DE102021113297A1

DE102021113297A1 - Verfahren zur herstellung einer halbleiterlaserdiode und halbleiterlaserdiode

Info

Publication number: DE102021113297A1
Application number: DE102021113297.5A
Authority: DE
Inventors: Lars Nähle; Harald König; Sven Gerhard
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-24
Also published as: WO2022243025A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode mit den folgenden Schritten angegeben:
- Bereitstellen eines Wachstumssubstrats (1) mit einer Aufwachsfläche (2),
- Einbringen zumindest einer Struktur (10) zumindest in einen Facettenbereich (6) der Aufwachsfläche (2),
- epitaktisches Aufwachsen einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (3) mit einer aktiven Zone (12), die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, auf der Aufwachsfläche (2), wobei
- die Struktur (10) von Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (3) überwachsen wird, so dass die aktive Zone (12) in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich (24) eine Bandlücke aufweist, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone (12).
Außerdem wird eine Halbleiterlaserdiode angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode und eine Halbleiterlaserdiode angegeben.
Es soll eine Halbleiterlaserdiode angegeben werden, bei der insbesondere die Gefahr einer Schädigung der Facette im Betrieb verringert ist. Weiterhin soll ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleiterlaserdiode angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 und durch eine Halbleiterlaserdiode mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung der Halbleiterlaserdiode und der Halbleiterlaserdiode sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Wachstumssubstrat mit einer Aufwachsfläche bereitgestellt. Insbesondere ist die Aufwachsfläche eine Hauptfläche des Wachstumssubstrats. Das Wachstumssubstrat weist bevorzugt eine Gitterkonstante auf, die gleich oder ähnlich zu einer Gitterkonstante der aufzuwachsenden epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine Struktur in einen Facettenbereich der Aufwachsfläche eingebracht. Beispielsweise kann das Einbringen der Struktur in den Facettenbereich der Aufwachsfläche durch Ätzen, beispielsweise durch Trockenätzen, erfolgen.
In Draufsicht über oder auf dem Facettenbereich der Aufwachsfläche ist bei der fertigen Halbleiterlaserdiode insbesondere eine Facette angeordnet.
Hier und im Folgenden ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich von einer Struktur und einem Facettenbereich die Rede. Vorteilhafterweise weist die Aufwachsfläche des Wachstumssubstrats jedoch insbesondere eine Vielzahl an Facettenbereichen auf, in die eine oder mehrere Strukturen eingebracht werden. Insbesondere kann das Wachstumssubstrat als Wafer mit einer Aufwachsfläche bereitgestellt werden, die eine Vielzahl an Facettenbereichen aufweist. In diesem Fall kann mit Vorteil eine Vielzahl an Halbleiterlaserdioden gleichzeitig auf Waferebene erzeugt werden, die zum Schluss zu einzelnen Halbleiterlaserdioden vereinzelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, auf der Aufwachsfläche epitaktisch aufgewachsen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Struktur von Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge beim epitaktischen Aufwachsen der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge überwachsen, sodass die aktive Zone in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke aufweist, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone.
Der nichtabsorbierende Spiegelbereich ist beispielsweise in Draufsicht zumindest teilweise deckungsgleich mit dem Facettenbereich. Insbesondere ist der nichtabsorbierende Spiegelbereich von einem Resonator der fertigen Halbleiterlaserdiode umfasst und grenzt an eine Facette der Halbleiterlaserdiode an. Beispielsweise weist der nichtabsorbierende Spiegelbereich ausgehend von einer Facette der fertigen Halbleiterlaserdiode eine Länge in einer Haupterstreckungsrichtung des Resonator zwischen einschließlich 10 Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer auf. Insbesondere ist der nichtabsorbierende Spiegelbereich transparent für elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone ausgebildet.
Mit dem Begriff „transparent“ ist vorliegend insbesondere gemeint, dass das so bezeichnete Element zumindest 80 %, bevorzugt zumindest 85 % und besonders bevorzugt 95 % der elektromagnetischen Strahlung transmittiert.
Insbesondere führt die Struktur in dem Facettenbereich der Aufwachsfläche dazu, dass das Halbleitermaterial der aktiven Zone in dem nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine erhöhte Bandlücke aufweist. Hierbei verändert die Struktur in dem Facettenbereich der Aufwachsfläche die Bandlücke beispielsweise in einem Bereich innerhalb eines Abstands zwischen einschließlich 5 Mikrometer und einschließlich 40 Mikrometer oder zwischen einschließlich 5 Mikrometer und einschließlich 30 Mikrometer oder zwischen einschließlich 5 Mikrometer und einschließlich 10 Mikrometer.
Beispielsweise weist die aktive Zone mindestens eine Quantenstruktur zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung im Betrieb der Halbleiterlaserdiode auf. Die Bezeichnung Quantenstruktur beinhaltet hierbei keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Quantenstrukturen. Beispielsweise weist zumindest die Quantenstruktur im nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke auf, die größer ist als im restlichen Bereich der Quantenstruktur. Bevorzugt ist auch die Bandlücke der gesamten aktiven Zone im nichtabsorbierenden Spiegelbereich größer als im restlichen Bereich der aktiven Zone.
Besonders bevorzugt ist die Bandlücke der gesamten epitaktischen Halbleiterschichtenfolge im nichtabsorbierenden Spiegelbereich größer als in dem restlichen Bereich der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere können auch Wellenleiterschichten, zwischen denen die aktive Zone angeordnet ist, im nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke aufweisen, die größer ist als im restlichen Bereich. So kann die epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf oder über dem Facettenbereich angrenzend an eine Facette der späteren Halbleiterlaserdiode transparent für die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgebildet werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen des Wachstumssubstrats mit der Aufwachsfläche,
- Einbringen der zumindest einen Struktur in den Facettenbereich der Aufwachsfläche,
- epitaktisches Aufwachsen der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Zone, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, auf der Aufwachsfläche, wobei
- die Struktur von dem Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge überwachsen wird, so dass die aktive Zone in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke aufweist, die größer ist als in dem restlichen Bereich der aktiven Zone.

Bevorzugt werden die oben genannten Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Gräben in einem weiteren Schritt wieder entfernt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens basiert die epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf einem Halbleitermaterial mit einem Indiumgehalt und der Indiumgehalt ist im nichtabsorbierenden Spiegelbereich erniedrigt, so dass die Bandlücke des Halbleitermaterials im nichtabsorbierenden Spiegelbereich größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone. Insbesondere ist die Bandlücke des Halbleitermaterials in einem Bereich der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge erhöht, der bei der fertigen Halbleiterlaserdiode von einem Resonator umfasst ist und an eine Facette angrenzt.
Weiterhin ist es auch möglich, dass aufgrund der Struktur in dem Facettenbereich der Aufwachsfläche zusätzlich oder alternativ zu dem Indiumgehalt des Halbleitermaterials eine Dicke der aktiven Zone oder einer Quantenstruktur der aktiven Zone, ein Aluminiumgehalt des Halbleitermaterials, eine Atomkonzentration des Halbleitermaterial und/oder eine Verspannung in dem Halbleitermaterial verändert sind, so dass die Bandlücke wie gewünscht vergrößert ist.
Beispielsweise variiert die Dicke der aktiven Zone oder der Quantenstruktur der aktiven Zone zwischen einschließlich 1% und einschließlich 5% pro einem Mikrometer Abstand zu der Struktur.
Beispielsweise variiert die Atomkonzentration des Halbleitermaterial zwischen einschließlich 5% und einschließlich 15% pro 5 Mikrometer Abstand zu der Struktur.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform basieren die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die aktive Zone auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.
Es ist auch möglich, dass die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die aktive Zone aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial bestehen. Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem System In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y < 1. Eine aktive Zone, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial beruht oder aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial besteht, ist insbesondere dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten bis grünen Spektralbereich zu erzeugen. Insbesondere sind Galliumnitrid, Saphir oder Siliziumkarbid als Wachstumssubstrat für eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge geeignet, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die aktive Zone auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basieren oder aus einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial bestehen. Phosphid-Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Phosphor enthalten, wie die Materialien aus dem System In_xAl_yGa_1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. Eine aktive Zone, die auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial beruht oder aus einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial besteht, ist insbesondere dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung aus dem grünen bis roten Spektralbereich zu erzeugen. Insbesondere ist Galliumphosphid als Wachstumssubstrat für eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge geeignet, die auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
Außerdem können die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die aktive Zone auf einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial basieren oder aus einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial bestehen. Arsenid-Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Arsen enthalten, wie die Materialien aus dem System In_xAl_yGa_1-x-yAs mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. Eine aktive Zone, die auf einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial beruht oder aus einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial besteht, ist insbesondere dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung aus dem roten bis infraroten Spektralbereich zu erzeugen. Insbesondere ist Galliumarsenid als Wachstumssubstrat für eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge geeignet, die auf einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
Schließlich können die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die aktive Zone auf einem Antimonid-Verbindungshalbleitermaterial basieren oder aus einem Antimonid-Verbindungshalbleitermaterial bestehen. Antimonid-Verbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Antimon enthalten, wie die Materialien aus dem System In_xAl_yGa_1-x-ySb mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. Eine aktive Zone, die auf einem Antimonid-Verbindungshalbleitermaterial beruht oder aus einem Antimonid-Verbindungshalbleitermaterial besteht, ist insbesondere dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich zu erzeugen. Insbesondere ist Galliumantimonid als Wachstumssubstrat für eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge geeignet, die auf einem Antimonid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
Das Verfahren beruht unter anderem auf der Idee, einen Indiumgehalt des Halbleitermaterials der epitaktischen Halbleiterschichten in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich, der in der Regel an die Facette angrenzt und bei der fertigen Halbleiterlaserdiode von einem Resonator umfasst ist, gegenüber dem restlichen Halbleitermaterial zu erniedrigen, so dass die Bandlücke des Halbleitermaterials vergrößert ist. So ist der Resonator der fertigen Halbleiterlaserdiode in dem nichtabsorbierenden Spiegelbereich transparent für die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgebildet. So wird die Gefahr einer Schädigung der Facette etwa aufgrund COD (kurz für englisch: „catastrophic optical damage“) und/oder COMD (kurz für englisch: „catastrophic optical mirror damage“) deutlich verringert wird. Wie oben ausgeführt, ist es auch möglich, dass andere Parameter der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, wie die Schichtdicke, die Verspannung, die Atomkonzentration und/oder Aluminiumgehalt durch die Struktur stelleweise verändert werden und die Bandlücke des Halbleitermaterials erhöht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung auf. Insbesondere weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung auf, die seitlich neben einem Resonatorbereich der Aufwachsfläche angeordnet ist. In Draufsicht auf oder über Resonator der Aufwachsfläche ist insbesondere ein Resonator bei der fertigen Halbleiterlaserdiode angeordnet.
Die grabenförmige Ausnehmung weist von dem Resonatorbereich beispielsweise einen Abstand zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer auf. Beispielsweise erstreckt sich die grabenförmige Ausnehmung über eine Länge zwischen einschließlich 5 Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer entlang einer Hauterstreckungsrichtung des Resonatorbereichs. Beispielsweise weist die grabenförmige Ausnehmung eine Tiefe zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 10 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Facette der Halbleiterlaserdiode durch Brechen durch die Facettenbereiche oder durch Ätzen durch die Facettenbereiche erzeugt. Insbesondere können bei einem Verfahren auf Waferebene die Vielzahl an Halbleiterlaserdioden durch das Brechen oder durch das Ätzen ganz oder teilweise vereinzelt werden. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Facette eine Seitenfläche der Halbleiterlaserdiode ausbildet. Insbesondere bei einer geätzten Facette ist es jedoch auch möglich, dass die Facette gegenüber der Seitenfläche zurückversetzt angeordnet ist.
Vorliegend werden Merkmale und Ausgestaltungen aus Gründen der Klarheit häufig anhand einer Facette beschrieben. Derartige Merkmale und Ausgestaltungen können jedoch bei einigen oder allen Facetten, die bei dem Verfahren, beispielsweise auf Waferebene, erzeugt werden, ausgebildet sein.
Das hier beschriebene Verfahren ist dazu vorgesehen und geeignet, eine Halbleiterlaserdiode herzustellen. Sämtliche Merkmale, die in Verbindung mit dem Verfahren beschrieben sind, können daher auch bei der Halbleiterlaserdiode ausgebildet sein und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterlaserdiode ein Wachstumssubstrat mit einer Aufwachsfläche, in die eine Struktur in einem Facettenbereich eingebracht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterlaserdiode eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf, die auf der Aufwachsfläche epitaktisch aufgewachsen ist und eine aktive Zone umfasst, die im Betrieb der Halbleiterlaserdiode elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode ist die Struktur von Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge überwachsen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die aktive Zone in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke auf, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Halbleiterlaserdiode ein Wachstumssubstrat mit einer Aufwachsfläche, in die in einem Facettenbereich eine Struktur eingebracht ist und eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge, die auf der Aufwachsfläche epitaktisch aufgewachsen ist und eine aktive Zone umfasst, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Insbesondere ist die Struktur bei dieser Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode von Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge überwachsen und die aktive Zone weist in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke auf, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone.
Bevorzugt weist die Halbleiterlaserdiode zwei nichtabsorbierende Spiegelbereiche auf, die einander gegenüber liegen und jeweils an eine Facette der Halbleiterlaserdiode angrenzen.
Da zumindest die aktive Zone im nichtabsorbierenden Spiegelbereich eine Bandlücke aufweist, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone, kann insbesondere elektromagnetische Strahlung, die im restlichen Bereich der aktiven Zone erzeugt und/oder geführt wird, durch die Bereiche mit der erhöhten Bandlücke sehr gut transmittiert werden, da diese transparent sind für die elektromagnetische Strahlung. So wird eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung an der Facette verringert, sodass die Gefahr für eine Schädigung der Facette, beispielsweise durch COD und/oder COMD deutlich verringert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Halbleiterlaserdiode zwei Facetten, die einen Resonator ausbilden. Die Facetten sind insbesondere gegenüberliegend angeordnet. Die Facetten sind bevorzugt zumindest teilweise reflektierend für die elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird, ausgebildet. Insbesondere bildet sich in dem Resonator zwischen den beiden Facetten eine stehende Welle der elektromagnetischen Strahlung aus, die in der aktiven Zone erzeugt wird. Der Resonator ist insbesondere in Draufsicht auf oder über einem Resonatorbereich der Aufwachsfläche des Wachstumssubstrats angeordnet.
Beispielsweise ist eine der Facetten hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone ausgebildet, während eine weitere Facette teildurchlässig für die elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone ist. Durch die teildurchlässige Facette wird im Betrieb der Halbleiterlaserdiode elektromagnetische Strahlung aus der teildurchlässigen Facette ausgekoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Resonator einen Verstärkerbereich. Der Verstärkerbereich ist insbesondere der Bereich des Resonators, in dem eine Besetzungsinversion in dem Halbleitermaterial der aktiven Zone im Betrieb erzeugt wird. Aufgrund der Besetzungsinversion wird die elektromagnetische Strahlung in der aktiven Zone durch stimulierte Emission erzeugt, die zur Ausbildung von elektromagnetischer Laserstrahlung führt. Insbesondere weist die aktive Zone innerhalb des Verstärkerbereichs eine Bandlücke auf, die nicht vergrößert ist, wie in dem nichtabsorbierenden Spiegelbereich. Bevorzugt ist der Verstärkerbereich zwischen zwei nichtabsorbierenden Spiegelbereichen angeordnet. Beispielsweise sind der Verstärkerbereich und die zwei nichtabsorbierenden Spiegelbereiche von dem Resonator umfasst oder mit dem Resonator deckungsgleich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode ist auf einer Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ein elektrischer Kontakt in Abstand zu der Facette angeordnet. Beispielsweise ist der elektrische Kontakt mittig zwischen den beiden Facetten auf der Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Insbesondere ist der elektrische Kontakt dazu eingerichtet und vorgesehen, elektrischen Strom in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und insbesondere in die aktive Zone im Betrieb einzuprägen. Beispielsweise ist der elektrische Kontakt in Draufsicht überlappend oder deckungsgleich mit dem Verstärkerbereich angeordnet.
Aufgrund der Erzeugung der elektromagnetischen Laserstrahlung durch stimulierte Emission weist die elektromagnetische Laserstrahlung im Unterschied zu elektromagnetischer Strahlung, die durch spontane Emission erzeugt wird, in der Regel eine sehr hohe Kohärenzlänge, ein sehr schmales Emissionsspektrum und/oder einen hohen Polarisationsgrad auf.
Die in dem Verstärkerbereich erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung wird an den Facetten des Resonators zumindest teilweise gespiegelt, so dass sich eine stehende Welle der elektromagnetischen Laserstrahlung in dem Resonator ausbildet. Außerhalb des Verstärkerbereichs in den nichtabsorbierenden Spiegelbereichen wirkt der Resonator lediglich wellenleitend für die elektromagnetische Laserstrahlung.
Der Resonator weist also insbesondere neben dem Verstärkerbereich, in dem eine Besetzungsinversion in der aktiven Zone erzeugt ist, auch die nichtabsorbierenden Spiegelbereiche auf, in denen sich zwar eine stehende Welle der elektromagnetischen Laserstrahlung aufgrund der Spiegelung an den Facetten ausbildet, diese jedoch nicht durch die Besetzungsinversion verstärkt wird. Die nichtabsorbierenden Spiegelbereiche sind lediglich wellenleitend für die elektromagnetische Laserstrahlung ausgebildet.
Der Verstärkerbereich ist bevorzugt vollständig von dem Resonator umfasst, der durch die Facetten vorgegeben wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Länge des Verstärkerbereichs kürzer ausgebildet als eine Kante der Halbleiterlaserdiode. So kann mit Vorteil eine Halbleiterlaserdiode mit den Eigenschaften eines kurzen Resonators erzielt werden, die jedoch gleichzeitig eine große Chipfläche aufweist, so dass die Handhabung und die Herstellung vereinfacht sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Länge des Verstärkerbereichs höchstens 300 Mikrometer, bevorzugt höchstens 100 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist eine Kantenlänge der Halbleiterlaserdiode mindestens 300 Mikrometer, bevorzugt mindestens 600 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung in der Aufwachsfläche auf, die eine Kante aufweist, die direkt an die Facette angrenzt. Bei dieser Ausführungsform kann die Facette an einer Seitenfläche der Hableiterlaserdiode ausgebildet sein. Ist die Facette an einer Seitenfläche der Hableiterlaserdiode ausgebildet, so wird die Facette insbesondere durch Brechen gebildet. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Facette gegenüber der Seitenfläche zurückversetzt angeordnet ist. Eine Facette, die zurückversetzt zur Seitenfläche der Halbleiterlaserdiode angeordnet ist, wird insbesondere durch Ätzen erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung in der Aufwachsfläche auf, wobei die grabenförmige Ausnehmung eine Kante aufweist, die in Draufsicht zurückversetzt zu einer Facette angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode ist ein Brechen zur Erzeugung der Facette erleichtert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung in der Aufwachsfläche auf, die in Draufsicht auf die Aufwachsfläche eine dreieckige Grundfläche aufweist. Mit anderen Worten variiert hier die Breite der grabenförmigen Ausnehmung. Insbesondere nimmt die Breite ausgehend von der Facette ab. Dies führt zu einer Variation des Indiumgehalts oder einer der anderen bereits oben aufgeführten Parameter in dem Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge im nichtabsorbierenden Spiegelbereich mit dem Abstand von der Facette. Insbesondere nimmt der Indiumgehalt mit dem Abstand zur Facette zu, so dass die Bandlücke des Halbleitermaterials mit dem Abstand zur Facette abnimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Halbleiterlaserdiode einen Stegwellenleiter, wobei die Struktur seitlich des Stegwellenleiters angeordnet ist. Beispielsweise ist der Stegwellenleiter durch einen stegförmigen Vorsprung gebildet, der beispielsweise durch Ätzen der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge erzeugt ist. Beispielsweise ist ein elektrischer Kontakt auf der Oberfläche des Stegwellenleiters angeordnet, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, Strom in die aktive Zone im Betrieb einzuprägen. Insbesondere ist der Stegwellenleiter von dem Resonator umfasst oder bildet einen Teil des Resonators aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung auf, wobei eine Haupterstreckungsrichtung der grabenförmigen Ausnehmung in Draufsicht schräg zu einer Seitenfläche der Halbleiterlaserdiode angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung auf, deren Breite in Draufsicht auf die Aufwachsfläche entlang der Haupterstreckungsrichtung variiert.
Es ist möglich, dass die Struktur mehrere Strukturelemente aufweist, beispielsweise mehrere grabenförmige Ausnehmungen. Die Strukturelemente einer Struktur können gleichartig oder verschieden ausgebildet sein. Umfasst die Struktur mehrere Strukturelemente, so sind diese bevorzugt symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Resonators angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halbleiterlaserdiode weist die Struktur eine grabenförmige Ausnehmung auf, deren Abstand zu einem Resonator, der durch Facetten gebildet wird, entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Resonators variiert. Insbesondere weist die grabenförmige Ausnehmung in dem Facettenbereich einen kleineren Abstand zu dem Resonator auf als in einem zentralen Bereich der Aufwachsfläche. Ist der Abstand der grabenförmigen Ausnehmung zu dem Resonator kleiner, so ist der Indiumgehalt verringert und damit die Bandlücke des Halbleitermaterials vergrößert. Weiterhin kann auch einer der anderen oben genannten Parameter der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, wie Dicke, Aluminiumgehalt, Atommkonzentration und/oder Verspannung variiert sein und zu einer Erhöhung der Bandlücke führen oder zumindest beitragen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Halbleiterlaserdiode ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Die schematischen Schnittdarstellungen der 1, 3 und 4 zeigen Stadien eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Aufwachsfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Halbleiterlaserdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Schnittdarstellung der Halbleiterlaserdiode gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5.
7 zeigt exemplarisch die Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung einer aktiven Zone in Abhängigkeit vom Abstand von einer grabenförmigen Ausnehmung.
Die 8 bis 22 zeigen schematische Draufsichten auf Halbleiterlaserdioden gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 wird in einem ersten Schritt ein Wachstumssubstrat 1 bereitgestellt (1). Das Wachstumssubstrat 1 weist eine Aufwachsfläche 2 auf, auf der eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 epitaktisch abgeschieden werden soll. Die Aufwachsfläche 2 bildet vorliegend eine Hauptfläche des Wachstumssubstrats 1 aus. Das Wachstumssubstrat 1 ist vorliegend als Wafer ausgebildet. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 handelt es sich somit um ein Verfahren, das auf Waferebene durchgeführt wird und bei dem eine Vielzahl an Halbleiterlaserdioden 4 erzeugt wird.
Die schematische Draufsicht auf die Aufwachsfläche 2 der 2 zeigt eine Vielzahl an Trennlinien 5, entlang derer die fertigen Halbleiterlaserdioden 4 zu einem späteren Zeitpunkt vereinzelt werden. Weiterhin umfasst die Aufwachsfläche 2 eine Vielzahl an Facettenbereichen 6, auf denen bei der jeweiligen späteren Halbleiterlaserdiode 4 eine Facette 17 angeordnet ist. Außerdem weist die Aufwachsfläche 2 eine Vielzahl an Resonatorbereichen 8 auf. Auf einem Resonatorbereich 8 ist bei einer fertigen Halbleiterlaserdiode 4 ein Resonator 9 angeordnet.
In die Aufwachsfläche 2 wird eine Vielzahl an Strukturen 10 eingebracht (3). Vorliegend handelt es sich bei den Strukturen 10 um grabenförmige Ausnehmungen 11, die sich ausgehend von der Aufwachsfläche 2 in das Wachstumssubstrat 1 hinein erstrecken. Weiterhin sind die grabenförmigen Ausnehmungen 11 in den Facettenbereichen 6 der Aufwachsfläche 2 angeordnet.
In einem nächsten Schritt wird eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 auf der Aufwachsfläche 2 epitaktisch abgeschieden (siehe 4). Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 basiert beispielsweise auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 umfasst eine aktive Zone 12, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten bis grünen Spektralbereich erzeugt.
Ein Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 überwächst beim epitaktischen Wachstum die grabenförmigen Ausnehmungen 11, so dass die aktive Zone 12 im Bereich der Struktur 10 eine Bandlücke aufweist, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone 12. Insbesondere ist die Bandlücke der aktiven Zone 12 auf oder über den Facettenbereichen 6 größer als im Rest der aktiven Zone 12.
In einem letzten Schritt werden die im Waferverbund erzeugten Halbleiterlaserdioden 4 voneinander getrennt, so dass eine Vielzahl an Halbleiterlaserdioden 4 entsteht (nicht dargestellt).
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 kann beispielsweise mit einem Verfahren erzeugt werden, wie es anhand der 1 bis 4 beschrieben wurde.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 weist ein Wachstumssubstrat 1 mit einer Aufwachsfläche 2 auf. Die Aufwachsfläche 2 umfasst vorliegend zwei Facettenbereiche 6, die einander gegenüberliegen. Jeder Facettenbereich 6 weist weiterhin eine Struktur 10 auf, die in die Aufwachsfläche 2 eingebracht ist. Die Struktur 10 umfasst vorliegend zwei Strukturelemente 13, die jeweils als grabenförmige Ausnehmungen 11 in der Aufwachsfläche 2 ausgebildet sind (5).
Die Halbleiterlaserdiode 4 umfasst weiterhin eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3, die auf der Aufwachsfläche 2 epitaktisch aufgewachsen ist und eine aktive Zone 12 umfasst, die im Betrieb der Halbleiterlaserdiode 4 elektromagnetische Strahlung erzeugt (6). Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 ist vorliegend aus einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet.
An Seitenflächen 16 der Halbleiterlaserdiode 4 sind Facetten 17 angeordnet. Die Facetten 17 liegen einander gegenüber und bilden einen Resonator 18 aus. Der Resonator 18 ist auf einem Resonatorbereich 8 der Aufwachsfläche 2 angeordnet. In dem Resonator 18 bildet sich im Betrieb der Halbleiterlaserdiode eine stehende Welle an elektromagnetischer Laserstrahlung aus.
Die Halbleiterlaserdiode 4 umfasst weiterhin einen Stegwellenleiter 14, auf dem ein elektrischer Kontakt 15 angeordnet ist. Der Stegwellenleiter ist hierbei von dem Resonator umfasst. Der Stegwellenleiter 14 ist beispielsweise als ein stegförmiger Vorsprung in der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 ausgebildet und dazu eingerichtet, elektromagnetische Laserstrahlung innerhalb eines Resonators 18 zu führen.
Der elektrische Kontakt 15 ist dazu eingerichtet und vorgesehen, die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 im Betrieb zu bestromen und insbesondere die aktive Zone 12 elektrisch zu pumpen, so dass eine Besetzungsinversion zur Erzeugung elektromagnetischer Laserstrahlung in der aktiven Zone 12 erzielt wird.
Der elektrische Kontakt 15 ist vorliegend auf oder über einem Verstärkerbereich 19 angeordnet, der von dem Resonator 18 umfasst ist. In dem Verstärkerbereich 19 ist eine Besetzungsinversion innerhalb der aktiven Zone 12 im Betrieb der Halbleiterlaserdiode 4 ausgebildet. Weiterhin sind von dem Resonator 18 nichtabsorbierende Spiegelbereiche 24 umfasst, die lediglich wellenleitenden Charakter aufweisen.
Die grabenförmigen Ausnehmungen 11 in der Aufwachsfläche 2 erstrecken sich ausgehend von den Seitenflächen 16 der Halbleiterlaserdiode 4 seitlich entlang des Resonators 18 bis zu dem Verstärkerbereich 19. Mit anderen Worten erstrecken sich die grabenförmigen Ausnehmungen 11 bis zum Verstärkerbereich19. Die grabenförmige Ausnehmung 11 grenzt direkt an die Facette 17 an.
7 zeigt exemplarisch eine Wellenlänge λ der in der aktiven Zone 12 erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Nanometer in Abhängigkeit vom Abstand y zu einer Kante 21 der grabenförmigen Ausnehmung 11. 7 zeigt insbesondere, dass die Wellenlänge λ der in der aktiven Zone erzeugten elektromagnetischen Strahlung mit dem Abstand y zu der Kante 21 der grabenförmigen Ausnehmung 11 zunimmt. Folglich nimmt eine Bandlücke des Halbleitermaterials entsprechend ab und der Indiumgehalt des Halbleitermaterials der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 zu.
Insbesondere weist die aktive Zone 12 im Bereich der grabenförmigen Ausnehmung 11 eine Bandlücke auf, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone 12. Grund hierfür ist, dass ein Indiumgehalt des Halbleitermaterials der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 mit dem Abstand x zu der Kante 21 der grabenförmigen Ausnehmung 11 zunimmt. Weiterhin ist es auch möglich, dass aufgrund der Struktur 10 ein anderer Parameter der epitaktische Halbleiterschichtenfolge 3 variiert, wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung offenbart.
Der Einfachheit halber ist in den 8 bis 16 lediglich ein Teilbereich der jeweiligen Halbleiterlaserdiode 4 mit einer Seitenfläche 16 dargestellt.
Die Halbleiterlaserdioden 4 gemäß den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 weisen Facetten 17 auf, die an einer Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode 4 angeordnet sind. Die Facetten 17 sind vorliegend durch Brechen erzeugt.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß zum Ausführungsbeispiel der 8 weist wie die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 eine Struktur 10 mit zwei grabenförmigen Ausnehmungen 11 auf. Die grabenförmigen Ausnehmungen 11 sind direkt angrenzend an einer Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode 4 angeordnet. Die grabenförmigen Ausnehmungen 11 grenzen direkt an die Facette 17 an.
Beispielsweise ist die Facette 17 teildurchlässig für elektromagnetische Laserstrahlung ausgebildet, die von der Halbleiterlaserdiode 4 erzeugt wird. In diesem Fall ist die Facette 17 als Strahlungsaustrittsfläche der Halbleiterlaserdiode 4 ausgebildet.
Die grabenförmigen Ausnehmungen 11 weisen eine gleichbleibende Breite auf. In Draufsicht weisen die grabenförmigen Ausnehmungen 11 eine rechteckige Grundfläche auf.
Die grabenförmigen Ausnehmungen 11 sind bei der vorliegenden Halbleiterlaserdiode 4 symmetrisch zu einer Symmetrieachse 22 eines Resonators 18 angeordnet. Der Resonator 18 wird durch die zwei gegenüberliegenden Facetten 17 ausgebildet. Vorliegend erstrecken sich die grabenförmigen Ausnehmungen 11 entlang eines nichtabsorbierenden Spiegelbereichs 24 des Resonators 18, der lediglich wellenleitend ausgebildet ist. Eine weitere Kante 21 der grabenförmigen Ausnehmungen 11 grenzt an einen elektrischen Kontakt 15 auf einer Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 an. Weiterhin ist es auch möglich, dass die grabenförmige Ausnehmung 11 in Draufsicht mit dem elektrischen Kontakt 15 überlappt.
Im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 8 weist die Halbleiterlaserdiode gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 eine Struktur 10 auf, die vier grabenförmige Ausnehmungen 11 in einer Aufwachsfläche 2 eines Wachstumssubstrats 1 umfasst. Die grabenförmigen Ausnehmungen 11 sind gleichartig ausgebildet und symmetrisch zu einer Symmetrieachse 22 eines Resonators 18 angeordnet.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 weist im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 8 grabenförmige Ausnehmungen 11 auf, die in Draufsicht eine dreieckige Grundfläche aufweisen. Daher nimmt eine Breite der grabenförmigen Ausnehmung 11 ausgehend von einer Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode 4 kontinuierlich ab. So wird der Indiumgehalt in dem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich 24 variiert.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß den Ausführungsbeispielen der 11 bis 13 weisen wie die Halbleiterlaserdioden 4 gemäß den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 Facetten 17 auf, die an Seitenflächen 16 der jeweiligen Halbleiterlaserdiode 4 angeordnet sind. Die Facetten 17 sind bei den Ausführungsbeispielen der 11 bis 13 durch Brechen erzeugt.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 11 weist im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 8 grabenförmige Ausnehmungen 11 mit einer Kante 20 auf, die in Draufsicht zurückversetzt zu einer Facette 17 der Halbleiterlaserdiode 4 angeordnet sind.
Ebenso sind die Kanten 20 der grabenförmigen Ausnehmungen 11 der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 12 im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 zurückversetzt gegenüber einer Facette 17 angeordnet.
Auch die grabenförmigen Ausnehmungen 11 der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 13 weisen im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 eine Kante 20 auf, die zurückgesetzt gegenüber einer Facette 17 angeordnet sind.
Die Halbleiterlaserdioden 4 gemäß den Ausführungsbeispielen der 14 bis 16 weisen im Unterschied zu den Halbleiterlaserioden 4 gemäß den Ausführungsbeispielen der 8 bis 13 Facetten 17 auf, die gegenüber einer Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode 4 zurückversetzt angeordnet sind. Die Facetten 17 sind bei den Ausführungsbeispielen der 14 bis 16 durch Ätzen erzeugt. Ansonsten korrespondiert die Halbleiterlaserdioden 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 14 zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 11 und die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 15 zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 12. Weiterhin korrespondiert die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 16 zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 13.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 17 weist insbesondere einen vergleichsweise kurzen Verstärkerbereich 19 auf, da sich die nichtabsorbierenden Spiegelbereiche 24 vergleichsweise weit in den Resonator 18 erstrecken.
Bei der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 18 umfasst die Struktur 10 grabenförmige Ausnehmungen 11 in der Aufwachsfläche 2 des Wachstumssubstrats 1, deren Abstand zu einem Resonator 18 entlang einer Haupterstreckungsrichtung 23 des Resonators 18 variiert. Insbesondere weist die Struktur 10 jeweils eine Vielzahl an Strukturelementen 13 auf, die in Draufsicht eine rechteckige Grundfläche aufweisen. Die Strukturelemente 13 hängen kontinuierlich zusammen. Die Strukturelemente 13 weisen einen Abstand von dem Resonator 18 auf, der ausgehend von einer Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode 4 zunimmt. Hierdurch ergibt sich ein zur Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode kontinuierlich abnehmender Indiumgehalt innerhalb des Halbleitermaterials der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3.
Der Indiumgehalt ist hierbei in den nichtabsorbierenden Spiegelbereichen 24 nicht nur in der aktiven Zone 12 und deren Quantenstrukturen verringert, sondern auch in umgebenden Wellenleiterschichten, zwischen denen die aktive Zone 12 angeordnet ist. So kann die Führung der elektromagnetischen Laserstrahlung in dem Resonator 18 mit Vorteil beeinflusst werden. Ist der Indiumgehalt niedriger ausgebildet, so wird die elektromagnetische Strahlung schwächer geführt und ein Nahfeld der von der Halbleiterlaserdiode 4 abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist breiter, während ein Fernfeld schmaler ausgebildet ist. Dies trägt zu einer Verringerung der Belastung der Facette 17 während dem Betrieb der Halbleiterlaserdiode 4 bei.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 19 weist grabenförmige Ausnehmungen 11 auf, die schräg zu einer Seitenfläche 16 der Halbleiterlaserdiode 4 angeordnet sind. Auch so kann ein variierender Abstand der grabenförmigen Ausnehmung 11 zu einem Resonator 18 erzeugt werden, der zu der bereits beschriebenen Variation des Indiumgehalts oder einem anderen der bereits beschriebenen Parametern in der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 führt.
Auch bei den Halbleiterlaserdioden 4 gemäß den Ausführungsbeispielen der 20 bis 22 weisen die grabenförmigen Ausnehmungen 11 einen entlang der Haupterstreckungsrichtung 23 eines Resonators 18 variierenden Abstand auf. Dieser variierende Abstand führt ebenfalls zu einer Variation im Indiumgehalt oder eines anderen der beschriebenen Parametern der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 3 wie bereits beschrieben.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 20 weist insbesondere eine grabenförmige Ausnehmung 11 auf, die sich durchgehend entlang des gesamten Resonators 18 erstreckt. Im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 18, bei dem die grabenförmigen Ausnehmungen 11 nicht durchgehend entlang des gesamten Resonators 18 ausgebildet sind, weist die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 20 zusätzliche streifenförmige Strukturelemente 23 auf, die in einem zentralen Bereich der Aufwachsfläche 2 parallel zu dem Resonator 18 verlaufen.
Die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 21 weist grabenförmige Ausnehmungen 11 auf, die in Bereichen angrenzend an die Seitenfläche 16 Strukturelemente 23 umfassen, die eine größere Breite aufweisen als Strukturelemente 23, die in einem zentralen Bereich der Aufwachsfläche 2 angeordnet sind. Auch hier erstrecken sich die grabenförmigen Ausnehmungen 11 entlang des gesamten Resonators 18.
Im Unterschied zu der Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 21 weist die Halbleiterlaserdiode 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 22 Strukturelemente 23 auf, die in Draufsicht auf eine Aufwachsfläche 2 eine dreieckige Grundfläche haben. Die Strukturelemente 23 mit der dreieckigen Grundfläche verbinden streifenförmige Strukturelemente 23 mit einer größeren Breite im Bereich der Facettenbereiche 6 mit streifenförmigen Strukturelementen 23 einer kleineren Breite in einem zentralen Bereich der Aufwachsfläche 2 kontinuierlich miteinander.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Wachstumssubstrat
2: Aufwachsfläche
3: epitaktische Halbleiterschichtenfolge
4: Halbleiterlaserdiode
5: Trennlinie
6: Facettenbereich
7: Facette
8: Resonatorbereich
9: Resonator
10: Struktur
11: grabenförmige Ausnehmung
12: aktive Zone
13: Strukturelement
14: Stegwellenleiter
15: elektrischer Kontakt
16: Seitenfläche
17: Facetten
18: Resonator
19: Verstärkerbereich
20: Kante
21: weitere Kante
22: Symmetrieachse
23: Haupterstreckungsrichtung
24: nichtabsorbierender Spiegelbereich

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaserdiode (4) mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wachstumssubstrats (1) mit einer Aufwachsfläche (2), - Einbringen zumindest einer Struktur (10) zumindest in einen Facettenbereich (6) der Aufwachsfläche (2), - epitaktisches Aufwachsen einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (3) mit einer aktiven Zone (12), die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, auf der Aufwachsfläche (2), wobei - die Struktur (10) von Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (3) überwachsen wird, so dass die aktive Zone (12) in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich (24) eine Bandlücke aufweist, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone (12).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem - die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (3) auf einem Halbleitermaterial mit einem Indiumgehalt basiert, und - der Indiumgehalt in dem nichtabsorbierenden Spiegelbereich (24) erniedrigt ist, so dass die Bandlücke in dem nichtabsorbierenden Spiegelbereich (24) größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone (12).
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) aufweist, die seitlich neben einem Resonatorbereich (8) der Aufwachsfläche (2) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem eine Facette (17) der Halbleiterlaserdiode (4) durch Brechen durch die Facettenbereiche (6) oder durch Ätzen durch die Facettenbereiche (6) erzeugt wird.
Halbleiterlaserdiode (4) umfassend: - ein Wachstumssubstrat (1) mit einer Aufwachsfläche (2), in die in einem Facettenbereich (6) eine Struktur (10) eingebracht ist, - eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge (3), die auf der Aufwachsfläche (2) epitaktisch aufgewachsen ist und eine aktive Zone (12) umfasst, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, wobei - die Struktur (10) von Halbleitermaterial der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (3) überwachsen ist, und - die aktive Zone (12) in einem nichtabsorbierenden Spiegelbereich (24) eine Bandlücke aufweist, die größer ist als im restlichen Bereich der aktiven Zone (12).
Halbleiterlaserdiode (4) nach dem vorherigen Anspruch, die zwei Facetten (17) umfasst, die einen Resonator (18) ausbilden.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, bei der auf einer Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (3) ein elektrischer Kontakt (15) in Abstand zu einer Facette (17) angeordnet ist.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der Resonator (18) einen Verstärkerbereich (19) umfasst.
Halbleiterlaserdiode (4) nach dem vorherigen Anspruch, bei der eine Länge des Verstärkerbereichs (19) höchstens 300 Mikrometer aufweist.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der eine Kantenlänge der Halbleiterlaserdiode (4) mindestens 300 Mikrometer aufweist.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) in der Aufwachsfläche (2) aufweist, die direkt an die Facette (17) angrenzt.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) in der Aufwachsfläche (2) aufweist, die eine Kante (20) aufweist, die in Draufsicht zurückversetzt zu einer Facette (17) angeordnet ist.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, bei der die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) in der Aufwachsfläche (2) aufweist, die in Draufsicht auf die Aufwachsfläche (2) eine dreieckige Grundfläche aufweisen.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, die einen Stegwellenleiter (14) umfasst, wobei die Struktur (10) seitlich des Stegwellenleiters (14) angeordnet ist.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, bei der die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) aufweist, wobei eine Haupterstreckungsrichtung (23) der grabenförmigen Ausnehmung (11) in Draufsicht schräg zu einer Seitenfläche (17) der Halbleiterlaserdiode (4) angeordnet ist.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 15, bei der die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) aufweist, deren Breite in Draufsicht auf die Aufwachsfläche (2) entlang einer Haupterstreckungsrichtung (23) des Resonators (18) variiert.
Halbleiterlaserdiode (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei der die Struktur (10) eine grabenförmige Ausnehmung (11) aufweist, deren Abstand zu dem Resonator (18) entlang einer Haupterstreckungsrichtung (23) des Resonators (18) variiert.