WO2018134086A1 - Halbleiterlaser und verfahren zur herstellung eines solchen halbleiterlasers - Google Patents

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optically active
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Hubert Halbritter
Andreas PLÖSSL
Roland Heinrich Enzmann
Martin Rudolf Behringer
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection

Definitions

  • An object to be solved is to provide a semiconductor laser that can be produced eye safe and efficient.
  • Semiconductor laser one or more semiconductor laser chips.
  • the at least one semiconductor laser chip comprises a
  • the semiconductor layer sequence includes one or more active zones for generating laser radiation.
  • the semiconductor laser chip has a light exit surface. At the light exit surface, the emission of the laser radiation takes place.
  • the at least one semiconductor laser chip is one
  • the semiconductor laser chip emits the laser radiation generated during operation at a comparatively large surface.
  • Semiconductor laser chip which emits laser radiation is is preferably oriented perpendicular or approximately perpendicular to a growth direction of the semiconductor layer sequence, so that a resonator direction parallel or approximately parallel to the growth direction. Approximately means here and below in particular with a
  • edge emitters have one
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a 13-15 compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m N m Ga or a phosphide compound semiconductor material such as
  • Compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As or as Al n Ga m In ] __ n _ m AskP ] __k, where each 0 ⁇ n 1, 0 ⁇ m 1 and n + m ⁇ 1 and 0 -S k ⁇ 1.
  • Semiconductor laser at least one diffractive optical element, short DoE.
  • the diffractive optical element (s) are for expanding and distributing the laser radiation set up, in particular for distributing the laser radiation over a larger solid angle range.
  • About the diffractive optical element is achievable that the
  • a beam-expanding optical element can also generally be present in each case.
  • the beam-expanding optical element is about a microlens field, English Micro Lens Array or short MLA.
  • the microlens array has a plurality of individual lenses, which are preferably arranged densely.
  • the generated laser radiation passes through a region of the light exit surface, preferably from
  • a scattering layer also referred to as a diffuser
  • Litter layer comprises in particular a roughening, on which the laser radiation is scattered, and / or scattering particles in a matrix material which is permeable to the laser radiation.
  • an optically active structure of the diffractive optical element is formed of a material having a high refractive index.
  • the refractive index of this material is at least 1.65 or 1.75 or 1.8 or 2.0 or 2.2.
  • the values for the refractive index mentioned are preferably valid at an operating temperature of the semiconductor laser and at a wavelength of maximum intensity of the laser radiation generated during operation.
  • the refractive index is also preferably above that of epoxides. High-index epoxides reach a value of up to 1.6.
  • the optically active structure is a first optically active structure
  • Laser radiation works. About the optically active structure, the laser radiation is expanded and distributed, the
  • the optically active structure is made, for example, of a 13-15 compound semiconductor material. Also, 12-16 semiconductors such as ZnO, ZnS or ZnTe or Ga 2 0 3 , ln 2 0 3 can be used. Furthermore, instead of
  • Semiconductor layers are used.
  • about amorphous layers of high index of refraction metal oxides such as ZnO, SnO 2 or Ta 2 Os are useful for the optically active structure.
  • materials for the optically active structure are Al 2 O 3, especially as sapphire crystal, GaAs or GaN, especially when the optically active structure in the growth substrate of the laser or the
  • deposited layer can also be made Layers of dielectrics such as alumina or silicon nitride, each not necessarily exactly stoichiometrically composed and / or usually amorphous, be practicable.
  • dielectrics such as alumina or silicon nitride
  • Semiconductor laser at least one surface emitting semiconductor laser chip having a semiconductor layer sequence with at least one active zone for generating
  • Laser radiation and a light exit surface which is oriented perpendicular to a growth direction of the semiconductor layer sequence has. Furthermore, the
  • Semiconductor laser a diffractive optical element, which is adapted to the expansion and distribution of the laser radiation, so that the semiconductor laser is preferably eye safe.
  • Element is made of a material having a refractive index of at least 1.65 or 2.0, based on a wavelength of maximum intensity of the laser radiation.
  • the material having a refractive index of at least 1.65 or 2.0 based on a wavelength of maximum intensity of the laser radiation.
  • Semiconductor laser at least one surface emitting semiconductor laser chip having a semiconductor layer sequence with at least one active zone for generating
  • Laser radiation and a light exit surface which is oriented perpendicular to a growth direction of the semiconductor layer sequence has. Furthermore, the
  • An optically effective structure of the beam expanding optical element may be made of a material having a high
  • Semiconductor layer sequence at least one Bragg mirror, the of at least one electrical feedthrough
  • An electrical contact may be mounted around the light exit surface. This contact is preferably located between the beam-expanding optical element and the associated Bragg mirror, the via for connecting this contact
  • Light source is eye safe for the human eye.
  • such a diffractive optical element is formed of a material having a relatively low refractive index, the eye protection may be limited depending on the environmental conditions.
  • diffractive optical element may be due to then
  • Refractive index difference is to ensure eye safety via the beam shaping by the diffractive optical element.
  • the diffractive optical element described here via a connection means on the Semiconductor laser chip to attach.
  • organic plastics can be used, or inorganic materials having a comparatively low refractive index as Si0 2 as an adhesive. Such materials can penetrate into the optically active structure and the approximately
  • lattice-like optically effective structure also fill, because due to the still existing, significant
  • the diffractive optical element still works.
  • the diffractive optical element is applied via a corresponding joining process either on the wafer level on the not yet isolated semiconductor laser chips or already isolated semiconductor laser chips is assigned together or in groups. Due to the optically effective structure with the high refractive index, such processes are made possible efficiently.
  • the semiconductor laser is surface mountable. That is, the semiconductor laser is preferable with lead-free soldering processes or also
  • the semiconductor laser can, in particular, be mechanically and / or permeation-free
  • a mounting support such as a circuit board
  • the diffractive optical element is located on the light exit surface. Between the diffractive optical element and the diffractive optical element and the diffractive optical element
  • Light exit surface is preferably only a connecting means, via which the diffractive optical element is connected to the semiconductor laser chip.
  • the connecting means is located over the whole area between the light exit surface and the diffractive optical element.
  • the connecting means is preferably permeable, in particular transparent to the laser radiation generated.
  • the optically active structure of the diffractive optical element is located on a side of the semiconductor laser facing side
  • the optically active structure is locally or wholly in direct contact with the bonding agent and / or the optically active structure is partially or completely filled and / or planarized by the bonding agent.
  • gap means, for example, that no solid and no liquid are present.
  • the gap may be filled or evacuated with one or more gases.
  • the connecting means can also
  • the diffractive optical element is located directly on the
  • the optically active structure can be located on a side of the diffractive optical element facing the light exit surface or also on a side of the diffractive optical element which faces away from the light exit surface.
  • the diffractive optical element has a carrier substrate.
  • the carrier substrate is, for example, a
  • Semiconductor substrate such as gallium nitride or gallium arsenide or a transparent material such as sapphire or
  • the carrier substrate is permeable to the laser radiation generated during operation.
  • the optical detector According to at least one embodiment, the optical detector
  • the carrier substrate about the carrier substrate
  • the optical detector According to at least one embodiment, the optical detector
  • the optically active structure only partially penetrates the diffractive optical element.
  • the carrier substrate and / or the raw material layer remain as a continuous, uninterrupted layer receive.
  • the optically active structure then passes only incompletely through the carrier substrate and / or the raw material layer.
  • the diffractive optical element is completely penetrated by the optically active structure, so that the optically active structure forms through holes or openings in the diffractive optical element.
  • the optically active structure comprises one or more semiconductor materials or consists of one or more semiconductor materials. It is possible that the optically active structure is made of the same or of different semiconductor materials as the semiconductor layer sequence of
  • the carrier substrate of the diffractive optical element preferably represents a growth substrate for this semiconductor material of the optically active structure.
  • the semiconductor layer sequence is preferably grown epitaxially on the growth substrate and the growth substrate is preferably still present in the finished semiconductor laser.
  • the diffractive optical element in the growth substrate of the substrate of the substrate is the diffractive optical element in the growth substrate of the
  • diffractive optical element in particular its optically active structure, preferably at one of Semiconductor layer sequence with the active zone side facing away from the growth substrate.
  • the diffractive optical element forms the light exit surface of the diffractive optical element
  • the diffractive optical element and the semiconductor laser chip are integrally formed. This means, for example, that between the semiconductor laser chip and the diffractive optical
  • the semiconductor laser chip and the diffractive optical element have a common component, which is specifically formed by the growth substrate of the
  • Connecting means seen in plan view of the light exit surface preferably exclusively adjacent to the
  • Connecting means in direct contact with the mounting bracket and / or the diffractive optical element.
  • the connecting means can engage in the optically active structure of the diffractive optical element and fill this structure in part.
  • the diffractive optical element covers the light exit surface and / or the
  • the semiconductor laser chips can be identical to each other and emit radiation of the same wavelength or designed differently from each other.
  • the semiconductor laser preferably comprises exactly one
  • the semiconductor laser chip includes several laser regions, also called
  • the individual lasers can form individual VCSELs, so that the relevant semiconductor laser chip represents a VCSEL array. Such a VCSEL field can provide sufficient or very high optical output power.
  • the single lasers are preferably in the form of a matrix in the
  • Semiconductor laser chip arranged and can preferably be operated in parallel.
  • the single lasers can be electrically parallel be connected to each other and / or be operated only together.
  • the individual lasers can be controlled individually or in groups independently of one another electrically. It is possible for a diffractive optical element to jointly cover a plurality of semiconductor laser chips and / or a plurality of individual lasers and to combine them into one component.
  • semiconductor laser chips of the semiconductor laser together and preferably completely covered by the diffractive optical element.
  • all the light exit surfaces of the semiconductor laser chips can each be completely covered by the diffractive optical element.
  • the diffractive optical element preferably extends continuously, integrally and / or completely over all semiconductor laser chips.
  • the diffractive optical element is located close to the semiconductor laser chip and / or on the light exit surface.
  • a distance between the diffractive optical element and the semiconductor laser chip is at most a 20-bin or 10-bin or 5-bin and / or at least a 1-bin or 2-bin or 4-bin of the maximum-intensity wavelength
  • optical element at most 0.5 mm or 0.2 mm or
  • the potting material is preferably formed from a plastic having a comparatively low refractive index, such as a silicone or an epoxy or an acrylate or a polycarbonate.
  • the potting material is preferably transparent to the generated laser radiation.
  • Potting material can touch the optically active structure only at one edge or even over the entire surface area over the entire light exit surface.
  • the at least one Bragg mirror is for reflection of
  • the Bragg mirror is of at least one electrical feedthrough
  • the via is preferred
  • the via is electrically isolated from the Bragg mirror through which it passes.
  • At least one current constriction is generated in the at least one Bragg mirror or a plurality of the Bragg mirrors.
  • the active zone is energized in operation only in one or more current passage areas of the current narrowing.
  • the current narrowing is
  • each of the Bragg mirrors is penetrated by the or one or more of the vias.
  • the contacts are preferably metallic contacts.
  • About the contacts is preferably a
  • the anode contact and / or the cathode contact extends between the
  • anode contact and / or the cathode contact Be surrounded anode contact and / or the cathode contact.
  • the anode contact and / or the cathode contact are impermeable and / or metallic for the laser radiation produced.
  • the method preferably produces a semiconductor laser as recited in connection with one or more of the above embodiments. Characteristics of the method are therefore also for the
  • the method comprises the following steps, preferably in the order indicated: providing the semiconductor laser chip, and
  • Semiconductor processes in particular by a passive adjustment on the wafer level, can also be done a cost reduction in the production. For example, it is possible to base production of a component of the semiconductor laser already on the wafer level on customer-specific emission characteristics, for example by way of a collimated emission for easier customer-side further processing
  • layers or materials with a high refractive index can usually be efficiently structured using the processes available in semiconductor production.
  • diffractive optical elements can already be combined at the wafer level with the semiconductor laser chips. This allows economical, diffractive optical elements and Precise adjustment of semiconductor laser chips to each other, if needed. It is specially a
  • a testing of the semiconductor laser can already take place at the wafer level, and the effect of the diffractive optical elements can already be analyzed and checked at the wafer level.
  • the diffractive optical element described here which is intimately connected to the semiconductor laser chip, there is no need to subsequently cover the semiconductor laser chips with a separate diffractive optical element.
  • the diffractive optical element in the semiconductor laser described here can serve as a protective layer for the semiconductor laser chip. If the diffractive optical element, for example, adhered to the semiconductor laser chip, so can
  • Carrier substrate of the diffractive optical element already ensure sufficient mechanical protection for the semiconductor laser. Due to the high refractive index of the optically active structure, it is also possible that the optically active structure at a the
  • Semiconductor laser chip opposite side of the diffractive optical element is located and that the diffractive optical element is coated with a housing plastic, in order to achieve additional protection.
  • FIGs 1 to 4, 15 and 16 are schematic sectional views of process steps of embodiments of methods described herein, Figures 5 to 13, 14B and 17 schematically
  • Figure 14A is a schematic plan view of a
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • a carrier substrate 32 for a diffractive optical element 3 is provided.
  • the carrier substrate 32 is, for example, a sapphire substrate.
  • a release layer 34 is generated, grown approximately epitaxially.
  • the release layer 34 is
  • a GaN layer for example, a GaN layer.
  • a raw material layer 35 deposited, for example epitaxially or by sputtering.
  • Raw material layer 35 is made of aluminum nitride, for example.
  • optically active structure 33rd educated.
  • the optically active structure 33 is produced approximately via lithography and etching.
  • the optically active structure 33 symbolized by hatching in FIG. 1, has a lattice-like shape when seen in plan view. Structure sizes of the optically active structure 33 are seen in plan view, for example in the range of one
  • the optically effective structure 33 penetrates the raw material layer 35 only partially.
  • the optically active structure 33 is illustrated only greatly simplified.
  • IC Refractive index difference
  • Semiconductor laser chip 4 is a
  • the semiconductor laser chip 4 has a growth substrate 2 for a
  • the semiconductor layer sequence 40 has a growth direction G in the direction away from the growth substrate 2. Furthermore, the
  • Semiconductor layer sequence 40 at least one active zone 41 for Generating the laser radiation L.
  • a light exit surface 44 of the semiconductor laser 4 is formed by the semiconductor layer sequence 40 and is perpendicular to the growth direction G.
  • the growth substrate 2 is, for example, a GaAs substrate.
  • the semiconductor layer sequence 40 is based in particular on the AlInGaAs material system. Notwithstanding the illustration in FIG. 1, it is possible for a replacement substrate to be used instead of the growth substrate 2, on which the semiconductor layer sequence 40 is applied after being grown. In this case, the growth substrate 2 is removed. In the process step of FIG. 1D, the component from FIG. 1B is applied to the semiconductor laser chip 4 from FIG. 1D.
  • permeable connecting means 5 extends over the entire surface and continuously between the semiconductor laser chip 4 and the component of Figure IB.
  • the connecting means 5 is
  • the connecting means 5 fills the optically active structure 33 of the high refractive index material. Due to the high refractive index of the optically active structure 33, a sufficiently large refractive index difference remains
  • Carrier substrate 32 therethrough.
  • the Carrier substrate 32 through a laser radiation irradiated, which decomposes the separation layer 34, so that the carrier substrate 32 can be lifted.
  • a laser radiation irradiated which decomposes the separation layer 34, so that the carrier substrate 32 can be lifted.
  • Laserabhebe compiler can also be carried out an etching and / or grinding and / or polishing.
  • any residues of the separating layer 34 on the optically active structure 33 are removed.
  • the excess raw material layer 35 is optionally also completely removed.
  • the release layer 34 ultimately serves to support the substrate 32 by means of a lift-off as a
  • the separating layer 34 can be a semiconductor layer as explained, but this is not absolutely necessary. To detach is only
  • release layer 34 partially or completely by a method such as laser decomposition or etching
  • the separation layer 34 can thus also a dielectric and / or an organic material such as
  • Structure 33 which forms the diffractive optical element 3, are removed in places.
  • electrical contacts 91, 92 illustrated in highly simplified form in FIG. 1F, can be applied in order to energize the active zone 41.
  • the diffractive optical element 3 can already be arranged before the method step of FIG. 1D, for example at the step of FIG. 1B, which is shown in FIG. 1F have shown recess for the electrical contacts 91, 92. The same applies to all others
  • the raw material layer 35 is made of, for example, deposited amorphous alumina.
  • the optically effective structure 33 is formed in the raw material layer 35.
  • the optically active structure 33 does not extend to the light exit surface 44.
  • the optically active structure 33 may also extend as far as the semiconductor layer sequence 40.
  • FIG. 2D it is shown that the semiconductor layer sequence 40 is exposed in places in order to generate an electrical layer
  • optically active structure 33 is provided on the support substrate 32.
  • the optically active structure 33 can consist of two partial structures 33a, 33b
  • FIG. 3B shows that the two components from FIG. 3A are attached to one another via the connection means 5 and that a part of the semiconductor layer sequence 40 is exposed for electrical contacting.
  • the diffractive optical element 3 still has the remaining raw material layer 35, the release layer 34, which is optional, and the support substrate 32.
  • the laser radiation L is through the layer with the
  • the carrier substrate 32 is preferably sapphire or silicon carbide. In all other exemplary embodiments, it is also possible in principle for the carrier substrate 32 to still be present in the finished semiconductor laser 1.
  • the raw material layer 35 is produced directly on the carrier substrate 32.
  • the carrier substrate 32 is, for example, GaAs
  • the raw material layer 35 is made of AIP, for example.
  • the optically active structure 33 is produced in the raw material layer 35.
  • planarization layer 37 is used for planarizing the optically active structure 33
  • the planarization layer 37, 5a is required for subsequent connection to the semiconductor laser chip 4 provided in FIG. 4D.
  • Semiconductor laser chip 4 are about S1O 2 and become For example, chemomechanically polished before preferably wringing takes place, see Figure 4E. This forms the
  • Layers 5a, 5b together form the connecting medium layer 5.
  • the carrier substrate 32 becomes
  • an AIP layer is patterned directly on the GaAs substrate, subsequently planarized and, via a process such as direct bonding, with the
  • Embodiments such as flowable oxides, English flowable oxides or short FOX can be used. It is also possible to use organic materials such as crosslinked dibenzocyclobuthene layers.
  • FIGS. 1 to 4 the application of only one diffractive optical element 3 to only one
  • FIGS. 1 to 4 can thus be carried out both in a wafer-to-wafer process and in a chip-to-wafer process or in a chip-to-chip process. In this case, a wafer-to-wafer process is preferred for reasons of efficiency.
  • Adhesive is used to connect the two components of Figures 4C and 4D together.
  • the layer with the connecting means 5 is preferably realized by a single layer. Gluing or wringing or direct bonding can also be done in all others
  • Embodiments are used as alternative methods of connecting the two components together.
  • the raw material layer 35 on the carrier substrate 32 is attached first to the semiconductor laser chip 4, see FIG. 4G, and for the optically active structure 33 to be produced only after detachment of the carrier substrate 32, see FIG. 4H. Since the generation of the optically active structure 33 takes place only on the semiconductor chip 4, only a comparatively rough pre-adjustment of the component from FIG. 4G relative to the semiconductor laser 4 is necessary.
  • the diffractive optical element 3 extends in one piece and together over the semiconductor laser chips 4.
  • the diffractive optical element 3 is located on a side of the growth substrate 2 facing away from the semiconductor layer sequence 40. Laterally beside the
  • Semiconductor layer sequence 40 with the active zone 41 are the electrical contacts 91, 92.
  • planarization layer 37 is present on one side of the diffractive optical element 3 remote from the semiconductor layer sequence 40, as is also possible in all other exemplary embodiments in which the optically active structure 33 is located on an outer side.
  • the optically active structure 33 is formed directly in the growth substrate 2.
  • the electrical contacts 91, 92 are designed so that they are partially within the
  • lower refractive index Si: H layers may be produced, for example, at about 633 nm, about 1.85.
  • the optically active structure 33 of FIG. 6 is in particular made of SiN: H or else of sapphire.
  • the growth substrate 2 and the diffractive optical element 3 are monolithically integrated, rather than using separate diffractive optical elements, such as illustrated in connection with Figures 1, 3, 4 or 5.
  • FIG. 8 illustrates that the electrical
  • FIG. 9 shows that the diffractive optical element 3 on the side with the semiconductor layer sequence 40
  • one of the electrical contacts 92 is applied flat.
  • a potting material 7 is additionally present.
  • the diffractive optical element 3 is primarily fastened via the connecting means 5, for example an adhesive or a flowable oxide.
  • the potting material 7 extends in places to a semiconductor laser chip 4 side facing the connecting means 5, for example an adhesive or a flowable oxide.
  • diffractive optical element 3 and is in places in direct contact with the optically active structure 33.
  • the diffractive optical element 3 via the potting material 7, which also represents the connecting means 5, attached.
  • the semiconductor laser 1 can be protected against external influences. Due to the high refractive index of the optically active structure 33, it is harmless if the potting material 7 covers and / or fills the optically active structure 33. In FIGS. 10A and 10B, the optically effective
  • connecting means 5 is applied in the form of a frame on the light exit surface 44, wherein an area directly above the for generating the
  • connection means 5 is a metal layer, so that the diffractive optical element 3 is joined to the semiconductor laser chip 4 by soldering, for example eutectic, quasi-eutectic or isothermal solidification.
  • the connecting means 5 may consist of several
  • Partial layers are composed.
  • Structure 33 limited to an area above the active zone 41.
  • the connecting means 5 is spaced from the optical active structure 33.
  • a gap 6 is located between the diffractive optical element 3 and the semiconductor laser chip 4, a gap 6.
  • the gap 6 is comparatively thin and filled, for example, with air.
  • a comparatively precise adjustment takes place in order to achieve exact matching of the diffractive optical element 3 on the connecting means 5, which is designed in particular as a metal frame to achieve.
  • FIG. 12 shows that the connection means 5 is spaced from the semiconductor layer sequence 40.
  • Connecting means 5 for example metal pedestals, are in direct contact with the growth substrate 2 and with the diffractive optical element 3.
  • the connection means 5 is mounted on a mounting bracket 8 and is not in direct contact with the semiconductor laser chip 4.
  • diffractive optical element 3 covers the
  • a plurality of the semiconductor laser chips 4 are mounted on the mounting carrier 8.
  • the semiconductor laser chips 4 are jointly covered by the one-piece, contiguous diffractive optical element 3.
  • the diffractive optical element 3 can project laterally beyond the semiconductor laser chips 4.
  • the diffractive optical element 3 itself a support for the semiconductor laser chips 4.
  • the semiconductor laser 1 has a plurality of the
  • semiconductor laser chips 4 on as in all other Embodiments may be the case. It is equally possible in the exemplary embodiments that only one or even a plurality of semiconductor laser chips 4 are present, which may have a plurality of laser regions or individual lasers 47, for example a field of surface-emitting
  • VCSEL array Vertical resonator lasers, also referred to as VCSEL array, see the top view in Figure 14A and the sectional view in Figure 14B.
  • the single laser 47 which in plan view
  • Semiconductor laser 1 as a flip-chip on a transparent substrate
  • Carrier substrate 32 such as glass, BF33 or sapphire,
  • the semiconductor layer sequence 40 becomes epitaxial
  • the semiconductor layer sequence 40 comprises, from the growth substrate 2, a first Bragg mirror 46a, the region with the active zone 41 and a second Bragg mirror 46b. Both Bragg mirrors 46a, 46b are preferably electrically conductive and comprise alternating high and low refractive index layers.
  • FIG. 15B shows that a bonding layer 93 and the anode contact 91 are produced on the second Bragg mirror 46b.
  • the bonding layer 93 is, for example, S1O2, and the anode contact 91 is preferably one or more
  • the anode contact 91 and the bonding layer 93 preferably terminate flush with one another.
  • the transparent carrier substrate 32 is applied to the bonding layer 93 by wafer bonding
  • the optically active structure 33 can already be located on the carrier substrate 32, or the optically active structure 33 is attached to the carrier substrate 32 only later.
  • Wafer bonding for example, is direct bonding with S1O2 to S1O2.
  • the optically active structure 33 can, in particular after the removal of the growth substrate 2 and after the
  • Waferbonden be applied lithographically, which can achieve a high accuracy.
  • the planarization layer 37 is applied to the optically active structure 33, so that the optically active structure 33
  • the first Bragg mirror 46a is partially removed so that the area of the semiconductor layer sequence 40 with the active zone 41 is exposed. Furthermore, a current narrowing 48 is preferably generated, for example by means of oxidation. Thus, the active zone 41 is only in the range of
  • the filling material 94 is electric insulating and for example a spin on-glass or a
  • organic material such as benzocyclobutene, BCB for short.
  • the region of the anode contact 91 is electrically connected to the bonding layer 93.
  • the first Bragg mirror 46a is electrically connected via a
  • This contacting of the first Bragg mirror 46a is preferably reflective for the laser radiation generated during operation.
  • the first Bragg mirror 46a together with this contacting is a metal Bragg hybrid mirror.
  • the first Bragg mirror 46a may have fewer pairs of layers, for example at most 12 pairs of layers or at most 6 pairs of layers.
  • connection surfaces for the two contacts 91, 92 are produced.
  • the pads can cover the filler 94 over a large area.
  • Pads lie in a common plane, so that the semiconductor laser 1, an SMT component and thus
  • FIG. 16A is surface-contactable.
  • the method step of FIG. 16A is analogous to FIG.
  • the second Bragg mirror 46b is structured in FIG. 16B, so that the region of the
  • Semiconductor layer sequence 40 is exposed with the active zone 41 from a side facing away from the growth substrate 2 side.
  • the current narrowing 48 is created in the second Bragg mirror 46b.
  • the filling material 94 is flat
  • the growth substrate 2 is removed, see Figure 16D.
  • the plated-through hole 95 is led through the first Bragg mirror 46a and through the filling material 94 to the anode contact 91 on the bonding layer 93.
  • a further filling material 94 for the electrical insulation of the via 95 can be used by the first Bragg mirror 46a.
  • the pads for the contacts 91, 92 are generated. This is preferably done in the same way as explained above in connection with FIG. 15E.
  • FIGS. 15 and 16 thus differ in particular in the position of the current narrowing 48. Consequently, either only the first or only the second Bragg mirror 46a, 46b is penetrated by the through-connection 95.
  • the plated-through hole 95 is guided through both Bragg mirrors 46a, 46b.
  • one of the current constrictions 48 is preferably present in both Bragg mirrors 46a, 46b.
  • a structuring of both Bragg mirrors 46a, 46b takes place. Only the region of the semiconductor layer sequence 40 with the active zone 41 remains, except for the area with the via 95, over the whole area.
  • Embodiment of Figure 17 is a combination of
  • anode contact 91 and the cathode contact 92 may be interchanged with respect to electrical polarity.
  • the composite of the VCSEL chip 4 and the optics 3 for further processing for example with a

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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser (1) einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip (4), der eine Halbleiterschichtenfolge (40) mit einer aktiven Zone (41) zur Erzeugung von Laserstrahlung (L) und eine Lichtaustrittsfläche (44), die senkrecht zu einer Wachstumsrichtung (G) der Halbleiterschichtenfolge (40) orientiert ist, aufweist. Ferner beinhaltet der Halbleiterlaser (1) ein diffraktives optisches Element (3), das zur Aufweitung und Verteilung der Laserstrahlung (L) eingerichtet ist, so dass der Halbleiterlaser (1) bevorzugt augensicher ist. Eine optisch wirksame Struktur (33) des diffraktiven optischen Elements (3) ist aus einem Material mit einem Brechungsindex von mindestens 1,65 oder 2,0.

Description

Beschreibung
HALBLEITERLASER UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SOLCHEN
HALBLEITERLASERS
Es wird ein Halbleiterlaser angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterlasers angegeben . Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, der augensicher und effizient herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Halbleiterlaser und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der
Halbleiterlaser einen oder mehrere Halbleiterlaserchips. Der mindestens eine Halbleiterlaserchip umfasst eine
Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine oder mehrere aktive Zonen zur Erzeugung von Laserstrahlung. Außerdem weist der Halbleiterlaserchip eine Lichtaustrittsfläche auf. An der Lichtaustrittsfläche erfolgt die Emission der Laserstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem zumindest einen Halbleiterlaserchip um einen
Oberflächenemitter. Dies bedeutet insbesondere, dass der Halbleiterlaserchip die im Betrieb erzeugte Laserstrahlung an einer vergleichsweise großen Oberfläche emittiert. Die
Oberfläche, also die Lichtaustrittsfläche, an der der
Halbleiterlaserchip die Laserstrahlung emittiert, ist bevorzugt senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert, sodass eine Resonatorrichtung parallel oder näherungsweise parallel zur Wachstumsrichtung verläuft. Näherungsweise bedeutet hier und im Folgenden insbesondere mit einer
Toleranz von höchstens 15° oder 5° oder 2°. Im Gegensatz zu Oberflächenemittern weisen Kantenemitter dagegen eine
Emissionsrichtung und Resonatorrichtung in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung auf.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem 13- 15-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs oder wie AlnGamIn]__n_mAskP]__k, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 sowie 0 -S k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser zumindest ein diffraktives optisches Element, kurz DoE . Das oder die diffraktiven optischen Elemente sind zur Aufweitung und zu einer Verteilung der Laserstrahlung eingerichtet, insbesondere zur Verteilung der Laserstrahlung über einen größeren Raumwinkelbereich hinweg. Über das diffraktive optische Element ist erreichbar, dass der
Halbleiterlaser aufgrund der damit verbundenen Divergenz der Laserstrahlung für das menschliche Auge nicht besonders gefährlich ist, so dass der Halbleiterlaser ohne weitere Maßnahmen augensicher ist und die hierfür erforderlichen gesetzlichen Bestimmungen erfüllt. Alternativ zu einem diffraktiven optischen Element kann jeweils auch allgemein ein strahlaufweitendes optisches Element vorhanden sein. Bei dem strahlaufweitenden optischen Element handelt es sich etwa um ein Mikrolinsenfeld, englisch Micro Lens Array oder kurz MLA. Das Mikrolinsenfeld weist eine Vielzahl von Einzellinsen auf, die bevorzugt dicht angeordnet sind. Die erzeugte Laserstrahlung durchläuft einen Bereich der Lichtaustrittsfläche, der bevorzugt von
mindestens 10 oder 30 oder 100 der Mikrolinsen bedeckt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das strahlaufweitende
optische Element eine Streuschicht, auch als Diffusor bezeichnet, aufweisen oder hieraus bestehen. Eine
Streuschicht umfasst insbesondere eine Aufrauung, an der die Laserstrahlung gestreut wird, und/oder Streupartikel in einem für die Laserstrahlung durchlässigen Matrixmaterial. Die nachfolgenden Ausführungen für das diffraktive optische
Element gelten gleichermaßen für das strahlaufweitende optische Element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine optisch wirksame Struktur des diffraktiven optischen Elements aus einem Material mit einem hohen Brechungsindex gebildet.
Insbesondere liegt der Brechungsindex dieses Materials bei mindestens 1,65 oder 1,75 oder 1,8 oder 2,0 oder 2,2. Die genannten Werte für den Brechungsindex gelten bevorzugt bei einer Betriebstemperatur des Halbleiterlasers und bei einer Wellenlänge maximaler Intensität der im Betrieb erzeugten Laserstrahlung. Der Brechungsindex liegt ferner bevorzugt oberhalb dem von Epoxiden. Hochbrechende Epoxide erreichen etwa einen Wert von bis zu 1,6.
Bei der optisch wirksamen Struktur handelt es sich
insbesondere um eine gitterartige Struktur, die ähnlich wie ein Beugungsgitter und/oder ein Hologramm für die
Laserstrahlung wirkt. Über die optisch wirksame Struktur wird die Laserstrahlung aufgeweitet und verteilt, wobei die
Aufweitung und Verteilung bevorzugt maßgeblich oder
ausschließlich auf Lichtbeugung zurückgeht.
Die optisch wirksame Struktur ist beispielsweise aus einem 13-15-Verbindungshalbleitermaterial gefertigt. Ebenso können 12-16-Halbleiter wie ZnO, ZnS oder ZnTe oder Ga203, ln203 verwendet werden. Weiterhin können anstelle von
einkristallinen Halbleiterschichten, über metallorganische Gasphasenabscheidung hergestellt, auch andere
Halbleiterschichten eingesetzt werden. Insbesondere sind etwa amorphe Schichten von Metalloxiden mit hohem Brechungsindex wie ZnO, Sn02 oder Ta2Os für die optisch wirksame Struktur verwendbar.
Weitere Beispiele für Materialien für die optisch wirksame Struktur sind AI2O3, speziell als Saphir-Kristall, GaAs oder GaN, insbesondere, wenn die optisch wirksame Struktur in das Wachstumssubstrat des Lasers oder der
Halbleiterschichtenfolge geätzt wird. Soll die optisch wirksame Struktur aus einer auf die Laserscheibe
abgeschiedenen Schicht hergestellt werden, können auch Schichten von Dielektrika wie Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid, jeweils nicht unbedingt genau stöchiometrisch zusammengesetzt und/oder meist amorph, praktikabel sein. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser wenigstens einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip, der eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Zone zur Erzeugung von
Laserstrahlung und eine Lichtaustrittsfläche, die senkrecht zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert ist, aufweist. Ferner beinhaltet der
Halbleiterlaser ein diffraktives optisches Element, das zur Aufweitung und Verteilung der Laserstrahlung eingerichtet ist, so dass der Halbleiterlaser bevorzugt augensicher ist. Eine optisch wirksame Struktur des diffraktiven optischen
Elements ist aus einem Material mit einem Brechungsindex von mindestens 1,65 oder 2,0, bezogen auf eine Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser wenigstens einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip, der eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Zone zur Erzeugung von
Laserstrahlung und eine Lichtaustrittsfläche, die senkrecht zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert ist, aufweist. Ferner beinhaltet der
Halbleiterlaser ein strahlaufweitendes optisches Element, das zur Aufweitung und Verteilung der Laserstrahlung eingerichtet ist, so dass der Halbleiterlaser augensicher ist. Eine optisch wirksame Struktur des strahlaufweitenden optischen Elements kann aus einem Material mit einem hohen
Brechungsindex sein. Bevorzugt umfasst die
Halbleiterschichtenfolge mindestens einen Bragg-Spiegel , der von zumindest einer elektrischen Durchkontaktierung
durchlaufen wird. Ein elektrischer Kontakt kann rings um die Lichtaustrittsfläche herum angebracht sein. Dieser Kontakt befindet sich bevorzugt zwischen dem strahlaufweitenden optischen Element und dem zugehörigen Bragg-Spiegel , den die Durchkontaktierung zum Anschließen dieses Kontakts
durchläuft .
Für viele Anwendungen ist es erforderlich, dass eine
Lichtquelle augensicher für das menschliche Auge ist. Bei
Halbleiterlasern sind hierzu zusätzliche Maßnahmen zu
treffen, insbesondere kann eine Aufweitung und Verteilung von
Laserstrahlung über diffraktive optische Elemente erfolgen.
Ist ein solches diffraktives optisches Element aus einem Material mit einem relativ niedrigen Brechungsindex gebildet, so kann der Augenschutz abhängig von den Umgebungsbedingungen eingeschränkt sein.
Beispielsweise im Falle einer Betauung oder
Kondenswasserbildung oder Feuchteniederschlag auf dem
diffraktiven optischen Element kann aufgrund des dann
reduzierten Brechungsindexunterschieds zwischen der Umgebung und der optischen wirksamen Struktur die strahlaufweitende Wirkung des diffraktiven optischen Elements verloren gehen. Bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaser ist dieses Problem behoben, da selbst im Falle einer Betauung des diffraktiven optischen Elements ein hinreichend großer
Brechungsindexunterschied besteht, um die Augensicherheit über die Strahlformung durch das diffraktive optische Element zu gewährleisten.
Ferner ist es möglich, das hier beschriebene diffraktive optische Element über ein Verbindungsmittel an dem Halbleiterlaserchip zu befestigen. Dabei können als Klebstoff etwa organische Kunststoffe verwendet werden oder auch anorganische Materialien mit einem vergleichsweise niedrigen Brechungsindex wie Si02. Solche Materialien können in die optisch wirksame Struktur eindringen und die etwa
gitterähnliche optisch wirksame Struktur auch ausfüllen, da aufgrund des immer noch vorhandenen, signifikanten
Brechungsindexunterschieds das diffraktive optische Element nach wie vor funktioniert.
Durch die Verwendung entsprechender Materialien ist es zudem möglich, dass das diffraktive optische Element über einen entsprechenden Fügungsprozess entweder auf Wafer-Ebene auf die noch nicht vereinzelten Halbleiterlaserchips aufgebracht wird oder bereits vereinzelten Halbleiterlaserchips gemeinsam oder in Gruppen zugeordnet wird. Durch die optisch wirksame Struktur mit dem hohen Brechungsindex sind solche Verfahren effizient ermöglicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterlaser oberflächenmontierbar . Das heißt, der Halbleiterlaser ist bevorzugt mit bleifreien Lötprozessen oder auch
Klebeprozessen zur Oberflächenmontage, englisch Surface Mount Technology oder kurz SMT, geeignet. Der Halbleiterlaser kann insbesondere durchdringungsfrei mechanisch und/oder
elektrisch auf einem Montageträger wie einer Platine
angebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das diffraktive optische Element an der Lichtaustrittsfläche. Zwischen dem diffraktiven optischen Element und der
Lichtaustrittsfläche befindet sich bevorzugt lediglich ein Verbindungsmittel, über das das diffraktive optische Element mit dem Halbleiterlaserchip verbunden ist. Insbesondere befindet sich das Verbindungsmittel ganzflächig zwischen der Lichtaustrittsfläche und dem diffraktiven optischen Element. Somit ist es möglich, dass die gesamte Lichtaustrittsfläche von dem Verbindungsmittel und dem diffraktiven optischen
Element bedeckt ist. Das Verbindungsmittel ist in diesem Fall bevorzugt durchlässig, insbesondere transparent für die erzeugte Laserstrahlung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die optisch wirksame Struktur des diffraktiven optischen Elements an einer dem Halbleiterlaser zugewandten Seite des
diffraktiven optischen Elements. Insbesondere steht die optisch wirksame Struktur stellenweise oder ganzflächig in direktem Kontakt mit dem Verbindungsmittel und/oder ist die optisch wirksame Struktur teilweise oder vollständig von dem Verbindungsmittel ausgefüllt und/oder planarisiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das
Verbindungsmittel zwischen dem Halbleiterlaserchip und dem diffraktiven optischen Element lediglich an einem Rand des diffraktiven optischen Elements. Insbesondere ist die
Lichtaustrittsfläche frei oder überwiegend frei von dem
Verbindungsmittel. Zwischen der Lichtaustrittsfläche und dem diffraktiven optischen Element kann stellenweise oder
ganzflächig an der Lichtaustrittsfläche ein Spalt gebildet sein. Spalt bedeutet in diesem Zusammenhang etwa, dass kein Feststoff und keine Flüssigkeit vorhanden sind. Der Spalt kann mit einem oder mehreren Gasen gefüllt oder evakuiert sein. In diesem Fall kann das Verbindungsmittel auch
undurchlässig für die erzeugte Laserstrahlung sein und ist beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das diffraktive optische Element direkt an der
Lichtaustrittsfläche. Dies gilt bevorzugt ganzflächig über die gesamte Lichtaustrittsfläche hinweg. Dabei kann sich die optisch wirksame Struktur an einer der Lichtaustrittsfläche zugewandten Seite des diffraktiven optischen Elements oder auch an einer der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite des diffraktiven optischen Elements befinden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das diffraktive optische Element ein Trägersubstrat auf. Bei dem
Trägersubstrat handelt es sich beispielsweise um ein
Halbleitersubstrat etwa aus Galliumnitrid oder Galliumarsenid oder um ein transparentes Material wie Saphir oder
Siliciumcarbid . Bevorzugt ist das Trägersubstrat durchlässig für die im Betrieb erzeugte Laserstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die optisch
wirksame Struktur in dem Trägersubstrat gebildet.
Beispielsweise kann das Trägersubstrat etwa
photolithographisch entsprechend strukturiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die optisch
wirksame Struktur aus einer Rohmaterialschicht gebildet, die auf dem Trägersubstrat aufgebracht ist. Mit anderen Worten wird in diesem Fall nicht das Trägersubstrat selbst, sondern die Rohmaterialschicht strukturiert, beispielsweise
photolithographisch oder über ein Nanoimprintverfahren . Gemäß zumindest einer Ausführungsform durchdringt die optisch wirksame Struktur das diffraktive optische Element nur zum Teil. Insbesondere bleiben das Trägersubstrat und/oder die Rohmaterialschicht als durchgehende, ununterbrochene Schicht erhalten. Mit anderen Worten reicht die optisch wirksame Struktur dann nur unvollständig durch das Trägersubstrat und/oder die Rohmaterialschicht hindurch. Alternativ ist es möglich, dass das diffraktive optische Element gänzlich von der optisch wirksamen Struktur durchdrungen ist, sodass die optisch wirksame Struktur durchgehende Löcher oder Öffnungen in dem diffraktiven optischen Element ausbildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die optisch wirksame Struktur ein oder mehrere Halbleitermaterialien auf oder besteht aus einem oder mehreren Halbleitermaterialien. Es ist möglich, dass die optisch wirksame Struktur aus dem gleichen oder aus anderen Halbleitermaterialien hergestellt ist wie die Halbleiterschichtenfolge des
Halbleiterlaserchips. Umfasst oder besteht die optisch wirksame Struktur aus zumindest einem Halbleitermaterial, so stellt das Trägersubstrat des diffraktiven optischen Elements bevorzugt ein Aufwachssubstrat für dieses Halbleitermaterial der optisch wirksamen Struktur dar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaserchip ein Aufwachssubstrat für die
Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist bevorzugt epitaktisch auf dem Aufwachssubstrat aufgewachsen und das Aufwachssubstrat ist in dem fertigen Halbleiterlaser bevorzugt noch vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das diffraktive optische Element in dem Aufwachssubstrat des
Halbleiterlaserchips geformt. Dabei befindet sich das
diffraktive optische Element, insbesondere dessen optisch wirksame Struktur, bevorzugt an einer der Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Zone abgewandten Seite des Aufwachssubstrats .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet das diffraktive optische Element die Lichtaustrittsfläche des
Halbleiterlaserchips. Mit anderen Worten verlässt die
erzeugte Laserstrahlung den Halbleiterlaserchip an dem diffraktiven optischen Element, insbesondere an der optisch wirksamen Struktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind das diffraktive optische Element und der Halbleiterlaserchip einstückig ausgebildet. Dies bedeutet beispielsweise, dass sich zwischen dem Halbleiterlaserchip und dem diffraktiven optischen
Element keine Fügezone oder Verbindungsmittelschicht
befindet. Insbesondere weisen der Halbleiterlaserchip und das diffraktive optische Element eine gemeinsame Komponente auf, die speziell durch das Aufwachssubstrat der
Halbleiterschichtenfolge gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der
Halbleiterlaserchip und ein Verbindungsmittel für das
diffraktive optische Element auf einem gemeinsamen
Montageträger angebracht. Dabei befindet sich das
Verbindungsmittel in Draufsicht auf die Lichtaustrittsfläche gesehen bevorzugt ausschließlich neben der
Halbleiterschichtenfolge und/oder neben dem
Halbleiterlaserchip und/oder neben der aktiven Zone.
Insbesondere berühren sich das Verbindungsmittel und der Halbleiterlaserchip nicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht das
Verbindungsmittel in direktem Kontakt mit dem Montageträger und/oder dem diffraktiven optischen Element. Dabei kann das Verbindungsmittel in die optisch wirksame Struktur des diffraktiven optischen Elements greifen und diese Struktur zum Teil ausfüllen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt das diffraktive optische Element die Lichtaustrittsfläche und/oder die
Halbleiterschichtenfolge und/oder den Halbleiterlaserchip vollständig. Dies gilt insbesondere in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterlaser mehrere der Halbleiterlaserchips auf. Die Halbleiterlaserchips können zueinander baugleich sein und Strahlung derselben Wellenlänge emittieren oder voneinander verschieden gestaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterlaserchip oder zumindest einer der
Halbleiterlaserchips mehrere Laserbereiche auf. In diesem Fall umfasst der Halbleiterlaser bevorzugt genau einen
Halbleiterlaserchip. Insbesondere im Fall von Lasern der Art von VCSEL, Vertical-Cavity Surface Emitting Laser, beinhaltet der Halbleiterlaserchip mehrere Laserbereiche, auch als
Einzellaser bezeichnet, die bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet sind und/oder Resonatorachsen in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge aufzeigen. Die Einzellaser können einzelne VCSEL bilden, sodass der betreffende Halbleiterlaserchip ein VCSEL-Array darstellt. Über ein solches VCSEL-Feld kann eine ausreichende oder besonders hohe optische Ausgangsleistung erzielt werden. Die Einzellaser sind bevorzugt matrixartig in dem
Halbleiterlaserchip angeordnet und können bevorzugt parallel betrieben werden. Die Einzellaser können elektrisch parallel zueinander geschaltet sein und/oder nur gemeinsam betreibbar sein. Ebenso können die Einzellaser einzeln oder in Gruppen elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar sein. Es ist möglich, dass ein diffraktives optisches Element mehrere Halbleiterlaserchips und/oder mehrere Einzellaser gemeinsam überspannt und zu einem Bauteil zusammenfasst .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Halbleiterlaserchips des Halbleiterlasers gemeinsam und bevorzugt vollständig von dem diffraktiven optischen Element überdeckt. Insbesondere können alle Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlaserchips jeweils vollständig von dem diffraktiven optischen Element abgedeckt sein. Dabei erstreckt sich das diffraktive optische Element bevorzugt zusammenhängend, einstückig und/oder lückenlos über alle Halbleiterlaserchips hinweg .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das diffraktive optische Element nahe an dem Halbleiterlaserchip und/oder an der Lichtaustrittsfläche. Bevorzugt beträgt ein Abstand zwischen dem diffraktiven optischen Element und dem Halbleiterlaserchip höchstens ein 20-Faches oder 10-Faches oder 5-Faches und/oder mindestens ein 1-Faches oder 2-Faches oder 4-Faches der Wellenlänge maximaler Intensität der
Laserstrahlung. Alternativ oder zusätzlich liegt der Abstand zwischen dem Halbleiterlaserchip und dem diffraktiven
optischen Element bei höchstens 0,5 mm oder 0,2 mm oder
0,05 mm oder 20 μιη. Das heißt, zwischen dem diffraktiven optischen Element und dem Halbleiterlaserchip liegt keine oder keine signifikante räumliche Trennung vor. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das diffraktive optische Element und/oder der mindestens eine
Halbleiterlaserchip stellenweise oder ganzflächig unmittelbar von einem Vergussmaterial umschlossen. Das Vergussmaterial ist bevorzugt aus einem Kunststoff mit einem vergleichsweise niedrigen Brechungsindex gebildet, etwa einem Silikon oder einem Epoxid oder einem Acrylat oder einem Polycarbonat . Das Vergussmaterial ist bevorzugt transparent für die erzeugte LaserStrahlung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform berührt das
Vergussmaterial die optisch wirksame Struktur. Das
Vergussmaterial kann die optisch wirksame Struktur lediglich an einem Rand berühren oder auch vollflächig über die gesamte Lichtaustrittsfläche hinweg.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterschichtenfolge einen oder mehrere Bragg-Spiegel . Der mindestens eine Bragg-Spiegel ist zur Reflexion der
Laserstrahlung eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Bragg-Spiegel von mindestens einer elektrischen Durchkontaktierung
durchdrungen. Die Durchkontaktierung ist bevorzugt
metallisch. Insbesondere ist die Durchkontaktierung von dem Bragg-Spiegel, durch den sie hindurch verläuft, elektrisch isoliert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich
elektrische Anschlussflächen zum externen elektrischen
Kontaktieren des Halbleiterlasers an einer gemeinsamen Seite der aktiven Zone. Damit kann der Halbleiterlaser
oberflächenmontierbar sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem mindestens einen Bragg-Spiegel oder mehreren der Bragg-Spiegel zumindest eine Stromeinengung erzeugt. Dadurch wird die aktive Zone im Betrieb nur in einem oder in mehreren Stromdurchlassbereichen der Stromeinengung bestromt. Die Stromeinengung liegt
bevorzugt innerhalb des zugehörigen Bragg-Spiegels und nicht an einem Rand des Bragg-Spiegels, entlang der
Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser zwei der Bragg-Spiegel. Diese liegen an verschiedenen Seiten der aktiven Zone. Dabei ist es möglich, dass jeder der Bragg-Spiegel von der oder einer der oder mehreren der Durchkontaktierungen durchdrungen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser einen Anodenkontakt und/oder einen
Kathodenkontakt. Die Kontakte sind bevorzugt metallische Kontakte. Über die Kontakte erfolgt bevorzugt eine
Stromeinprägung direkt in die Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der Anodenkontakt und/oder der Kathodenkontakt zwischen die
Halbleiterschichtenfolge und das diffraktive optische
Element. Damit kann die Lichtaustrittsfläche an einer dem diffraktiven optischen Element zugewandten Seite in
Draufsicht gesehen ringsum von einem Material des
Anodenkontakts und/oder des Kathodenkontakts umgeben sein. Hierbei sind der Anodenkontakt und/oder der Kathodenkontakt für die erzeugte Laserstrahlung undurchlässig und/oder metallisch . Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Halbleiterlasers angegeben. Mit dem Verfahren wird bevorzugt ein Halbleiterlaser hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für den
Halbleiterlaser offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge: - Bereitstellen des Halbleiterlaserchips, und
- Anbringen des diffraktiven optischen Elements an dem
Halbleiterlaserchip und/oder Formen des diffraktiven
optischen Elements in dem Halbleiterlaserchip. Bei dem hier beschriebenen Verfahren und dem hier
beschriebenen Halbleiterlaser kann eine kostenintensive und/oder materialintensive aktive Justage auf
Komponentenebene entfallen. Durch die Verwendung von
Halbleiterprozessen, insbesondere durch eine passive Justage auf Wafer-Ebene, kann zudem eine Kostenreduktion bei der Herstellung erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, eine Erzeugung einer Komponente des Halbleiterlasers bereits auf Wafer-Ebene auf kundenspezifische Abstrahlcharakteristika abzustellen, etwa um eine kollimiertere Abstrahlung zur einfacheren Weiterverarbeitung auf Kundenseite zu
ermöglichen .
Weiterhin lassen sich Schichten oder Materialien mit hohem Brechungsindex meist mit den in der Halbleiterfertigung verfügbaren Prozessen effizient strukturieren. Insbesondere lassen sich diffraktive optische Elemente bereits auf Wafer- Ebene mit den Halbleiterlaserchips kombinieren. Dies erlaubt es wirtschaftlich, diffraktive optische Elemente und Halbleiterlaserchips präzise zueinander zu justieren, sofern dies benötigt wird. Dabei wird speziell ein
Bestückungsaufwand signifikant reduziert. Außerdem kann bereits ein Testen der Halbleiterlaser auf Wafer-Ebene erfolgen und schon auf Wafer-Ebene kann die Wirkung der diffraktiven optischen Elemente analysiert und überprüft werden .
Bei dem hier beschriebenen diffraktiven optischen Element, das innig mit dem Halbleiterlaserchip verbunden ist, entfällt ein nachträgliches Abdecken der Halbleiterlaserchips mit einem separaten diffraktiven optischen Element. Außerdem kann das diffraktive optische Element bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaser als Schutzschicht für den Halbleiterlaserchip dienen. Wird das diffraktive optische Element beispielsweise auf den Halbleiterlaserchip aufgeklebt, so kann das
Trägersubstrat des diffraktiven optischen Elements bereits ausreichenden mechanischen Schutz für den Halbleiterlaser gewährleisten. Aufgrund des hohen Brechungsindexes der optisch wirksamen Struktur ist es außerdem möglich, dass sich die optisch wirksame Struktur an einer dem
Halbleiterlaserchip abgewandten Seite des diffraktiven optischen Elements befindet und dass das diffraktive optische Element mit einem Einhausungskunststoff überzogen wird, um einen zusätzlichen Schutz zu erreichen.
Nachfolgend werden ein hier beschriebener Halbleiterlaser und ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, viel mehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1 bis 4, 15 und 16 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verfahren, Figuren 5 bis 13, 14B und 17 schematische
Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterlasern, und
Figur 14A eine schematische Draufsicht auf ein
Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
Halbleiterlasers .
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
Herstellungsverfahrens für einen hier beschriebenen
oberflächenmontierbaren Halbleiterlaser 1 illustriert. Gemäß Figur 1A wird ein Trägersubstrat 32 für ein diffraktives optisches Element 3 bereitgestellt. Bei dem Trägersubstrat 32 handelt es sich beispielsweise um ein Saphirsubstrat. Auf dem Trägersubstrat 32 wird eine Trennschicht 34 erzeugt, etwa epitaktisch gewachsen. Die Trennschicht 34 ist
beispielsweise eine GaN-Schicht. Weiterhin wird auf der
Trennschicht 34 eine Rohmaterialschicht 35 abgeschieden, beispielsweise epitaktisch oder mittels Sputtern. Die
Rohmaterialschicht 35 ist beispielsweise aus Aluminiumnitrid.
Im Verfahrensschritt der Figur 1B wird in der
Rohmaterialschicht 35 eine optisch wirksame Struktur 33 gebildet. Die optisch wirksame Struktur 33 wird etwa über Lithographie und Ätzen erzeugt. Beispielsweise weist die optisch wirksame Struktur 33, in Figur 1 durch eine Schraffur symbolisiert, in Draufsicht gesehen eine gitterähnliche Form auf. Strukturgrößen der optisch wirksamen Struktur 33 liegen in Draufsicht gesehen beispielsweise im Bereich eines
Viertels oder einer halben Wellenlänge der im Betrieb des fertigen Halbleiterlasers 1 erzeugten Laserstrahlung L.
Gleiches kann für eine Dicke der optisch wirksamen Struktur 33 gelten, wobei die Dicke alternativ oder zusätzlich kleiner oder gleich 2 ym oder 1 ym ist. Die optisch wirksame Struktur 33 durchdringt die Rohmaterialschicht 35 nur zum Teil. Hier und im Folgenden ist die optisch wirksame Struktur 33 lediglich stark vereinfach veranschaulicht.
In Draufsicht weist die optisch wirksame Struktur 33
bevorzugt Strukturelemente mit einer mittleren Größe von mindestens 0,5 ym bis 1 ym auf. Eine Höhe der
Strukturelemente richtet sich nach dem geplanten
Brechungsindexunterschied zwischen der optisch wirksamen Struktur 33 und einer Umgebung und soll ausreichend groß sein, um über eine Phasenverschiebung den erforderlichen optischen Gangunterschied zu bewerkstelligen. Im Verfahrensschritt der Figur IC wird ein
Halbleiterlaserchip 4 bereitgestellt. Bei dem
Halbleiterlaserchip 4 handelt es sich um einen
oberflächenemittierenden Laser. Der Halbleiterlaserchip 4 weist ein Aufwachssubstrat 2 für eine
Halbleiterschichtenfolge 40 auf. Die Halbleiterschichtenfolge 40 weist eine Wachstumsrichtung G in Richtung weg von dem Aufwachssubstrat 2 auf. Ferner beinhaltet die
Halbleiterschichtenfolge 40 zumindest eine aktive Zone 41 zum Erzeugen der Laserstrahlung L. Eine Lichtaustrittsfläche 44 des Halbleiterlasers 4 ist durch die Halbleiterschichtenfolge 40 gebildet und ist senkrecht zur Wachstumsrichtung G
orientiert .
Bei dem Aufwachssubstrat 2 handelt es sich zum Beispiel um ein GaAs-Substrat . Die Halbleiterschichtenfolge 40 basiert insbesondere auf dem Materialsystem AlInGaAs. Abweichend von der Darstellung in Figur 1 ist es möglich, dass anstelle des Aufwachssubstrats 2 ein Ersatzsubstrat verwendet wird, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 40 nach einem Wachsen aufgebracht wird. In diesem Fall ist das Aufwachssubstrat 2 entfernt . Im Verfahrensschritt der Figur 1D wird die Komponente aus Figur 1B auf den Halbleiterlaserchip 4 aus Figur IC
aufgebracht. Dies erfolgt über eine Schicht eines
Verbindungsmittels 5. Das für die Laserstrahlung L
durchlässige Verbindungsmittel 5 erstreckt sich ganzflächig und durchgehend zwischen den Halbleiterlaserchip 4 und der Komponente aus Figur IB. Das Verbindungsmittel 5 ist
beispielsweise ein organischer Klebstoff. Es ist möglich, dass das Verbindungsmittel 5 die optisch wirksame Struktur 33 aus dem hochbrechenden Material ausfüllt. Aufgrund des hohen Brechungsindexes der optisch wirksamen Struktur 33 bleibt ein ausreichend großer Brechungsindexunterschied zu dem
Verbindungsmittel 5 hin erhalten, so dass die optisch
wirksame Struktur 33 die gewünschte Wirkung erzielt. Gemäß Figur IE verbleibt lediglich die optisch wirksame
Struktur 33 an dem Halbleiterlaser 4. Dies erfolgt
insbesondere über ein Laserabhebeverfahren durch das
Trägersubstrat 32 hindurch. Insbesondere wird durch das Trägersubstrat 32 hindurch eine Laserstrahlung eingestrahlt, die die Trennschicht 34 zersetzt, so dass das Trägersubstrat 32 abhebbar ist. Alternativ oder zusätzlich zu einem
Laserabhebeverfahren kann auch ein Ätzen und/oder Schleifen und/oder Polieren erfolgen. Optional werden eventuelle Reste der Trennschicht 34 an der optisch wirksamen Struktur 33 entfernt. Die überzählige Rohmaterialschicht 35 wird optional ebenso vollständig entfernt. Die Trennschicht 34 dient letztlich dazu, das Trägersubstrat 32 mittels eines Abhebeverfahrens wie ein
Laserabhebeverfahren zu entfernen. Dazu kann die Trennschicht 34 wie erläutert eine Halbleiterschicht sein, jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Zum Ablösen ist nur
erforderlich, dass die Trennschicht 34 mit einer Methode wie Laserzersetzen oder Ätzen teilweise oder vollständig
zersetzbar ist. Für die Trennschicht 34 kann damit auch ein Dielektrikum und/oder ein organisches Material wie
polymerisiertes Bisbenzocyclobuten, kurz BCB, zum Einsatz kommen.
Im Verfahrensschritt der Figur 1F ist gezeigt, dass die
Halbleiterschichtenfolge 40 stellenweise freigelegt wird, wobei das Verbindungsmittel 5 und die optisch wirksame
Struktur 33, die das diffraktive optische Element 3 bildet, stellenweise entfernt werden. In dem freigelegten Bereich der Halbleiterschichtenfolge 40 können elektrische Kontakte 91, 92, in Figur 1F nur stark vereinfacht illustriert, angebracht werden, um die aktive Zone 41 zu bestromen.
Alternativ zur Darstellung in Figur 1 kann das diffraktive optische Element 3 bereits vor dem Verfahrensschritt der Figur 1D, etwa beim Schritt der Figur 1B, die in Figur 1F gezeigte Aussparung für die elektrischen Kontakte 91, 92 aufweisen. Entsprechendes gilt für alle anderen
Ausführungsbeispiele . Beim Verfahren der Figur 2 wird zuerst ein
Halbleiterlaserchip 4 bereitgestellt, siehe Figur 2A.
Nachfolgend wird die Rohmaterialschicht 35 auf der
Lichtaustrittsfläche 44 abgeschieden, siehe Figur 2B. Die Rohmaterialschicht 35 ist beispielsweise aus abgeschiedenem amorphem Aluminiumoxid.
Daraufhin wird, siehe Figur 2C, die optisch wirksame Struktur 33 in der Rohmaterialschicht 35 erzeugt. Die optisch wirksame Struktur 33 reicht nicht bis zur Lichtaustrittsfläche 44. Alternativ, anders als in Figur 2C gezeigt, kann die optisch wirksame Struktur 33 auch bis zur Halbleiterschichtenfolge 40 reichen .
In Figur 2D ist gezeigt, dass die Halbleiterschichtenfolge 40 stellenweise freigelegt wird, um eine elektrische
Kontaktierung zu ermöglichen, analog zu Figur 1F.
In Figur 3A wird in einem weiteren beispielhaften
Herstellungsverfahren der Halbleiterlaserchip 4
bereitgestellt. Ferner wird die optisch wirksame Struktur 33 an dem Trägersubstrat 32 bereitgestellt. Die optisch wirksame Struktur 33 kann aus zwei Teilstrukturen 33a, 33b
zusammengesetzt sein, die in Figur 3 durch unterschiedliche Schraffuren symbolisiert sind. Eine solche optisch wirksame Struktur 33 mit mehreren Teilstrukturen kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Dabei können mehr als zwei Teilstrukturen vorhanden sein. In Figur 3B ist gezeigt, dass die beiden Komponenten aus Figur 3A über das Verbindungsmittel 5 aneinander angebracht sind und dass ein Teil der Halbleiterschichtenfolge 40 zur elektrischen Kontaktierung freigelegt ist.
Anders als in den Figuren 1 und 2 weist das diffraktive optische Element 3 in dem fertigen Halbleiterlaser 1 der Figur 3 noch die verbleibende Rohmaterialschicht 35, die Trennschicht 34, die optional ist, und das Trägersubstrat 32 auf. Die Laserstrahlung L wird durch die Schicht mit dem
Verbindungsmittel 5, die optisch wirksame Struktur 33, die Rohmaterialschicht 35, die optionale Halbleiterschicht 34 sowie durch das Trägersubstrat 32 hindurch emittiert. Bei dem Trägersubstrat 32 handelt es sich bevorzugt um Saphir oder um Siliciumcarbid . Auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es prinzipiell möglich, dass das Trägersubstrat 32 in dem fertigen Halbleiterlaser 1 noch vorhanden ist.
Beim Verfahren der Figur 4 wird die Rohmaterialschicht 35 direkt auf dem Trägersubstrat 32 erzeugt. Bei dem
Trägersubstrat 32 handelt es sich beispielsweise um GaAs, die Rohmaterialschicht 35 ist beispielsweise aus AIP.
Gemäß Figur 4B wird in der Rohmaterialschicht 35 die optisch wirksame Struktur 33 erzeugt.
In Figur 4C ist zu sehen, dass zur Planarisierung der optisch wirksamen Struktur 33 eine Planarisierungsschicht 37
aufgebracht wird. Die Planarisierungsschicht 37, 5a wird zur nachfolgenden Verbindung mit dem in Figur 4D bereitgestellten Halbleiterlaserchip 4 benötigt. Die beiden Schichten 5a, 5b an dem diffraktiven optischen Element 3 sowie an dem
Halbleiterlaserchip 4 sind etwa aus S1O2 und werden beispielsweise chemomechanisch poliert, bevor bevorzugt ein Ansprengen erfolgt, siehe Figur 4E. Damit bilden die
Schichten 5a, 5b zusammen die Verbindungsmittelschicht 5 aus. Optional, siehe Figur 4F, wird das Trägersubstrat 32
entfernt. Wie auch in Figur 1F wird die
Halbleiterschichtenfolge 40 stellenweise zur elektrischen Kontaktierung freigelegt. Gemäß Figur 4 wird also insbesondere eine AIP-Schicht direkt auf dem GaAs-Substrat strukturiert, nachfolgend eingeebnet und über einen Prozess wie Direct Bonding mit dem
Halbleiterlaserchip 4 verbunden. Als Material für das
Verbindungsmittel 5 können wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen etwa flussfähige Oxide, englisch flowable oxids oder kurz FOX, verwendet werden. Ebenso können organische Materialien wie vernetzte Dibenzocyklobuthen- Schichten Verwendung finden. In den Figuren 1 bis 4 ist das Aufbringen je nur eines diffraktiven optischen Elements 3 auf nur einen
Halbleiterlaserchip 4 illustriert. Abweichend davon kann in den Figuren 1 bis 4 je auch ein Wafer-zu-Wafer-Prozess verwendet werden, um eine Vielzahl von diffraktiven optischen Elementen 3 gleichzeitig auf eine Vielzahl von
Halbleiterlaserchips 4 aufzubringen. Die jeweiligen Verfahren der Figuren 1 bis 4 sind also sowohl in einem Wafer-zu-Wafer- Prozess als auch in einem Chip-zu-Wafer-Prozess oder in einem Chip-zu-Chip-Prozess durchführbar. Hierbei ist ein Wafer-zu- Wafer-Prozess aus Effizienzgründen bevorzugt.
Weiterhin, anders als in Figur 4 dargestellt, ist es möglich, dass analog zu Figur 1 anstelle des Direct Bondings ein Klebstoff verwendet wird, um die beiden Komponenten aus den Figuren 4C und 4D miteinander zu verbinden. In diesem Fall ist die Schicht mit dem Verbindungsmittel 5 bevorzugt durch eine einzige Schicht realisiert. Kleben oder Ansprengen oder Direct Bonding können auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen als alternative Methoden des Verbindens der beiden Komponenten miteinander verwendet werden.
Als weitere Alternative zum Verfahren der Figur 4 ist es möglich, dass die Rohmaterialschicht 35 an dem Trägersubstrat 32 zuerst an dem Halbleiterlaserchip 4 angebracht wird, siehe Figur 4G, und dass erst nach dem Ablösen des Trägersubstrats 32 die optisch wirksame Struktur 33 erzeugt wird, siehe Figur 4H. Da das Erzeugen der optisch wirksamen Struktur 33 erst an dem Halbleiterchip 4 erfolgt, ist nur eine vergleichsweise grobe Vorjustage der Komponente aus Figur 4G relativ zum Halbleiterlaser 4 nötig.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist gezeigt, dass mehrere der Halbleiterlaserchips 4 vorhanden sind. Das diffraktive optische Element 3 erstreckt sich einstückig und gemeinsam über die Halbleiterlaserchips 4 hinweg. Beispielsweise werden das diffraktive optische Element 3 sowie die
Halbleiterlaserchips 4 über Waferbonden noch im Waferverbund miteinander kontaktiert, so dass ein Fügebereich 39 gebildet wird. Dabei befindet sich das diffraktive optische Element 3 an einer der Halbleiterschichtenfolge 40 abgewandten Seite des Aufwachssubstrats 2. Seitlich neben der
Halbleiterschichtenfolge 40 mit der aktiven Zone 41 befinden sich die elektrischen Kontakte 91, 92. Optional kann ein nicht gezeichnetes Vereinzeln zu separaten Halbleiterlasern 1 mit je einem oder mehreren Halbleiterlaserchips 4
durchgeführt werden. Optional ist an einer der Halbleiterschichtenfolge 40 abgewandten Seite des diffraktiven optischen Elements 3 die Planarisierungsschicht 37 vorhanden, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, bei denen sich die optisch wirksame Struktur 33 an einer Außenseite befindet.
In den Figuren 6 und 7 ist illustriert, dass die optisch wirksame Struktur 33 direkt in dem Aufwachssubstrat 2 gebildet ist. Gemäß Figur 6 sind die elektrischen Kontakte 91, 92 so gestaltet, dass sie zum Teil innerhalb der
Halbleiterschichtenfolge 40 verlaufen, wobei einer der
Kontakte 92 die Ebene mit der aktiven Zone 41 durchdringt. Wie in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass sich zwischen dem Bereich mit der aktiven Zone 41 und dem Aufwachssubstrat 2 ein Bragg-Spiegel 46 befindet.
Optional ist wiederum die Planarisierungsschicht 37
vorhanden . Der Brechungsindex von Siliziumnitrid wird oftmals oberhalb von 2 taxiert. Bei plasmaunterstützter chemischer
Dampfphasenabscheidung können Si : H-Schichten mit niedrigerem Brechungsindex erzeugt werden, zum Beispiel bei 633 nm ungefähr 1,85. Die optisch wirksame Struktur 33 der Figur 6 ist insbesondere aus SiN:H oder auch aus Saphir.
In Figur 7 sind das Aufwachssubstrat 2 und das diffraktive optische Element 3 monolithisch integriert, anstatt separate diffraktive optische Elemente zu verwenden, wie etwa in Verbindung mit den Figuren 1, 3, 4 oder 5 illustriert.
In Figur 8 ist illustriert, dass sich die elektrischen
Kontakte 91, 92 an unterschiedlichen Seiten des Aufwachssubstrats 2 befinden. Eine entsprechende Gestaltung kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen Verwendung finden . In Figur 9 ist gezeigt, dass das diffraktive optische Element 3 an der Seite mit der Halbleiterschichtenfolge 40
aufgebracht ist. Dabei ist es möglich, dass das diffraktive optische Element 3 die jeweils zugeordnete
Halbleiterschichtenfolge 40 lateral, also in Richtung
senkrecht zur Wachstumsrichtung G, überragt oder anders als gezeichnet bündig mit der Halbleiterschichtenfolge 40 abschließt. Weiterhin ist es möglich, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, dass einer der elektrischen Kontakte 92 flächig aufgebracht ist.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 10 ist zusätzlich ein Vergussmaterial 7 vorhanden. Dabei ist das diffraktive optische Element 3 primär über das Verbindungsmittel 5, beispielsweise ein Kleber oder ein flussfähiges Oxid, befestigt. Das Vergussmaterial 7 reicht stellenweise bis an eine dem Halbleiterlaserchip 4 zugewandte Seite des
diffraktiven optischen Elements 3 und steht stellenweise in direktem Kontakt mit der optisch wirksamen Struktur 33. Demgegenüber ist gemäß Figur 10B das diffraktive optische Element 3 über das Vergussmaterial 7, das gleichzeitig das Verbindungsmittel 5 darstellt, befestigt. Über das
Vergussmaterial 7 ist der Halbleiterlaser 1 gegen äußere Einflüsse schützbar. Aufgrund des hohen Brechungsindexes der optisch wirksamen Struktur 33 ist es unschädlich, wenn das Vergussmaterial 7 die optisch wirksame Struktur 33 bedeckt und/oder ausfüllt. In den Figuren 10A und 10B weist die optisch wirksame
Struktur 33 zu dem Halbleiterlaserchip 4 hin oder von dem Halbleiterlaserchip 4 weg. Beide Anordnungsmöglichkeiten der optisch wirksamen Struktur 33 sind in analoger Weise
verwendbar.
In Figur IIA ist gezeigt, dass das Verbindungsmittel 5 rahmenförmig auf der Lichtaustrittsfläche 44 aufgebracht ist, wobei ein Bereich direkt oberhalb der zur Erzeugung der
Laserstrahlung eingerichteten aktiven Zone 41 bevorzugt frei von dem Verbindungsmittel 5 ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Verbindungsmittel 5 um eine Metallschicht, so dass ein Fügen des diffraktiven optischen Elements 3 an den Halbleiterlaserchip 4 beispielsweise durch Löten, etwa eutektisch, quasi-eutektisch oder isotherm erstarrend, erfolgt. Das Verbindungsmittel 5 kann aus mehreren
Teilschichten zusammengesetzt sein.
In Figur IIA greift dabei das Verbindungsmittel 5
stellenweise in die optisch wirksame Struktur 33 ein.
Demgegenüber ist gemäß Figur IIB die optisch wirksame
Struktur 33 auf einen Bereich oberhalb der aktiven Zone 41 begrenzt. Damit ist das Verbindungsmittel 5 von der optischen wirksamen Struktur 33 beabstandet.
In Figur IIA wie auch in Figur IIB befindet sich zwischen dem diffraktiven optischen Element 3 und dem Halbleiterlaserchip 4 ein Spalt 6. Der Spalt 6 ist vergleichsweise dünn und beispielsweise mit Luft gefüllt.
Gemäß Figur 11 erfolgt eine vergleichsweise genaue Justage, um eine exakte Abstimmung des diffraktiven optischen Elements 3 auf das Verbindungsmittel 5, das insbesondere als Metallrahmen gestaltet ist, zu erzielen.
In Figur 12 ist dargestellt, dass das Verbindungsmittel 5 von der Halbleiterschichtenfolge 40 beabstandet ist. Das
Verbindungsmittel 5, beispielsweise Metallpodeste, steht in direktem Kontakt mit dem Aufwachssubstrat 2 und mit dem diffraktiven optischen Element 3. Demgegenüber, siehe Figur 12B, ist das Verbindungsmittel 5 auf einem Montageträger 8 angebracht und steht nicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterlaserchip 4. Das
diffraktive optische Element 3 überdeckt den
Halbleiterlaserchip 4 vollständig. Zwischen dem
Verbindungsmittel 5, dem Halbleiterlaserchip 4, sowie
zwischen dem Halbleiterlaserchip 4 und dem diffraktiven optischen Element 3 ist je ein Spalt 6 gebildet.
Gemäß Figur 13A sind mehrere der Halbleiterlaserchips 4 auf den Montageträger 8 angebracht. Die Halbleiterlaserchips 4 sind gemeinsam von dem einstückigen, zusammenhängenden diffraktiven optischen Element 3 abgedeckt. Dabei kann das diffraktive optische Element 3 die Halbleiterlaserchips 4 seitlich überragen.
Demgegenüber bildet gemäß Figur 13B das diffraktive optische Element 3 selbst einen Träger für die Halbleiterlaserchips 4. Hierzu kann das diffraktive optische Element 3 mit
elektrischen Kontaktstrukturen, nicht gezeichnet, versehen sein.
Gemäß Figur 13 weist der Halbleiterlaser 1 mehrere der
Halbleiterlaserchips 4 auf, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen der Fall sein kann. Genauso ist es in den Ausführungsbeispielen jeweils möglich, dass nur ein oder auch mehrere Halbleiterlaserchips 4 vorhanden sind, die mehrere Laserbereiche oder Einzellaser 47 aufweisen können, zum Beispiel ein Feld aus oberflächenemittierenden
Vertikalresonatorlasern, auch als VCSEL-Array bezeichnet, siehe die Draufsicht in Figur 14A und die Schnittdarstellung in Figur 14B. Die Einzellaser 47, die in Draufsicht
beispielsweise in einem hexagonalen oder rechteckigen oder quadratischen Muster angeordnet sind, können dabei einzeln ansteuerbar sein oder auch nur alle gemeinsam betreibbar sein .
Beim Herstellungsverfahren der Figur 15 wird der
Halbleiterlaser 1 als Flip-Chip auf einem transparenten
Trägersubstrat 32, etwa aus Glas, BF33 oder Saphir,
hergestellt. Auf das Trägersubstrat 32 ist ein planares diffraktives optisches Element 3 aufgebracht. Gemäß Figur 15A wird auf dem Aufwachssubstrat 2, zum Beispiel aus GaAs, die Halbleiterschichtenfolge 40 epitaktisch
aufgewachsen. Die Halbleiterschichtenfolge 40 umfasst vom Aufwachssubstrat 2 her einen ersten Bragg-Spiegel 46a, den Bereich mit der aktiven Zone 41 sowie einen zweiten Bragg- Spiegel 46b. Beide Bragg-Spiegel 46a, 46b sind bevorzugt elektrisch leitend und umfassen sich abwechselnde Schichten mit hohem und niedrigem Brechungsindex.
In Figur 15B ist gezeigt, dass auf den zweiten Bragg-Spiegel 46b eine Bondschicht 93 und der Anodenkontakt 91 erzeugt werden. Die Bondschicht 93 ist zum Beispiel aus S1O2 und der Anodenkontakt 91 ist bevorzugt aus einer oder mehreren
Metallschichten. In Richtung weg von dem zweiten Bragg- Spiegel 46a schließen der Anodenkontakt 91 und die Bondschicht 93 bevorzugt bündig miteinander ab.
Im Schritt der Figur 15C wird mittels Waferbonden auf die Bondschicht 93 das transparente Trägersubstrat 32
aufgebracht. In diesem Schritt kann sich die optisch wirksame Struktur 33 bereits an dem Trägersubstrat 32 befinden oder die optisch wirksame Struktur 33 wird erst später an das Trägersubstrat 32 angebracht.
Das Waferbonden ist zum Beispiel ein Direktbonden mit S1O2 auf S1O2. Die optisch wirksame Struktur 33 kann insbesondere nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats 2 und nach dem
Waferbonden lithographisch aufgebracht werden, wodurch sich eine hohe Genauigkeit erzielen lässt. Bevorzugt wird auf die optisch wirksame Struktur 33 die Planarisierungsschicht 37 aufgebracht, sodass die optisch wirksame Struktur 33
vergraben ist und nach außen hin nicht frei liegt. In Figur 15D wird der erste Bragg-Spiegel 46a teilweise entfernt, sodass der Bereich der Halbleiterschichtenfolge 40 mit der aktiven Zone 41 freigelegt wird. Bevorzugt wird ferner etwa mittels Oxidation eine Stromeinengung 48 erzeugt. Somit wird die aktive Zone 41 nur im Bereich der
Stromeinengung 48 bestromt, da die Halbleiterschichtenfolge 40 im Bereich der aktiven Zone 41 nur eine geringe
elektrische Leitfähigkeit in Richtung parallel zur aktiven Zone 41 aufweist. Schließlich wird, wie in Figur 15E gezeigt, ein Füllmaterial 94 aufgebracht, in das der erste Bragg-Spiegel 46a
eingebettet wird. Das Füllmaterial 94 ist elektrisch isolierend und zum Beispiel ein Spin on-Glas oder ein
organisches Material wie Benzocyclobuten, kurz BCB .
Nachfolgend wird eine bevorzugt metallische
Durchkontaktierung 95 durch das Füllmaterial 94 und durch den zweiten Bragg-Spiegel 46b hindurch erzeugt. Mit der
Durchkontaktierung 95 wird der Bereich des Anodenkontakts 91 an der Bondschicht 93 elektrisch angeschlossen. Ebenso wird der erste Bragg-Spiegel 46a elektrisch über eine
Metallisierung kontaktiert. Diese Kontaktierung des ersten Bragg-Spiegels 46a ist bevorzugt reflektierend für die im Betrieb erzeugte Laserstrahlung. Damit ist der erste Bragg- Spiegel 46a zusammen mit dieser Kontaktierung ein Metall- Bragg-Hybridspiegel . Hierdurch kann der erste Bragg-Spiegel 46a weniger Schichtpaare aufweisen, zum Beispiel höchstens 12 Schichtpaare oder höchstens 6 Schichtpaare.
Abschließend werden elektrische Anschlussflächen für die beiden Kontakte 91, 92 hergestellt. Die Anschlussflächen können das Füllmaterial 94 großflächig bedecken. Die
Anschlussflächen liegen in einer gemeinsamen Ebene, sodass der Halbleiterlaser 1 ein SMT-Bauteil und damit
oberflächenkontaktierbar ist. Der Verfahrensschritt der Figur 16A erfolgt analog zum
Schritt der Figur 15A.
Abweichend von Figur 15B wird jedoch in Figur 16B der zweite Bragg-Spiegel 46b strukturiert, sodass der Bereich der
Halbleiterschichtenfolge 40 mit der aktiven Zone 41 von einer dem Aufwachssubstrat 2 abgewandten Seite her freigelegt wird. Außerdem wird die Stromeinengung 48 im zweiten Bragg-Spiegel 46b erstellt. Daraufhin wird optional das Füllmaterial 94 flächig
aufgebracht. Nachfolgend werden der Anodenkontakt 91 und die Bondschicht 93 erzeugt und es wird das diffraktive optische Element 3 angebracht, analog zu den Figuren 15B und 15C.
Schließlich wird das Aufwachssubstrat 2 entfernt, siehe Figur 16D. Gemäß Figur 16E wird die Durchkontaktierung 95 durch den ersten Bragg-Spiegel 46a und durch das Füllmaterial 94 zum Anodenkontakt 91 an der Bondschicht 93 hin geführt. Dazu kann ein weiteres Füllmaterial 94 zur elektrischen Isolierung der Durchkontaktierung 95 vom ersten Bragg-Spiegel 46a verwendet werden.
Abschließend werden die Anschlussflächen für die Kontakte 91, 92 erzeugt. Dies erfolgt bevorzugt in der gleichen Weise, wie voranstehend in Verbindung mit Figur 15E erläutert.
Die Verfahren der Figuren 15 und 16 unterscheiden sich damit vor allem in der Lage der Stromeinengung 48. Folglich wird entweder nur der erste oder nur der zweite Bragg-Spiegel 46a, 46b von der Durchkontaktierung 95 durchdrungen.
Demgegenüber ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 17 die Durchkontaktierung 95 durch beide Bragg-Spiegel 46a, 46b geführt. Dabei liegt bevorzugt in beiden Bragg-Spiegeln 46a, 46b je eine der Stromeinengungen 48 vor. Dazu erfolgt eine Strukturierung beider Bragg-Spiegel 46a, 46b. Lediglich der Bereich der Halbleiterschichtenfolge 40 mit der aktiven Zone 41 bleibt, bis auf das Gebiet mit der Durchkontaktierung 95, ganzflächig erhalten. Mit anderen Worten stellt das Ausführungsbeispiel der Figur 17 eine Kombination der
Verfahren der Figuren 15 und 16 dar.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen können der Anodenkontakt 91 und der Kathodenkontakt 92 hinsichtlich der elektrischen Polarität miteinander vertauscht werden.
Mit dem diffraktiven optischen Element bei den hier
beschriebenen Halbleiterlasern 1 lässt sich eine höhere
Integrationsdichte erreichen. Auch ist eine Kostenreduktion durch eine Wafer-Level-Integration von VCSEL 4 und Optik 3 erreichbar. Es können passgenaue Optiken angebracht werden, wobei inhärent augensichere Bauteile erzielt werden. Es lassen sich Flip-Chips mit guter thermischer Anbindung erreichen. Insgesamt ist somit eine hohe Justagegenauigkeit zwischen dem VCSEL-Chip 4 und der Optik 3 durch die Wafer- Level-Justage möglich, bei gleichzeitiger Kostenreduktion.
Ferner eignet sich der Verbund aus dem VCSEL-Chip 4 und der Optik 3 zur Weiterverarbeitung, zum Beispiel mit einem
Verguss und/oder zur Einbettung in andere Materialien. Dies gilt insbesondere bei einer planar integrierten optisch wirksamen Struktur 33 innerhalb des Trägersubstrats 32. Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander
beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Dickenverhältnisse, Längenverhältnisse und Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 100 997.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterlaser
2 AufwachsSubstrat
3 diffraktives optisches Element
32 Trägersubstrat
33 optisch wirksame Struktur
34 Halbleiterschicht
35 RohmaterialSchicht
37 Planarisierungsschicht
39 Fügebereich
4 Halbleiterlaserchip
40 Halbleiterschichtenfolge
41 aktive Zone
44 Lichtaustrittsfläche
46 Bragg-Spiegel
47 Einzellaser
48 Stromeinengung
5 Verbindungsmittel
6 Spalt
7 Vergussmaterial
8 Montageträger
91 Anodenkontakt
92 Kathodenkontakt
93 Bondschicht
94 Füllmaterial
95 Durchkontaktierung
G Wachstumsrichtung
L LaserStrahlung

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterlaser (1) mit
- mindestens einem oberflächenemittierenden
Halbleiterlaserchip (4), umfassend eine
Halbleiterschichtenfolge (40) mit mindestens einer aktiven Zone (41) zur Erzeugung von Laserstrahlung (L) und umfassend eine Lichtaustrittsfläche (44), die senkrecht zu einer
Wachstumsrichtung (G) der Halbleiterschichtenfolge (4) orientiert ist, und
- einem diffraktiven optischen Element (3) , das zur
Aufweitung und Verteilung der Laserstrahlung (L) eingerichtet ist,
wobei
- eine optisch wirksame Struktur (33) des diffraktiven optischen Elements (3) aus einem Material mit einem
Brechungsindex von mindestens 1,65 ist, bezogen auf eine Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung (L) , und
- der Halbleiterlaser (1) aufgrund einer Aufweitung und
Verteilung der Laserstrahlung (L) durch das diffraktive optische Element (3) augensicher ist.
2. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich das diffraktive optische Element (3) an der Lichtaustrittsfläche (44) befindet, sodass sich zwischen dem diffraktiven optischen Element (3) und dem
Halbleiterlaserchip (4) zumindest stellenweise lediglich ein Verbindungsmittel (5) für das diffraktive optische Element (3) befindet.
3. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich das Verbindungsmittel (5) ganzflächig zwischen der Lichtaustrittsfläche (44) und dem diffraktiven optischen Element (3) befindet, sodass das Verbindungsmittel (5) die Lichtaustrittsfläche (44) vollständig bedeckt.
4. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 2,
bei dem sich das Verbindungsmittel (5) an einem Rand des diffraktiven optischen Elements (3) befindet, sodass die
Lichtaustrittsfläche (44) frei von dem Verbindungsmittel (5) ist und sodass zwischen dem diffraktiven optischen Element (3) und der Lichtaustrittsfläche (44) zumindest stellenweise ein Spalt (6) gebildet ist.
5. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Verbindungsmittel (5) zumindest stellenweise in die optisch wirksame Struktur (33) greift und die optisch wirksame Struktur (33) zumindest stellenweise vollständig ausfüllt .
6. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1,
bei dem sich das diffraktive optische Element (3) direkt und ganzflächig an der Lichtaustrittsfläche (44) befindet.
7. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem das diffraktive optische Element (3) ein
Trägersubstrat (32) umfasst,
wobei sich die optisch wirksame Struktur (33) an einer der Lichtaustrittsfläche (44) zugewandten Seite des
Trägersubstrats (32) befindet.
8. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die optisch wirksame Struktur (33) aus einem
Halbleitermaterial ist,
wobei das Trägersubstrat (32) ein Aufwachssubstrat für das Halbleitermaterial der optisch wirksamen Struktur (33) ist.
9. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1,
bei dem der Halbleiterlaserchip (4) ein Aufwachssubstrat (2) der Halbleiterschichtenfolge (4) umfasst und das diffraktive optische Element (3) in einer der Halbleiterschichtenfolge (4) abgewandten Seite des Aufwachssubstrats (2) geformt ist, wobei das diffraktive optische Element (3) die
Lichtaustrittsfläche (44) bildet, sodass das diffraktive optische Element (3) und der Halbleiterlaserchip (4)
einstückig ausgebildet sind.
10. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1,
bei dem der Halbleiterlaserchip (4) und ein Verbindungsmittel (5) für das diffraktive optische Element (3) auf einem gemeinsamen Montageträger (8) angebracht sind, sodass sich das Verbindungsmittel (5) in Draufsicht gesehen nur neben dem Halbleiterlaserchip (4) befindet und den Halbleiterlaserchip (4) nicht berührt,
wobei das Verbindungsmittel (5) in direktem Kontakt mit dem Montageträger (8) und dem diffraktiven optischen Element (3) steht und das diffraktive optische Element (3) den
Halbleiterlaserchip (4) vollständig bedeckt.
11. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
umfassend mehrere der Halbleiterlaserchips (4),
wobei die Halbleiterlaserchips (4) gemeinsam und vollständig von dem diffraktiven optischen Element (3) überdeckt sind, das zusammenhängend und einstückig geformt ist.
12. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem ein Abstand zwischen dem diffraktiven optischen
Element (3) und dem Halbleiterlaserchip (4) höchstens ein Zehnfaches der Wellenlänge maximaler Intensität der
Laserstrahlung (L) beträgt.
13. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem das diffraktive optische Element (3) zumindest stellenweise unmittelbar von einem Vergussmaterial (7) umschlossen ist,
wobei das Vergussmaterial (7) die optisch wirksame Struktur (33) berührt.
14. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die optisch wirksame Struktur (33) des diffraktiven optischen Elements (3) aus einem Material mit einem
Brechungsindex von mindestens 2,0 ist.
15. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem die Halbleiterschichtenfolge (40) mindestens einen Bragg-Spiegel (46a, 46b) umfasst,
wobei der Bragg-Spiegel (46a, 46b) von einer elektrischen Durchkontaktierung (95) durchdrungen ist und sich elektrische Anschlussflächen an einer gemeinsamen Seite der aktiven Zone (41) befinden, sodass der Halbleiterlaser (1)
oberflächenmontierbar ist, und
wobei in dem Bragg-Spiegel (46a, 46b) eine Stromeinengung (48) erzeugt ist, sodass die aktive Zone (41) im Betrieb nur in mindestens einem Stromdurchlassbereich der Stromeinengung (48) bestromt wird.
16. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, der zwei der Bragg-Spiegel (46a, 46b) umfasst, die an
verschiedenen Seiten der aktiven Zone (41) liegen, wobei jeder der Bragg-Spiegel (46a, 46b) von der Durchkontaktierung (95) durchdrungen ist.
17. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem sich ein Anodenkontakt (91) oder ein Kathodenkontakt (92) zwischen die Halbleiterschichtenfolge (40) und das diffraktive optische Element (3) erstreckt, sodass die
Lichtaustrittsfläche (44) an einer dem diffraktiven optischen Element (3) zugewandten Seite in Draufsicht gesehen ringsum von einem Material des Anodenkontakts (91) oder des
Kathodenkontakts (92) umgeben ist,
wobei der Anodenkontakt (91) oder der Kathodenkontakt (92) für die erzeugte Laserstrahlung (L) undurchlässig und
metallisch sind.
18. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den Schritten:
- Bereitstellen des Halbleiterlaserchips (4), und
- Anbringen des diffraktiven optischen Elements (3) an dem Halbleiterlaserchip (4) oder Formen des diffraktiven
optischen Elements (3) in dem Halbleiterlaserchip (4) .
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