DE112019006198T5 - Laterales Maßschneidern einer Strominjektion für Laserdioden - Google Patents

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Stefan Heinemann
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Prasanta Modak
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Abstract

Eine Halbleiterlaserdiode beinhaltet mehrere Schichten, die entlang einer ersten Richtung gestapelt sind, wobei die mehreren Schichten Folgendes beinhalten: eine erste Mehrzahl von Halbleiterschichten, einen optischen Wellenleiter auf die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten, wobei der optische Wellenleiter ein aktives Halbleitergebiet zum Erzeugen von Laserlicht beinhaltet und wobei der optische Wellenleiter eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert; und die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten auf dem optischen Wellenleitergebiet, wobei ein Spezifischer-Widerstand-Profil wenigstens einer Schicht der mehreren Schichten graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang einer zweiten Richtung variiert, die sich orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand größer als etwa 2 Mikrometer ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Hochleistungshalbleiterlaserdioden finden in verschiedenen Gebieten Verwendung, einschließlich unter anderem Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, industrielles Schweißen und Schneiden, Medizin und Materialverarbeitung. Relevante Laserdiodenparameter schließen die Brillanz, die optische Ausgabeleistung pro Emissionsfläche und Emissionswinkel ein. Die Emissionsfläche und der Emissionswinkel bestimmen die Strahlqualität, die typischerweise als das Strahlparameterprodukt (BPP: Beam Parameter Product) gegeben ist. Die Brillanz setzt die Ausgabeleistung einer Laserdiode in Zusammenhang mit dem Ausmaß einer Strahldivergenz für eine spezielle Größe der Emissionsfläche der Laserdiode. Eine höhere Brillanz entspricht einer größeren Laserausgabeleistung für einen speziellen Divergenzwinkel. Das Erhöhen der lateralen Breite der Emissionsfläche führt zu einer höheren Ausgabeleistung und einem möglicherweise kleineren Divergenzwinkel, jedoch nimmt aufgrund der erhöhten Emissionsfläche die Brillanz nicht notwendigerweise in allen Fällen zu. Des Weiteren führt, im Fall eines optischen Systems mit einem Bildgebungsverhältnis von etwa eins, eine Zunahme der lateralen Größe zu einer größeren Fleckgröße, was für eine Faserkopplung oder direkte Anwendung, wie etwa Schneiden und Schweißen, nicht vorteilhaft ist.
  • KURZFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Maßschneidern einer Strominjektion für Laserdioden. Maßschneidern einer Strominjektion gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Fertigen von Laserdioden derart einschließen, dass während des Betriebs eine graduelle Variation der Ladungsträgerinjektion, und dementsprechend des Stromflusses, über die Lateralrichtungen (z. B. Emitterbreite) hinweg und/oder entlang der Longitudinalrichtungen (z. B. Emitterlänge) auftritt. Die durchschnittliche Breite und Form des graduellen Profils kann entlang der Longitudinalrichtung der Laserkavität variieren. Die Variation kann derart gestaltet werden, dass eine maximale Trägerinjektion nahe einem Zentrum des Emitters auftritt und von dem Zentrum weg graduell abnimmt, was zu einer stabileren Photonenverteilung, einer Abschwächung einer Filamentierung und Reduzierung der Strahldivergenz führt.
  • Im Allgemeinen schließt der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung bei manchen Aspekten eine Halbleiterlaserdiode einschließlich mehrerer Schichten ein, die entlang einer ersten Richtung gestapelt sind, wobei die mehreren Schichten Folgendes beinhalten: eine erste Mehrzahl von Halbleiterschichten; einen optischen Wellenleiter auf die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten, wobei der optische Wellenleiter ein aktives Halbleitergebiet zum Erzeugen von Laserlicht beinhaltet und wobei der optische Wellenleiter eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert; und eine zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten auf dem optischen Wellenleitergebiet, wobei ein Spezifischer-Widerstand-Profil wenigstens einer Schicht der mehreren Schichten graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang einer zweiten Richtung variiert, die sich orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand größer als etwa 2 Mikrometer ist.
  • Implementierungen der Halbleiterlaserdiode können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Zum Beispiel ist der minimale spezifische Widerstand bei manchen Implementierungen entlang der zweiten Richtung zentriert und nimmt graduell entlang der zweiten Richtung zu dem maximalen spezifischen Widerstand nahe einem Rand der Halbleiterlaserdiode zu. Der spezifische Widerstand der wenigstens einen Schicht kann um die erste Richtung symmetrisch sein.
  • Bei manchen Implementierungen ist die zweite Richtung orthogonal zu der optischen Achse.
  • Bei manchen Implementierungen erstreckt sich die zweite Richtung entlang der optischen Achse.
  • Bei manchen Implementierungen beinhaltet die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten eine erste Halbleiterdeckschicht auf der ersten Kontaktschicht und ein erstes Halbleitermantelgebiet auf der ersten Halbleiterdeckschicht und die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten beinhaltet ein zweites Halbleitermantelgebiet auf dem optischen Wellenleitergebiet und eine zweite Halbleiterdeckschicht auf dem zweiten Halbleitermantelgebiet. Die wenigstens eine Halbleiterschicht der ersten Mehrzahl von Halbleiterschichten und/oder der zweiten Mehrzahl von Halbleiterschichten weist das Spezifischer-Widerstand-Profil auf.
  • Bei manchen Implementierungen wird die wenigstens eine Schicht mit dem Spezifischer-Widerstand-Profil von der ersten Mehrzahl von Halbleiterschichten umfasst, wobei wenigstens eine Schicht der zweiten Mehrzahl von Halbleiterschichten ein zusätzliches Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist, das graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang der zweiten Richtung variiert, und wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand des zusätzlichen Spezifischer-Widerstand-Profils und dem minimalen spezifischen Widerstand des zusätzlichen Spezifischer-Widerstand-Profils größer als etwa 2 Mikrometer ist. Das Spezifischer-Widerstand-Profil der wenigstens einen Schicht der ersten Mehrzahl von Halbleiterschichten erstreckt sich nicht mehr als 10 Mikrometer von der ersten Kontaktschicht.
  • Bei manchen Implementierungen nimmt die Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand graduell von einem ersten Wert bei einer ersten Fläche der Halbleiterlaserdiode zu einem zweiten, niedrigeren Wert bei einer zweiten Fläche der Halbleiterlaserdiode ab, wobei die zweite Fläche ein gegenüberliegendes Ende der Halbleiterlaserdiode von der ersten Fläche ist.
  • Bei manchen Implementierungen beinhaltet das aktive Gebiet wenigstens einen Quantentopf.
  • Bei manchen Implementierungen beinhalten die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten und die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten III-V-Halbleiterverbindungen.
  • Bei manchen Implementierungen beinhalten die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten und die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten II-VI-Halbleiterverbindungen.
  • Bei manchen Implementierungen beträgt eine Differenz zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand wenigstens 1 % des minimalen spezifischen Widerstands.
  • Im Allgemeinen kann der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung bei anderen Aspekten in Verfahren zum Fertigen einer Halbleiterlaserdiode ausgeführt werden, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Bilden mehrerer Laserdiodenschichten, die entlang einer ersten Richtung gestapelt sind, wobei die mehreren Laserdiodenschichten eine erste Mehrzhal von Halbleiterschichten, einen optischen Wellenleiter auf die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten und eine zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten auf dem optischen Wellenleiter umfassen, wobei der optische Wellenleiter eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert und ein aktives Halbleitergebiet zum Erzeugen von Laserlicht umfasst. Das Bilden der mehreren Laserdiodenschichten beinhaltet Modifizieren einer ersten Halbleiterschicht der mehreren Laserdiodenschichten derart, dass sie ein Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist, das graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang einer zweiten Richtung variiert, die sich orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand größer als etwa 2 Mikrometer ist.
  • Implementierungen der Verfahren können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht bei manchen Implementierungen Implantieren, in die erste Halbleiterschicht, mit einer variierenden Dotierungsstoffkonzentration entlang der zweiten Richtung, um eine dotierte erste Halbleiterschicht bereitzustellen, die das Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist. Das Implantieren in die erste Halbleiterschicht mit der variierenden Dotierungsstoffkonzentration kann Anwenden von Laserstrahlung auf die erste Halbleiterschicht einschließen. Das Anwenden von Laserstrahlung kann Verwenden eines Laserdirektschreibprozesses einschließen. Das Anwenden von Laserstrahlung kann Durchführen eines Rasterscans über eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht mit der Laserstrahlung einschließen. Das Durchführen des Rasterscans kann Bestrahlen der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht entlang mehrerer paralleler Bahnen einschließen. Das Implantieren in die erste Halbleiterschicht mit einem Dotierungsstoff kann alternativ dazu Durchführen einer Ionenimplantation an der ersten Halbleiterschicht einschließen. Das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht kann ferner Folgendes beinhalten:
    • Bilden einer graduell variierenden Graustufenmaskenschicht auf einer Oberfläche der ersten Halbleiterschicht vor dem Durchführen einer Ionenimplantation; und Durchführen einer Ionenimplantation durch die Graustufenmaskenschicht, wobei eine Dicke oder Dichte der Graustufenmaskenschicht ein lokales Dotierungsniveau innerhalb der ersten Halbleiterschicht steuert. Die Graustufenmaskenschicht umfasst eine strukturierte Fotolackschicht. Das Bilden der Graustufenmaskenschicht kann Folgendes beinhalten: Bilden einer Fotolackschicht auf der ersten Halbleiterschicht;
    • Belichten der Fotolackschicht gegenüber Strahlung durch eine Graustufenlithografiemaske, die ein Belichtungsniveau des Fotolacks lokal definiert; und Anwenden eines Entwicklers auf die belichtete Fotolackschicht, um die Graustufenmaskenschicht zu bilden. Das Bilden der Graustufenmaskenschicht kann Folgendes beinhalten: Bilden einer Fotolackschicht auf der ersten Halbleiterschicht; und Anwenden von Laserstrahlung auf die Fotolackschicht, um die Graustufenmaskenschicht zu definieren.
  • Bei manchen Implementierungen beinhaltet das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht Folgendes: Implantieren, in die erste Halbleiterschicht, mit einem Dotierungsstoff derart, dass sich eine Leitfähigkeit innerhalb eines vordefinierten Gebiets der ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp zu einem zweiten Leitfähigkeitstyp ändert, wobei ein elektrisches Feld innerhalb der ersten Halbleiterschicht aufgrund eines Unterschieds des Leitfähigkeitstyps zwischen dem vordefinierten Gebiet und anderen Gebieten der ersten Halbleiterschicht hergestellt wird. Und ein Profil des elektrischen Feldes entlang der Lateralrichtung variiert graduell entlang der zweiten Richtung, so dass während eines Betriebs der Laserdiodenvorrichtung die erste Halbleiterschicht das Spezifischer-Widerstand-Profil aufzeigt. Das Implantieren in die erste Halbleiterschicht mit einem Dotierungsstoff kann Durchführen einer Ionenimplantation an der ersten Halbleiterschicht einschließen. Das Durchführen einer Ionenimplantation kann Folgendes beinhalten: Bilden einer Graustufenmaskenschicht auf einer Oberfläche der ersten Halbleiterschicht zum Blockieren von Ionen vor dem Durchführen einer Ionenimplantation; und Durchführen der Ionenimplantation durch die Graustufenmaskenschicht, wobei eine Dicke oder Dichte der Graustufenmaskenschicht ein lokales Dotierungsniveau innerhalb der ersten Halbleiterschicht steuert.
  • Bei manchen Implementierungen beinhaltet das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht Folgendes: Durchführen einer Ionenimplantation an der ersten Halbleiterschicht, um ein passiviertes Gebiet bereitzustellen, das das Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist. Das Durchführen einer Ionenimplantation kann Bombardieren der ersten Halbleiterschicht mit Wasserstoff- oder Heliumatomen einschließen.
  • Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung sind in den begleitenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaubild, das eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Laserdiode veranschaulicht.
    • 2A ist eine Draufsicht eines Beispiels für eine Laserdiode.
    • 2B ist ein Schaubild, das eine Lateralquerschnittsansicht der Laserdiode in 2A durch die Linie A-A veranschaulicht.
    • 2C ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Stromdichte der Laserdiode aus 2B veranschaulicht.
    • 2D ist ein Diagramm, das eine beispielhafte optische Intensität veranschaulicht.
    • 3A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine lateral maßgeschneiderte Stromdichte über die Breite einer Laserdiode hinweg veranschaulicht.
    • 3B ist ein Diagramm, das eine beispielhafte optische Intensität veranschaulicht.
    • 4A ist ein Schaubild, das eine Querschnittsansicht einer Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten Dotierungsprofil veranschaulicht.
    • 4B ist ein Diagramm, das einen beispielhaften spezifischen Widerstand der Laserdiode aus 4A veranschaulicht.
    • 5A ist ein Schaubild, das eine Querschnittsansicht einer Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten p-n-Übergang-Profil veranschaulicht.
    • 5B ist ein Diagramm, das einen beispielhaften spezifischen Widerstand der Laserdiode aus 5A veranschaulicht.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Fertigungsprozess für eine Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten Dotierungsprofil darstellt.
    • 7A ist ein Schaubild, das eine Draufsicht eines Beispiels für eine Laserdiode und ein Beispiel für einen Laserpfad veranschaulicht.
    • 7B ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Dotierungskonzentration über eine Laserdiode hinweg veranschaulicht, die aus der Laserdotierung resultiert.
    • 7C ist ein Schaubild, das einen Querschnitt einer beispielhaften Laserdiode während einer Fertigung der Laserdiode veranschaulicht.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Fertigungsprozess für eine Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten Dotierungsprofil darstellt.
    • 9 ist ein Schaubild, das einen Querschnitt einer beispielhaften Laserdiode während einer Fertigung der Laserdiode veranschaulicht.
    • 10 ist ein Schaubild, das eine Draufsicht einer beispielhaften Laserdiode mit einem longitudinal maßgeschneiderten Dotierungsprofil veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 ist ein Schaubild, das eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Halbleiterlaservorrichtung 10 veranschaulicht. Insbesondere ist die Halbleiterlaservorrichtung 10 ein Beispiel für eine kantenemittierende Hochleistungshalbleiterlaserdiode. Die Laservorrichtung 10 beinhaltet ein Substrat 12, auf dem mehrere Halbleiterschichten gebildet sind. Die in 1 dargestellten Schichten sind beispielhaft, um die allgemeine Struktur einer Laserdiode 10 zu veranschaulichen, und sind nicht maßstabsgetreu. Die mehreren Halbleiterschichten können in verschiedene Abschnitte der Laservorrichtung 10 unterteilt werden. Zum Beispiel können die mehreren Halbleiterschichten in ein Deckgebiet 60, ein erstes Mantelgebiet 20, ein zweites Mantelgebiet 30 und ein optisches Wellenleitergebiet 40 unterteilt werden. Sowohl das Deckgebiet 60 als auch das erste Mantelgebiet 20 beinhalten eine oder mehrere Schichten aus einem Halbleitermaterial eines ersten Typs (z. B. p-Typ-Leitfähigkeit oder n-Typ-Leitfähigkeit). Das erste Mantelgebiet 20 kann auch eine oder mehrere Schichten aus einem intrinsischen (z. B. nichtdotierten) Halbleitermaterial beinhalten. Das zweite Mantelgebiet 30 beinhaltet eine oder mehrere Schichten aus einem Halbleitermaterial eines zweiten Typs, der zu jenem des ersten Dotierungstyps entgegengesetzt ist. Das heißt, falls der erste Dotierungstyp ein p-Typ ist, dann ist der zweite Dotierungstyp ein n-Typ und umgekehrt. Das zweite Mantelgebiet 30 kann eine oder mehrere Schichten aus einem intrinsischen Halbleitermaterial beinhalten.
  • Das optische Wellenleitergebiet 40 beinhaltet auch eine oder mehrere Schichten aus einem Halbleitermaterial. Das optische Wellenleitergebiet 40 beinhaltet ein Halbleiterverstärkungsgebiet, das auch als ein aktives Gebiet bezeichnet wird und das zum Emittieren von Laserlicht, z. B. als Ergebnis einer Besetzungsinversion, gestaltet ist. Das optische Wellenleitergebiet kann Schichten aus entweder n- oder p-dotiertem Halbleitermaterial beinhalten. Das Halbleiterverstärkungsgebiet kann z. B. einen oder mehrere Quantentöpfe beinhalten oder kann ein Gebiet sein, das Quantenpunkte beinhaltet. Das optische Wellenleitergebiet 40 beinhaltet zusätzliche Halbleiterschichten, wie etwa Barriereschichten und Begrenzungsschichten. Das optische Wellenleitergebiet 40 definiert eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse, die sich entlang einer Longitudinalrichtung der Laserdiode (z. B. der z-Richtung in 1) erstreckt. Die in den Mantelgebieten 20, 30 enthaltenen Materialien weisen einen niedrigeren Brechungsindex als der Brechungsindex des optischen Wellenleitergebiets auf, so dass die Mantel- und Wellenleitergebiete zusammen einen Wellenleiter bilden, der Licht eingrenzt und eine vertikale Kavität definiert. Die Struktur 10 kann auch elektrische Kontaktschichten beinhalten. Beispielsweise kann eine Metallschicht 50 eine Kontaktschicht auf dem Deckgebiet 60 bilden. Eine weitere Metallschicht 70 auf der unteren Oberfläche des Substrats kann eine zweite Kontaktschicht bilden. Obwohl nur das Deckgebiet 60 gezeigt ist, kann außerdem ein zweites Deckgebiet zwischen dem unteren Metallkontakt 70 und dem zweiten Mantelgebiet 30, z. B. zwischen dem unteren Metallkontakt 70 und dem Substrat 12 oder anstelle des Substrats 12 gebildet sein.
  • Das optisch aktive Gebiet 40, die Mantelgebiete 20, 30 und die Deckschicht 60 können aus Halbleitermaterialien gebildet werden, wie etwa Gruppe-II-VI- oder Gruppe-III-V-Halbleiterverbindungen, einschließlich zum Beispiel unter anderem GaAs, AlGaAs, InGaAs, InGaAsP, InP, GaN, ZnSe, ZnTe, CdSe, InGaN, AlGaInP und GaInAsSb. Einzelne Schichten innerhalb des aktiven Gebiets 40, der Mantelgebiete 20, 30 und der Deckschicht 60 können variierende Dicken aufweisen. Beispielsweise kann die Dicke einzelner Schichten zwischen einigen wenigen Nanometer (z. B. für eine Quantentopfschicht in dem aktiven Gebiet 40) und einigen tausend Nanometer (z. B. für eine Mantelschicht) variieren. In Abhängigkeit von dem Material und den Dicken der gewählten Schichten, kann die Vorrichtung 10 Licht in verschiedenen unterschiedlichen Wellenlängenbändern emittieren, einschließlich z. B. sichtbaren Wellenlängenbändern, Infrarotwellenlängenbändern oder Ultraviolettwellenlängenbändern.
  • Die Halbleiterschicht des optischen Wellenleitergebiets 40, der Mantelgebiete 20, 30 und der Deckschicht 10 können auf dem Substrat 12 unter Verwendung von Standardhalbleiterabscheidungsprozessen, wie etwa Molekularstrahlepitaxie (MBE: Molecular Beam Epitaxy) und/oder metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition), gebildet werden. Die in 1 gezeigte Struktur 1 sowie die anderen hier offenbarten Laserstrukturen sind als repräsentative Beispiele für Laservorrichtungen beabsichtigt und beschränken den Typ von Laservorrichtungen, die unter Verwendung der hier offenbarten Prozesse gebildet werden können, nicht. Beispielsweise können die Laservorrichtungen unterschiedliche Anzahlen an Mantelschichten, unterschiedliche Anzahlen an Barriere- oder Begrenzungsschichten, jeweils mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung und/oder Dicke, aufweisen. Gleichermaßen sind die Typen von Vorrichtungen, die unter Verwendung der hier offenbarten Prozesse gebildet werden können, nicht auf Quantentopfdiodenlaser oder Seitenemissionsdiodenlaser beschränkt und können andere Laserstrukturen einsetzen, wie etwa unter anderem Quantentopfkaskadenlaser, Quantenpunktlaser, Distributed-Bragg-Reflector(verteilter Bragg-Reflektor)- und Distributed-Feedback(verteilte Rückkopplung)-Laser.
  • Um eine Brillanz einer Laserdiode, wie etwa der in 1 gezeigten Laserdiode 10, zu verbessern, kann man versuchen, die Strahldivergenz der Laserdiode durch laterales Definieren der Strominjektion in die Laserdiode zu reduzieren, so dass ein gewinngeführter Laser gebildet wird. 2A-2B sind Schaubilder, die ein Beispiel für eine Laserdiodenvorrichtung 100 veranschaulichen, die zum lateralen Definieren einer Strominjektion konfiguriert ist. 2A zeigt eine Draufsicht der Laserdiode 100, wohingegen 2B eine Lateralquerschnittsansicht der Laserdiode 100 in 2A durch die Linie A-A ist. Wie in 2A gezeigt, beinhaltet die Diode 100 eine vordere Fläche 102, aus der Laserlicht von dem aktiven Gebiet emittiert wird, und eine stark reflektierende hintere Fläche 104. Ein Fenstergebiet 106 mit einer Breite 116 entspricht einem Bereich, wo sich die obere Metallschicht 150 in direktem physischen Kontakt mit einer darunterliegenden Halbleiterschicht der Deckschicht befindet, und definiert die laterale Ausdehnung einer Strominjektion in die Laserdiode 100 (z. B. die Emitterbreite). Gebiete 108 entsprechen den Grenzen auf beiden Seiten des Fenstergebiets 106, wo die obere Metallschicht 150 elektrisch von dem Halbleitermantelgebiet isoliert ist. Die Longitudinalrichtung der Diode 100 erstreckt sich entlang der Achse Z, wobei die Diode 100 eine Gesamtlänge 112 (z. B. die Emitterlänge) aufweist. Die Lateralrichtung der Diode 100 erstreckt sich entlang der Achse Y, wobei die Diode 100 eine Gesamtbreite 114 aufweist, die größer als die Breite 116 ist. Die in 2A-2B veranschaulichte Struktur kann andere geometrische Merkmale, wie etwa geätzte Gräben auf jeder Seite der Kontaktöffnung 106, beinhalten, die verwendet werden, um einen Stegwellenleiter für eine zusätzliche Indexführung zu bilden.
  • Unter Bezugnahme auf 2B ist ein Querschnitt durch die Linie A-A der Laserdiode 100 gezeigt. Wie bei der Struktur 1 beinhaltet die Laserdiode 100 mehrere Halbleiterschichten, die in einer vertikalen Richtung auf einem Substrat 180 gestapelt sind. Für die Zwecke dieser Offenbarung entspricht eine vertikale Richtung einer Richtung, die sich senkrecht zu dem Diodenwellenleiterübergang erstreckt (z.B. entlang der X-Richtung). Zudem verweist für die Zwecke dieser Offenbarung „lateral“ auf eine Richtung, die parallel zu dem Diodenwellenleiterübergang ist, und kann allgemein in Bezug auf die Breite der Laserdiode verwendet werden (z.B. entlang der Y-Richtung). Gleichermaßen kann „longitudinal“ allgemein auf eine Richtung verweisen, die parallel zu dem Diodenwellenleiterübergang ist und die orthogonal zu der Lateralrichtung ist, und kann allgemein in Bezug auf die Länge der Laserdiode verwendet werden (z. B. entlang der Z-Richtung). Zur einfachen Veranschaulichung sind allgemeine Gebiete anstelle jeder einzelnen Halbleiterschicht gezeigt. Insbesondere beinhaltet die Laserdiode 100 eine Deckschicht 110, ein erstes Mantelgebiet 120 eines ersten Leitfähigkeitstyps und ein zweites Mantelgebiet 130 eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Sowohl das erste als auch zweite Mantelgebiet kann eine oder mehrere intrinsische Halbleiterschichten beinhalten. Die Laserdiode 100 beinhaltet auch ein optisches Wellenleitergebiet 140, das eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert, die sich entlang einer Longitudinalrichtung (Z-Achse in die Seite hinein) erstreckt, wobei das optische Wellenleitergebiet ein Halbleiterverstärkungsgebiet 170 (das auch als ein aktives Gebiet bezeichnet wird) beinhaltet, wo Laserlicht durch Besetzungsinversion erzeugt wird. Eine Strominjektion in die Laserdiode 100 wird lateral durch das strukturierte Fenstergebiet 106 beschränkt, das auch als die Kontaktöffnung 106 bezeichnet wird. Eine strukturierte Isolationsschicht 160 ist auf einer oberen Oberfläche des Mantelgebiets 120 gebildet und beinhaltet eine Öffnung, durch die ermöglicht wird, dass die Metallschicht 150 die Halbleiterdeckschicht 110 direkt kontaktiert. Die Deckschicht 110 kann so gebildet werden, dass sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit (einen niedrigen spezifischen Widerstand) relativ zu den anderen Schichten innerhalb der Diode 100 aufweist. Die in 2A-2B gezeigte Struktur stellt ein Gebiet mit niedrigem spezifischen Widerstand in dem Fensterbereich 106 durch den direkten Metall-Halbleiter-Kontakt und einen hohen spezifischen Widerstand in den Bereichen 108 aufgrund der Anwesenheit der Isolationsschicht 160 bereit. Infolgedessen tritt eine Strominjektion während des Betriebs der Laserdiode 100 primär in dem lateralen Gebiet auf, das durch das Fenster 106 definiert ist, und wird die Divergenz eines ausgehenden Laserstrahls beschränkt.
  • 2C ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine vertikal (entlang der X-Richtung) gemittelte Stromdichte 200 durch die Deckschicht 110, die in 2B identifiziert ist, während des Betriebs der Vorrichtung 100 veranschaulicht. Die Stromdichte 200 ist in willkürlichen Einheiten (a.u.: arbitrary units) repräsentiert und zeigt ein „Zylinderhut“- oder stufenartiges Profil auf, bei dem die Stromdichte in den Bereichen außerhalb des Gebiets 106 ein Minimum ist, aber innerhalb des Gebiets 106 eine flache Spitze erreicht. Wenn Randeffekte an der Kontaktöffnung ignoriert werden, ist der maximale Stromdichtenwert durch das Gebiet 106 hinweg aufgrund des niedrigen spezifischen Widerstands zwischen dem oberen Kontakt 150 und der Deckschicht 110 im Wesentlichen konstant. Der minimale Stromdichtenwert in den Bereichen außerhalb des Gebiets 106 ist in dem hohen spezifischen Widerstand begründet, der aus der Anwesenheit der Isolationsschicht 160 zwischen der Deckschicht 110 und der Metallschicht 150 resultiert. Die Übergangsgebiete 202 können Gebieten entsprechen, wo der spezifische Widerstand (z. B. der vertikal gemittelte spezifische Widerstand) von dem minimalen Wert zu dem maximalen Wert zunimmt. Das Übergangsgebiet kann auf eine laterale Breite von weniger als z. B. 1-10 nm beschränkt sein. Obwohl das in 2C gezeigte Stromdichtenprofil für die Kappenschicht 110 allein ist, kann die Vorrichtung 100 ähnliche Stromdichtenprofile innerhalb der Mantelgebiete und Teilen des Wellenleitergebiets aufzeigen.
  • Ein Nachteil des in 2C gezeigten Stromdichtenprofils ist, dass es zu lokalen Spitzen der Stromdichte (z. B. Filamentierung) und an den Rändern der Kontaktöffnung 106 führen kann. Solche Stromdichtenspitzen können Hot-Spots, wo die Temperatur der Vorrichtung lokal zunimmt, als auch eine höhere als erwünschte Strahldivergenz und Depolarisation, die jeweils schlussendlich die Brillanz und Zuverlässigkeitsbeschränken können, die durch die Laserdiode erreichbar sind. Als ein Beispiel ist 2D ein Diagramm, das ein Beispiel für eine optische Intensität in willkürlichen Einheiten gegen den Fernfeldwinkel 0 (Grad) für die in 2B gezeigte Struktur veranschaulicht. Wie aus 2D ersichtlich ist, weist die optische Intensität eine relativ breite Divergenz, die sich über einen Bereich von etwa 12 Grad erstreckt und eine relativ instabile Nah- und Fernfeldphotonenverteilung über denselben Bereich aufzeigt.
  • Um eine Ladungsträgerakkumulation und die damit einhergehenden Nachteile, wie etwa eine Strahldivergenz, Depolarisation und Filamentierung, zu reduzieren, kann eine Laserdiode, wie etwa die Laserdiode 10, so modifiziert werden, dass sie eine graduell variierende Injektion über das Lichtemissionsgebiet hinweg (z. B. über die Emissionsgebietsbreite und/oder -länge hinweg) anstelle des stufenartigen oder Zylinderhutprofils, das in 2C gezeigt ist, aufzeigt. Zudem kann bei manchen Implementierungen eine graduelle Variation der Strominjektion anstelle des abrupten stufenartigen Profils Transversalmoden höherer Ordnung unterdrücken. Ein Stromdichteprofil solcher Laserdioden im Betrieb wird graduell von einem minimalen Wert, der nahe einem Ende des Emitters zu finden ist, zu einem maximalen Wert zunehmen, der entlang der Emitterbreite und/oder -länge zentriert sein kann, und dann wieder graduell zu einem anderen Minimum hin abnehmen, das nahe einem gegenüberliegenden Ende des Emitters zu finden ist.
  • Beispielsweise ist 3A ein Schaubild, das ein Beispiel für ein vertikal gemitteltes Stromdichtenprofil über eine Laserdiodenemitterbreite hinweg veranschaulicht. Das Stromdichteprofil ist ein Mittel entlang einer Richtung, die senkrecht zu der Ebene des Laserdiodenübergangs ist, innerhalb des aktiven Gebiets. Das in 3A gezeigte Stromdichteprofil nimmt graduell auf beiden Seiten von einer abgerundeten Spitze weg ab. Im Gegensatz zu dem in 2C gezeigten Stromdichteprofil ist die Breite der Übergangsgebiete 302 zwischen dem maximalen und minimalen Wert viel breiter, was ermöglicht, dass die Transversalmoden höherer Ordnung unterdrückt werden und Effekte, wie etwa eine Strahldivergenz, Depolarisation und Filamentierung, unterdrückt werden. Beispielsweise kann jedes Übergangsgebiet 302 eine Breite von 2 Mikrometer oder mehr aufweisen, einschließlich unter anderem einer Breite von 3 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 5 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 10 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 15 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 20 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 25 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 30 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 35 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 40 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 45 Mikrometer oder mehr oder einer Breite von 50 Mikrometer oder mehr. Die maximale Breite der Übergangsgebiete 302 kann durch die Hälfte der Breite des Emissionsgebiets (äquivalent zu der Kontaktöffnungsbreite für eine Standardvorrichtung) festgelegt werden. Falls zum Beispiel die Breite des Emissionsgebiets 100-200 Mikrometer beträgt, beträgt die Breite des Übergangsgebiets möglicherweise nicht mehr als 50-100 Mikrometer.
  • 3B ist ein Diagramm, das eine beispielhafte simulierte optische Intensität in willkürlichen Einheiten gegen einen Fernfeldwinkel θ (Grad) für eine Laderdiode aufzeigt, die mit dem in 3A gezeigten lateralen Stromdichteprofil arbeitet. Wie aus 3B zu sehen ist, weist das resultierende Profil der optischen Intensität eine viel geringere Divergenz als das in 2D gezeigte Profil der optischen Intensität auf, wobei sich ein Femfelddivergenz(voll)-Winkel über 4 Grad anstelle von 12 Grad erstreckt. Des Weiteren ist die Photonenverteilung in dem Strahl viel stabiler, mit einer reduzierten Anzahl an Spitzen (Filamenten) oder, wie für den optimalen Fall veranschaulicht, mit nur einer einzigen Spitze, die um 0 Grad herum zentriert ist.
  • Eine graduelle Variation der lateralen Stromdichte, wie etwa das in 3A gezeigte durchschnittlichen Stromdichtenprofil, kann in einer Laserdiode unter Verwendung unterschiedlicher Laserdiodenstrukturen implementiert werden. Zum Beispiel kann bei manchen Implementierungen eine graduelle Variation der Stromdichte über die Emitterbreite und/oder Länge erhalten werden, indem eine graduelle Variation des spezifischen Widerstands innerhalb eines Gebiets auf der p-Seite und/oder auf der n-Seite der Laserdiode eingeführt wird. Das Gebiet, in das die graduelle Variation des spezifischen Widerstands eingeführt wird, kann eine oder mehrere Schichten des Deck-, Mantel- und/oder Wellenleitergebiets der Laserdiode beinhalten. Der spezifische Widerstand kann vertikal entlang der Richtung gemittelt werden, in der die Halbleiterschichten gestapelt sind. Die graduelle Variation des spezifischen Widerstands kann entlang einer Ebene auftreten, die orthogonal zu der Richtung ist, entlang der die Halbleiterschichten gestapelt sind (z. B. einer Lateralrichtung orthogonal zu der optischen Achse und/oder einer Longitudinalrichtung parallel zu der optischen Achse). Beispielsweise kann der spezifische Widerstand innerhalb der Deckschicht graduell von einem maximalen Spezifischer-Widerstand-Wert nahe den Rändern des Emissionsgebiets zu einem minimalen Spezifischer-Widerstand-Wert nahe dem Zentrum des Emissionsgebiets abnehmen, wobei das Übergangsgebiet 302 der Entfernung zwischen dem maximalen und minimalen mittleren spezifischen Widerstand entspricht.
  • Der Betrag der Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Spezifischer-Widerstand-Wert innerhalb des Übergangsgebiets 302 kann in Abhängigkeit von der Vorrichtungsgestaltung variieren. Zum Beispiel kann die Differenz zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand unter anderem wenigstens 1 % des minimalen spezifischen Widerstands, wenigstens 2 % des minimalen spezifischen Widerstands, wenigstens 5 % des minimalen spezifischen Widerstands, wenigstens 10 % des minimalen spezifischen Widerstands, wenigstens 25 % des minimalen spezifischen Widerstands, wenigstens 50 % des minimalen spezifischen Widerstands oder wenigstens 75 % des minimalen spezifischen Widerstands betragen. Als weitere Beispiele kann der maximale spezifische Widerstand zweimal, viermal, fünfmal, zehnmal, fünfündzwanzigmal oder einhundertmal oder mehr so hoch wie der minimale spezifische Widerstand sein. Die Differenz zwischen dem minimalen und maximalen spezifischen Widerstand kann bei einem hohen Ende basierend auf der zum Variieren des spezifischen Widerstands innerhalb der Halbleiterschicht verwendeten Technik beschränkt sein. Zum Beispiel kann der spezifische Widerstand der Halbleiterschicht modifiziert werden, indem Dotierungsstoffe in die Halbleiterschicht eingeführt werden. Dementsprechend kann der maximale spezifische Widerstand der Schicht durch den natürlichen nichtdotierten spezifischen Widerstand des Halbleitermaterials beschränkt werden.
  • Das in 3A veranschaulichte Stromdichteprofil ist nicht die einzige graduell variierende Profilform, die verwendet werden kann. Beispielsweise kann bei manchen Implementierungen das Stromdichteprofil (z. B. das vertikal gemittelte Stromdichteprofil) von dem minimalen Stromdichtewert monoton zu dem maximalen Stromdichtewert innerhalb des Übergangsgebiets 302 zunehmen. Bei manchen Implementierungen ist die Variation zwischen dem minimalen Stromdichtewert und dem maximalen Stromdichtewert innerhalb des Übergangsgebiets 302 linear. Bei manchen Implementierungen folgt die Variation zwischen dem minimalen Stromdichtewert und dem maximalen Stromdichtewert innerhalb des Übergangsgebiets 302 einer exponentiellen Kurve. Bei manchen Implementierungen weist das Stromdichteprofil zwischen der minimalen und maximalen Stromdichte eine S-artige Form auf, bei der sich die Stromdichteplateaus bei einem Zwischenwert zwischen der minimalen und maximalen Stromdichte einpegeln. Andere Profilformen sind ebenfalls möglich.
  • 4A ist ein Schaubild, das einen Querschnitt einer Laserdiode 400 veranschaulicht, die eine graduelle Variation des spezifischen Widerstands lateral über die Breite der Diode hinweg einbindet. Die Laserdiode 400 beinhaltet mehrere Halbleiterschichten, die in einer vertikalen Richtung (entlang der X-Achse) auf einem Halbleitersubstrat 480 gestapelt sind. Zur einfachen Veranschaulichung sind allgemeine Gebiete anstelle jeder einzelnen Halbleiterschicht gezeigt. Die Gebiete beinhalten Folgendes: ein erstes Mantelgebiet 420 eines ersten Leitfähigkeitstyps (z. B. dotierter p-Typ) und ein zweites Mantelgebiet 430 eines zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. dotierter n-Typ). Sowohl das erste als auch zweite Mantelgebiet kann eine oder mehrere intrinsische (z. B. nichtdotierte) Halbleiterschichten beinhalten. Die Laserdiode 400 beinhaltet auch ein optisches Wellenleitergebiet 440 zwischen dem ersten Mantelgebiet 420 und dem zweiten Mantelgebiet 430, wobei das optische Wellenleitergebiet eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert, die sich entlang einer Longitudinalrichtung (Z-Achse in die Seite hinein) erstreckt. Das optische Wellenleitergebiet 440 beinhaltet ein Halbleiterverstärkungsgebiet 470 (das auch als ein aktives Gebiet bezeichnet wird), in dem Laserlicht erzeugt wird, z. B. an einem Übergang zwischen einem p-Typ- und n-Typ-Halbleitermaterial. Eine Metallschicht, die eine Kontaktschicht bildet, kann auf einer unteren Oberfläche des Substrats 480 angeordnet werden.
  • Die Laserdiode 400 beinhaltet auch eine Deckschicht 410. Die Deckschicht 410 ist eine Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps (z. B. dotierter p-Typ) und kann als Teil des ersten Mantelgebiets 420 oder separat von dem ersten Mantelgebiet 420 designiert werden. Die Deckschicht 410 ist durch eine Metallschicht 450 bedeckt, die dem oberen Laserdiodenkontakt entspricht. Die Metallschicht ist in direktem physischen Kontakt mit einer oberen Oberfläche der Deckschicht 410 gebildet. Die Konzentration des p-Typ-Dotierungsstoffs innerhalb der Halbleiterdeckschicht 410 und möglicherweise innerhalb der Mantelschicht wird graduell lateral variiert, so dass der spezifische Widerstand innerhalb der Deckschicht 420 ebenfalls graduell entlang einer Breite der Laserdiode 400 (der Lateralrichtung entlang der Y-Achse in 4A) variiert. Bei einem Beispiel kann die Deckschicht 410 derart dotiert sein, dass ein resultierender spezifischer Widerstand entlang der Breite der Deckschicht 420 graduell von einem Maximum an beiden Enden der Laserdiode 400 zu einem Minimum abnimmt, das entlang der Lateralrichtung zentriert ist.
  • Ein beispielhaftes Spezifischer-Widerstand-Profil 402 innerhalb der Deckschicht 410 ist in 4B gezeigt. Das Spezifischer-Widerstand-Profil 402 repräsentiert einen vertikal gemittelten spezifischen Widerstand innerhalb der Deckschicht 410 lateral über den veranschaulichten Querschnitt der Vorrichtung 400 hinweg. Während des Betriebs der Laserdiode 400 hängt, wenn ein Vorwärtsvorspannungspotential über den oberen Diodenkontakt (Schicht 450) und den (nicht gezeigten) unteren Kontakt hinweg angelegt wird, die Menge an in die Diode injiziertem Strom von dem entsprechenden spezifischen Widerstand ab, der in der Deckschicht 410 angetroffen wird. Das heißt, das Stromdichteprofil wird proportional zu der Leitfähigkeit der Deckschicht 410 sein, durch die sich der Strom bewegt. Dementsprechend wird für die Deckschicht 410 das laterale Stromdichteprofil näherungsweise umgekehrt proportional zu dem in 4B gezeigten lateralen Spezifischer-Widerstand-Profil 402 sein. Dies liegt darin begründet, dass dort in die Deckschicht 410, wo der spezifische Widerstand höher ist (z. B. zu dem linken und rechten Ende der Vorrichtung entlang der Y-Achse hin) sehr wenig Strom fließt, wohingegen zu dem Zentrum der Vorrichtung hin der spezifische Widerstand viel geringer ist und die Stromdichte höher ist.
  • Die „effektive“ Breite des Laserdiodenemissionsgebiets kann durch Dotieren der Deckschicht 410 derart definiert werden, dass der spezifische Widerstand außerhalb einer vordefinierten Breite 404 so hoch ist, dass ein kleiner oder kein merklicher Strom während des Betriebs der Vorrichtung durch diese Bereiche fließt. Für den Teil der Deckschicht 410 innerhalb der Breite 404 kann die Deckschicht 410 jedoch derart dotiert werden, dass ein Strom nahe dem Zentrum der Vorrichtung 400 entlang der lateralen Y-Achse fließt. Bei manchen Implementierungen kann die effektive Breite 404 als die Entfernung zwischen den maximalen Werten des spezifischen Widerstands des Spezifischer-Widerstand-Profils 402 bestimmt werden. Die effektive Breite kann z.B. größer als etwa 4 Mikrometer, größer als etwa 10 Mikrometer, größer als etwa 20 Mikrometer, größer als etwa 50 Mikrometer, größer als etwa 100 Mikrometer, größer als etwa 150 Mikrometer, größer als etwa 200 Mikrometer sein. Andere effektive Breiten sind ebenfalls möglich. Die effektive Breite des in 4B gezeigten Spezifischer-Widerstand-Profils entspricht einer speziellen Ebene, die orthogonal zu der Longitudinalrichtung der Laserdiodenvorrichtung 400 ist. Diese effektive Breite kann entlang der Longitudinalrichtung gleichmäßig sein (z. B. ändert sie sich nicht von der vorderen Fläche zu der hinteren Fläche der Vorrichtung entlang der Z-Richtung) oder sie kann bei einer Bewegung von der vorderen Fläche zu der hinteren Fläche der Vorrichtung bezüglich ihrer Größe variieren. Ein Vorteil des lateralen Maßschneiderns der Dotierung innerhalb der Deckschicht 410 oder innerhalb anderer Halbleiterschichten der Laserdiodenvorrichtung ist, dass es nicht notwendig ist, eine separate strukturierte Isolationsschicht auf der Oberfläche des Mantelgebiets zu bilden, um das Laserdiodenemitterfenster zu definieren, wie etwa die in 2A-2B gezeigten Isolationsschichten 160. Stattdessen kann die Halbleiterdeckschicht 410 selbst verwendet werden, um das zentrale Emitterfenster mit hoher Leitfähigkeit und die Isolationsgebiete mit niedriger Leitfähigkeit, die an das Emitterfenster angrenzen, zu definieren.
  • Das Spezifischer-Widerstand-Profil 402 kann mit einem Übergangsgebiet 406 assoziiert sein, das der Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand entspricht. Beispielsweise kann jedes Übergangsgebiet 406 eine Breite von 2 Mikrometer oder mehr aufweisen, einschließlich unter anderem einer Breite von 3 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 5 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 10 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 15 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 20 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 25 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 30 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 35 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 40 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 45 Mikrometer oder mehr oder einer Breite von 50 Mikrometer oder mehr. Die maximale Breite des Übergangsgebiets 406 kann durch die Hälfte der Breite des Emissionsgebiets festgelegt werden (wobei die Breite des Emissionsgebiets z. B. zu der Kontaktöffnungsbreite für eine herkömmliche Vorrichtung äquivalent ist, die unter Verwendung einer Isolationsschicht mit einer Kontaktöffnung auf der Deckschicht gebildet ist). Falls zum Beispiel die Breite des Emissionsgebiets 100-200 Mikrometer beträgt, beträgt die Breite des Übergangsgebiets möglicherweise nicht mehr als 50-100 Mikrometer. Der Betrag der Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Spezifischer-Widerstand-Wert innerhalb des Übergangsgebiets 406 kann in Abhängigkeit von der Vorrichtungsgestaltung variieren, wie oben mit Bezug auf das Übergangsgebiet 302 beschrieben ist.
  • Wie hier erklärt, kann das graduelle Variieren des Dotierungsprofils bei manchen Implementierungen in Schichten außer nur der Deckschicht 410 eingeführt werden. Zum Beispiel werden bei manchen Ausführungsformen eine oder mehrere der Halbleiterschichten innerhalb des ersten Mantelgebiets 420 oder sogar der Wellenleiterschichten 440 ebenfalls dotiert, um ein graduell variierendes Dotierungsprofil, wie etwa das in 4B gezeigte Profil 402, über die Breite der Laserdiodenvorrichtung hinweg zu haben. Dementsprechend kann in manchen Fällen ein vertikal gemitteltes Spezifischer-Widerstand-Profil mit der in 4B gezeigten Form z. B. einem durchschnittlichen spezifischen Widerstand über die Gesamtheit der Deckschicht 410, des Mantelgebiets 420 und des Wellenleitergebiets 440 in dem veranschaulichten Querschnitt der Vorrichtung 400 hinweg entsprechen.
  • Bei manchen Implementierungen wird ein graduell variierendes Dotierungsprofil in dem zweiten Mantelgebiet 430 oder in dem Substrat 480 eingeführt. Zum Beispiel können eine oder mehrere Halbleiterschichten des zweiten Mantelgebiets 430 so dotiert sein, dass sie ein laterales Spezifischer-Widerstand-Profil ähnlich dem Profil 402 haben, wobei der spezifische Widerstand an einer zentralen Stelle entlang der Breite der Laserdiode 400 (entlang der Y-Richtung) am niedrigsten ist und graduell zu einem Maximum zu den Rändern der Vorrichtung 400 hin zunimmt.
  • Wie hier erklärt, kann die maßgeschneiderte graduelle Variation des spezifischen Widerstands durch graduelles Variieren der Dotierungskonzentration über die Breite und/oder Länge der Vorrichtung hinweg (z. B. über die Y- und/oder Z-Richtung hinweg) erreicht werden. Alternativ dazu kann bei manchen Implementierungen die lateral maßgeschneiderte graduelle Variation des spezifischen Widerstands durch eine Passivierung einer zuvor dotierten Halbleiterschicht erreicht werden. Beispielsweise kann für eine Deckschicht, die mit einem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist, eine Ionenimplantation (z. B. mit Wasserstoff- oder Heliumatomen) verwendet werden, um die dotierten Gebiete der Deckschicht zu passivieren, indem lokalisierte gestörte Gebiete entlang der Breite der Laserdiode erzeugt werden, was zu einem Dotierungsprofil und dementsprechend einem spezifischen Widerstand führt, das/der über die Emitterbreite hinweg variiert.
  • Bei manchen Implementierungen kann eine graduelle Variation der lateralen Stromdichte implementiert werden, indem eine laterale graduelle Variation des Gradienten des elektrischen Feldes über die Breite der Laserdiode hinweg eingeführt wird. Beispielsweise kann die laterale graduelle Variation des elektrischen Feldes durch Bilden eines maßgeschneiderten p-n-Übergangs über die Breite der Laserdiode hinweg eingeführt werden.
  • 5A ist ein Schaubild, das eine Querschnittsansicht einer Laserdiode 500 mit einem lateral maßgeschneiderten p-n-Übergang-Profil veranschaulicht. Die Laserdiode 500 beinhaltet mehrere Halbleiterschichten, die in einer vertikalen Richtung (entlang der X-Achse) auf einem Halbleitersubstrat 580 gestapelt sind. Zur einfachen Veranschaulichung sind allgemeine Gebiete anstelle jeder einzelnen Halbleiterschicht gezeigt. Die Gebiete beinhalten Folgendes: ein erstes Mantelgebiet 520 und ein zweites Mantelgebiet 530 eines zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. n-Typ). Die Laserdiode 500 beinhaltet auch ein optisches Wellenleitergebiet 540 zwischen dem ersten Mantelgebiet 520 und dem zweiten Mantelgebiet 530, wobei das optische Wellenleitergebiet eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert, die sich entlang einer Longitudinalrichtung (Z-Achse in die Seite hinein) erstreckt. Das optische Wellenleitergebiet 540 beinhaltet ein Halbleiterverstärkungsgebiet 570 (das auch als ein aktives Gebiet bezeichnet wird), in dem Laserlicht durch Besetzungsinversion erzeugt wird. Eine Metallschicht, die eine Kontaktschicht bildet, kann auf der unteren Oberfläche des Substrats 580 angeordnet werden. Eine obere Metallschicht 550 bildet einen oberen Kontakt.
  • Die Laserdiode 500 beinhaltet auch eine obere Mantelschicht 560, die am nächsten zu der oberen Metallschicht 550 ist. Im Gegensatz zu den anderen Halbleiterschichten, die entweder mit dem ersten Leitfähigkeitstyp (z. B. p-Typ), einem zweiten Leitfähigkeitstyp (z. B. n-Typ) dotiert oder halbisolierend (z. B. ein intrinsischer oder i-Typ-Halbleiter ohne signifikante Dotierung) sind, ist die Schicht 560 derart dotiert, dass sie einen p-n-Übergang 590 (gestrichelte Linie) aufzeigt, der sich über die Breite (entlang der Y-Achse) der Laserdiode 500 hinweg erstreckt. Beispielsweise ist der Bereich der Schicht 560 oberhalb des Übergangs 590 (in der positiven X-Richtung) dotiert, um den ersten Leitfähigkeitstyp bereitzustellen, wohingegen der Bereich der Schicht 560 unterhalb des Übergangs 590 (in der negativen X-Richtung) dotiert ist, um den zweiten Leitfähigkeitstyp bereitzustellen. Die Anwesenheit des p-n-Übergangs ruft ein Diffusionspotential hervor, das dem Vorwärtsvorspannungspotential, das während des Betriebs der Laserdiode 500 über den oberen und unteren Metallkontakt angelegt wird, entgegenwirkt. Der Betrag des Diffusionspotentials hängt von der Konzentration der n-Typ-Dotierungsstoffe auf der n-Seite der Schicht 560 und der Konzentration der p-Typ-Dotierungsstoffe auf der p-Seite der Schicht 560 ab. Das Dotierungsprofil kann derart modifiziert werden, dass der vertikale Ort (entlang der X-Achse) und das Diffusionspotential des Übergangs 590 graduell über die Breite (z. B. entlang der Y-Achse) der Laserdiode 500 variieren. Bei manchen Implementierungen ist die Schicht 560 derart dotiert, dass nahe den Rändern der Vorrichtung der Übergang 590 vollständig beseitigt wird. Beispielsweise kann die Schicht 560 derart dotiert sein, dass zu dem linken und rechten Rand der Laserdiode 500 hin die Schicht 560 vollständig vom n-Typ ist. Die Schicht 560 kann auch derart dotiert sein, dass nahe einer zentralen Achse 510 die Schicht 560 vollständig vom p-Typ ist, während von der zentralen Achse 510 weg der p-n-Übergang graduell innerhalb der Schicht 560 eingeführt wird.
  • Das Diffusionspotential, das durch Einführen des Dotierungsstoffs vom entgegengesetzten Typ in der Schicht 560 erzeugt wird, verursacht eine entsprechende Variation des spezifischen Widerstands innerhalb der Schicht 560. Das heißt, das Diffusionspotential führt zu einem räumlich variierenden blockierenden Kontaktgebiet. Ein Beispiel für ein Spezifischer-Widerstand-Profil 502, das durch Einführen eines Dotierungsstoffes vom entgegengesetzten Typ innerhalb der Schicht 560 erzeugt wird, ist in 5B gezeigt. Das Spezifischer-Widerstand-Profil 502, das z. B. einen entlang der X-Richtung innerhalb der Schicht 560 gemittelten spezifischen Widerstand beinhalten kann, nimmt graduell von einem Maximum auf der linken und rechten Seite der Schicht 560 zu einem Minimum ab, das entlang der Lateralrichtung zentriert ist (z. B. bei der zentralen Achse 510). Bei manchen Implementierungen kann der minimale Wert einem Teil der Halbleiterschicht 560 entsprechen, in dem kein Sperrvorspannungsdiffusionspotential gebildet wird.
  • Während des Betriebs der Laserdiode 500 hängt, wenn ein Vorwärtsvorspannungspotential über den oberen Diodenkontakt (Schicht 550) und den (nicht gezeigten) unteren Kontakt hinweg angelegt wird, die Menge an in die Diode injiziertem Strom von dem Betrag des Sperrvorspannungsdiffusionspotentials in der Schicht 560 ab. Das heißt, das Stromdichteprofil wird umgekehrt proportional zu dem resultierenden gesamten Spezifischer-Widerstand-Profil 502 sein. Dies liegt darin begründet, dass in Gebieten der Schicht 560, wo das Sperrvorspannungsdiffusionspotential relativ zu dem angelegten elektrischen Feld höher ist (z. B. zu dem linken und rechten Ende der Vorrichtung entlang der Y-Achse hin), ein sehr geringer Strom fließt, wohingegen zu dem Zentrum der Vorrichtung hin das Sperrvorspannungsdiffusionspotential viel niedriger und/oder nicht vorhanden ist und Strom unbehindertert durch die Schicht 560 fließen kann.
  • Die „effektive“ Breite des Laserdiodenemissionsgebiets kann durch Dotieren der Schicht 560 derart definiert werden, dass das Diffusionspotential außerhalb einer vordefinierten Breite 504 so hoch ist, dass kein merklicher Strom während des Betriebs der Vorrichtung durch diese Bereiche fließt. Für den Teil der Schicht 560 innerhalb der Breite 504 kann die Schicht 560 jedoch derart dotiert sein, dass das Diffusionspotential niedriger ist und Strom leichter nahe dem Zentrum 510 der Vorrichtung 500 fließt. Bei manchen Implementierungen kann die effektive Breite basierend auf der Entfernung zwischen den maximalen Werten des spezifischen Widerstands des Spezifischer-Widerstand-Profils 502 bestimmt werden. Die effektive Breite kann z. B. größer als etwa 4 Mikrometer, größer als etwa 10 Mikrometer, größer als etwa 20 Mikrometer, größer als etwa 50 Mikrometer, größer als etwa 100 Mikrometer, größer als etwa 150 Mikrometer, größer als etwa 200 Mikrometer sein. Andere effektive Breiten sind ebenfalls möglich. Die effektive Breite des in 5B gezeigten Spezifischer-Widerstand-Profils entspricht einer speziellen Ebene, die orthogonal zu der Longitudinalrichtung der Laserdiodenvorrichtung 500 ist. Diese effektive Breite kann entlang der Longitudinalrichtung gleichmäßig sein (z. B. ändert sie sich nicht von der vorderen Fläche zu der hinteren Fläche der Vorrichtung entlang der Z-Richtung) oder sie kann bei einer Bewegung von der vorderen Fläche zu der hinteren Fläche der Vorrichtung bezüglich ihrer Größe variieren. In beiden Fällen ist im Gegensatz zu den in 2A-2B gezeigten Strukturen keine separate strukturierte Isolationsschicht auf der Oberfläche des Mantelgebiets notwendig, um das Laserdiodenemitterfenster zu definieren.
  • Das Spezifischer-Widerstand-Profil 502 kann mit einem oder mehreren Übergangsgebieten 506 assoziiert sein, die der Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand entsprechen. Beispielsweise kann jedes Übergangsgebiet 506 eine Breite von 2 Mikrometer oder mehr aufweisen, einschließlich unter anderem einer Breite von 3 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 5 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 10 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 15 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 20 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 25 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 30 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 35 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 40 Mikrometer oder mehr, einer Breite von 45 Mikrometer oder mehr oder einer Breite von 50 Mikrometer oder mehr. Die maximale Breite des Übergangsgebiets 506 kann durch die Hälfte der Breite des Emissionsgebiets festgelegt werden (wobei die Breite des Emissionsgebiets z. B. zu der Kontaktöffnungsbreite für eine herkömmliche Vorrichtung äquivalent ist, die unter Verwendung einer Isolationsschicht mit einer Kontaktöffnung auf der Deckschicht gebildet ist). Falls zum Beispiel die Breite des Emissionsgebiets 100-200 Mikrometer beträgt, beträgt die Breite des Übergangsgebiets möglicherweise nicht mehr als 50-100 Mikrometer. Der Betrag der Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Spezifischer-Widerstand-Wert innerhalb des Übergangsgebiets 506 kann in Abhängigkeit von der Vorrichtungsgestaltung variieren, wie oben mit Bezug auf das Übergangsgebiet 302 beschrieben ist.
  • Bei manchen Implementierungen kann das graduelle Variieren des p-n-Übergangs in Schichten außer nur der Schicht 560 eingeführt werden. Zum Beispiel werden bei manchen Implementierungen eine oder mehrere der Halbleiterschichten innerhalb des ersten Mantelgebiets 520 so dotiert, dass sie ein lateral variierendes p-n-Übergang-Profil aufweisen, das ein Gradientensperrvorspannungsdiffusionspotential bewirkt.
  • Bei manchen Implementierungen wird ein graduell variierendes p-n-Übergang-Dotierungsprofil in dem zweiten Mantelgebiet 530 eingeführt. Zum Beispiel können eine oder mehrere Halbleiterschichten des zweiten Mantelgebiets 530 so dotiert sein, dass sie ein Sperrvorspannungsdiffusionspotential mit einem Spezifischer-Widerstand-Profil ähnlich dem Profil 502 einführen, wobei der spezifische Widerstand an einer zentralen Stelle (z. B. der zentralen Achse 510) entlang der Breite der Laserdiode 500 am niedrigsten ist und graduell zu einem maximalen spezifischen Widerstand von der zentralen Stelle zu den Rändern der Vorrichtung 500 hin zunimmt. Obwohl das Sperrvorspannungsdiffusionspotential und entsprechende Spezifischer-Widerstand-Profile hier als sich lateral entlang der Y-Achse erstreckend beschrieben sind, können solche Profile alternativ dazu oder zusätzlich longitudinal innerhalb der Vorrichtung (z. B. entlang der Z-Achse) eingeführt werden.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Fertigungsprozess 600 für eine Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten Dotierungsprofil, wie etwa jenem mit Bezug auf 4A-4B beschriebenen, darstellt. Die in dem Prozess gebildeten Schichten können unter Verwendung von Standardhalbleiterabscheidungsprozessen, wie etwa Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD), gefertigt werden. Der Prozess 600 beinhaltet zuerst Bereitstellen (602) eines Halbleitersubstrats eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wie etwa z. B. eines GaAs-Wafers, der mit einem n-Typ dotiert ist (z. B. unter Verwendung von Si als das Dotierungsstoffmaterial). Ein Mantelgebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps wird dann auf einer oberen Oberfläche des Substrats gefertigt (604). Das Mantelgebiet kann eine oder mehrere Schichten aus n-Typ-dotierten Halbleiterschichten, wie etwa z. B. AlGaAs, beinhalten. Das Mantelgebiet kann auch eine oder mehrere intrinsische (z. B. nichtdotierte) Halbleiterschichten beinhalten, die aus dem gleichen oder einem anderen Material wie die dotierten Mantelschichten gebildet sind. Bei manchen Implementierungen ist die Konzentration des Dotierungsstoffes in den untersten Mantelschichten am nächsten zu dem Substrat am höchsten und ist die Konzentration des Dotierungsstoffes in den obersten Mantelschichten am niedrigsten.
  • Ein optisches Wellenleitergebiet wird dann auf einer obersten Oberfläche des zuvor gefertigten Mantelgebiets gebildet (606). Das optische Wellenleitergebiet kann intrinsische Begrenzungsschichten und/oder Barriereschichten sowie eine aktive Schicht, wie etwa einen InGaAs-Quantentopf, beinhalten. Ein Mantelgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps wird dann auf der obersten Oberfläche des optischen Wellenleitergebiets gefertigt (608). Dies Mantelgebiet kann eine oder mehrere p-Typdotierte Halbleiterschichten, wie etwa z. B. AlGaAs (unter Verwendung von z. B. C als der Dotierungsstoff), beinhalten. Das Mantelgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps kann auch eine oder mehrere intrinsische Halbleiterschichten beinhalten, die aus dem gleichen oder einem anderen Material wie die dotierten Mantelschichten gebildet sind. Bei manchen Implementierungen ist die Konzentration des Dotierungsstoffes in den untersten Mantelschichten am nächsten zu dem optischen Wellenleitergebiet am niedrigsten und ist die Konzentration des Dotierungsstoffes in den obersten Mantelschichten am weitesten von dem optischen Wellenleitergebiet entfernt am höchsten.
  • Eine Deckhalbleiterschicht wird dann auf einer obersten Oberfläche des Mantelgebiets des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet (610). Alternativ dazu wird bei manchen Implementierungen die Deckschicht als Teil des Mantelgebiets des ersten Leitfähigkeitstyps in Schritt (608) gebildet. In beiden Fällen wird die Deckschicht als eine intrinsische (unabsichtlich dotierte) Schicht gebildet. Ein lateral maßgeschneidertes Dotierungsgebiet wird dann in der Deckschicht gebildet (612). Um die graduelle laterale Variation des Dotierungsprofils, wie hier offenbart, zu erhalten, können verschiedene Techniken verwendet werden.
  • Zum Beispiel kann bei manchen Implementierungen die graduelle laterale Variation des Dotierungsprofils durch Durchführen einer Laserdotierung an der freigelegten oberen Oberfläche der Deckschicht erhalten werden. Eine Laserdotierung ist ein etablierter Prozess, durch den eine Festphasendotierung durchgeführt werden kann, um ohmsche Kontakte und/oder p-n-Übergänge zu erhalten, ohne eine Lithografie durchführen und einen Fotolack oder eine andere Maske entwickeln zu müssen. Eine Laserdotierung kann unter Verwendung eines Direktschreibprozesses durchgeführt werden, während dessen ein Laser eine Oberfläche des Halbleiters in der Anwesenheit eines Gases bestrahlt, das das Dotierungsmittelmaterial enthält. Wenn die Laserbestrahlung den Halbleiter erwärmt, sammeln sich die Dotierungsstoffmoleküle von dem Gas an und können an der Oberfläche des Halbleiters adsorbiert oder anderweitig angehaftet werden. Die Dotierungsstoffmoleküle diffundieren dann von der Oberfläche in das Halbleitermaterial. Der Direktschreibprozess kann Anwenden der Laserbestrahlung auf eine gepulste Weise (wobei z. B. eine Pulsperiode in dem Bereich von 1 fs bis 1 µs liegen kann) und Verschieben der Position, bei der der Laser auf den Halbleiter auftrifft, über die Halbleiteroberfläche beinhalten. Weitere Informationen bezüglich Laserdotierung können z. B. in „Laser-Induced Doping of GaAs" von Krautle, et al., Applied Physics A, Bd. 38, S. 49-56 (1985) und „Laser Doping in Si, InP and GaAs" von Pokhmurska et al., Applied Surface Science, Bd. 154-155, S. 712-715 (2000) gefunden werden, die hier jeweils durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
  • Ein Beispiel für den Laserdirektschreibprozess ist in 7A gezeigt. 7A ist ein Schaubild, das eine Draufsicht eines Beispiels für eine Laserdiode und ein Beispiel für einen Laserpfad 700 über die Oberfläche der Laserdiode veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht die in 7A gezeigte obere Ansicht eine freigelegte Oberfläche einer Deckschicht während der Fertigung einer Laserdiode. Wie hier erklärt, kann die Deckschicht als eine intrinsische (z. B. nichtdotierte) Halbleiterschicht gebildet werden. Während des Laserdirektschreibprozesses durchläuft der Laserstrahl den Pfad 700 mit einer stabilen Rate. Zuerst streicht der Strahl longitudinal entlang der Z-Achse zu einem ersten Ende der Laserdiode hin. Während des Durchlaufens bewirkt die Bestrahlung des Strahls, dass Dotierungsstoffmoleküle von dem Umgebungsgas adsorbiert werden und in die Deckschicht diffundieren. Sobald der Strahl das Ende erreicht kann der Strahl lateral zu einer neuen Position entlang der Y-Achse verschoben werden, wo der Strahl wieder longitudinal zu einem zweiten Ende der Laserdiode streicht, das dem ersten Ende gegenüberliegt. Diese zweite Bahn kann parallel zu der ersten Bahn verlaufen. An dem Ende des zweiten Durchlaufens kann der Strahl wieder lateral zu einer neuen Position entlang der Y-Achse verschoben werden, um einen weiteren longitudinalen Durchlauf zu beginnen. Bei manchen Implementierungen kann der Strahl während der lateralen Verschiebung abgeschaltet werden. Der Prozess kann so oft wie nötig wiederholt werden, bis der Laser eine vordefinierte Breite abgedeckt hat, die der gewünschten Emitterbreite 704 entspricht. Bei manchen Implementierungen wird der Strahl so verschoben, dass der Strahlfleck mit einem zuvor bestrahlten Gebiet der Deckschicht überlappt. Die Gebiete 702, die nicht mit dem Laser bestrahlt werden, verbleiben nichtdotiert.
  • Laserstrahlpfade außer dem Pfad 700 können verwendet werden, um das Dotierungsstoffprofil innerhalb der Deckschicht zu definieren. Zum Beispiel kann der Laserstrahl bei manchen Implementierungen lateral (entlang der Y-Achse) entlang einer ersten Bahn von einem Ende eines vordefinierten Emitterfensterbereichs zu einem anderen, gegenüberliegenden Ende des vordefinierten Emitterfensterbereichs verschoben werden und dann longitudinal verlagert werden, um eine neue laterale Bahn zu beginnen.
  • 7B ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Dotierungsstoffkonzentration entlang der Breite (Y-Achse) der Laserdiode veranschaulicht, die aus dem Laserdirektschreibprozess resultieren kann. Jeder Balken repräsentiert den Betrag der Dotierungskonzentration, die innerhalb der Deckschicht entlang einer longitudinal bestrahlten Bahn erhalten wurde. Das heißt, die Dotierungskonzentration innerhalb der Deckschicht ist einheitlich entlang der Longitudinalrichtung (Z-Achse in 7A), aber variiert in der Lateralrichtung (entlang der Y-Achse). Wie in dem Diagramm gezeigt, nimmt die Dotierungskonzentration graduell zu dem Zentrum der Laserdiode hin zu. Diese Änderung der Dotierungskonzentration zwischen jeder Bahn kann durch Verändern der Konzentration des Dotierungsstoffes innerhalb des Gases während der Bestrahlung, durch Verändern der Laserpulsdauer und/oder durch Verändern der Laserstrahlintensität erhalten werden. Obwohl die Dotierungskonzentration oben als konstant entlang der Longitudinalrichtung (Z-Achse) beschrieben ist, können Variationen der Dotierungsstoffkonzentration ebenso auch entlang dieser Richtung eingeführt werden.
  • Während der Bestrahlung kann der Laser einen Strahlfleckdurchmesser von wenigstens 2 Mikrometer und weniger als die vordefinierte Breite des Emitterfensters aufweisen. Zum Beispiel kann der Laser einen Strahlfleckdurchmesser von wenigstens 3 Mikrometer, von wenigstens 4 Mikrometer, von wenigstens 5 Mikrometer, von wenigstens 6 Mikrometer, von wenigstens 8 Mikrometer oder von wenigstens 10 Mikrometer aufweisen.
  • Bei manchen Implementierungen kann die graduelle laterale Variation des Dotierungsprofils durch Durchführen einer Ionenimplantation an der Deckschicht unter Verwendung einer Graustufenmaske erhalten werden. Beispielsweise kann eine Fotolackmaske auf einer oberen Oberfläche der Deckschicht gebildet werden, wobei die Fotolackmaske als eine graduelle variierende Dicke. In Gebieten, in denen die Dicke der Fotolackmaske am dünnsten oder nicht vorhanden ist, können die Dotierungsstoffionen in den Halbleiter eindringen, so dass eine Implantation mit hoher Konzentration innerhalb der Deckschicht resultiert. In Gebieten, in denen die Fotolackmaske dicker ist, dient die Maske dem Blockieren einer Implantation mancher oder aller der Dotierungsstoffmoleküle, so dass weniger Dotierungsstoffmoleküle in die Deckschicht eingeführt werden.
  • 7C ist ein Schaubild, das einen Querschnitt einer beispielhaften Laserdiode 750 während einer Fertigung der Laserdiode unter Verwendung einer Graustufenmaske 790 veranschaulicht. Wie in 7C gezeigt, wird eine Fotolackmaske 790 auf einer oberen Oberfläche einer Halbleiterdeckschicht 760 gebildet. Die Halbleiterdeckschicht 760 ist eine intrinsische Halbleiterschicht, die auf einer oberen Oberfläche des ersten Mantelgebiets 720 oder einem Teil davon gebildet ist. Wie bei den anderen hier offenbarten Beispielen beinhaltet die Laserdiode 750 ein optisches Wellenleitergebiet 740 mit einer Verstärkungsschicht 770, einem zweiten Mantelgebiet 730 und einem Substrat 780.
  • Die Fotolackschicht 790 wird durch einfallendes Licht mit einer Intensität belichtet, die in der Lateralrichtung und/oder Longitudinalrichtung variiert, indem der Fotolack durch einen zweiten Typ einer lithografischen Graustufenmaske belichtet wird. Die lithografische Graustufenmaske kann durch ein Laserlithografiesystem erzeugt werden. Nach dem Absorbieren des einfallenden Lichts wird die Fotolackschicht 790 entwickelt, wobei ein oder mehrere Gebiete 712 zurückgelassen werden, in denen das Fotolackmaterial entfernt wurde. Bei dem in 7C gezeigten Beispiel wird der Fotolack teilweise entfernt, um ein konkaves Gebiet 712 zurückzulassen. Nach dem Aushärten des Fotolacks wird die Ionenimplantationsdotierung 710 durchgeführt. In Gebieten, in denen der Fotolack im Wesentlichen gedünnt oder vollständig entfernt wurde, passieren die Dotierungsstoffe hindurch in die Deckschicht 760 hinein. Wenn der Fotolack dicker wird, treten weniger Dotierungsstoffmoleküle in die Deckschicht ein, was zu der lateralen Variation der Dotierungsstoffkonzentration und dementsprechend des spezifischen Widerstands und der Stromdichte während eines Betriebs der Laserdiode führt. Obwohl der Fotolack oben als nur eine laterale Variation der Dicke aufweisend beschrieben ist, sind auch Dickenvariationen entlang der Longitudinalachse (Z-Achse) möglich.
  • Bei manchen Implementierungen kann Laserbestrahlung verwendet werden, um Fotolack direkt von einer anfänglich einheitlichen abgeschiedenen Fotolackschicht zu ablabieren, um einen Fotolack mit einem gewünschten Dickenprofil zu bilden.
  • Bei manchen Implementierungen kann die lithografische Graustufenmaske unter Verwendung von Ionenstrahl- oder Elektronenstrahllithografie gebildet werden, wobei die Intensität des Strahls als eine Funktion eines Ortes variiert wird, was zu unterschiedlichen Belichtungstiefen innerhalb des Fotolacks führt.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 6 wird, nachdem das Dotieren der Deckschicht abgeschlossen ist, die obere Kontaktschicht auf der Deckschicht abgeschieden (614). In manchen Fällen wird die untere Kontaktschicht auch zu dieser Zeit gebildet.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Fertigungsprozess 800 für eine Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten Sperrvorspannungsdiffusionspotential darstellt, wie etwa jenes mit Bezug auf 5A-5B offenbarte, oder für eine Laserdiode mit einem lateral maßgeschneiderten Spezifischer-Widerstand-Profil, das unter Verwendung von Passivierung durch Ionenimplantation erhalten wird.
  • Prozessschritte 802-808 sind den Schritten 602-608 ähnlich und werden hier nicht wiederholt. Die lateral variierenden Merkmale werden in die oberste Halbleiterschicht (z. B. die Deckschicht oder das Mantelgebiet) eingeführt (810). Die oberste Halbleiterschicht kann eine Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps (z. B. p-Typ) beinhalten, die stark dotiert ist (z. B. mehr als 6 x 1019 cm-3).
  • Eine Erzeugung des p-n-Übergangs innerhalb der Halbleiterschicht wird durch Einführen von Dotierungsstoffmolekülen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in die Halbleiterschicht erreicht. Falls zum Beispiel die Halbleiterschicht eine mit Kohlenstoff dotierte p-Typ-GaAs-Halbleiterschicht ist, kann ein n-Typ-Dotierungsstoffmolekül (z. B. Silicium) mit einer Konzentration, die zum Erzeugen eines n-Typ-Gebiets ausreicht, in die Halbleiterschicht eingeführt werden.
  • Die Dotierungsstoffmoleküle können z. B. unter Verwendung von Ionenimplantation oder Direktlaserschreiben eingeführt werden. Im Fall der Ionenimplantation kann das Maßschneidern des Dotierungsstoffprofils innerhalb der Mantelschicht unter Verwendung einer Graustufenmaske definiert werden. 9 ist ein Schaubild, das einen Querschnitt einer beispielhaften Laserdiode 950 während einer Fertigung veranschaulicht, wobei eine Graustufenmaske verwendet wird. Die Laserdiode 950 beinhaltet eine oberste Halbleiterschicht 960 eines ersten Gebiets 920 eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein optisches Wellenleitergebiet 940 mit einer Verstärkungsschicht 970 und ein zweites Gebiet 930 eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf einem Substrat 980. Zuerst wird eine Fotolackschicht auf der oberen Oberfläche der obersten Halbleiterschicht 960 gebildet. Der Fotolack wird dann belichtet und reagiert mit Licht mit einer lateral und/oder longitudinal variierenden Intensität, wonach der Fotolack entwickelt und ausgehärtet wird, wobei eine strukturierte Fotolackschicht 990 zurückgelassen wird.
  • Bei dem in 9 gezeigten Beispiel weist die strukturierte Fotolackschicht 990 ein näherungsweise halbkreisförmiges Profil auf, dessen Dicke zu der Mitte hin zunimmt. Entsprechend werden während des Ionenimplantationsprozesses 910 Dotierungsstoffmoleküle einfacher in die oberste Halbleiterschicht 960 eingebunden, wo der Fotolack fehlt oder relativ dünn ist. Wenn die Dicke des Fotolacks zunimmt, können weniger Dotierungsstoffmoleküle den Fotolack durchdringen und in die oberste Halbleiterschicht eindringen, was zu einem lateral gradierten Dotierungsstoffprofil und dazu führt, dass der entsprechende p-n-Übergang das lateral gradierte intrinsische elektrische Feld aufweist.
  • Falls eine Ionenimplantationspassivierung stattdessen durchgeführt wird, werden die Dotierungsstoffmoleküle des zweiten Leitfähigkeitstyps mit Molekülen, die lokalisierte gestörte Gebiete innerhalb der stark dotierten obersten Halbleiterschicht 960 erzeugen, wie etwa Wasserstoff oder Helium, ersetzt. Hier kann wieder die strukturierte Fotolackschicht 990 verwendet werden, um die Passivierungsmoleküle am Eindringen in die oberste Halbleiterschicht 960 in gewissen Bereichen zu hindern, während ein Eindringen der Passivierungsmoleküle in die oberste Halbleiterschicht 960 in anderen Bereichen zugelassen wird. Obwohl die oben beschriebenen Fertigungsprozesse auf das Bilden der graduell variierenden Spezifischer-Widerstand-Profile innerhalb einer obersten Halbleiterschicht verweisen, können die gleichen Prozesse und Techniken verwendet werden, um die graduell variierenden Spezifischer-Widerstand-Profile und Sperrvorspannungsdiffusionspotentiale in anderen Schichten einer Laserdiodenvorrichtung zu bilden.
  • Wie hier erklärt, können die graduell variierenden Spezifischer-Widerstand-Profile ebenso entlang der Longitudinalrichtung variieren. Beispielsweise kann die Variation des spezifischen Widerstands entlang einer Richtung stattfinden, die parallel zu der optischen Achse der Laserdiodenvorrichtung ist. 10 ist ein Schaubild, das eine perspektivische Draufsicht eines Beispiels für eine Laserdiodenvorrichtung 1000 veranschaulicht. Die Struktur der Vorrichtung 1000, einschließlich der Mantelgebiete, des Wellenleitergebiets und der Deckschicht, ist die gleiche wie jene in 4A gezeigte und ist hier nicht veranschaulicht. Eine Longitudinalachse 1010 erstreckt sich entlang der Z-Richtung und ist parallel zu der optischen Achse der Laserdiodenvorrichtung 1000. Eine Graustufenrepräsentation des Spezifischer-Widerstand-Profils überlappt die obere Oberfläche der Laserdiodenvorrichtung, wobei zunehmend dunklere Gebiete einen höheren spezifischen Widerstand repräsentieren und hellere Gebiete einen geringeren spezifischen Widerstand repräsentieren. Dementsprechend befindet sich der minimale spezifische Widerstand in der Vorrichtung 1000 entlang der Achse 1010.
  • Die effektive Breite 1030 des Emissionsgebiets kann der Entfernung entlang der Lateralrichtung (z. B. der Y-Achse in 10) entsprechen, über die ein merklicher Strom fließt, so dass Laserlicht erzeugt und durch die Vorrichtung 1000 emittiert wird. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel wird die effektive Breite durch die Entfernung zwischen den Grenzen 1020 repräsentiert. Bei manchen Implementierungen kann die effektive Breite durch eine Entfernung zwischen den maximalen spezifischen Widerständen entlang der Lateralrichtung definiert sein. Wie in 10 gezeigt, variiert die effektive Breite 1030 des Emissionsgebiets graduell von einer ersten Entfernung bei einer ersten Fläche 1040 der Laserdiodenvorrichtung 1000 zu einer zweiten Entfernung bei einer zweiten, gegenüberliegenden Fläche 1050 der Laserdiodenvorrichtung 1000, wobei die zweite Entfernung (näherungsweise 100 Mikrometer) kleiner als die erste Entfernung (größer als 100 Mikrometer) ist. Die graduelle Variation der effektiven Breite kann für die gesamte Länge der Vorrichtung auftreten oder kann über irgendeine kleinere Länge auftreten. Beispielsweise kann die graduelle Variation zwischen den effektiven Breiten über unter anderem 5 Mikrometer, 10 Mikrometer, 50 Mikrometer, 100 Mikrometer, 500 Mikrometer, 1000 Mikrometer, 2500 Mikrometer oder 5000 Mikrometer auftreten.
  • Obwohl das in 10 gezeigte Beispiel eine allgemein lineare Änderung der effektiven Breite entlang der Longitudinalrichtung veranschaulicht, kann die Änderung der effektiven Breite des Emissionsgebiets nichtlinear variieren, einschließlich einer parabolischen, einer exponentiellen oder einer anderen monotonen Variation der effektiven Breite. In manchen Fällen weist die Variation des Spezifischer-Widerstand-Profils entlang der Longitudinalrichtung ein Profil auf, das dem oben mit Bezug auf 4 und 5 beschriebenen Profil ähnlich ist.
  • ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es versteht sich, dass, obwohl die Erfindung in Verbindung mit der ausführlichen Beschreibung davon beschrieben wurde, die vorhergehende Beschreibung veranschaulichend sein und den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken soll, welcher durch den Schutzumfang der angehängten Ansprüche definiert ist. Zum Beispiel kann die graduelle Variation des Spezifischer-Widerstand-Profils bei manchen Implementierungen durch graduelles Variieren der Dicke der Isolationsschicht zwischen den Halbleiterschichten und der Kontaktschicht der Laserdiodenvorrichtung erreicht werden. Beispielsweise kann unter Verwendung der hier beschriebenen Graustufenmaskenschichten, wie etwa der Maskenschicht 790 in 7C, eine Isolationsschicht, die sich auf einer oberen Oberfläche der Halbleiterschichten befindet, derart geätzt werden, dass sie ein graduell variierendes Dickenprofil aufweist, wobei sich die Dicke der Isolationsschicht zwischen null nahe einem Zentrum der Laserdiodenvorrichtung zu irgendeiner Dicke ungleich null zu den Rändern der Vorrichtung (z. B. entlang einer Lateralrichtung) bewegt. Eine Metallkontaktschicht kann dann auf der graduell variierenden Isolationsschicht gebildet werden, so dass sie einen direkten Kontakt zu der Halbleiterschicht unterhalb in dem Gebiet herstellt, wo die Isolationsschichtdicke null ist, und von dem Herstellen eines Kontakts zu dem Halbleiter dort, wo die Isolationsdicke ungleich null ist, abgehalten wird. Aufgrund der graduellen Variation der Isolationsschichtdicke wird das Spezifischer-Widerstand-Profil, und dementsprechend die Stromdichte durch die Vorrichtung, wenn sie betrieben wird, eine ähnliche Variation wie in 3A gezeigt aufweisen. Die mit dem Spezifischer-Widerstand-Profil für die Vorrichtung assoziierten Parameter, wie etwa die effektive Breite des Emissionsgebiets und der maximale und minimale spezifische Widerstand, können variieren, wie mit Bezug auf die hier offenbarten anderen Beispiele beschrieben ist.
  • Bei manchen Implementierungen können Moden höherer Ordnung der Laserdiode unterdrückt werden, indem die graduellen Leitfähigkeitsprofile, wie hier beschrieben, mit herkömmlicher Indexführung, wie etwa Indexstegen oder -gräben, die durch Ätzen oder durch Fertigen mehrerer Schichten aus einem Material mit abwechselndem Brechungsindex gefertigt werden, kombiniert werden.
  • Bei manchen Implementierungen können die Laservorrichtungen, die hier beschrieben und durch die vorliegende Offenbarung eingeschlossen sind, in Laserarrays eingebunden werden. Zum Beispiel können mehrere Laserdiodenvorrichtungen lateral aneinander angrenzend als Teil eines Laserarrays gebildet werden, wobei jede der Laserdiodenvorrichtungen ein graduell variierendes Spezifischer-Widerstand-Profil, wie hier beschrieben, aufweist.
  • Andere Aspekte, Vorteile und Modifikationen liegen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Laser-Induced Doping of GaAs” von Krautle, et al., Applied Physics A, Bd. 38, S. 49-56 (1985) und „Laser Doping in Si, InP and GaAs“ von Pokhmurska et al., Applied Surface Science, Bd. 154-155, S. 712-715 (2000) [0053]

Claims (29)

  1. Halbleiterlaserdiode, die mehrere Schichten umfasst, die entlang einer ersten Richtung gestapelt sind, wobei die mehreren Schichten Folgendes umfassen: eine erste Mehrzahl von Halbleiterschichten; einen optischen Wellenleiter auf die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten, wobei der optische Wellenleiter ein aktives Halbleitergebiet zum Erzeugen von Laserlicht umfasst und wobei der optische Wellenleiter eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert; und eine zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten auf dem optischen Wellenleitergebiet, wobei ein Spezifischer-Widerstand-Profil wenigstens einer Schicht der mehreren Schichten graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang einer zweiten Richtung variiert, die sich orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand größer als etwa 2 Mikrometer ist.
  2. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei der minimale spezifische Widerstand entlang der zweiten Richtung zentriert ist und graduell entlang der zweiten Richtung zu dem maximalen spezifischen Widerstand nahe einem Rand der Halbleiterlaserdiode zunimmt.
  3. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 2, wobei der spezifische Widerstand der wenigstens einen Schicht symmetrisch um die erste Richtung ist.
  4. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der optischen Achse ist.
  5. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei sich die zweite Richtung entlang der optischen Achse erstreckt.
  6. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten Folgendes umfassen: eine erste Halbleiterdeckschicht auf der ersten Kontaktschicht; und ein erstes Halbleitermantelgebiet auf der ersten Halbleiterdeckschicht, wobei die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten Folgendes umfassen: ein zweites Halbleitermantelgebiet auf dem optischen Wellenleitergebiet; und eine zweite Halbleiterdeckschicht auf dem zweiten Halbleitermantelgebiet, und wobei die wenigstens eine Halbleiterschicht von der ersten Mehrzahl von Halbleiterschichten und/oder von der zweiten Mehrzahl von Halbleiterschichten das Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist.
  7. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Schicht mit dem Spezifischer-Widerstand-Profil von der ersten Mehrzahl von Halbleiterschichten umfasst wird, wobei wenigstens eine Schicht der zweiten Mehrzahl von Halbleiterschichten ein zusätzliches Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist, das graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang der zweiten Richtung variiert, und wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand des zusätzlichen Spezifischer-Widerstand-Profils und dem minimalen spezifischen Widerstand des zusätzlichen Spezifischer-Widerstand-Profils größer als etwa 2 Mikrometer ist.
  8. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 7, wobei sich das Spezifischer-Widerstand-Profil der wenigstens einen Schicht der ersten Mehrzahl von Halbleiterschichten nicht mehr als 10 Mikrometer von der ersten Kontaktschicht erstreckt.
  9. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand graduell von einem ersten Wert bei einer ersten Fläche der Halbleiterlaserdiode zu einem zweiten, niedrigeren Wert bei einer zweiten Fläche der Halbleiterlaserdiode abnimmt, wobei die zweite Fläche ein gegenüberliegendes Ende der Halbleiterlaserdiode von der ersten Fläche ist.
  10. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei das aktive Gebiet wenigstens einen Quantentopf umfasst.
  11. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten und die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten III-V-Halbleiterverbindungen umfassen.
  12. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten und die zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten II-VI-Halbleiterverbindungen umfassen.
  13. Halbleiterlaserdiode nach Anspruch 1, wobei eine Differenz zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand wenigstens 1 % des minimalen spezifischen Widerstands beträgt.
  14. Verfahren zum Fertigen einer Halbleiterlaserdiode, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden mehrerer Laserdiodenschichten, die entlang einer ersten Richtung gestapelt sind, wobei die mehreren Laserdiodenschichten eine erste Mehrzahl von Halbleiterschichten, einen optischen Wellenleiter auf die erste Mehrzahl von Halbleiterschichten und eine zweite Mehrzahl von Halbleiterschichten auf dem optischen Wellenleiter umfassen, wobei der optische Wellenleiter eine Resonanzkavität mit einer optischen Achse definiert und ein aktives Halbleitergebiet zum Erzeugen von Laserlicht umfasst, wobei das Bilden der mehreren Laserdiodenschichten Modifizieren einer ersten Halbleiterschicht der mehreren Laserdiodenschichten derart umfasst, dass sie ein Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist, das graduell zwischen einem maximalen spezifischen Widerstand und einem minimalen spezifischen Widerstand entlang einer zweiten Richtung variiert, die sich orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, wobei eine Entfernung zwischen dem maximalen spezifischen Widerstand und dem minimalen spezifischen Widerstand größer als etwa 2 Mikrometer ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht Implantieren, in die erste Halbleiterschicht, mit einer variierenden Dotierungsstoffkonzentration entlang der zweiten Richtung umfasst, um eine dotierte erste Halbleiterschicht bereitzustellen, die das Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Implantieren, in die erste Halbleiterschicht, mit der variierenden Dotierungsstoffkonzentration Anwenden von Laserstrahlung auf die erste Halbleiterschicht umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Anwenden von Laserstrahlung Verwenden eines Laserdirektschreibprozesses umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Anwenden von Laserstrahlung Durchführen eines Rasterscans über eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht mit der Laserstrahlung umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Durchführen des Rasterscans Bestrahlen der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht entlang mehrerer paralleler Bahnen umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Implantieren in die erste Halbleiterschicht mit einem Dotierungsstoff Durchführen einer Ionenimplantation an der ersten Halbleiterschicht umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht ferner Folgendes umfasst: Bilden einer graduell variierenden Graustufenmaskenschicht auf einer Oberfläche der ersten Halbleiterschicht vor dem Durchführen einer Ionenimplantation; und Durchführen einer Ionenimplantation durch die Graustufenmaskenschicht, wobei eine Dicke oder Dichte der Graustufenmaskenschicht ein lokales Dotierungsniveau innerhalb der ersten Halbleiterschicht steuert.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Graustufenmaskenschicht eine strukturierte Fotolackschicht umfasst.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bilden der Graustufenmaskenschicht Folgendes umfasst: Bilden einer Fotolackschicht auf der ersten Halbleiterschicht; Belichten der Fotolackschicht gegenüber Strahlung durch eine Graustufenlithografiemaske, die ein Belichtungsniveau des Fotolacks lokal definiert; und Anwenden eines Entwicklers auf die belichtete Fotolackschicht, um die Graustufenmaskenschicht zu bilden.
  24. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bilden der Graustufenmaskenschicht Folgendes umfasst: Bilden einer Fotolackschicht auf der ersten Halbleiterschicht; und Anwenden von Laserstrahlung auf die Fotolackschicht, um die Graustufenmaskenschicht zu definieren.
  25. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht Folgendes umfasst: Implantieren, in die erste Halbleiterschicht, eines Dotierungsstoffs derart, dass sich eine Leitfähigkeit innerhalb eines vordefinierten Gebiets der ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp zu einem zweiten Leitfähigkeitstyp ändert, wobei ein elektrisches Feld innerhalb der ersten Halbleiterschicht aufgrund eines Unterschieds des Leitfähigkeitstyps zwischen dem vordefinierten Gebiet und anderen Gebieten der ersten Halbleiterschicht hergestellt wird, wobei ein Profil des elektrischen Feldes entlang der Lateralrichtung graduell entlang der zweiten Richtung variiert, so dass während eines Betriebs der Laserdiodenvorrichtung die erste Halbleiterschicht das Spezifischer-Widerstand-Profil aufzeigt.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Implantieren in die erste Halbleiterschicht mit einem Dotierungsstoff Durchführen einer Ionenimplantation an der ersten Halbleiterschicht umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Durchführen einer Ionenimplantation Folgendes umfasst: Bilden einer Graustufenmaskenschicht auf einer Oberfläche der ersten Halbleiterschicht zum Blockieren von Ionen vor dem Durchführen einer Ionenimplantation; und Durchführen der Ionenimplantation durch die Graustufenmaskenschicht, wobei eine Dicke oder Dichte der Graustufenmaskenschicht ein lokales Dotierungsniveau innerhalb der ersten Halbleiterschicht steuert.
  28. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Modifizieren der ersten Halbleiterschicht Folgendes umfasst: Durchführen einer Ionenimplantation an der ersten Halbleiterschicht, um ein passiviertes Gebiet bereitzustellen, das das Spezifischer-Widerstand-Profil aufweist.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Durchführen einer Ionenimplantation Bombardieren der ersten Halbleiterschicht mit Wasserstoff- oder Heliumatomen umfasst.
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