WO2020193131A1 - Kantenemittierende halbleiterlaserdiode und verfahren zur herstellung einer vielzahl von kantenemittierenden halbleiterlaserdioden - Google Patents

Kantenemittierende halbleiterlaserdiode und verfahren zur herstellung einer vielzahl von kantenemittierenden halbleiterlaserdioden Download PDF

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Sven GERHARD
Bernhard Stojetz
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    • H01S5/0261—Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters

Definitions

  • Another object to be solved consists in specifying a method for producing such an edge-emitting semiconductor laser diode.
  • the edge-emitting semiconductor laser diode emits, for example, electromagnetic radiation such as monochromatic and coherent laser light during operation.
  • electromagnetic radiation is for example im
  • Top surface and a side surface which is arranged transversely to the top surface comprises.
  • the top surface and a side surface which is arranged transversely to the top surface comprises.
  • the active layer can be a pn Transition, a double heterostructure, a
  • the semiconductor layer sequence is formed, for example, from an I I I-V compound semiconductor material or has an I I I-V compound semiconductor material.
  • the III-V compound semiconductor material can be a
  • Compound semiconductor materials that contain nitrogen such as the materials from the system In x AlyGa ] __ x _yN with 0 ⁇ x ⁇
  • InAlGaN is a nitride compound semiconductor material.
  • Semiconductor layer sequences with an active layer which are formed from a nitride compound semiconductor material or have a nitride compound semiconductor material, generally generate electromagnetic radiation in one
  • Compound semiconductor materials that contain phosphorus such as the materials from the system In x AlyGa ] __ x _yP with 0 ⁇ x ⁇ 1,
  • InAlGaP is a phosphide compound semiconductor material.
  • the edge emitting semiconductor laser diode has a
  • Semiconductor layer sequence and the opposite top surface of the semiconductor layer sequence extend, for example, parallel to the main extension plane.
  • the side face of the semiconductor layer sequence is, for example, essentially perpendicular to the main extension plane.
  • perpendicular means that the side surface is inclined at most by +/- 5% to the normal of the main extension plane.
  • the semiconductor layer sequence extends in a
  • the rear surface and the front surface are transverse to the
  • the rear surface and the front surface are the same
  • the front surface is inclined by a maximum of +/- 5 ° to the normal of the main plane of extension.
  • the ridge waveguide is for example by a
  • the ridge waveguide protrudes as Projection from a recessed top surface of the semiconductor layer sequence.
  • the ridge waveguide has, for example, a top surface and an adjoining surface
  • the top surface of the ridge waveguide is on the adjacent side surfaces with the
  • the top surface of the semiconductor layer sequence which is arranged to the side of the ridge waveguide, for example directly connected.
  • the top surface of the semiconductor layer sequence is for example by the recessed top surface of the semiconductor layer sequence, the side surfaces of the
  • the ridge waveguide extends, for example, in the longitudinal direction from the rear surface to the front surface.
  • the active layer is for example below the
  • the active layer also runs below, for example
  • the active layer it is possible for the active layer to be arranged between the side surfaces of the ridge waveguide.
  • the semiconductor layer sequence below the recessed top surface of the semiconductor layer sequence is, for example, free of the active layer.
  • the semiconductor layer sequence comprises, for example, at least one first semiconductor layer of a first conductivity type and at least one second semiconductor layer of a second, different conductivity type.
  • the first semiconductor layer is p-doped and thus p-conductive.
  • the second semiconductor layer is, for example, n-doped and thus n-conductive.
  • the first The semiconductor layer and the second semiconductor layer are preferably stacked one on top of the other in the vertical direction.
  • the active layer is for example between the first
  • the bottom area of the semiconductor layer sequence is, for example, through a bottom area of the second
  • At least the top surface of the ridge waveguide is formed, for example, by a top surface of the first semiconductor layer.
  • the edge-emitting semiconductor laser diode transmits
  • Laser radiation from one facet is through at least part of the front surface of the
  • the facet is part of the front surface.
  • the facet is formed by an area around the active layer on the front surface.
  • the first recess extends from the bottom surface to the recessed top surface of the semiconductor layer sequence.
  • the first recess penetrates the semiconductor layer sequence from the bottom surface to the recessed top surface of the semiconductor layer sequence, for example only partially. It is possible that the first recess is the second
  • the first recess, the second semiconductor layer and the active layer completely penetrates.
  • the first recess partially penetrates the first semiconductor layer, for example.
  • the first recess can be any suitable recess.
  • the semiconductor layer is completely penetrated by the first recess. If the active layer is arranged below the ridge waveguide, for example, it is possible that the first recess is the second
  • the first recess penetrates the first semiconductor layer up to the recessed one
  • a first area is in the first area of the first recess
  • the first recess exposes, for example, a set-back side surface of the semiconductor layer sequence.
  • the first recess only partially penetrates the semiconductor layer sequence from the bottom surface to the recessed top surface, the first recess exposes, for example, a recessed bottom surface of the semiconductor layer sequence.
  • the side face of the semiconductor layer sequence For example, the side face of the
  • Semiconductor layer sequence a step profile. If the first recess only partially penetrates the semiconductor layer sequence from the bottom surface to the recessed top surface, a side surface of the first recess facing the semiconductor layer sequence is formed, for example, by the recessed side surface of the second semiconductor layer. If the active layer is arranged below the ridge waveguide, for example, it is possible that the
  • Semiconductor layer is formed.
  • the first recess extends, for example
  • the active layer is arranged below the ridge waveguide, for example, the side surface of the first recess facing the semiconductor layer sequence is formed, for example, by the second semiconductor layer, the active layer and the first semiconductor layer.
  • the side face of the first recess is in particular free of any material of the semiconductor layer sequence.
  • the edge-emitting semiconductor laser diode comprises a first recess which extends from the bottom surface to the top surface.
  • a first area is in the area of the first recess
  • a side surface set back by the first recess has
  • Areas of the roughened surface preferably have
  • the first semiconductor layer on a roughened surface. Furthermore, the first semiconductor layer can be roughened by removing the material of the first semiconductor layer
  • the roughened surface is
  • Semiconductor laser diode is, inter alia, that the first recess extends from a bottom surface of the semiconductor layer sequence to a top surface of the semiconductor layer sequence.
  • a recessed side surface of the semiconductor layer sequence that results in this case can, for example, have a roughened surface.
  • the first recess extends in places along a length of the first recess
  • the length of the semiconductor laser diode corresponds to a largest extension of a cross-sectional area of the semiconductor laser diode in a direction parallel to
  • Main plane of extent for example in the longitudinal direction.
  • the length is the distance between two opposite inner sides of the
  • Semiconductor laser diode for example the rear surface of the semiconductor layer sequence and the front surface of the
  • the first recess has a length which is smaller than the length of the semiconductor laser diode.
  • the first recess does not, for example, directly adjoin the rear surface and the front surface of the
  • the first recess is at a distance from the rear surface and the front surface of the semiconductor layer sequence, for example in lateral directions, in particular in the longitudinal direction.
  • the first recess extends completely along a length of the first recess
  • the first area is in the area of the first recess
  • the first region of the semiconductor layer sequence is, for example, in the region of the first recess away from the rear surface.
  • the first recess defines a
  • the recessed front surface of the semiconductor layer sequence comprising elevations and depressions.
  • the first recess in a first sector the semiconductor layer sequence from the bottom surface to the recessed top surface of the
  • recessed top surface of the semiconductor layer sequence penetrates for example completely.
  • the first sector and the second sector can, for example, directly adjoin one another.
  • the first recess can, for example, a
  • the first sector extends in this case along the remaining length of the
  • a semiconductor laser diode with the first sector and the second sector advantageously has an improved one Stability on, as a semiconductor laser diode in which the first recess the semiconductor layer sequence from the
  • a second recess extends from the bottom surface to the top surface of the semiconductor layer sequence.
  • the second recess penetrates the
  • Top surface of the semiconductor layer sequence for example, only partially.
  • the second recess penetrates the second
  • the recess does not penetrate the active layer.
  • a second area is in the area of the second recess
  • the second recess defines, for example, a recessed front surface of the
  • the second recess exposes, for example, a further recessed bottom area of the semiconductor layer sequence. For example, form the front surface of the
  • the bottom surface of the semiconductor layer sequence, the recessed front surface of the semiconductor layer sequence and the bottom surface of the semiconductor layer sequence have a further step profile.
  • a side surface of the second recess facing the semiconductor layer sequence is, for example, through the
  • Recessed front surface of the semiconductor layer sequence has a roughened surface, comprising elevations and depressions.
  • the second recess extends in places along a width of the second recess
  • the width of the semiconductor laser diode corresponds to a smallest dimension of the cross-sectional area of the semiconductor laser diode in a direction parallel to
  • Main extension plane for example perpendicular to
  • the width is the distance between two opposing inner sides of the semiconductor laser diode, for example the side surfaces of the semiconductor layer sequence.
  • first area of the first recess is directly adjacent to the second area of the second recess.
  • the second recess thus extends, for example
  • the first recess and the second recess extend, for example, completely along the width of the semiconductor laser diode. According to at least one embodiment, the overlaps
  • Ridge waveguide in plan view with the second recess in some areas in lateral directions.
  • the ridge waveguide projects, for example, beyond the recessed front surface of the semiconductor layer sequence in lateral directions.
  • the second recess partially penetrates the second semiconductor layer.
  • the second recess does not penetrate the active layer, for example.
  • the first recess does not overlap with the ridge waveguide in lateral directions in plan view.
  • the ridge waveguide is, for example, in plan view between two opposite one another
  • a filler material arranged recess.
  • the filling material completely fills the first recess.
  • a base area of the filler material is, for example, flush with the base area of the semiconductor layer sequence.
  • the filling material is, for example, in direct contact with the filling material
  • a filler material is arranged, for example, in the second recess.
  • one of the recessed front surfaces includes the
  • the filler material has a refractive index that is different from a
  • Filling material includes, for example, a dielectric
  • the filler material includes, for example, Si, Ge or GaAs.
  • this includes
  • Filling material is a radiation-absorbing material or a radiation-reflecting material that is absorbent or reflective for laser radiation.
  • the filler material preferably comprises a matrix material into which a large number of particles are introduced.
  • the matrix material can be, for example, a resin, such as an epoxy or a silicone or a mixture of these materials, or a ceramic material.
  • reflective particles are introduced into the matrix material.
  • the reflective particles are for example for visible light and / or the
  • the reflective particles include, for example, one of the following
  • the filler material is designed to reflect at least 90% or at least 95% of the laser radiation, for example.
  • absorbent particles can be introduced into the matrix material.
  • the absorbing particles can, for example, absorb visible light and / or the laser radiation.
  • the filler material has, for example, a
  • this includes
  • Filling material a conversion material which is designed to convert laser radiation into electromagnetic secondary radiation of a different wavelength.
  • the electromagnetic secondary radiation has greater
  • Wavelengths on than the laser radiation For example, phosphor particles are introduced into the matrix material.
  • the phosphor particles give the conversion material the wavelength-converting properties.
  • one of the following materials is suitable for the phosphor particles: garnets doped with rare earths, alkaline earth sulfides doped with rare earths, thiogallates doped with rare earths, aluminates doped with rare earths, silicates doped with rare earths, orthosilicates doped with rare earths, with rare earths doped chlorosilicates, doped with rare earths
  • Phosphor particles can also be used without the matrix material
  • At least one sensor element is arranged in the recess and is designed to detect at least one of the following variables: electromagnetic radiation, electrical resistance, mechanical force, temperature.
  • the detection of electromagnetic radiation can take place, for example, by a semiconductor detector chip such as a photodiode chip.
  • a semiconductor detector chip such as a photodiode chip.
  • Resistance can for example be doped by a
  • the mechanical force can be detected, for example, by a piezo element.
  • the temperature is detected, for example, by a Peltier element.
  • sensor elements can be arranged in the first recess.
  • the first recess For example, the first sensor elements can be arranged in the first recess.
  • Side face of the semiconductor layer sequence is facing away can for example be planar with the side face of the
  • Filler material can be arranged in the recess. If the sensor element is designed to be light-sensitive, for example, the filler material between the sensor element and the
  • the filling material can be designed to be electrically insulating, for example. For example, this can
  • a third recess extends from the bottom surface to the top surface of the semiconductor layer sequence.
  • the third recess penetrates the semiconductor layer sequence from the bottom surface to the
  • Semiconductor layer for example, partially.
  • the third recess does not penetrate the active layer.
  • the third recess has, for example, a triangular, a square, a hexagonal, a round shape, an oval shape or an elliptical shape.
  • a maximum extension in the longitudinal direction of the third recess is, for example, smaller than the length of the
  • a maximum extent perpendicular to the longitudinal direction of the third recess is, for example, smaller than the width of the
  • the third is
  • the third recess is, for example, spaced apart from the first recess in lateral directions.
  • a plurality of third recesses can extend from the bottom surface to the top surface of the
  • the third recesses are arranged at a distance from one another in lateral directions. Each of the third recesses is included
  • the third recesses may extend parallel to the longitudinal direction.
  • the third recesses extend completely along a length of the semiconductor laser diode.
  • the third recess overlaps with the ridge waveguide in plan view. If the semiconductor laser diode has the multiplicity of third recesses, all of the third recesses overlap with the
  • a further filler material is arranged in the third recess. If the edge-emitting semiconductor laser diode has, for example, the multiplicity of third recesses, the further can
  • Filling material can be arranged in every third recess. The further filling material fills the third recesses
  • the further filler material is in direct contact with the second semiconductor layer sequence.
  • the further filler material can for example comprise the same materials or be formed from the same materials as the filler material described here.
  • the further filling material has a
  • Refractive index that is different from a refractive index of the semiconductor layer sequence.
  • the current is impressed into the semiconductor layer sequence, for example, via electrical contacting on the top surface of the ridge waveguide, for example via the p-doped first semiconductor layer. Is the active layer below the recessed outer surface of the
  • the active layer is essentially only in the area below the
  • Ridge waveguide energizes and generates electromagnetic radiation only in this area.
  • the energized area of the active layer is formed by an active area.
  • the active area is arranged essentially only in the area below the ridge waveguide and is delimited in lateral directions essentially by the side surfaces of the ridge waveguide. Essentially, this means that the impressed current is below the ridge waveguide
  • Laser radiation has, for example, a single optical mode or a plurality of optical modes which decay exponentially outside the active region. It is possible that the at least one fashion is, for example, in
  • At least one mode of the laser radiation has an extension in the vertical direction that extends into the second semiconductor layer. It is also possible that the at least one third recess with the further filling material in one
  • Laser radiation at an interface in the vertical direction between the second semiconductor layer and the at least one third recess is greater than 0 when the
  • Laser radiation extends into the at least one third recess.
  • Laser radiation at the interface has a value greater than or equal to 0.05%, in particular greater than or equal to 0.1% or greater than or equal to 0.5% of the maximum of the intensity of the
  • a laser with distributed feedback can advantageously be implemented (English “distributed feedback laser”, “DFB laser” for short).
  • Semiconductor layer to the further filler material in the vertical direction and / or lateral directions can bring about what is known as index guidance of the laser radiation. That is to say, the jump in the refractive index causes the electromagnetic radiation generated in the active region to be guided in the vertical and / or lateral directions and thus contributes to the formation of laser modes.
  • It also provides a method of manufacturing a plurality of edge emitting semiconductor laser diodes specified. This method is particularly suitable for producing an edge-emitting semiconductor laser described here. That is, one described here
  • Edge-emitting semiconductor lasers can be produced using the method described or is made using the method described
  • a semiconductor wafer which comprises a base area and a multiplicity of ridge waveguides on a top area facing away from the base area.
  • the semiconductor wafer includes, for example, one described here
  • the ridge waveguides extend, for example, along one direction in lateral directions over an entire length of the semiconductor wafer.
  • the ridge waveguides are
  • a plurality of first recesses is produced, which extend from the bottom surface to the top surface.
  • a first recess of the plurality of first recesses is
  • the semiconductor wafer is separated into semiconductor laser diodes through the first recesses.
  • a Filler material can be introduced into the first recesses.
  • electrical contact is designed to be electrically conductive, for example, and comprises a metal, for example.
  • the electrical contact can for example comprise or consist of one of the following materials: Ti, Pt, Au, ZnO, ITO, Cr, Od, Ni.
  • edge-emitting semiconductor laser diode described here and the method described here are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the associated figures.
  • FIGS. 1 and 2 schematic representations of a
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an edge-emitting device described here
  • FIGS. 4 and 5 are schematic representations of a
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an edge-emitting device described here
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an edge-emitting device described here
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an edge-emitting device described here
  • FIGS. 9, 10, 11, 12, 13 and 14 representations in plan view each of an exemplary embodiment of an edge-emitting semiconductor laser diode described here,
  • FIG. 17 shows a schematic representation of a method step of an exemplary embodiment of one described here
  • FIGS. 1 and 2 schematic representations of an edge-emitting semiconductor laser diode 1 according to an exemplary embodiment are shown.
  • FIG. 1 is a side view of the edge-emitting semiconductor laser diode 1 is shown, the one
  • Semiconductor layer sequence 2 comprises a bottom surface 2a, a ridge waveguide 3 on a top surface 2b facing away from the bottom surface 2a and a side surface 2c which extends transversely to the
  • Top surface 2b is arranged.
  • the first recess 4 extends from the bottom surface 2a to the top surface 2b of the semiconductor layer sequence 2.
  • the first recess 4 penetrates the semiconductor layer sequence 2 from the
  • the first recess 4 extends completely along a length of the semiconductor laser diode la.
  • the first recess 4 extends completely in lateral directions from a rear surface 2g opposite the front surface 2d to the front surface of the semiconductor layer sequence 2d.
  • In the The first recess 4 is also a filler material 9
  • Semiconductor laser diode 1 is in conjunction with the
  • the ridge waveguide 3 is formed by a ridge-shaped, raised region of the semiconductor layer sequence 2.
  • Ridge waveguide 3 protrudes as a projection from a
  • the ridge waveguide 3 has a top surface 3a and side surfaces 3b adjoining it.
  • the top surface of the semiconductor layer sequence 2b is formed by the recessed top surface of the semiconductor layer sequence 2e, the side surfaces of the ridge waveguide 3b and the top surface of the
  • the first region of the semiconductor layer sequence 5 is in the region of the first recess 4
  • the first recess 4 thus defines a recessed bottom surface of the
  • the bottom surface of the semiconductor layer sequence 2a forms a
  • the first recess 4 is completely filled with the filling material 9.
  • a bottom surface of the filler material 9a ends flush with the bottom surface of the semiconductor layer sequence 2a.
  • a side surface of the filler material 9b facing away from the recessed side surface of the semiconductor layer sequence 6 is flush with the side surface of the semiconductor layer sequence 2c.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of one described here
  • edge-emitting semiconductor laser diode 1 In contrast to the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, no filler material 9 is arranged in a first recess 4. That is to say that the first recess is free of filler material 9.
  • a side surface of the semiconductor layer sequence 6 set back by the first recess 4 has a roughened surface.
  • the roughened surface is designed, for example, to scatter electromagnetic radiation, in particular visible light.
  • the front surface 2d can thus be checked particularly well.
  • a longitudinal direction 14 is indicated by an arrow in FIG.
  • the ridge waveguide 3 extends in the longitudinal direction from a rear surface 2g to a front surface 2d.
  • FIGS. 4 and 5 schematic representations of an edge-emitting semiconductor laser diode 1 according to an exemplary embodiment are shown.
  • first recess 4 in places along a length of the semiconductor laser diode la.
  • the first recess 4 here has a length which is smaller than the length of the semiconductor laser diode la.
  • the first recess 4 does not directly adjoin the rear surface 2g and the front surface 2d of the semiconductor layer sequence 2. That is, the first
  • Recess 4 is spaced in the longitudinal direction 14 from the rear surface 2g and the front surface 2d of the
  • the first recess 4 according to the exemplary embodiment in FIG. 5 does not expose a recessed front surface of the semiconductor layer sequence 2, since the first recess 4 is arranged at a distance from the front surface 2d in the longitudinal direction 14.
  • the edge-emitting semiconductor laser diode 1 comprises a second recess 7, which connects the semiconductor layer sequence 2 from the bottom surface 2a to the top surface 2b of the edge-emitting semiconductor laser diode 1
  • a second area of the semiconductor layer sequence 8 is removed from the front surface 2d.
  • the second region of the semiconductor layer sequence 8 directly adjoins the first region of the semiconductor layer sequence 5.
  • the second recess 7 exposes a recessed front surface of the semiconductor layer sequence 2 (not shown here).
  • the exemplary embodiment in FIG. 6 shows a front view of the edge-emitting semiconductor laser diode 1.
  • the first recess 4 penetrates the semiconductor layer sequence 2 from the bottom surface 2a to the recessed top surface 2e of the
  • the edge emitting semiconductor laser diode 1 transmits
  • the facet 15 is through part of the front surface 2d of the
  • the second recess 7 advantageously penetrates the
  • first recess 4 penetrates in the second
  • the first sectors 16 and the second sectors 17 directly adjoin one another and are arranged alternately along the length of the edge-emitting semiconductor laser diode la.
  • a plan view of a bottom surface is in each case
  • the first recess 4 extends from the rear side surface 2g to the front side surface.
  • the edge-emitting semiconductor laser diode 1 according to FIG. 10 has a third recess 11.
  • the third recess 11 extends from the bottom surface 2a to the top surface 2b of the
  • the third recess 11 here has a square shape. A maximum extension in the longitudinal direction 14 of the third recess 11 is smaller than the length of the
  • the third recess 11 is spaced apart from the first recess 4 in lateral directions.
  • a further filler material 12 is arranged in the third recess 11 and completely fills the third recesses 11. Furthermore, the third recess 11 is on the side
  • three third recesses 11 are arranged in the semiconductor layer sequence 2, as shown in FIG.
  • Recesses 11 each have a round shape and are arranged at a distance from one another in lateral directions. Furthermore, the third recesses 11 are along the longitudinal directions at equidistant intervals
  • two third recesses 11 are arranged in the semiconductor layer sequence 2, as shown in FIG.
  • Recesses 11 each have a square shape.
  • the third recesses 11 extend parallel to the longitudinal direction 14.
  • the third recesses 11 extend completely along a length of the semiconductor laser diode 1a.
  • Sensor element 10 arranged. With the sensor element 10, for example, an electrical resistance can be detected.
  • the sensor element 10 comprises, for example, n-doped
  • a filling material 9 is arranged in the recess.
  • the first two sensor elements 10 the recessed side surface of the
  • Sensor elements 10 form, for example, one
  • the sensor element 10 which faces the recessed side surface of the semiconductor layer sequence, is a piezo element. The detection of the mechanical force can
  • the piezo element and the semiconductor detector chip are covered by the filler material 9
  • a semiconductor wafer 13 which comprises a bottom surface 13a and a plurality of ridge waveguides 3 on a top surface 13b facing away from the bottom surface 13a.
  • the first recesses 4 extend from the bottom surface 13a to the top surface 13b. Dimensions in lateral directions of the semiconductor laser diodes 1 to be produced are exemplarily in dashed lines on the bottom surface of the semiconductor wafer 13a
  • Embodiments are combined with one another, even if not all combinations are explicitly described.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) angegeben, mit: - einer Halbleiterschichtenfolge (2), die eine Bodenfläche (2a), einen Stegwellenleiter (3) an einer der Bodenfläche (2a) abgewandten Deckfläche (2b) und eine Seitenfläche (2c), die quer zur Deckfläche (2b) angeordnet ist, umfasst, und - einer ersten Ausnehmung (4), die sich von der Bodenfläche (2a) hin zur Deckfläche (2b) erstreckt, wobei - im Bereich derersten Ausnehmung (4) ein erster Bereich der Halbleiterschichtenfolge (5) von der Seitenfläche (2c) her entfernt ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von kantenemittierenden Halbleiterlaserdioden (1) angegeben.

Description

Beschreibung
KANTENEMITTIERENDE HALBLEITERLASERDIODE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER VIELZAHL VON KANTENEMITTIERENDEN HALBLEITERLASERDIODEN
Es wird eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode
angegeben. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine
kantenemittierende Halbleiterlaserdiode anzugeben, die besonders einfach kontrollierbar ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode anzugeben.
Die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode emittiert im Betrieb beispielsweise elektromagnetische Strahlung, wie monochromatisches und kohärentes Laserlicht. Die
elektromagnetische Strahlung wird zum Beispiel im
Frequenzbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
kantenemittierende Halbleiterlaserdiode eine
Halbleiterschichtenfolge, die eine Bodenfläche, einen
Stegwellenleiter an einer der Bodenfläche abgewandten
Deckfläche und eine Seitenfläche, die quer zur Deckfläche angeordnet ist, umfasst. Beispielsweise umfasst die
Halbleiterschichtenfolge eine Mehrzahl von
Halbleiterschichten und eine aktive Schicht, die dazu
ausgebildet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Beispielsweise kann die aktive Schicht einen pn- Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine
EinfachquantentopfStruktur oder eine
MehrfachquantentopfStruktur zur Strahlungserzeugung
aufweisen .
Die Halbleiterschichtenfolge ist beispielsweise aus einem I I I-V-Verbindungshalbleitermaterial gebildet oder weist ein I I I-V-Verbindungshalbleitermaterial auf. Bei dem III-V- Verbindungshalbleitermaterial kann es sich um ein
Nitridverbindungshalbleitermaterial oder um ein
Phosphidverbindungshalbleitermaterial handeln .
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa]__x_yN mit 0 < x <
1, 0 < y < 1 und x+y < 1. Beispielsweise handelt es sich bei InAlGaN um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.
Halbleiterschichtenfolgen mit einer aktiven Schicht, die aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet sind oder ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweisen, erzeugen in der Regel elektromagnetische Strahlung in einem
ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich.
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterialien sind
Verbindungshalbleitermaterialien, die Phosphor enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa]__x_yP mit 0 < x < 1,
0 < y < 1 und x+y < 1. Beispielsweise handelt es sich bei InAlGaP um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial .
Halbleiterschichtenfolgen mit einer aktiven Schicht, die aus einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet sind oder ein Phosphid -Verbindungshalbleitermaterial aufweisen, erzeugen in der Regel elektromagnetische Strahlung in einem grünen bis roten Wellenlängenbereich.
Die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode weist eine
Haupterstreckungsebene auf. Laterale Richtungen sind
beispielsweise parallel zur Haupterstreckungsebene
ausgerichtet und eine vertikale Richtung ist senkrecht zu den lateralen Richtungen ausgerichtet. Die Bodenfläche der
Halbleiterschichtenfolge und die gegenüberliegende Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge erstrecken sich beispielsweise parallel zu der Haupterstreckungsebene. Die Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge steht beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene. Im Wesentlichen
senkrecht bedeutet, dass die Seitenfläche höchstens um +/- 5 % zur Normalen der Haupterstreckungsebene geneigt ist.
Die Halbleiterschichtenfolge erstreckt sich in einer
lateralen Richtung zwischen einer Rückseitenfläche und einer Frontfläche entlang einer longitudinalen Richtung, die parallel zur Haupterstreckungsebene verläuft. Die
Rückseitenfläche und die Frontfläche sind quer zu der
Bodenfläche, der Deckfläche und der Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Beispielsweise stehen die Rückseitenfläche und die Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene. Im Wesentlichen senkrecht bedeutet, dass die Rückseitenfläche und die
Frontfläche jeweils höchstens um +/- 5° zur Normalen der Haupterstreckungsebene geneigt sind.
Der Stegwellenleiter ist beispielsweise durch einen
stegförmigen erhöhten Bereich der Halbleiterschichtenfolge gebildet. Beispielsweise ragt der Stegwellenleiter als Vorsprung aus einer zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge heraus. Der Stegwellenleiter weist beispielsweise eine Deckfläche und daran angrenzende
Seitenflächen auf. Die Deckfläche des Stegwellenleiters ist über die daran angrenzenden Seitenflächen mit der
zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge, die seitlich des Stegwellenleiters angeordnet ist, beispielsweise direkt verbunden. Die Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge ist beispielsweise durch die zurückgesetzte Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge, der Seitenflächen des
Stegwellenleiters und der Deckfläche des Stegwellenleiters gebildet. Der Stegwellenleiter erstreckt sich beispielsweise in longitudinaler Richtung von der Rückseitenfläche zu der Frontfläche .
Die aktive Schicht ist beispielsweise unterhalb des
Stegwellenleiters angeordnet. In diesem Fall verläuft die aktive Schicht beispielsweise auch unterhalb der
zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge.
Alternativ ist es möglich, dass die aktive Schicht zwischen den Seitenflächen des Stegwellenleiters angeordnet ist. In diesem Fall ist die Halbleiterschichtenfolge unterhalb der zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise frei von der aktiven Schicht.
Die Halbleiterschichtenfolge umfasst beispielsweise zumindest eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und zumindest eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten, anderen Leitfähigkeitstyps . Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht p-dotiert und damit p-leitend ausgebildet. Weiterhin ist die zweite Halbleiterschicht beispielsweise n- dotiert und damit n-leitend ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind bevorzugt in vertikaler Richtung übereinandergestapelt . Die aktive Schicht ist beispielsweise zwischen der ersten
Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht
angeordnet. Die Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge ist beispielsweise durch eine Bodenfläche der zweiten
Halbleiterschicht gebildet. In diesem Fall ist zumindest die Deckfläche des Stegwellenleiters beispielsweise durch eine Deckfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet.
Die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode sendet
Laserstrahlung von einer Facette aus. Die Facette ist durch zumindest einen Teil der Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge gebildet. Das heißt, die Facette ist ein Teil der Frontfläche. Beispielsweise ist die Facette durch einen Bereich um die aktive Schicht an der Frontfläche gebildet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
kantenemittierende Halbleiterlaserdiode eine erste
Ausnehmung, die sich von der Bodenfläche hin zur Deckfläche erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich die erste Ausnehmung von der Bodenfläche hin zur zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge .
Die erste Ausnehmung durchdringt die Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise nur teilweise. Es ist möglich, dass die erste Ausnehmung die zweite
Halbleiterschicht teilweise durchdringt. Ist die aktive
Schicht beispielsweise unterhalb des Stegwellenleiters angeordnet, ist es möglich, dass die erste Ausnehmung die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht vollständig durchdringt. In diesem Fall durchdringt die erste Ausnehmung die erste Halbleiterschicht beispielsweise teilweise.
Alternativ kann die erste Ausnehmung die
Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der
zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise vollständig durchdringen. Die zweite
Halbleiterschicht ist in diesem Fall vollständig von der ersten Ausnehmung durchdrungen. Ist die aktive Schicht beispielsweise unterhalb des Stegwellenleiters angeordnet, ist es möglich, dass die erste Ausnehmung die zweite
Halbleiterschicht und die aktive Schicht vollständig
durchdringt. In diesem Fall durchdringt die erste Ausnehmung die erste Halbleiterschicht bis zur zurückgesetzten
Deckfläche der Halbleiterschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist im ersten Bereich der ersten Ausnehmung ein erster Bereich der
Halbleiterschichtenfolge von der Seitenfläche her entfernt. Die erste Ausnehmung legt beispielsweise eine zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge frei.
Durchdringt die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der zurückgesetzten Deckfläche nur teilweise, legt die erste Ausnehmung beispielsweise eine zurückgesetzte Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge frei. Beispielsweise bilden die Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge, die zurückgesetzte Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge, die zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge und die Bodenfläche der
Halbleiterschichtenfolge ein Stufenprofil. Durchdringt die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der zurückgesetzten Deckfläche nur teilweise, ist eine der Halbleiterschichtenfolge zugewandte Seitenfläche der ersten Ausnehmung beispielsweise durch die zurückgesetzte Seitenfläche der zweiten Halbleiterschicht gebildet. Ist die aktive Schicht beispielsweise unterhalb des Stegwellenleiters angeordnet, ist es möglich, dass die
Seitenfläche der ersten Ausnehmung durch die zurückgesetzte Seitenfläche der zweiten Halbleiterschicht, die aktive
Schicht und eine zurückgesetzte Seitenfläche der ersten
Halbleiterschicht gebildet ist.
Erstreckt sich die erste Ausnehmung beispielsweise
vollständig von der Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge bis zur zurückgesetzten Deckfläche der
Halbleiterschichtenfolge, ist die der
Halbleiterschichtenfolge zugewandte Seitenfläche der ersten Ausnehmung beispielsweise durch die zurückgesetzte
Seitenfläche der zweiten Halbleiterschicht gebildet. Ist die aktive Schicht beispielsweise unterhalb des Stegwellenleiters angeordnet, ist die der Halbleiterschichtenfolge zugewandte Seitenfläche der ersten Ausnehmung beispielsweise durch die zweite Halbleiterschicht, die aktive Schicht und die erste Halbleiterschicht gebildet.
Eine der Halbleiterschichtenfolge abgewandte weitere
Seitenfläche der ersten Ausnehmung ist insbesondere frei von jeglichem Material der Halbleiterschichtenfolge.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die
kantenemittierende Halbleiterlaserdiode eine
Halbleiterschichtenfolge, die eine Bodenfläche, einen
Stegwellenleiter an einer der Bodenfläche abgewandten Deckfläche und eine Seitenfläche, die quer zur Deckfläche angeordnet ist. Weiterhin umfasst die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode eine erste Ausnehmung, die sich von der Bodenfläche hin zur Deckfläche erstreckt. Zusätzlich ist im Bereich der ersten Ausnehmung ein erster Bereich der
Halbleiterschichtenfolge von der Seitenfläche her entfernt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine durch die erste Ausnehmung zurückgesetzte Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge eine aufgeraute Oberfläche auf.
Bereiche der aufgerauten Oberfläche weisen bevorzugt
Erhebungen und Senken auf. Beispielsweise weist die
zurückgesetzte Seitenfläche der zweiten Halbleiterschicht durch das Entfernen des Materials der zweiten
Halbleiterschicht eine aufgeraute Oberfläche auf. Weiterhin kann die erste Halbleiterschicht durch das Entfernen des Materials der ersten Halbleiterschicht eine aufgeraute
Oberfläche aufweisen. Die aufgeraute Oberfläche ist
beispielsweise dazu ausgebildet, elektromagnetische
Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, zu streuen.
Eine Idee der hier beschriebenen kantenemittierenden
Halbleiterlaserdiode ist unter anderem, dass sich die erste Ausnehmung von einer Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge zu einer Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge erstreckt. Eine dabei resultierende zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise eine aufgeraute Oberfläche aufweisen.
In der Regel wird bei einer optischen Kontrolle einer Facette sichtbares Licht auf die Facette gestrahlt. Das Licht kann sich auch in der Halbleiterschichtenfolge ausbreiten, was beispielsweise zu störenden Reflexionen und damit einer erschwerten optischen Erkennung der Facette führen kann.
Durch die aufgeraute Oberfläche der zurückgesetzten
Seitenflächen sind diese Reflexe vorteilhafterweise reduziert und eine Facette ist so besonders einfach kontrollierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die erste Ausnehmung stellenweise entlang einer Länge der
Halbleiterlaserdiode. Die Länge der Halbleiterlaserdiode entspricht einer größten Ausdehnung einer Querschnittsfläche der Halbleiterlaserdiode in einer Richtung parallel zur
Haupterstreckungsebene, beispielsweise in longitudinaler Richtung. Beispielsweise ist die Länge der Abstand zwischen zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der
Halbleiterlaserdiode, beispielsweise der Rückseitenfläche der Halbleiterschichtenfolge und der Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge .
Gemäß dieser Ausführungsform weist die erste Ausnehmung eine Länge auf, die kleiner als die Länge der Halbleiterlaserdiode ist. Die erste Ausnehmung grenzt beispielsweise nicht direkt an die Rückseitenfläche und die Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge an. Das heißt, die erste Ausnehmung ist beispielsweise in lateralen Richtungen, insbesondere in longitudinaler Richtung, beabstandet zu der Rückseitenfläche und der Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die erste Ausnehmung vollständig entlang einer Länge der
Halbleiterlaserdiode. In diesem Fall ist im Bereich der ersten Ausnehmung der erste Bereich der
Halbleiterschichtenfolge beispielsweise von der Frontfläche her entfernt. Weiterhin ist im Bereich der ersten Ausnehmung der erste Bereich der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise von der Rückseitenfläche her entfernt. Die erste Ausnehmung legt gemäß dieser Aus führungs form beispielsweise eine
zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge frei.
Beispielsweise weist die durch die erste Ausnehmung
zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge die aufgeraute Oberfläche, umfassend Erhebungen und Senken, auf.
Beispielsweise ist es möglich, dass die erste Ausnehmung in einem ersten Sektor die Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der zurückgesetzten Deckfläche der
Halbleiterschichtenfolge beispielsweise teilweise
durchdringt. Weiterhin ist es möglich, dass die erste
Ausnehmung in einem zweiten Sektor die
Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der
zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise vollständig durchdringt. Der erste Sektor und der zweite Sektor können beispielsweise direkt aneinander angrenzen .
Weiterhin kann die erste Ausnehmung beispielsweise eine
Vielzahl erster Sektoren und eine Vielzahl zweiter Sektoren aufweisen, die beispielsweise entlang der Länge der
kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode alternierend
angeordnet sein können.
Weiterhin ist es möglich, dass der zweite Sektor an die
Frontfläche angrenzt. Der erste Sektor erstreckt sich in diesem Fall entlang der restlichen Länge der
Halbleiterlaserdiode .
Vorteilhafterweise weist eine Halbleiterlaserdiode mit dem ersten Sektor und dem zweiten Sektor eine verbesserte Stabilität auf, als eine Halbleiterlaserdiode, bei der die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge von der
Bodenfläche zu der zurückgesetzten Deckfläche der
Halbleiterschichtenfolge beispielsweise vollständig
durchdringt und sich vollständig entlang der Länge der
Halbleiterlaserdiode erstreckt.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form erstreckt sich eine zweite Ausnehmung von der Bodenfläche hin zur Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge .
Die zweite Ausnehmung durchdringt die
Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der
Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise nur teilweise. Die zweite Ausnehmung durchdringt die zweite
Halbleiterschicht beispielsweise teilweise. Die zweite
Ausnehmung durchdringt die aktive Schicht beispielsweise nicht .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist im Bereich der zweiten Ausnehmung ein zweiter Bereich der
Halbleiterschichtenfolge von der Frontfläche her entfernt, der an den ersten Bereich angrenzt. Die zweite Ausnehmung legt beispielsweise eine zurückgesetzte Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge frei.
Die zweite Ausnehmung legt beispielsweise eine weitere zurückgesetzte Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge frei. Beispielsweise bilden die Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge, die weitere zurückgesetzte
Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge, die zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge und die Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge ein weiteres Stufenprofil. Eine der Halbleiterschichtenfolge zugewandte Seitenfläche der zweiten Ausnehmung ist beispielsweise durch die
zurückgesetzte Frontfläche der zweiten Halbleiterschicht gebildet. Eine der Halbleiterschichtenfolge abgewandte weitere Seitenfläche der zweiten Ausnehmung ist
beispielsweise frei von jeglichem Material der
Halbleiterschichtenfolge .
Beispielsweise weist eine durch die zweite Ausnehmung
zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge eine aufgeraute Oberfläche auf, umfassend Erhebungen und Senken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die zweite Ausnehmung stellenweise entlang einer Breite der
Halbleiterlaserdiode. Die Breite der Halbleiterlaserdiode entspricht einer kleinsten Ausdehnung der Querschnittsfläche der Halbleiterlaserdiode in einer Richtung parallel zur
Haupterstreckungsebene, beispielsweise senkrecht zur
longitudinalen Richtung. Beispielsweise ist die Breite der Abstand zwischen zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der Halbleiterlaserdiode, beispielsweise die Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge .
Weiterhin ist der erste Bereich der ersten Ausnehmung direkt an den zweiten Bereich der zweiten Ausnehmung angrenzend. Die zweite Ausnehmung erstreckt sich damit beispielsweise
zwischen den zurückgesetzten Seitenflächen der
Halbleiterschichtenfolge. Die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung erstrecken sich beispielsweise vollständig entlang der Breite der Halbleiterlaserdiode. Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt der
Stegwellenleiter in Draufsicht mit der zweiten Ausnehmung in lateralen Richtungen bereichsweise. Der Stegwellenleiter überragt beispielsweise die zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge in lateralen Richtungen. Gemäß dieser Ausführungsform durchdringt die zweite Ausnehmung die zweite Halbleiterschicht teilweise. Die zweite Ausnehmung durchdringt die aktive Schicht beispielsweise nicht.
Bevorzugt ist im Bereich der Facette damit kein Material der Halbleiterschichtenfolge durch die zweite Ausnehmung
entfernt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt die erste Ausnehmung in Draufsicht nicht mit dem Stegwellenleiter in lateralen Richtungen. Der Stegwellenleiter ist beispielsweise in Draufsicht zwischen zwei sich gegenüberliegenden
zurückgesetzten Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in der ersten
Ausnehmung ein Füllmaterial angeordnet. Beispielsweise füllt das Füllmaterial die erste Ausnehmung vollständig aus. Eine Bodenfläche des Füllmaterials schließt beispielsweise plan mit der Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge ab.
Weiterhin schließt eine der zurückgesetzten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge abgewandte Seitenfläche des
Füllmaterials plan mit der Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge ab. Weiterhin steht das Füllmaterial beispielsweise in direktem Kontakt mit der
Halbleiterschichtenfolge .
Weiterhin ist beispielsweise in der zweiten Ausnehmung ein Füllmaterial angeordnet. Beispielsweise füllt das Füllmaterial die zweite Ausnehmung vollständig aus. Weiterhin schließt eine der zurückgesetzten Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge abgewandte Seitenfläche des
Füllmaterials plan mit der Frontfläche der
Halbleiterschichtenfolge ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Füllmaterial einen Brechungsindex auf, der verschieden von einem
Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge ist. Das
Füllmaterial umfasst beispielsweise ein dielektrisches
Material oder ein halbleitendes Material. Das Füllmaterial umfasst beispielsweise Si, Ge oder GaAs .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Füllmaterial ein strahlungsabsorbierendes Material oder ein strahlungsreflektierendes Material, das absorbierend oder reflektierend für Laserstrahlung ist. Das Füllmaterial umfasst bevorzugt ein Matrixmaterial, in das eine Vielzahl von Partikeln eingebracht ist. Bei dem Matrixmaterial kann es sich beispielsweise um ein Harz, wie um ein Epoxid oder um ein Silikon oder um eine Mischung dieser Materialien, handeln oder um ein keramisches Material.
Beispielsweise sind in das Matrixmaterial reflektierende Partikel eingebracht. Die reflektierenden Partikel sind beispielsweise für sichtbares Licht und/oder die
Laserstrahlung reflektierend ausgebildet. Die reflektierenden Partikel weisen beispielsweise eines der folgenden
Materialien auf oder sind durch eines der folgenden
Materialien gebildet: Ti02, Si02, Mf02. In diesem Fall ist das Füllmaterial dazu ausgebildet, beispielsweise mindestens 90 % oder mindestens 95 % der Laserstrahlung zu reflektieren. Alternativ oder zusätzlich können in das Matrixmaterial beispielsweise absorbierende Partikel eingebracht sein. Die absorbierenden Partikel können beispielsweise sichtbares Licht und/oder die Laserstrahlung absorbieren. In diesem Fall weist das Füllmaterial beispielsweise einen
Absorptionskoeffizienten von mindestens 100 cnr1 oder
mindestens 1000 cnr1 auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Füllmaterial ein Konversionsmaterial, das dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Beispielsweise weist die elektromagnetische Sekundärstrahlung größere
Wellenlängen auf als die Laserstrahlung. Beispielsweise sind in das Matrixmaterial Leuchtstoffpartikel eingebracht. Die Leuchtstoffpartikel verleihen dem Konversionsmaterial dabei die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften.
Für die Leuchtstoffpartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte
Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte
Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone, Quantumpunktleuchtstoffe. Die
Leuchtstoffpartikel können auch ohne das Matrixmaterial
Verwendung finden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in der ersten
Ausnehmung zumindest ein Sensorelement angeordnet, das zur Detektion zumindest einer der folgenden Größen ausgebildet ist: elektromagnetische Strahlung, elektrischer Widerstand, mechanische Kraft, Temperatur.
Die Detektion von elektromagnetischer Strahlung kann zum Beispiel durch einen Halbleiterdetektorchip wie etwa einen Fotodiodenchip erfolgen. Die Detektion des elektrischen
Widerstands kann zum Beispiel durch eine dotierte
Halbleiterschicht erfolgen. Die Detektion der mechanischen Kraft kann beispielsweise durch ein Piezo-Element erfolgen. Die Detektion der Temperatur erfolgt zum Beispiel durch ein Peltier-Element .
Beispielsweise können mehrere Sensorelemente in der ersten Ausnehmung angeordnet sein. Beispielsweise sind die
Sensorelemente in lateralen Richtungen nebeneinander in der ersten Ausnehmung angeordnet. Bodenflächen der Sensorelemente liegen beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene mit der Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge. Eine Seitenfläche eines äußersten Sensorelements, das der zurückgesetzten
Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge abgewandt ist, kann beispielsweise plan mit der Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge abschließen .
Weiterhin kann neben zumindest einem Sensorelement das
Füllmaterial in der Ausnehmung angeordnet sein. Ist das Sensorelement beispielsweise lichtsensitiv ausgebildet, kann das Füllmaterial zwischen dem Sensorelement und der
Halbleiterschichtenfolge angeordnet werden. Weiterhin kann das Füllmaterial beispielsweise elektrisch isolierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann das
Füllmaterial zwischen zumindest zwei Sensorelementen
angeordnet sein und diese voneinander elektrisch isolieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich eine dritte Ausnehmung von der Bodenfläche hin zur Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge. Die dritte Ausnehmung durchdringt die Halbleiterschichtenfolge von der Bodenfläche zu der
Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise nur teilweise. Die dritte Ausnehmung durchdringt die zweite
Halbleiterschicht beispielsweise teilweise. Beispielsweise durchdringt die dritte Ausnehmung die aktive Schicht nicht.
Die dritte Ausnehmung weist beispielsweise eine dreieckige, eine viereckige, eine sechseckige, eine runde Form, eine ovale Form oder eine elliptische Form auf. Eine maximale Ausdehnung in longitudinaler Richtung der dritten Ausnehmung ist beispielsweise kleiner als die Länge der
Halbleiterlaserdiode. Weiterhin ist eine maximale Ausdehnung senkrecht zur longitudinalen Richtung der dritten Ausnehmung beispielsweise kleiner als die Breite der
Halbleiterlaserdiode .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die dritte
Ausnehmung seitlich vollständig von einem Material der
Halbleiterschichtenfolge umgeben. Weiterhin ist die dritte Ausnehmung beispielsweise in lateralen Richtungen beabstandet zur ersten Ausnehmung.
Weiterhin kann sich beispielsweise eine Vielzahl von dritten Ausnehmungen von der Bodenfläche hin zur Deckfläche der
Halbleiterschichtenfolge erstrecken. Die dritten Ausnehmungen sind dabei in lateralen Richtungen beabstandet voneinander angeordnet. Jede der dritten Ausnehmungen ist dabei
beispielsweise vollständig von dem Material der
Halbleiterschichtenfolge umgeben .
Es ist möglich, dass die dritten Ausnehmungen entlang der longitudinalen Richtungen in äquidistanten Abständen
angeordnet sind.
Weiterhin ist es möglich, dass die dritten Ausnehmungen sich parallel zur longitudinalen Richtung erstrecken.
Beispielsweise erstrecken sich die dritten Ausnehmungen vollständig entlang einer Länge der Halbleiterlaserdiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt die dritte Ausnehmung in Draufsicht mit dem Stegwellenleiter. Weist die Halbleiterlaserdiode die Vielzahl von dritten Ausnehmungen auf, überlappen alle dritten Ausnehmungen mit dem
Stegwellenleiter in Draufsicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in der dritten Ausnehmung ein weiteres Füllmaterial angeordnet. Weist die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode beispielsweise die Vielzahl von dritten Ausnehmungen auf, kann das weitere
Füllmaterial in jeder dritten Ausnehmung angeordnet sein. Das weitere Füllmaterial füllt die dritten Ausnehmungen
beispielsweise vollständig und steht mit der
Halbleiterschichtenfolge beispielsweise in direktem Kontakt. Beispielsweise steht das weitere Füllmaterial mit der zweiten Halbleiterschichtenfolge in direktem Kontakt. Das weitere Füllmaterial kann beispielsweise dieselben Materialien umfassen oder aus denselben Materialien gebildet sein, wie das hier beschriebene Füllmaterial. Beispielsweise weist das weitere Füllmaterial einen
Brechungsindex auf, der verschieden von einem Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge ist.
Die Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge erfolgt beispielsweise über eine elektrische Kontaktierung an der Deckfläche des Stegwellenleiters, beispielsweise über die p- dotierte erste Halbleiterschicht. Ist die aktive Schicht unterhalb der zurückgesetzten Außenfläche der
Halbleiterschichtenfolge angeordnet, wird die aktive Schicht im Wesentlichen nur in dem Bereich unterhalb des
Stegwellenleiters bestromt und erzeugt nur in diesem Bereich elektromagnetische Strahlung. Der bestromte Bereich der aktiven Schicht ist durch einen aktiven Bereich gebildet. In diesem Fall ist der aktive Bereich im Wesentlichen nur im Bereich unterhalb des Stegwellenleiters angeordnet und in lateralen Richtungen im Wesentlichen durch die Seitenflächen des Stegwellenleiters begrenzt. Im Wesentlichen heißt hier, dass der eingeprägte Strom unter dem Stegwellenleiter
aufgeweitet sein kann und in lateralen Richtungen die
Seitenflächen des Stegwellenleiters überragt.
Die im Betrieb der Halbleiterlaserdiode erzeugte
Laserstrahlung weist beispielsweise eine einzige optische Mode oder eine Vielzahl an optischen Moden auf, die außerhalb des aktiven Bereichs exponentiell abklingen. Es ist möglich, dass sich die zumindest eine Mode beispielsweise in
vertikaler Richtung in die zweite Halbleiterschicht
erstreckt. Damit weist zumindest eine Mode der Laserstrahlung eine Ausdehnung in vertikaler Richtung auf, die bis in die zweite Halbleiterschicht hineinragt. Es ist weiterhin möglich, dass die zumindest eine dritte Ausnehmung mit dem weiteren Füllmaterial in einer
Seitenansicht mit der zumindest einen Mode der Laserstrahlung in vertikaler überlappt. Das heißt, die Intensität der
Laserstrahlung an einer Grenzfläche in vertikaler Richtung zwischen der zweiten Halbleiterschicht und der zumindest einen dritten Ausnehmung ist größer 0, wenn sich die
Laserstrahlung in die zumindest eine dritte Ausnehmung erstreckt. Beispielsweise weist die Intensität der
Laserstrahlung an der Grenzfläche einen Wert von größer oder gleich 0,05 %, insbesondere größer oder gleich 0,1 % oder größer oder gleich 0,5 % vom Maximum der Intensität der
Laserstrahlung auf.
Beispielsweise kann die zumindest eine Mode der
Laserstrahlung, die im aktiven Bereich erzeugt ist,
vorteilhafterweise geblockt oder gezielt geführt werden.
Weiterhin kann mittels der dritten Ausnehmungen, die mit dem weiteren Füllmaterial gefüllt sind, vorteilhafterweise ein Laser mit verteilter Rückkopplung (englisch „distributed feedback laser", kurz „DFB-Laser") realisiert werden.
Der Brechungsindexsprung an der Grenzfläche der zweiten
Halbleiterschicht zu dem weiteren Füllmaterial in vertikaler Richtung und/oder lateralen Richtungen kann eine so genannte Indexführung der Laserstrahlung bewirken. Das heißt, der Brechungsindexsprung bewirkt eine Wellenführung der in dem aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung in die vertikale Richtung und/oder lateralen Richtungen und trägt so zur Ausbildung von Lasermoden bei.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung von einer Vielzahl von kantenemittierenden Halbleiterlaserdioden angegeben. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines hier beschriebenen kantenemittierenden Halbleiterlasers. Das heißt, ein hier beschriebener
kantenemittierender Halbleiterlaser ist mit dem beschriebenen Verfahren herstellbar oder wird mit dem beschriebenen
Verfahren hergestellt. Sämtliche in Verbindung mit dem kantenemittierenden Halbleiterlaser offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren offenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Halbleiterwafer bereitgestellt, der eine Bodenfläche und eine Vielzahl von Stegwellenleitern an einer der Bodenfläche abgewandten Deckfläche umfasst. Der Halbleiterwafer umfasst beispielsweise eine hier beschriebene
Halbleiterschichtenfolge .
Die Stegwellenleiter erstrecken sich beispielsweise entlang einer Richtung in lateralen Richtungen über eine gesamte Länge des Halbleiterwafers. Die Stegwellenleiter sind
beispielsweise parallel zueinander angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen erzeugt, die sich von der Bodenfläche hin zu der Deckfläche erstreckt. Eine erste Ausnehmung der Vielzahl von ersten Ausnehmungen ist
beispielsweise zwei herzustellenden Halbleiterlaserdioden zugeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Halbleiterwafer zu Halbleiterlaserdioden durch die ersten Ausnehmungen hindurch vereinzelt. Beispielsweise kann vor dem Vereinzeln des Halbleiterwafers zu Halbleiterlaserdioden ein Füllmaterial in die ersten Ausnehmungen eingebracht werden.
In diesem Fall wird der Halbleiterwafer zu
Halbleiterlaserdioden durch das Füllmaterial hindurch
vereinzelt .
Sind die ersten Ausnehmungen mit dem Füllmaterial gefüllt, kann nachfolgend eine elektrische Kontaktierung auf der
Bodenfläche des Halbleiterwafers erzeugt werden. Die
elektrische Kontaktierung ist beispielsweise elektrisch leitend ausgebildet und umfasst beispielsweise ein Metall.
Die elektrische Kontaktierung kann beispielsweise eines der folgenden Materialen umfassen oder daraus bestehen: Ti, Pt, Au, ZnO, ITO, Cr, Od, Ni.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form werden die ersten
Ausnehmungen durch einen der folgenden Prozesse erzeugt:
Laserritzen, Sägen, Plasmaätzen, fotoelektrochemisches Ätzen. Durch solche Prozesse wird eine zurückgesetzte Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, sodass diese zurückgesetzte Oberfläche Aufrauungen aufweist.
Im Folgenden werden die hier beschriebene kantenemittierende Halbleiterlaserdiode sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figuren 1 und 2 schematische Darstellungen eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen
kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode, Figur 3 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen kantenemittierenden
Halbleiterlaserdiode,
Figuren 4 und 5 schematische Darstellungen eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen
kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode,
Figur 6 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen kantenemittierenden
Halbleiterlaserdiode,
Figur 7 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen kantenemittierenden
Halbleiterlaserdiode,
Figur 8 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen kantenemittierenden
Halbleiterlaserdiode,
Figuren 9, 10, 11, 12, 13 und 14 Darstellungen in Draufsicht jeweils eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode,
Figuren 15 und 16 Darstellungen jeweils eines
Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen
kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode, und
Figur 17 schematische Darstellung eines Verfahrensschritts eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von
kantenemittierenden Halbleiterlaserdioden . Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Gemäß der Figuren 1 und 2 sind schematische Darstellungen einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Gemäß Figur 1 ist eine Seitenansicht der kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 dargestellt, die eine
Halbleiterschichtenfolge 2 aufweist. Die
Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst eine Bodenfläche 2a, einen Stegwellenleiter 3 an einer der Bodenfläche 2a abgewandten Deckfläche 2b und eine Seitenfläche 2c, die quer zur
Deckfläche 2b angeordnet ist.
Weiterhin ist eine erste Ausnehmung 4 in der
Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet. Die erste Ausnehmung 4 erstreckt sich von der Bodenfläche 2a hin zur Deckfläche 2b der Halbleiterschichtenfolge 2. Die erste Ausnehmung 4 durchdringt die Halbleiterschichtenfolge 2 von der
Bodenfläche zu der zurückgesetzten Deckfläche der
Halbleiterschichtenfolge 2e nur teilweise.
Die erste Ausnehmung 4 erstreckt sich vollständig entlang einer Länge der Halbleiterlaserdiode la. Die erste Ausnehmung 4 erstreckt sich in lateralen Richtungen vollständig von einer der Frontfläche 2d gegenüberliegenden Rückseitenfläche 2g zur Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge 2d. In der ersten Ausnehmung 4 ist weiterhin ein Füllmaterial 9
angeordnet, das die erste Ausnehmung 4 vollständig ausfüllt.
Eine Frontansicht der kantenemittierenden
Halbleiterlaserdiode 1 ist in Verbindung mit dem
Ausführungsbeispiel der Figur 2 dargestellt.
Der Stegwellenleiter 3 ist durch einen stegförmigen erhöhten Bereich der Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet. Der
Stegwellenleiter 3 ragt als Vorsprung aus einer
zurückgesetzten Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge 2e heraus. Der Stegwellenleiter 3 weist eine Deckfläche 3a und daran angrenzende Seitenflächen 3b auf. Die Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge 2b ist durch die zurückgesetzte Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge 2e, der Seitenflächen des Stegwellenleiters 3b und der Deckfläche des
Stegwellenleiters 3a gebildet.
Im Bereich der ersten Ausnehmung 5 ist ein erster Bereich der Halbleiterschichtenfolge 5 von der Seitenfläche 2c her entfernt. Damit legt die erste Ausnehmung 4 eine
zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 6 frei. Weiterhin ist im Bereich der ersten Ausnehmung 4 der erste Bereich der Halbleiterschichtenfolge 5 von der
Frontfläche 2d her entfernt. Damit legt die erste Ausnehmung 4 eine zurückgesetzte Bodenfläche der
Halbleiterschichtenfolge 2f frei. Die Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge 2c, die zurückgesetzte Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge 2f, die zurückgesetzte
Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 6 und die
Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge 2a bilden ein
Stufenprofil . Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Ausnehmung 4 mit dem Füllmaterial 9 vollständig gefüllt. Eine Bodenfläche des Füllmaterials 9a schließt plan mit der Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge 2a ab. Weiterhin schließt eine der zurückgesetzten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 6 abgewandte Seitenfläche des Füllmaterials 9b plan mit der Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 2c ab.
Die schematische Schnittdarstellung der Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen
kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist in einer ersten Ausnehmung 4 kein Füllmaterial 9 angeordnet. Das heißt, die erste Ausnehmung ist frei vom Füllmaterial 9. Eine durch die erste Ausnehmung 4 zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 6 weist eine aufgeraute Oberfläche auf. Die aufgeraute Oberfläche ist beispielsweise dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, zu streuen. Vorteilhafterweise kann die Frontfläche 2d damit besonders gut kontrolliert werden.
Weiterhin ist eine longitudinale Richtung 14 durch einen Pfeil in Figur 3 gekennzeichnet. Der Stegwellenleiter 3 erstreckt sich hierbei in longitudinaler Richtung von einer Rückseitenfläche 2g zu einer Frontfläche 2d.
Gemäß der Figuren 4 und 5 sind schematische Darstellungen einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Wie in Figur 4 dargestellt, erstreckt sich die erste
Ausnehmung 4 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 stellenweise entlang einer Länge der Halbleiterlaserdiode la. Die erste Ausnehmung 4 weist hier eine Länge auf, die kleiner als die Länge der Halbleiterlaserdiode la ist. Die erste Ausnehmung 4 grenzt in diesem Ausführungsbeispiel nicht direkt an die Rückseitenfläche 2g und die Frontfläche 2d der Halbleiterschichtenfolge 2 an. Das heißt, die erste
Ausnehmung 4 ist in longitudinaler Richtung 14 beabstandet zu der Rückseitenfläche 2g und der Frontfläche 2d der
Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 legt die erste Ausnehmung 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 keine zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge 2 frei, da die erste Ausnehmung 4 in longitudinaler Richtung 14 beabstandet zur Frontfläche 2d angeordnet ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist eine
Frontansicht der kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 dargestellt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 umfasst die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode 1 eine zweite Ausnehmung 7, die die Halbleiterschichtenfolge 2 von der Bodenfläche 2a zu der Deckfläche 2b der
Halbleiterschichtenfolge teilweise durchdringt.
Im Bereich der zweiten Ausnehmung 7 ist ein zweiter Bereich der Halbleiterschichtenfolge 8 von der Frontfläche 2d her entfernt. Der zweite Bereich der Halbleiterschichtenfolge 8 grenzt an den ersten Bereich der Halbleiterschichtenfolge 5 direkt an. Die zweite Ausnehmung 7 legt eine zurückgesetzte Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge 2 frei (hier nicht gezeigt) .
Das Ausführungsbeispiel der Figur 6 zeigt eine Frontansicht der kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 durchdringt die erste Ausnehmung 4 die Halbleiterschichtenfolge 2 von der Bodenfläche 2a zu der zurückgesetzten Deckfläche 2e der
Halbleiterschichtenfolge 2 vollständig.
Die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode 1 sendet
Laserstrahlung von einer Facette 15 aus. Die Facette 15 ist durch einen Teil der Frontfläche 2d der
Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet. Vorteilhafterweise durchdringt die zweite Ausnehmung 7 die
Halbleiterschichtenfolge 2 an der Frontfläche 2d nur
teilweise, sodass die Facette 15 nicht durch die Ausnehmung geschädigt werden kann.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist eine
Seitenansicht der kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 dargestellt. Die erste Ausnehmung 4 durchdringt, wie in Figur 8 dargestellt, in ersten Sektoren 16 die
Halbleiterschichtenfolge 2 von der Bodenfläche 2a zu der zurückgesetzten Deckfläche 2e teilweise.
Weiterhin durchdringt die erste Ausnehmung 4 in zweiten
Sektoren 17 die Halbleiterschichtenfolge 2 von der
Bodenfläche 2a zu der zurückgesetzten Deckfläche 2e
vollständig. Die ersten Sektoren 16 und die zweiten Sektoren 17 grenzen direkt aneinander an und sind abwechselnd entlang der Länge der kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode la alternierend angeordnet.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 9 bis 14 ist jeweils eine Draufsicht auf eine Bodenfläche der
kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Figur 9 bildet mit dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ein gemeinsames
Ausführungsbeispiel. Die erste Ausnehmung 4 erstreckt sich von der Rückseitenfläche 2g zur Frontseitenfläche.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 9 weist die kantenemittierende Halbleiterlaserdiode 1 gemäß Figur 10 eine dritte Ausnehmung 11 auf. Die dritte Ausnehmung 11 erstreckt sich von der Bodenfläche 2a hin zur Deckfläche 2b der
Halbleiterschichtenfolge 2. Die dritte Ausnehmung 11
durchdringt die Halbleiterschichtenfolge 2 nur teilweise und durchdringt eine aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge 2 nicht.
Die dritte Ausnehmung 11 weist hier eine viereckige Form auf. Eine maximale Ausdehnung in longitudinaler Richtung 14 der dritten Ausnehmung 11 ist kleiner als die Länge der
Halbleiterlaserdiode. Weiterhin ist die dritte Ausnehmung 11 in lateralen Richtungen beabstandet zur ersten Ausnehmung 4.
In der dritten Ausnehmung 11 ist ein weiteres Füllmaterial 12 angeordnet und füllt die dritten Ausnehmungen 11 vollständig aus. Weiterhin ist die dritte Ausnehmung 11 seitlich
vollständig von einem Material der Halbleiterschichtenfolge 2 umgeben .
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 10 sind in der Halbleiterschichtenfolge 2 drei dritte Ausnehmungen 11 angeordnet, wie in Figur 11 dargestellt. Die dritten
Ausnehmungen 11 weisen jeweils eine runde Form auf und sind in lateralen Richtungen beabstandet zueinander angeordnet. Weiterhin sind die dritten Ausnehmungen 11 entlang der longitudinalen Richtungen in äquidistanten Abständen
angeordnet .
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 11 sind in der Halbleiterschichtenfolge 2 zwei dritte Ausnehmungen 11 angeordnet, wie in Figur 12 dargestellt. Die dritten
Ausnehmungen 11 weisen jeweils eine viereckige Form auf.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 13 erstecken sich die dritten Ausnehmungen 11 parallel zur longitudinalen Richtung 14. Die dritten Ausnehmungen 11 erstrecken sich vollständig entlang einer Länge der Halbleiterlaserdiode la.
Weiterhin ist in der Halbleiterschichtenfolge 2, wie in Figur 14 dargestellt, eine Vielzahl dritter Ausnehmungen 11
angeordnet, die jeweils als Streifen ausgebildet sind.
Mittels der Vielzahl dritter Ausnehmungen 11, die mit dem weiteren Füllmaterial 12 gefüllt sind, kann
vorteilhafterweise ein DFB-Laser realisiert werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 15 ist eine
Seitenansicht der kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode 1 dargestellt. Hier ist in der ersten Ausnehmung 4 im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein
Sensorelement 10 angeordnet. Mit dem Sensorelement 10 kann beispielsweise ein elektrischer Widerstand detektiert werden.
Das Sensorelement 10 umfasst beispielsweise n-dotiertes
Silizium. Eine elektrische Spannung, die über dem n-dotierten Silizium abfällt, kann dann mittels eines Spannungsmessgeräts 20 abgegriffen werden und damit der elektrische Widerstand detektiert werden. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 15 sind in der ersten Ausnehmung 4 mehrere Sensorelemente 10 angeordnet, wie in Figur 16 gezeigt. Die Sensorelemente 10 sind in lateralen Richtungen nebeneinander in der ersten Ausnehmung 4 angeordnet. Bodenflächen der Sensorelemente 10a liegen in einer gemeinsamen Ebene mit der Bodenfläche der
Halbleiterschichtenfolge 2a. Eine Seitenfläche des äußersten Sensorelements 10b, das der zurückgesetzten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge abgewandt ist, schließt plan mit der Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 2c ab. Neben den Sensorelementen 10 ist ein Füllmaterial 9 in der Ausnehmung angeordnet .
Beispielsweise umfassen die ersten beiden Sensorelemente 10, die der zurückgesetzten Seitenfläche der
Halbleiterschichtenfolge abgewandt sind, beispielsweise n- dotiertes Silizium und p-dotiertes Silizium. Die beiden
Sensorelemente 10 bilden beispielsweise einen
Halbleiterdetektorchip, der elektromagnetische Strahlung mittels eines Messgeräts 20 detektieren kann. Weiterhin ist das Sensorelement 10, das der zurückgesetzten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge zugewandt ist, ein Piezo- Element. Die Detektion der mechanischen Kraft kann
beispielsweise durch das Piezo-Element erfolgen.
Das Piezo-Element und der Halbleiterdetektorchip sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch das Füllmaterial 9
elektrisch isolierend voneinander getrennt.
Gemäß Figur 17 ist eine schematische Darstellung eines
Verfahrensschritts eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von kantenemittierenden Halbleiterlaserdioden in Draufsicht dargestellt .
Zunächst wird ein Halbleiterwafer 13 bereitgestellt, der eine Bodenfläche 13a und eine Vielzahl von Stegwellenleitern 3 an einer der Bodenfläche 13a abgewandten Deckfläche 13b umfasst.
In diesem Verfahrensschritt wird eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen 4 ausgehend von der Bodenfläche des
Halbleiterwafers 13a erzeugt. Die ersten Ausnehmungen 4 erstecken sich von der Bodenfläche 13a hin zu der Deckfläche 13b. Dimensionen in lateralen Richtungen der zu erzeugenden Halbleiterlaserdioden 1 sind exemplarisch in gestrichelten Linien auf der Bodenfläche des Halbleiterwafers 13a
dargestellt .
Nachfolgend wird der Halbleiterwafer 13 zu
Halbleiterlaserdioden 1 durch die ersten Ausnehmungen
hindurch vereinzelt (hier nicht gezeigt) .
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 kantenemittierende Halbleiterlaserdiode
la Länge Halbleiterlaserdiode
lb Breite Halbleiterlaserdiode
2 Halbleiterschichtenfolge
2a Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge
2b Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge
2c Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
2d Frontfläche der Halbleiterschichtenfolge
2e zurückgesetzte Deckfläche der Halbleiterschichtenfolge
2f zurückgesetzte Bodenfläche der Halbleiterschichtenfolge
2g Rückseitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
3 Stegwellenleiter
4 erste Ausnehmung
5 erster Bereich der Halbleiterschichtenfolge
6 zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
7 zweite Ausnehmung
8 zweiter Bereich der Halbleiterschichtenfolge
9 Füllmaterial
9a Bodenfläche des Füllmaterials
9b Seitenfläche des Füllmaterials
10 Sensorelement
10a Bodenfläche des Sensorelements
10b Seitenfläche des Sensorelements
11 dritte Ausnehmung
12 weiteres Füllmaterial
13 Halbleiterwafer
13a Bodenfläche des Halbleiterwafer
13b Deckfläche des Halbleiterwafer
14 longitudinale Richtung
15 Facette
16 erster Sektor 17 zweiter Sektor
20 Messgerät

Claims

Patentansprüche
1. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) mit:
- einer Halbleiterschichtenfolge (2), die eine Bodenfläche (2a), einen Stegwellenleiter (3) an einer der Bodenfläche (2a) abgewandten Deckfläche (2b) und eine Seitenfläche (2c) , die quer zur Deckfläche (2b) angeordnet ist, umfasst, und
- einer ersten Ausnehmung (4), die sich von der Bodenfläche (2a) hin zur Deckfläche (2b) erstreckt, wobei
- im Bereich der ersten Ausnehmung (4) ein erster Bereich der Halbleiterschichtenfolge (5) von der Seitenfläche (2c) her entfernt ist,
die erste Ausnehmung (4) in Draufsicht nicht mit dem Stegwellenleiter (3) in lateralen Richtungen überlappt,
in der ersten Ausnehmung (4) ein Füllmaterial (9) angeordnet ist, und
das Füllmaterial (9) ein strahlungsabsorbierendes
Material oder ein strahlungsreflektierendes Material umfasst.
2. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem eine durch die erste Ausnehmung (4) zurückgesetzte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (6) eine aufgeraute Oberfläche aufweist.
3. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich die erste Ausnehmung (4) stellenweise entlang einer Länge der Halbleiterlaserdiode (la) erstreckt.
4. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich die erste Ausnehmung (4) vollständig entlang einer Länge der Halbleiterlaserdiode (la) erstreckt.
5. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- sich eine zweite Ausnehmung (7) von der Bodenfläche (2a) hin zur Deckfläche (2b) der Halbleiterschichtenfolge (2) erstreckt,
- im Bereich der zweiten Ausnehmung (7) ein zweiter Bereich der Halbleiterschichtenfolge (8) von einer Frontfläche (2d) her entfernt ist, der an den ersten Bereich (5) angrenzt, und
- sich die zweite Ausnehmung (7) stellenweise entlang einer Breite der Halbleiterlaserdiode (lb) erstreckt.
6. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Stegwellenleiter (3) in Draufsicht mit der zweiten Ausnehmung (7) in lateralen Richtungen bereichsweise überlappt .
7. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Füllmaterial (9) einen Brechungsindex aufweist, der verschieden von einem Brechungsindex der
Halbleiterschichtenfolge (2) ist.
8. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Füllmaterial (9) ein Konversionsmaterial umfasst, das dazu ausgebildet ist, Laserstrahlung in
elektromagnetische Sekundärstrahlung einer anderen
Wellenlänge zu konvertieren.
9. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem in der ersten Ausnehmung (4) zumindest ein
Sensorelement (10) angeordnet ist, das zur Detektion
zumindest einer der folgenden Größen ausgebildet ist:
elektromagnetische Strahlung, elektrischer Widerstand, mechanische Kraft, Temperatur.
10. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- sich eine dritte Ausnehmung (11) von der Bodenfläche (2a) hin zur Deckfläche (2b) der Halbleiterschichtenfolge (2) erstreckt, und
- die dritte Ausnehmung (11) seitlich vollständig von einem Material der Halbleiterschichtenfolge (2) umgeben ist.
11. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die dritte Ausnehmung (11) in Draufsicht mit dem Stegwellenleiter (3) überlappt.
12. Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem in der dritten Ausnehmung (11) ein weiteres
Füllmaterial (12) angeordnet ist.
13. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von
kantenemittierenden Halbleiterlaserdioden (1) mit den
folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Halbleiterwafers (13), der eine
Bodenfläche (13a) und eine Vielzahl von Stegwellenleitern (3) an einer der Bodenfläche (13a) abgewandten Deckfläche (13b) umfasst, - Erzeugen einer Vielzahl von ersten Ausnehmungen (4), die sich von der Bodenfläche (13a) hin zur Deckfläche (13b) erstreckt,
- Vereinzeln des Halbleiterwafers (13) zu
Halbleiterlaserdioden (1) durch die ersten Ausnehmungen (4) hindurch, wobei
die ersten Ausnehmungen (4) in Draufsicht nicht mit den Stegwellenleitern (3) in lateralen Richtungen überlappen,
in den ersten Ausnehmungen (4) ein Füllmaterial (9) angeordnet ist, und
das Füllmaterial (9) ein strahlungsabsorbierendes
Material oder ein strahlungsreflektierendes Material umfasst.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die ersten Ausnehmungen (4) durch einen der folgenden Prozesse erzeugt werden: Laserritzen, Sägen, Plasmaätzen, fotoelektrochemisches Ätzen.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14,
bei dem eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt wird.
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