WO2019179852A1 - Halbleiterlaser und projektor - Google Patents

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WO2019179852A1
WO2019179852A1 PCT/EP2019/056324 EP2019056324W WO2019179852A1 WO 2019179852 A1 WO2019179852 A1 WO 2019179852A1 EP 2019056324 W EP2019056324 W EP 2019056324W WO 2019179852 A1 WO2019179852 A1 WO 2019179852A1
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WO
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semiconductor laser
layer sequence
semiconductor
semiconductor layer
contact surfaces
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PCT/EP2019/056324
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English (en)
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Jan Marfeld
André Somers
Andreas LÖFFLER
Sven GERHARD
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
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    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • An object to be solved is to specify a semiconductor laser whose laser radiation can be efficiently imaged.
  • Semiconductor layer sequence comprises an active zone for
  • the active zone preferably includes a multiple quantum well structure, MQW for short, a single quantum well structure or a pn junction.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride
  • Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m N or a
  • Phosphide compound semiconductor material such as
  • Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m As or as Al n Ga m In ] __ nm As P ] __, wherein each 0 dn ⁇ 1, 0 dm ⁇ 1 and n + m ⁇ 1 and 0 dk ⁇ 1.
  • the electrical contact surfaces are for external electrical contacting of
  • the contact surfaces are each formed by one or more metal layers.
  • the contact surfaces can thus be metallic components of the semiconductor laser.
  • Web waveguides are preferably parallel to each other
  • the ridge waveguides are preferably each formed from the semiconductor layer sequence, for example by etching. It is possible that the
  • Semiconductor layer sequence are located and etched from a p-type layer. Alternatively, the
  • Web waveguide formed of n-type semiconductor material.
  • the ridge waveguides are set up to guide the laser radiation along a resonator axis.
  • the resonator axis preferably runs along a straight line, seen in plan view.
  • waveguiding takes place by means of a waveguide which includes the active zone and which is connected between two cladding layers with a lower waveguide
  • Refractive index is arranged. This is what the
  • Web waveguide together with the cladding layers to a waveguide of the laser radiation.
  • adjacent ridge waveguides each before at least one separation trench.
  • the separation trench is for electrical and / or optical isolation of adjacent ridge waveguides
  • the dividing trench can reach up to the active zone and the active zone in places
  • the separation trench does not extend to the active zone and is limited, for example, to a p-conducting side of the semiconductor layer sequence. Furthermore, it is possible that different depth of separation trenches are present, with some separation trenches can penetrate the active zone and other, less deep separation trenches remain spaced from the active zone.
  • Semiconductor laser at least one electrical supply.
  • the electrical supply extends from at least one of
  • Feeder and the associated contact surface by the same Metallization or metallization formed.
  • the contact surfaces and the respective feeds are separate components.
  • a distance between at least two adjacent ridge waveguides or in pairs between the ridge waveguides is at most 50 ym or 40 ym or 20 ym or 5 ym. Alternatively or additionally, this distance is at least 1 ym or 2 ym.
  • the ridge waveguide are arranged close to each other.
  • Web waveguides can independently of each other
  • Web waveguide or is a part of the ridge waveguide set up for a single mode operation, also referred to as a single mode operation. It is possible that the to
  • the ridge waveguides designed for single-mode operation can have a contact surface and / or electrical supply, all of which are concerned
  • Web waveguide electrically connected directly to each other and / or extending over all associated ridge waveguide contiguous.
  • Semiconductor laser a semiconductor layer sequence in which there is an active zone for generating a laser radiation. At least two electrical contact surfaces are used for
  • Resonator arranged so that between adjacent ridge waveguides each present at least one separation trench.
  • At least one electrical supply serves for at least one of the electrical contact surfaces
  • Web waveguides is at most 50 ym.
  • Web waveguides are individually or in groups independently controlled electrically and / or for a
  • lasers are installed in corresponding spectacles for this purpose.
  • such laser-based glasses usually have only a very small field of view, English field of view.
  • One reason for this is the limited modulability of a single laser chip, which allows only a limited resolution.
  • the semiconductor laser described here it is possible, in particular in the visible spectral range, preferably to realize a plurality of individually controllable emission points with the laser radiation of a single semiconductor chip, which leads to two or more independent laser beams. Due to the small distance of the ridge waveguide to each other is an efficient optical imaging and / or
  • Pixels are realized, which leads to a doubling or multiplication of the image resolution.
  • Modulation speed of the components comes up against limits due to the emitted power and due to technical limitations of the modulability. Further, the size
  • Wire bonding procedures are required, limited to the bottom.
  • only comparatively large laser chips can be realized in the case of a plurality of ridge waveguides comparatively large distances from one another, or the ridge waveguides can only be electrically driven together.
  • a plurality of individually controllable light emitters also referred to as ridges or strips, are realized at a very close distance from one another on a semiconductor chip.
  • ridges or strips are realized at a very close distance from one another on a semiconductor chip.
  • corresponding semiconductor chips are increased and a single imaging optics is sufficient to produce a plurality of pixels with the semiconductor chip.
  • a single imaging optics is sufficient to produce a plurality of pixels with the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is preferably no longer contacted by wire bonding, but mounted, for example, upside down on a correspondingly structured substrate or a correspondingly structured carrier.
  • Each ridge waveguide is preferably electrically isolated from other ridge waveguides connected to the carrier.
  • a common electrical contact of the ridge waveguide can be formed by an overhead side of the semiconductor chip.
  • Web waveguides by minimizing the sizes of the contact surfaces on the semiconductor chip allows. This allows semiconductor chips with small geometric
  • Projection points or points of light are imaged by the same optics, resulting in a cost savings.
  • the carrier for the semiconductor chip is made of aluminum nitride or silicon carbide, for example
  • Contact surfaces with Ti, Pt and / or Au may be coated and in particular by means of an AuSn soldering mechanically and can be contacted electrically.
  • electrical contacting of this arrangement is preferably carried out via a gold wire bonding process.
  • Semiconductor layer sequence together with the growth substrate or the replacement substrate preferably forms one
  • the semiconductor chip is preferably mechanically self-supporting and in particular can be handled via a placement method by means of tweezers or a vacuum device and can be fastened to a carrier.
  • semiconductor laser a carrier, also referred to as submount.
  • the semiconductor layer sequence is by means of a
  • the carrier is based on a different material system than the
  • Semiconductor layer sequence and is preferably of a
  • the at least one connecting means is in particular an organic or metallic one
  • Conductive adhesive or an anisotropic conductive foil English Anisotropy Conductive Film or short ACF.
  • At least two of the contact surfaces or all but one contact surface or all contact surfaces are located on the support. That is, the
  • the carrier comprises one or more electrical conductor tracks.
  • the conductor tracks are preferably metallic tracks.
  • electrical conductors connect the contact surfaces on the carrier via the connecting means electrically to the
  • the connecting means may be attached to the conductor tracks and not to the
  • the contact surfaces for external electrical contacting of the semiconductor laser are free of the connecting means with which the
  • Semiconductor layer sequence is attached to the carrier.
  • Web waveguide at least one or exactly one contact surface on the carrier available.
  • a common mating contact for all ridge waveguides may be present.
  • At least one embodiment is located between the contact surfaces of the carrier and / or between
  • the flow stop layer is preferably an organic layer, such as one
  • the flow stop layer is configured to provide a direct electrical connection between adjacent contact surfaces of the carrier and / or at the
  • the flow stop layer preferably surrounds the associated contact surfaces as seen in plan view all around in a closed path and can directly adjoin the contact surfaces.
  • the carrier has a mounting surface.
  • the mounting surface is preferably opposite to a side with the contact surfaces. It is possible that over the mounting surface no electrical connection is made to the contact surfaces of the carrier.
  • the carrier is mechanical and preferably not electrically connected to a housing or in a housing
  • all contact surfaces on the side are at the Semiconductor layer sequence on which the ridge waveguides are formed.
  • the semiconductor laser preferably has one
  • Semiconductor layer sequence through or over an edge of the semiconductor layer sequence across.
  • the carrier or the submount can be omitted.
  • the contact surfaces, which are located on the semiconductor layer sequence can as
  • Wire bonding surfaces or be designed as solder surfaces, so that the semiconductor layer sequence directly electrically
  • the electrical leads may be part of the respective electrical contact surfaces.
  • Such an arrangement is preferably used when only a few of the ridge waveguides are present, for example at most four or two ridge waveguides.
  • the semiconductor laser is a flip-chip. That is, all
  • the semiconductor laser may be surface mountable.
  • the semiconductor laser is a surface mountable device, SMD for short.
  • At least one of the contact surfaces seen in plan view is asymmetrical to
  • the ridge waveguide When viewed from above, the ridge waveguide is not located centrally under the contact surface or at the contact surface.
  • edge ridge waveguides are present, this is preferably the case for the edge ridge waveguides.
  • the arrangement of all contact surfaces taken together seen in plan view at most one mirror symmetry axis is possible that seen in plan view for the arrangement of all
  • At least some of the ridge waveguides are in normal operation of the ridge waveguides
  • Semiconductor laser configured to have different temperatures from each other. Due to the different
  • Temperatures vary a wavelength of maximum intensity of the laser radiation generated in the ridge waveguides.
  • the variation of the maximum intensity wavelength is preferably at least 0.5 nm or 1 nm or 2 nm and / or at most 10 nm or 5 nm.
  • Temperature difference is preferably at least 10 K or 30 K and / or at most 100 K or 70 K. It is possible that the ridge waveguide along the respective Resonatorachse no or no significant
  • Temperature difference is essentially limited to the direction transverse to the ridge waveguides. Thus, a one-dimensional temperature gradient may be present.
  • At least some of the separation trenches are seen in cross-section from one another
  • Seen cross-section present basic shape of the separation trenches be given.
  • the separation trenches may have different geometric basic shapes from one another, such as rectangular shapes, convex or concave shapes or T-shapes.
  • the passivation layer is preferably made of an electrically insulating material such as a silicon oxide or aluminum oxide.
  • the heat conducting material preferably has a thermal conductivity of at least 50 W / m-K or 100 W / m-K and is for example made of a metal or an electrically insulating material such as diamond-like carbon or a ceramic.
  • Passivation layer on a thickness profile This applies in particular in the direction transverse to the ridge waveguides and seen in cross section. This makes it possible that in areas with a greater thickness of the passivation layer the
  • ridge waveguide are thermally more insulated.
  • the ridge waveguide with a thicker passivation layer thus become warmer in normal operation of the semiconductor laser. This allows the temperature gradient over the ridge waveguide and thus their
  • the heat conducting material can be electrically insulating and touch the semiconductor layer sequence.
  • Feeders of adjacent ridge waveguides are electrically connected to each other by means of the heat conducting material.
  • the skilletleitmaterial is electrically without function and is at most with one of the feeders or the
  • At least some of the separation trenches are T-shaped when viewed in cross-section.
  • a width of the isolation trenches in the direction away from upper sides of the ridge waveguide decreases monotonically or strictly monotonically. That is, the T-shaped separation trenches may have one or more steps. A lower part of the T preferably penetrates the active zone.
  • Semiconductor laser at least six or eight or 16 of the Ridge waveguide. Alternatively or additionally, the number of ridge waveguides is at most 128 or 64 or 32.
  • the laser radiation preferably has one
  • the projector includes at least one semiconductor laser as specified in connection with one or more of the above embodiments. Features of the projector are therefore also disclosed for the semiconductor laser and vice versa.
  • the projector includes one or more semiconductor lasers and one or more lenses.
  • the at least one lens is set up to project the laser radiation generated during operation. Between the semiconductor lasers and the lenses, if several
  • Semiconductor laser and lenses are present, there is preferably a one-to-one assignment.
  • the lens in question is visually subordinate to all ridge waveguides of the associated semiconductor laser. It is also possible to associate a plurality of semiconductor lasers with a single lens.
  • Figures 1A, 2A and 3 are schematic plan views
  • FIGS 1B, 2B and 2C are schematic sectional views of embodiments of the invention described herein
  • FIGS. IC and 4A are schematic perspective views of embodiments of the invention described herein
  • Figures 4B and 5 are schematic plan views
  • FIGS. 6A and 6B are schematic sectional views of FIG.
  • Figures 7 to 10 are schematic sectional views of
  • Figure 11 is a schematic sectional view of a
  • Embodiment of a projector described here with a semiconductor laser described here. 1 shows an embodiment of a semiconductor laser 1 is shown.
  • the semiconductor laser 1 has a
  • Semiconductor layer sequence 2 is an active zone 22 for generating a laser radiation L.
  • the semiconductor layer sequence 2 is located on a growth substrate 26th
  • Web waveguide 3 formed approximately by etching, wherein the ridge waveguide 3 are arranged parallel to each other. Seen in plan view, the ridge waveguide 3 can all be designed the same within the manufacturing tolerances.
  • the ridge waveguide 3 does not extend to the active zone 22.
  • the ridge waveguides 3 can be so narrow, so that the semiconductor laser 1 in the single-mode
  • Separation trenches 6 adjoins the ridge waveguides 3 in a lateral direction, parallel to the active zone 22. A lower part of the separation trenches 6 may extend through the active zone 22.
  • electrical feeds 4 are located directly on the ridge waveguides 3, respectively. Via the feeders 4, the respective ridge waveguides 3 are supplied with current
  • a side facing away from the ridge waveguides 3 side of the growth substrate 26 may have a common
  • the electrical contact surface 5 are located for all web waveguide 3.
  • the electrical leads 4 are the
  • Web waveguides 3 each assigned unique. It is possible that the electrical leads 4 do not reach as far as facets 30 of the semiconductor layer sequence 2. In this way, optical damage, COD for short or catastrophic optical damage, can be prevented at the facets 30, since no energization or only reduced energization of the active zone 22 occurs directly at the facets 30.
  • the semiconductor layer sequence 2 together with the growth substrate 26 is mechanically self-supporting and can be handled approximately with tweezers. This forms the
  • the semiconductor laser 1 comprises a carrier 7.
  • the semiconductor chip 20 is mounted on electrical conductor tracks 74 of the carrier 7. There is a one-to-one
  • Conductor tracks 74 may extend congruently within the scope of manufacturing tolerances, in particular along a transverse direction y. It is possible that the feeders 4 in
  • a thickness of the leads 4 on side surfaces of the ridge waveguide 3 may be greater than on the upper sides 35 of the ridge waveguide 3.
  • the ridge waveguide 3 are arranged close to each other.
  • Web waveguides 3 preferably at least 2 ym or 10 ym and / or at most 50 ym, in particular between
  • a width Al the Web waveguide 3 in the y-direction is preferably between 1.0 and 2.5 ym, in particular between 1.5 and 2.1 ym.
  • a minimum width A2 of the separation trenches 6 in the region of the active zone 22 is located
  • Mesa width A3 at an edge of the semiconductor chip 20 is preferably between 20 ym and 80 ym inclusive,
  • a width A5 of the leads 4 on the ridge waveguides 3 is preferably between 3 ym and 20 ym inclusive,
  • the contact surfaces 5 on the carrier 7 are as bonding surfaces
  • Semiconductor laser 1 are electrically contacted by means of bonding wires 8.
  • An underside of the carrier 7 is
  • the carrier 7 can be used as a heat sink and / or for
  • FIG. 2 illustrates a further exemplary embodiment.
  • the outer leads 4 are asymmetrical
  • a width A6 of the outer leads 4 is preferably between 10 ⁇ m and 80 ⁇ m, in particular
  • the ridge waveguide 3 is in the inner 10% to 45%, in particular the inner 10% to 35% of the width A6 in terms of the width A6.
  • Mounting possibilities of the semiconductor chip 2 on the carrier 7 are also illustrated in FIGS. 2B and 2C. In this case, the semiconductor chips 20 are each mounted upside down on the carrier 7. Upside down means that the tops 35 of the
  • a solder is used as connecting means 72
  • Contact surfaces 5 and / or the electrical conductor tracks 74 preferably a flow stop layer 76, for example of a solder resist. This makes it possible for that
  • Connecting means 72 is congruent with the conductor tracks 74 and the leads 4.
  • Bonding agent layer 72 is used, preferably made of an anisotropically conductive adhesive. Due to the anisotropic
  • the plated-through holes 78 are drawn as dashed lines in FIG. 2C.
  • the leads 4 and the printed conductors 74 are present. Contrary to what is shown, it is possible for the leads 4 and the printed conductors 74 to have different dimensions in the y-direction, for example in order to achieve assembly tolerances.
  • FIGS. 1B, 2B and 2C it is shown in each case that the leads 4 have a planar upper side facing away from the semiconductor layer sequence 2. This can be realized, for example, by planarizing the feeders 4 or by making a material for the feeds 4 anisotropic
  • the leads 4 have a constant thickness. Since the ridge waveguides 3 have only a small extent in the z direction,
  • At least 0.2 ym or 0.5 ym and / or at most 10 ym or 2 ym can then compensate for the difference in height between the different areas of the electrical leads 4 by a varying thickness of the connecting means 72.
  • FIG. 3 shows a detail enlargement from FIG. 3, left half.
  • the feeds 4 can simultaneously serve as contact surfaces 5 and are asymmetrical to the respective
  • Web waveguides 3 arranged.
  • they have, for example, a comparatively large width A7 close to the facets 30, which is preferably between 10 .mu.m and 200 .mu.m, in particular between 90 .mu.m and 120 ym.
  • A8 narrower areas with a width A8, which are preferred as feeds 4 and not as
  • the width A8 is between 10 ⁇ m and 60 ⁇ m inclusive, preferably between 45 ⁇ m and 55 ⁇ m inclusive.
  • the asymmetry of Web waveguide 3 to the contact surfaces 5 is preferably pronounced in the same manner as in Figure 2.
  • the area with the reduced width A8 may optionally be a marker 9, such as numbering or lettering, be present.
  • Web waveguides 3 is preferably at least 0.1 mm and / or at most 0.5 mm, in particular between
  • FIG. 4A the attachment of the semiconductor chip 20 to the carrier 7 is shown schematically.
  • FIG. 4B it can be seen that two of the contact surfaces 5 on the carrier 7 are partially covered by the semiconductor chip 20.
  • FIG. 5 shows a further design of the carrier 7 and its contact surfaces 5, such as in FIG
  • the electrical interconnects 74 and have in the direction away from the interconnects 74 in the y direction increasing widths. This allows a relatively symmetrical Arrangement of the contact surfaces 5 on the carrier 7 achieve.
  • the contact surfaces 5 may be free of the semiconductor chip 20.
  • FIG. 6 illustrates that all the contact surfaces 5 are aligned with the side of the semiconductor layer sequence 2 with the
  • Web waveguides 3 are pulled. It is possible in this case that no separate carrier or submount is necessary.
  • the semiconductor chip 20 is preferably a surface-mountable carrier with the
  • Vias 78 are used as explained in connection with FIG. 2C.
  • an electrical connection line 27 is guided over side surfaces of the semiconductor layer sequence 2 and of the optional growth substrate 26, so that the feed 4 'is attached to a rear side. Notwithstanding this, according to FIG. 6B, the electrical connection line 27 is present as a via through the semiconductor layer sequence 2 and the optional growth substrate 26.
  • the ridge waveguides 3 are thermally insulated differently and thermally connected differently. This makes it possible that due to the adjusting in operation
  • a passivation layer 62 for example of silicon dioxide, has a thickness profile.
  • the passivation layer 62 is made thinner in a central region of the semiconductor chip 20, as seen in the y-direction, and becomes increasingly thicker toward an edge.
  • the feeders 4 seen in the y-direction towards the center thicker and thinner towards an edge, at least on side surfaces of the
  • FIG. 8 illustrates that the separating trenches 6 are designed in part in a T-shape.
  • the separation trenches 6 are each partially filled by a material of the passivation layers 62a, 62b.
  • a second passivation layer 62b having a high thermal conductivity is silicon carbide
  • first passivation layer 62a having a lower thermal conductivity, for example, silicon nitride, silica or alumina
  • the separation trenches 6 are designed differently. Closer adjacent ridge waveguides 3 are thermally coupled to one another more strongly via a heat conduction material 64. Such ridge waveguides 3 can also be grouped into groups electrically, but are preferably electrically controllable independently of one another.
  • the heat conduction material 64 is, for example, aluminum nitride, silicon carbide or diamond-like carbon. If the heat conduction material 64 is an electrical conductive material, so can the respectively associated
  • Feeds 4 are electrically connected to each other via the heat conducting material 64.
  • FIG. 10 shows that, unlike in FIG. 9, the heat-conducting material 64 is not in direct contact with the
  • Semiconductor layer sequence 2 is, but on the
  • Passivation layer 62 is applied.
  • the toneleitmaterial 64 is, for example, a metal such as gold, platinum, nickel, palladium, titanium or
  • the heat-conducting material 64 can also completely fill the associated separating trenches 6.
  • the heat-conducting material 64 can also completely fill the associated separating trenches 6.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a projector 10 for spectacles for applications in the field of spectacles
  • a lens 11 is attached on the carrier 7. Via the lens 11, the laser radiation L of all the ridge waveguide 3 of the associated semiconductor chip 20 is optically imaged. This makes it possible to simplify and efficiently design an image of the laser radiation 11.

Landscapes

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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterlaser (1) eine Halbleiterschichtenfolge (2), in der sich eine aktive Zone (22) zur Erzeugung einer Laserstrahlung (L) befindet. Mehrere elektrische Kontaktflächen (5) dienen zur externen elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge (2). Mehrere parallele Stegwellenleiter (3) sind aus der Halbleiterschichtenfolge (2) geformt und zu einer Führung der Laserstrahlung (L) entlang einer Resonatorachse eingerichtet, sodass zwischen benachbarten Stegwellenleiter je ein Trenngraben (6) vorliegt. Mindestens eine elektrische Zuführung (4) dient von wenigstens einer der elektrischen Kontaktflächen (5) aus zu einer Stromführung hin zu zumindest einem der Stegwellenleiter (3). Ein Abstand (A4) zwischen den Stegwellenleitern beträgt höchstens 50 ym. Die Stegwellenleiter (3) sind einzeln oder in Gruppen unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar und/oder für einen Monomodenbetrieb eingerichtet.

Description

Beschreibung
HALBLEITERLASER UND PROJEKTOR
Es wird ein Halbleiterlaser angegeben. Darüber hinaus wird ein Projektor angegeben.
Die Druckschrift US 2012/0213241 Al betrifft einen
Halbleiterlaser mit mehreren Stegwellenleitern, wobei die Wellenleiter einen geringen Abstand zueinander aufweisen.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, dessen Laserstrahlung effizient abbildbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Halbleiterlaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge. Die
Halbleiterschichtenfolge umfasst eine aktive Zone zur
Erzeugung einer Laserstrahlung. Die aktive Zone beinhaltet bevorzugt eine MehrfachquantentopfStruktur, kurz MQW, eine EinfachquantentopfStruktur oder einen pn-Übergang.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-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-mAs P]__ , wobei jeweils 0 d n < 1, 0 d m < 1 und n + m < 1 sowie 0 d 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 Al, 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 zwei oder mehr als zwei elektrische
Kontaktflächen . Die elektrischen Kontaktflächen sind zur externen elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge und/oder des Halbleiterlasers eingerichtet. Bevorzugt sind die Kontaktflächen jeweils durch eine oder durch mehrere Metallschichten gebildet. Bei den Kontaktflächen kann es sich somit um metallische Komponenten des Halbleiterlasers handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser mehreren Stegwellenleitern. Die
Stegwellenleiter sind bevorzugt parallel zueinander
angeordnet. Ferner sind die Stegwellenleiter bevorzugt jeweils aus der Halbleiterschichtenfolge heraus geformt, beispielsweise durch Ätzen. Es ist möglich, dass die
Stegwellenleiter sich an einer p-leitenden Seite der
Halbleiterschichtenfolge befinden und aus einer p-leitenden Schicht herausgeätzt sind. Alternativ sind die
Stegwellenleiter aus n-leitendem Halbleitermaterial gebildet. Die Stegwellenleiter sind zu einer Führung der Laserstrahlung entlang einer Resonatorachse eingerichtet. Die Resonatorachse verläuft bevorzugt entlang einer geraden Linie, in Draufsicht gesehen. In Richtung parallel zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge erfolgt eine Wellenführung mittels eines Wellenleiters, der die aktive Zone beinhaltet und der zwischen zwei Mantelschichten mit einem niedrigeren
Brechungsindex angeordnet ist. Damit dienen die
Stegwellenleiter zusammen mit den Mantelschichten zu einer Wellenleitung der Laserstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt zwischen
benachbarten Stegwellenleitern je mindestens ein Trenngraben vor. Der Trenngraben ist zu einer elektrischen und/oder optischen Isolierung benachbarter Stegwellenleiter
voneinander eingerichtet. Der Trenngraben kann bis zur aktiven Zone reichen und die aktive Zone stellenweise
zerteilen. Alternativ ist es möglich, dass der Trenngraben nicht bis zur aktiven Zone reicht und beispielsweise auf eine p-leitende Seite der Halbleiterschichtenfolge beschränkt ist. Ferner ist es möglich, dass unterschiedlich tiefe Trenngräben vorhanden sind, wobei einige Trenngräben die aktive Zone durchdringen können und andere, weniger tiefe Trenngräben von der aktiven Zone beabstandet bleiben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser mindestens eine elektrische Zuführung. Die elektrische Zuführung reicht von wenigstens einer der
elektrischen Kontaktflächen hin zu zumindest einem der
Stegwellenleiter. Es ist möglich, dass die elektrische
Kontaktfläche sowie die zugehörige elektrische Zuführung einstückig ausgebildet sind. Beispielsweise sind die
Zuführung und die zugehörige Kontaktfläche durch die gleiche Metallisierung oder Metallisierungen gebildet. Bevorzugt jedoch handelt es sich bei den Kontaktflachen und den je zugehörigen Zuführungen um separate Komponenten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen zumindest zwei benachbarten Stegwellenleitern oder jeweils paarweise zwischen den Stegwellenleitern höchstens 50 ym oder 40 ym oder 20 ym oder 5 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei mindestens 1 ym oder 2 ym. Damit sind die Stegwellenleiter dicht nebeneinander angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Stegwellenleiter einzeln oder in mehreren Gruppen unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Das heißt, die
betreffenden Stegwellenleiter oder Gruppen von
Stegwellenleitern können unabhängig voneinander die
Laserstrahlung erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle
Stegwellenleiter oder ist ein Teil der Stegwellenleiter für einen Monomodenbetrieb eingerichtet, auch als single mode Operation bezeichnet. Es ist möglich, dass die zum
Monomodenbetrieb gestalteten Stegwellenleiter elektrisch zusammengefasst und insbesondere elektrisch parallel
geschaltet sind. Die für den Monomodenbetrieb eingerichteten Stegwellenleiter können über eine Kontaktfläche und/oder elektrische Zuführung verfügen, die alle betreffenden
Stegwellenleiter elektrisch miteinander unmittelbar verbindet und/oder die sich über alle zugehörigen Stegwellenleiter zusammenhängend erstreckt. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser eine Halbleiterschichtenfolge, in der sich eine aktive Zone zur Erzeugung einer Laserstrahlung befindet. Mindestens zwei elektrische Kontaktflachen dienen zur
externen elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge. Mehrere parallele Stegwellenleiter sind je aus der Halbleiterschichtenfolge geformt und sind je zu einer Führung der Laserstrahlung entlang einer
Resonatorachse eingerichtet, sodass zwischen benachbarten Stegwellenleiter je mindestens ein Trenngraben vorliegt.
Mindestens eine elektrische Zuführung dient von wenigstens einer der elektrischen Kontaktflachen aus zu einer
Stromführung hin zu zumindest einem der Stegwellenleiter. Ein Abstand zwischen zumindest zwei benachbarten
Stegwellenleitern beträgt höchstens 50 ym. Die
Stegwellenleiter sind einzeln oder in Gruppen unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar und/oder für einen
Monomodenbetrieb eingerichtet.
Derzeit wird versucht, Laser für Anwendungen wie virtuelle Realität oder erweiterte Realität, auch als augmented reality bezeichnet, einzusetzen. Beispielsweise werden Laser hierfür in entsprechende Brillen eingebaut. Solche laserbasierten Brillen verfügen jedoch üblicherweise nur über ein sehr kleines Sichtfeld, englisch field of view. Ein Grund hierfür ist die begrenzte Modulierbarkeit eines einzelnen Laserchips, was nur eine begrenzte Auflösung erlaubt.
Mit dem hier beschriebenen Halbleiterlaser ist es möglich, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich bevorzugt mehrere einzeln ansteuerbare Emissionspunkte mit der Laserstrahlung eines einzelnen Halbleiterchips zu realisieren, was zu zwei oder mehreren voneinander unabhängigen Laserstrahlen führt. Durch den geringen Abstand der Stegwellenleiter zueinander ist eine effiziente optische Abbildung und/oder
Weiterbehandlung der erzeugten Laserstrahlung möglich.
Dadurch können zwei oder mehrere voneinander unabhängig
Bildpunkte realisiert werden, was zu einer Verdoppelung oder Vervielfachung der Bildauflösung führt.
Andere Möglichkeiten, um eine Auflösung zu erhöhen, ist die Verwendung von monomod-betriebenen Nitridlasern oder Nitrid LEDs. Dies bedeutet allerdings üblicherweise die Verwendung mehrerer Halbleiterchips, sodass ein erhöhter Platzbedarf gegeben ist und eine optische Abbildung erschwert ist. Eine Erhöhung der Auflösung durch eine höhere
Modulationsgeschwindigkeit der Bauteile stößt aufgrund der emittierten Leistung und aufgrund technischer Limitationen der Modulierbarkeit an Grenzen. Ferner ist die Größe
herkömmlicher Laserchips durch die verwendeten, relativ großen Kontaktflachen, die insbesondere für
Drahtbondverfahren erforderlich sind, nach unten beschränkt. Damit lassen sich nur vergleichsweise große Laserchips mit im Falle von mehreren Stegwellenleitern vergleichsweise großen Abständen zueinander realisieren oder die Stegwellenleiter sind elektrisch nur gemeinsam ansteuerbar.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterlaser werden bevorzugt mehrere einzeln ansteuerbare Lichtemitter, auch als Ridges oder Streifen bezeichnet, in sehr engem Abstand zueinander auf einem Halbleiterchip realisiert. Hierdurch lassen sich höhere Auflösungen bei einer Abbildung der Laserstrahlung erreichen. Zusätzlich kann die Ausgangsleistung des
entsprechenden Halbleiterchips erhöht werden und eine einzige Abbildungsoptik ist ausreichend, um mit dem Halbleiterchip mehrere Bildpunkte zu erzeugen. Hierzu werden bevorzugt die Größen der Kontaktflachen für die Stegwellenleiter auf dem Halbleiterchip selbst auf ein
Minimum reduziert. Der Halbleiterchip wird bevorzugt nicht mehr mittels Drahtbonden kontaktiert, sondern beispielsweise kopfüber auf ein entsprechend strukturiertes Substrat oder einen entsprechend strukturierten Träger montiert. Jeder Stegwellenleiter wird bevorzugt elektrisch isoliert von anderen Stegwellenleitern mit dem Träger verbunden. Ein gemeinsamer elektrischer Kontakt der Stegwellenleiter kann durch eine oben liegende Seite des Halbleiterchips gebildet sein .
Somit sind sehr kleine Abstände zwischen den
Stegwellenleitern durch eine Minimierung der Größen der Kontaktflächen an dem Halbleiterchip ermöglicht. Dadurch lassen sich Halbleiterchips mit kleinen geometrischen
Abmessungen und mit einer großen Anzahl von Stegwellenleitern realisieren. Dadurch, dass jeder Stegwellenleiter einen eigenen elektrischen Kontakt hat, ist eine separate
elektrische Ansteuerung jedes einzelnen Stegwellenleiters möglich. Diese Anordnung von Halbleiterchips, die kopfüber auf einem Träger montiert sind, lässt sich einfach über Standard-Drahtbondverfahren in einem Gehäuse integrieren. Dieser Ansatz ist zudem skalierbar hinsichtlich der Anzahl der Stegwellenleiter pro Halbleiterchip. Durch die dichte Anordnung der Stegwellenleiter können mehrere
Projektionspunkte oder Lichtpunkte durch die gleiche Optik abgebildet werden, was zu einer Kostenersparnis führt.
Der Träger für den Halbleiterchip ist beispielsweise aus Aluminiumnitrid oder Siliziumcarbid, welches für die
Kontaktflächen mit Ti, Pt und/oder Au beschichtet sein kann und insbesondere mittels eines AuSn-Lötverfahrens mechanisch und elektrisch kontaktiert werden kann. Eine weitere
elektrische Kontaktierung dieser Anordnung erfolgt bevorzugt über ein Golddrahtbondverfahren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die
Halbleiterschichtenfolge an einem Aufwachssubstrat oder an einem Ersatzsubstrat für ein Aufwachssubstrat . Die
Halbleiterschichtenfolge zusammen mit dem Aufwachssubstrat oder dem Ersatzsubstrat bildet bevorzugt einen
Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist bevorzugt mechanisch selbsttragend und insbesondere über ein Platzierungsverfahren mittels einer Pinzette oder einer Unterdruckvorrichtung handhabbar und an einem Träger befestigbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser einen Träger, auch als Submount bezeichnet. Die Halbleiterschichtenfolge ist mittels eines
Verbindungsmittels an dem Träger angebracht. Der Träger basiert auf einem anderen Materialsystem als die
Halbleiterschichtenfolge und ist bevorzugt von einem
Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge verschieden.
Bei dem zumindest einen Verbindungsmittel handelt es sich insbesondere um ein organisches oder metallisches
Verbindungsmittels wie ein Lot oder wie ein anisotrop
leitfähiger Klebstoff oder eine anisotrop leitende Folie, englisch Anisotropie Conductive Film oder kurz ACF.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich zumindest zwei der Kontaktflächen oder alle bis auf eine Kontaktfläche oder alle Kontaktflächen an dem Träger. Das heißt, der
Halbleiterlaser kann einzig über den Träger elektrisch extern kontaktierbar sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger eine oder mehrere elektrische Leiterbahnen. Bei den Leiterbahnen handelt es sich bevorzugt um metallische Bahnen. Die
elektrischen Leiterbahnen verbinden die Kontaktflächen am Träger über das Verbindungsmittel elektrisch mit den
Zuführungen an der Halbleiterschichtenfolge und an den
Stegwellenleitern. Das heißt, das Verbindungsmittel kann an den Leiterbahnen angebracht sein und nicht an den
Kontaktflächen . Insbesondere sind die Kontaktflächen zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterlasers frei von dem Verbindungsmittel, mit dem die
Halbleiterschichtenfolge an dem Träger angebracht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist für jeden der
Stegwellenleiter zumindest eine oder genau eine Kontaktfläche an dem Träger vorhanden. Zusätzlich kann ein gemeinsamer Gegenkontakt für alle Stegwellenleiter vorhanden sein.
Bevorzugt besteht eine 1-zu-l-Zuordnung zwischen den
Stegwellenleitern und den Kontaktflächen, optional mit
Ausnahme einer allen Stegwellenleitern gemeinsam zugeordneten Kontaktfläche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen den Kontaktflächen des Trägers und/oder zwischen
Kontaktflächen an der Halbleiterschichtenfolge eine
Fließstoppschicht. Bei der Fließstoppschicht handelt es sich bevorzugt um eine organische Schicht, etwa aus einem
Lötstopplack . Die Fließstoppschicht ist dazu eingerichtet, eine direkte elektrische Verbindung zwischen benachbarten Kontaktflächen des Trägers und/oder an der
Halbleiterschichtenfolge beim Zusammenfügen, insbesondere bei einem Löten, zu unterbinden. Die Fließstoppschicht umgibt die zugeordneten Kontaktflächen in Draufsicht gesehen bevorzugt ringsum in einer geschlossenen Bahn und kann unmittelbar an die Kontaktflachen angrenzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die
Halbleiterschichtenfolge in Draufsicht gesehen eine oder mehrere der Kontaktflachen, die sich an dem Träger befinden. Diese zumindest eine Kontaktfläche ist von der
Halbleiterschichtenfolge nur teilweise bedeckt, sodass diese Kontaktfläche bevorzugt einem Drahtbondverfahren zugänglich ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich eine für alle Stegwellenleiter gemeinsame weitere elektrische
Kontaktfläche an einer den Stegwellenleitern abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge oder des Aufwachssubstrats der Halbleiterschichtenfolge. Damit ist es möglich, dass die Stegwellenleiter individuell über die Kontaktflächen an dem Träger elektrisch kontaktiert werden und dass ein gemeinsamer elektrischer Kontakt, beispielsweise ein n-Kontakt, über die Kontaktfläche an der Halbleiterschichtenfolge oder an dem Aufwachssubstrat realisiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger eine Montagefläche auf. Die Montagefläche liegt einer Seite mit den Kontaktflächen bevorzugt gegenüber. Es ist möglich, dass über die Montagefläche keine elektrische Verbindung hin zu den Kontaktflächen des Trägers hergestellt ist.
Beispielsweise ist der Träger mechanisch und bevorzugt nicht elektrisch an einem Gehäuse oder in einem Gehäuse
befestigbar, etwa über Löten oder Kleben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich alle Kontaktflächen an derjenigen Seite an der Halbleiterschichtenfolge, an der die Stegwellenleiter geformt sind. Dazu weist der Halbleiterlaser bevorzugt eine
elektrische Verbindungsleitung durch die
Halbleiterschichtenfolge hindurch oder über einen Rand der Halbleiterschichtenfolge hinweg auf. Insbesondere bei einer solchen Anordnung ist es möglich, dass der Träger oder das Submount entfallen kann. Die Kontaktflachen, die sich an der Halbleiterschichtenfolge befinden, können als
Drahtbondflächen oder als Lötflächen gestaltet sein, sodass die Halbleiterschichtenfolge unmittelbar elektrisch
kontaktierbar ist. Insbesondere in diesem Fall können die elektrischen Zuführungen ein Teil der jeweiligen elektrischen Kontaktflächen sein. Eine solche Anordnung wird bevorzugt verwendet, wenn nur wenige der Stegwellenleiter vorhanden sind, zum Beispiel höchstens vier oder zwei Stegwellenleiter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um einen Flip-Chip. Das heißt, alle
elektrischen Kontaktflächen weisen hin zu einer Seite. In diesem Fall kann der Halbleiterlaser oberflächenmontierbar sein. Somit handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um ein oberflächenmontierbares Bauteil, kurz SMD.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine der Kontaktflächen in Draufsicht gesehen asymmetrisch zum
zugehörigen Stegwellenleiter angeordnet. Das heißt, in
Draufsicht gesehen befindet sich der Stegwellenleiter nicht mittig unter der Kontaktfläche oder an der Kontaktfläche .
Sind mehr als zwei Stegwellenleiter vorhanden, so gilt dies bevorzugt für die randständigen Stegwellenleiter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zeigt die Anordnung aller Kontaktflächen zusammengenommen in Draufsicht gesehen höchstens eine Spiegelsymmetrieachse auf. Es ist möglich, dass in Draufsicht gesehen für die Anordnung aller
Kontaktflachen zusammengenommen keine Spiegelsymmetrieachse vorliegt. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein
Verpolschutz und/oder eine Montagemarkierung realisieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest einige der Stegwellenleiter im bestimmungsgemäßen Betrieb des
Halbleiterlasers dazu eingerichtet, voneinander verschiedene Temperaturen aufzuweisen. Aufgrund der verschiedenen
Temperaturen variiert eine Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung, die in den Stegwellenleitern erzeugt wird. Die Variation der Wellenlänge maximaler Intensität beträgt bevorzugt mindestens 0,5 nm oder 1 nm oder 2 nm und/oder höchstens 10 nm oder 5 nm.
Ein über die Stegwellenleiter hinweg vorliegender
Temperaturunterschied liegt dabei bevorzugt bei mindestens 10 K oder 30 K und/oder bei höchstens 100 K oder 70 K. Es ist möglich, dass die Stegwellenleiter entlang der jeweiligen Resonatorachse keine oder keinen signifikanten
Temperaturunterschied erfahren, sodass der
Temperaturunterschied im Wesentlichen auf die Richtung quer zu den Stegwellenleitern beschränkt ist. Somit kann ein eindimensionaler Temperaturgradient vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest einige der Trenngräben im Querschnitt gesehen voneinander
verschieden gestaltet. Dies kann hinsichtlich einer Tiefe und/oder einer Breite der Trenngräben und/oder einer im
Querschnitt gesehen vorliegenden Grundform der Trenngräben gegeben sein. Insbesondere können die Trenngräben voneinander verschiedene geometrische Grundformen aufweisen, wie rechteckige Formen, konvex oder konkav gestaltete Formen oder T-Formen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest einer der Trenngräben oder sind einige Trenngräben oder sind alle
Trenngräben teilweise oder vollständig mit einer
Passivierungsschicht und/oder mit einem Wärmeleitmaterial ausgefüllt. Die Passivierungsschicht ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material wie einem Siliziumoxid oder Aluminiumoxid. Das Wärmeleitmaterial weist bevorzugt eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 50 W/m-K oder 100 W/m-K auf und ist beispielsweise aus einem Metall oder einem elektrisch isolierenden Material wie diamantähnlichem Kohlenstoff oder einer Keramik.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Passivierungsschicht einen Dickenverlauf auf. Dies gilt insbesondere in Richtung quer zu den Stegwellenleitern und im Querschnitt gesehen. Damit ist es möglich, dass in Bereichen mit einer größeren Dicke der Passivierungsschicht die
zugehörigen Stegwellenleiter thermisch stärker isoliert sind. Die Stegwellenleiter mit einer dickeren Passivierungsschicht werden im bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterlasers somit wärmer. Hierdurch lässt sich der Temperaturgradient über die Stegwellenleiter hinweg und damit deren
Emissionswellenlänge einstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform füllt das
Wärmeleitmaterial die Trenngräben nur zum Teil aus. Dabei kann das Wärmeleitmaterial elektrisch isolierend sein und die Halbleiterschichtenfolge berühren. Alternativ ist das
Wärmeleitmaterial elektrisch leitfähig und in diesem Fall bevorzugt auf der Passivierungsschicht aufgebracht und nicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Wärmeleitmaterial ungleichmäßig über die Trenngräben hinweg verteilt. Insbesondere sind nur einige der Trenngräben mit dem Wärmeleitmaterial versehen. Damit können die
Stegwellenleiter gezielt unterschiedlich stark gekühlt werden. Stegwellenleiter, an denen sich kein oder nur wenig Wärmeleitmaterial befindet, sind im bestimmungsgemäßen
Betrieb des Halbleiterlasers bevorzugt wärmer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Wärmeleitmaterial elektrisch leitfähig und berührt zumindest eine der Zuführungen. Es ist möglich, dass einige der
Zuführungen von benachbarten Stegwellenleitern elektrisch mittels des Wärmeleitmaterials miteinander verbunden sind. Alternativ ist das Wärmeleitmaterial elektrisch ohne Funktion und ist höchstens mit einer der Zuführungen oder der
Kontaktflächen elektrisch verbunden oder auch mit keiner der Zuführungen und keiner der Kontaktflächen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest einige der Trenngräben im Querschnitt gesehen T-förmig gestaltet.
Es ist möglich, dass eine Breite der Trenngräben in Richtung weg von Oberseiten der Stegwellenleiter monoton oder streng monoton abnimmt. Das heißt, die T-förmigen Trenngräben können eine oder mehrere Stufen aufweisen. Ein unterer Teil der T's durchdringt dabei bevorzugt die aktive Zone.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterlaser mindestens sechs oder acht oder 16 der Stegwellenleiter. Alternativ oder zusätzlich liegt die Zahl der Stegwellenleiter bei höchstens 128 oder 64 oder 32.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die
Halbleiterschichtenfolge auf dem Materialsystem AlInGaN. In diesem Fall weist die Laserstrahlung bevorzugt eine
Wellenlänge maximaler Intensität von mindestens 385 nm oder 405 nm oder 440 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Wellenlänge maximaler Intensität bei höchstens 540 nm oder 530 nm oder 485 nm.
Darüber hinaus wird ein Projektor angegeben. Der Projektor umfasst mindestens einen Halbleiterlaser, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Projektors sind daher auch für den Halbleiterlaser offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Projektor einen oder mehrere Halbleiterlaser sowie eine oder mehrere Linsen. Die zumindest eine Linse ist zur Projektion der im Betrieb erzeugten Laserstrahlung eingerichtet. Zwischen den Halbleiterlasern und den Linsen, sofern mehrere
Halbleiterlaser und Linsen vorhanden sind, besteht bevorzugt eine eineindeutige Zuordnung. Die betreffende Linse ist allen Stegwellenleitern des zugehörigen Halbleiterlasers gemeinsam optisch nachgeordnet. Es können auch mehrere Halbleiterlaser einer einzigen Linse zugeordnet sein.
Nachfolgend werden ein hier beschriebener Halbleiterlaser und ein hier beschriebener Projektor 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, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1A, 2A und 3 schematische Draufsichten auf
Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
Figuren 1B, 2B und 2C schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterlasern,
Figuren IC und 4A schematische perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterlasern,
Figuren 4B und 5 schematische Draufsichten auf
Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterlasern,
Figuren 6A und 6B schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterlasern,
Figuren 7 bis 10 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Halbleiterlasern, und
Figur 11 eine schematische Schnittdarstellung eines
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Projektors mit einem hier beschriebenen Halbleiterlaser. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterlasers 1 dargestellt. Der Halbleiterlaser 1 weist eine
Halbleiterschichtenfolge 2 auf. In der
Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich eine aktive Zone 22 zur Erzeugung einer Laserstrahlung L. Optional befindet sich die Halbleiterschichtenfolge 2 an einem Aufwachssubstrat 26.
Aus der Halbleiterschichtenfolge 2 sind mehrere
Stegwellenleiter 3 etwa mittels Ätzen geformt, wobei die Stegwellenleiter 3 parallel zueinander angeordnet sind. In Draufsicht gesehen können die Stegwellenleiter 3 im Rahmen der Herstellungstoleranzen alle gleich gestaltet sein.
Bevorzugt reichen die Stegwellenleiter 3 nicht bis an die aktive Zone 22 heran. Die Stegwellenleiter 3 können so schmal sein, sodass der Halbleiterlaser 1 im Monomoden-Modus
betrieben wird.
Zwischen benachbarten Stegwellenleitern 3 befinden sich jeweils Trenngräben 6. Im Querschnitt gesehen sind die
Trenngräben 6 T-förmig gestaltet. Ein oberer Teil der
Trenngräben 6 schließt in lateraler Richtung, parallel zur aktiven Zone 22, an die Stegwellenleiter 3 an. Ein unterer Teil der Trenngräben 6 kann durch die aktive Zone 22 hindurch reichen .
Ferner befinden sich direkt an den Stegwellenleitern 3 jeweils elektrische Zuführungen 4. Über die Zuführungen 4 werden die betreffenden Stegwellenleiter 3 mit Strom
versorgt. An einer den Stegwellenleitern 3 abgewandten Seite des Aufwachssubstrats 26 kann sich eine gemeinsame
elektrische Kontaktfläche 5 für alle Stegwellenleiter 3 befinden. Die elektrischen Zuführungen 4 sind den
Stegwellenleitern 3 je eindeutig zugeordnet. Es ist möglich, dass die elektrischen Zuführungen 4 nicht bis an Facetten 30 der Halbleiterschichtenfolge 2 heranreichen. Damit ist ein optischer Schaden, kurz COD oder Catastrophic Optical Damage, an den Facetten 30 verhinderbar, da direkt an den Facetten 30 keine Bestromung oder nur eine reduzierte Bestromung der aktiven Zone 22 erfolgt.
Bevorzugt ist die Halbleiterschichtenfolge 2 zusammen mit dem Aufwachssubstrat 26 mechanisch selbsttragend und etwa mit einer Pinzette handhabbar. Damit bildet die
Halbleiterschichtenfolge 2 mit dem Aufwachssubstrat 26, den elektrischen Zuführungen 4 sowie der elektrischen
Kontaktflache 5 an dem Aufwachssubstrat 26 einen
Halbleiterchip 20 aus.
Weiter umfasst der Halbleiterlaser 1 einen Träger 7. Der Halbleiterchip 20 ist auf elektrischen Leiterbahnen 74 des Trägers 7 angebracht. Dabei besteht eine eineindeutige
Zuordnung zwischen den Leiterbahnen 74 und den elektrischen Zuführungen 4. Die Zuführungen 4 sowie die zugeordneten
Leiterbahnen 74 können im Rahmen der Herstellungstoleranzen insbesondere entlang einer Querrichtung y deckungsgleich verlaufen. Es ist möglich, dass die Zuführungen 4 im
Querschnitt gesehen, insbesondere in yz-Ebene, die
zugehörigen Stegwellenleiter 3 U-förmig umgeben. Eine Dicke der Zuführungen 4 an Seitenflächen der Stegwellenleiter 3 kann größer sein als an Oberseiten 35 der Stegwellenleiter 3.
Die Stegwellenleiter 3 sind dicht nebeneinander angeordnet.
So beträgt ein Abstand A4 zwischen benachbarten
Stegwellenleitern 3 bevorzugt mindestens 2 ym oder 10 ym und/oder höchstens 50 ym, insbesondere zwischen
einschließlich 20 ym und 40 ym. Eine Breite Al der Stegwellenleiter 3 in y-Richtung liegt bevorzugt zwischen einschließlich 1,0 ym und 2,5 ym, insbesondere zwischen einschließlich 1,5 ym und 2,1 ym. Eine minimale Breite A2 der Trenngräben 6 im Bereich der aktiven Zone 22 liegt
insbesondere zwischen einschließlich 2 ym und 50 ym,
bevorzugt zwischen einschließlich 2 ym und 15 ym. Eine
Mesabreite A3 an einem Rand des Halbleiterchips 20 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 20 ym und 80 ym,
insbesondere zwischen einschließlich 25 ym und 55 ym. Eine Breite A5 der Zuführungen 4 an den Stegwellenleitern 3 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 3 ym und 20 ym,
insbesondere zwischen einschließlich 4 ym und 8 ym. Sofern nicht anders kenntlich gemacht, gelten diese Werte bevorzugt auch für alle anderen Ausführungsbeispiele.
Die Kontaktflächen 5 am Träger 7 sind als Bondflächen
gestaltet. Damit kann der Träger 7 und somit der
Halbleiterlaser 1 mit Hilfe von Bonddrähten 8 elektrisch kontaktiert werden. Eine Unterseite des Trägers 7 ist
bevorzugt eine Klebemontage oder einer Lötmontage zugänglich. Der Träger 7 kann als Wärmesenke und/oder zum
Wärmeabtransport und damit zur Kühlung des Halbleiterchips 20 eingerichtet sein.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel illustriert. Dabei sind die äußeren Zuführungen 4 asymmetrisch
hinsichtlich der zugehörigen Stegwellenleiter 3 gestaltet. Eine Breite A6 der äußeren Zuführungen 4 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 10 ym und 80 ym, insbesondere
zwischen einschließlich 6 ym und 20 ym. Der Stegwellenleiter 3 liegt hinsichtlich der Breite A6 in den inneren 10 % bis 45 %, insbesondere den inneren 10 % bis 35 % der Breite A6. In den Figuren 2B und 2C sind ferner Montagemöglichkeiten des Halbleiterchips 2 an dem Träger 7 veranschaulicht. Dabei sind die Halbleiterchips 20 jeweils kopfüber an dem Träger 7 montiert. Kopfüber bedeutet, dass die Oberseiten 35 der
Stegwellenleiter 3 jeweils dem Träger 7 zugewandt sind.
Gemäß Figur 2B wird als Verbindungsmittel 72 ein Lot
verwendet. An dem Träger 7 befindet sich zwischen den
Kontaktflächen 5 und/oder den elektrischen Leiterbahnen 74 bevorzugt eine Fließstoppschicht 76, beispielsweise aus einem Lötstopplack . Dadurch ist es möglich, dass das
Verbindungsmittel 72 deckungsgleich mit den Leiterbahnen 74 sowie den Zuführungen 4 verläuft.
Demgegenüber wird gemäß Figur 2C eine durchgehende
Verbindungsmittelschicht 72 verwendet, bevorzugt aus einem anisotrop leitenden Klebstoff. Aufgrund der anisotropen
Leitfähigkeit werden elektrische Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen 74 vermieden. Außerdem ist in Figur 2C veranschaulicht, dass die Kontaktflächen 5 über
Durchkontaktierungen 78 durch den Träger hindurch zur
Unterseite des Trägers 7 geführt sein können, sodass der Halbleiterlaser 1 insgesamt oberflächenmontierbar sein kann. Die Durchkontaktierungen 78 sind in Figur 2C als Strichlinien gezeichnet .
Die in den Figuren 2B und 2C beschriebene elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Halbleiterchips 20 und den Trägern 7 kann entsprechend in allen anderen
Ausführungsbeispielen vorliegen. Anders als dargestellt ist es möglich, dass die Zuführungen 4 sowie die Leiterbahnen 74 unterschiedliche Abmessungen in y-Richtung aufweisen, etwa um Montagetoleranzen zu erzielen. In den Figuren 1B, 2B und 2C ist jeweils gezeichnet, dass die Zuführungen 4 eine ebene, der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandte Oberseite aufweisen. Dies lässt sich etwa dadurch realisieren, dass die Zuführungen 4 planarisiert werden oder dass ein Material für die Zuführungen 4 anisotrop
abgeschieden wird. Abweichend hiervon ist es in einer bevorzugten Gestaltung möglich, dass die Zuführungen 4 eine konstante Dicke aufweisen. Da die Stegwellenleiter 3 in z- Richtung nur eine geringe Ausdehnung aufweisen,
beispielsweise mindestens 0,2 ym oder 0,5 ym und/oder höchstens 10 ym oder 2 ym, lässt sich der dann vorliegende Höhenunterschied zwischen den verschiedenen Bereichen der elektrischen Zuführungen 4 durch eine variierende Dicke des Verbindungsmittels 72 ausgleichen. Entsprechendes gilt in allen anderen Ausführungsbeispielen.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind nur zwei
Stegwellenleiter 3 vorhanden. Figur 3, rechte Hälfte, zeigt dabei eine Ausschnittvergrößerung aus Figur 3, linke Hälfte.
Die Zuführungen 4 können gleichzeitig als Kontaktflächen 5 dienen und sind asymmetrisch zu den jeweiligen
Stegwellenleitern 3 angeordnet. Um eine bessere Anbindung etwa von Bonddrähten an den Kontaktflächen 5 zu erzielen, weisen diese beispielsweise nahe an den Facetten 30 eine vergleichsweise große Breite A7 auf, die bevorzugt zwischen einschließlich 10 ym und 200 ym, insbesondere zwischen einschließlich 90 ym und 120 ym, liegt. Ausgehend von diesen breiten Stellen sind schmälere Bereiche mit einer Breite A8 gegeben, die bevorzugt als Zuführungen 4 und nicht als
Kontaktflächen dienen. Die Breite A8 liegt insbesondere zwischen einschließlich 10 ym und 60 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 45 ym und 55 ym. Die Asymmetrie der Stegwellenleiter 3 zu den Kontaktflachen 5 ist bevorzugt in gleicher Weise ausgeprägt wie in Figur 2. In dem Bereich mit der reduzierten Breite A8 kann optional eine Markierung 9, etwa als Nummerierung oder Schriftzug, vorhanden sein.
Eine Gesamtbreite A6 des Halbleiterchips 20 und/oder des Halbleiterlasers 1 entlang der y-Richtung quer zu den
Stegwellenleitern 3 liegt bevorzugt bei mindestens 0,1 mm und/oder höchstens 0,5 mm, insbesondere zwischen
einschließlich 300 ym und 450 ym.
Die Ausführungen in Figur 3 zu den asymmetrischen
Kontaktflachen und Zuführungen 4, 5 sowie zu den Breiten A6, A7, A8 gelten entsprechend für alle anderen
Ausführungsbeispiele .
In Figur 4A ist schematisch das Anbringen des Halbleiterchips 20 an den Träger 7 gezeichnet. Dabei liegen vier symmetrisch angeordnete Kontaktflächen 5 an dem Träger 7 vor sowie eine gemeinsame Kontaktfläche 5 an dem Halbleiterchip 20.
In Figur 4B ist zu sehen, dass zwei der Kontaktflächen 5 an dem Träger 7 teilweise von dem Halbleiterchip 20 bedeckt sind .
In Figur 5 ist eine weitere Gestaltung des Trägers 7 und deren Kontaktflächen 5 zu sehen, wie beispielsweise in
Verbindung mit den Figuren 1 und 2 alternativ verwendbar. Dabei sind die Kontaktflächen 5 jeweils mit einer der
elektrischen Leiterbahnen 74 verbunden und weisen in Richtung weg von den Leiterbahnen 74 in y-Richtung zunehmende Breiten auf. Damit lässt sich eine vergleichsweise symmetrische Anordnung der Kontaktflachen 5 an dem Träger 7 erzielen. Die Kontaktflachen 5 können frei von dem Halbleiterchip 20 sein.
In Figur 6 ist veranschaulicht, dass alle Kontaktflachen 5 zu der Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 mit den
Stegwellenleitern 3 gezogen sind. Es ist in diesem Fall möglich, dass kein separater Träger oder Submount nötig ist. Bei einer solchen Gestaltung des Halbleiterchips 20 wird bevorzugt ein oberflächenmontierbarer Träger mit den
Durchkontaktierungen 78 verwendet, wie in Verbindung mit Figur 2C erläutert.
Gemäß Figur 6A ist eine elektrische Verbindungsleitung 27 über Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 sowie des optionalen Aufwachssubstrats 26 geführt, sodass die Zuführung 4' an einer Rückseite angebracht ist. Abweichend hiervon liegt gemäß Figur 6B die elektrische Verbindungsleitung 27 als Durchkontaktierung durch die Halbleiterschichtenfolge 2 und das optionale Aufwachssubstrat 26 vor.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Figur 6 elektrische Isolationsschichten und Passivierungsschichten zur
elektrischen Trennung der Kontaktflächen 5 und der
Zuführungen 4, 4' sowie der Verbindungsleitungen 27 nicht eigens dargestellt.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 7 bis 10 sind die Stegwellenleiter 3 unterschiedlich thermisch isoliert und unterschiedlich thermisch angebunden. Damit ist es möglich, dass aufgrund der sich im Betrieb einstellenden
unterschiedlichen Temperaturen an den Stegwellenleitern 3 Laserstrahlungen LI, L2, L3 mit verschiedenen Wellenlängen maximaler Intensität erzeugt werden. Gemäß Figur 7 weist eine Passivierungsschicht 62, beispielsweise aus Siliziumdioxid, einen Dickenverlauf auf.
So ist die Passivierungsschicht 62 beispielsweise in einem Zentralbereich des Halbleiterchips 20, gesehen in y-Richtung, dünner gestaltet und wird zu einem Rand hin zunehmend dicker. In gleicher Weise ist es möglich, dass die Zuführungen 4 in y-Richtung gesehen zur Mitte hin dicker werden und zu einem Rand hin dünner, zumindest an Seitenflächen der
Stegwellenleiter 3.
In Figur 8 ist illustriert, dass die Trenngräben 6 teilweise T-förmig gestaltet sind. Die Trenngräben 6 sind jeweils teilweise von einem Material der Passivierungsschichten 62a, 62b ausgefüllt. Dabei liegt eine erste Passivierungsschicht 62a sowie eine zweite Passivierungsschicht 62b vor, die sich in ihren thermischen Leitfähigkeiten unterscheiden.
Insbesondere als zweite Passivierungsschicht 62b mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit wird Siliziumcarbid,
Aluminiumnitrid oder diamantähnlicher Kohlenstoff, kurz DLC, verwendet. Als erste Passivierungsschicht 62a mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit wird beispielsweise Siliziumnitrid, Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid
herangezogen .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 9 sind die Trenngräben 6 unterschiedlich gestaltet. Enger benachbarte Stegwellenleiter 3 sind über ein Wärmeleitmaterial 64 thermisch miteinander stärker gekoppelt. Solche Stegwellenleiter 3 können auch elektrisch zu Gruppen zusammengefasst sein, sind bevorzugt jedoch unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Das Wärmeleitmaterial 64 ist beispielsweise Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid oder diamantähnlicher Kohlenstoff. Handelt es sich bei dem Wärmeleitmaterial 64 um ein elektrisch leitfähiges Material, so können die jeweils zugehörigen
Zuführungen 4 über das Wärmeleitmaterial 64 elektrisch miteinander verbunden sein.
In Figur 10 ist dargestellt, dass das Wärmeleitmaterial 64 anders als in Figur 9 nicht in direktem Kontakt zur
Halbleiterschichtenfolge 2 steht, sondern auf die
Passivierungsschicht 62 aufgebracht ist. Bei dem
Wärmeleitmaterial 64 handelt es sich beispielsweise um ein Metall wie Gold, Platin, Nickel, Palladium, Titan oder
Silber .
Abweichend von den Darstellungen in Figur 9 und 10 kann das Wärmeleitmaterial 64 die zugeordneten Trenngräben 6 auch vollständig auffüllen. Über die in den Figuren 7 bis 10 gezeichneten Passivierungsschichten 62, 62a, 62b und das
Wärmeleitmaterial 64 ist neben einer elektrischen Verbindung oder Isolation benachbarter Stegwellenleiter 3 auch eine optische Isolation der Stegwellenleiter 3 voneinander
erzielbar .
In Figur 11 ist ein Ausführungsbeispiel eines Projektors 10 etwa für eine Brille für Anwendungen im Bereich der
virtuellen Realität dargestellt. Insbesondere an dem Träger 7 ist eine Linse 11 angebracht. Über die Linse 11 wird die Laserstrahlung L aller Stegwellenleiter 3 des zugehörigen Halbleiterchips 20 optisch abgebildet. Damit lässt sich eine Abbildung der Laserstrahlung 11 vereinfachen und effizient gestalten .
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 bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen 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 2018 106 685.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Halbleiterlaser
2 Halbleiterschichtenfolge
20 Halbleiterchip
22 aktive Zone
26 Aufwachssubstrat
27 elektrische Verbindungsleitung
3 Stegwellenleiter
30 Facette
35 Oberseite des Stegwellenleiters
4 elektrische Zuführung
5 elektrische Kontaktflache
6 Trenngraben
62 Passivierungsschicht
64 Wärmeleitmaterial
7 Träger
72 Verbindungsmittel
74 elektrische Leiterbahn
76 Fließstoppschicht
78 Durchkontaktierung
8 Bonddraht
9 Markierung
10 Projektor
11 Linse
A Abstand/Breite
L Laserstrahlung

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterlaser (1) mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (2), in der sich eine aktive Zone (22) zur Erzeugung einer Laserstrahlung (L) befindet,
- mindestens zwei elektrischen Kontaktflachen (5) zur
externen elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge (2),
- mehreren parallelen Stegwellenleitern (3), die je aus der Halbleiterschichtenfolge (2) geformt sind und die je zu einer Führung der Laserstrahlung (L) entlang einer Resonatorachse eingerichtet sind, sodass zwischen benachbarten
Stegwellenleitern (3) je mindestens ein Trenngraben (6) vorliegt, und
- mindestens einer elektrischen Zuführung (4) von wenigstens einer der elektrischen Kontaktflachen (5) hin zu zumindest einem der Stegwellenleiter (3) ,
wobei
- ein Abstand (A4) zwischen zumindest zwei benachbarten
Stegwellenleiter (3) höchstens 50 ym beträgt, und
- die Stegwellenleiter (3) einzeln oder in Gruppen unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar sind und/oder für einen Monomodenbetrieb eingerichtet sind.
2. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend einen Träger (7), auf dem die
Halbleiterschichtenfolge (2) mittels zumindest eines
organischen oder metallischen Verbindungsmittels (72) angebracht ist,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) als Halbleiterchip gestaltet ist und sich zumindest zwei der Kontaktflächen (5) an dem Träger (7) befinden.
3. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Träger (7) mehrere elektrische Leiterbahnen (7) umfasst, die die Kontaktflachen (5) am Träger (7) über das Verbindungsmittel (72) elektrisch mit den Zuführungen (4) verbinden,
wobei für jeden der Stegwellenleiter (3) zumindest eine
Kontaktfläche (5) am Träger (7) vorhanden ist.
4. Halbleiterlaser (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich zwischen den Kontaktflächen (5) des Trägers (7) eine Fließstoppschicht (76) befindet,
wobei die Fließstoppschicht (76) dazu eingerichtet ist, direkte elektrische Verbindungen zwischen benachbarten
Kontaktflächen (5) des Trägers (7) zu unterbinden.
5. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Verbindungsmittel (72) ein Lot oder ein
durchgehend aufgebrachter anisotrop elektrisch leitfähiger Klebstoff ist.
6. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Halbleiterschichtenfolge (2) zumindest eine der Kontaktflächen (5), die sich am Träger (7) befinden,
teilweise bedeckt,
wobei sich für alle Stegwellenleiter (3) gemeinsam eine weitere Kontaktfläche (5) an einer den Stegwellenleitern (3) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) oder eines Aufwachssubstrats (26) der Halbleiterschichtenfolge (2) befindet .
7. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1,
bei dem sich alle Kontaktflächen (5) an derjenigen Seite an der Halbleiterschichtenfolge (2) befinden, an der die Stegwellenleiter (3) geformt sind,
wobei sich eine elektrische Verbindungsleitung (27) durch die Halbleiterschichtenfolge (2) hindurch oder über einen Rand der Halbleiterschichtenfolge (2) erstreckt, und
wobei die Kontaktflachen (5) als Lötflächen und/oder als Drahtbondflächen gestaltet sind.
8. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7,
der ein Flip-Chip ist.
9. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem zumindest eine der Kontaktflächen (5) in Draufsicht gesehen asymmetrisch zum zugehörigen Stegwellenleiter (3) angeordnet ist,
wobei in Draufsicht gesehen ein Anordnung aller
Kontaktflächen (5) zusammengenommen höchstens eine
Spiegelsymmetrieachse aufzeigt.
10. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem zumindest einige der Stegwellenleiter (3) im
bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterlasers (1)
voneinander verschiedene Temperaturen aufweisen, sodass aufgrund der verschiedenen Temperaturen eine Wellenlänge maximaler Intensität der Laserstrahlung (L) , die in den
Stegwellenleitern (3) erzeugt wird, um mindestens 1,5 nm variiert und ein Temperaturunterschied über die
Stegwellenleiter (3) hinweg mindestens 30 K beträgt.
11. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem zumindest einige der Trenngräben (6) im Querschnitt gesehen verschieden voneinander gestaltet sind,
wobei die Trenngräben (6) teilweise oder vollständig mit einer Passivierungsschicht (62) und/oder mit einem
Wärmeleitmaterial (64) aufgefüllt sind.
12. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Passivierungsschicht (62) einen Dickenverlauf aufzeigt, sodass in Bereichen mit einer größeren Dicke der Passivierungsschicht (62) die zugehörigen Stegwellenleiter (3) thermisch stärker isoliert sind.
13. Halbleiterlaser (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Wärmeleitmaterial (64) die Trenngräben (6) nur zum Teil ausfüllt,
wobei das Wärmeleitmaterial (64) elektrisch isolierend ist und die Halbleiterschichtenfolge (2) berührt, und
wobei das Wärmeleitmaterial (64) ungleichmäßig über die
Trenngräben (5) hinweg verteilt vorliegt.
14. Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem das Wärmeleitmaterial (64) elektrisch leitfähig und auf der Passivierungsschicht (62) aufgebracht ist,
wobei das Wärmeleitmaterial (64) zumindest eine der
Zuführungen (4) berührt.
15. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem zumindest einige der Trenngräben (6) im Querschnitt gesehen T-förmig sind und eine Breite der Trenngräben (6) in Richtung weg von Oberseiten (35) der Stegwellenleiter (3) monoton oder streng monoton abnimmt, sodass diese Trenngräben (6) je mindestens eine Stufe aufweisen.
16. Halbleiterlaser (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
umfassend mindestens acht und höchstens 64 der
Stegwellenleiter (3) ,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) auf dem Materialsystem AlInGaN basiert und die Laserstrahlung (L) eine Wellenlänge maximaler Intensität zwischen einschließlich 385 nm und
540 nm aufweist.
17. Projektor (10) mit mindestens einem Halbleiterlaser (1) nach einem der vorherigen Ansprüche und mit einer Linse (11) zur Projektion der im Betrieb erzeugten Laserstrahlung (L) , wobei die Linse (11) allen Stegwellenleitern (3) des
betreffenden Halbleiterlasers (1) gemeinsam nachgeordnet ist.
PCT/EP2019/056324 2018-03-21 2019-03-13 Halbleiterlaser und projektor WO2019179852A1 (de)

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