DE10012869C2 - Vertikalresonator-Laserdiode mit koplanaren elektrischen Anschlußkontakten und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Vertikalresonator-Laserdiode mit koplanaren elektrischen Anschlußkontakten und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vertikalresonator- Laserdiode und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Die Erfindung bezieht sich so­ mit auf eine Vertikalresonator-Laserdiode (VCSEL), wie sie beispielsweise in der DE 198 13 727 A1 beschrieben worden ist. Bei dieser VCSEL ist zwischen einer ersten Bragg-Reflek­ tor-Schichtenfolge und einer zweiten Bragg-Reflektor-Schich­ tenfolge, von denen jede eine Mehrzahl von Spiegelpaaren auf­ weist, eine aktive Schichtenfolge zur Erzeugung von Laser­ strahlung angeordnet. Die beiden Bragg-Reflektor-Schichten­ folgen bilden einen Laserresonator und sind zusammen mit der aktiven Schichtenfolge zwischen einer ersten und einer zwei­ ten elektrischen Anschlußkontaktschicht angeordnet. Eine der beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen ist für die in der ak­ tiven Schichtenfolge erzeugte Laserstrahlung teildurchlässig, während die andere der beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen für die in der aktiven Schichtenfolge erzeugte Laserstrahlung hochreflektierend ist.
Derartige Vertikalresonator-Laserdioden finden zunehmendes Interesse bei der Anwendung in der optischen Kommunikations- und Datentechnik sowie für Signalanlagen oder dergleichen.
In dem der Druckschrift US 5,637,511 zugrunde gelegten Stand der Technik ist in Fig. 4A eine Vertikalresonator-Laserdiode bekannt. Eine Anschlusselektrode ist unmittelbar auf einer ersten als Bragg-Reflektor dienenden Schichtenfolge angeord­ net. Die zweite Anschlusselektrode erstreckt sich vollständig über eine kegelstumpfförmige Anordnung einer zweiten als Bragg-Refelektor dienenden Schichtenfolge und trapezförmig über weitere Bereiche der Laserdiode.
Eine bekannte VCSEL zur Emission von blauem Licht (EP 0 955 708 A2) weist eine erste Anschlusselektrode auf, die auf ei­ nem Teilbereich einer Gallium-Nitrid-Schicht (GaN-Schicht) angeordnet ist. Auf einem zweiten Teilbereich der GaN-Schicht wird eine mehrere Schichten umfassende Struktur ausgebildet in der eine zweite Anschlusselektrode auf einer Kontakt­ schicht der Struktur ausgebildet ist.
Bei einem weiteren bekannten VCSEL-Bauelement (EP 0 926 786 A2) wird auf einem Teilbereich der Oberfläche einer Schicht zur Stromleitung eine erste Anschlusselektrode ausgebildet. Auf einem weiteren Teilbereich der Oberfläche dieser Schicht wird eine Multi-Quantum-Well-Struktur und darauf ein aus meh­ reren Schichten bestehender Stromleitungsbereich ausgebildet. Eine zweite Anschlusselektrode ist unmittelbar auf der Ober­ fläche dieses Stromleitungsbereichs vertikal und horizontal versetzt zur ersten Anschlusselektrode ausgebildet.
Eine derartige Anordnung der Anschlusselektroden ist auch aus IEEE Trans. Photon. Techn. Lett., Vol. 12, No. 1, Jan. 2000, S. 1-3 bekannt.
Der in der DE 198 13 727 A1 beschriebene Aufbau weist elek­ trische Anschlußkontakte auf, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Bauelements befinden. In dem darin beschriebenen Ausführungsbeispiel befindet sich die Anodenkontaktschicht auf der lichtaustrittsseitigen Halbleiteroberfläche, während der Kathodenanschluß mit dem n-dotierten Substrat verbunden ist. Dieser Aufbau schränkt jedoch die Einsetzbarkeit der VCSEL zu stark ein. Für bestimmte Montagetechniken, wie Flip- Chip-Bonding oder eine Montage auf einfachen und preisgünsti­ gen Leadframes, wäre ein VCSEL-Design wünschenswert, bei dem die elektrischen Anschlüsse für Anode und Kathode sich auf einer gemeinsamen Hauptoberfläche des Bauelements, beispiels­ weise auf der Chipoberseite, befinden.
Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ver­ tikalresonator-Laserdiode und ein Verfahren zu ihrer Herstel­ lung anzugeben, durch welche ein Aufbau ermöglicht wird, in dem die elektrischen Anschlußkontakte im wesentlichen koplan­ ar auf ein und derselben Hauptoberfläche des Bauelements an­ geordnet sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Pa­ tentansprüche gelöst.
Demnach beschreibt die vorliegende Erfindung eine Vertikalre­ sonator-Laserdiode, bei der
  • - zwischen einer ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge und einer zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge, von denen jede eine Mehrzahl von Spiegelpaaren aufweist, eine ei­ nen pn-Übergang aufweisende aktive Schichtenfolge zur Erzeugung von Laserstrahlung angeordnet ist,
  • - die beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen einen Laser- Resonator bilden,
  • - die beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen und die akti­ ve Schichtenfolge in einem Strompfad zwischen zwei von­ einander isolierten elektrischen Anschlußkontakten ange­ ordnet sind, die beide auf ein und derselben Hauptober­ fläche der Laserdiode aufgebracht sind, wobei
  • - ein erster Anschlußkontakt mit der der Hauptoberfläche zugewandten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge verbunden ist, und
  • - ein zweiter elektrischer Anschlußkontakt mit der der Hauptoberfläche abgewandten Bragg-Reflektor-Schichten­ folge durch eine sich von der Hauptoberfläche bis minde­ stens zu dem pn-Übergang erstreckenden Kontaktierungszo­ ne relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit verbunden ist, und
  • - die Kontaktierungszone von der der Hauptoberfläche zuge­ wandten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge durch eine Isola­ tionszone elektrisch isoliert ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Verti­ kalresonator-Laserdiode weist die folgenden Verfahrensschrit­ te auf:
  • A) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats;
  • B) Aufbringen einer ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge, einer einen pn-Übergang aufweisenden aktiven Schichten­ folge und einer zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge auf das Substrat, durch welche Schichtenfolgen ein La­ serresonator gebildet wird;
  • C) Ausbilden einer sich von der Oberfläche der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge bis mindestens zu dem pn- Übergang erstreckenden Kontaktierungszone relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit;
  • D) Ausbilden einer zur elektrischen Isolierung dienenden Isolationszone zwischen der Kontaktierungszone und der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge;
  • E) Aufbringen von elektrischen Anschlußkontakten (7, 8) auf eine gemeinsame Hauptoberfläche der Laserdiode, wobei ein erster Anschlußkontakt (7) mit der zweiten Bragg- Reflektor-Schichtenfolge (4) verbunden und ein zweiter Anschlußkontakt (8) mit der Kontaktierungszone (6) ver­ bunden wird.
Dabei können die Verfahrensschritte C) und D) in der oben an­ gegebenen Reihenfolge, prinzipiell aber auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. In letzterem Fall wird zuerst die Isolationszone zwischen der zweiten Bragg-Reflektor- Schichtenfolge und einem als Kontaktierungszone vorgesehenen Abschnitt erzeugt, und anschließend wird die Kontaktierungs­ zone gemäß Verfahrensschritt C) in dem dafür vorgesehenen Ab­ schnitt ausgebildet.
Die Isolationszone zwischen der Kontaktierungszone und der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß durch vertikale Strukturie­ rung, also im wesentlichen durch einen oder mehrere Ätz­ schritte ein Graben zwischen der Kontaktierungszone und der einen Bragg-Reflektor-Schichtenfolge geformt wird und der Graben mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedoch nicht nur dieser Graben geformt, sondern es werden um einen heraus­ zubildenden lichtemittierenden Bereich der Laserdiode größere Bereiche der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge und der aktiven Schichtenfolge durch vertikale Strukturierung ent­ fernt, so daß der lichtemittierende Bereich als eine mesaför­ mige Struktur zurückbleibt. Bevor die entfernten Bereiche dann mit dem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt wer­ den, können dann anhand der freistehenden mesaförmigen Struk­ tur in an sich bekannter Weise (s. DE 198 13 727 A1) Strom­ aperturschichten geformt werden. Diese können bei einer La­ serdiode auf der Basis von III-V-Material durch Oxidieren von Schichten mit relativ hohem Aluminiumgehalt hergestellt wer­ den, wodurch in Abhängigkeit von den Prozeßbedingungen, der Oxidation, dem Aluminiumgehalt und der Dicke der Schicht ein oxidierter, ringförmiger, an die Seitenwände der mesaförmigen Struktur angrenzender und umlaufender Abschnitt gebildet wird. Diese Stromaperturschicht kann innerhalb der ersten oder der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge angeordnet sein. Durch die Prozeßbedingungen kann auch die Breite des ringförmigen Abschnitts, also der Durchmesser des Stromdurch­ laßbereiches, relativ gezielt eingestellt werden. Nach dem Herstellen der einen oder der mehreren Stromaperturschichten können dann die bei der Mesaätzung entfernten Bereiche mit dem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt werden.
Wenn eine Vertikalresonator-Laserdiode auf der Basis von III- V-Material hergestellt werden soll, können bereits beim Aufwachsen der Schichtstruktur Schichten mit einer derartigen Materialzusammensetzung entweder als Zwischenschichten zwi­ schen den Spiegelpaaren oder als Teilschichten der Spiegel­ paare in der ersten oder der zweiten Bragg-Reflektor-Schich­ tenfolge aufgewachsen werden, so daß aus ihnen in einem spä­ teren Prozeß Stromaperturschichten gebildet werden können. Bei einer Vertikalresonator-Laserdiode auf der Basis von (Al, Ga) As werden derartige Schichten, die als Stromapertur­ schichten vorgesehen sind, mit einem relativ hohen Aluminium­ gehalt geformt.
Die Kontaktierungszone kann dadurch hergestellt werden, indem Fremdatome durch Diffusion oder Implantation in das Bauele­ ment eingebracht werden. Diese Fremdatome werden in dem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel auf der lichtaustrittssei­ tigen Hauptoberfläche des Bauelements eingebracht. Durch sie soll eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit in der Kon­ taktierungszone hergestellt werden. Die Fremdatome können al­ so beispielsweise ein Dotierstoff sein, durch den in der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge im Bereich der zu er­ zeugenden Kontaktierungszone eine relativ hohe n- oder p-Do­ tierung erzeugt wird. Im Falle von III-V-Material kann bei­ spielsweise eine Dotierung mit Zinkatomen, also eine p-Dotie­ rung, vorgenommen werden. Diese kann beispielsweise durch ei­ ne Diffusion bei etwa 600°C-650°C vorgenommen werden. Dabei kann auch eine Durchmischung der Schichten mit unterschiedli­ chem Al-Gehalt (disordering) herbeigeführt werden. Dieser Ef­ fekt stellt für die Funktion des Bauelementes keinen Nachteil dar, sondern sorgt für eine Kontaktierungszone mit guter elektrischer Leitfähigkeit ohne störende Heterogrenzflächen. Vor der Durchführung des Diffusionsschrittes kann eine Mas­ kierung vorgenommen werden, indem beispielsweise eine Maskie­ rungsschicht, wie eine Si3N4-Schicht, mit einer Maskenöffnung im Bereich der zu formenden Kontaktierungszone auf der Hauptoberfläche der Bauelements abgeschieden wird. Die Größe und Form der Maskenöffnung legt die laterale Begrenzung der Kontaktierungszone fest, während ihre Tiefe durch die Prozeß­ bedingungen der Diffusion bestimmt wird.
Das Einbringen von Fremdatomen mit dem Ziel der Dotierung kann alternativ auch durch eine Ionenimplantation durchge­ führt werden. Hierbei kann ebenfalls eine Maskenschicht, wie eine Si3N4-Maskenschicht, zum Einsatz kommen. Die Implantati­ on kann durch eine Anzahl von Implantationsschritten mit ge­ eignet gewählten Implantationsenergien und -dosen durchge­ führt werden, so daß eine Kontaktierungszone mit über die Tiefe ausreichend homogener elektrischer Leitfähigkeit herge­ stellt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Vertikalresonator-Laserdiode anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A-D die Zwischenprodukte bei der erfindungsgemäßen Her­ stellung einer Vertikalresonator-Laserdiode nach einzelnen Verfahrensschritten in einer Quer­ schnittsdarstellung in einer Ebene durch die me­ saförmige Struktur.
In der Fig. 1A ist die einer Vertikalresonator-Laserdiode zu­ grunde liegende Schichtstruktur dargestellt. Auf einem p-dotierten GaAs-Substrat 1 wird zuerst eine erste, untere, p-dotierte Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2 aufgewachsen, die aus einzelnen identischen Spiegelpaaren aufgebaut ist. Die Spiegelpaare bestehen jeweils aus zwei p-dotierten AlGaAs- Schichten unterschiedlicher Bandlücke, d. h. beispielsweise unterschiedlicher Aluminiumkonzentration. Auf diese erste Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2 wird eine einen pn-Übergang aufweisende aktive Schichtenfolge 3 aufgewachsen, die eine aktive, lichtemittierende Zone aufweist. Diese kann eine in­ trinsische Zone eines aus Volumenhalbleitermaterial gebildeten pn-Übergangs sein. Die aktive Zone kann jedoch auch aus einer Einfach- oder Mehrfach-Quantentrogstruktur gebildet sein. Die Emissionswellenlänge der Laserdiode kann beispiels­ weise 850 nm betragen.
Auf die aktive Schichtenfolge 3 wird dann eine zweiter, obe­ re, n-dotierte Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 4 aufgebracht, die ebenfalls wie die erste Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2 aus einzelnen identischen Spiegelpaaren aufgebaut ist.
Der Reflexionsgrad der beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen ist derart in an sich bekannter Weise durch Wahl der Schicht­ dicken und/oder Materialzusammensetzungen der Spiegelpaare auf die Emissionswellenlänge abgestimmt, daß die erste, unte­ re Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2 einen hohen Reflexions­ grad, idealerweise 100%, aufweist, während die zweite, obere Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 4 teildurchlässig ist, damit die emittierte Laserstrahlung ausgekoppelt werden kann.
Die nach diesen Verfahrensschritten hergestellte Struktur ist in der Fig. 1A dargestellt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel soll die Laserdiode dadurch elektrisch kontaktiert werden, daß auf ihre, dem Sub­ strat gegenüberliegende, lichtaustrittsseitige Hauptoberflä­ che zwei elektrische Anschlußkontakte im wesentlichen koplan­ ar aufgebracht werden. Im folgenden wird daher eine elek­ trisch leitfähige Verbindung zwischen der p-Seite des pn- Übergangs und der lichtaustrittsseitigen Hauptoberfläche ge­ schaffen. Dies wird dadurch erreicht, daß Fremdatome durch einen Diffusionsprozeß von der lichtaustrittsseitigen Haupto­ berfläche eingebracht und somit eine elektrisch leitfähige Kontaktierungszone 6 erzeugt wird (Fig. 1B). Im vorliegenden Fall kann beispielsweise die Spezies der Fremdatome derart gewählt werden, daß die Kontaktierungszone 6 p-leitend wird. Beispielsweise können Zinkatome in einem Diffusionsprozeß bei etwa 600°C-650°C eindiffundiert werden. In dem Bereich der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 4 stellt das Einbrin­ gen von p-leitendem Material eine Umdotierung oder Invertie­ rung des Halbleitermaterials dar, da die zweite Bragg-Reflek­ tor-Schichtenfolge 4 ursprünglich n-dotiert ist. Im Bereich der ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2 wird dagegen durch diesen Vorgang die dort bereits vorhandene p-Dotierung verstärkt. Die Kontaktierungszone 6 sollte möglichst stark dotiert werden, um einerseits eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit zu erzielen und um andererseits eine möglichst große Homogenität der Kontaktierungszone 6 zu erzielen, wo­ durch der Einfluß der in diesem Bereich ursprünglich vorhan­ denen Heterogrenzflächen nahezu zum Verschwinden gebracht wird.
Anstelle eines Diffusionsprozesses können auch Fremdsubstan­ zen mittels Ionenimplantation eingebracht werden. Um dabei eine ausreichend homogen dotierte Zone zu erzielen, werden vorzugsweise mehrere Implantationsschritte bei verschiedenen Tonenenergien und -dosen durchgeführt. Anschließend wird ein Temperprozeß zum Ausheilen und zur elektrischen Aktivierung der implantierten Ionen durchgeführt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktierungszone bis zu dem Substrat. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Um einen geschlossenen Stromkreis zu formen, ist es prinzipiell aus­ reichend, wenn die Kontaktierungszone bis zu dem pn-Übergang reicht.
Das Einbringen von Fremdatomen erfolgt bevorzugtermaßen durch eine Maske, durch die die nicht zu dotierenden Bereiche abge­ deckt werden. Die Maske kann beispielsweise in Form einer Si3N4-Schicht für eine Diffusion oder einer Goldschicht für eine Implantation auf der Oberfläche abgeschieden werden, wo­ bei die Maskenschicht eine Öffnung aufweist, durch die late­ ralen Abmessungen der Kontaktierungszone 6 definiert werden. Nach der Durchführung des Diffusions- oder Implantationsvor­ gangs der Fremdsubstanzen wird die Maskenschicht wieder entfernt. In Fig. 1B ist die Struktur nach der Herstellung der Kontaktierungszone 6 dargestellt.
Anschließend wird gemäß Fig. 1C durch einen Ätzvorgang eine mesaförmige Struktur 9 erzeugt, die den lichtemittierenden Bereich der Laserdiode bildet. Diese mesaförmige Struktur 9 kann beispielsweise quadratischen oder rechteckigen Quer­ schnitt aufweisen, wobei die Seitenflanken vorzugsweise leicht abgeschrägt sind. Der Ätzvorgang erfolgt auf allen Seiten der mesaförmigen Struktur 9 bis zu einer vorbestimmten Schicht der ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2. An­ schließend wird eine Stromaperturschicht 22 dadurch herge­ stellt, daß eine selektive Oxidation einer dafür vorgesehenen Schicht der ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 2 mit rela­ tiv hohem Aluminiumgehalt durchgeführt wird. Diese selektive Oxidation kann beispielsweise in einer mit Wasserdampf gesät­ tigten Stickstoff-Atmosphäre bei ca. 400°C durchgeführt wer­ den. Die Selektivität des Oxidationsprozesses wird über den größeren Aluminiumgehalt und/oder eine größere Schichtdicke (bei gleichem Aluminiumgehalt) als bei den anderen Schichten in der Laserdiode erreicht. Die Oxidation läßt einen ringför­ migen, an die Seitenwände der mesaförmigen Struktur 9 angren­ zenden und umlaufenden, oxidierten und somit elektrisch iso­ lierenden Abschnitt entstehen. Durch diesen Abschnitt wird der elektrische Strom in der Laserdiode gebündelt, da er nur noch durch den Durchlaßbereich der Stromaperturschicht 22 fließen kann. Diese Strombündelung sorgt für einen besonders effizienten Betrieb der Laserdiode. Auf diese Weise können auch mehrere Stromaperturschichten gebildet werden. Prinzipi­ ell kann die Stromaperturschicht auch in der zweiten Bragg- Reflektor-Schichtenfolge 4 oder in beiden Bragg-Reflektor- Schichtenfolgen angeordnet werden. Aufgrund der kleineren Diffusionsgeschwindigkeit von Ladungsträgern im p-dotierten Halbleiter führt jedoch eine Strombündelung im p-Bereich zu einem effektiveren Betrieb der Laserdiode und ist damit be­ vorzugt.
Die nach diesen Verfahrensschritten hergestellte Struktur ist in der Fig. 1C dargestellt.
Anschließend werden die durch die Ätzschritte entfernten Be­ reiche durch ein elektrisch isolierendes Material, wie bei­ spielsweise eine Kunststoff-Passivierungsschicht 5, aufge­ füllt. Auf der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge 4 wird dann ein erster elektrischer Anschlußkontakt 7 mit einer Lichtdurchgangsöffnung abgeschieden und auf der Kontaktie­ rungszone 6 wird ein zweiter elektrischer Anschlußkontakt 8 abgeschieden. Der erste elektrische Anschlußkontakt 7 kann, wie dargestellt, teilweise auf der Passivierungsschicht 5 aufliegen. Die somit fertiggestellte Vertikalresonator- Laserdiode ist in der Fig. 1D dargestellt.
Da eine Emissionswellenlänge von 850 nm angenommen wurde, er­ folgt die Lichtemission zu der dem Substrat abgewandten Sei­ te, da das GaAs-Substrat für diese Wellenlänge nicht transpa­ rent ist. Für den Fall der Verwendung anderer Wellenlängen kann jedoch im Unterschied zu der Laserdiode nach der Fig. 1D eine Lichtemission zur Substratseite vorgesehen sein, so daß die Lichtausgangsseite der mit den elektrischen Anschlußkon­ takten belegten Hauptoberfläche gegenüberliegt.
Anstelle der in der Fig. 1C beschriebenen Erzeugung der me­ saförmigen Struktur 9 kann auch lediglich ein Graben zwischen der Kontaktierungszone 6 und einem davon beabstandeten, als lichtemittierenden Bereich vorgesehenen Abschnitt geformt werden. Der Graben kann anschließend mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt werden.
Die einzelnen Verfahrensschritte des Ausführungsbeispiels können prinzipiell auch in ihrer Reihenfolge miteinander ver­ tauscht werden. Beispielsweise kann die Mesaätzung und die Auffüllung der weggeätzten Bereiche zuerst durchgeführt wer­ den und anschließend kann die Kontaktierungszone 6 durch Ein­ bringen von Fremdatomen gebildet werden.
Es ist theoretisch auch denkbar, die Isolationszone 5 zwi­ schen der Kontaktierungszone 6 und der zweiten Bragg-Reflek­ tor-Schichtenfolge 4 anders zu formen als durch Mesaätzung und Auffüllung mit einem elektrisch isolierenden Material. Beispielsweise kann eine Ionenimplantation mit Wasserstoffio­ nen derart hoher Dosis durchgeführt werden, daß das Halblei­ termaterial dabei amorphisiert wird. Auch diese Implantation kann lediglich in einem grabenförmigen Abschnitt erfolgen oder um eine mesaförmige Struktur 9 durchgeführt werden. Prinzipiell denkbar ist auch ein kombiniertes Verfahren, bei dem erst eine vertikale Ätzung bis in eine bestimmte Tiefe durchgeführt wird und anschließend eine amorphisierende Io­ nenimplantation bis in eine noch größere tiefe vorgenommen wird.

Claims (15)

1. Vertikalresonator-Laserdiode, bei der
zwischen einer ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (2) und einer zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4), von denen jede eine Mehrzahl von Spiegelpaaren aufweist, eine einen pn-Übergang aufweisende aktive Schichtenfolge (3) zur Erzeugung von Laserstrahlung angeordnet ist,
die beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen (2, 4) einen Laser-Resonator bilden,
die beiden Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen (2, 4) und die aktive Schichtenfolge (3) in einem Strompfad zwi­ schen zwei voneinander isolierten, elektrischen An­ schlußkontakten (7, 8) angeordnet sind, die beide auf ein und derselben Hauptoberfläche der Laserdiode aufge­ bracht sind, wobei
ein erster elektrischer Anschlußkontakt (7) mit der der Hauptoberfläche zugewandten Bragg-Reflektor-Schichten­ folge (4) verbunden ist, und
ein zweiter elektrischer Anschlußkontakt (8) mit der der Hauptoberfläche abgewandten Bragg-Reflektor-Schichten­ folge (2) durch eine sich von der Hauptoberfläche bis mindestens zu dem pn-Übergang erstreckenden Kontaktie­ rungszone (6) relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit verbunden ist, und
die Kontaktierungszone (6) von der der Hauptoberfläche zugewandten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4) durch ei­ ne Isolationszone (5) elektrisch isoliert ist.
2. Vertikalresonator-Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationszone (5) durch vertikale Strukturierung eines Grabens zwischen der Kontaktierungszone (6) und der einen Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4) und Auffüllen des Grabens mit einem elektrisch isolierenden Mate­ rial hergestellt ist.
3. Vertikalresonator-Laserdiode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ihr lichtemittierender Bereich innerhalb einer durch vertikale Strukturierung erzeugten mesaförmigen Struktur (9) enthalten ist, die von der Kontaktierungszone (6) durch den Graben beabstandet ist, wobei
die bei der vertikalen Strukturierung entfernten Berei­ che mit dem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt sind.
4. Vertikalresonator-Laserdiode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schichten der ersten (2) oder zwei­ ten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4) innerhalb der me­ saförmigen Struktur (9) eine Stromaperturschicht (22) bildet, in welcher ein oxidierter ringförmiger, an die Seitenwände der mesaförmigen Struktur (9) angrenzender und umlaufender Abschnitt gebildet ist.
5. Vertikalresonator-Laserdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationszone (5) durch eine Ionenimplantation her­ gestellt ist.
6. Verfahren zum Herstellen einer Vertikalresonator- Laserdiode, mit den Verfahrensschritten
  • A) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1);
  • B) Aufbringen einer ersten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (2), einer einen pn-Übergang aufweisenden aktiven Schichtenfolge (3) und einer zweiten Bragg-Reflektor- Schichtenfolge (4) auf das Substrat (1), durch welche Schichtenfolgen ein Laserresonator gebildet wird;
  • C) Ausbilden einer sich von der Oberfläche der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4) bis mindestens zu dem pn-Übergang erstreckenden Kontaktierungszone (6) relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit;
  • D) Ausbilden einer zur elektrischen Isolierung dienenden Isolationszone (5) zwischen der Kontaktierungszone (6) und der zweiten Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4);
  • E) Aufbringen von elektrischen Anschlußkontakten (7, 8) auf eine gemeinsame Hauptoberfläche der Laserdiode, wobei ein erster Anschlußkontakt (7) mit der zweiten Bragg- Reflektor-Schichtenfolge (4) verbunden und ein zweiter Anschlußkontakt (8) mit der Kontaktierungszone (6) ver­ bunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte in der zeitlichen Reihenfolge A, B, C, D, E ausgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte in der zeitlichen Reihenfolge A, B, D, C, E ausgeführt werden, wobei im Verfahrensschritt D) die Isolationszone (5) zwischen der zweiten Bragg- Reflektor-Schichtenfolge (4) und einem als Kontaktie­ rungszone (6) vorgesehenen Abschnitt erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verfahrensschritt D) die folgenden Verfahrensschrit­ te umfaßt:
  • a) Formen eines Grabens zwischen der Kontaktierungszone (6) und der einen Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4), und
  • b) Auffüllen des Grabens mit einem elektrisch isolierenden Material.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verfahrensschritt D) die folgenden Verfahrensschrit­ te umfaßt:
  • a) Erzeugen einer mesaförmigen, von der Kontaktierungszone (6) beabstandeten Struktur (9) durch vertikale Struktu­ rierungsschritte, und
  • b) Auffüllen der bei der vertikalen Strukturierung entfern­ ten Bereiche mit dem elektrisch isolierenden Material.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verfahrensschritten c) und d) mindestens eine der Schichten der Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen (2, 4) in eine Stromaperturschicht (22) umgewandelt wird, indem eine Oxidation durchgeführt wird, durch die ein ringförmiger, an die Seitenwände der mesaförmigen Struktur (9) angrenzender und umlaufender Abschnitt der Schicht in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung und/oder ihrer Dicke und den Prozeßbedingungen ausgehend von den Seitenwänden der mesaförmigen Struktur (9) kon­ tinuierlich oxidiert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalresonator-Laserdiode auf der Basis von III- V-Halbleitermaterial hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Bragg-Reflektor-Schichtenfolgen (2, 4) in den Verfahrensschritten A) und B) die als Strom­ aperturschicht (22) vorgesehene Schicht mit einem rela­ tiv hohen Aluminiumgehalt hergestellt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt C) zur Ausbildung der Kontaktie­ rungszone (6) Fremdatome durch Diffusion oder Implanta­ tion eingebracht werden.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (2) p-leitend und die zweite Bragg-Reflektor-Schichtenfolge (4) n-leitend ist, und
die Fremdatome Zink-Atome sind, so daß die Kontaktie­ rungszone (6) als p-leitende Zone ausgebildet wird, wobei
die Zink-Atome vorzugsweise bei einer Temperatur von 600°C-650°C eindiffundiert werden und vorzugsweise vor Durchführung der Diffusion eine Si3N4-Maskenschicht mit einer Maskenöffnung aufgebracht wird, durch die die la­ terale Ausdehnung der zu formenden Kontaktierungszone (6) festgelegt wird.
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