WO2022013063A2 - Optoelektronisches halbleiterbauelement, verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements und lidar-system - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement, verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements und lidar-system Download PDF

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    • H01S5/18383—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with periodic active regions at nodes or maxima of light intensity

Definitions

  • LIDAR Light Detection and Ranging
  • LIDAR Light Detection and Ranging
  • sensors are being used to an increasing extent in vehicles, for example for autonomous driving. For example, they are used to measure distances or to detect objects.
  • laser light sources with correspondingly high power are required.
  • a high beam quality is desired so that the emitted laser beam appears as a small point at a great distance.
  • Edge emitters are usually very good for the beam quality M 2 and their near/far field
  • edge-emitting lasers have a strong dependence of the emission wavelength on the ambient temperature.
  • the object of the present invention is to provide an improved optoelectronic semiconductor component.
  • An optoelectronic semiconductor component comprises a semiconductor layer stack in which a surface-emitting laser diode is formed.
  • the semiconductor layer stack has a first aperture stop.
  • a rating of the first aperture stop is less than 50 mpi in a first horizontal direction and less than the rating of the first aperture stop in a second horizontal direction.
  • the size of the first aperture stop in the second horizontal direction can be greater than 100 ⁇ m.
  • the surface-emitting laser diode can have a multiplicity of laser elements stacked one on top of the other.
  • the optoelectronic semiconductor component can also contain a tunnel junction that is suitable for connecting two adjacent laser elements of the plurality that are stacked on top of one another.
  • the optoelectronic semiconductor component further has a second aperture stop adjacent to the tunnel junction, wherein a dimension of the second aperture stop in the first horizontal direction is less than 50 ⁇ m.
  • the optoelectronic semiconductor component can also have a third aperture stop adjacent to an active zone, with a dimension of the third aperture stop in the second horizontal direction being greater than 100 ⁇ m.
  • the surface emitting laser diode may be formed in a semiconductor layer stack structured into a mesa.
  • the optoelectronic semiconductor component can also have an absorbing material on a sidewall of the mesa.
  • the absorbing material may comprise a semiconductor material with a bandgap that is smaller than that corresponding to a wavelength emitted by the laser diode.
  • a refractive index of the absorbing material can be at least as large as the refractive index of a semiconductor material of an active zone of the laser diode.
  • a side wall of the mesa is curved along the second horizontal direction.
  • a sidewall of the mesa may intersect a vertical direction.
  • a sidewall of the first aperture stop may run along a direction intersecting the first and second horizontal directions. According to further embodiments, a side wall of the first aperture stop can be structured along the second direction. Furthermore, a sidewall of the first aperture stop may be curved along the first or second direction.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component includes forming a semiconductor layer stack to form a surface-emitting laser diode, and forming a first aperture stop.
  • a dimension of the first aperture stop is less than 50 ⁇ m in a first horizontal direction and smaller than the dimension of the first aperture stop in a second horizontal direction.
  • the semiconductor layer stack can have an AlAs layer, and the formation of the first aperture stop includes an oxidation method for oxidizing the AlAs layer.
  • a LIDAR system includes the optoelectronic semiconductor component described above. Further embodiments relate to an optoelectronic device with the described optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 1A schematically illustrates components of an optoelectronic semiconductor device according to embodiments.
  • 1B illustrates an aperture stop
  • FIG. IC shows a structure of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate the construction of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIG. 2C illustrates characteristics of an optoelectronic semiconductor device according to embodiments.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIGS. 4A to 4H show examples of aperture stops which can be used in optoelectronic semiconductor components.
  • FIG. 5 illustrates a method for producing an optoelectronic semiconductor component.
  • FIG 6A shows the structure of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIG. 6B shows an apparatus for producing a component of the optoelectronic semiconductor component.
  • FIGS. 7A and 7B show a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIG. 9A shows a LIDAR system according to embodiments.
  • 9B shows an optoelectronic device according to embodiments.
  • Wafer or “semiconductor substrate” used in the following description may include any semiconductor-based structure that has a semiconductor surface. Wafer and structure are understood to include doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers optionally supported by a base underlying, and other semiconductor structures. For example, a layer of a first semiconductor material may be grown on a growth substrate of a second semiconductor material, such as a GaAs substrate, a GaN substrate, or a Si substrate, or of an insulating material, such as a sapphire substrate.
  • a second semiconductor material such as a GaAs substrate, a GaN substrate, or a Si substrate, or of an insulating material, such as a sapphire substrate.
  • the semiconductor can be based on a direct or an indirect semiconductor material.
  • semiconductor materials that are particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds that can be used, for example, to generate ultraviolet, blue or longer-wave light, such as GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaNN, Al GalnBN, phosphide semiconductor compounds that can be used to generate green or longer-wave light, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, and other semiconductor materials such as GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga 2Ü3 , diamond , hexagonal BN and combinations of these materials.
  • the stoichiometric ratio of the compound semiconductor materials can vary.
  • Other examples of semiconductor materials may include silicon, silicon-germanium, and germanium.
  • the term "semiconductor" also includes organic semiconductor materials
  • substrate generally includes insulating, conductive, or semiconductor substrates.
  • vertical as used in this specification is intended to describe an orientation that is substantially perpendicular to the first surface of a substrate or semiconductor body.
  • the vertical direction can correspond to a growth direction when layers are grown, for example.
  • lateral and horizontal as used in this specification are intended to describe an orientation or alignment that is substantially parallel to a first surface of a substrate or semiconductor body. This can be the surface of a wafer or a chip (die), for example.
  • the horizontal direction can, for example, lie in a plane perpendicular to a growth direction when layers are grown.
  • 1A schematically shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor component includes a semiconductor layer stack 109 in which a surface-emitting laser diode is formed.
  • the semiconductor layer stack 109 has a first rectangular aperture stop 115 .
  • a dimension of the first aperture stop 115 in a first horizon tal direction is less than 50 pm.
  • the surface-emitting laser diode is a VCSEL ("Vertical Cavity Surface Emitting Laser"). This comprises a first resonator mirror 110, a second resonator mirror 120 and an active zone 125.
  • the optoelectronic semiconductor component has an optical resonator's, which is formed between the first and the second resonator mirror 110, 120.
  • the first and the second resonator mirror 110, 120 each as
  • the thin layers can each be made up of a semiconductor material or else of a dielectric material.
  • the layers can alternately have a high refractive index ( n>3.1 when using semiconductor materials, n>1.7 when using dielectric materials) and a low refractive index (n ⁇ 3.1 when using semiconductor materials, n ⁇ 1.7 when using dielectric materials).
  • the layer thickness can be 1/4 or a multiple of 1/4, where 1 indicates the wavelength of the light to be reflected in the corresponding medium.
  • the first or the second resonator mirror can have, for example, 2 to 50 individual layers of the individual layers can be about 30 to 150 nm, for example 50 nm stack up can continue one or two or contain multiple layers thicker than about 180 nm, for example thicker than 200 nm.
  • the first resonator mirror 110 can contain semiconductor layers of the first conductivity type, for example p-type.
  • the second resonator mirror 120 can contain semiconductor layers of the second conductivity type, for example n-type.
  • the first and/or the second resonator mirror 110, 120 can be constructed from dielectric layers.
  • semiconductor layers of the first conductivity type can be arranged between the first resonator mirror 110 and the active zone 125 .
  • semiconductor layers of the second conductivity type can be arranged between the second resonator mirror 120 and the active zone 125 .
  • the active zone 125 can have, for example, a pn junction, a double heterostructure, a simple quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.
  • Quantum well structure has no meaning here with regard to the dimensionality of the quantization. It thus includes, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots as well as any combination of these layers.
  • the materials of the active zone can contain 125 GaAs.
  • An emission wavelength of the surface-emitting laser diode can thus be in a range from 100 nm to 1500 nm.
  • materials of the active zone can contain GaN (or Ga or N) or GaAs (or As).An emission wavelength of the surface-emitting laser diode can be in a range of 420 nm, for example to 980 nm, for example between 850 nm and 950 nm.
  • materials of the active zone can contain InP.
  • the length of the surface-emitting laser diode can be in the range from 1200 to 1600 nm, for example.
  • An aperture stop 115 is arranged in the semiconductor layer stack 109 .
  • the aperture stop 115 is arranged, for example, adjacent to the first and/or the second resonator mirror 110, 120.
  • the aperture stop 115 is, for example, insulating and thus limits the current flow and thus the injection of charge carriers into the area between the bordering parts of the aperture stop 115.
  • the first aperture stop 115 is, for example, rectangular.
  • the dimension of the first aperture stop 115 in a first horizontal direction is different from the dimension of the first aperture stop 115 in a second horizontal direction. As shown in FIG. 1A, the dimension of the first aperture stop in the first horizontal direction, for example the x-direction, is less than 50 ⁇ m.
  • the dimension d of the first aperture stop 115 in the first direction is substantially smaller than the dimension s in the second direction, for example the y-direction.
  • d can be less than 50 ⁇ m, for example less than 20 ⁇ m, for example about 10 ⁇ m.
  • dimension d can be greater than 5 pm.
  • the dimension s of the aperture stop 115 in the second direction can be greater than 100 pm, for example greater than 200 pm.
  • the dimension s can be about 1 mm or more, for example.
  • the dimension s can be less than 2 mm.
  • the ratio of the dimensions in the first and second direction d:s can be less than 5:100, for example less than 3:100.
  • the near field can be linear.
  • Such a design of the near field can be favorable for applications such as LIDAR systems or other applications in which, for example, an area is to be scanned over a large angular range with an approximately constant measurement from the direction perpendicular thereto.
  • the near field according to embodiments is not approximately round, but rather linear. The near field is thus similar to the near field of an edge-emitting laser.
  • a very high beam quality is achieved. Due to the small dimension d in the first direction, the number of modes that form in the first direction is reduced. In particular, with a dimensioning of d smaller than about 15 pm, only one mode can form in the first direction. As a result, a high beam quality and thus a low value for M 2 is achieved. As a further result, the laser beam generated can be focused very well, at least in the first direction, and can be formed with comparatively small optics, which means that compact systems can be implemented.
  • the change in wavelength with temperature is significantly reduced compared to an edge-emitting laser and is less than approximately 0.1 nm/K.
  • the surface emitting laser diode has a multiplicity of laser elements 122 stacked on top of one another. This is illustrated, for example, in FIG. IC.
  • a first resonator mirror 110 is above a substrate 100 arranged.
  • an aperture stop 115 is arranged above the first resonator mirror 110 .
  • the semiconductor layer stack 109 now has a multiplicity of active zones 125 which are connected to one another via tunnel junctions 127, for example. In this way, the semiconductor layer stack 109 can have more than three, for example about six or more than six laser elements 122 .
  • the laser elements 122 may further comprise suitable semiconductor layers of the first and second conductivity type, respectively adjacent to and connected to the active region 125.
  • the tunnel junctions 127 can each have highly p ++ -doped layers and n ++ -doped layers, via which the individual laser elements 122 can be connected to one another in each case.
  • the layer thicknesses of the individual semiconductor layers of the laser elements 122 are each dimensioned in such a way that the tunnel junctions 127 are each arranged at nodes of the standing wave that forms. In this way, the emission wavelength can be further stabilized.
  • high power densities of the emitted laser beam can be achieved. For example, such a surface-emitting semiconductor laser can emit a power of 75 W at 12 A.
  • the optoelectronic semiconductor component can have further aperture stops.
  • a second aperture stop 117 may be placed adjacent to the tunnel junction 127.
  • the second aperture stop 117 can adjoin the tunnel junction 127 .
  • the distance between the second aperture stop 117 and the tunnel junction 127 is less than the distance between the second Aperture diaphragm 117 and the active zone 125.
  • a measurement from the second aperture diaphragm 117 in the first horizontal direction is less than 50 mpi. That is, the aperture stop can only bring about a restriction in the first direction.
  • the aperture stop 117 can be arranged, for example, on the side of the tunnel junction 127 that faces a p-doped region.
  • the dimension of the second aperture stop 117 in the first direction may be the same as, or different from, the dimension of the first aperture stop 115 in the first direction.
  • FIG. 2B this is illustrated in which the dimension of the second aperture stop 117 in the first direction is smaller than the dimension of the first aperture stop 115 in the first direction.
  • FIG. 2C shows a plan view of the aperture stop 115.
  • the dimension d in the x-direction can be less than 40 ⁇ m.
  • the dimension S in the y-direction can be in the range of 1 mm.
  • the lower part of FIG. 2C shows a schematic cross-sectional view of the surface-emitting laser.
  • the active zone 125 is arranged between the first resonator mirror 110 and the second resonator mirror 120
  • the side flanks of the semiconductor layer stack 109 can optionally act as a resonator mirror. For this reason, further measures can used to suppress laser emission in the horizontal or y-direction.
  • FIG. 2D shows a schematic cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor device along the y-direction, ie the longer side of the first aperture stop 115.
  • a dimension of the third aperture stop in the second horizontal direction is larger than 100 pm.
  • the third aperture stop 119 can adjoin the active zone.
  • a distance between the active zone 125 and the third aperture stop 119 can be smaller than the distance between the active zone 125 and the tunnel junction 127. In this way, no current is impressed into the active zone 125 in this area. Rather, there is a high level of absorption of electromagnetic radiation in this area. Accordingly, laser activity in the horizontal direction can be suppressed.
  • the first aperture stop can also have no restriction along the second direction, i.e. there is no restriction of the flow along the second direction.
  • the length of the web can be virtually unlimited or less than 10 mm, for example less than 5 mm or 2 mm. In this way the laser is not pumped over the entire length along the second direction and there is high absorption in the region of the active region 125 where the laser is not pumped. In this way too, laser activity in the horizontal direction can be limited.
  • the semiconductor layer stack 109 may be structured into a mesa.
  • absorbent material rial 107 may be disposed over a sidewall 106 of the mesa 105.
  • the absorbent material 107 may be disposed over all of the sidewalls 106 of the mesa 105.
  • the absorbent material 107 can also be arranged only over the side walls 106 which extend along the first direction.
  • Fig. 3A shows a cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor device along the second direction, i.e. along the y-direction.
  • an absorbent material 107 may be disposed on a sidewall 106 of the mesa 105.
  • the absorbing material 107 may be a semiconductor material having a band gap smaller than that corresponding to a wavelength of the laser light.
  • an absorbing material 107 may include InAs, InP, InSb, CdSe, CdTe, HgSe, HgTe, and others.
  • a refractive index of the absorbing material can be greater than the refractive index of the material of the active region 125.
  • the absorbing material 107 can also be carbon, for example with a refractive index of 2.0, Ti0 2 with a refractive index of 2.5 to 3.1, SiC with a refractive index of 2.7, ZnS with a refractive index of ei 2.5, diamond with a refractive index of 2.4, or a molding material.
  • a metallization layer 108 can additionally be provided on the sidewalls 106 of the mesa 105 .
  • a metallization 108 can extend along a side wall 106 of the mesa 105, for example a side wall 106 along the first direction from a region of the second resonator mirror 120 to the substrate 100. In this way, heat generated in the optoelectronic semiconductor device can be better dissipated.
  • the metallization 108 serves as a power supply.
  • FIG. 3C shows a schematic cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor device according to further embodiments.
  • the metallization is provided here as a horizontal layer, for example at the level of the second resonator mirror 120 .
  • the metallization can dissipate the heat particularly well.
  • Wei terhin serves the metallization 108 as a power supply. Because, unlike in FIG. 3B, the metallization 108 is provided as a horizontal layer, it can be formed with any layer thickness, as a result of which the maximum current to be impressed can be adjusted.
  • the absorbing material 107 can insulate the metallization 108 from the substrate 100 .
  • a lateral or horizontal laser operation can be further reduced by a corresponding configuration of the first aperture 115.
  • the sidewall of the aperture stop 115 may have concave portions along the first direction.
  • the side wall can be tapered along the first direction.
  • the side wall of the aperture stop 115 can also be concave along the second direction.
  • the sidewall may be tapered along the second direction.
  • the sidewall may be textured along the second direction. For example, as shown in FIG. 4G, it may be saw-toothed. Furthermore, as shown in FIG. 4H, it may have a large number of concave portions.
  • a semiconductor layer stack 109 is grown on a substrate 100 .
  • the semiconductor layer stack 109 comprises layers for forming the first resonator mirror 110, the individual laser elements 122, the respective tunnel junctions 127 and the second resonator mirror 120.
  • some of the semiconductor layers may contain AlAs. These can be arranged in particular at locations on the semiconductor layer stack 109 at which aperture diaphragms are to be formed.
  • the semiconductor layer stack 109 is then structured into individual mesas. After photolithographic structuring, an etching process is carried out, so that the semiconductor layer stack 109 is subdivided into individual mesas 105.
  • a treatment 144 in hot steam is then carried out.
  • This oxidizes part of the AlAs layers to AIO, which is electrically insulating.
  • the AlAs layer for forming the aperture stops at different positions of the semiconductor layer stack 109 can each have a different Al content in order to bring about oxide growth at different speeds.
  • the trenches can be filled, for example, with the absorbing material 107, as shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the semiconductor layer stack 109 is structured in mesas via photolithographic and etching processes. The dimensions of the mesa are suitably adjusted so that after oxidation of the AlAs Layer the resulting aperture stops have the desired measurements.
  • Fig. 6A shows a cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor device in the y-z plane, i.e. along the long side of the aperture stop.
  • the optoelectronic semiconductor device 10 includes an absorbing semiconductor layer 112, such as germanium, over the sidewall 106 of the mesa.
  • germanium At around 850 nm, i.e. the wavelength of a GaAs laser, for example, germanium has a refractive index of 4.65. The refractive index of germanium is therefore higher than that of GaAs. In this way there is little reflection at the interface between the active zone 125 and the adjacent semiconductor layer 112. Accordingly, the quality of the forming resonator is very poor in the lateral direction.
  • Ge has a band gap of 0.8 eV, which roughly corresponds to 1550 nm. This means that IR radiation, which is emitted, for example, by the active zone 125, is very well absorbed by the absorbing layer 107 containing germanium. In this way, laser activity in the horizontal direction can be avoided very well.
  • the absorbent material can also be carbon, for example with a refractive index of 2.0, Ti0 2 with a refractive index of 2.5 to 3.1, SiC with a refractive index of 2.7, ZnS with a refractive index of 2, 5, diamond with a refractive index of 2.4, or a mold material.
  • Ge can be sputtered or evaporated.
  • 6B illustrates a schematic view of an apparatus for depositing an absorbing semiconductor layer 122 over the side wall 106 of the mesa 105.
  • the sputtering source 141 can be arranged such that an oblique deposition of the material occurs. In this manner, vertical or near-perpendicular sidewalls 106 of the mesa can be coated using the sputtering source 141 so that coverage of the sidewalls is obtained.
  • the wafer 140 with the individual structures, such as shown in FIG. 6A, is placed over a corresponding rotating holder 143.
  • FIG. 7A shows a cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor device according to further embodiments.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 7A is taken along the yz plane, ie it extends along the longer direction of the aperture stop.
  • the aperture stop is omitted here.
  • any of the aperture stops discussed above can be provided here.
  • a semiconductor absorbing layer 112 is disposed over sidewall 106 of mesa 105.
  • FIG. 7A an intermediate layer 113 can be provided over the absorbing semiconductor layer.
  • a conductive layer 114 can be arranged over the intermediate layer 113 .
  • the intermediate layer 113 can be an insulating layer.
  • the layer 113 can have a thickness greater than 50 nm, for example. It can be a single layer or made up of multiple layers.
  • the insulating layer 113 can include, for example, SiN, SiO, AlO or a combination of these materials.
  • the intermediate layer 113 can be provided in order to protect the absorbing semiconductor layer 112 and, if necessary, to prevent oxidation of this layer.
  • the absorbing semiconductor layer 112 can have a layer thickness greater than 100 nm, for example. For example, with a corresponding layer thickness, a large part of the incoming the electromagnetic radiation with smaller wavelengths are absorbed.
  • the intermediate layer 113 can also contain an absorbent material.
  • the conductive layer 114 can be provided for supplying electricity.
  • the mesa may not be patterned with sidewalls 106 that are strictly vertical.
  • the sidewalls 106 of the mesa may also slope. In this way, the quality of a possible horizontal resonator can be further reduced.
  • FIG. 7B illustrates a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor device according to further embodiments along the y-z direction.
  • the first aperture stop 115 and the optional second aperture stop 117 are illustrated.
  • a third aperture stop 119 (not shown) may also be provided in Figure 7B.
  • the side wall 106 of the mesa is again beveled, i.e. it does not run exactly perpendicular to the horizontal plane, but at an angle which differs from 90°.
  • An absorbing semiconductor layer 112 is again provided over the side walls 106 of the mesa.
  • Etching the mesa 105 to give the profile shown in FIGS. 7A and 7B can be performed using a dry etch process.
  • the lower region of the semiconductor layer stack 109 is not etched as quickly as the part of the semiconductor layer stack lying further up. For this reason, a mesa structure with sloping side walls is formed.
  • a horizontal dimension of the mesa tapers from bottom to top.
  • An angle between a side wall and the horizontal plane can, for example, be less than 90° and greater be greater than, for example, 75°.
  • the application of the absorbing semiconductor layer 112 can additionally be simplified.
  • the layers for forming the aperture stop which can contain AlAs, for example, can contain a varying proportion of Al in each case. Furthermore, their layer thickness can differ depending Weil. In this way, the layers lying further down in the semiconductor layer stack 109 can be oxidized more quickly. This can ensure, for example, that the aperture diaphragms that are formed each have the same dimensions, although the diameters of the mesa differ from one another at the different points. In this way, the emission wavelength of the semiconductor laser can be further stabilized.
  • the diameter of the aperture stops can be adjusted in each case by adjusting the Al content.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component includes forming (S100) a semiconductor layer stack to form a surface-emitting laser diode, and forming (S110) a first aperture stop.
  • a dimension of the first aperture stop in a first horizontal direction is less than 50 pm and smaller than the dimension of the first aperture stop in a second horizontal direction.
  • forming the semiconductor layer stack may include forming an AlAs layer.
  • Forming (S110) the first aperture stop may include an oxidation process for oxidizing the AlAs layer.
  • the Al content of AlAs layer can be adjusted according to a dimension to be achieved of the first aperture stop.
  • FIG. 9A shows a schematic arrangement of a LIDAR system 150 in which the optoelectronic semiconductor component 10 described can be used.
  • the typically ge pulsed laser radiation emitted by the optoelectronic semiconductor component 10 is emitted, for example, through a collimator optical system 157 and a deflection/scanning unit 154 .
  • the object beam 153 is radiated onto an object 156 and reflected by it.
  • the reflected beam 155 is produced in this way.
  • the reflected beam 155 is supplied to a detector 160 by receiving optics 152 .
  • the distance of the object 156 can be determined from the time difference between the transmission of the laser pulse and the reception of the laser pulse.
  • the semiconductor laser can be operated at a stable wavelength even at variable temperatures, it is possible to use a narrow-band detector.
  • the detector can use a narrow wavelength window less than 10 nm, or less than 5 nm, or even less than 1 nm.
  • the influence of solar radiation can be reduced and the S/N ratio can be increased.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 also has the first aperture stop 115 described, the near field is similar to the near field of an edge-emitting semiconductor laser. Accordingly, a wide angular range can be scanned in the horizontal direction with a comparatively small deflection of the deflection/scanning unit 154 .
  • a vertical position of the emitted laser beam can be kept approximately constant over the wide angle range.
  • 9B shows an optoelectronic device 15 according to embodiments.
  • the optoelectronic device 15 includes the optoelectronic semiconductor component 10 as described above.
  • the optoelectronic device 15 can be a laser scanner, another suitable measuring device or a MEMS (“micro-electromechanical system”).

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst einen HalbleiterschiebtStapel (109), in dem eine oberflächenemittierende Laserdiode ausgebildet ist. Der HalbleiterSchichtStapel (109) weist eine erste Aperturblende (115) auf. Eine Bemessung der ersten Aperturblende (115) in einer ersten horizontalen Richtung ist kleiner als 50 pm und kleiner als die Bemessung der ersten Aperturblende (115) in einer zweiten horizontalen Richtung.

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS UND
LIDAR-SYSTEM
LIDAR („Light Detection and Ranging")-Systeme werden in zuneh mendem Maße in Fahrzeugen, beispielsweise zum autonomen Fah ren, eingesetzt. Beispielsweise werden sie eingesetzt, um Ab stände zu messen oder Gegenstände zu erkennen. Um Objekte in größerer Entfernung zuverlässig erkennen zu können, sind La ser-Lichtquellen mit entsprechend hoher Leistung erforderlich. Insbesondere ist eine hohe Strahlqualität erwünscht, damit der emittierte Laserstrahl in weiter Entfernung als kleiner Punkt auftritt. Üblicherweise sind Kantenemitter aufgrund der Strahlqualität M2 und ihres Nah-/Fernfeldes sehr gut für der artige Anwendungen geeignet. Allerdings haben kantenemittie rende Laser eine starke Abhängigkeit der Emissionswellenlänge von der Umgebungstemperatur.
Aus diesem Grunde werden Anstrengungen unternommen, oberflä chenemittierende Halbleiterlaser bereitzustellen, die verbes serte Eigenschaften aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Ver fügung zu stellen.
Gemäß Ausführungsformen wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiter entwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen defi niert.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterschichtstapel , in dem eine oberflächenemittierende Laserdiode ausgebildet ist. Der Halbleiterschichtstapel weist eine erste Aperturblende auf. Eine Bemessung der ersten Aperturblende ist in einer ersten horizontalen Richtung klei ner als 50 mpiund kleiner als die Bemessung der ersten Aperturblende in einer zweiten horizontalen Richtung.
Beispielsweise kann die Bemessung der ersten Aperturblende in der zweiten horizontalen Richtung größer als 100 pm sein.
Die oberflächenemittierende Laserdiode kann eine Vielzahl übereinander gestapelter Laserelemente aufweisen.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann ferner einen Tunnelübergang, der geeignet ist, zwei benachbarte der Viel zahl übereinander gestapelter Laserelemente miteinander zu verbinden, enthalten.
Gemäß Ausführungsformen weist das optoelektronisches Halblei terbauelement ferner eine zweite Aperturblende benachbart zu dem Tunnelübergang auf, wobei eine Abmessung der zweiten Aperturblende in der ersten horizontalen Richtung kleiner als 50 pm ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann darüber hinaus eine dritte Aperturblende benachbart zu einer aktiven Zone aufweisen, wobei eine Abmessung der dritten Aperturblende in der zweiten horizontalen Richtung größer als 100 pm ist.
Die oberflächenemittierende Laserdiode kann in einem Halb leiterschichtstapel ausgebildet sein, der zu einer Mesa struk turiert ist.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner ein absorbierendes Material an einer Seitenwand der Mesa aufwei sen. Beispielsweise kann das absorbierende Material ein Halb leitermaterial mit einer Bandlücke umfassen, die kleiner ist als diejenige, die einer von der Laserdiode emittierten Wel lenlänge entspricht. Ein Brechungsindex des absorbierenden Ma terials kann mindestens so groß wie der Brechungsindex eines Halbleitermaterials einer aktiven Zone der Laserdiode sein.
Beispielsweise ist eine Seitenwand der Mesa entlang der zwei ten horizontalen Richtung gekrümmt. Gemäß weiteren Ausfüh rungsformen kann eine Seitenwand der Mesa eine vertikale Rich tung schneiden.
Gemäß Ausführungsformen kann eine Seitenwand der ersten Aperturblende entlang einer Richtung, die die erste und die zweite horizontale Richtung schneidet, verlaufen. Gemäß weite ren Ausführungsformen kann eine Seitenwand der ersten Apertur blende entlang der zweiten Richtung strukturiert sein. Weiter hin kann eine Seitenwand der ersten Aperturblende entlang der ersten oder zweiten Richtung gekrümmt sein.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Halbleiter schichtstapels zur Ausbildung einer oberflächenemittierenden Laserdiode, und das Ausbilden einer ersten Aperturblende. Eine Bemessung der ersten Aperturblende ist in einer ersten hori zontalen Richtung kleiner als 50 pm und kleiner als die Bemes sung der ersten Aperturblende in einer zweiten horizontalen Richtung .
Beispielsweise kann der Halbleiterschichtstapel eine AlAs- Schicht aufweisen, und das Ausbilden der ersten Aperturblende umfasst ein Oxidationsverfahren zum Oxidieren der AlAs- Schicht .
Ein LIDAR-System umfasst das vorstehend beschriebene opto elektronische Halbleiterbauelement. Weitere Ausführungsformen betreffen eine optoelektronische Vorrichtung mit dem beschriebenen optoelektronischen Halblei terbauelement .
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.
Fig. 1A veranschaulicht schematisch Komponenten eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
Fig. 1B veranschaulicht eine Aperturblende.
Fig. IC zeigt einen Aufbau eines optoelektronischen Halblei terbauelements gemäß Ausführungsformen.
Die Fig. 2A und 2B veranschaulichen den Aufbau eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
Fig. 2C veranschaulicht Eigenschaften eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
Fig. 2D zeigt einen Aufbau eines optoelektronischen Halblei terbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Die Fig. 3A bis 3C veranschaulichen ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß weiteren Ausführungsformen.
Die Fig. 4A bis 4H zeigen Beispiele von Aperturblenden, die in optoelektronischen Halbleiterbauelementen verwendbar sind.
Fig. 5 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Fig. 6A zeigt den Aufbau eines optoelektronischen Halbleiter bauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
Fig. 6B zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Komponen te des optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Die Fig. 7A und 7B zeigen eine Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
Fig. 8 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.
Fig. 9A zeigt ein LIDAR-System gemäß Ausführungsformen.
Fig. 9B zeigt eine optoelektronische Vorrichtung gemäß Ausfüh rungsformen .
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halb leiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basis unterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Bei spielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermate rial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleiter material, beispielsweise einem GaAs-Substrat, einem GaN- Substrat oder einem Si-Substrat oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein.
Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direk ten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Bei spiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung beson ders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultra violettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Al- GalnBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispiels weise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga2Ü3, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Bei spiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium- Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halbleitermaterialien ein.
Der Begriff „Substrat" umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.
Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli chen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann bei spielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.
Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder ei nes Chips (Die) sein.
Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen. Fig. 1A zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst einen Halb leiterschichtstapel 109, in dem eine oberflächenemittierende Laserdiode ausgebildet ist. Der Halbleiterschichtstapel 109 weist eine erste rechteckige Aperturblende 115 auf. Eine Be messung der ersten Aperturblende 115 in einer ersten horizon talen Richtung ist kleiner als 50 pm. Die oberflächenemittie rende Laserdiode stellt einen VCSEL ("Vertical Cavity Surface Emitting Laser") dar. Dieser umfasst einen ersten Resonator spiegel 110, einen zweiten Resonatorspiegel 120 und eine akti ve Zone 125.
Das optoelektronische Halbleiter-Bauelement weist einen opti schen Resonator auf, der zwischen dem ersten und dem zweiten Resonatorspiegel 110, 120 ausgebildet ist. Dabei können der erste und der zweite Resonatorspiegel 110, 120 jeweils als
DBR-Schichtstapel („distributed bragg reflector") ausgebildet sein und eine Vielzahl alternierende dünne Schichten unter schiedlicher Brechungsindizes aufweisen. Die dünnen Schichten können jeweils aus einem Halbleitermaterial oder auch aus ei nem dielektrischen Material aufgebaut sein. Beispielsweise können die Schichten abwechselnd einen hohen Brechungsindex (n > 3,1 bei Verwendung von Halbleitermaterialien, n > 1,7 bei Verwendung von dielektrischen Materialien) und einen niedrigen Brechungsindex (n < 3,1 bei Verwendung von Halbleitermateria lien, n < 1,7 bei Verwendung von dielektrischen Materialien) haben. Beispielweise kann die Schichtdicke l/4 oder ein Mehrfa ches von l/4 betragen, wobei l die Wellenlänge des zu reflek tierenden Lichts in dem entsprechenden Medium angibt. Der ers te oder der zweite Resonatorspiegel kann beispielweise 2 bis 50 Einzelschichten aufweisen. Eine typische Schichtdicke der einzelnen Schichten kann etwa 30 bis 150 nm, beispielweise 50 nm betragen. Der Schichtstapel kann weiterhin eine oder zwei oder mehrere Schichten enthalten, die dicker als etwa 180 nm, beispielsweise dicker als 200 nm sind.
Der erste Resonatorspiegel 110 kann Halbleiterschichten vom ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ enthalten. Der zweite Resonatorspiegel 120 kann Halbleiterschichten vom zwei ten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-Typ enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsformen können der erste und/oder der zwei te Resonatorspiegel 110, 120 aus dielektrischen Schichten auf gebaut sein. In diesem Fall können zwischen dem ersten Resona torspiegel 110 und der aktiven Zone 125 Halbleiterschichten vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet sein. Weiterhin können Halbleiterschichten vom zweiten Leitfähigkeitstyp zwischen dem zweiten Resonatorspiegel 120 und der aktiven Zone 125 angeord net sein.
Die aktive Zone 125 kann beispielsweise einen pn-Übergang, ei ne Doppelheterostruktur, eine Einf ach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf- Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur" entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten. Beispielsweise können die Materialien der aktiven Zone 125 GaAs enthalten. Eine Emissionswellenlänge der ober flächenemittierenden Laserdiode kann somit in einem Bereich von 100 nm bis 1500 nm liegen. Gemäß weiteren Ausführungsfor men können Materialien der aktiven Zone GaN (oder Ga oder N) oder GaAs (oder As) enthalten. Eine Emissionswellenlänge der oberflächenemittierenden Laserdiode kann beispielsweise in ei nem Bereich von 420nm bis 980nm liegen, beispielsweise zwi schen 850nm und 950nm. Gemäß weiteren Ausführungsformen können Materialien der aktiven Zone InP enthalten. Eine Emissionswel- lenlänge der oberflächenemittierenden Laserdiode kann bei spielsweise in einem Bereich von 1200 bis 1600 nm liegen.
Eine Aperturblende 115 ist in dem Halbleiterschichtstapel 109 angeordnet. Die Aperturblende 115 ist beispielsweise angren zend an den ersten und/oder den zweiten Resonatorspiegel 110, 120 angeordnet. Die Aperturblende 115 ist beispielsweise iso lierend und begrenzt somit den Stromfluss und somit die Injek tion von Ladungsträgern auf den Bereich zwischen den Umran dungsteilen der Aperturblende 115. Die erste Aperturblende 115 ist beispielsweise rechteckig ausgebildet. Die Abmessung der ersten Aperturblende 115 in einer ersten horizontalen Richtung unterscheidet sich von der Abmessung der ersten Aperturblende 115 in einer zweiten horizontalen Richtung. Wie in Fig. 1A dargestellt ist, ist die Bemessung der ersten Aperturblende in der ersten horizontalen Richtung, beispielsweise der x- Richtung kleiner als 50 gm.
Fig. 1B zeigt eine Draufsicht auf die erste Aperturblende. Wie zu sehen ist, ist die Bemessung d der ersten Aperturblende 115 in der ersten Richtung, beispielsweise der x-Richtung, wesent lich kleiner als die Bemessung s in der zweiten Richtung, bei spielsweise der y-Richtung. Beispielsweise kann d kleiner als 50 gm, beispielsweise kleiner als 20 pm, beispielsweise etwa 10 pm sein. Beispielsweise kann die Bemessung d größer als 5 pm sein. Weiterhin kann die Bemessung s der Aperturblende 115 in der zweiten Richtung größer als 100 pm, beispielsweise grö ßer als 200 pm sein. Die Bemessung s kann beispielsweise etwa 1 mm oder mehr betragen. Beispielsweise kann die Bemessung s kleiner als 2 mm sein. Beispielsweise kann das Verhältnis der Bemessungen in erster und zweiter Richtung d:s kleiner als 5:100, beispielsweise kleiner als 3:100 sein. Auf diese Weise wird eine oberflächenemittierende Laserdiode mit einem Nahfeld eines kantenemittierenden Lasers bereitge stellt. Beispielsweise kann das Nahfeld linienförmig ausgebil det sein. Eine derartige Ausbildung des Nahfelds kann günstig sein für Anwendungen wie beispielsweise LIDAR-Systeme oder an dere Anwendungen, bei denen beispielsweise ein Bereich über einen großen Winkelbereich mit ungefähr gleichbleibender Ab messung in dazu senkrechter Richtung abgetastet werden soll. Beispielsweise ist in diesem Fall das Nahfeld gemäß Ausfüh rungsformen nicht annähernd rund ausgebildet, sondern eher li nienförmig. Das Nahfeld ähnelt somit dem Nahfeld eines kanten emittierenden Lasers.
Weiterhin wird bei Verwendung der beschriebenen Aperturblende eine sehr hohe Strahlqualität erreicht. Aufgrund der kleinen Bemessung d in der ersten Richtung wird die Anzahl der sich ausbildenden Moden in der ersten Richtung reduziert. Insbeson dere kann bei einer Bemessung von d kleiner als ungefähr 15 pm sich nur eine Mode in der ersten Richtung ausbilden. Als Er gebnis wird eine hohe Strahlqualität und damit ein niedriger Wert für M2 erreicht. Als weiteres Ergebnis ist der erzeugte Laserstrahl, zumindest in der ersten Richtung, sehr gut fokus sierbar und kann mit vergleichsweise kleinen Optiken geformt werden, wodurch kompakte Systeme realisierbar sind.
Dadurch, dass der Laser als oberflächenemittierender Laser ausgebildet ist, ist die Veränderung der Wellenlänge mit der Temperatur gegenüber einem kantenemittierenden Laser deutlich reduziert und beträgt weniger als etwa 0,1 nm/K.
Gemäß Ausführungsformen weist die oberflächenemittierende La serdiode eine Vielzahl übereinander gestapelter Laserelemente 122 auf. Dies ist beispielsweise in Fig. IC veranschaulicht. Ein erster Resonatorspiegel 110 ist über einem Substrat 100 angeordnet. Ferner ist eine Aperturblende 115 über dem ersten Resonatorspiegel 110 angeordnet. Der Halbleiterschichtstapel 109 weist nun eine Vielzahl aktiver Zonen 125 auf, die bei spielsweise über Tunnelübergänge 127 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann der Halbleiterschichtstapel 109 mehr als drei, beispielsweise etwa sechs oder mehr als sechs Laserelemente 122 aufweisen. Die Laserelemente 122 können wei terhin geeignete Halbleiterschichten vom ersten und zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen, die jeweils an die aktive Zone 125 angrenzen und mit dieser verbunden sind.
Die Tunnelübergänge 127 können jeweils hoch p++-dotierte Schichten sowie n++-dotierte Schichten aufweisen, über die je weils die einzelnen Laserelemente 122 miteinander verbunden werden können. Gemäß Ausführungsformen sind die Schichtdicken der einzelnen Halbleiterschichten der Laserelemente 122 je weils derart bemessen, dass die Tunnelübergänge 127 jeweils an Knoten der sich ausbildenden stehenden Welle angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Emissionswellenlänge weiter stabili siert werden. Durch die Stapelung mehrerer Laserelemente 122 übereinander können hohe Leistungsdichten des emittierten La serstrahls erreicht werden. Beispielsweise kann ein derartiger oberflächenemittierender Halbleiterlaser eine Leistung von 75W bei 12A abstrahlen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das optoelektronische Halbleiterbauelement weitere Aperturblenden aufweisen.
Wie in Fig. 2A dargestellt ist, kann beispielsweise eine zwei te Aperturblende 117 benachbart zu dem Tunnelübergang 127 an geordnet sein. Beispielsweise kann die zweite Aperturblende 117 an den Tunnelübergang 127 angrenzen. Der Abstand zwischen der zweiten Aperturblende 117 und dem Tunnelübergang 127 ist beispielsweise geringer als der Abstand zwischen der zweiten Aperturblende 117 und der aktiven Zone 125. Dabei ist eine Ab messung der zweiten Aperturblende 117 in der ersten horizonta len Richtung kleiner als 50 mpi. D.h. die Aperturblende kann lediglich eine Beschränkung in der ersten Richtung bewirken. Die Aperturblende 117 kann beispielsweise auf der Seite des Tunnelübergangs 127, die einem p-dotierten Gebiet zugewandt ist, angeordnet sein. Da die Ladungsträgerbeweglichkeit von Löchern kleiner als die von Elektronen ist, kann in diesem Fall keine so schnelle laterale Diffusion erfolgen, so dass der Effekt der zweiten Aperturblende 117 auf der p-Seite stär ker ist als auf der n-Seite. Die Abmessung der zweiten Aperturblende 117 in der ersten Richtung kann genauso groß sein wie die Abmessung der ersten Aperturblende 115 in der ersten Richtung, sie kann aber auch von dieser verschieden sein.
Beispielsweise ist dies in Fig. 2B veranschaulicht, in der die Abmessung der zweiten Aperturblende 117 in der ersten Richtung kleiner ist als die Abmessung der ersten Aperturblende 115 in der ersten Richtung.
Fig. 2C zeigt im oberen Teil eine Draufsicht auf die Apertur blende 115. Beispielsweise kann die Abmessung d in x-Richtung kleiner als 40 pm sein. Weiterhin kann die Abmessung S in y- Richtung im Bereich von 1 mm liegen. Der untere Teil der Fig. 2C zeigt eine schematische Querschnittsansicht des oberflä chenemittierenden Lasers. Wie zu erkennen ist, ist bei einem derartigen Aufbau, bei dem die aktive Zone 125 zwischen dem ersten Resonatorspiegel 110 und dem zweiten Resonatorspiegel 120 angeordnet ist, möglich, dass eine Laseremission in y- Richtung stattfindet. Das heißt, die Seitenflanken des Halb leiterschichtstapels 109 können gegebenenfalls als Resonator spiegel wirken. Aus diesem Grunde können weitere Maßnahmen er- griffen werden, um eine Laseremission in horizontaler oder y- Richtung zu unterdrücken.
Fig. 2D zeigt eine schematische Querschnittsansicht der opto elektronischen Halbleitervorrichtung entlang der y-Richtung, d.h. der längeren Seite der ersten Aperturblende 115. Wie in Fig. 2D gezeigt, kann es sinnvoll sein, eine dritte Apertur blende 119 benachbart zur aktiven Zone vorzusehen, wobei eine Abmessung der dritten Aperturblende in der zweiten horizonta len Richtung größer als 100 pm ist. Beispielsweise kann die dritte Aperturblende 119 an die aktive Zone angrenzen. Ein Ab stand zwischen der aktiven Zone 125 und der dritten Apertur blende 119 kann kleiner sein als der Abstand zwischen der ak tiven Zone 125 und dem Tunnelübergang 127. Auf diese Weise wird in diesem Bereich kein Strom in die aktive Zone 125 ein geprägt. Vielmehr findet in diesem Bereich eine hohe Absorpti on von elektromagnetischer Strahlung statt. Entsprechend kann eine Laseraktivität in horizontaler Richtung unterdrückt wer den.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die erste Aperturblende auch keine Einschränkung entlang der zweiten Richtung haben, d.h. es findet keine Beschränkung des Stroms entlang der zwei ten Richtung statt. Alternativ kann beim Strukturieren einer Mesa die Länge des Stegs quasi unbegrenzt oder aber kleiner als 10mm, beispielsweise als 5mm oder 2mm sein. Auf diese Wei se wird der Laser nicht auf die gesamte Länge entlang der zweiten Richtung gepumpt und es findet eine hohe Absorption im Bereich der aktiven Zone 125 statt, dort, wo der Laser nicht gepumpt wird. Auch auf diese Weise kann eine Laseraktivität in der horizontalen Richtung begrenzt werden.
Der Halbleiterschichtstapel 109 kann zu einer Mesa struktu riert sein. Gemäß Ausführungsformen kann absorbierendes Mate- rial 107 über einer Seitenwand 106 der Mesa 105 angeordnet sein. Beispielsweise kann das absorbierende Material 107 über sämtlichen Seitenwänden 106 der Mesa 105 angeordnet sein. Das absorbierende Material 107 kann aber auch nur über Seitenwän den 106, die sich entlang der ersten Richtung erstrecken, an geordnet sein.
Fig. 3A zeigt eine Querschnittsansicht der optoelektronischen Halbleitervorrichtung entlang der zweiten Richtung, d.h. ent lang der y-Richtung. Wie in Fig. 3A gezeigt ist, kann ein ab sorbierendes Material 107 an einer Seitenwand 106 der Mesa 105 angeordnet sein. Beispielsweise kann das absorbierende Materi al 107 ein Halbleitermaterial mit einer kleineren Bandlücke als diejenige, die einer Wellenlänge des Laserlichts ent spricht, sein. Beispielsweise kann ein absorbierendes Material 107 InAs, InP, InSb, CdSe, CdTe, HgSe, HgTe und weitere umfas sen. Beispielsweise kann ein Brechungsindex des absorbierenden Materials größer sein als der Brechungsindex des Materials der aktiven Zone 125.
Auf diese Weise wird das horizontale Reflexionsvermögen in der zweiten Richtung an der Seitenwand unterdrückt. Insgesamt wird zum einen somit das Reflexionsvermögen vermindert. Weiterhin wird die Absorption der entstehenden elektromagnetischen Strahlung durch das absorbierende Material 107 bewirkt, was zu einer Unterdrückung der Laseraktivität in der horizontalen Richtung führt. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das ab sorbierende Material auch Kohlenstoff, beispielsweise mit ei nem Brechungsindex von 2,0, Ti02 mit einem Brechungsindex von 2,5 bis 3,1, SiC mit einem Brechungsindex von 2,7, ZnS mit ei nem Brechungsindex von 2,5, Diamant mit einem Brechungsindex von 2,4, oder ein Moldmaterial sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann zusätzlich eine Metalli sierungsschicht 108 an den Seitenwänden 106 der Mesa 105 vor gesehen sein. Beispielsweise kann, wie in Fig. 3B gezeigt ist, eine Metallisierung 108 sich entlang einer Seitenwand 106 der Mesa 105, beispielsweise einer Seitenwand 106 entlang der ers ten Richtung von einem Bereich des zweiten Resonatorspiegels 120 bis zum Substrat 100 erstrecken. Auf diese Weise kann in der optoelektronischen Halbleitervorrichtung erzeugte Wärme besser abgeführt werden. Zusätzlich dient die Metallisierung 108 als eine Stromzuführung.
Fig. 3C zeigt eine schematische Querschnittsansicht der opto elektronischen Halbleitervorrichtung gemäß weiteren Ausfüh rungsformen. Hier ist abweichend zur Darstellung in Fig. 3B die Metallisierung als horizontale Schicht, beispielsweise auf Höhe des zweiten Resonatorspiegels 120 vorgesehen. Auch hier kann die Metallisierung die Wärme besonders gut abführen. Wei terhin dient die Metallisierung 108 als Stromzuführung. Dadurch, dass anders als in Fig. 3B, die Metallisierung 108 als horizontale Schicht vorgesehen ist, kann sie mit beliebi ger Schichtdicke ausgebildet werden, wodurch der einzuprägende Maximalstrom einstellbar ist. Das absorbierende Material 107 kann die Metallisierung 108 vom Substrat 100 isolieren.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann ein lateraler oder hori zontaler Laserbetrieb durch eine entsprechende Ausgestaltung der ersten Apertur 115 weiter verringert werden. Beispielswei se kann die Seitenwand der Aperturblende 115 entlang der ers ten Richtung konkave Bereiche aufweisen. Weiterhin kann die Seitenwand entlang der ersten Richtung angeschrägt sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Seitenwand der Apertur blende 115 entlang der zweiten Richtung ebenfalls konkav aus gebildet sein. Wie in Fig. 4F gezeigt ist, kann die Seitenwand entlang der zweiten Richtung angeschrägt sein. Wie in den Fig. 4G und 4H dargestellt ist, kann die Seitenwand entlang der zweiten Richtung strukturiert sein. Beispielsweise kann sie, wie in Fig. 4G gezeigt ist, sägezahnmäßig ausgebildet sein. Weiterhin kann sie wie in Fig. 4H dargestellt ist, eine Viel zahl konkaver Bereiche aufweisen.
Fig. 5 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung der opto elektronischen Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen. Ein Halbleiterschichtstapel 109 wird auf einem Substrat 100 aufgewachsen. Der Halbleiterschichtstapel 109 umfasst Schich ten zur Ausbildung des ersten Resonatorspiegels 110, der ein zelnen Laserelemente 122, der jeweiligen Tunnelübergänge 127 sowie des zweiten Resonatorspiegels 120. Beispielsweise können einige der Halbleiterschichten AlAs enthalten. Diese können insbesondere an Stellen des Halbleiterschichtstapels 109 ange ordnet sein, an denen Aperturblenden auszubilden sind. Sodann erfolgt eine Strukturierung des Halbleiterschichtstapels 109 in einzelne Mesas. Nach einer fotolithographischen Strukturie rung wird ein Ätzverfahren durchgeführt, so dass der Halb leiterschichtstapel 109 in einzelne Mesas 105 unterteilt wird.
Nachfolgend wird eine Behandlung 144 in heißem Wasserdampf durchgeführt. Dadurch wird ein Teil der AlAs-Schichten zu AIO oxidiert, welches elektrisch isolierend ist. Beispielsweise kann die AlAs-Schicht zur Ausbildung der Aperturblenden an un terschiedlichen Positionen des Halbleiterschichtstapels 109 jeweils einen unterschiedlichen Al-Gehalt haben, um ein unter schiedlich schnelles Oxidwachstum zu bewirken. Nach Ätzen der einzelnen Mesas kann beispielsweise ein Auffüllen der Gräben erfolgen, beispielsweise mit dem absorbierenden Material 107, wie in den Fig. 3A bis 3C dargestellt ist. Die Strukturierung des Halbleiterschichtstapels 109 in Mesas erfolgt über photo lithographische und Ätzverfahren. Die Abmessungen der Mesa werden geeignet eingestellt, so dass nach Oxidation der AlAs- Schicht die sich ergebenden Aperturblenden die gewünschten Ab messungen haben.
Fig. 6A zeigt eine Querschnittsansicht der optoelektronischen Halbleitervorrichtung in der y-z-Ebene, d.h. entlang der lan gen Seite der Aperturblende.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten weist die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 eine absorbierende Halbleiterschicht 112, beispielsweise aus Germanium über der Seitenwand 106 der Mesa auf. Bei etwa 850 nm, d.h. beispiels weise der Wellenlänge eines GaAs-Lasers hat Germanium einen Brechungsindex von 4,65. Der Brechungsindex von Germanium ist damit größer als der von GaAs. Auf diese Weise gibt es wenig Reflexion an der Grenzfläche zwischen der aktiven Zone 125 und der angrenzenden Halbleiterschicht 112. Entsprechend ist die Qualität des sich ausbildenden Resonator in lateraler Richtung sehr schlecht. Darüber hinaus hat Ge eine Bandlücke von 0,8 eV, was in etwa 1550 nm entspricht. Das heißt, IR-Strahlung, die beispielsweise durch die aktive Zone 125 emittiert wird, wird von der Germanium enthaltenden absorbierenden Schicht 107 sehr gut absorbiert. Auf diese Weise kann eine Laser-Aktivität in horizontaler Richtung sehr gut vermieden werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das absorbierende Mate rial auch Kohlenstoff, beispielsweise mit einem Brechungsindex von 2,0, Ti02 mit einem Brechungsindex von 2,5 bis 3,1, SiC mit einem Brechungsindex von 2,7, ZnS mit einem Brechungsindex von 2,5, Diamant mit einem Brechungsindex von 2,4, oder ein Mold material sein.
Beispielsweise kann Ge aufgesputtert oder aufgedampft werden. Fig. 6B veranschaulicht eine schematische Ansicht einer Vor richtung zum Aufbringen einer absorbierenden Halbleiterschicht 122 über der Seitenwand 106 der Mesa 105. Wie in Fig. 6B ge zeigt ist, kann beispielsweise die Sputterquelle 141 so ange ordnet sein, dass eine schräge Aufbringung des Materials er folgt. Auf diese Weise können senkrechte oder annähernd senk rechte Seitenwände 106 der Mesa unter Verwendung der Sputter quelle 141 beschichtet werden, so dass eine Bedeckung der Sei tenwände erhalten wird. Der Wafer 140 mit den einzelnen Struk turen, wie beispielsweise in Fig. 6A gezeigt, ist über einem entsprechenden sich drehenden Halter 143 angeordnet.
Fig. 7A zeigt eine Querschnittsansicht der optoelektronischen Halbleitervorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. Die in Fig. 7A gezeigte Querschnittsansicht ist entlang der y-z-Ebene aufgenommen, d.h. sie erstreckt sich entlang der längeren Richtung der Aperturblende. Der Einfachheit halber ist hier die Aperturblende weggelassen. Es ist jedoch selbstverständ lich, dass hier jede der zuvor diskutierten Aperturblenden vorgesehen sein kann. Wie in Fig. 7A gezeigt ist, ist eine ab sorbierende Halbleiterschicht 112 über der Seitenwand 106 der Mesa 105 angeordnet. Weiterhin kann eine Zwischenschicht 113 über der absorbierenden Halbleiterschicht vorgesehen sein. Des Weiteren kann eine leitende Schicht 114 über der Zwischen schicht 113 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Zwischen schicht 113 eine isolierende Schicht sein. Die Schicht 113 kann beispielsweise eine Dicke größer als 50 nm haben. Sie kann eine einzelne Schicht sein oder aus mehreren Schichten aufgebaut sein. Die isolierende Schicht 113 kann beispielswei se SiN, SiO, A10 oder eine Kombination dieser Materialien um fassen. Die Zwischenschicht 113 kann vorgesehen sein, um die absorbierende Halbleiterschicht 112 zu schützen und gegebenen falls eine Oxidation dieser Schicht zu verhindern. Die absor bierende Halbleiterschicht 112 kann beispielsweise eine Schichtdicke größer als 100 nm haben. Beispielsweise kann bei einer entsprechenden Schichtdicke ein Großteil der eintreffen- den elektromagnetischen Strahlung mit kleinerer Wellenlänge absorbiert werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Zwischenschicht 113 auch ein absorbierendes Material enthal ten. Zusätzlich kann die leitende Schicht 114 zur Stromzufüh rung vorgesehen sein.
Wie in Fig. 7A weiterhin veranschaulicht ist, kann die Mesa nicht mit exakt vertikalen Seitenwänden 106 strukturiert sein. Alternativ können die Seitenwände 106 der Mesa auch schräg verlaufen. Auf diese Weise kann die Güte eines möglichen hori zontalen Resonators weiter reduziert werden.
Fig. 7B veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer opto elektronischen Halbleitervorrichtung gemäß weiteren Ausfüh rungsformen entlang der y-z-Richtung. In Fig. 7B sind die ers te Aperturblende 115 und die optionale zweite Aperturblende 117 veranschaulicht. Zusätzlich kann auch eine dritte Apertur blende 119 (nicht dargestellt) in Fig. 7B vorgesehen sein. Die Seitenwand 106 der Mesa ist wieder angeschrägt, d.h. sie ver läuft nicht exakt senkrecht zur horizontalen Ebene, sondern mit einem Winkel, der von 90° verschieden ist. Über den Sei tenwänden 106 der Mesa ist wieder eine absorbierende Halb leiterschicht 112 vorgesehen.
Eine Ätzung der Mesa 105, so dass sich das in Fig. 7A und 7B dargestellte Profil ergibt, kann unter Verwendung eines Tro- ckenätzverfahrens durchgeführt werden. Üblicherweise wird der untere Bereich des Halbleiterschichtstapels 109 nicht so schnell geätzt wie der weiter oben liegende Teil des Halb leiterschichtstapels. Aus diesem Grunde bildet sich eine Me- sastruktur mit schrägen Seitenwänden heraus. Beispielsweise verjüngt sich eine horizontale Abmessung der Mesa von unten nach oben. Ein Winkel zwischen einer Seitenwand und der ho rizontalen Ebene kann beispielsweise kleiner als 90° und grö- ßer als beispielsweise 75° sein. Dadurch kann zusätzlich das Aufbringen der absorbierenden Halbleiterschicht 112 verein facht werden.
Die Schichten zur Ausbildung der Aperturblende, die beispiels weise AlAs enthalten können, können einen jeweils variierenden Al-Anteil enthalten. Weiterhin kann ihre Schichtdicke sich je weils unterscheiden. Auf diese Weise können die weiter unten im Halbleiterschichtstapel 109 liegenden Schichten schneller oxidiert werden. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die sich ausbildenden Aperturblenden jeweils die selbe Abmessung haben, obwohl die Durchmesser der Mesa an den unterschiedlichen Stellen voneinander abweichen. Auf diese Weise kann die Emissionswellenlänge des Halbleiterlasers wei ter stabilisiert werden.
Alternativ kann durch Einstellen des Al-Gehalts jeweils der Durchmesser der Aperturblenden eingestellt werden.
Fig. 8 fasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektro nischen Halbleiterbauelements zusammen. Ein Verfahren zur Her stellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements um fasst das Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels zur Ausbildung einer oberflächenemittierenden Laserdiode, und das Ausbilden (S110) einer ersten Aperturblende. Eine Bemessung der ersten Aperturblende in einer ersten horizontalen Richtung ist kleiner als 50 pm und kleiner als die Bemessung der ersten Aperturblende in einer zweiten horizontalen Richtung.
Beispielsweise kann das Ausbilden des Halbleiterschichtstapels das Ausbilden einer AlAs-Schicht umfassen. Das Ausbilden (S110) der ersten Aperturblende kann ein Oxidationsverfahren zum Oxidieren der AlAs-Schicht umfassen. Der Al-Gehalt der AlAs-Schicht kann entsprechend einer zu erzielenden Bemessung der ersten Aperturblende eingestellt werden.
Fig. 9A zeigt eine schematische Anordnung eines LIDAR-Systems 150, in dem das beschriebene optoelektronische Halbleiterbau element 10 eingesetzt werden kann. Die von dem optoelektroni schen Halbleiterbauelement 10 emittierte, typischerweise ge pulste, Laserstrahlung wird beispielsweise durch eine Kollima toroptik 157 und eine Ablenk-/Scanneinheit 154 ausgesandt. Der Objektstrahl 153 wird auf ein Objekt 156 eingestrahlt und von diesem reflektiert. Dabei entsteht der reflektierte Strahl 155. Der reflektierte Strahl 155 wird durch eine Empfangsoptik 152 einem Detektor 160 zugeführt. Aus der zeitlichen Differenz zwischen dem Aussenden des Laserpulses und dem Empfang des La serpulses kann die Entfernung des Objekts 156 bestimmt werden.
Dadurch, dass der Halbleiterlaser auch bei variablen Tempera turen bei einer stabilen Wellenlänge betrieben werden kann, ist es möglich, einen schmalbandigen Detektor zu verwenden. Beispielsweise kann der Detektor ein enges Wellenlängenfenster kleiner als 10 nm oder als 5 nm oder sogar kleiner als 1 nm verwenden. Als Ergebnis kann der Einfluss der Sonneneinstrah lung reduziert werden und das Signal-Rausch-Verhältnis kann erhöht werden. Dadurch, dass das optoelektronische Halbleiter bauelement 10 weiterhin die beschriebene erste Aperturblende 115 aufweist, ist das Nahfeld dem Nahfeld eines kantenemittie renden Halbleiterlasers ähnlich. Entsprechend kann in horizon taler Richtung ein breiter Winkelbereich mit vergleichsweise geringer Auslenkung der Ablenk-/Scaneinheit 154 abgetastet werden. Eine vertikale Position des ausgesandten Laserstrahls kann über den breiten Winkelbereich annähernd konstant gehal ten werden. Fig. 9B zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 15 gemäß Aus führungsformen. Die optoelektronische Vorrichtung 15 umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 wie vorstehend beschrieben. Beispielsweise kann die optoelektronische Vor- richtung 15 ein Laserscanner, eine andere geeignete Messein richtung oder ein MEMS („mikro-elektromechanisches System") sein.
Obwohl hierin spezifische Aus führungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas- sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Optoelektronisches Halbleiterbauelement
15 Optoelektronische Vorrichtung
20 emittierte Strahlung
100 Substrat
105 Mesa
106 Seitenwand der Mesa
107 absorbierendes Material
108 Metallisierung
109 Halbleiterschichtstapel
110 erster Resonatorspiegel
112 absorbierende Halbleiterschicht
113 Zwischenschicht
114 leitende Schicht
115 erste Aperturblende
117 zweite Aperturblende
119 dritte Aperturblende
120 zweiter Resonatorspiegel
122 Laserelement
125 aktive Zone
127 Tunnelübergang
130 erstes Kontaktelement
135 zweites Kontaktelement
137 zweiter Anschlussbereich
140 Wafer
141 Sputterquelle
143 Substrathalter
144 Behandlung mit Wasserdampf
150 LIDAR-System
151 Strahlteiler
152 Empfangsoptik
153 Objektstrahl
154 Ablenk-/Scaneinheit Reflektierter Strahl Objekt Kollimatoroptik Detektor

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfas send: einen Halbleiterschichtstapel (109), in dem eine ober flächenemittierende Laserdiode ausgebildet ist, wobei der Halbleiterschichtstapel (109) eine erste Aperturblende (115) aufweist und eine Bemessung der ersten Aperturblende (115) in einer ersten horizontalen Richtung kleiner als 50 pm und klei ner als die Bemessung der ersten Aperturblende (115) in einer zweiten horizontalen Richtung ist, wobei der Halbleiter schichtstapel (109) zu einer Mesa (105) strukturiert ist und eine Seitenwand (106) der Mesa (105) eine vertikale Richtung schneidet.
2. Optoelektronisches Halbleiterelement (10) nach Anspruch 1, bei dem die Bemessung der ersten Aperturblende (115) in der zweiten horizontalen Richtung größer als 100 pm ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1 oder 2, bei dem die oberflächenemittierende Laserdio de eine Vielzahl übereinander gestapelter Laserelemente (122) aufweist.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 3, ferner mit einem Tunnelübergang (127), der geeignet ist, zwei benachbarte der Vielzahl übereinander gestapelter Laserelemente (122) miteinander zu verbinden.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 4, ferner mit einer zweiten Aperturblende (117) benach bart zu dem Tunnelübergang (127), wobei eine Abmessung der zweiten Aperturblende (117) in der ersten horizontalen Rich tung kleiner als 50 pm ist.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer dritten Aperturblende (119) benachbart zu einer aktiven Zone (125), wobei eine Abmessung der dritten Aperturblende (119) in der zweiten horizontalen Richtung größer als 100 pm ist.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem absorbierenden Material (107) an einer Seitenwand (106) der Mesa (105).
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 7, bei dem das absorbierende Material (107) ein Halb leitermaterial mit einer Bandlücke umfasst, die kleiner ist als diejenige, die einer von der Laserdiode emittierten Wel lenlänge entspricht.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 7 oder 8, bei dem ein Brechungsindex des absorbierenden Materials (107) mindestens so groß ist wie der Brechungsindex eines Halbleitermaterials einer aktiven Zone (125) der Laser diode.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Seitenwand (106) der Mesa (105) entlang der zweiten horizontalen Richtung ge krümmt ist.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Seitenwand der ers ten Aperturblende (115) entlang einer Richtung, die die erste und die zweite horizontale Richtung schneidet, verläuft.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Seitenwand der ersten Aperturblende (115) entlang der zweiten Richtung strukturiert ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Seitenwand der ersten Aperturblende (115) entlang der ersten oder zweiten Richtung gekrümmt ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), umfassend:
Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels (109) zur Ausbildung einer oberflächenemittierenden Laserdiode, Strukturieren des Halbleiterschichtstapels (109) zu einer Mesa (105), so dass eine Seitenwand (106) der Mesa (105) eine ver tikale Richtung schneidet, und
Ausbilden (S110) einer ersten Aperturblende (115), wo bei eine Bemessung der ersten Aperturblende (115) in einer ersten horizontalen Richtung kleiner als 50 pm und kleiner als die Bemessung der ersten Aperturblende (115) in einer zweiten horizontalen Richtung ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Halbleiter schichtstapel (109) eine AlAs-Schicht aufweist und das Ausbil den der ersten Aperturblende (115) ein Oxidationsverfahren zum Oxidieren der AlAs-Schicht umfasst.
16. LIDAR-System (150) mit dem optoelektronischen Halblei terbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
17. Optoelektronische Vorrichtung (15) mit dem optoelektro nischen Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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