WO2017077059A1 - Halbleiterlaser und verfahren zum herstellen eines halbleiterlasers sowie wafer - Google Patents

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WO2017077059A1
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ridge waveguide
semiconductor layer
layer sequence
longitudinal axis
width
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Sven GERHARD
Clemens VIERHEILIG
Andreas Loeffler
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/04252—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor laser and to a method for producing a semiconductor laser.
  • the invention further relates to a wafer.
  • the object of the invention is further to be seen in providing an improved method for producing a semiconductor laser.
  • the object of the invention is also to be seen in providing an improved wafer.
  • a semiconductor laser comprising: a semiconductor layer sequence with two facets facing one another defining a resonator and an active zone formed between the two facets,
  • ridge waveguide which is formed from the semiconductor layer sequence as a temperature above the active zone bringing an upper surface of the semiconductor layer sequence and out ⁇ oriented with its longitudinal axis along the active zone
  • the upper side of the semiconductor layer sequence comprises a section which is relative to a longitudinal axis of the
  • the section comprises a Unterab ⁇ section of the upper side of the ridge waveguide, where ⁇ in the subsection related to the longitudinal axis of the ridge waveguide over a width of the ridge waveguide ⁇ ter on one of the two facets adjacent extends
  • a method of manufacturing a semiconductor laser comprising the following ⁇ the steps of:
  • the semiconductor layer sequence comprises a ridge waveguide, which as a full- ⁇ forms the semiconductor layer sequence overlying the active region Erhe ⁇ bung an upper surface of the semiconductor layer sequence and is aligned with its longitudinal axis along the active zone, wherein a Contact metallization is applied on a side facing away from the active zone top of Stegwel ⁇ lenleiters,
  • the upper surface of the semiconductor layer sequence comprises a From ⁇ section which is adjacent with respect to a longitudinal axis of the ridge waveguide across its width at one of the break lines, wherein the portion comprises at least egg ⁇ NEN lower portion of the top of the ridge waveguide, with the sub-section relative to the
  • Longitudinal axis of the ridge waveguide extends over a width of the ridge waveguide adjacent to the one of the two fault lines, wherein the portion is free of the Bestromungstik,
  • umfas ⁇ send a wafer is provided umfas ⁇ send:
  • the semiconductor layer sequence comprises a ridge waveguide, which is formed from the semiconductor layer sequence as a temperature above the active zone bringing an upper surface of the semiconductor layer sequence and is aligned with its longitudinal axis along the active zone where ⁇ at a contact metallization is applied on an upper side of the ridge waveguide facing away from the active zone,
  • the top of the semiconductor layer sequence comprises a portion which, relative to a longitudinal axis of the ridge waveguide over its width at one of the two Fracture lines adjacent, wherein the portion at least ei ⁇ nen subsection of the upper side of the ridge waveguide, wherein the subsection extends relative to the longitudinal axis of the ridge waveguide over a width of the ridge waveguide adjacent to the one of the two fault lines, the portion free of the
  • Energizing layer is.
  • the invention includes, in particular, and among other things, the idea of providing on the upper side of the ridge waveguide a region (or two regions) immediately adjacent to one of the two rupture lines (or adjoining one of the two rupture lines), which (or which) is (are) free of the energizing layer.
  • an improved fracture behavior along the fracture line is advantageously effected.
  • the technical advantage, in particular is achieved that improved break quality can be achieved.
  • it can be avoided in an advantageous manner that possible material residues of the energizing layer are located in the active region of the facet after breaking. This is particularly the case because a local stress in the region of the fault lines along which the facets have formed after breaking is positively influenced for splitting or breaking.
  • the technical advantage that the facets have as smooth a surface as possible, in particular an atomically smooth surface, without exhibiting disturbances, such as, for example, crystal dislocations, can advantageously be brought about.
  • a good threshold current can be achieved in an advantageous manner.
  • low operating currents, high efficiencies and a long service life can be achieved.
  • the fact that the stray layer is in direct contact with the contact metallization means, in particular, that there is no further layer between the stray layer and the contact metallization.
  • the Bestromungs Mrs be ⁇ thus stirs the contact metallization, for example, directly, ie directly.
  • located between the contact metallization and the Bestromungstik no thermally conductive further layer, which may for example be provided to a heat that is generated during operation of the semi-conductor laser ⁇ dissipate.
  • the portion of the upper surface of the semiconductor layer sequence, which is free from the Bestromungstik is provided by an exporting ⁇ approximate shape with the contact metallization. That means in particular that the Beneficime ⁇ metallization is applied or formed on this portion, the con- taktmetallmaschine within this section is free of the Bestromungstik.
  • the contact metallization has a region that is free of the energization layer.
  • the region corresponds to the above-described section of the upper side of the semiconductor layer sequence , respectively, and comprises the abovementioned section of the upper side of the semiconductor layer sequence .
  • a ridge waveguide in the sense of the present invention can also be referred to as a ridge.
  • a ridge waveguide advantageously effects efficient guidance of radiation in the direction parallel to a main extension direction of the semiconductor layer sequence.
  • the term waveguide refers to a waveguide in the direction parallel to the main extension direction.
  • the ridge waveguide is formed or formed from the semiconductor layer sequence. There is thus formed the waveguide as egg ⁇ ne survey remaining regions of the semiconductor layer sequence, in the direction parallel to a growth direction ⁇ the semiconductor layer sequence.
  • the waveguide ridge waveguide
  • Beidsei ⁇ tig of the ridge waveguide is a material of the semiconductor layer sequence removed.
  • the ridge waveguide extends along an emission direction and / or a resonator longitudinal direction of the semiconductor laser.
  • bridge respectively waveguide can be as "Ridge Waveguide” or simply as “Ridge” be ⁇ draws such a ridge waveguide.
  • the semiconductor laser is formed as a ridge laser.
  • a resonator length is defined for example by acting as a resonator mirror facets and is playing at ⁇ aligned perpendicular to the facets.
  • the semiconductor laser comprises a contact metallization.
  • the contact metallization is located on an upper side of the waveguide facing away from the active zone.
  • the contact metallization contacts an upper surface of the semiconductor material of the shaping half ⁇ semiconductor layer sequence.
  • the contact metallization is preferably formed or formed from a metal or a metal alloy.
  • the contact metallization formed from a semiconductor material is respectively comprises one such having a entspre ⁇ sponding doping metallic properties or substantially metallic properties.
  • the contact metallization is formed from or comprises one or more of the following materials: Pd, Ti, Pt, Ni, ZnO: Al, ZnO: Al, ZnO: Ga, ITO, Rh (rhodium) ,
  • the ride work of the oxide materials listed, for example, by a corresponding doping is ⁇ provides.
  • the semiconductor laser has an energizing layer.
  • the energizing layer is in direct contact with the contact metallization.
  • the Bestromungstik is set up or designed to electrically connect the Kon ⁇ tact metallization.
  • the Bestromungstik is purchasedbil ⁇ det as a conductor track structure.
  • the energizing layer is formed, for example, as a bonding pad.
  • the Bestromungstik can be formed for example as ei ⁇ ne Bondpadmetallmaschine.
  • the Bestromungs ⁇ layer extends, for example, at least partially over the top of the waveguide seen in plan view.
  • the energizing layer comprises ei ⁇ nes of the following materials or consists of one or more of the following materials: Au, Ni, Ti, ZnO: Al, ZnO: Ga, ITO, Pt.
  • the energizing layer is preferably formed from Au or from Ti or from Ti-Pt-Au. It is provided, for example, that the energizing layer is formed or formed from a plurality of individual layers of different materials. In this case, it is provided, for example, that layers of the current-carrying layer which are not in direct contact with the upper side of the semiconductor layer sequence or of the ridge waveguide are formed from materials other than the materials mentioned.
  • the upper waveguide is also side of the ridge waveguide part of the top of the semi ⁇ conductor layer sequence.
  • the Formu ⁇ -regulation "top side of the semiconductor layer sequence" the top of the ridge waveguide.
  • the semiconductor layer sequence is based in particular on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor Mate ⁇ rial is, for example, be a nitride compound semiconductor material such as Al n I Ni n - m Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n I ni n _ m Ga m P or an arsenide Compound semiconductor material such as Al n i ni-nm Ga m As, where each 0 _i n _i 1, 0 _! m _ £ 1 and n + m _ £ 1.
  • the semiconductor layer sequence and additional doping materials for example, inventory ⁇ parts.
  • the semiconductor layer sequence comprises, for example, one or more active zones.
  • An active zone includes, for example, a single quantum well structure or, for example, a multiple quantum well structure.
  • an electromagnetic ⁇ diagram radiation is generated in the active region, for example in the spectral range of between 300 nm and 1500 nm, for example comprised between 380 nm and 600 nm.
  • the radiation generated in the intended use of the semiconductor laser a coherent laser radiation.
  • the semiconductor laser is designed as an edge-emitting semiconductor laser. According to one embodiment it is provided that the semiconductor laser is manufactured by the method for fabricating a semiconductor laser ⁇ respectively is. According to one embodiment, it is provided that the semiconductor laser is produced using the wafer.
  • Breaking in the sense of the present invention comprises, in particular, splitting.
  • the wording "respectively” includes the Formu ⁇ -regulation "and / or”.
  • the width of the section with respect to the longitudinal axis of the ridge waveguide ⁇ ters between 30 ym and 80 ym, in particular between 35 ym and 55 ym, is.
  • a length of the section relative to the longitudinal axis of the Stegwel ⁇ lenleiters between 5 .mu.m and 50 .mu.m, in particular between 10 and 20 ym ym, is.
  • the section is partially bounded by one or more energization layer sections of the energization layer.
  • a respective width of the at least one further current-carrying layer be ⁇ to the longitudinal axis of the ridge waveguide between 10 ym and 40 ym, in particular between 20 ym and 30 ym, is.
  • a plurality of further energizing layers are provided. Versions that can be given in conjunction with another Bestromungstik, apply equally to men ⁇ tersfor comprising a plurality of further Bestromungstiken and vice versa ⁇ . Another Bestromungstik is not placed listed on the ridge waveguide after exporting ⁇ approximate shape, for example. That is, according to one embodiment, the wide ⁇ re Bestromungstik is applied to an area of the upper surface of the semiconductor layer sequence which is different from the top of the ridge waveguide. A facet in the sense of the present invention can also be referred to as a laser facet.
  • the terms length and width relate relative to the longitudinal axis of the ridge waveguide.
  • the width thus indicates a direction transverse to the longitudinal axis.
  • the length thus extends longitudinally, ie parallel to the longitudinal axis.
  • the longitudinal axis of the ridge waveguide is the axis of the ridge waveguide, which runs along its largest extent. For example, the longitudinal axis is perpendicular to the two facets.
  • Embodiments relating to one of the two facets apply analogously to the other of the two facets.
  • a corresponding section comprising a corresponding subsection is provided, the corresponding subsection being free of the energizing layer. The same applies to the fault lines.
  • a profile of a contour respectively of the passivation layer, respectively, of the contact corresponding to partially or completely of a contour of the Bestromungstik respectively entspre ⁇ chen.
  • a profile or a contour of the passivation layer or the contact metallization is different from a contour of the current application layer.
  • 1 is a frontal sectional view of a first semiconductor laser ⁇ head
  • 2 is a plan view of the first semiconductor laser of Fig. 1
  • 3 is a plan view of a second semiconductor laser
  • FIG. 4 is an enlarged detail of the plan view of the second semiconductor laser of Fig. 3,
  • FIG. 6 is a plan view of a fourth semiconductor laser
  • FIG. 7 is a plan view of a fifth semiconductor laser
  • FIG. 8 is a plan view of a sixth semiconductor laser
  • Fig. 9 is a plan view of a seventh Halbleiterla ⁇ ser
  • Fig. 10 is a plan view of a wafer
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor laser.
  • FIG. 1 shows a frontal sectional view of a first semiconductor laser 101.
  • Fig. 1 shows a view of a facet 107 of the semi-conductor laser 101.
  • ⁇ facets may be referred to for the purposes of the present invention as laser facets.
  • the semiconductor laser 101 comprises a semiconductor layer ten Anlagen 103.
  • the semiconductor layer sequence 103 comprises an active region 105.
  • the active region 105 is configured to generate elekt ⁇ romagnetischer radiation.
  • a Stegwellenlei ⁇ ter 109 is formed in the form of a survey.
  • the ridge waveguide 109 is formed or formed from the semiconductor layer sequence 103 as an elevation of an upper side 111 of the semiconductor layer sequence 103 lying above the active zone 105.
  • the ridge waveguide 109 is aligned with its longitudinal axis (not shown in FIG. 1) along the active zone 105.
  • the two facets define a resonator, with the active zone 105 between the two facets.
  • the two facets are formed due to breakage of the semiconductor layer sequence 103 along break lines in a method of manufacturing a semiconductor laser.
  • the ridge waveguide 109 has an upper side 113, which faces away from the active zone 105. Since the Stegwellenlei ⁇ ter is formed from the top 111 of the Halbleiter Anlagenenfol ⁇ ge 103,109, thus also the top 113 of the ridge waveguide 109 of the top 111 of the semiconductor layer sequence ⁇ 103rd
  • the ridge waveguide 109 has an upper side 113, which is oriented parallel to the active zone 105. Lateral Be ⁇ boundary surfaces of the ridge waveguide 109 are formed by flanks 115. The flanks 115 are oriented perpendicular to the active zone 105. Perpendicular to the plane, the Stegwel ⁇ lenleiter 109 to a main extension direction which corresponds to its longitudinal axis. By the two facets defi ned ⁇ or fixed resonator of the semiconductor laser 101 is also oriented perpendicular to the plane of the drawing. In the In accordance with the mode of operation, the semiconductor laser 101 emits laser radiation within the semiconductor layer sequence 103 perpendicular to the plane of the drawing. A forming in the intended operation the laser mode is graphically as a thickening of the active region 105 shown below the Stegwellenlei ⁇ ters 109 and provided with the reference numeral 117th
  • the regions of the semiconductor layer sequence 103 adjacent the web ⁇ waveguide 109 and the edges 115 are covered by a passivation effet für 121.
  • the passivation layer 121 is, for example, an electrically non-conduct de ⁇ layer made of an insulator or for example from a semiconductor material having, for example, a band gap of for example at least 4 eV.
  • the passivation layer 121 is formed of one of the following materials: SiN, SiO, ZrO, TaO, A10, ZnO.
  • a thickness of the passivation layer 121 be ⁇ carries for example between 100 nm and 2 .mu.m.
  • a Kon ⁇ taktmetallmaschine 119 is applied on the upper surface 113 of the ridge waveguide 109. About the Mixmetalli ⁇ tion 119 an electrical current layer sequence in the semiconductor 103 is impressed.
  • the contact metallization 119 comprises, for example, one or more of the following materials: Pd, Pt, ZnO, ITO, Ni, Rh.
  • a thickness of the contact metallization 119 is for example between 20 nm and 500 nm, in particular between 30 nm and 300 nm.
  • the semiconductor laser 101 further comprises an energization layer 123 which is in direct contact with the contact metallization 119.
  • the Bestromungs Mrs 123 can be electrically connected.
  • the Bestromungs Mrs 123 is thus formed of an electrically conductive material.
  • About the Bestromungs ⁇ layer 123 is no or no significant electrical Current impressed into the semiconductor layer sequence 103, in particular ⁇ special at Bestromungsstarn near a threshold current for the generation of laser radiation.
  • a material is used as material for the energization ⁇ layer 123 is used with a good thermal conductivity, so that direct contact with the semiconductor layer sequence ⁇ 103 provides improved heat dissipation.
  • Provision is made for that part of the flanks 115 are also covered with the Bestro ⁇ mung layer 123rd
  • the lighting layer 123 likewise covers regions of the passivation layer 121 and is thus applied to the upper side 111 of the semiconductor layer sequence 103.
  • the energizing layer 123 may also be referred to as a bond pad metallization insofar as it effects electrical contacting of the contact metallization 119 analogously to a bonding pad.
  • the Bestromungs Mrs 123 is formed, for example from one or more of the following materials, respectively, comprises one or more of the following material ⁇ lien: Pd, Pt, Ti, Au, ITO, ZnO, Ni, ZnO: Al, ZnO: Ga.
  • a carrier for the semiconductor layer sequence 103 is not drawn to Ver ⁇ simplification of the representation in the figures, respectively. However, such a carrier is provided according to one embodiment. Such a carrier is, for example, a growth substrate for the semiconductor layer sequence 103 or a substitute substrate different therefrom.
  • the semiconductor layer sequence 103 is arranged on a wafer. To get a good threshold current, low operating currents, high
  • the facets of semiconductor lasers must have an atomically smooth surface without interference from crystal dislocations.
  • the wafers, on which Chen the semiconductor layer sequence is applied first broken into individual bars and then isolated to the individual semiconductor lasers, which may be formed, for example, as a semiconductor laser chip.
  • the bars here define the laser resonator, which is delimited by the facets.
  • the form of the current application layer for example the bondpad metallization
  • the form of the current application layer has an influence on the facet quality not only via the locally generated stress fields.
  • the ductility of metal as opposed to the brittle breaking semiconductor, overmolding of the ridge region at the point where the fracture occurs to create the facets can be detrimental to facet quality.
  • a wide metallized area has advantages in the cooling of the semiconductor laser, in particular in a mounting of the semiconductor laser on a support, in which case the Bestromungstik facing the carrier (a so-called p-side-down assembly). This is particularly because metal conducts a resulting heat loss well and contributes to the spread of heat in the direction of a heat sink.
  • the present invention is based on the insight that by providing an appropriate p-metallization (generally, by the provision of a suitable Bestromungstik) positively influenced wel ⁇ surface the tension on the mirror facets of the laser cavity, and which as much metal in the ridge area for the Heat dissipation of the chips and which in this case the refractive quality of the laser facets positively influenced, a semiconductor laser with a good threshold current, low operating currents, high efficiencies and a long life can be produced.
  • an appropriate p-metallization generally, by the provision of a suitable Bestromungstik
  • a structure of the Bestromungs Mrs for example, the p-type metallization, in the region of the ridge and adjacent is structured in an advantageous manner, so that the local stress in the facets for the cleaving of the facets is positively influenced.
  • a good break ⁇ quality is achieved, preventing possible metal residues in the active area of the facet.
  • the top surface of the semiconductor layer sequence comprises a From ⁇ section 111,103, which relative to a longitudinal axis of the Stegwel- lenleiters 109 across its width, that the width of the ex ⁇ -section, adjacent to one of both facets, wherein
  • the Ab ⁇ section comprises a subsection of the upper side 113 of the Stegwel ⁇ lenleiters 109, wherein the lower portion relative to the longitudinal axis of the ridge waveguide 109 over a width of the ridge waveguide 109 extends adjacent to the one of the two facets, this section is free of the Bestromungs harsh.
  • Top 113 of the ridge waveguide 109 is provided adjacent to one of the two facets, this area is free of the Bestromungstik, that is, in the ⁇ sem region no Bestromungstik is applied.
  • the ridge region is advantageously recessed with the Bestromungstik.
  • the Bestromungs ⁇ layer is structured accordingly to form such Be ⁇ rich, which is free of the Bestromungstik.
  • the optimized bracing budget is th in Laserbe ⁇ drove better adhesion of the dielectric Spiegelschich- that are usually applied on the facets he ⁇ enough, resulting in a longer service life of the semiconductor laser.
  • a profile or a contour of the passivation layer 121, respectively, of the contact metallization 119 corresponds, or corresponds, partially or completely to a contour of the energizing layer 123.
  • the passivation layer 121 or the contact metallization 119 reach as far as the facet 107, ie directly or directly adjoin them.
  • a profile of a contour of the passivation layer 121 respectively respeci ⁇ ve of the contact is different from a contour of the Bestromungs Mrs 123rd
  • Fig. 2 shows a plan view of the first Halbleiterla- ser 101 of FIG. 1.
  • the top view refers herein to the view from above on the top 111 of the semiconductor layer sequence ⁇ 103rd Because of the plan view is now further facet to erken ⁇ NEN, opposite the facet 107th This further Facet ⁇ te is provided with the reference numeral 201.
  • the portion which is free from the lighting layer 123 is indicated by reference numeral 203.
  • the Ab ⁇ section 203 is adjacent to the facet 107th
  • the portion 203 has a quadrangular shape with one side of the quadrilateral bounded by the facet 107.
  • the other three sides of the quadrilateral are bounded by power supply layer sections 213, 215, 217 of the lighting layer 123.
  • the energizing layer 123 is applied to the upper side 111 of the semiconductor layer sequence 103 in such a way that a quadrangular region, the section 203, of the upper side 111 of the semiconductor layer sequence 103 remains recessed.
  • a width of the portion 203 is indicated by a double arrow by the reference numeral 209.
  • the width 209 is for example between 30 ym and 80 ym, in particular between 35 ym and 55 ym.
  • a length of the portion 203 is indicated by a double arrow with the reference numeral 211.
  • the length 211 is, for example, between 5 ym and 50 ym, in particular between 10 ym and 20 ym.
  • width and length refer relative to the longitudinal axis 207 of the Stegwellenlei ⁇ ters 109th
  • the width thus denotes a direction transverse to the longitudinal axis 207.
  • the length thus extends longitudinally, ie parallel to the longitudinal axis 207.
  • the longitudinal axis 207 of the ridge waveguide 109 is the axis of the ridge waveguide ⁇ ters 109, which runs along its largest extent.
  • the longitudinal axis 207 thus runs perpendicular to the two facets 107, 201.
  • a width of the Bestromungs harshabitess 215 is marked with egg ⁇ nem double arrow with reference numeral 219th
  • the Width 219 is, for example, between 30 ym and 100 ym, in particular between 35 ym and 85 ym.
  • a width of the lighting layer section 213 is indicated by a double arrow with the reference numeral 221, the width 221 is for example between 5 ym and 10 ym.
  • a width of the Bestromungs Mrsabitess 217 is marked with egg ⁇ nem double arrow with the reference numeral the 223rd Due to the quadrangular shape of the portion 203, the width 223 corresponds to the width 209 of the portion 203.
  • the section 203 further comprises a subsection 205, which is defined or fixed on the upper side 113 of the ridge waveguide 109.
  • This sub-section 205 also borders across the width of the ridge waveguide 109 at the facet ⁇ te 107th That is, the sub-section 205 extends adjacent across the width, so the entire width of the Stegwellenlei ⁇ ters 109 at the facet 107th
  • a region of the top side 111 of the semiconductor layer sequence 103 is free of the lighting layer 123, this region (section 203) comprising a section of the edge of the top side 111 of the semiconductor layer sequence 103 formed by the facet 107.
  • a length of the semiconductor layer sequence 103 is identified by a double arrow with the reference numeral 225.
  • the length 225 is, for example, between 600 ym and 2000 ym.
  • a width of the semiconductor layer sequence 103 is indicated by a double arrow with the reference numeral 227.
  • the width 227 is, for example, between 100 ym and 400 ym.
  • a width of the Bestromungs Mrs 123 is thus the sum of the widths 219, 223 and 221.
  • a length of the energization ⁇ layer 123 corresponds to the length 225, inasmuch as the Bestro ⁇ mung layer 123 in the longitudinal direction, that is longitudinal to the L Lucassach- se 207, from the facet 107 to the further facet 201.
  • Fig. 3 shows a second semiconductor laser 301 in one
  • the energization layer 123 does not extend from the facet 107 to the further facet 201, but is applied spaced apart from the facets 107, 201 on the upper side 111 of the semiconductor layer sequence and thus also on the upper side 113 of the ridge waveguide 109.
  • the Bestromungs Mrs 123 has a rectangular shape in plan view ⁇ .
  • the section 203 is shown hatched in FIG. 3.
  • the reference numeral 303 points to a quadrangle which encloses a portion of the semiconductor laser 301, which is shown enlarged in FIG.
  • the Bestromungs Mrs 123 is disposed at a distance 211 that speaks ent ⁇ the length of the portion 203 to the facet 107th
  • a corresponding section which is free of the lighting layer 123, is also formed on the facet 201 in further exemplary embodiments which are not shown , That is to say that in the To ⁇ connexion with the section 203 of the arrival at the facet 107 borders, statements made apply analogously to the further facet 201.
  • a double arrow with the reference numeral 401 is overall distinguished, the label 123 ⁇ characterized the width of the Bestromungstik.
  • Fig. 5 shows a third semiconductor laser 501 in one
  • the semiconductor laser 501 is analogous to the semiconductor laser 101 of FIG. 2.
  • the energizing layer portion 213 lacks, so that the portion 203 which is free of the energization layer 123 is open to one side. That is, this Ab ⁇ section 203 is no longer limited by a Bestro ⁇ mungs Mrsabêt on one side.
  • Fig. 6 shows a fourth semiconductor laser 601 in one
  • the energizing layer 123 is substantially analogous to the energizing layer 123 according to the semiconductor laser 501 of FIG.
  • a width of the Bestromungs Mrs 123 is reduced or reduced in comparison to the Halbleitla ⁇ ser 501.
  • another energization ⁇ layer is provided 603, which extends in strip form from the facet to the facet 107, two hundred and first
  • the further energization ⁇ layer 603 is be applied ⁇ distance from the Bestromungs Mrs 123rd This distance is indicated by a double arrow with the reference numeral 607.
  • the distance 607 is for example between 10 ym and 40 ym, in particular between 20 ym and 30 ym.
  • a width of the further lighting layer 603 is indicated by a double arrow with the reference numeral 605.
  • the width 605 is, for example, between 10 ym and 40 ym, in particular between 20 ym and 30 ym.
  • Fig. 7 shows a fifth semiconductor laser 701 in one
  • Fig. 8 shows a sixth semiconductor laser 801 in one
  • the semiconductor laser 801 is substantially analogous to the semiconductor laser 701 of FIG. 1.
  • a second further Bestromungstik is here seen before ⁇ 803 which are spaced for further Bestromungs Mrs 603 on the top 111 of the semiconductor layer sequence 103 placed ⁇ is introduced.
  • This distance is indicated by a double arrow with the reference numeral 805.
  • the distance 805 corresponds, for example, to the distance 607.
  • a width 807 of the further lighting layer 803 corresponds to the width of the further lighting layer 603.
  • a plurality of further lighting layers are provided, which are applied in a strip-like manner on the top side 111 of the semiconductor layer sequence 103 analogously to the further lighting layers 803, 603.
  • FIG. 9 shows a seventh semiconductor laser 901 in a top view of the top side 111 of the semiconductor layer sequence 103.
  • the semiconductor laser 901 is substantially analogous to the semiconductor laser 601 of FIG. 6.
  • a further energizing layer 803 is provided analogously to the semiconductor laser 801 of FIG.
  • the statements made in connection with FIG. 8 thus also apply analogously to the semiconductor laser 901 of FIG. 9.
  • a semiconductor layer sequence is brought up 103, grown, for example, with three ridge waves ⁇ conductors are formed 109th Further, two Bruchli ⁇ nien 1003 1005 are shown in dashed lines along which the wafer 1001, and thus the semiconductor layer sequence 103 is to be Gebro ⁇ chen. For example, breaking is performed along a trench that is not shown here for the sake of clarity. That is to say that the semiconductor ⁇ layer sequence 103 and the wafer 1001 have, at appropriate locations rupture grooves is along which the wafer 1001 broken with the semiconductor layer sequence 103, so that then can form along the two break lines 1003, 1005 the facets 107, 201 ,
  • the Bestromungs Mrs 123 is applied to the top 111 and the top 113.
  • the invention provides that a section analogous to the section 203 as to be described ⁇ connexion with Figures 1 to 9 in and is drawn, are formed. That is to say, that in the region of the fault lines 1003, 1005 there is no stray layer 123 is applied.
  • FIG. 11 shows a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor laser.
  • the method comprises the steps of: - providing 1101 a semiconductor layer sequence with egg ⁇ ner active zone, the semiconductor layer sequence ei ⁇ NEN ridge waveguide comprises which is formed from the semiconductor layer sequence as an overlying the active region bringing an upper surface of the semiconductor layer sequence and along with its longitudinal axis the active one
  • That the top of the semiconductor layer sequence comprises a Ab ⁇ section , based on a longitudinal axis of the
  • the waveguide adjoins its width on one of the two fault lines, wherein the section comprises at least one subsection of the top side of the ridge waveguide, wherein the subsection extends over a width of the ridge waveguide with respect to the longitudinal axis of the ridge waveguide at one of the two fault lines. extending, the section being free of the
  • Energizing layer is,
  • the invention provides an efficient concept based on which a positive effect on the stress and fracture behavior can be achieved.
  • the invention provides that the energization layer ⁇ is structured such that a region adjacent to the facet or to one of the facets, remains free from the Bestromungstik, in which case at least one Un ⁇ terab songs the top of the ridge waveguide of this area encompassed is.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser, umfassend: - eine Halbleiterschichtenfolge mit zwei gegenüberliegenden, einen Resonator definierenden, Facetten und einer zwischen den beiden Facetten ausgebildeten aktiven Zone, - einen Stegwellenleiter, der aus der Halbleiterschichtenfolge als eine über der aktiven Zone liegenden Erhebung einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet und mit seiner Längsachse entlang der aktiven Zone ausgerichtet ist, - eine Kontaktmetallisierung, die auf einer der aktiven Zone abgewandten Oberseite des Stegwellenleiters aufgebracht ist, und - eine Bestromungsschicht, die in direktem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung steht, - wobei die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge einen Abschnitt umfasst, der bezogen auf eine Längsachse des Stegwellenleiters über seine Breite an eine der beiden Facetten angrenzt, wobei der Abschnitt einen Unterabschnitt der Oberseite des Stegwellenleiters umfasst, wobei sich der Unterabschnitt bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters über eine Breite des Stegwellenleiters an der einen der beiden Facetten angrenzend erstreckt, - wobei der Abschnitt frei von der Bestromungsschicht ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers sowie einen Wafer.

Description

HALBLEITERLASER UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES
HALBLEITERLASERS SOWIE WAFER
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers. Die Erfindung betrifft ferner einen Wafer. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 119 146.6, deren Offenbarungsge¬ halt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2012 106 687 AI ist ein Steglaser bekannt.
Aus der Offenlegungsschrift WO 2015/055644 AI ist ein Halb¬ leiterlaser mit einer einseitigen verbreiterten Ridgestruktur bekannt .
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu se¬ hen, einen verbesserten Halbleiterlaser bereitzustellen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist ferner darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers bereitzustellen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist auch darin zu sehen, einen verbesserten Wafer bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen .
Nach einem Aspekt wird ein Halbleiterlaser bereitgestellt, umfassend : - eine Halbleiterschichtenfolge mit zwei gegenüberliegen¬ den, einen Resonator definierenden, Facetten und einer zwischen den beiden Facetten ausgebildeten aktiven Zone,
- einen Stegwellenleiter, der aus der Halbleiterschichten- folge als eine über der aktiven Zone liegende Erhebung einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet und mit seiner Längsachse entlang der aktiven Zone ausge¬ richtet ist,
- eine Kontaktmetallisierung, die auf einer der aktiven Zo- ne abgewandten Oberseite des Stegwellenleiters aufge¬ bracht ist, und
- eine Bestromungsschicht , die in direktem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung steht,
- wobei die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge einen Abschnitt umfasst, der bezogen auf eine Längsachse des
Stegwellenleiters über seine Breite an eine der beiden Facetten angrenzt, wobei der Abschnitt einen Unterab¬ schnitt der Oberseite des Stegwellenleiters umfasst, wo¬ bei sich der Unterabschnitt bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters über eine Breite des Stegwellenlei¬ ters an der einen der beiden Facetten angrenzend erstreckt,
- wobei der Abschnitt frei von der Bestromungsschicht ist. Nach einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers bereitgestellt, umfassend die folgen¬ den Schritte:
- Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone, wobei die Halbleiterschichtenfolge einen Stegwellenleiter umfasst, der aus der Halbleiterschichtenfolge als eine über der aktiven Zone liegenden Erhe¬ bung einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausge¬ bildet und mit seiner Längsachse entlang der aktiven Zone ausgerichtet ist, wobei eine Kontaktmetallisierung auf einer der aktiven Zone abgewandten Oberseite des Stegwel¬ lenleiters aufgebracht ist,
- Festlegen von zwei Bruchlinien, die quer zur Längsachse des Stegwellenleiters und parallel zur Oberseite der Halbleiterschichtenfolge verlaufen, - Aufbringen einer Bestromungsschicht auf die Halbleiterschichtenfolge derart, dass nach dem Aufbringen die
Bestromungsschicht in direktem Kontakt mit der Kontaktme¬ tallisierung steht und
- dass die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge einen Ab¬ schnitt umfasst, der bezogen auf eine Längsachse des Stegwellenleiters über seine Breite an einer der beiden Bruchlinien angrenzt, wobei der Abschnitt mindestens ei¬ nen Unterabschnitt der Oberseite des Stegwellenleiters umfasst, wobei sich der Unterabschnitt bezogen auf die
Längsachse des Stegwellenleiters über eine Breite des Stegwellenleiters an der einen der beiden Bruchlinien angrenzend erstreckt, wobei der Abschnitt frei von der Bestromungsschicht ist,
- Brechen der Halbleiterschichtenfolge entlang der zwei Bruchlinien, so dass entlang der zwei Bruchlinien zwei sich gegenüberliegende, einen Resonator definierende, Fa¬ cetten gebildet werden, wobei die aktive Zone zwischen den beiden Facetten ausgebildet ist.
Nach noch einem Aspekt wird ein Wafer bereitgestellt, umfas¬ send :
- eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone, wo¬ bei die Halbleiterschichtenfolge einen Stegwellenleiter umfasst, der aus der Halbleiterschichtenfolge als eine über der aktiven Zone liegende Erhebung einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet und mit seiner Längsachse entlang der aktiven Zone ausgerichtet ist, wo¬ bei eine Kontaktmetallisierung auf einer der aktiven Zone abgewandten Oberseite des Stegwellenleiters aufgebracht ist,
- zwei Bruchgräben zum Festlegen von zwei Bruchlinien, die quer zur Längsachse des Stegwellenleiters und parallel zur Oberseite der Halbleiterschichtenfolge verlaufen, - eine Bestromungsschicht, die in direktem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung steht,
- wobei die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge einen Abschnitt umfasst, der bezogen auf eine Längsachse des Stegwellenleiters über seine Breite an einer der beiden Bruchlinien angrenzt, wobei der Abschnitt mindestens ei¬ nen Unterabschnitt der Oberseite des Stegwellenleiters umfasst, wobei sich der Unterabschnitt bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters über eine Breite des Stegwellenleiters an der einen der beiden Bruchlinien angrenzend erstreckt, wobei der Abschnitt frei von der
Bestromungsschicht ist.
Die Erfindung umfasst insbesondere und unter anderem den Ge- danken, auf der Oberseite des Stegwellenleiters einen Bereich (oder zwei Bereiche) vorzusehen, der unmittelbar an der einen der beiden Bruchlinien angrenzt (oder die jeweils an einer der beiden Bruchlinien angrenzt) , der (oder die) frei von der Bestromungsschicht ist (oder sind) . Das heißt also, dass sich in diesem Bereich, der Unterabschnitt, keine Bestromungs¬ schicht befindet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein verbessertes Bruchverhalten entlang der Bruchlinie bewirkt. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine verbesserte Bruchqualität erreicht werden kann. Insbesondere kann in vorteilhafter Weise vermieden werden, dass sich mögliche Materialreste der Bestromungsschicht im aktiven Bereich der Facette nach dem Brechen befinden. Dies insbesondere deshalb, da eine lokale Verspannung im Bereich der Bruchlinien, entlang derer nach dem Brechen sich die Fa- cetten ausgebildet haben, für das Spalten oder Brechen positiv beeinflusst wird.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise der technische Vorteil bewirkt werden, dass die Facetten eine möglichst glatte Ober- fläche aufweisen, insbesondere eine atomar glatte Oberfläche, ohne hierbei Störungen, wie zum Beispiel Kristallversetzungen, aufzuweisen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein guter Schwellstrom erzielt werden. Insbesondere können niedrige Betriebsströme, hohe Effizienzen und eine hohe Lebensdauer erzielt werden.
Durch das Aussparen eines Bereichs, der unmittelbar an der einen der beiden Bruchlinien angrenzt, auf der Oberseite des Stegwellenleiters können globale respektive lokale Verspan- nungsfelder effizient kontrolliert werden, so dass Facetten mit einer ausreichenden Oberflächenqualität erhalten werden können . Insbesondere kann dadurch ein Überformen des Stegwellenlei¬ terbereichs an der Stelle, an der der Bruch zum Erzeugen der Facetten verläuft, verhindert werden.
Dass die Bestromungsschicht in direktem Kontakt mit der Kon- taktmetallisierung steht, bedeutet insbesondere, dass sich zwischen der Bestromungsschicht und der Kontaktmetallisierung keine weitere Schicht befindet. Die Bestromungsschicht be¬ rührt somit die Kontaktmetallisierung beispielsweise direkt, also unmittelbar. Insbesondere befindet sich zwischen der Kontaktmetallisierung und der Bestromungsschicht keine thermisch leitfähige weitere Schicht, die beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, eine Wärme, die im Betrieb des Halb¬ leiterlasers erzeugt wird, abzuführen. Der Abschnitt der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge, der frei von der Bestromungsschicht ist, ist nach einer Ausfüh¬ rungsform mit der Kontaktmetallisierung versehen. Das heißt also insbesondere, dass auf diesem Abschnitt die Kontaktme¬ tallisierung aufgebracht oder gebildet ist, wobei die Kon- taktmetallisierung innerhalb dieses Abschnitts frei von der Bestromungsschicht ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontaktmetallisierung einen Bereich aufweist, der frei von der Bestro- mungsschicht ist. Der Bereich entspricht dem vorstehend be¬ zeichneten Abschnitt der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge respektive umfasst den vorstehend bezeichneten Ab¬ schnitt der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge. Ein Stegwellenleiter im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Ridge bezeichnet werden. Ein Stegwellenleiter bewirkt in vorteilhafter Weise eine effiziente Führung von Strahlung in Richtung parallel zu einer Haupterstreckungs- richtung der Halbleiterschichtenfolge. Die Führung von Strah- lung in Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung, also parallel zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, erfolgt insbesondere durch Schichten der Halb¬ leiterschichtenfolge, die zumindest zum Teil nicht von dem Steg umfasst sind. In diesem Zusammenhang bezieht sich also der Begriff Wellenleiter auf eine Wellenleitung in Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung.
Der Stegwellenleiter ist aus der Halbleiterschichtenfolge ge- formt oder ausgebildet. Es ist der Wellenleiter somit als ei¬ ne Erhebung über restliche Bereiche der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet, in Richtung parallel zu einer Wachstums¬ richtung der Halbleiterschichtenfolge. Mit anderen Worten ist der Wellenleiter (Stegwellenleiter) aus einem Material der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet oder gebildet. Beidsei¬ tig von dem Stegwellenleiter ist ein Material der Halbleiterschichtenfolge entfernt. Der Stegwellenleiter erstreckt sich längs einer Emissionsrichtung und/oder einer Resonatorlängsrichtung des Halbleiterlasers. Neben dem Synonymbegriff Steg respektive Wellenleiter kann ein solcher Stegwellenleiter auch als "Ridgewaveguide" oder einfach nur als „Ridge" be¬ zeichnet werden.
Nach einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser als ein Steglaser ausgebildet.
Eine Resonatorlängsrichtung ist zum Beispiel durch die als Resonatorspiegel wirkende Facetten definiert und ist bei¬ spielsweise senkrecht zu den Facetten ausgerichtet.
Nach einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser eine Kontaktmetallisierung. Die Kontaktmetallisierung befindet sich auf einer der aktiven Zone abgewandten Oberseite des Wellenleiters. Insbesondere berührt die Kontaktmetallisierung ein die Oberseite formendes Halbleitermaterial der Halb¬ leiterschichtenfolge. Die Kontaktmetallisierung ist bevorzugt aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung gebildet oder geformt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kontaktmetallisierung aus einem Halbleitermaterial gebildet ist respektive ein solches umfasst, das über eine entspre¬ chende Dotierung metallische Eigenschaften oder im Wesentlichen metallische Eigenschaften aufweist. Nach einer Ausführungsform ist die Kontaktmetallisierung aus einem oder aus mehreren der nachfolgend genannten Materialien gebildet oder umfasst ein oder mehrere solcher Materialien: Pd, Ti, Pt, Ni, ZnO:Al, ZnO:Al, ZnO:Ga, ITO, Rh (Rhodium) . Die Ausrittsarbeit der aufgeführten oxidischen Materialien wird zum Beispiel über eine entsprechende Dotierung einge¬ stellt.
Nach einer Ausführungsform weist der Halbleiterlaser eine Bestromungsschicht auf. Die Bestromungsschicht steht in di- rektem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung. Die Bestromungsschicht ist dazu eingerichtet oder ausgebildet, die Kon¬ taktmetallisierung elektrisch anzuschließen. Zum Beispiel ist die Bestromungsschicht als eine Leiterbahnstruktur ausgebil¬ det. Die Bestromungsschicht ist zum Beispiel als ein Bondpad ausgebildet. Die Bestromungsschicht kann zum Beispiel als ei¬ ne Bondpadmetallisierung ausgebildet sein. Die Bestromungs¬ schicht erstreckt sich zum Beispiel zumindest teilweise über die Oberseite des Wellenleiters in Draufsicht gesehen. Nach einer Ausführungsform umfasst die Bestromungsschicht ei¬ nes der nachfolgenden Materialien oder besteht aus einem oder mehreren der nachfolgenden Materialien: Au, Ni, Ti, ZnO:Al, ZnO:Ga, ITO, Pt . Vorzugsweise ist die Bestromungsschicht aus Au oder aus Ti oder aus Ti-Pt-Au gebildet. Es ist zum Bei- spiel vorgesehen, dass die Bestromungsschicht aus mehreren einzelnen Schichten aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet oder geformt ist. In diesem Fall ist es zum Beispiel vorgesehen, dass Schichten der Bestromungsschicht, die nicht in unmittelbarem Kontakt mit der Oberseite der Halbleiter- schichtenfolge respektive des Stegwellenleiters stehen, aus anderen als den genannten Materialien gebildet sind.
Da der Stegwellenleiter als eine Erhebung einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet ist, ist auch die Ober- seite des Stegwellenleiters Teil der Oberseite der Halb¬ leiterschichtenfolge. Somit umfasst insbesondere die Formu¬ lierung "Oberseite der Halbleiterschichtenfolge" gemäß einer Ausführungsformen die Oberseite des Stegwellenleiters.
Über die Kontaktmetallisierung wird insbesondere Strom in die Halbleiterschichtenfolge eingeprägt. Über die Bestromungs- schicht wird kein oder kein signifikanter Strom in die Halbleiterschichtenfolge eingeprägt, insbesondere bei Bestro- mungsstärken nahe eines Schwellstroms für die Erzeugung von
Laserstrahlung. Das heißt, dass die Bestromungsschicht im We¬ sentlichen dazu dient, den Halbleiterlaser elektrisch zu kontaktieren . Die Halbleiterschichtenfolge basiert insbesondere auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermate¬ rial handelt es sich beispielsweise um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, wie Aln I ni-n-m GamN oder auch um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Aln I ni-n_m GamP oder um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Aln I ni-n-m GamAs , wobei jeweils 0 _i n _i 1, 0 _! m _£ 1 und n+m _£ 1 ist. Dabei weist zum Beispiel die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe und zum Beispiel zusätzliche Bestand¬ teile auf.
Die Halbleiterschichtenfolge umfasst zum Beispiel eine oder mehrere aktive Zonen. Eine aktive Zone umfasst zum Beispiel eine Einfach-Quantentopfstruktur oder zum Beispiel eine Mehr- fach-Quantentopfstruktur . Im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterlasers wird in der aktiven Zone eine elektromagne¬ tische Strahlung erzeugt, zum Beispiel im Spektralbereich zwischen einschließlich 300 nm und einschließlich 1500 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 380 nm und einschließlich 600 nm. Die erzeugte Strahlung ist im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterlasers eine kohärente Laserstrahlung.
Nach einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser als ein kantenemittierender Halbleiterlaser ausgebildet. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halbleiterlaser mittels des Verfahrens zum Herstellen eines Halb¬ leiterlasers hergestellt ist respektive wird. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halbleiterlaser unter Verwendung des Wafers hergestellt wird.
Ein Brechen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere ein Spalten.
Die Formulierung "respektive" umfasst insbesondere die Formu¬ lierung "und/oder".
Technische Funktionalitäten des Verfahrens zum Herstellen ei- nes Halbleiterlasers respektive des Wafers ergeben sich ana¬ log aus entsprechenden technischen Funktionalitäten des Halbleiterlasers und umgekehrt.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Breite des Abschnitts bezogen auf die Längsachse des Stegwellenlei¬ ters zwischen 30 ym und 80 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 55 ym, beträgt.
Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Länge des Abschnitts bezogen auf die Längsachse des Stegwel¬ lenleiters zwischen 5 ym und 50 ym, insbesondere zwischen 10 ym und 20 ym, beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abschnitt teilweise durch einen oder mehrere Bestromungs- schichtabschnitte der Bestromungsschicht begrenzt ist.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters eine jeweilige Breite des einen oder der mehreren Bestromungsschichtabschnitte zwi¬ schen 30 ym und 100 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 85 ym, vorzugsweise zwischen 5 ym und 10 ym, beträgt. Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge zumindest eine weitere von der Bestromungsschicht beabstandete Bestromungsschicht aufgebracht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine jeweilige Breite der zumindest einen weiteren Bestromungs¬ schicht bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters zwi¬ schen 10 ym und 40 ym, insbesondere zwischen 20 ym und 30 ym, beträgt.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge zumindest eine weitere von der Bestromungsschicht beabstandete Bestromungsschicht aufge- bracht wird.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine jeweilige Breite der zumindest einen weiteren Bestromungsschicht be¬ zogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters zwischen 10 ym und 40 ym, insbesondere zwischen 20 ym und 30 ym, beträgt.
Nach einer Ausführungsform sind mehrere weitere Bestromungs- schichten vorgesehen. Ausführungen, die im Zusammenhang mit einer weiteren Bestromungsschicht gemacht sind, gelten analog für Ausführungsfor¬ men umfassend mehrere weitere Bestromungsschichten und umge¬ kehrt. Eine weitere Bestromungsschicht ist nach einer Ausfüh¬ rungsform zum Beispiel nicht auf dem Stegwellenleiter aufge- bracht. Das heißt, dass nach einer Ausführungsform die weite¬ re Bestromungsschicht auf einem Bereich der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist, der verschieden von der Oberseite des Stegwellenleiters ist. Eine Facette im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch als eine Laserfacette bezeichnet werden.
Die Begriffe Länge und Breite beziehen sich relativ zu der Längsachse des Stegwellenleiters. Die Breite bezeichnet somit eine Richtung quer zur Längsachse. Die Länge erstreckt sich somit längs, also parallel, zur Längsachse. Die Längsachse des Stegwellenleiters ist die Achse des Stegwellenleiters, die entlang seiner größten Ausdehnung verläuft. Die Längsach- se verläuft zum Beispiel senkrecht zu den beiden Facetten.
Ausführungen im Zusammenhang mit der einen der beiden Facetten gelten analog für die andere der beiden Facetten. Somit sind insbesondere ein entsprechender Abschnitt umfassend ei- nen entsprechenden Unterabschnitt vorgesehen, wobei der entsprechende Unterabschnitt frei von der Bestromungsschicht ist. Gleiches gilt für die Bruchlinien.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verlauf respektive eine Kontur der Passivierungsschicht respektive der Kontaktmetallisierung teilweise oder vollständig einer Kontur der Bestromungsschicht entspricht respektive entspre¬ chen . In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Passivierungsschicht respektive die Kontaktmetallisierung bis an die Facette respektive Facetten reichen, also an diese unmittel¬ bar oder direkt angrenzen. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verlauf respektive eine Kontur der Passivierungsschicht respektive der Kontaktmetallisierung verschieden von einer Kontur der Bestromungsschicht ist. 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 erläu- tert werden, wobei
Fig. 1 eine frontale Schnittansicht eines ersten Halb¬ leiterlasers, Fig. 2 eine Draufsicht auf den ersten Halbleiterlaser der Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen zweiten Halbleiterlaser,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Draufsicht auf den zweiten Halbleiterlaser der Fig. 3,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen dritten Halbleiterlaser,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen vierten Halbleiterlaser,
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen fünften Halbleiterlaser, Fig. 8 eine Draufsicht auf einen sechsten Halbleiterlaser,
Fig. 9 eine Draufsicht auf einen siebenten Halbleiterla¬ ser, Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Wafer und
Fig. 11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers zeigen.
Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszei¬ chen verwendet werden. Des Weiteren kann der Übersicht halber vorgesehen sein, dass nicht in sämtlichen Figuren sämtliche Elemente eingezeichnet sind sowie für sämtliche Elemente die Bezugszeichen eingezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine frontale Schnittansicht auf einen ersten Halbleiterlaser 101.
Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf eine Facette 107 des Halb¬ leiterlasers 101. Im Allgemeinen können Facetten im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Laserfacetten bezeichnet werden. Der Halbleiterlaser 101 umfasst eine Halbleiterschich- tenfolge 103. Die Halbleiterschichtenfolge 103 umfasst eine aktive Zone 105. Die aktive Zone 105 ist zur Erzeugung elekt¬ romagnetischer Strahlung ausgebildet. Aus der Halbleiterschichtenfolge 103 ist ein Stegwellenlei¬ ter 109 in Form einer Erhebung ausgebildet. Der Stegwellenleiter 109 ist aus der Halbleiterschichtenfolge 103 als eine über der aktiven Zone 105 liegende Erhebung einer Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 ausgebildet oder ge- formt. Der Stegwellenleiter 109 ist mit seiner Längsachse (in Fig. 1 nicht gezeigt) entlang der aktiven Zone 105 ausgerichtet .
Der Facette 107 gegenüberliegend ist eine weitere Facette vorgesehen, die in Fig. 1 nicht gezeigt ist, sondern vielmehr in den Draufsichten der noch weiteren Figuren 2 bis 10.
Die beiden Facetten definieren einen Resonator, wobei die aktive Zone 105 zwischen den beiden Facetten liegt. Die beiden Facetten bilden sich aufgrund eines Brechens der Halbleiterschichtenfolge 103 entlang von Bruchlinien im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers.
Der Stegwellenleiter 109 weist eine Oberseite 113 auf, die der aktiven Zone 105 abgewandt ist. Da der Stegwellenlei¬ ter 109 aus der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol¬ ge 103 geformt ist, ist somit auch die Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 Teil der Oberseite 111 der Halbleiter¬ schichtenfolge 103.
Der Stegwellenleiter 109 weist eine Oberseite 113 auf, die parallel zur aktiven Zone 105 orientiert ist. Laterale Be¬ grenzungsflächen des Stegwellenleiters 109 sind durch Flanken 115 gebildet. Die Flanken 115 sind senkrecht zur aktiven Zone 105 orientiert. Senkrecht zur Zeichenebene weist der Stegwel¬ lenleiter 109 eine Haupterstreckungsrichtung auf, die seiner Längsachse entspricht. Der durch die beiden Facetten defi¬ nierte oder festgelegte Resonator des Halbleiterlasers 101 ist ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene orientiert. Im be- stimmungsgemäßen Betrieb emittiert der Halbleiterlaser 101 Laserstrahlung innerhalb der Halbleiterschichtenfolge 103 senkrecht zur Zeichenebene. Eine sich im bestimmungsgemäßen Betrieb ausbildende Lasermode ist zeichnerisch als eine Ver- dickung der aktiven Zone 105 unterhalb des Stegwellenlei¬ ters 109 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 117 versehen.
Die Bereiche der Halbleiterschichtenfolge 103 neben dem Steg¬ wellenleiter 109 sowie die Flanken 115 sind von einer Passi- vierungsschicht 121 bedeckt. Bei der Passivierungsschicht 121 handelt es sich zum Beispiel um eine elektrisch nicht leiten¬ de Schicht aus einem Isolator oder zum Beispiel aus einem Halbleitermaterial mit zum Beispiel einer Bandlücke von zum Beispiel mindestens 4 eV.
Zum Beispiel ist die Passivierungsschicht 121 aus einem der nachfolgend genannten Materialien gebildet: SiN, SiO, ZrO, TaO, A10, ZnO. Eine Dicke der Passivierungsschicht 121 be¬ trägt beispielsweise zwischen einschließlich 100 nm und ein- schließlich 2 ym.
Auf der Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 ist eine Kon¬ taktmetallisierung 119 aufgebracht. Über die Kontaktmetalli¬ sierung 119 wird ein elektrischer Strom in die Halbleiter- schichtenfolge 103 eingeprägt.
Die Kontaktmetallisierung 119 umfasst zum Beispiel eines oder mehrere der folgenden Materialien: Pd, Pt, ZnO, ITO, Ni, Rh. Eine Dicke der Kontaktmetallisierung 119 beträgt zum Beispiel zwischen 20 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 30 nm und 300 nm.
Der Halbleiterlaser 101 umfasst ferner eine Bestromungs- schicht 123, die in direktem Kontakt mit der Kontaktmetalli- sierung 119 steht. Über die Bestromungsschicht 123 kann die Kontaktmetallisierung 119 elektrisch angeschlossen werden. Die Bestromungsschicht 123 ist also aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Über die Bestromungs¬ schicht 123 wird kein oder kein signifikanter elektrischer Strom in die Halbleiterschichtenfolge 103 eingeprägt, insbe¬ sondere bei Bestromungsstärken nahe eines Schwellstroms für die Erzeugung von Laserstrahlung. Beispielsweise wird als Material für die Bestromungs¬ schicht 123 ein Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit verwendet, so dass der direkte Kontakt mit der Halbleiter¬ schichtenfolge 103 eine verbesserte Wärmeabfuhr bewirkt. Für eine solch verbesserte Wärmeabfuhr ist zum Beispiel vorgese- hen, dass Teile der Flanken 115 ebenfalls mit der Bestro¬ mungsschicht 123 bedeckt sind.
Die Bestromungsschicht 123 bedeckt ebenfalls Bereiche der Passivierungsschicht 121 und ist somit auf der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 aufgebracht.
Die Bestromungsschicht 123 kann auch als eine Bondpadmetalli- sierung bezeichnet werden, insofern sie analog zu einem Bond- pad eine elektrische Kontaktierung der Kontaktmetallisie- rung 119 bewirkt. Die Bestromungsschicht 123 ist zum Beispiel aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet respektive umfasst ein oder mehrere der folgenden Materia¬ lien: Pd, Pt, Ti, Au, ITO, ZnO, Ni, ZnO:Al, ZnO:Ga. Ein Träger für die Halbleiterschichtenfolge 103 ist zur Ver¬ einfachung der Darstellung in den Figuren jeweils nicht gezeichnet. Ein solcher Träger ist aber nach einer Ausführungsform vorgesehen. Bei einem solchen Träger handelt es sich zum Beispiel um ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten- folge 103 oder um ein hiervon verschiedenes Ersatzsubstrat.
Zum Beispiel ist die Halbleiterschichtenfolge 103 auf einem Wafer angeordnet. Um einen guten Schwellstrom, niedrige Betriebsströme, hohe
Effizienzen und eine hohe Lebensdauer zu erzielen, müssen die Facetten von Halbleiterlasern eine atomar glatte Oberfläche ohne Störungen durch Kristallversetzungen aufweisen. Zur Herstellung der Facetten werden in der Regel die Wafer, auf wel- chen die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist, zunächst zu einzelnen Barren gebrochen und anschließend zu den einzelnen Halbleiterlasern, die zum Beispiel als Halbleiterlaserchip ausgebildet sein können, vereinzelt. Die Barren definie- ren hier den Laserresonator, welcher durch die Facetten begrenzt wird.
Um die Facetten mit einer ausreichenden Oberflächenqualität brechen zu können, ist eine genaue Kontrolle der globalen so- wie lokalen Verspannungsfeider nötig. Bereits kleine Änderungen in der Oberflächenstruktur des Halbleiters (zum Beispiel Änderungen in den Abmessungen des Stegwellenleiters) oder der Beschichtungen, hier insbesondere der Bestromungsschicht , die zum Beispiel als eine p-Metallisierung ausgebildet ist, kön- nen die Qualität der Facetten negativ beeinflussen. Es hat sich in aufwendigen Experimenten der Anmelderin überraschend gezeigt, dass insbesondere die Ausführung der Bestromungs¬ schicht, die zum Beispiel als eine p-Metallisierung ausgebil¬ det ist, und des Bondpads einen starken Einfluss auf die Qua- lität der Facetten hat.
Die Form der Bestromungsschicht, zum Beispiel der Bondpadme- tallisierung, hat jedoch nicht nur über die lokal erzeugten Verspannungsfeider einen Einfluss auf die Facettenqualität. So hat sich ebenfalls gezeigt, dass aufgrund der Duktilität von Metall im Gegensatz zum spröd brechenden Halbleiter ein Überformen des Ridge-Bereichs an der Stelle, an der der Bruch zum Erzeugen der Facetten läuft, nachteilig für die Facettenqualität sein kann.
Zusätzlich kann dickes Metall an diesen Stellen zu Nachteilen beim Trennen der Barren führen und den Facettenbereich durch Metallreste verschmutzen. Daher ist es im Allgemeinen von Vorteil, den Facettenbereich des Ridges, also des Stegwellen- leiters, nicht mit Metall zu überformen.
Jedoch hat ein breiter metallisierter Bereich Vorteile bei der Entwärmung des Halbleiterlasers, insbesondere bei einer Montage des Halbleiterlasers auf einen Träger, wobei hier die Bestromungsschicht dem Träger zugewandt ist (eine so genannte p-side-down-Montage) . Dies insbesondere deshalb, da Metall eine entstehende Verlustwärme gut leitet und zur Spreizung der Wärme in Richtung einer Wärmesenke beiträgt.
Bisher bekannte Strukturen einer Bondpadmetallisierung sind in der Regel ausschließlich auf die elektrischen sowie optischen Eigenschaften dieser Metallschichten optimiert, ohne den Einfluss dieser Schichten auf Verspannungsfeider an der Facette zu optimieren und den Wärmehaushalt des Halbleiterla¬ sers zu optimieren.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch Vorsehen einer geeigneten p-Metallisierung (allgemein durch das Vorsehen einer geeigneten Bestromungsschicht) , wel¬ che die Verspannungen an den Spiegelfacetten des Laserresonators positiv beeinflusst, und welche möglichst viel Metall im Ridge-Bereich für die Entwärmung der Chips aufweist und welche hierbei die Brechqualität der Laserfacetten positiv be- einflusst, ein Halbleiterlaser mit einem guten Schwellstrom, niedrigen Betriebsströmen, hohen Effizienzen und einer hohen Lebensdauer hergestellt werden kann. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Struktur der Bestromungsschicht, zum Beispiel der p-Metallisierung, im Bereich des Ridges sowie daneben auf eine vorteilhafte Weise strukturiert wird, so dass die lokale Verspannung im Bereich der Facetten für das Spalten der Facetten positiv beeinflusst wird. Durch das Aussparen des Facettenbereichs des Ridges wird eine gute Bruch¬ qualität erreicht und mögliche Metallreste im aktiven Bereich der Facette verhindert.
Dies wird konkret erfindungsgemäß dadurch umgesetzt, dass die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 einen Ab¬ schnitt umfasst, der bezogen auf eine Längsachse des Stegwel- lenleiters 109 über seine Breite, also die Breite des Ab¬ schnitts, an eine der beiden Facetten angrenzt, wobei der Ab¬ schnitt einen Unterabschnitt der Oberseite 113 des Stegwel¬ lenleiters 109 umfasst, wobei sich der Unterabschnitt bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters 109 über eine Breite des Stegwellenleiters 109 an der einen der beiden Facetten angrenzend erstreckt, wobei dieser Abschnitt frei von der Bestromungsschicht ist. Das heißt also, dass erfindungsgemäß ein Bereich auf der
Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 vorgesehen wird, der an eine der beiden Facetten angrenzt, wobei dieser Bereich frei von der Bestromungsschicht ist, das heißt, dass in die¬ sem Bereich keine Bestromungsschicht aufgebracht ist. Somit wird in vorteilhafter Weise der Ridge-Bereich mit der Bestromungsschicht ausgespart. Das heißt, dass die Bestromungs¬ schicht entsprechend strukturiert ist, um einen solchen Be¬ reich, der frei von der Bestromungsschicht ist, auszubilden. Die technischen Vorteile und Wirkungen sind zum Beispiel die folgenden :
Beim Spalten der Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung der Spiegelfacetten (Laserfacetten) entlang der Bruchlinien wird auf diese Weise die lokale Verspannung an den Spiegelfacetten dahingehend beeinflusst, dass der Bruch ideal durch das Mate¬ rial der Halbleiterschichtenfolge läuft und ein atomar glat¬ ter Facettenbereich entsteht. Dies führt zu besseren elektro- optischen Eigenschaften des Halbleiterlasers wie zum Beispiel eine geringere Schwelle und einen geringeren Betriebsstrom sowie eine höhere Ausbeute.
Durch den optimierten Verspannungshaushalt wird im Laserbe¬ trieb eine bessere Haftung der dielektrischen Spiegelschich- ten, die in der Regel auf den Facetten aufgebracht sind, er¬ reicht, was zu einer höheren Lebensdauer des Halbleiterlasers führt .
Durch ein Aufbringen der Bestromungsschicht neben dem Ridge bei gleichzeitiger Aussparung des Facettenbereichs wird eine Entwärmung des Halbleiterlasers, insbesondere bei einer p- side-down-Montage, gewährleistet . Wie im Einzelnen der Abschnitt umfassend den Unterabschnitt ausgebildet sein kann, zeigen die nachfolgend beschriebenen Figuren. Hierbei ist der Übersicht halber vorgesehen, dass die Kontaktmetallisierung 119 sowie die Passivierungs- schicht 121 nicht gezeichnet sind.
An dieser Stelle wird angemerkt, dass die vorstehend respek¬ tive nachstehend gemachten Ausführungen, die im Zusammenhang mit der Kontaktmetallisierung 119 und der Passivierungs- schicht 121 unter Bezugnahme auf die Fig. 1 gemacht wurden, auch für die weiteren Figuren gelten sowie gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen auch unabhängig von den in den Figuren gezeigten und erläuterten Ausführungsbeispielen gelten. Das heißt, dass die entsprechenden Merkmale auch losgelöst von den konkret in den Figuren gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart sind.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verlauf respektive eine Kontur der Passivierungsschicht 121 respekti- ve der Kontaktmetallisierung 119 teilweise oder vollständig einer Kontur der Bestromungsschicht 123 entspricht respektive entsprechen .
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Passivie- rungsschicht 121 respektive die Kontaktmetallisierung 119 bis an die Facette 107 reichen, also an diese unmittelbar oder direkt angrenzen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verlauf respektive eine Kontur der Passivierungsschicht 121 respekti¬ ve der Kontaktmetallisierung verschieden von einer Kontur der Bestromungsschicht 123 ist.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den ersten Halbleiterla- ser 101 der Fig. 1. Die Draufsicht bezieht sich hierbei auf die Sicht von oben auf die Oberseite 111 der Halbleiter¬ schichtenfolge 103. Aufgrund der Draufsicht ist nun die weitere Facette zu erken¬ nen, die der Facette 107 gegenüberliegt. Diese weitere Facet¬ te ist mit dem Bezugszeichen 201 versehen. Der Abschnitt, der frei von der Bestromungsschicht 123 ist, ist mit dem Bezugszeichen 203 gekennzeichnet. Der Ab¬ schnitt 203 grenzt an der Facette 107 an. Der Abschnitt 203 weist eine Viereckform auf, wobei eine Seite des Vierecks durch die Facette 107 begrenzt ist. Die anderen drei Seiten des Vierecks sind durch Bestromungsschichtabschnitte 213, 215, 217 der Bestromungsschicht 123 begrenzt. Mit anderen Worten ist die Bestromungsschicht 123 auf der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 derart aufgebracht, dass hierbei ein viereckiger Bereich, der Abschnitt 203, der Ober- seite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 ausgespart bleibt. Eine Breite des Abschnitts 203 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 209 gekennzeichnet.
Die Breite 209 beträgt zum Beispiel zwischen 30 ym und 80 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 55 ym.
Eine Länge des Abschnitts 203 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 211 gekennzeichnet. Die Länge 211 beträgt zum Beispiel zwischen 5 ym und 50 ym, insbesondere zwischen 10 ym und 20 ym.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass sich die Begriffe Länge und Breite relativ zu der Längsachse 207 des Stegwellenlei¬ ters 109 beziehen. Die Breite bezeichnet somit eine Richtung quer zur Längsachse 207. Die Länge erstreckt sich somit längs, also parallel, zur Längsachse 207. Die Längsachse 207 des Stegwellenleiters 109 ist die Achse des Stegwellenlei¬ ters 109, die entlang seiner größten Ausdehnung verläuft. Die Längsachse 207 verläuft somit senkrecht zu den beiden Facet- ten 107, 201.
Eine Breite des Bestromungsschichtabschnitts 215 ist mit ei¬ nem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 219 gekennzeichnet. Die Breite 219 beträgt zum Beispiel zwischen 30 ym und 100 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 85 ym.
Eine Breite des Bestromungsschichtabschnitts 213 ist mit ei- nem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 221 gekennzeichnet, die Breite 221 beträgt zum Beispiel zwischen 5 ym und 10 ym.
Eine Breite des Bestromungsschichtabschnitts 217 ist mit ei¬ nem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 223 gekennzeichnet. Aufgrund der Viereckform des Abschnitts 203 entspricht die Breite 223 der Breite 209 des Abschnitts 203.
Der Abschnitt 203 umfasst ferner einen Unterabschnitt 205, der auf der Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 definiert oder festgelegt ist. Dieser Unterabschnitt 205 grenzt über die Breite des Stegwellenleiters 109 ebenfalls an die Facet¬ te 107 an. Das heißt, dass sich der Unterabschnitt 205 über die Breite, also über die gesamte Breite, des Stegwellenlei¬ ters 109 an der Facette 107 angrenzend erstreckt.
Somit ist also, bezogen auf die Draufsicht, ein Bereich der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 frei von der Bestromungsschicht 123, wobei dieser Bereich (Abschnitt 203) einen Abschnitt der durch die Facette 107 gebildete Kante der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 umfasst.
Eine Länge der Halbleiterschichtenfolge 103 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 225 gekennzeichnet. Die Länge 225 beträgt zum Beispiel zwischen 600 ym und 2000 ym.
Eine Breite der Halbleiterschichtenfolge 103 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 227 gekennzeichnet. Die Breite 227 beträgt zum Beispiel zwischen 100 ym und 400 ym. Eine Breite der Bestromungsschicht 123 ist somit die Summe der Breiten 219, 223 und 221. Eine Länge der Bestromungs¬ schicht 123 entspricht der Länge 225, insofern die Bestro¬ mungsschicht 123 in Längsrichtung, also längs zur Längsach- se 207, von der Facette 107 zur weiteren Facette 201 verläuft .
Fig. 3 zeigt einen zweiten Halbleiterlaser 301 in einer
Draufsicht auf die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol¬ ge 103.
In diesem Ausführungsbeispiel verläuft die Bestromungs- schicht 123 nicht von der Facette 107 zur weiteren Facet- te 201, sondern ist jeweils beabstandet zu den Facetten 107, 201 auf der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge und somit auch auf der Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 aufgebracht. Die Bestromungsschicht 123 weist in der Drauf¬ sicht eine Rechteckform auf.
Aufgrund der beabstandeten Anordnung der Bestromungsschicht 123 zu den beiden Facetten 107, 201 ist somit ein Ab¬ schnitt 203 ausgebildet, der an die Facette 107 angrenzt und einen Unterabschnitt 205 umfasst, der auf der Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 gebildet ist, wobei der Ab¬ schnitt 203 frei von der Bestromungsschicht 123 ist.
Der Abschnitt 203 ist in Fig. 3 schraffiert dargestellt. Das Bezugszeichen 303 zeigt auf ein Viereck, welches einen Bereich des Halbleiterlasers 301 umschließt, der in Fig. 4 vergrößert dargestellt ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Bestromungsschicht 123 in einem Abstand 211, der der Länge des Abschnitts 203 ent¬ spricht, zur Facette 107 angeordnet.
Obwohl in den Fig. 3 und 4, dies gilt auch für die Fig. 1 und die weiteren Figuren, nicht explizit gezeigt, ist in weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ein entsprechender Abschnitt, der frei von der Bestromungsschicht 123 ist, auch an der Facette 201 ausgebildet. Das heißt also, dass die im Zu¬ sammenhang mit dem Abschnitt 203, der an der Facette 107 an- grenzt, gemachten Ausführungen analog für die weitere Facette 201 gelten.
In Fig. 4 ist ein Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 401 ge- zeichnet, der die Breite der Bestromungsschicht 123 kenn¬ zeichnet .
Fig. 5 zeigt einen dritten Halbleiterlaser 501 in einer
Draufsicht auf die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol- ge 103.
Im Wesentlichen ist der Halbleiterlaser 501 analog zum Halbleiterlaser 101 der Fig. 2 ausgebildet. Als ein Unterschied fehlt es an dem Bestromungsschichtabschnitt 213, so dass der Abschnitt 203, der frei von der Bestromungsschicht 123 ist, zu einer Seite hin offen ist. Das heißt, dass dieser Ab¬ schnitt 203 an einer Seite nicht mehr durch einen Bestro¬ mungsschichtabschnitt begrenzt ist. Fig. 6 zeigt einen vierten Halbleiterlaser 601 in einer
Draufsicht auf die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol¬ ge 103.
Die Bestromungsschicht 123 ist im Wesentlichen analog zu der Bestromungsschicht 123 gemäß dem Halbleiterlaser 501 der
Fig. 5 ausgebildet, wobei im Vergleich zu dem Halbleiterla¬ ser 501 eine Breite der Bestromungsschicht 123 verkleinert oder reduziert ist. Als ein weiterer Unterschied ist eine weitere Bestromungs¬ schicht 603 vorgesehen, die streifenförmig von der Facette 107 zur Facette 201 verläuft. Die weitere Bestromungs¬ schicht 603 ist beabstandet zur Bestromungsschicht 123 aufge¬ bracht. Dieser Abstand ist mit einem Doppelpfeil mit dem Be- zugszeichen 607 gekennzeichnet. Der Abstand 607 beträgt zum Beispiel zwischen 10 ym und 40 ym, insbesondere zwischen 20 ym und 30 ym. Eine Breite der weiteren Bestromungsschicht 603 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 605 gekennzeichnet. Die Breite 605 beträgt zum Beispiel zwischen 10 ym und 40 ym, insbesondere zwischen 20 ym und 30 ym.
Durch das Vorsehen der weiteren Bestromungsschicht 603, die beabstandet zur Bestromungsschicht 123 ist, wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass hierüber eine noch bes¬ sere Abführung von thermischer Energie bewirkt werden kann.
Fig. 7 zeigt einen fünften Halbleiterlaser 701 in einer
Draufsicht auf die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol¬ ge 103. Die Bestromungsschicht 123 ist im Wesentlichen analog zu der Bestromungsschicht 123 gemäß dem Halbleiterlaser 101 der Fig. 2 ausgebildet, wobei hier jedoch eine Breite der Halb¬ leiterschichtenfolge 123 reduziert ist. Analog zu Fig. 6 ist auch hier eine weitere Bestromungs¬ schicht 603 beabstandet zur Bestromungsschicht 123 vorgese¬ hen. Die im Zusammenhang mit der Fig. 6 gemachten Ausführungen gelten analog. Fig. 8 zeigt einen sechsten Halbleiterlaser 801 in einer
Draufsicht auf die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol¬ ge 103.
Der Halbleiterlaser 801 ist im Wesentlichen analog zum Halb- leiterlaser 701 der Fig. 1 ausgebildet. Als ein Unterschied ist hier noch eine zweite weitere Bestromungsschicht 803 vor¬ gesehen, die beabstandet zur weiteren Bestromungsschicht 603 auf der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 aufge¬ bracht ist. Dieser Abstand ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 805 gekennzeichnet. Der Abstand 805 entspricht zum Beispiel dem Abstand 607. Entsprechend entspricht zum Beispiel eine Breite 807 der weiteren Bestromungsschicht 803 der Breite der weiteren Bestromungsschicht 603. In nicht gezeigten Ausführungsformen sind mehrere weitere Bestromungsschichten vorgesehen, die analog zu den weiteren Bestromungsschichten 803, 603 streifenförmig auf der Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfolge 103 aufgebracht sind.
Fig. 9 zeigt einen siebenten Halbleiterlaser 901 in einer Draufsicht auf die Oberseite 111 der Halbleiterschichtenfol¬ ge 103. Der Halbleiterlaser 901 ist im Wesentlichen analog zum Halbleiterlaser 601 der Fig. 6 ausgebildet. Als ein Unterscheid ist analog zum Halbleiterlaser 801 der Fig. 8 eine weitere Bestromungsschicht 803 vorgesehen. Die im Zusammenhang mit der Fig. 8 gemachten Ausführungen gelten somit analog auch für den Halbleiterlaser 901 der Fig. 9.
Fig. 10 zeigt einen Wafer 1001.
Auf dem Wafer 1001 ist eine Halbleiterschichtenfolge 103 auf- gebracht, zum Beispiel aufgewachsen, wobei drei Stegwellen¬ leiter 109 ausgebildet sind. Ferner sind zwei Bruchli¬ nien 1003, 1005 gestrichelt eingezeichnet, entlang derer der Wafer 1001 und somit die Halbleiterschichtenfolge 103 gebro¬ chen werden soll. Das Brechen wird zum Beispiel entlang eines Bruchgrabens durchgeführt, der der Übersicht halber hier nicht eingezeichnet ist. Das heißt also, dass die Halbleiter¬ schichtenfolge 103 und der Wafer 1001 an geeigneten Stellen Bruchgräben aufweisen, entlang derer der Wafer 1001 mit der Halbleiterschichtenfolge 103 gebrochen wird, so dass sich dann entlang den beiden Bruchlinien 1003, 1005 die Facetten 107, 201 ausbilden können.
Vor dem Brechen ist vorgesehen, dass die Bestromungsschicht 123 auf die Oberseite 111 und auf die Oberseite 113 aufgebracht wird. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Abschnitt analog zu dem Abschnitt 203, wie er im Zu¬ sammenhang mit den Figuren 1 bis 9 beschrieben ist und gezeichnet ist, ausgebildet wird. Das heißt also, dass im Be¬ reich der Bruchlinien 1003, 1005 keine Bestromungsschicht 123 aufgebracht wird. Somit gibt es Bereiche, die Abschnitte 203, die frei von der Bestromungsschicht 123 sind und an die zu¬ künftigen Facetten angrenzen und einen Unterabschnitt der Oberseite 113 des Stegwellenleiters 109 umfassen.
Durch das Aussparen dieser Bereiche mit der Bestromungs¬ schicht 123 können verbesserte Bruchqualitäten erzielt wer¬ den, was bereits vorstehend näher ausgeführt wurde. Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterlasers.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: - Bereitstellen 1101 einer Halbleiterschichtenfolge mit ei¬ ner aktiven Zone, wobei die Halbleiterschichtenfolge ei¬ nen Stegwellenleiter umfasst, der aus der Halbleiterschichtenfolge als eine über der aktiven Zone liegenden Erhebung einer Oberseite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet und mit seiner Längsachse entlang der aktiven
Zone ausgerichtet ist, wobei eine Kontaktmetallisierung auf einer der aktiven Zone abgewandten Oberseite des
Stegwellenleiters aufgebracht ist,
- Festlegen 1103 von zwei Bruchlinien, die quer zur Längs- achse des Stegwellenleiters und parallel zur Oberseite der Halbleiterschichtenfolge verlaufen,
- Aufbringen 1105 einer Bestromungsschicht auf die Halb¬ leiterschichtenfolge derart, dass nach dem Aufbringen die Bestromungsschicht in direktem Kontakt mit der Kontaktme- tallisierung steht und
- dass die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge einen Ab¬ schnitt umfasst, der bezogen auf eine Längsachse des
Stegwellenleiters über seine Breite an einer der beiden Bruchlinien angrenzt, wobei der Abschnitt mindestens ei- nen Unterabschnitt der Oberseite des Stegwellenleiters umfasst, wobei sich der Unterabschnitt bezogen auf die Längsachse des Stegwellenleiters über eine Breite des Stegwellenleiters an der einen der beiden Bruchlinien an- grenzend erstreckt, wobei der Abschnitt frei von der
Bestromungsschicht ist,
- Brechen 1107 der Halbleiterschichtenfolge entlang der
zwei Bruchlinien, so dass entlang der zwei Bruchlinien zwei sich gegenüberliegende, einen Resonator definierende, Facetten gebildet werden, wobei die aktive Zone zwi¬ schen den beiden Facetten ausgebildet ist.
Zusammenfassend stellt die Erfindung ein effizientes Konzept bereit, basierend auf welchem ein positiver Effekt auf die Verspannung und auf ein Bruchverhalten erzielt werden kann. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bestromungs¬ schicht derart strukturiert wird, dass ein Bereich, der an die Facetten oder an einer der Facetten angrenzt, frei von der Bestromungsschicht bleibt, wobei hier zumindest ein Un¬ terabschnitt der Oberseite des Stegwellenleiters von diesem Bereich mitumfasst ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele 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 .
BEZUGSZEICHENLISTE
101 Halbleiterlaser
103 Halbleiterschichtenfolge
105 aktive Zone
107 Facette
109 Stegwellenleiter
111 Oberseite der Halbleiterschichtenfolge
113 Oberseite des Stegwellenleiters
115 Flanke
117 Lasermode
119 Kontaktmetallisierung
121 PassivierungsSchicht
123 BestromungsSchicht
201 weitere Facette
203 Abschnitt
205 Unterabschnitt
207 Längsachse
209 Breite des Abschnitts 203
211 Länge des Abschnitts 203
213, 215, 217 BestromungsSchichtabschnitte
219 Breite des Bestromungsschichtabschnitts 215
221 Breite des Bestromungsschichtabschnitts 213
223 Breite des Bestromungsschichtabschnitts 217
225 Länge der Halbleiterschichtenfolge
227 Breite der Halbleiterschichtenfolge
301 zweiter Halbleiterlaser
303 Bereich
401 Breite der Bestromungsschicht
501 dritter Halbleiterlaser
601 vierter Halbleiterlaser
603 weitere Bestromungsschicht
605 Breite der weiteren Bestromungsschicht 603
607 Abstand zwischen der weiteren Bestromungs¬ schicht 603 und der Bestromungsschicht 123
701 fünfter Halbleiterlaser
801 sechster Halbleiterlaser
803 weitere Bestromungsschicht 805 Abstand zwischen der weiteren Bestromungs¬ schicht 803 und der weiteren Bestromungs¬ schicht 603
807 Breite der weiteren Bestromungsschicht 803
901 siebenter Halbleiterlaser
1001 Wafer
1003 Bruchlinie
1005 Bruchlinie
1101 Bereitstellen
1103 Festlegen
1105 Aufbringen
1107 Brechen

Claims

PATENTA S PRUCHE
Halbleiterlaser (101), umfassend:
- eine Halbleiterschichtenfolge (103) mit zwei gegenüber¬ liegenden, einen Resonator definierenden, Facetten (107, 201) und einer zwischen den beiden Facetten (107, 201) ausgebildeten aktiven Zone (105),
- einen Stegwellenleiter (109), der aus der Halbleiterschichtenfolge (103) als eine über der aktiven Zo¬ ne (105) liegenden Erhebung einer Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) ausgebildet und mit sei¬ ner Längsachse (207) entlang der aktiven Zone (105) ausgerichtet ist,
- eine Kontaktmetallisierung (119), die auf einer der aktiven Zone (105) abgewandten Oberseite (113) des Steg¬ wellenleiters (109) aufgebracht ist, und
- eine Bestromungsschicht (123), die in direktem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung (119) steht,
- wobei die Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfol¬ ge (103) einen Abschnitt (203) umfasst, der bezogen auf eine Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) über seine Breite (209) an eine der beiden Facetten (107, 201) angrenzt, wobei der Abschnitt (203) einen Unterab¬ schnitt (205) der Oberseite (113) des Stegwellenlei¬ ters (109) umfasst, wobei sich der Unterabschnitt (205) bezogen auf die Längsachse (207) des Stegwellenlei¬ ters (109) über eine Breite des Stegwellenleiters (109) an der einen der beiden Facetten (107, 201) angrenzend erstreckt,
- wobei der Abschnitt (203) frei von der Bestromungs¬ schicht (123) ist.
Halbleiterlaser (101) nach Anspruch 1, wobei die Breite (209) des Abschnitts (203) bezogen auf die Längsach¬ se (207) des Stegwellenleiters (109) zwischen 30 ym und 80 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 55 ym, beträgt.
3. Halbleiterlaser (101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Länge (211) des Abschnitts (203) bezogen auf die Längs- achse (207) des Stegwellenleiters (109) zwischen 5 ym und 50 ym, insbesondere zwischen 10 ym und 20 ym, beträgt.
Halbleiterlaser (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Abschnitt (203) teilweise durch einen oder mehrere Bestromungsschichtabschnitte (213, 215, 217) der Bestromungsschicht (123) begrenzt ist.
Halbleiterlaser (101) nach Anspruch 4, wobei bezogen auf die Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) eine je¬ weilige Breite (219, 221, 223) des einen oder der mehre¬ ren Bestromungsschichtabschnitte (213, 215, 217) zwischen 30 ym und 100 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 85 ym, vorzugsweise zwischen 5 ym und 10 ym, beträgt.
Halbleiterlaser (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) zumindest eine weitere von der Bestro¬ mungsschicht (123) beabstandete Bestromungsschicht (603, 803) aufgebracht ist.
Halbleiterlaser (101) nach Anspruch 6, wobei eine jeweilige Breite (605) der zumindest einen weiteren Bestro¬ mungsschicht (603, 803) bezogen auf die Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) zwischen 10 ym und 40 ym, insbesondere zwischen 20 ym und 30 ym, beträgt.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers (101), umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen (1101) einer Halbleiterschichtenfol¬ ge (103) mit einer aktiven Zone (105), wobei die Halb¬ leiterschichtenfolge (103) einen Stegwellenleiter (109) umfasst, der aus der Halbleiterschichtenfolge (103) als eine über der aktiven Zone (105) liegenden Erhebung einer Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) ausgebildet und mit seiner Längsachse (207) entlang der aktiven Zone (105) ausgerichtet ist, wobei eine Kon¬ taktmetallisierung (119) auf einer der aktiven Zo- ne (105) abgewandten Oberseite (113) des Stegwellenlei¬ ters (109) aufgebracht ist,
- Festlegen (1103) von zwei Bruchlinien (1003, 1005), die quer zur Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) und parallel zur Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) verlaufen,
- Aufbringen (1105) einer Bestromungsschicht (123) auf die Halbleiterschichtenfolge (103) derart, dass nach dem Aufbringen (1105) die Bestromungsschicht (123) in direktem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung (119) steht und
- dass die Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfol¬ ge (103) einen Abschnitt (203) umfasst, der bezogen auf eine Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) über seine Breite (209) an einer der beiden Bruchlinien (1003, 1005) angrenzt, wobei der Abschnitt (203) mindestens einen Unterabschnitt (205) der Obersei¬ te (113) des Stegwellenleiters (109) umfasst, wobei sich der Unterabschnitt (205) bezogen auf die Längsach¬ se (207) des Stegwellenleiters (109) über eine Breite des Stegwellenleiters (109) an der einen der beiden Bruchlinien (1003, 1005) angrenzend erstreckt, wobei der Abschnitt (203) frei von der Bestromungs¬ schicht (123) ist,
- Brechen (1107) der Halbleiterschichtenfolge (103) ent¬ lang der zwei Bruchlinien (1003, 1005), so dass entlang der zwei Bruchlinien (1003, 1005) zwei sich gegenüberliegende, einen Resonator definierende, Facetten (107, 201) gebildet werden, wobei die aktive Zone (105) zwi¬ schen den beiden Facetten (107, 201) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Breite (209) des Ab¬ schnitts (203) bezogen auf die Längsachse (207) des Steg¬ wellenleiters (109) zwischen 30 ym und 80 ym, insbesonde¬ re zwischen 35 ym und 55 ym, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Länge (211) des Abschnitts (203) bezogen auf die Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) zwischen 5 ym und 50 ym, insbe¬ sondere zwischen 10 ym und 20 ym, beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Abschnitt (203) teilweise durch einen oder mehrere
Bestromungsschichtabschnitte (213, 215, 217) der Bestro- mungsschicht (123) begrenzt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei bezogen auf die Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) eine jeweilige Breite (219, 221, 223) des einen oder der mehreren
Bestromungsschichtabschnitte (213, 215, 217) zwischen 30 ym und 100 ym, insbesondere zwischen 35 ym und 85 ym, vorzugsweise zwischen 5 ym und 10 ym, beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei auf die Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) zumindest eine weitere von der Bestromungsschicht (123) beabstandete Bestromungsschicht (603, 803) aufgebracht wird .
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine jeweilige Brei¬ te (605) der zumindest einen weiteren Bestromungs¬ schicht (603, 803) bezogen auf die Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) zwischen 10 ym und 40 ym, insbe¬ sondere zwischen 20 ym und 30 ym, beträgt.
15. Wafer (1001), umfassend:
- eine Halbleiterschichtenfolge (103) mit einer aktiven Zone (105), wobei die Halbleiterschichtenfolge (103) einen Stegwellenleiter (109) umfasst, der aus der Halbleiterschichtenfolge (103) als eine über der aktiven Zone (105) liegende Erhebung einer Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) ausgebildet und mit sei¬ ner Längsachse (207) entlang der aktiven Zone (105) ausgerichtet ist, wobei eine Kontaktmetallisie¬ rung (119) auf einer der aktiven Zone (105) abgewandten Oberseite (113) des Stegwellenleiters (109) aufgebracht ist, zwei Bruchgräben zum Festlegen von zwei Bruchlinien (1003, 1005), die quer zur Längsachse (207) des Steg¬ wellenleiters (109) und parallel zur Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfolge (103) verlaufen,
eine Bestromungsschicht (123), die in direktem Kontakt mit der Kontaktmetallisierung (119) steht,
wobei die Oberseite (111) der Halbleiterschichtenfol¬ ge (103) einen Abschnitt (203) umfasst, der bezogen auf eine Längsachse (207) des Stegwellenleiters (109) über seine Breite (209) an einer der beiden Bruchlinien (1003, 1005) angrenzt, wobei der Abschnitt (203) mindestens einen Unterabschnitt (205) der Obersei¬ te (113) des Stegwellenleiters (109) umfasst, wobei sich der Unterabschnitt (205) bezogen auf die Längsach¬ se (207) des Stegwellenleiters (109) über eine Breite des Stegwellenleiters (109) an der einen der beiden Bruchlinien (1003, 1005) angrenzend erstreckt, wobei der Abschnitt (203) frei von der Bestromungs¬ schicht (123) ist.
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