostengünstige Herstellung insbesondere der
Lichtblockierschichtstruktur erreicht werden. Durch das nur teilweise Aufbringen, also das strukturierte Aufbringen, der Lichtblockierschicht und der Auskoppelbeschichtung auf verschiedenen Teilen beziehungsweise Bereichen der Frontfacette können Haftungsprobleme der gewählten
Materialien minimiert sowie das Risiko von Kurzschlüssen der aktiven Schicht verringert werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1A und 1B schematische Darstellungen einer
Halbleiterlaserdiode gemäß einem
Ausführungsbeispiel,
Figuren 2A bis 2D schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
Figuren 3A bis 6 schematische Darstellungen von
Halbleiterlaserdioden gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In den Figuren 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 100 gezeigt, wobei Figur 1A eine Aufsicht auf die Frontfacette 5 und Figur 1B eine Schnittdarstellung durch die Halbleiterlaserdiode 100 zeigt. In Figur 1A sind dabei die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9, die in Figur 1B gezeigt sind, nicht dargestellt.
Die Halbleiterlaserdiode 100 weist ein Substrat auf, das bevorzugt ein Aufwachssubstrat 1 für die darauf epitaktisch aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge 2 ist. Alternativ hierzu kann das Substrat auch ein Trägersubstrat sein, auf das eine auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsene
Halbleiterschichtenfolge 2 nach dem Aufwachsen übertragen wurde. Besonders bevorzugt kann das Aufwachssubstrat 1 aus GaN sein, auf dem eine ein AlInGaN- Verbindungshalbleitermaterial enthaltende
Halbleiterschichtenfolge 2 aufgewachsen ist.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist eine aktive Schicht 3 auf, die geeignet ist, im Betrieb Laserlicht 30 zu erzeugen. An einer dem Aufwachssubstrat 1 abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge 2 ist eine Elektrodenschicht 4 aufgebracht, die zur elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge 2 vorgesehen ist. Die
Halbleiterlaserdiode 100 kann eine weitere Elektrodenschicht zur elektrischen Kontaktierung der anderen Seite der
Halbleiterschichtenfolge 2 aufweisen, die der
Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Die einzelnen Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 zusätzlich zur aktiven Schicht 3, wie etwa Mantelschichten,
Wellenleiterschichten, Barriereschichten,
StromaufWeitungsschichten und/oder Strombegrenzungsschichten, sind zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nicht gezeigt. Bei der gezeigten Halbleiterlaserdiode 100 kann es sich um einen Streifenlaser, einen Trapezlaser, einen
Stegwellenleiterlaser oder eine Kombination hieraus handeln. Weiterhin kann die Halbleiterlaserdiode 100 auch als
Laserbarren ausgebildet sein.
Das im Betrieb der Halbleiterlaserdiode 100 erzeugte
Laserlicht 30 tritt an der Frontfacette 5, die, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist, nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Aufwachssubstrat 1 am Aufwachssubstrat 1 und der Halbleiterschichtenfolge 2
ausgebildet wird, in einem Lichtabstrahlbereich 6 aus. Der Lichtabstrahlbereich 6 umfasst einen Bereich an der
Frontfacette 5, der bevorzugt einer Austrittsfläche der in der Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugten Lasermode
entspricht. Der Lichtabstrahlbereich 6 liegt insbesondere einem Bereich an einer Rückseitenfacette 10 des
Aufwachssubstrats 1 und der Halbleiterschichtenfolge 2 gegenüber, auf dem eine optische Beschichtung in Form eines Resonatorspiegels aufgebracht ist (nicht gezeigt) .
Aufgrund von spontaner Emission, von Streustrahlung und/oder aufgrund eines Überlapps eines elektrischen Feldes der
Lasermode mit dem Substrat 1 kann Licht außerhalb der
eigentlichen, gewünschten Lasermode des Laserlichts 30 in das Aufwachssubstrat 1 gelangen. Dieses Licht kann auch als
Substratmode bezeichnet werden. Handelt es sich beim
Laserlicht 30 um blaues oder grünes Licht, so wird als
Aufwachssubstrat 1 wie vorab beschrieben insbesondere GaN eingesetzt, das für das Laserlicht 30 transparent ist.
Dadurch ist es möglich, dass im Aufwachssubstrat 1 Licht der Substratmode im Wesentlichen ungehindert propagieren kann. Dieses Licht kann, wenn es die Frontfacette 5 erreicht, über einen Nebenabstrahlbereich 7 abgestrahlt werden.
Der Nebenabstrahlbereich 7 kann im Vergleich zum
Lichtabstrahlbereich 6 einen vergleichsweise großen
Flächenanteil aufweisen. Mit anderen Worten kann das
Aufwachssubstrat 1 dann selbst leuchtend erscheinen und die Strahlqualität der eigentlichen gewünschten Laserstrahlung 30, die über den Lichtabstrahlbereich 6 abgestrahlt wird, verschlechtern. Wird eine Halbleiterlaserdiode, wie sie in Figur 1A gezeigt ist, ohne weitere Maßnahmen beispielsweise im Rahmen einer Flying-Spot-Anwendung zur Projektion
angewendet, so kann sich um einen Projektionsbereich herum ein so genannter „Halo" ausbilden, wodurch die Bildqualität deutlich beeinträchtigt werden kann.
Zur Vermeidung der Erzeugung eines solchen Halos durch die Abstrahlung von unerwünschtem Licht über den
Nebenabstrahlbereich 7 ist auf der Frontfacette 5 eine
Lichtblockierschicht 8 in einem ersten Teil 51 der
Frontfacette 5 ausgebildet, wie in Figur 1B gezeigt ist. Die Lichtblockierschicht 8 ist mindestens teilweise undurchlässig für Licht mit der Wellenlänge des Laserlichts 30. Mit anderen Worten wird durch die Lichtblockierschicht 8 verhindert, dass die oben beschriebene Substratmode das Aufwachssubstrat 1 verlassen kann.
Weiterhin ist auf der Frontfacette 5 in einem zweiten Teil 52, der den Lichtaustrittsbereich 6 umfasst, eine optische Beschichtung in Form einer Auskoppelbeschichtung 9
aufgebracht. Die Auskoppelbeschichtung 9 weist geeignete optische Eigenschaften auf, um einen gewünschten Anteil des in der aktiven Schicht 3 erzeugten Laserlichts 30 auszukoppeln. Die Antireflexbeschichtung 9 kann somit
gewünschte Ver- und/oder Entspiegelungseigenschaften und/oder eine optisch inaktive Lambda/2-Beschichtung aufweisen. Die Auskoppelbeschichtung 9 kann beispielsweise eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweisen, die transparent sind und je einen geeigneten Brechungsindex aufweisen, um eine
gewünschte Ver- oder Entspiegelungswirkung zu erreichen.
Die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 sind jeweils nicht großflächig auf der Frontfacette 5
ausgebildet, sondern sind zumindest teilweise nebeneinander angeordnet, sodass der erste Teil 51 zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung 9 und der zweite Teil 52 zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht 8 ist. Die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 sind somit zumindest teilweise nebeneinander angeordnet.
Insbesondere überlappen im gezeigten Ausführungsbeispiel die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 nicht. Weitere Merkmale, Eigenschaften und Anordnungsmöglichkeiten für die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 sind in Verbindung mit den Figuren 3A bis 6 beschrieben, während in Verbindung mit den Figuren 2A bis 2D verschiedene Verfahrensschritte zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 und der Auskoppelbeschichtung 9 gezeigt sind.
Hierzu werden eine Mehrzahl von Aufwachssubstraten 1 mit aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolgen 2, an denen jeweils eine Frontfacette 5 ausgebildet wurde, zusammen mit einer Mehrzahl von Blindbarren 11 in einer alternierenden Anordnung in einer so genannten Horde eingehordet. Die Blindbarren 11 überragen dabei bevorzugt die Frontfacetten 5 in einer
Richtung senkrecht zu den Frontfacetten 5. Hierdurch entsteht unter gewissen Winkeln eine Abschattung von Bereichen der Frontfacette 5, wobei diese Winkel bevorzugt ungleich 90° sein können. Unter einem jeweils geeigneten Winkel kann somit für ein gerichtetes Verfahren somit nur der erste Teil 51 oder der zweite Teil 52 der Frontfacette 5 zugänglich sein.
Wie in Figur 2A gezeigt ist, können die Blindbarren 11 so strukturiert sein, dass diese im Bereich der Frontfacette 5 von der Halbleiterschichtenfolge 2 beabstandet sind. Am
Aufwachssubstrat 1 hingegen sind die Blindbarren 11 direkt an der Frontfacette 5 angeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass auf der Seite des Aufwachssubstrats 1 ein größerer erster Teil 51 im Vergleich zu einem kleineren zweiten Teil 52 der Frontfacette 5 abgeschattet wird.
Zur Ausbildung der Lichtblockierschicht 8 und der
Auskoppelbeschichtung 9 wird jeweils ein gerichtetes
Verfahren, beispielsweise ein gerichtetes
Beschichtungsverfahren, verwendet. Die Beschichtung erfolgt hierbei aus einer jeweiligen Beschichtungsrichtung 18, 19, die im Ausführungsbeispiel der Figur 2A jeweils einen Winkel zur Frontfacette 5 aufweisen, der ungleich 90° ist. Als gerichtete Beschichtungsverfahren können beispielsweise die oben im allgemeinen Teil genannten Verfahren verwendet werden. Die Lichtblockierschicht 8 und die
Auskoppelbeschichtung können, wie in den
Ausführungsbeispielen der Figuren 3A bis 6 gezeigt ist, teilweise überlappend oder auch nicht-überlappend
nebeneinander angeordnet sein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2B sind die
Blindbarren 11 beidseitig strukturiert, sodass die an den Aufwachssubstraten 1 angrenzenden Blindbarren 11 am Aufwachssubstrat 1 jeweils ebenfalls von der Frontfacette 5 beabstandet angeordnet sind. Hierdurch kann es möglich sein, dass der erste und der zweite Teil der Frontfacette
beispielsweise gleich groß gewählt werden können, da bei einer symmetrischen Strukturierung der Blindbarren 11 und Beschichtungsrichtungen 18, 19 unter gleichen Winkeln auch eine symmetrische Abschattung und damit eine symmetrische Strukturierung der Lichtblockierschicht 8 und der
Auskoppelbeschichtung 9 erreicht werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2C sowie im
Ausführungsbeispiel der Figur 2D weisen die Blindbarren 11 jeweils einen Vorsprung auf, der den ersten beziehungsweise den zweiten Teil der Frontfacette 5 in einer Aufsicht auf die Frontfacette 5 überdeckt und von der Frontfacette beabstandet ist .
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2C ist hierdurch der erste Teil 51 der Frontfacette 5 bei einer Aufsicht auf die
Frontfacette 5 in einer Richtung senkrecht zur Frontfacette 5 frei zugänglich, sodass zur Ausbildung der
Lichtblockierschicht 8 im ersten Teil 51 der Frontfacette 5 ein gerichtetes Verfahren mit einer Beschichtungsrichtung 18 senkrecht zur Frontfacette 5 durchgeführt werden kann, während mit einem gerichteten Verfahren mit einer
Beschichtungsrichtung 19, die einen Winkel ungleich 90° mit der Fontfacette einschließt, im zweiten Teil 52 der
Frontfacette 5 unterhalb des Vorsprungs eines Blindbarrens 11 die Auskoppelbeschichtung 9 ausgebildet werden kann. Im
Ausführungsbeispiel der Figur 2D ist dies genau umgekehrt.
Durch eine geeignete Kombination von Blindbarren 11, die gegebenenfalls eine Strukturierung aufweisen, und gerichteten oder ungerichteten Verfahren zur Ausbildung der
Lichtblockierschicht 8 und der Auskoppelbeschichtung 9 können die Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 nacheinander, bevorzugt unmittelbar nacheinander, in
derselben Horde ohne ein Umhorden ausgebildet werden.
In den Figuren 3A bis 6 sind weitere Ausführungsbeispiele für Halbleiterlaserdioden 101, 111 gezeigt, die mittels der vorab beschriebenen Verfahren hergestellt werden können. Die Halbleiterlaserdioden 101, 111 basieren auf der in den
Figuren 1A und 1B erläuterten Halbleiterlaserdiode 100, sodass in den Figuren 3A bis 6 der Übersichtlichkeit halber nicht mehr alle Elemente mit Bezugszeichen versehen sind. In Figur 3A ist eine Halbleiterlaserdiode 101 gezeigt, die auf der Frontfacette 5 eine Lichtblockierschicht 8 und eine Auskoppelbeschichtung 9 aufweist, die überlappen. Mit anderen Worten überlappen der erste Teil 51 der Frontfacette 5 und der zweite Teil 52 der Frontfacette 5, in dem die jeweilige Schicht aufgebracht ist. Weiterhin sind die
Lichtblockierschicht 8 aber teilweise nicht im zweiten Teil 52 und die Auskoppelbeschichtung 9 teilweise nicht im ersten Teil 51 der Frontfacette 5 aufgebracht. Die
Auskoppelbeschichtung 9 überdeckt die
Halbleiterschichtenfolge 2 auf der Frontfacette 5 sowie einen Teil des Aufwachssubstrats 1. Die Lichtblockierschicht 8 überdeckt einen Teil des Aufwachssubstrats 1 sowie einen Teil der Auskoppelbeschichtung 9. Dadurch kann erreicht werden, dass die Lichtblockierschicht 8 auf einen verhältnismäßig großen Teil der Frontfacette 5 aufgebracht werden kann, ohne dass ein Risiko von Leckströmen über die aktive Schicht 3 besteht . Die Lichtblockierschicht 8 weist im gezeigten
Ausführungsbeispiel ein absorbierendes Material auf,
beispielsweise ein Metall wie etwa Titan, Platin, Wolfram, Nickel, Palladium, Chrom, Aluminium oder Kombinationen daraus. Alternativ oder zusätzlich kann die
Lichtblockierschicht 8 auch durch ein Halbleitermaterial in Form von einer oder mehreren Halbleiterschichten gebildet sein, das eine kleinere Bandlücke im Vergleich zum
Laserlicht, das in der aktiven Schicht erzeugt wird,
aufweist, beispielsweise Si, Ge, AlInGaN, AlInGaAs, AlInGaP, ZrO, ZnO, ZnSe, CdTe sowie Kombinationen hieraus.
Es ist hierbei nicht notwendig, dass die Lichtblockierschicht 8 über ihre gesamte Ausdehnung hinweg eine exakt gleiche Dicke aufweist. Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, dass die Lichtblockierschicht 8 über ihre gesamte Ausdehnung hinweg eine exakt gleiche Materialzusammensetzung aufweist. Die Dicke und die Materialzusammensetzung, die lokal
variieren können, müssen lediglich derart gewählt sein, dass die Lichtblockierschicht 8 einen hinreichend großen Teil 51 der Frontfacette 5 bedeckt und undurchlässig oder im
Wesentlichen undurchlässig für über den Nebenabstrahlbereich 7 abgestrahltes Licht ist. Beispielsweise kann
fertigungstechnisch bedingt ein Rand der Frontfacette 5 ringsum frei von der Lichtblockierschicht 8 sein.
Durch eine Analyse der Abscheidebereiche der
Auskoppelbeschichtung 9 und der Lichtblockierschicht 8 auf der Frontfacette 5 kann das Verfahren gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen nachweisbar sein.
In Figur 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 102 gezeigt, bei der sich der erste und der zweite Teil 51, 52 und damit auch die
Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 3A nur zu einem geringen Teil überlappen.
In Figur 3C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 103 gezeigt, bei der im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen der erste und der zweite Teil 51, 52 auf der Frontfacette 5 nicht-überlappend nebeneinander angeordnet sind, sodass sich auch die
Lichtblockierschicht 8 und die Auskoppelbeschichtung 9 nicht überlappen oder überdecken.
In den Figuren 4A bis 4C sind weitere Ausführungsbeispiele für Halbleiterlaserdioden 104, 105, 106 gezeigt, die eine Lichtblockierschicht 8 und eine Auskoppelbeschichtung 9 aufweisen, die sich deutlich überlappen (Figur 4A) , sich nur in einem geringen Teil überlappen (Figur 4B) oder die nicht- überlappend nebeneinander angeordnet sind (Figur 4C) . Im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Figuren 3A bis 3C ist die Lichtblockierschicht 8 in den
Ausführungsbeispielen der Figuren 4A bis 4C durch eine
Implantations- oder Diffusionstechnik hergestellt. Hierzu kann ein geeignetes absorbierendes Material, beispielsweise N, P, 0, Mg, Si, Ge, B, H oder Kombinationen hieraus, gemäß den oben beschriebenen Verfahren in die Frontfacette 5, insbesondere in das Aufwachssubstrat 1 an der Frontfacette 5, aufgebracht oder eingebracht werden. In den Figuren 5A bis 5D sind weitere Ausführungsbeispiele für Halbleiterlaserdioden 107, 108, 109, 110 gezeigt, die ebenfalls eine Lichtblockierschicht 8 aufweisen, die
entsprechend der Figuren 5A bis 5D unterschiedlich stark überlappend mit einer Auskoppelbeschichtung 9 ausgebildet sind. Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen der Figuren 3A bis 4C ist die Lichtblockierschicht 8 in den Ausführungsbeispielen der Figuren 5A bis 5D als Aufrauung auf der Frontfacette 5 im ersten Teil 51 ausgebildet. Durch eine derartige partielle Aufrauung der Frontfacette 5 kann eine Dämpfungswirkung erzielt werden, wodurch die Substratmode auf einen größeren Winkelbereich verteilt und/oder ins Substrat 1 zurückgestreut werden kann. Die Herstellung der Aufrauung kann beispielsweise durch gerichtete Ätzverfahren erzeugt werden .
Die in Figur 5D gezeigte Halbleiterlaserdiode 110 weist zusätzlich zur als Aufrauung ausgebildeten
Lichtblockierschicht 8 auf der Frontfacette 5 eine Aufrauung auf der Rückseitenfacette 10 in einem Teil 12 auf, der dem ersten Teil 51 auf der Frontfacette 5 gegenüberliegt. Eine derartige Aufrauung auf der Rückseitenfacette 10 kann
beispielsweise zu einer Verbesserung der Haftung einer hochreflektierenden Beschichtung 13, üblicherweise in Form eines vielschichtigen hochreflektierenden Spiegels, verwendet werden .
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Halbleiterlaserdiode 111 gezeigt, die eine
Lichtblockierschicht 8 aufweist, die durch eine Kombination einer Aufrauung und eines in Form einer Beschichtung
aufgebrachten Absorbermaterials ausgebildet ist. Sowohl die Aufrauung als auch die Beschichtung zur Ausbildung der
Lichtblockierschicht 8 können gemäß den oben beschriebenen Verfahren mit gerichteten Verfahren hergestellt werden. Weiterhin sind auch andere Kombinationen der in den Figuren sowie in den Ausführungsformen des allgemeinen Teils
beschriebenen Merkmale möglich, auch wenn diese nicht explizit in den Figuren gezeigt sind.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode mit den Schritten:
epitaktisches Aufwachsen einer
Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (3) auf einem Aufwachssubstrat (1), Ausbilden einer Frontfacette (5) an der
Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Aufwachssubstrat
(1) , wobei die Frontfacette (5) als
Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich (6) für das in der fertig gestellten
Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht (30) eingerichtet wird,
Ausbilden einer Lichtblockierschicht (8) auf einem ersten Teil (51) der Frontfacette (5),
Ausbilden einer Auskoppelbeschichtung (9) auf einem zweiten Teil (52) der Frontfacette (5), wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) in einer Richtung parallel zur Frontfacette (5) und entlang einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge
(2) zumindest teilweise nebeneinander angeordnet werden, so dass der erste Teil (51) zumindest teilweise frei von der Auskoppelbeschichtung (9) und der zweite Teil (52) zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht (8) ist, und wobei der zweite Teil (52) den Lichtaustrittsbereich (6) aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) die Frontfacette (5) im ersten Teil (51) aufgeraut wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht reflektierendes und/oder absorbierendes Material im ersten Teil (51) auf die Frontfacette (5) aufgebracht wird .
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
die Lichtblockierschicht (8) und/oder die
Auskoppelbeschichtung (9) mit gerichteten Verfahren erzeugt werden und
das Ausbilden der Lichtblockierschicht (8) und der Auskoppelbeschichtung (9) jeweils durch eine
Abschattung durch Blindbarren (11), zwischen denen in Aufwachsrichtung das Aufwachssubstrat (1) mit der aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge (2)
angeordnet wird, strukturiert und ohne Umhorden erfolgt .
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Blindbarren (11) in einer Richtung senkrecht zur Frontfacette (5) die Frontfacette (5) überragen.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem zumindest ein Blindbarren (11) einen Vorsprung aufweist, der entweder den ersten Teil (51) oder den zweiten Teil (52) der Frontfacette (5) in einer Draufsicht auf die
Frontfacette (5) überdeckt und von der Frontfacette (5) beabstandet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) und der Auskoppelbeschichtung (9) mehrere Aufwachssubstrate (1) mit jeweils aufgewachsener Halbleiterschichtenfolge (2) zusammen mit mehreren Blindbarren (11) zu einer Horde eingehordet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) nicht überlappen .
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Ausbildung der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht absorbierendes Material im ersten Teil (51) der Frontfacette (5) zumindest in das Aufwachssubstrat (1) durch Implantation oder Diffusion eingebracht wird.
Halbleiterlaserdiode, aufweisend
ein Aufwachssubstrat (1),
eine Halbleiterschichtenfolge (2) auf dem
Aufwachssubstrat (1) mit mindestens einer zur
Erzeugung von Laserlicht (30) eingerichteten aktiven Schicht (3),
einer Frontfacette (5) am Aufwachssubstrat (1) und der Halbleiterschichtenfolge (2), die als
Hauptabstrahlfläche mit einem Lichtabstrahlbereich (6) für das in der fertig gestellten
Halbleiterlaserdiode erzeugte Laserlicht (30) eingerichtet ist,
eine Lichtblockierschicht (8) auf einem ersten Teil
(51) der Frontfacette (5) und
eine Auskoppelbeschichtung (9) auf einem zweiten Teil
(52) der Frontfacette (5), wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) in einer Richtung parallel zur Frontfacette (5) und entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest teilweise nebeneinander angeordnet sind, so dass der erste Teil
(51) zumindest teilweise frei von der
Auskoppelbeschichtung (9) und der zweite Teil (52) zumindest teilweise frei von der Lichtblockierschicht
(8) ist, und wobei der zweite Teil (52) den
Lichtaustrittsbereich (6) aufweist. 11. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 10, wobei der erste Teil (51) und der zweite Teil (52) nicht überlappen.
12. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Frontfacette (5) im ersten Teil (51) zumindest als Teil der Lichtblockierschicht (8) eine Aufrauung aufweist.
13. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 12, wobei ein dem
ersten Teil (51) gegenüber liegender Teil (12) einer der Frontfacette (5) gegenüber liegenden Rückseitenfacette (10) aufgeraut ist.
14. Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei zumindest als Teil der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht reflektierendes und/oder absorbierendes
Material im ersten Teil (51) der Frontfacette (5) aufgebracht ist.
15. Halbleiterlaserdiode nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei zumindest als Teil der Lichtblockierschicht (8) ein das in der fertig gestellten Halbleiterlaserdiode erzeugte Licht absorbierendes Material im ersten Teil (51) der Frontfacette (5) zumindest in das Aufwachssubstrat (1) durch Implantation oder Diffusion eingebracht ist.
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