WO2015055644A1 - Halbleiterlaser mit einseitig verbreiterter ridgestruktur - Google Patents

Halbleiterlaser mit einseitig verbreiterter ridgestruktur Download PDF

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WO2015055644A1
WO2015055644A1 PCT/EP2014/072004 EP2014072004W WO2015055644A1 WO 2015055644 A1 WO2015055644 A1 WO 2015055644A1 EP 2014072004 W EP2014072004 W EP 2014072004W WO 2015055644 A1 WO2015055644 A1 WO 2015055644A1
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ridgestruktur
end portion
semiconductor laser
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trench
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PCT/EP2014/072004
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Christoph Eichler
Jens Müller
Fabian Kopp
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1017—Waveguide having a void for insertion of materials to change optical properties
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor laser having a
  • the electromagnetic radiation is arranged.
  • Ridgeregal is aligned along a longitudinal axis and has a smaller width than the main body and the active zone.
  • the semiconductor lasers are manufactured in such a way that a plurality of semiconductor lasers are produced together on a base body. With help of a
  • the fracture surface is arranged transversely to the longitudinal axis of the Ridge Design.
  • Fracture surface i. the end face of the semiconductor laser in
  • the object of the invention is to provide an improved semiconductor laser and an improved method for producing a semiconductor laser.
  • the object of the invention is achieved by the semiconductor laser according to claim 1, by the method according to
  • the Ridgepatented has an end portion and is widened on one side. Due to the one-sided widening through the end section, when breaking the fracture surface, fewer or no dislocations or transverse fractures occur in the region of the optical mode within the ridged structure. As a result of the widened end section of the ridged structure, when the fracture surface breaks, dislocations or transverse fractures are only formed laterally next to the ridged structure. As a result, the end face of the semiconductor laser is substantially formed as a flat fracture surface. In this way, the optical quality of the end surface is increased.
  • the end faces are
  • Electromagnetic radiation generated by the active zone barely or negligibly negatively affected.
  • electromagnetic radiation which can be caused by a transverse offset in the region of the end surface, reduced or avoided.
  • the trench is introduced into the surface by a mechanical scribe method, particularly with the aid of a diamond, or by a laser ablation method. This allows the trench to be made easily, quickly and with sufficient accuracy.
  • the trench is introduced into the body by a chemical etching process. In this way, a precise shape and position of the trench can be made.
  • one of the Ridge Scheme is the Ridge Scheme
  • a width Y of the trench perpendicular to the end face 6 is less than 100 ⁇ m, in particular less than 50 ⁇ m, in particular less than 20 ⁇ m. This is sufficient guidance of the breaking edge at the same time rapid production of the trench
  • a depth of the trench perpendicular to the surface of the main body is greater than 2 ym, in particular greater than 10 ym, in particular greater than a height of the Ridge Modell. With these values is one
  • a length of the widened end section along a center axis of the ridged structure to the end face is less than 100 ⁇ m or preferably less than 50 ⁇ m and particularly preferably less than 20 ⁇ m. In this way, sufficient security for the leadership of the breaking edge is provided.
  • the semiconductor laser on both end surfaces with respect to the longitudinal extent of a Ridge Design on one side arranged end portions. In this way, on both end surfaces the
  • both end surfaces have a better quality for a reflection or decoupling of the guided electromagnetic radiation.
  • the two end portions are arranged on a first longitudinal side of the Ridge Modell. On this way, both end faces can be broken from the same side.
  • the end sections could also on
  • a width is bl of the first
  • the width of the ridged structure continuously increases from a normal width of the ridged structure to the second width of the end portion adjacent to the end surface. Due to the slow increase, the propagation of electromagnetic radiation is impaired as little as possible.
  • radiation losses are attenuated by the end portion. This is accomplished by increasing the width of the end portion from the width of the ridged structure in at least one step, preferably at least two steps, to the second width of the end portion adjacent the end surface. Due to the gradual widening of the end portion a simple design of the end portion is possible.
  • Contact layer is preferably formed along a center axis of the Ridge Vietnamese in the end portion. Depends on the In the selected embodiment, the contact layer may terminate in front of the end surface at a predetermined distance from the end surface on the ridge structure. In addition, when providing a
  • Taper structure lateral areas of the tapered structure should not be covered with the contact layer. By reducing the area of the contact layer are electrical losses that do not contribute to the formation of the electromagnetic
  • the Ridge designed opposite to the side of the one-sided end portion on a lateral recess, wherein the width of the
  • the Ridge Design adjacent to the end portion arranged on one side on a Taper Design which is formed at least on one side with respect to a center axis of the Ridge Design.
  • Taper structure represents a broadening of the ridge structure and reduces waveguide losses.
  • Width of the end portion with increasing distance from the center of the Ridge Jardin be advantageous for the quality of electromagnetic radiation.
  • two Ridge Schemeen are provided, which are arranged side by side and adjacent to a common end face having a common, widened end portion. In this way it is possible to use semiconductor lasers with several
  • a limiting structure is on or in front of a widened end section
  • Electromagnetic radiation can be provided by the provision of
  • a base body is provided with an active zone and with a Ridge Design, wherein the Ridge Design along a longitudinal axis on the base body over the active zone is arranged, wherein the Ridge Design has a unilaterally arranged end portion and is widened on one side, wherein on a End portion opposite side of the Ridge Design a Bruchgraben adjacent to the end face and spaced from the Ridge gleich is arranged in a surface of the base body, wherein the breakage trench is a recess
  • Ridge Designabites are broken in the region of the unilaterally arranged end portion, starting from the side of the trench and through the trench perpendicular to the longitudinal axis, so that two semiconductor lasers are obtained with a Ridge Design with a one-sided end portion according to claim 1.
  • at least two Ridgepatenteden are arranged parallel to each other on the base body, each RidgeWORK having at least one end portion, each end portion is associated with a trench in the body on an opposite side of the Ridge Modell, the end portions and the trenches arranged on a straight line wherein four semiconductor lasers are obtained by breaking the main body along the straight line.
  • Another aspect relates to a wafer with a
  • Center axis of the Ridgeregal each have at least one end portion arranged on one side, so that the Ridge Cooken are widened on one side, wherein on a a ridge trench spaced from the Ridge gleich disposed in a surface of the base body, wherein the end portions and the associated trenches are arranged in a straight line the end portion opposite side of the Ridge Modellen.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a
  • Fig. 2 is a schematic front view of a
  • FIG. 3 shows a plan view of a partial section of FIG. 2
  • FIG. 4 shows an arrangement with several semiconductor lasers as part of a wafer
  • FIG. 5 shows an enlarged view of a detail of the arrangement of FIG. 4 with an indication of the facet fracture direction
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an end section and a ridged structure
  • Figures 12 to 17 further embodiments of a
  • FIGS. 34 to 43 show end sections of a semiconductor laser with different forms of the electrical contact layer
  • FIGS. 44 to 46 show parts of end portions of FIG
  • Fig. 48 is a schematic plan view of another
  • Fig. 49 is a schematic front view of a
  • FIG. 50 shows a plan view of a partial section of FIG. 49
  • FIG. 51 shows an arrangement with several further semiconductor lasers as part of a wafer
  • FIG. 52 is an enlarged view of a detail of the arrangement of FIG. 51 indicating the facet breakage direction
  • Fig. 53 shows a schematic representation of an end portion and a ridge structure.
  • a basic idea of the invention is to eliminate faults in the facet, i. Disruptions of a planned end surface of
  • Transverse facets are formed. The steps and eruptions worsen the adhesion of the facet to the
  • the laser facet i. the end surface of the semiconductor laser, whereby e.g. the laser threshold and / or a laser slope negative
  • transverse facets can increasingly occur in heavily strained semiconductor layers. This is the case, for example, with pseudomorphically braced indium- or aluminum-containing gallium nitride layers.
  • the guide area is characterized by the width and longitudinal extent of the Ridge Design outside the
  • Transverse facets arranged laterally offset from the guide region of the active zone, in which the largest
  • electromagnetic radiation that can be generated by the semiconductor laser can be significantly improved.
  • a basic idea is to make an end portion of the ridged structure on one side with respect to a center axis of the Ridgefigured so wide that a center of the Ridge Design
  • a smaller broadening may be provided, e.g. a squint angle of the electromagnetic radiation in one
  • a taper structure may be provided in the end region of the Ridge Geb which reduces feedback losses of the electromagnetic radiation due to the end section arranged on one side.
  • the shape of the end portion can be selected in such a way that a Defining the level of the fracture facet when breaking is given. Furthermore, the efficiency of the semiconductor laser depending on the selected embodiment by a
  • Layer sequence and can thus be applied to existing structures of layer sequences of semiconductor lasers.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • the Ridgefigured 3 is aligned along a central axis 8.
  • the Ridge Design 3 each at the ends of a one-sided
  • the widening 5 is respectively arranged on the same side with respect to the center axis 8 of the Ridge Cook 7 and aligned substantially perpendicular to the center axis 8.
  • the end portions 5 are made of the same material as the Ridge gleich 3 and are preferably applied simultaneously with the Ridge réelle 3 on the base body 2. Both the main body 2 and the RidgeWORK 3 and the
  • End portions 5 are at the end surfaces 6 by a
  • the end portion 5 has at least a width perpendicular to the center axis 8, which is wider than the width of the
  • Electromagnetic radiation causes, wherein the
  • a contact layer 4 is provided which covers the Ridgefigured 3 along the entire length and also a side of the part of the surface of the base body second
  • the contact layer 4 may represent a bonding pad.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a facet 6 of the semiconductor laser of FIG. 1.
  • one mesa trench 9 is introduced into the main body 2 in opposite lateral edge regions.
  • Base 2 has a layer sequence of a laser diode with an active zone 10 for generating electromagnetic
  • the Ridgeregal 3 represents a waveguide guide and leads to an embodiment of the guide region 40 for optical modes 12 of the electromagnetic radiation generated by the active zone 10.
  • the optical mode 12 is shown schematically in the form of an ellipse below the ridge structure 3.
  • the guide region extends over the width of the Ridge réelle 3.
  • the end portion 5 has
  • the end portion 5 is preferably made of the
  • the guide portion 40 also on the facet 6, the width of the Ridge Vietnamese 3.
  • the active zone 10 may be formed in the form of a simple pn layer or in the form of a quantum layer or a quantum well structure with different layer sequences.
  • the end portion 5 is shown, wherein a dashed line 13 is a boundary between the
  • the fracture direction extends from right to left.
  • a greater width of the ridged structure 3 results in the plane of the facet 6, so that a center 15 of the ridged structure 3 is arranged laterally offset from the guide section 40 for the optical mode 12.
  • the middle 15 is drawn by means of another dashed line.
  • a transverse facet 16 is shown schematically on the facet 6. The transverse facet 16 arises when breaking at the middle 15 in the region of the active zone 10 and extends laterally outwardly in the direction of fracture, which is represented by an arrow 14. The transverse facet 16 moves forward shortly
  • the end portion 5 extends from the Ridgefigured 3 up to a predetermined second width B2 perpendicular to the longitudinal extent of the Ridge Vietnamese 3.
  • the end portion 5 adjoins the facet 6 and extends a predetermined length L parallel to the longitudinal extent of the Ridge Modell. 3
  • FIG. 4 shows a section of a wafer 17 on which a plurality of semiconductor lasers 1 have been produced in a coherent manner.
  • a Ridge Design 3 extends over several
  • the semiconductor laser 1 are formed according to the embodiment of FIG. Between two
  • Semiconductor lasers 1 each have an end portion 5 is formed as part of the Ridge Design 3, which extends laterally from the longitudinal axis of the Ridge Design 3 of the Ridge gleich 3 away.
  • the wafer 17 is subdivided into sections, wherein the wafer 17
  • Fig. 5 shows an enlarged view of a
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a
  • the Ridge Design 3 has a width w perpendicular to a longitudinal extent of the Ridge réelle along a central axis 8.
  • the Ridge Scheme 3 has a second
  • End portion 18, which is opposite to the end portion. 5 is arranged and has a width b2 and a length ⁇ .
  • the following condition is met, so that a
  • Transverse facet is arranged offset laterally to the optical mode: bl> w + b2.
  • the ridged structure 3 adjacent to the facet 6 is asymmetrical on one side, in Figure 6 asymmetrically wider on the left than on the right.
  • the second end section 18 can also be dispensed with. Since an optical mode is typically slightly wider than the ridged structure 3, preferably the end portion 5 and the second end portion 18 may be dimensioned to satisfy the following condition: bl ⁇ w + 2 ym + b2. For further minimization of optical losses, the first and second end portions 5, 18 may be in this manner
  • the Ridge Design 3 can be formed in an end region adjacent to the facet 6 on one side or on both sides by an additional lateral end portion 5, 18 wider, i. a one-sided
  • End section 5 or additionally have a second end portion 18.
  • An asymmetrically broadened ridge structure 3 points in the direction of optical beam propagation, i. in a longitudinal direction, a change in the ridging width.
  • the wider end portion is located on the side into which the laser facet breaks when the facet splits.
  • the Length of ⁇ may for example be less than 100 ⁇ m
  • the length of ⁇ may advantageously be less than or equal to the Rayleigh length z R.
  • n is the refractive index of the material or the effective refractive index of the laser mode, where the beam waist or, to a first approximation, the ridging width, M 2 is the diffraction factor of the laser.
  • the electromagnetic radiation may leave the semiconductor laser partially at an angle not equal to 90 ° to the facet 6 and have a so-called squint angle in the far field.
  • the squint angle results in an optical loss.
  • the width b2 of the second end portion 18 may be so wide that the center of the ridge structure adjacent to the facet 6 is laterally of the guide portion 40 and the formation of the optical mode 12 is hardly or not disturbed.
  • the width b2 of the second end portion 18 may be smaller than twice the ridging width w or smaller than once the ridging width.
  • the following formula applies to the width b2 of the second end section 18: b2 ⁇ 0.0227-Az-w
  • the following formula applies to the width b2 of the second end section 18: b2 ⁇ 0, 0227 ⁇ ⁇ ⁇ w / 2
  • taper structure be provided.
  • the taper structure provides a gradual broadening of the ridge structure along the
  • side surfaces of the taper structure can have multiple stages.
  • side surfaces of the taper structure can have multiple stages.
  • Taper structure is that a broadened optical mode has a larger beam waist. This increases the Rayleigh length and the waveguide loss decreases compared to a lower Rayleigh length at the same propagation distance.
  • FIGS. 7 to 11 show various forms of
  • Taper structures 19, which are arranged in the transition region between a Ridgeregal 3 and an end portion 5 and a second end portion 18.
  • the tapered structure 19 is formed as part of the Ridge Modell 3 and preferably has the same height as the Ridge réelle 3.
  • FIG. 7 shows a ridged structure 3 which, adjacent to the facet 6, has a widened end region with an end section 5 and a second end section 18.
  • Taper structure 19 is in the form of a conical structure
  • FIG. 8 shows another embodiment in which the
  • the first side surface 41 is formed as a flat surface.
  • Fig. 9 shows a further embodiment, which in
  • Taper structure 19 protrudes.
  • FIG. 10 shows another embodiment which is shown in FIG.
  • transition line 20 is further away from the end portion 5 and the second end portion 18 is arranged.
  • the transition line 20 may, for example, be more than 10 ⁇ m, preferably more than 40 ⁇ m and more preferably more than 100 ⁇ m, spaced from the end section 5.
  • the greater the distance t between the transition line 20 and the end section 5, i. the longer the tapering structure 19, the lower the waveguide losses. 10 the width of the tapered structure 19, beginning at the transition line 20, steadily increases in the direction of the end section 5, as in FIG.
  • Fig. 11 shows an embodiment which substantially corresponds to the embodiment of Fig. 9, but wherein
  • FIGS. 12 to 17 show further embodiments of semiconductor lasers 1 with ridged structures 3, which have tapered structures 19, wherein the end section 5 and / or the second end section 18 increases in length as the distance from a center axis 8 of the ridged structure 3 increases. in the extension parallel to the center axis 8 of the Ridge Jardin 3 decreases.
  • FIG. 12 shows an embodiment which essentially corresponds to FIG.
  • Embodiment of Fig. 9 corresponds.
  • the end portion 5 has a further side surface 43, which is formed as a straight surface.
  • the further side surface 43 runs at an acute angle to the facet 6.
  • the further side surface 43 opens at a transition line 23 in one
  • the second end portion 18 has a further second side surface 44 which is as straight
  • the further second side surface 44 runs at an obtuse angle to the facet 6. In addition, the further second side surface 44 opens at one
  • Transition line 23 at a fixed distance to the facet 6 in the first side surface 41 of the taper structure 19.
  • the length of the end portion 5 and the second end portion 18, i. the extent parallel to the center axis 8 of the Ridge Design 3 decreases with decreasing distance from the facet 6 from.
  • FIG. 13 shows an arrangement according to FIG. 12, but the end section 5 and the second end section 18 each have a tip 45 which is formed near the facet 6.
  • the tip 45 is formed, for example, by the fact that, when the facet 6 breaks, the fracture plane does not lie exactly in the middle relative to the end section 5 and the second
  • Fig. 14 shows another example in which the second
  • End portion 18 adjacent the tip 45 has a notch 24 in the direction of the center axis 8.
  • the notch 24 For example, it may be used to specify a starting plane 25 for fracturing the facet 6. Will the notch
  • Fig. 15 shows another embodiment of a
  • Taper structure 19 on a first side 21 of the Ridgepatented 3 merges with in a rounded first side surface 41 in a rounded further side surface 43 of the end portion 5.
  • the further side surface 43 runs at an acute angle to the facet 6.
  • the tapered structure 19 has a rectilinear second side surface 42 on the second side 22 of the ridge structure 3.
  • the second side surface 42 runs from the transition line 20 in the direction of the
  • FIG. 16 shows another embodiment in which the
  • Fig. 17 shows an embodiment which is formed substantially in accordance with the embodiment of Fig. 16, but wherein the tapered structure 19 has a tip 45 and from a distance
  • the Ridge Design formed approximately rectangular.
  • the broadening of the Ridge Geb can take other forms, which by change of the local Stress distribution to cause an increased effect of broadening.
  • FIG. 18 shows an embodiment of a semiconductor laser 1 with a Ridgepatented 3, an end portion 5 and a second end portion 18.
  • the end portion 5 has a further side surface 43 which is disposed at an angle less than 90 to the center axis 8 of the Ridge réelle 3.
  • the extension of the end portion 5 increases parallel to the center axis 8 of the Ridge Scheme 3 with increasing distance from the center axis 8.
  • the second end portion 18 has a further second side surface 44, which at an angle greater than 90 ° to the center axis 8 of the Ridge Design. 3
  • the second end portion 18 is formed in such a manner that the extension of the second
  • End portion 18 parallel to the center axis 8 decreases with increasing distance from the center axis 8.
  • Fig. 19 shows an embodiment which substantially corresponds to the embodiment of Fig. 18, but wherein no second end portion 18 is provided.
  • FIG. 20 shows an embodiment in which the end section 5 has a further side face 43 which is at an angle greater than 90 ° to the center axis 8 of the ridge structure 3
  • FIG. 21 essentially corresponds to the embodiment of FIG. 20, wherein the further side face 43 merges into the facet 6 at an acute angle.
  • the end portion 5 of FIG. 22 widened starting from the Ridge Quilt 3 in a first stage 27 to a first width and with decreasing distance to the facet 6 at a second distance with a second stage 28 to a second larger width than in the first stage 27.
  • FIG. 23 shows an embodiment of a semiconductor laser 1 with a ridged structure 3, which has an end section 5 on the first side 21 and a second end section 18 adjacent to the facet 6 on the second side 22.
  • End portion 5 has a further side surface 43 which at an angle greater than 90 ° to the center axis 8 of
  • the further side surface 43 merges into the facet 6 via a step.
  • the second end portion 18 has a further second side surface 44, which is arranged at an angle greater than 90 ° to the center axis 8 of the Ridge Vietnamese 3.
  • the second end portion 18 is in the way
  • Fig. 24 shows an embodiment in which the end portion 5 and the second end portion 18 are formed in the shape of rectangles.
  • the end portion 5 has a larger one
  • Fig. 25 shows an embodiment which substantially corresponds to the embodiment of Fig. 18, but wherein the second end portion 18 is formed rectangular.
  • Fig. 26 shows another embodiment, wherein
  • End portion 5 and the second end portion 18 are each formed in the form of stretching corners and each have a recess 29, 30 in corner regions of the further side surface 43 and the other second side surface 44.
  • the indentation 29, 30 rounds off corner areas of the end section 5 and of the second end section 18 with a concave shape.
  • Fig. 27 shows a further embodiment, wherein the
  • End portion 5 and the second end portion 18 are each formed in the form of stretching corners and each have a recess 29, 30 in corner regions of the further side surface 43 and the other second side surface 44.
  • the indentation 29, 30 rounds off corner areas of the end section 5 and the second end section 18 with a convex shape.
  • Fig. 28 shows another embodiment in which the first and second end portions are rectangular in shape.
  • the second end portion 18 has a second indentation 30 adjacent to the facet 6.
  • the second indentation 30 is provided in order to precisely predetermine a starting plane 25 when the semiconductor laser 1 is split. Dashed lines in Fig. 28, the split page is shown. Before splitting, the second recess 30 is in the form of a tapered groove
  • Fig. 29 shows another embodiment in which the first and second end portions are rectangular in shape.
  • the end portion 5 has a first indentation 29 adjacent to the facet 6.
  • FIG. 30 shows an embodiment with a tapered structure 19 and an end section 5.
  • the tapering structure 19 is formed in the form of a tapered groove.
  • FIG. 30 shows an arrangement with a tapered structure 19, an end section 5 and a second end section 18. The end section 5 and the second end section 18 are
  • the second end portion 18 has a second indentation 30 adjacent to the facet 6.
  • the second indentation 30 is provided in order to precisely predetermine a starting plane 25 when the semiconductor laser 1 is split.
  • the second recess 30 is formed in the form of a tapered groove.
  • FIG. 32 shows a construction which is substantially in accordance with FIG. 28, but wherein the free edge of the further side face 43 of the end section 5 and the
  • FIG. 33 shows another embodiment with a
  • End portion 5 is arranged at an angle smaller than 90 ° to the center axis 8 of the Ridge Vietnamese 3.
  • the further second side surface 44 of the second end portion 18 is arranged parallel to the further side surface 43 and preferably in a same plane.
  • the end section 5 has an indentation 29 adjacent to the facet 6.
  • the indentation 29 is formed in the form of a tapered groove. However, the indentations 29, 30 is not up in the
  • End portions 18 of the described embodiments may be formed according to the conditions and formulas explained with reference to FIG.
  • FIGS. 34 to 43 show various embodiments in which the contact layer is optimized for different boundary conditions in the mold.
  • FIG. 34 shows a schematic representation of a part of a semiconductor laser 1 with a ridged structure 3 with a rectangular end section 5 and a rectangular second end section 18.
  • a ridged structure 3 with a rectangular end section 5 and a rectangular second end section 18.
  • On the ridged structure 3 is a
  • FIG. 35 shows a part of another embodiment of a semiconductor laser 1 formed as shown in FIG. 34, but with only the end portion 5 provided and the second end portion 18 omitted.
  • Fig. 36 shows a part of an embodiment of a
  • the contact layer 4 is arranged in the form of a rectangular strip with a constant width over the Ridge réelle 3, the tapered structure 19 and the first and the second end portion 5, 18 and up to the Facet 6 is guided.
  • the contact layer 4 has the width of the Ridge réelle 3.
  • FIG. 37 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1, which is essentially formed according to FIG. 9, the contact layer 4 starting with the Transition line 20 increases in width in the direction of the facet 6 conically on both sides 21, 22, but not the entire width of the conical tapered structure 19 covered.
  • FIG. 38 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1, which essentially corresponds to FIG. 34
  • This embodiment has a higher level (COD level), from which a thermal
  • FIG. 39 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1 which essentially corresponds to FIG. 34
  • FIG. 40 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1, which essentially corresponds to FIG.
  • Embodiment of Fig. 38 is formed, but wherein the contact layer 4 a fixed distance in front of the
  • FIG. 41 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1, which is formed essentially in accordance with FIG. 35, wherein the contact layer 32 ends adjacent to the transition between the ridge structure 3 and the end section 5 at a fixed distance from the facet 6.
  • FIG. 42 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1, which is substantially like FIG. 39
  • Fig. 43 shows a part of another embodiment of a semiconductor laser 1 in which both the second end portion 18 and the end portion 5 are completely connected to the
  • Contact layer 4 are covered. In this embodiment, the production is easy to perform.
  • FIG. 44 shows a part of a further embodiment of a semiconductor laser 1 in which a plurality of ridge structures 3
  • the Ridgepatenteden are arranged parallel or side by side on a base body 2 with an active zone.
  • the Ridge réelleen are provided in an end region with a common end portion 5 and a common second end portion 18.
  • End portion 18 are chosen so that the center 15 is arranged at a breaking direction, which is illustrated by means of the arrow 14, laterally adjacent to the guide portion 40 of the optical mode 12 of the last Ridge Design seen in the direction of fracture.
  • Fig. 45 shows an example in which the end portion 5 and the second
  • End portion 18 are formed in FIG. 18.
  • FIG. 46 shows an example of a semiconductor laser 1, wherein in each case a contact layer 4 is applied to a Ridge Quilt 3. The two
  • Contact layers 4 are electrically separated from each other executed.
  • the contact layers 4 of different Ridge Schemeen 3 may also be formed as a continuous contact layer.
  • the contact layer 4 can according to the illustrated examples depending on the desired embodiment in the
  • Fig. 47 shows a schematic representation of a
  • Limiting structure 33 is provided which improve the formation of electromagnetic radiation with respect to a far field. Corresponding examples of limiting structures are described, for example, in DE 10 2011 054 954 A1. The delimiting structure 33 may be combined with the various embodiments described in the previous text.
  • FIG. 48 shows an embodiment of a semiconductor laser 1, which is formed according to FIG. 1, but on one side of the main body 2, which is arranged opposite to the end section 5, a breaking trench 47 is formed in the surface 11 of the main body 2.
  • the trench 47 is at a fixed distance d to the Ridge réelle 3 and
  • Breaking trench have a distance from the side surface 48.
  • the Bruchgraben 47 can by means of a mechanical
  • the fracture trench 47 can be introduced into the surface 11 of the base body 2 by a chemical etching process.
  • the fracture trench 47 can be arranged in such a way that an end of the trench 152 facing the ridged structure 3 has a distance d of less than 300 ⁇ m, preferably less than 100 ⁇ m, particularly preferably less than 70 ⁇ m, from the
  • Bruchgrabens 47 perpendicular to the end face 6 less than 100 ym, in particular less than 50ym, in particular less than 20ym amount.
  • a depth T of the trench 47 perpendicular to the surface 11 of the main body 2 may be greater than 2 ym, in particular greater than 10 ym, in particular greater than a height of the Ridge Quilt 3 in the base body 2.
  • These values for the depth T of the trench 47 may also be provided in the region of the mesa trench 9.
  • a length L of the widened end section 5, 18 along a center axis 8 of the ridged structure 3 to the end face 6 can be less than 100 ⁇ m or preferably less than 50 ⁇ m and particularly preferably less than 20 ⁇ m.
  • Figure 49 shows a schematic side view of
  • Fig. 50 shows the plan view of a
  • the trench may be introduced only into the surface of the mesa trench 9.
  • Fault trench 47 may be guided to the side surface 48 of the semiconductor laser 1.
  • FIG. 51 shows a section of a wafer 17 on which several semiconductor lasers 1 have been produced in a coherent manner.
  • a Ridge Design 3 extends over several
  • the semiconductor laser 1 is formed according to the embodiment of FIGS. 48 to 50.
  • a trench 47 is provided for each end portion 5.
  • the end sections 5 and the trenches 47 are arranged in a line.
  • the trenches 47 adjoin the
  • an end section 5 is formed in each case as part of the ridged structure 3, which extends laterally away from the ridged structure 3 away from the longitudinal axis of the ridged structure 3.
  • the wafer 17 is subdivided into sections, the wafer 17 being perpendicular to the longitudinal extent of the ridged structure 3 in the region of the trenches 47 and in the region of the end sections 5
  • Fig. 52 shows an enlarged view of a
  • Fig. 53 shows a schematic representation of a
  • the Ridge Design 3 has a width w perpendicular to a longitudinal extent of the Ridge réelle along a central axis 8.
  • the Ridge Scheme 3 has a second
  • End portion 18 which is disposed opposite to the end portion 5 and has a width b2 and a length ⁇ .
  • the following condition is met, so that a
  • Transverse facet is arranged offset laterally to the optical mode: bl> w + b2.
  • the ridge structure 3 adjacent to the facet 6 is asymmetrical on one side, in FIG. 53 asymmetrically wider on the left side than on the right side.
  • the second end section 18 can also be dispensed with. Since an optical mode is typically slightly wider than the ridged structure 3, preferably the end portion 5 and the second end portion 18 may be dimensioned to satisfy the following condition: bl ⁇ w + 2 ym + b2.
  • a width Y of the trench 47 perpendicular to the end face 6 may be less than 100 .mu.m, in particular less than 50 .mu.m, in particular less than 20 .mu.m.
  • the arrangement of the trench or trenches 47 can be provided in each embodiment of FIGS. 7 to 47.
  • the main body 2 and the Ridge réelle 3 have
  • a semiconductor layer sequence based on a III-V compound semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as aluminum n- indium- n - m- gallium m- nitride or a
  • Phosphide such as aluminum n - Indiumi- n - m m gallium phosphide arsenide or a compound semiconductor material such as aluminum n -Indiumi- n _ m - gallium arsenide m, where n and m the following conditions
  • the semiconductor layer sequence of the base body 2 comprises at least one active layer, which is designed to generate an electromagnetic radiation.
  • the active layer contains at least one pn junction or, preferably, one or more quantum well structures.
  • One generated by the active layer in operation is a quantum well structure.
  • electromagnetic radiation is especially in the
  • Spectral range between 380 nm and 550 nm or between 420 nm and 540 nm.
  • the semiconductor layers are deposited on a wafer using an epitaxial growth process. End faces of the semiconductor lasers are formed by splitting the semiconductor material, in particular the
  • a light block layer can be applied, the one
  • Opening angle for the emission of electromagnetic radiation limited. In this way, the formation of the far field of the electromagnetic radiation is limited and thus positively influenced.

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Abstract

Halbleiterlaser mit einseitig verbreiterter Ridgestruktur Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser (1) mit einem Grundkörper (2) und einer auf dem Grundkörper angeordneten Ridgestruktur (3), die entlang einer Längsachse über einer aktiven Zone ausgerichtet ist, wobei die Ridgestruktur eine erste Breite aufweist, und wobei die Ridgestruktur entlang der Längsachse (8) zwei gegenüberliegende Endflächen aufweist, wobei die Ridgestruktur angrenzend an wenigstens eine Endfläche einen in Bezug auf eine Mittenachse der Ridgestruktur einseitig angeordneten Endabschnitt (5) aufweist, so dass die Ridgestruktur (3) angrenzend an die Endfläche einseitig verbreitert ist. Zudem ist auf einer dem Endabschnitt gegenüberliegenden Seite der Ridgestruktur ein Bruchgraben (47) angrenzend an die Endfläche und beabstandet von der Ridgestruktur in einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet. Die Halbleiterlaser werden auf einem Wafer (17) gewachsen und eine Vereinzelung erfolgt entlang einer Bruchrichtung (14) welche mittig entlang der Längsachse des Endabschnitts und des Bruchgrabens (47) sich befindet.

Description

Beschreibung / Description
Halbleiterlaser mit einseitig verbreiterter Ridgestruktur Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser mit einer
einseitig verbreiterten Ridgestruktur gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers gemäß Patentanspruch 18 und einen Wafer gemäß Anspruch 20. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 220 641.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik sind Halbleiterlaser bekannt, die einen Grundkörper mit einer optisch aktiven Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweisen, wobei auf dem
Grundkörper eine Ridgestruktur zur Führung der
elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist. Die
Ridgestruktur ist entlang einer Längsachse ausgerichtet und weist eine geringere Breite als der Grundkörper und die aktive Zone auf. Die Halbleiterlaser werden in der Weise hergestellt, dass mehrere Halbleiterlaser gemeinsam auf einem Grundkörper hergestellt werden. Mithilfe eines
Brechverfahrens werden die Halbleiterlaser von dem
Grundkörper abgebrochen und vereinzelt. Somit weist der
Halbleiterlaser an beiden Endflächen der Ridgestruktur eine Bruchfläche auf. Die Bruchfläche ist quer zur Längsachse der Ridgestruktur angeordnet. Für eine gute Qualität des
Halbleiterlasers ist es erforderlich, dass die Bruchfläche eine möglichst plane Fläche darstellt. Im Stand der Technik kann es beim Brechen der Bruchfläche vorkommen, dass die
Bruchfläche, d.h. die Endfläche des Halbleiterlasers im
Bereich der aktiven Zone unterhalb der Ridgestruktur
Versetzungen aufweist. Die Versetzungen verschlechtern die Qualität des Halbleiterlasers. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Halbleiterlaser und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Halbleiterlaser gemäß Patentanspruch 1, durch das Verfahren gemäß
Patentanspruch 20 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil des Halbleiterlasers besteht darin, dass eine Endfläche des Halbleiterlasers, die als Bruchfläche
ausgebildet ist, im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ridgestruktur einen Endabschnitt aufweist und einseitig verbreitert ist. Durch die einseitige Verbreiterung durch den Endabschnitt wird beim Brechen der Bruchfläche erreicht, dass im Bereich der optischen Mode innerhalb der Ridgestruktur, weniger oder keine Versetzungen oder Querbrüche auftreten. Durch den verbreiterten Endabschnitt der Ridgestruktur werden beim Brechen der Bruchfläche Versetzungen oder Querbrüche erst seitlich neben der Ridgestruktur gebildet. Dadurch ist die Endfläche des Halbleiterlasers im Wesentlichen als ebene Bruchfläche ausgebildet. Auf diese Weise ist die optische Qualität der Endfläche erhöht. Die Endflächen sind
beispielsweise mit dielektrischen Schichten versehen, durch die ein Reflexionsgrad der Spiegelflächen zwischen 0,1 und 99% erreicht wird. Durch die plane Endfläche wird die
elektromagnetische Strahlung, die durch die aktive Zone erzeugt wird, kaum oder unwesentlich negativ beeinflusst.
Durch eine einseitige Verbreiterung des Endabschnittes werden Versetzungen beim Brechen des Halbleiterlasers erst außerhalb der optischen Mode erzeugt. Versuche haben gezeigt, dass beim Brechen Querversetzungen der Bruchebene im Bereich einer Mitte der Breite der Ridgestruktur auftreten. Durch die einseitige Verbreiterung der Ridgestruktur im Endabschnitt wird die Mitte der Breite der Ridgestruktur im Endabschnitt aus einem Bereich der normalen Ridgestruktur herausgeschoben. Zudem ist auf einer dem Endabschnitt gegenüberliegenden Seite der Ridgestruktur ein Bruchgraben angrenzend an die Endfläche und beabstandet von der Ridgestruktur in einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet. Der Bruchgraben unterstützt eine definierte Ausbildung einer Bruchkante beim Vereinzeln der Halbleiterlaser.
Somit werden auch seitliche Versetzungen der Bruchebene, die quer zur Endfläche, d.h. quer zur Bruchrichtung verlaufen, aus dem Bereich der normalen Ridgestruktur außerhalb des Endabschnittes herausgeschoben. Damit werden Versetzungen der Bruchfläche aus dem zentralen Bereich der aktiven Zone, in dem die elektromagnetische Strahlung durch die Ridgestruktur geführt wird, herausgeschoben. Somit wird eine verbesserte Ausbildung der Endfläche des Halbleiterlasers erreicht.
Insbesondere werden Störungen der Ausbildung der
elektromagnetischen Strahlung, die durch einen Querversatz im Bereich der Endfläche verursacht werden können, reduziert bzw. vermieden.
In einer Ausführungsform ist der Bruchgraben mithilfe eines mechanischen Ritzverfahrens, insbesondere mithilfe eines Diamanten, oder mithilfe eines Laserabtrageverfahrens in die Oberfläche eingebracht. Dadurch kann der Bruchgraben einfach, schnell und mit ausreichender Genauigkeit hergestellt werden.
In einer Ausführungsform ist der Bruchgraben durch ein chemisches Ätzverfahren in den Grundkörper eingebracht. Auf diese Weise kann eine präzise Form und Lage des Bruchgrabens hergestellt werden.
In einer Ausführungsform ist ein der Ridgestruktur
zugewandtes Ende des Bruchgrabens weniger als 300ym,
bevorzugt weniger als lOOym bzw. besonders bevorzugt weniger als 70ym von der Ridgestruktur beabstandet. Mithilfe dieser Abstände kann eine präzise Ausrichtung der Brechkante in Bezug auf den Endabschnitt erreicht werden.
In einer Ausführungsform weist eine Breite Y des Bruchgrabens senkrecht zur Endfläche 6 weniger als 100 ym, insbesondere weniger als 50ym, insbesondere weniger als 20ym auf. Damit wird eine ausreichende Führung der Bruchkante bei einer gleichzeitig schnellen Herstellung des Bruchgrabens
ermöglicht .
In einer Ausführungsform ist eine Tiefe des Bruchgrabens senkrecht zur Oberfläche des Grundkörpers größer als 2 ym, insbesondere größer als 10 ym, insbesondere größer als eine Höhe der Ridgestruktur. Mit diesen Werten ist eine
ausreichende Führung der Bruchkante bei gleichzeitig
schneller Herstellung mit geringer Beschädigung des
Grundkörpers gegeben.
In einer Ausführungsform ist eine Länge des verbreiterten Endabschnittes entlang einer Mittenachse der Ridgestruktur bis zur Endfläche kleiner als lOOym bzw. bevorzugt kleiner als 50ym und besonders bevorzugt kleiner als 20ym. Auf diese Weise wird eine ausreichende Sicherheit für die Führung der Bruchkante bereitgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Halbleiterlaser an beiden Endflächen bezogen auf die Längserstreckung eine Ridgestruktur mit einseitig angeordneten Endabschnitten auf. Auf diese Weise wird auf beiden Endflächen die
Wahrscheinlichkeit für die Ausbildung eines Querversatzes in einem zentralen Führungsbereich der elektromagnetischen
Strahlung entlang der Ridgestruktur vermieden bzw. reduziert. Somit weisen beide Endflächen eine bessere Qualität für eine Reflexion bzw. Auskopplung der geführten elektromagnetischen Strahlung auf.
In einer weiteren Ausführungsform sind die zwei Endabschnitte auf einer ersten Längsseite der Ridgestruktur angeordnet. Auf diese Weise können beide Endflächen von der gleichen Seite her gebrochen werden. Abhängig von der gewählten
Ausführungsform könnten die Endabschnitte auch auf
gegenüberliegenden Längsseiten der Ridgestruktur angeordnet sein. Dies würde jedoch ein aufwändigeres
Herstellungsverfahren erfordern, da die Bruchrichtung beim Brechen der Endflächen geändert werden müsste.
In einer Ausführungsform ist eine Breite bl des ersten
Endabschnitts senkrecht zu einer Mittenachse der
Ridgestruktur größer oder gleich einer Summe aus einer Breite b2 des zweiten Endabschnittes und einer Breite der
Ridgestruktur. Dadurch wird eine sichere Führung der
Bruchkante erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform werden Strahlungsverluste, die durch den Endabschnitt auftreten könnten, reduziert. Dazu nimmt die Breite der Ridgestruktur von einer normalen Breite der Ridgestruktur bis zu zweiten Breite des Endabschnittes angrenzend an die Endfläche kontinuierlich zu. Durch die langsame Zunahme wird die Ausbreitung der elektromagnetischen Strahlung möglichst wenig beeinträchtigt.
In einer weiteren Ausführungsform werden Strahlungsverluste durch den Endabschnitt abgeschwächt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Breite des Endabschnittes ausgehend von der Breite der Ridgestruktur in wenigstens einer Stufe, vorzugsweise in wenigstens zwei Stufen auf die zweite Breite des Endabschnittes angrenzend an die Endfläche zunimmt. Durch die stufenweise Verbreiterung des Endabschnittes ist eine einfache Ausbildung des Endabschnittes möglich.
In einer weiteren Ausführungsform sind die elektrischen
Verluste des Halbleiterlasers reduziert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ridgestruktur im verbreiterten Ende nur teilweise von einer Kontaktschicht bedeckt wird. Die
Kontaktschicht ist vorzugsweise entlang einer Mittenachse der Ridgestruktur im Endabschnitt ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Kontaktschicht vor der Endfläche in einem festgelegten Abstand zur Endfläche auf der Ridgestruktur enden. Zudem können bei Vorsehen einer
Taperstruktur seitliche Bereiche der Taperstruktur nicht mit der Kontaktschicht bedeckt sein. Durch die Verkleinerung der Fläche der Kontaktschicht werden elektrische Verluste, die keinen Beitrag zur Ausbildung der elektromagnetischen
Strahlung liefern, reduziert. In einer weiteren Ausführungsform weist die Ridgestruktur gegenüberliegend zur Seite des einseitigen Endabschnittes eine seitliche Einbuchtung auf, wobei die Breite der
Ridgestruktur in Richtung auf die Endfläche ab einem
festgelegten Abstand zur Endfläche abnimmt. Durch die
Ausbildung der Einbuchtung ist es möglich, beim Brechen die
Position der Brechkante auf eine gewünschte Position in Bezug auf die Längsachse der Ridgestruktur zu justieren. Auf diese Weise wird das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlasers verbessert. Zudem wird das Verfahren vereinfacht, da
Ungenauigkeiten beim Ansetzen des Brechwerkzeuges in Bezug auf eine optimale Brechebene durch die Ausbildung der
seitlichen Einbuchtung der Ridgestruktur ausgeglichen werden können . In einer weiteren Ausführungsform weist die Ridgestruktur angrenzend an den einseitig angeordneten Endabschnitt eine Taperstruktur auf, die wenigstens einseitig in Bezug auf eine Mittenachse der Ridgestruktur ausgebildet ist. Die
Taperstruktur stellt eine Verbreiterung der Ridgestruktur dar und reduziert Wellenleiterverluste.
In einer weiteren Ausführungsform weist der einseitig
angeordnete Endabschnitt eine abgerundete Seitenfläche auf. Insbesondere ist in einem Übergangsbereich zwischen der normalen Ridgestruktur und dem verbreiterten Ende eine abgerundete Seitenfläche ausgebildet. Auf diese Weise werden Verluste bei der Führung der elektromagnetischen Strahlung reduziert . In einer weiteren Ausführungsform wird eine verbesserte
Führung der elektromagnetischen Strahlung dadurch erreicht, dass der einseitig verbreiterte Endabschnitt mit zunehmenden Abstand von der Mittenachse der Ridgestruktur in der Breite zu- oder abnimmt.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann sowohl eine Zunahme der Breite mit zunehmendem Abstand von der
Mittenachse der Ridgestruktur als auch eine Abnahme der
Breite des Endabschnittes mit zunehmendem Abstand von der Mitte der Ridgestruktur vorteilhaft für die Qualität der elektromagnetischen Strahlung sein. In einer weiteren Ausführungsform des Halbleiterlasers sind zwei Ridgestrukturen vorgesehen, die nebeneinander angeordnet sind und angrenzend an eine gemeinsame Endfläche einen gemeinsamen, verbreiterten Endabschnitt aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, Halbleiterlaser mit mehreren
Ridgestrukturen mit einer verbesserten Endfläche
bereitzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform ist an oder vor einem verbreiterten Endabschnitt eine Begrenzungsstruktur
vorgesehen, die eine Begrenzung der Ausbreitungsrichtung bzw. -fläche der elektromagnetischen Strahlung bewirkt. Auf diese Weise wird eine Verbesserung eines Fernfeldes der
elektromagnetischen Strahlung erreicht. Insbesondere bei der Verwendung von einseitig angeordneten Endabschnitten für eine Verbesserung der Endfläche besteht die Gefahr, dass die
Abstrahlcharakteristik der elektromagnetischen Strahlung negativ beeinflusst, insbesondere aufgeweitet wird. Die
Aufweitung und/oder die Störung der Moden der
elektromagnetischen Strahlung kann durch das Vorsehen
entsprechender Begrenzungsstrukturen reduziert oder vermieden werden . Es wird ein Verfahren zum Herstellen von zwei
Halbleiterlasern beschrieben, wobei ein Grundkörper mit einer aktiven Zone und mit einer Ridgestruktur bereitgestellt wird, wobei die Ridgestruktur entlang einer Längsachse auf dem Grundkörper über der aktiven Zone angeordnet ist, wobei die Ridgestruktur einen einseitig angeordneten Endabschnitt aufweist und einseitig verbreitert ist, wobei auf einer dem Endabschnitt gegenüberliegenden Seite der Ridgestruktur ein Bruchgraben angrenzend an die Endfläche und beabstandet von der Ridgestruktur in einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei der Bruchgraben eine Ausnehmung
darstellt, wobei der Grundkörper und die der
Ridgestrukturabschnitt im Bereich des einseitig angeordneten Endabschnittes ausgehend von der Seite des Bruchgrabens und durch den Bruchgraben senkrecht zur Längsachse gebrochen werden, so dass zwei Halbeiterlaser mit einer Ridgestruktur mit einem einseitigen Endabschnitt gemäß Anspruch 1 erhalten werden . In einer Ausführung sind wenigstens zwei Ridgestrukturen parallel zueinander auf dem Grundkörper angeordnet, wobei jede Ridgestruktur wenigstens einen Endabschnitt aufweist, wobei jedem Endabschnitt ein Bruchgraben im Grundkörper auf einer gegenüber liegenden Seite der Ridgestruktur zugeordnet ist, wobei die Endabschnitte und die Bruchgräben auf einer geraden Linie angeordnet sind, wobei durch ein Brechen des Grundkörpers entlang der geraden Linie vier Halbleiterlaser erhalten werden. Ein weiterer Aspekt betrifft einen Wafer mit einem
Grundkörper und mit wenigstens zwei auf dem Grundkörper angeordneten Ridgestrukturen, die parallel zueinander und entlang von Längsachsen über einer aktiven Zone ausgerichtet sind, wobei die Ridgestrukturen jeweils eine erste Breite aufweisen, wobei die Ridgestrukturen in Bezug auf eine
Mittenachse der Ridgestruktur jeweils wenigstens einen einseitig angeordneten Endabschnitt aufweisen, so dass die Ridgestrukturen einseitig verbreitert sind, wobei auf einer dem Endabschnitt gegenüberliegenden Seite der Ridgestrukturen jeweils ein Bruchgraben beabstandet von der Ridgestruktur in einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei die Endabschnitte und die zugeordneten Bruchgräben auf einer geraden Linie angeordnet sind. Auf diese Weise können eine
Vielzahl von Halbleiterlasern einfach und schnell hergestellt werden .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen
Halbleiterlaser,
Fig. 2 eine schematische Ansicht von vorne auf eine
Seitenfläche des Halbleiterlasers,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teilabschnitt der Fig. 2, Fig. 4 eine Anordnung mit mehreren Halbleiterlasern als Teil eines Wafers,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes der Anordnung der Fig. 4 mit Angabe der Facettenbruchrichtung, Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Endabschnittes und einer Ridgestruktur,
Figuren 7 bis 11 verschiedene Ausführungsformen von
Endabschnitten und Ridgestrukturen eines Halbleiterlasers, Figuren 12 bis 17 weitere Ausführungsformen eines
Endabschnittes eines Halbleiterlasers,
Figuren 18 bis 25 weitere Ausführungsformen von
Endabschnitten eines Halbleiterlasers,
Figuren 26 und 27 abgerundete Endabschnitte eines
Halbleiterlasers,
Figuren 28 bis 33 weitere Ausführungsformen von
Endabschnitten eines Halbleiterlasers,
Figuren 34 bis 43 Endabschnitte eines Halbleiterlasers mit verschiedenen Formen der elektrischen Kontaktschicht, Figuren 44 bis 46 zeigen Teile von Endabschnitten von
Halbleiterlasern mit mehreren Ridgestrukturen,
Fig. 47 in einer schematischen Darstellung einen Endabschnitt eines Halbleiterlasers mit einer Vorrichtung zum Begrenzen der Moden der elektromagnetischen Strahlungen,
Fig. 48 eine schematische Draufsicht auf eine weitere
Ausführung eines Halbleiterlasers,
Fig. 49 eine schematische Ansicht von vorne auf eine
Seitenfläche des Halbleiterlasers der Fig. 48,
Fig. 50 eine Draufsicht auf einen Teilabschnitt der Fig. 49, Fig. 51 eine Anordnung mit mehreren weiteren Halbleiterlasern als Teil eines Wafers,
Fig. 52 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes der Anordnung der Fig. 51 mit Angabe der Facettenbruchrichtung, und
Fig. 53 eine schematische Darstellung eines Endabschnittes und einer Ridgestruktur zeigt.
Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, Störungen der Facette, d.h. Störungen einer planen Endfläche von
Halbleiterlasern mit Ridgestrukturen, die beispielsweise aufgrund von Verspannungen von Epitaxieschichten und
Verspannungsinduzierungen durch Kanten der Ridgestruktur bei Brechen der Endflächen auftreten können, zu reduzieren oder zu vermeiden.
Beim Spalten bzw. Brechen von Halbleiterlaserfacetten besteht die Gefahr, dass der Spaltbruch nicht in einer atomaren Ebene verläuft, sondern Stufen und Ausbrüche, so genannte
Querfacetten gebildet werden. Die Stufen und Ausbrüche verschlechtern die Haftung der auf die Facette nach dem
Spalten aufgebrachten Verspiegelungsschichten . Dies wirkt sich negativ auf Bauteileigenschaften (COMD, Alterung) aus. Zudem verändern Stufen und Ausbrüche (Querfacetten)
unkontrolliert die Reflexionseigenschaften der Laserfacette, d.h. der Endfläche des Halbleiterlasers, wodurch z.B. die Laserschwelle und/oder eine Lasersteilheit negativ
beeinflusst werden. Versuche haben gezeigt, dass Querfacetten vermehrt bei stark verspannten Halbleiterschichten auftreten können. Dies ist beispielsweise bei pseudomorph verspannt gewachsenen indium- oder aluminiumhaltigen Galliumnitridschichten der Fall.
Insbesondere stark indiumhaltige Quantenfilme von blau bis grün emittierenden galliumnitridbasierten Halbleiterlasern sind stark verspannt und damit anfällig für das Entstehen von Querfacetten beim Facettenspalten. Neben der Verspannung durch unterschiedliche Halbleitermaterialien erzeugen
zusätzlich auch geometrische Diskontinuitäten wie Ecken von Mesakanten eine Verspannung, die ebenfalls zum Entstehen von Querfacetten beim Facettenspalten führen können. Insbesondere ist experimentell beobachtet worden, dass in die Epischichten geätzte Ridgestrukturen Querfacetten im Bereich der
Quantenfilme unter der Ridgestruktur induzieren. Versuche haben gezeigt, dass für breitere Ridgestrukturen die
Wahrscheinlichkeit steigt, dass beim Facettenspalten eine Querfacette erzeugt wird. Versuche zeigten zudem, dass bei breiten Ridgestrukturen Querfacetten lateral mittig unter der Ridgestruktur im Quantenfilmbereich entstehen und sich bis zu einer nächsten geometrischen Störung z.B. eine Ecke eines Mesagrabens entlang der Richtung, in der die Facette
gespalten wird, fortpflanzt. Damit treten Querfacetten ausgerechnet unter der Mitte der Ridgestruktur und damit im lichtemittierenden Bereich der aktiven Zone des
Halbleiterlasers auf, in dem die höchsten elektrischen
Feldstärken auftreten. Im Folgenden werden Beispiele für Halbleiterlaser
beschrieben, die dazu geeignet sind, die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Querfacetten im Bereich der aktiven Zone unter der Ridgestruktur zu reduzieren oder vollständig das Auftreten von Querfacetten zu vermeiden. Ziel der
beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es, das Auftreten von Querfacetten aus dem Bereich der aktiven Zone unter der
Ridgestruktur herauszuschieben und in laterale Bereiche außerhalb des Führungsbereiches unter der Ridgestruktur zu verlagern. Den beschriebenen Lösungen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Querfacetten lateral mittig in Bezug auf die Breite der Ridgestruktur entspringen und sich entlang der Richtung, in der die Facette durch ein Brechmesser gebrochen wird, ausbreiten. Somit besteht eine Grundidee zur
Verbesserung der Qualität der Halbleiterlaser darin, die Ridgestruktur in dem Bereich, in dem der Halbleiterlaser gebrochen wird, breiter auszubilden als in einem angrenzenden Längsbereich. Durch die größere Breite der Ridgestruktur im Endabschnitt liegt die Mitte des verbreiterten Endes der Ridgestruktur seitlich versetzt neben der Mittenachse des übrigen Längsbereiches der Ridgestruktur. Damit treten
Querfacetten nur außerhalb des Führungsbereiches der
Ridgestruktur auf. Der Führungsbereich wird durch die Breite und Längserstreckung der Ridgestruktur außerhalb des
Endabschnittes festgelegt. Somit sind die auftretenden
Querfacetten seitlich versetzt gegenüber dem Führungsbereich der aktiven Zone angeordnet, in dem die größten
elektromagnetischen Feldstärken der elektromagnetischen
Strahlung auftreten. Somit kann die Qualität der
elektromagnetischen Strahlung, die durch den Halbleiterlaser erzeugt werden kann, deutlich verbessert werden.
Eine Grundidee besteht nun darin, einen Endabschnitt der Ridgestruktur einseitig mit Bezug auf eine Mittenachse der Ridgestruktur so breit zu machen, dass eine Mitte des
Endabschnittes außerhalb eines Breitenbereiches der üblichen Ridgestruktur angeordnet ist. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform auf einer Seite, die
gegenüberliegend zur Seite des Endabschnittes angeordnet ist, eine kleinere Verbreiterung vorgesehen werden, um z.B. einen Schielwinkel der elektromagnetischen Strahlung in einem
Fernfeld zu reduzieren. Weiterhin kann abhängig von der gewählten Ausführungsform im Endbereich der Ridgestruktur eine Taperstruktur vorgesehen sein, die Rückkoppelverluste der elektromagnetischen Strahlung aufgrund des einseitig angeordneten Endabschnittes reduziert. Zudem kann die Form des Endabschnittes in der Weise gewählt werden, dass eine Festlegung der Ebene der Bruchfacette beim Brechen vorgegeben wird. Weiterhin kann der Wirkungsgrad des Halbleiterlasers abhängig von der gewählten Ausführungsform durch eine
Teilabdeckung des Endabschnittes durch die
Kontaktmetallisierung erhöht werden. Zudem können
Vorrichtungen zur Verbesserung des Fernfeldes der
elektromagnetischen Strahlung vorgesehen werden.
Durch die räumliche Trennung der Ausbildung einer Versetzung oder einer Querfacette von einem Führungsbereich der
Ridgestruktur, in dem hohe elektromagnetische Feldstärken auftreten, wird eine lokal verbesserte Haftung der
dielektrischen Verspiegelungsschichten im Führungsbereich erreicht. Somit wird die Reflektivität der Facette nicht durch unterschiedliche Facettenwinkel beeinträchtigt. Beide Effekte wirken sich positiv auf die Laserperformance, d.h. die Schwelle, die Steilheit und die Alterung und auf eine Performanceverteilung aus. Die beschriebene Lösung erfordert keine Änderung der Folge der epitaktisch abgeschiedenen
Schichtenfolge und kann somit auf bestehende Strukturen von Schichtfolgen von Halbleiterlasern angewendet werden.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine
Draufsicht auf einen Halbleiterlaser 1, der einen Grundkörper 2 mit einer aktiven Zone und eine auf dem Grundkörper 2 angeordnete Ridgestruktur 3 aufweist. Die Ridgestruktur 3 ist entlang einer Mittenachse 8 ausgerichtet. Zudem weist die Ridgestruktur 3 jeweils an den Enden eine einseitige
Verbreiterung 5 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbreiterung 5 jeweils auf der gleichen Seite in Bezug auf die Mittenachse 8 der Ridgestruktur 7 angeordnet und im Wesentlichen senkrecht zur Mittenachse 8 ausgerichtet. Die Endabschnitte 5 bestehen aus dem gleichen Material wie die Ridgestruktur 3 und werden vorzugsweise gleichzeitig mit der Ridgestruktur 3 auf den Grundkörper 2 aufgebracht. Sowohl der Grundkörper 2 als auch die Ridgestruktur 3 und die
Endabschnitte 5 werden an den Endflächen 6 durch eine
Facette, d.h. eine gebrochene Endfläche begrenzt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform ist auf den Endflächen 6 jeweils eine Spiegelschicht 7 beispielsweise aus einem dielektrischen Material aufgebracht, um den Reflexionsgrad an den Endflächen auf einen gewünschten Bereich einzustellen. Der Endabschnitt 5 weist mindestens eine Breite senkrecht zur Mittenachse 8 auf, die breiter ist als die Breite der
Ridgestruktur 3 senkrecht zur Mittenachse 8. Durch die
Ridgestruktur 3 wird unter der Ridgestruktur 3 ein
Führungsbereich in der aktiven Zone für die
elektromagnetische Strahlung bewirkt, wobei der
Führungsbereich parallel zur Ridgestruktur 3 angeordnet ist und annähernd die gleiche Breite wie die Ridgestruktur 3 aufweist. Es ist eine Kontaktschicht 4 vorgesehen, die die Ridgestruktur 3 entlang der gesamten Länge bedeckt und zudem seitlich einen Teil der Oberfläche des Grundkörpers 2
abdeckt. Die Kontaktschicht 4 kann ein Bondpad darstellen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht auf eine Facette 6 des Halbleiterlasers der Fig. 1. In dieser Darstellung ist in gegenüber liegenden seitlichen Randbereichen jeweils ein Mesagraben 9 in den Grundkörper 2 eingebracht. Der
Grundkörper 2 weist eine Schichtabfolge einer Laserdiode mit einer aktiven Zone 10 zur Erzeugung elektromagnetischer
Strahlung auf. Die aktive Zone 10 ist unterhalb der
Ridgestruktur 3 im Grundkörper 2 angeordnet und schematisch dargestellt .
Die Ridgestruktur 3 stellt eine Wellenleiterführung dar und führt zu einer Ausbildung des Führungsbereiches 40 für optische Moden 12 der elektromagnetischen Strahlung, die von der aktiven Zone 10 erzeugt wird. Die optische Mode 12 ist schematisch in Form einer Ellipse unter der Ridgestruktur 3 dargestellt. Der Führungsbereich erstreckt sich über die Breite der Ridgestruktur 3. Der Endabschnitt 5 weist
vorzugsweise die gleiche Höhe wie die Ridgestruktur 3 auf. Zudem besteht der Endabschnitt 5 vorzugsweise aus dem
gleichen Material wie die Ridgestruktur 3 und wird
gleichzeitig mit der Ridgestruktur 3 und mit dem gleichen Verfahren hergestellt. Da der Endabschnitt 5 sehr kurz bezogen auf die Längserstreckung der Ridgestruktur 3 ist, hat der Endabschnitt 5 keine Auswirkung auf die Breite des
Führungsbereiches 40. Somit weist der Führungsbereich 40 auch an der Facette 6 die Breite der Ridgestruktur 3 auf. Die aktive Zone 10 kann in Form einer einfachen pn-Schicht oder in Form einer Quantenschicht oder einer Quantentopfstruktur mit verschiedenen Schichtfolgen ausgebildet sein. Neben der Ridgestruktur 3 ist der Endabschnitt 5 dargestellt, wobei eine gestrichelte Linie 13 eine Grenze zwischen der
Ridgestruktur 3 und dem Endabschnitt 5 andeutet. Die
gestrichelte Linie 13 zeigt den Übergang zwischen der
normalen Breite der Ridgestruktur 3 und dem Endabschnitt 5. Zudem ist in Fig. 2 mithilfe eines Pfeils 14 eine
Bruchrichtung dargestellt, in der die Facette 6 gebrochen wurde. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Bruchrichtung von rechts nach links. Durch die Ausbildung des Endabschnittes 5 ergibt sich in der Ebene der Facette 6 eine größere Breite der Ridgestruktur 3, sodass eine Mitte 15 der Ridgestruktur 3 seitlich versetzt zu dem Führungsbereich 40 für die optische Mode 12 angeordnet ist. Die Mitte 15 ist mithilfe einer weiteren gestrichelten Linie eingezeichnet. Zudem ist eine Querfacette 16 schematisch an der Facette 6 dargestellt. Die Querfacette 16 entspringt beim Brechen an der Mitte 15 im Bereich der aktiven Zone 10 und verläuft seitlich nach außen in Bruchrichtung, die durch einen Pfeil 14 dargestellt ist. Die Querfacette 16 wandert kurz vor
Erreichen des Mesagrabens 9 nach oben in die Oberfläche 11 des Grundkörpers 2. Durch den Endabschnitt 5 liegt die Mitte 15, an der sich Querfacetten 16 bilden, seitlich versetzt zur optischen Mode 12 und stört somit nicht die optischen und mechanischen Eigenschaften der Facette 6 im Führungsbereich 40 der optischen Mode 12 der elektromagnetischen Strahlung. Oberhalb der Fig. 2 ist die Fig. 3 dargestellt, die eine
Draufsicht eines Teilabschnittes des Halbleiterlasers 2 der Fig. 2 zeigt. Die Ridgestruktur 3 weist eine Breite B
senkrecht zu einer Längserstreckung der Ridgestruktur 3 auf. Der Endabschnitt 5 erstreckt sich ausgehend von der Ridgestruktur 3 bis zu einer vorgegebenen zweiten Breite B2 senkrecht zur Längserstreckung der Ridgestruktur 3. Zudem grenzt der Endabschnitt 5 an die Facette 6 an und erstreckt sich eine festgelegte Länge L parallel zur Längserstreckung der Ridgestruktur 3.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Wafers 17, auf dem mehrere Halbleiterlaser 1 zusammenhängend hergestellt wurden. Dabei erstreckt sich eine Ridgestruktur 3 über mehrere
Halbleiterlaser 1. die Halbleiterlaser 1 sind entsprechend der Ausführung der Figur 1 ausgebildet. Zwischen zwei
Halbleiterlasern 1 ist jeweils ein Endabschnitt 5 als Teil der Ridgestruktur 3 ausgebildet, der sich seitlich von der Längsachse der Ridgestruktur 3 von der Ridgestruktur 3 weg erstreckt. Zur Vereinzelung der Halbleiterlaser 1 wird der Wafer 17 in Teilstücke unterteilt, wobei der Wafer 17
senkrecht zur Längserstreckung der Ridgestruktur 3 im Bereich der Endabschnitte 5 gebrochen wird.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines
Endabschnittes 5 der Figur 4, wobei auf die Darstellung der Kontaktschicht verzichtet wurde. Eine gedachte Ebene der Facettenbruchrichtung ist mithilfe des Pfeiles 14
dargestellt .
Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen
Endbereich eines Halbleiterlasers 1 mit einer Ridgestruktur 3 gemäß Figur 1, wobei auf die Darstellung der Kontaktschicht verzichtet wurde. Die Ridgestruktur 3 weist eine Breite w senkrecht zu einer Längserstreckung der Ridgestruktur entlang einer Mittenachse 8 auf. Zudem weist die Ridgestruktur 3 angrenzend an die Facette 6 einen seitlichen Endabschnitt 5 auf, der eine Breite bl und eine Länge Δζ aufweist. Die
Bruchrichtung zum Spalten des Grundkörpers 2 und der
Ridgestruktur 3 ist mit dem Pfeil 14 dargestellt.
Weiterhin weist die Ridgestruktur 3 einen zweiten
Endabschnitt 18 auf, der gegenüberliegend zum Endabschnitt 5 angeordnet ist und eine Breite b2 und eine Länge Δζ aufweist. Vorzugsweise ist folgende Bedingung erfüllt, damit eine
Querfacette seitlich versetzt zur optischen Mode angeordnet ist: bl > w + b2. Somit ist die Ridgestruktur 3 angrenzend an die Facette 6 asymmetrisch auf einer Seite, in der Figur 6 asymmetrisch auf der linken Seite breiter ausgebildet als auf der rechten Seite. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf den zweiten Endabschnitt 18 auch verzichtet werden. Da eine optische Mode typischerweise etwas breiter ist als die Ridgestruktur 3, können vorzugsweise der Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 so dimensioniert werden, dass folgende Bedingung erfüllt ist: bl ^ w + 2 ym + b2. Für eine weitere Minimierung von optischen Verlusten kann der erste und der zweite Endabschnitt 5, 18 in der Weise
dimensioniert werden, dass folgende Bedingung erfüllt ist: bl > w + 4 ym + b2. Sollte auf den zweiten Endabschnitt 18 verzichtet werden, können die vorstehenden Bedingungen ohne die Breite b2 für den zweiten Endabschnitt 18 verwendet werden, um die Dimensionierung des Endabschnittes 5
festzulegen .
Wie bereits oben ausgeführt, kann die Ridgestruktur 3 in einem Endbereich angrenzend an die Facette 6 einseitig oder beidseitig durch einen zusätzlichen seitlichen Endabschnitt 5, 18 breiter ausgebildet sein, d.h. einen einseitigen
Endabschnitt 5 oder zusätzlich einen zweiten Endabschnitt 18 aufweisen. Eine asymmetrisch verbreiterte Ridgestruktur 3 weist in Richtung der optischen Strahlausbreitung, d.h. in einer longitudinalen Richtung eine Änderung der Ridgebreite auf. Bei einer asymmetrischen Verbreiterung ist der breitere Endabschnitt auf der Seite angeordnet, in die der Bruch der Laserfacette beim Spalten der Facette verläuft. Eine
longitudinale Distanz Δζ, über die sich der Endabschnitt 5 und/oder der zweite Endabschnitt 18 erstreckt, hat eine
Auswirkung auf die optische Verteilung des Lichts unterhalb der Ridgestruktur 3, die als Wellenleiter funktioniert. Die Länge von Δζ kann beispielsweise kleiner lOOym sein,
bevorzugt kleiner 40ym und besonders bevorzugt kleiner 20ym. Insbesondere kann die Länge von Δζ vorteilhaft kleiner oder gleich der Rayleigh-Länge zR sein. Die Rayleigh-Länge zR wird durch zr=n*wo2 *η/λ/Μ2 berechnet, wobei n die Kreiszahl, λ die Wellenlänge in Vakuum bzw. die Emissionswellenlänge des
Lasers, n der Brechungsindex des Materials bzw. der effektive Brechungsindex der Lasermode, wo die Strahltaille bzw. in erster Näherung die Ridgebreite, M2 die Beugungsmaßzahl des Lasers ist.
Eine asymmetrische Verbreiterung der Ridgestruktur 3 kann zu einer Beeinflussung der Strahlungsrichtung bzw. zu einer Aufweitung des Strahlungswinkels der elektromagnetischen Strahlung führen. Somit kann die elektromagnetische Strahlung den Halbleiterlaser teilweise in einem Winkel ungleich 90° zur Facette 6 verlassen und einen sogenannten Schielwinkel im Fernfeld aufweisen. Durch den Schielwinkel ergibt sich ein optischer Verlust. Zur Vermeidung oder Reduzierung des
Schielwinkels kann es vorteilhaft sein, gegenüberliegend zum Endabschnitt 5 den zweiten Endabschnitt 18 vorzusehen, der die Ridgestruktur 3 gegenüber zur Seite des Endabschnittes 5 verbreitert . Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann vorzugsweise die Breite b2 des zweiten Endabschnittes 18 so breit sein, dass die Mitte der Ridgestruktur angrenzend an die Facette 6 seitlich des Führungsbereiches 40 liegt und die Ausbildung der optischen Mode 12 kaum oder nicht gestört wird.
Beispielsweise kann die Breite b2 des zweiten Endabschnittes 18 kleiner sein als zweimal die Ridgebreite w oder kleiner sein als einmal die Ridgebreite. Insbesondere kann für die Breite b2 des zweiten Endabschnitts 18 folgende Formel gelten: b2 < 0,0227-Az-w
Bevorzugt kann für die Breite b2 des zweiten Endabschnitts 18 folgende Formel gelten: b2 < 0 , 0227 · Δζ · w/2 Für eine weitere Reduzierung der Wellenleiterverluste, die durch das Vorsehen eines Endabschnittes 5 erzeugt werden, kann im Übergang zwischen der Ridgestruktur 3 und dem
Endabschnitt 5 bzw. dem zweiten Endabschnitt 18 eine
Taperstruktur vorgesehen sein. Die Taperstruktur stellt eine graduelle Verbreiterung der Ridgestruktur entlang der
Längserstreckung der Ridgestruktur 3 vorzugsweise innerhalb einer vorgegebenen Propagationsdistanz dar. Dabei können Seitenflächen der Taperstruktur gerade, exponentiell
gekrümmt, sinus- bzw. cosinusförmig oder gebogen sein.
Weiterhin können Seitenflächen der Taperstruktur mehrere Stufen aufweisen. Zudem können Seitenflächen der
Taperstruktur eine Kombination aus Stufen und
gekrümmten/gebogenen Flächen aufweisen. Ein Vorteil der
Taperstruktur besteht darin, dass eine verbreiterte optische Mode eine größere Strahltaille aufweist. Dadurch vergrößert sich die Rayleigh-Länge und der Wellenleiterverlust sinkt im Vergleich zu einer geringeren Rayleigh-Länge bei einer gleichen Propagationsdistanz.
Die Figuren 7 bis 11 zeigen verschiedene Formen von
Taperstrukturen 19, die im Übergangsbereich zwischen einer Ridgestruktur 3 und einem Endabschnitt 5 bzw. einem zweiten Endabschnitt 18 angeordnet sind. Die Taperstruktur 19 ist als Teil der Ridgestruktur 3 ausgebildet und weist vorzugsweise die gleiche Höhe wie die Ridgestruktur 3 auf. Fig. 7 zeigt eine Ridgestruktur 3, die angrenzend an die Facette 6 einen verbreiterten Endbereich mit einem Endabschnitt 5 und einem zweiten Endabschnitt 18 aufweist. Zudem geht die
Ridgestruktur 3 ab einer Übergangslinie 20 in Richtung auf die Facette 6 in eine Taperstruktur 19 über. Die
Taperstruktur 19 ist in Form einer konischen Struktur
ausgebildet, wobei sich der Durchmesser der Taperstruktur 19 ausgehend von der Übergangslinie 20 bis zu dem Endabschnitt 5 bzw. dem zweiten Endabschnitt 18 auf beiden Seiten 21, 22 kontinuierlich verbreitert. Gegenüber liegende Seitenflächen 41,42 der Taperstruktur 19 sind als ebene Flächen
ausgebildet . Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die
Ridgestruktur 3 nur einseitig einen Endabschnitt 5 aufweist. Zudem ist nur eine einseitige Taperstruktur 19 vorgesehen. Die einseitige Taperstruktur 19 verbreitert über eine erste Seitenfläche 41 ausgehend von der Übergangslinie 20 in
Richtung auf den Endabschnitt 5 die Breite der Ridgestruktur 3 nur auf einer ersten Seite 21 stetig mit zunehmendem
Abstand von der Übergangslinie 20. Die erste Seitenfläche 41 ist als ebene Fläche ausgebildet.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im
Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 7 entspricht, wobei jedoch zusätzlich der zweite Endabschnitt 18 seitlich über eine Stufe auf einer zweiten Seite 22 aus der konischen
Taperstruktur 19 herausragt.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im
Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 9 entspricht, wobei jedoch die Übergangslinie 20 weiter von dem Endabschnitt 5 und dem zweiten Endabschnitt 18 entfernt angeordnet ist. Die Übergangslinie 20 kann beispielsweise mehr als 10 ym, vorzugsweise mehr als 40 ym und besonders bevorzugt mehr als 100 ym von dem Endabschnitt 5 beabstandet sein. Je größer der Abstand t zwischen der Übergangslinie 20 und dem Endabschnitt 5 ist, d.h. je länger die Taperstruktur 19 ist, umso geringer sind die Wellenleiterverluste. Auch bei Fig. 10 nimmt die Breite der Taperstruktur 19 beginnend bei der Übergangslinie 20 stetig in Richtung auf den Endabschnitt 5, wie bei Fig.9 zu .
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 9 entspricht, wobei jedoch die
Taperstruktur 19 ausgehend von der Übergangslinie 20
exponentiell auf beiden Seiten 21, 22 über gekrümmte
Seitenflächen 41,42 in Richtung auf den Endabschnitt 5 und den zweiten Endabschnitt 18 in der Breite zunimmt. Die Krümmungsradien der Seitenflächen 41,42 können konstant sein oder sich entlang der Seitenflächen 41,42 ändern.
Die Figuren 12 bis 17 zeigen weitere Ausführungsformen von Halbleiterlasern 1 mit Ridgestrukturen 3, die Taperstrukturen 19 aufweisen, wobei der Endabschnitt 5 und/oder der zweite Endabschnitt 18 mit zunehmendem Abstand von einer Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 in der Länge, d.h. in der Erstreckung parallel zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 abnimmt. Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen der
Ausführungsform der Fig. 9 entspricht. Der Endabschnitt 5 weist eine weitere Seitenfläche 43 auf, die als gerade Fläche ausgebildet ist. Die weitere Seitenfläche 43 läuft in einem spitzen Winkel auf die Facette 6 zu. Zudem mündet die weitere Seitenfläche 43 an einer Übergangslinie 23 in einem
festgelegten Abstand zur Facette 6 in die erste Seitenfläche 41 der Taperstruktur 19. Der zweite Endabschnitt 18 weist eine weitere zweite Seitenfläche 44 auf, die als gerade
Fläche ausgebildet ist. Die weitere zweite Seitenfläche 44 läuft in einem stumpfen Winkel auf die Facette 6 zu. Zudem mündet die weitere zweite Seitenfläche 44 an einer
Übergangslinie 23 in einem festgelegten Abstand zur Facette 6 in die erste Seitenfläche 41 der Taperstruktur 19. Die Länge des Endabschnittes 5 und des zweiten Endabschnittes 18, d.h. die Erstreckung parallel zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 nimmt mit abnehmendem Abstand von der Facette 6 ab.
Fig. 13 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 12, wobei jedoch der Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 jeweils eine Spitze 45 aufweisen, die nahe der Facette 6 ausgebildet ist. Die Spitze 45 ist beispielsweise dadurch entstanden, dass beim Brechen der Facette 6 die Bruchebene nicht genau in der Mitte bezogen auf den Endabschnitt 5 und den zweiten
Endabschnitt 18 lag.
Fig. 14 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem der zweite
Endabschnitt 18 neben der Spitze 45 eine Einkerbung 24 in Richtung auf die Mittenachse 8 aufweist. Die Einkerbung 24 kann beispielsweise verwendet werden, um eine Startebene 25 für das Brechen der Facette 6 vorzugeben. Wird die Einkerbung
25 beim Berechen nicht genau getroffen, so kann eine Form gemäß Fig. 14 entstehen.
Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform eines
Halbleiterlasers mit einer Ridgestruktur 3, wobei die
Taperstruktur 19 auf einer ersten Seite 21 der Ridgestruktur 3 mit in einer abgerundeten ersten Seitenfläche 41 in eine abgerundete weitere Seitenfläche 43 des Endabschnittes 5 übergeht. Die weitere Seitenfläche 43 läuft in einem spitzen Winkel auf die Facette 6 zu. Die Taperstruktur 19 weist auf der zweiten Seite 22 der Ridgestruktur 3 eine geradlinige zweite Seitenfläche 42 auf. Die zweite Seitenfläche 42 läuft ausgehend von der Übergangslinie 20 in Richtung auf die
Facette 6 zu, wobei sich die Breite der Ridgestruktur 3 kontinuierlich auf der zweiten Seite 22 gegenüber der
Mittenachse 8 vergrößert. Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die
Taperstruktur 19 mit der ersten Seitenfläche 41 einseitig auf der ersten Seite 21 ausgehend von der Übergangslinie 20 in Richtung auf die Facette 6 stetig die Breite der
Ridgestruktur vergrößert. In dieser Ausführungsform ist der Endabschnitt 5 vollständig in die Taperstruktur 19
integriert .
Fig. 17 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen gemäß der Ausführung der Fig. 16 ausgebildet ist, wobei jedoch die Taperstruktur 19 eine Spitze 45 aufweist und ab einem Abstand
26 von der Facette 6 in der Breite wieder kontinuierlich in Richtung auf die Facette 6 abnimmt.
In den bisherigen Beispielen war die Verbreiterung der
Ridgestruktur näherungsweise rechteckig ausgebildet. Für eine stärkere Führung der Bruchkante beim Brechen der Facette kann die Verbreiterung der Ridgestruktur auch andere Formen annehmen, die durch Veränderung der lokalen Verspannungsverteilung eine verstärkte Wirkung der Verbreiterung hervorrufen.
Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1 mit einer Ridgestruktur 3, einem Endabschnitt 5 und einem zweiten Endabschnitt 18. Der Endabschnitt 5 weist eine weitere Seitenfläche 43 auf, die in einem Winkel kleiner als 90 zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 angeordnet ist.
Somit nimmt die Erstreckung des Endabschnittes 5 parallel zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 mit zunehmendem Abstand von der Mittenachse 8 zu. Der zweite Endabschnitt 18 weist eine weitere zweite Seitenfläche 44 auf, die in einem Winkel größer als 90° zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3
angeordnet ist. Somit ist der zweite Endabschnitt 18 in der Weise ausgebildet, dass die Erstreckung des zweiten
Endabschnittes 18 parallel zur Mittenachse 8 mit zunehmendem Abstand von der Mittenachse 8 abnimmt.
Fig. 19 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 18 entspricht, wobei jedoch kein zweiter Endabschnitt 18 vorgesehen ist.
Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Endabschnitt 5 eine weitere Seitenfläche 43 aufweist, die in einem Winkel größer als 90° zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3
angeordnet ist. Somit nimmt die Erstreckung des
Endabschnittes 5 parallel zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 mit zunehmendem Abstand von der Mittenachse 8 ab. Die weitere Seitenfläche 43 geht über eine Stufe in die Facette 6 über.
Fig. 21 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 20, wobei die weitere Seitenfläche 43 in einem spitzen Winkel in die Facette 6 übergeht.
In Fig. 22 weist die weitere Seitenfläche 43 des
Endabschnittes 5 zwei Stufen 27, 28 auf. Der Endabschnitt 5 der Fig. 22 verbreitert sich ausgehend von der Ridgestruktur 3 in einer ersten Stufe 27 auf eine erste Breite und mit abnehmendem Abstand zur Facette 6 in einem zweiten Abstand mit einer zweiten Stufe 28 auf eine zweite größere Breite als bei der ersten Stufe 27. Über eine dritte Stufe 46 geht die weitere Seitenfläche in die Facette 6 über.
Fig. 23 zeigt eine Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1 mit einer Ridgestruktur 3, die auf der ersten Seite 21 einen Endabschnitt 5 und auf der zweiten Seite 22 einen zweiten Endabschnitt 18 angrenzend an die Facette 6 aufweist. Der
Endabschnitt 5 weist eine weitere Seitenfläche 43 auf, die in einem Winkel größer als 90° zur Mittenachse 8 der
Ridgestruktur 3 angeordnet ist. Somit nimmt die Erstreckung des Endabschnittes 5 parallel zur Mittenachse 8 der
Ridgestruktur 3 mit zunehmendem Abstand von der Mittenachse 8 ab. Die weitere Seitenfläche 43 geht über eine Stufe in die Facette 6 über. Der zweite Endabschnitt 18 weist eine weitere zweite Seitenfläche 44 auf, die in einem Winkel größer als 90° zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 angeordnet ist. Somit ist der zweite Endabschnitt 18 in der Weise
ausgebildet, dass die Erstreckung des zweiten Endabschnittes 18 parallel zur Mittenachse 8 mit zunehmendem Abstand von der Mittenachse 8 abnimmt. Sowohl die weitere Seitenfläche 43 des Endabschnittes 5 als auch die weitere zweite Seitenfläche 44 des zweiten Endabschnittes 18 gehen über eine Stufe in die Facette 6 über.
Fig. 24 zeigt eine Ausbildungsform, bei der der Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 in Form von Rechtecken ausgebildet sind. Der Endabschnitt 5 weist eine größere
Längserstreckung parallel zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 auf als der zweite Endabschnitt 18.
Fig. 25 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 18 entspricht, wobei jedoch der zweite Endabschnitt 18 rechteckig ausgebildet ist. Fig. 26 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei der
Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 jeweils in Form von Reckecken ausgebildet sind und jeweils eine Einbuchtung 29, 30 in Eckbereichen der weiteren Seitenfläche 43 bzw. der weiteren zweiten Seitenfläche 44 aufweisen. Die Einbuchtung 29, 30 rundet Eckbereiche des Endabschnittes 5 und des zweiten Endabschnittes 18 mit einer konkaven Form ab.
Fig. 27 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei der
Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 jeweils in Form von Reckecken ausgebildet sind und jeweils eine Einbuchtung 29, 30 in Eckbereichen der weiteren Seitenfläche 43 bzw. der weiteren zweiten Seitenfläche 44 aufweisen. Die Einbuchtung 29, 30 rundet Eckbereiche des Endabschnittes 5 und des zweiten Endabschnittes 18 mit einer konvexen Form ab.
Fig. 28 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der erste und der zweite Endabschnitt rechteckförmig ausgebildet sind. Der zweite Endabschnitt 18 weist eine zweite Einbuchtung 30 angrenzend an die Facette 6 auf. Die zweite Einbuchtung 30 ist vorgesehen, um beim Spalten der Halbleiterlaser 1 eine Startebene 25 präzise vorzugeben. Gestrichelt ist in Fig. 28 die abgespaltene Seite dargestellt. Vor dem Spalten ist die zweite Einbuchtung 30 in Form einer zulaufenden Nut
ausgebildet.
Fig. 29 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der erste und der zweite Endabschnitt rechteckförmig ausgebildet sind. In dieser Ausführung weist auch der Endabschnitt 5 eine erste Einbuchtung 29 angrenzend an die Facette 6 aufweist.
Gestrichelt ist in Fig. 29 die abgespaltene Seite
dargestellt. Vor dem Spalten ist die erste Einbuchtung 29 in Form einer zulaufenden Nut ausgebildet. Fig. 30 zeigt eine Ausführungsform mit einer Taperstruktur 19 und einem Endabschnitt 5. In der Taperstruktur 19 ist
gegenüberliegend zum Endabschnitt 5 angrenzend an die Facette 6 eine zweite Einbuchtung 30 vorgesehen. Gestrichelt ist in Fig. 30 die abgespaltene Seite dargestellt. Vor dem Spalten ist die zweite Einbuchtung 30 in Form einer zulaufenden Nut ausgebildet . Fig. 31 zeigt eine Anordnung mit einer Taperstruktur 19, einem Endabschnitt 5 und einem zweiten Endabschnitt 18. Der Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 sind
rechteckförmig ausgebildet. Der zweite Endabschnitt 18 weist eine zweite Einbuchtung 30 angrenzend an die Facette 6 auf. Die zweite Einbuchtung 30 ist vorgesehen, um beim Spalten der Halbleiterlaser 1 eine Startebene 25 präzise vorzugeben.
Gestrichelt ist in Fig. 31 die abgespaltene Seite
dargestellt. Vor dem Spalten ist die zweite Einbuchtung 30 in Form einer zulaufenden Nut ausgebildet.
Fig. 32 zeigt eine Ausbildung, die im Wesentlichen gemäß der Fig. 28 ausgebildet ist, wobei jedoch die freie Kante der weiteren Seitenfläche 43 des Endabschnittes 5 und der
weiteren zweiten Seitenfläche 44 des zweiten Endabschnittes 18 abgerundet ausgebildet sind. Gestrichelt ist in Fig. 32 die abgespaltene Seite dargestellt. Vor dem Spalten ist die zweite Einbuchtung 30 in Form einer zulaufenden Nut
ausgebildet . Fig. 33 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer
Ridgestruktur 3, einem Endabschnitt 5 und einem zweiten
Endabschnitt 18. Die weitere Seitenfläche 43 des
Endabschnittes 5 ist in einem Winkel kleiner als 90° zur Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 angeordnet. Zudem ist die weitere zweite Seitenfläche 44 des zweiten Endabschnittes 18 parallel zur weiteren Seitenfläche 43 und vorzugsweise in einer gleichen Ebene angeordnet. Zudem weist der Endabschnitt 5 angrenzend an die Facette 6 eine Einbuchtung 29 auf.
Gestrichelt ist in Fig. 33 die abgespaltene Seite
dargestellt. Vor dem Spalten ist die Einbuchtung 29 in Form einer zulaufenden Nut ausgebildet. Die Einbuchtungen 29, 30 ist jedoch nicht bis in den
Führungsbereich 40 der optischen Mode 12 geführt, sondern enden seitlich davon. Zudem können die Endabschnitte 5 und die zweiten
Endabschnitte 18 der beschriebenen Ausführungsformen gemäß den Bedingungen und Formeln ausgebildet sein, die anhand von Figur 6 erläutert wurden. Die Figuren 34 bis 43 zeigen verschiedene Ausführungsformen, bei denen die Kontaktschicht für verschiedene Randbedingungen in der Form optimiert ist.
Fig. 34 zeigt eine schematische Darstellung eines Teiles eines Halbleiterlasers 1 mit einer Ridgestruktur 3 mit einem rechteckigen Endabschnitt 5 und einem rechteckigen zweiten Endabschnitt 18. Auf der Ridgestruktur 3 ist eine
Kontaktschicht 4 aufgebracht, die bis zur Facette 6 geführt ist. Durch die Aufbringung der Kontaktschicht 4 nur im
Bereich der Ridgestruktur 3 werden Leckströme reduziert.
Fig. 35 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der gemäß Fig. 34 ausgebildet ist, wobei jedoch nur der Endabschnitt 5 vorgesehen ist und auf den zweiten Endabschnitt 18 verzichtet wurde.
Fig. 36 zeigt einen Teil einer Ausführungsform eines
Halbleiterlasers 1, der gemäß der Ausführung der Fig. 9 ausgebildet ist, wobei die Kontaktschicht 4 in Form eines rechteckförmigen Streifens mit einer konstanten Breite über der Ridgestruktur 3, der Taperstruktur 19 und dem ersten und dem zweiten Endabschnitt 5, 18 angeordnet ist und bis zur Facette 6 geführt ist. Die Kontaktschicht 4 weist die Breite der Ridgestruktur 3 auf.
Fig. 37 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen gemäß der Fig. 9 ausgebildet ist, wobei die Kontaktschicht 4 beginnend mit der Übergangslinie 20 in der Breite in Richtung auf die Facette 6 konisch auf beiden Seiten 21, 22 zunimmt, jedoch nicht die gesamte Breite der konisch ausgebildeten Taperstruktur 19 bedeckt .
Fig. 38 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen gemäß Fig. 34
ausgebildet ist, wobei jedoch die Kontaktschicht 4 nicht bis zur Facette 6 geführt ist, sondern in einem festgelegten Abstand d im Bereich des Endabschnittes 5 und des zweiten Endabschnittes 18 endet. Diese Ausführungsform weist ein höheres Level (COD-Level) auf, ab dem eine thermische
Zerstörung des Halbleiterlasers erfolgt. Fig. 39 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen gemäß Fig. 34
ausgebildet ist, wobei sich die Kontaktschicht 4 jedoch auf beiden Seiten der Ridgestruktur 3 ein vorgegebenes Stück in Richtung des Endabschnittes 5 und des zweiten Endabschnittes 18 erstreckt.
Fig. 40 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen gemäß der
Ausführungsform der Fig. 38 ausgebildet ist, wobei jedoch die Kontaktschicht 4 einen festgelegten Abstand vor dem
Endabschnitt 5 und dem zweiten Endabschnitt 18 auf der
Ridgestruktur 3 endet.
Fig. 41 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen gemäß der Fig. 35 ausgebildet ist, wobei die Kontaktschicht 32 angrenzend am Übergang zwischen der Ridgestruktur 3 und dem Endabschnitt 5 in einem festgelegten Abstand zur Facette 6 endet. Fig. 42 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, der im Wesentlichen wie Fig. 39
ausgebildet ist, wobei jedoch der gesamte zweite Endabschnitt 18 mit der Kontaktschicht 4 bedeckt ist. Zudem ist spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Mittenachse 8 der
Ridgestruktur 3 der gleiche Teil des Endabschnittes 5 mit der Kontaktschicht 4 bedeckt. Auf diese Weise ist die Absorption im Bereich des Endabschnitts 5 und des zweiten Endabschnitts 18 reduziert.
Fig. 43 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, bei dem sowohl der zweite Endabschnitt 18 als auch der Endabschnitt 5 vollständig mit der
Kontaktschicht 4 bedeckt sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Herstellung einfach durchzuführen.
Fig. 44 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterlasers 1, bei dem mehrere Ridgestrukturen 3
parallel bzw. nebeneinander auf einem Grundkörper 2 mit einer aktiven Zone angeordnet sind. Die Ridgestrukturen sind in einem Endbereich mit einem gemeinsamen Endabschnitt 5 und einem gemeinsamen zweiten Endabschnitt 18 versehen. Die
Breite im Bereich des Endabschnittes 5 und des zweiten
Endabschnittes 18 sind so gewählt, dass die Mitte 15 bei einer Bruchrichtung, die mithilfe des Pfeiles 14 dargestellt ist, seitlich neben dem Führungsbereich 40 der optischen Mode 12 der in Bruchrichtung gesehen letzten Ridgestruktur 3 angeordnet ist.
Diese Anordnung kann nun, wie schematisch in Fig. 45
dargestellt ist, mit allen Formen für die Taperstruktur 19 und die Formen für den Endabschnitt 5 und die Formen für den zweiten Endabschnitt 18 kombiniert werden, wie anhand der vorhergehenden Figuren erläutert wurde. Fig. 45 zeigt ein Beispiel, bei dem der Endabschnitt 5 und der zweite
Endabschnitt 18 gemäß Fig. 18 ausgebildet sind.
In den Figuren 44 und 45 sind die Kontaktschichten nicht explizit dargestellt. Fig. 46 zeigt ein Beispiel für einen Halbleiterlaser 1, wobei jeweils eine Kontaktschicht 4 auf einer Ridgestruktur 3 aufgebracht ist. Die zwei
Kontaktschichten 4 sind elektrisch voneinander getrennt ausgeführt. Abhängig von der gewählten Ausführung können die Kontaktschichten 4 verschiedener Ridgestrukturen 3 auch als eine zusammenhängende Kontaktschicht ausgebildet sein. Die Kontaktschicht 4 kann gemäß den erläuterten Beispielen abhängig von der gewünschten Ausführungsform in den
verschiedensten Formen ausgebildet sein.
Fig. 47 zeigt in einer schematischen Darstellung einen
Halbleiterlaser 1 mit einer Ridgestruktur 3 und einem
Endabschnitt 5 und einem zweiten Endabschnitt 18. Zudem sind im Übergangsbereich zwischen der Ridgestruktur 3 und dem Endabschnitt 5 und dem zweiten Endabschnitt 18 eine
Begrenzungsstruktur 33 vorgesehen, die die Ausbildung der elektromagnetischen Strahlung in Bezug auf ein Fernfeld verbessern. Entsprechende Beispiele für Begrenzungsstrukturen sind beispielsweise in DE 10 2011 054 954 AI beschrieben. Die Begrenzungsstruktur 33 kann mit den im vorherigen Text beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden .
Fig. 48 zeigt eine Ausführung eines Halbleiterlasers 1, der gemäß Fig. 1 ausgebildet ist, wobei jedoch auf einer Seite des Grundkörpers 2, die gegenüberliegend zum Endabschnitt 5 angeordnet ist, ein Bruchgraben 47 in der Oberfläche 11 des Grundkörpers 2 ausgebildet ist. Der Bruchgraben 47 ist in einem festgelegten Abstand d zur Ridgestruktur 3 und
angrenzend an die jeweilige Endfläche 6 in die Oberfläche des Grundkörpers 2 eingebracht. Abhängig von der gewählten
Ausführung kann der Bruchgraben 47 bis an eine Seitenfläche 48 das Halbleiterlasers 1 angrenzen. Zudem kann der
Bruchgraben einen Abstand von der Seitenfläche 48 aufweisen.
Der Bruchgraben 47 kann mithilfe eines mechanischen
Ritzverfahrens, insbesondere mithilfe eines Diamanten, oder mithilfe eines Laserabtrageverfahrens in die Oberfläche eingebracht werden. Zudem kann der Bruchgraben 47 durch ein chemisches Ätzverfahren in die Oberfläche 11 des Grundkörpers 2 eingebracht werden. Der Bruchgraben 47 kann in der Weise angeordnet sein, dass ein der Ridgestruktur 3 zugewandtes Ende des Bruchgrabens 47 einen Abstand d von weniger als 300ym, bevorzugt weniger als lOOym, besonders bevorzugt weniger als 70ym von der
Ridgestruktur 3 aufweist. Zudem kann eine Breite Y des
Bruchgrabens 47 senkrecht zur Endfläche 6 weniger als 100 ym, insbesondere weniger als 50ym, insbesondere weniger als 20ym betragen. Weiterhin kann eine Tiefe T des Bruchgrabens 47 senkrecht zur Oberfläche 11 des Grundkörpers 2 größer als 2 ym, insbesondere größer als 10 ym, insbesondere größer als eine Höhe der Ridgestruktur 3 im Grundkörper 2 sein. Diese Werte für die Tiefe T des Bruchgrabens 47 können auch im Bereich des Mesagrabens 9 vorgesehen sein. Zudem kann eine Länge L des verbreiterten Endabschnittes 5, 18 entlang einer Mittenachse 8 der Ridgestruktur 3 bis zur Endfläche 6 weniger als lOOym bzw. bevorzugt weniger als 50ym und besonders bevorzugt weniger als 20ym betragen.
Figur 49 zeigt eine schematische Seitenansicht des
Halbleiterlasers 1 der Fig. 1 mit Blick auf die Endfläche 6 und mit einer schematischen Darstellung der aktiven Zone 10, der optischen Mode 12 und des Führungsbereiches 40. Zudem ist eine mögliche Querfacette 16 dargestellt. Der Bruchgraben 47 ist in diesem Ausführungsbeispiel in die Oberfläche 11 des Grundkörpers 2 und in eine Oberfläche des Mesagrabens 9 eingebracht. Fig. 50 zeigt die Draufsicht auf einen
Endbereich des Halbleiterlasers 1 der Fig. 49. Dabei ist nur eine Endfläche 6 dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Bruchgraben nur in die Oberfläche des Mesagrabens 9 eingebracht sein. Zudem kann der
Bruchgraben 47 bis zur Seitenfläche 48 des Halbleiterlasers 1 geführt sein.
Fig. 51 zeigt einen Ausschnitt eines Wafers 17, auf dem mehrere Halbleiterlaser 1 zusammenhängend hergestellt wurden. Dabei erstreckt sich eine Ridgestruktur 3 über mehrere
Halbleiterlaser 1. Zudem sind nebeneinander mehrere Reihen von Ridgestrukturen 3 dargestellt. Zwischen den Reihen sind Solltrennlinien 49 dargestellt. Die Halbleiterlaser 1 sind entsprechend der Ausführung der Figur 48 bis 50 ausgebildet. Zu jedem Endabschnitt 5 ist ein Bruchgraben 47 vorgesehen. Die Endabschnitte 5 und die Bruchgräben 47 sind auf einer Linie angeordnet. Zudem grenzen die Bruchgräben 47 an die
Solltrennlinien 49 bzw. an die Seitenflächen 48 an. Zwischen zwei Halbleiterlasern 1 ist jeweils ein Endabschnitt 5 als Teil der Ridgestruktur 3 ausgebildet, der sich seitlich von der Längsachse der Ridgestruktur 3 von der Ridgestruktur 3 weg erstreckt. Zur Vereinzelung der Halbleiterlaser 1 wird der Wafer 17 in Teilstücke unterteilt, wobei der Wafer 17 senkrecht zur Längserstreckung der Ridgestruktur 3 im Bereich der Bruchgräben 47 und im Bereich der Endabschnitte 5
gebrochen wird. Die Bruchrichtung ist in Form eines Pfeiles 14 dargestellt und verläuft in dem dargestellten Beispiel von rechts nach links. Durch das Vorsehen der Bruchgräben 47 ist eine genauere Führung der Bruchkante auch über eine längere Strecke möglich. Fig. 52 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines
Endabschnittes 5 der Figur 51, wobei auf die Darstellung der Kontaktschicht verzichtet wurde. Eine gedachte Ebene der Facettenbruchrichtung ist mithilfe des Pfeiles 14
dargestellt .
Fig. 53 zeigt in einer schematischen Darstellung einen
Endbereich eines Halbleiterlasers 1 mit einer Ridgestruktur 3 gemäß Figur 48, wobei auf die Darstellung der Kontaktschicht verzichtet wurde. Die Ridgestruktur 3 weist eine Breite w senkrecht zu einer Längserstreckung der Ridgestruktur entlang einer Mittenachse 8 auf. Zudem weist die Ridgestruktur 3 angrenzend an die Facette 6 einen seitlichen Endabschnitt 5 auf, der eine Breite bl und eine Länge Δζ aufweist. Die
Bruchrichtung zum Spalten des Grundkörpers 2 und der
Ridgestruktur 3 ist mit dem Pfeil 14 dargestellt.
Weiterhin weist die Ridgestruktur 3 einen zweiten
Endabschnitt 18 auf, der gegenüberliegend zum Endabschnitt 5 angeordnet ist und eine Breite b2 und eine Länge Δζ aufweist. Vorzugsweise ist folgende Bedingung erfüllt, damit eine
Querfacette seitlich versetzt zur optischen Mode angeordnet ist: bl > w + b2. Somit ist die Ridgestruktur 3 angrenzend an die Facette 6 asymmetrisch auf einer Seite, in der Figur 53 asymmetrisch auf der linken Seite breiter ausgebildet als auf der rechten Seite. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf den zweiten Endabschnitt 18 auch verzichtet werden. Da eine optische Mode typischerweise etwas breiter ist als die Ridgestruktur 3, können vorzugsweise der Endabschnitt 5 und der zweite Endabschnitt 18 so dimensioniert werden, dass folgende Bedingung erfüllt ist: bl ^ w + 2 ym + b2.
Zudem kann eine Breite Y des Bruchgrabens 47 senkrecht zur Endfläche 6 weniger als 100 ym, insbesondere weniger als 50ym, insbesondere weniger als 20ym betragen.
Die Anordnung des oder der Bruchgräben 47 kann bei jeder Ausführung der Figuren 7 bis 47 vorgesehen sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte
Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen.
Der Grundkörper 2 und die Ridgestruktur 3 weisen
beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf, die auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich beispielsweise um ein Nitridverbindungshalbleitermaterial wie Aluminium n -Indiumi_n- m -Gallium m -Nitrid oder um ein
Phosphidverbindungshalbleitermaterial wie Aluminium n - Indiumi-n-m -Gallium m -Phosphid oder auch um ein Arsenid- Verbindungshalbleitermaterial wie Aluminium n -Indiumi-n_m - Gallium m Arsenid, wobei n und m folgende Bedingungen
erfüllen: 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m < 1. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Aluminium, Arsen, Gallium, Indium, Stickstoff und Phosphor angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Die Halbleiterschichtenfolge des Grundkörpers 2 umfasst zumindest eine aktive Schicht, die zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist. Die aktive Schicht beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang oder, bevorzugt eine oder mehrere Quantentopfstrukturen . Eine von der aktiven Schicht im Betrieb erzeugte
elektromagnetische Strahlung liegt insbesondere im
Spektralbereich zwischen 380 nm und 550 nm oder zwischen 420 nm und 540 nm.
Die Halbleiterschichten werden beispielsweise auf einem Wafer mithilfe eines epitaktischen Aufwachsverfahrens abgeschieden. Stirnseitige Endflächen der Halbleiterlaser werden durch ein Spalten des Halbleitermaterials, insbesondere der
Ridgestruktur und der Grundstruktur erzeugt.
Zudem kann auf den Spiegelschichten 7 als Begrenzungsstruktur 33 eine Lichtblockschicht aufgebracht werden, die einen
Öffnungswinkel für die Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung begrenzt. Auf diese Weise wird die Ausbildung des Fernfeldes der elektromagnetischen Strahlung begrenzt und damit positiv beeinflusst.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterlaser
2 Grundkörper
3 Ridgestruktur
4 KontaktSchicht
5 Endabschnitt
6 Endfläche
7 SpiegelSchicht
8 Mittenachse
9 Mesagraben
10 aktive Zone
11 Oberfläche
12 optische Mode
13 Linie
14 Pfeil
15 Mitte
16 Querfacette
17 Wafer
18 2. Endabschnitt
19 Taperstruktur
20 Übergangslinie
21 1. Seite
22 2. Seite
23 2. Übergangslinie
24 Einkerbung
25 Startebene
26 Abstand
27 1. Stufe
28 2. Stufe
29 1. Einbuchtung
30 2. Einbuchtung
31 Begrenzungsfläche
Begrenzungsstruktur
40 Führungsbereich 41 1. Seitenfläche 2. Seitenfläche
weitere Seitenfläche weitere 2. Seitenfläche
Spitze
3. Stufe
Bruchgraben
Seitenfläche
Solltrennlinie

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
Halbleiterlaser (1) mit einem Grundkörper (2) und einer auf dem Grundkörper angeordneten Ridgestruktur (3) , die entlang einer Längsachse über einer aktiven Zone (10) ausgerichtet ist, wobei die Ridgestruktur (3) eine erste Breite aufweist, und wobei die Ridgestruktur entlang der Längsachse zwei gegenüberliegende Endflächen (6)
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ridgestruktur angrenzend an wenigstens eine Endfläche (6) einen in Bezug auf eine Mittenachse (8) der Ridgestruktur (3) einseitig angeordneten Endabschnitt (5, 18) aufweist, so dass die Ridgestruktur (3) angrenzend an die Endfläche (6) einseitig verbreitert ist, wobei auf einer dem
Endabschnitt (5,18) gegenüberliegenden Seite der
Ridgestruktur (3) ein Bruchgraben (47) angrenzend an die Endfläche (6) und beabstandet von der Ridgestruktur (3) in einer Oberfläche (11) des Grundkörpers (2) angeordnet ist .
Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei der Bruchgraben (47) mithilfe eines mechanischen Ritzverfahrens,
insbesondere mithilfe eines Diamanten, oder mithilfe eines Laserabtrageverfahrens in die Oberfläche
eingebracht ist.
Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei der Bruchgraben (37) durch ein chemisches Ätzverfahren in den
Grundkörper (2) eingebracht ist.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein der Ridgestruktur (3) zugewandtes Ende des Bruchgrabens (47) weniger als 300ym, bevorzugt weniger als lOOym bzw. besonders bevorzugt weniger als 70ym von der Ridgestruktur (3) beabstandet ist.
5. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Breite (Y) des Bruchgrabens (47) senkrecht zur Endfläche (6) weniger als 100 ym, insbesondere weniger als 50ym, insbesondere weniger als 20ym beträgt.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Tiefe des Bruchgrabens (47) senkrecht zur Oberfläche (11) des Grundkörpers (2) größer als 2 ym, insbesondere größer als 10 ym, insbesondere größer als eine Höhe der Ridgestruktur (3) im Grundkörper (2) ist.
Halbleiterlaser nach den vorangegangenen Ansprüchen, wobei eine Länge des verbreiterten Endabschnittes (5, 18) entlang einer Mittenachse (8) der Ridgestruktur (3) bis zur Endfläche (6) weniger als lOOym,
insbesondereweniger als 50ym oder insbesondere weniger als 20ym beträgt.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ridgestruktur (3) an einem zweiten Ende gegenüber einer Mittenachse (8) der Ridgestruktur einseitig einen zweiten Endabschnitt (18) aufweist, so dass die Ridgestruktur angrenzend an eine zweite
Endfläche (6) einseitig verbreitert ist, und wobei insbesondere beide Endabschnitte (5, 18) an einer ersten Längsseite (21,22) der Ridgestruktur (3) angeordnet sind .
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Breite (bl) des ersten Endabschnitts (5) senkrecht zu einer Mittenachse (8) der Ridgestruktur (3) größer oder gleich einer Summe aus einer Breite (b2) des zweiten Endabschnittes (18) und einer Breite (w) der Ridgestruktur (3) ist. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Breite des Endabschnittes (5, 18) ausgehend von einem festgelegten Abstand von der Endfläche (6) in Richtung auf die Endfläche (6) von einer ersten Breite der Ridgestruktur bis zu einer zweiten Breite des Endabschnittes (5, 18) kontinuierlich zunimmt, und/oder wobei eine Breite des Endabschnittes (5, 18) ausgehend von einem festgelegten Abstand von der Endfläche (6) in Richtung auf die Endfläche (6) von einer ersten Breite der Ridgestruktur bis zu einer zweiten Breite des
Endabschnittes in Richtung auf die Endfläche (6)
wenigstens in einer Stufe (27, 28) zunimmt.
11. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Ridgestruktur (3) eine Kontaktschicht (4) aufgebracht ist, die die Ridgestruktur (3) in einem Endbereich nur in einem Teilbereich, insbesondere in einem Teilbereich der Breite bedeckt. 12. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ridgestruktur (3) angrenzend an eine Endfläche (6) auf einer Seite gegenüber liegend zu der Seite des Endabschnittes (5, 18) eine Einbuchtung aufweist, so dass die Breite der Ridgestruktur (3) auf dieser Seite im Bereich der Einbuchtung (29, 30) in Richtung auf die
Endfläche wieder abnimmt.
13. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ridgestruktur (3) angrenzend an den
Endabschnitt (5, 18) wenigstens eine in Bezug auf die
Mittenachse (8) der Ridgestruktur einseitige
Taperstruktur (19) aufweist, in der sich die Breite der Ridgestruktur in Richtung auf den Endabschnitt (5, 18) verbreitert .
14. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entlang der Längsachse der Ridgestruktur (3) der Endabschnitt (5, 18) eine abgerundete Seitenfläche (43, 44) aufweist.
Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Endabschnitt (5, 18) in Richtung auf die
Endfläche (6) in der Breite zu- oder abnimmt.
16. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine zweite Ridgestruktur (3)
vorgesehen ist, wobei die zwei Ridgestrukturen (3) nebeneinander angeordnet sind, wobei die zweite
Ridgestruktur (3) einen zweiten Endabschnitt aufweist, und wobei die Endabschnitte (5) und die Ridgestrukturen (3) einstückig ausgebildet sind. 17. Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Endabschnitt (5, 18) eine
Begrenzungsstruktur (33) zum Begrenzen der Moden der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist. 18. Verfahren zum Herstellen von zwei Halbleiterlasern,
wobei ein Grundkörper mit einer aktiven Zone und mit einer Ridgestruktur bereitgestellt wird, wobei die
Ridgestruktur entlang einer Längsachse auf dem
Grundkörper über der aktiven Zone angeordnet ist, wobei die Ridgestruktur einen einseitig angeordneten
Endabschnitt aufweist und einseitig verbreitert ist, wobei auf einer dem Endabschnitt gegenüberliegenden Seite der Ridgestruktur ein Bruchgraben beabstandet von der Ridgestruktur in einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei der Grundkörper und die
Ridgestruktur im Bereich des einseitig angeordneten Endabschnittes ausgehend von der Seite des Bruchgrabens und durch den Bruchgraben senkrecht zur Längsachse gebrochen werden, so dass zwei Halbeiterlaser mit einer Ridgestruktur mit einem einseitigen Endabschnitt gemäß
Anspruch 1 erhalten werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei wenigstens zwei
Ridgestrukturen parallel zueinander auf dem Grundkörper angeordnet sind, wobei jede Ridgestruktur wenigstens einen Endabschnitt aufweist, wobei jedem Endabschnitt ein Bruchgraben im Grundkörper auf einer zum
Endabschnitt gegenüber liegenden Seite der Ridgestruktur zugeordnet ist, wobei die Endabschnitte und die
Bruchgräben auf einer geraden Linie angeordnet sind, wobei durch ein Brechen des Grundkörpers entlang der geraden Linie vier Halbleiterlaser gemäß Anspruch 1 erhalten werden.
Wafer mit einem Grundkörper (2) und mit wenigstens zwei auf dem Grundkörper (2) angeordneten Ridgestrukturen
(3) , die parallel zueinander und entlang von Längsachsen über einer aktiven Zone (10) ausgerichtet sind, wobei die Ridgestrukturen (3) jeweils eine erste Breite aufweisen, wobei die Ridgestrukturen (3) in Bezug auf eine Mittenachse (8) der Ridgestruktur (3) jeweils wenigstens einen einseitig angeordneten Endabschnitt (5, 18) aufweisen, so dass die Ridgestrukturen (3) einseitig verbreitert sind, wobei auf einer dem Endabschnitt
(5,18) gegenüberliegenden Seite der Ridgestrukturen (3) jeweils ein Bruchgraben (47) beabstandet von der
Ridgestruktur (3) in einer Oberfläche (11) des
Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei die Endabschnitte
(3,18) und die zugeordneten Bruchgräben (47) auf einer geraden Linie angeordnet sind.
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