DE102012110613A1

DE102012110613A1 - Optoelektronisches Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102012110613A1
Application number: DE201210110613
Authority: DE
Inventors: Fabian Kopp; Alfred Lell; Christoph Eichler
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-05-08

Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst: – eine Halbleiterschichtenfolge (112) mit einer aktiven Schicht (113) mit einem aktiven Bereich (114), der geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung über eine als Strahlungsauskoppelfläche (115) ausgeführte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (112) entlang einer Abstrahlrichtung (101) abzustrahlen, – eine Hauptoberfläche (116), die quer zur Strahlungsauskoppelfläche (115) ausgerichtet ist und die eine stegförmige Struktur (102) entlang der Abstrahlrichtung (101) aufweist, – eine Oberflächenstruktur in der Hauptoberfläche (116) der Halbleiterschichtenfolge (112), wobei – die Oberflächenstruktur eine Vertiefung (103) aufweist, die quer zur Abstrahlrichtung seitlich der stegförmigen Struktur (102) angeordnet ist, wobei die Vertiefung (103) einen Abstand (f) von höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche (115) aufweist und wobei die Vertiefung (103) einen Abstand (a) von höchstens 300 Mikrometer von der steg-förmigen Struktur (102) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, insbesondere eine Laserlichtquelle mit einer Halbleiterschichtenfolge.
Lasersysteme für optische Anwendungen, etwa Projektionsanwendungen, sowie für Laserpumpenquellen zur Einkopplung in optische Fasern benötigen eine hohe Brillanz, das heißt eine hohe Leistung und eine hohe Strahlqualität. Letztere ist gegeben durch das sogenannte Strahlenparameterprodukt, das heißt das Produkt aus dem Strahlenteilenradius und dem Divergenzwinkel des vom Laser abgestrahlten Lichts.
Im Einsatz als Laserlichtquelle für Piko-Projektion und anderen Anwendungsbereichen ist eine strom- beziehungsweise leistungsunabhängige Strahlqualität, die durch das Fernfeld beschrieben wird, notwendig, um Laser mit hoher Effizienz fokussieren zu können. Dies ist bei Lasern nur gegeben, wenn diese ausschließlich in horizontal und vertikal grundmodigem Betrieb operieren. Sogenannte Ridge-Waveguide-Laser zeichnen sich beispielsweise dadurch aus, dass die optische Mode in horizontaler Richtung durch einen Brechungsindexsprung zwischen dem Ridge- und dem tiefer geätzten Bereich seitlich des Ridges geführt wird. Herkömmlich kann es dabei vorkommen, dass aufgrund von Prozessschwankungen Inhomogenitäten in der horizontalen Wellenführung entlang des Resonators auftreten. Dadurch kann Licht aus dem Resonator gelangen. Dieses Streulicht breitet sich im Chip seitlich des Ridges aus und interferiert nach Auskopplung über die Auskoppelfläche des Laserchips mit dem Licht der im Ridge geführten Mode, was zu Störungen im horizontalen Fernfeld führen kann. Insofern sind Laser, die großen Anforderungen bezüglich Strahlqualität genügen müssen, bei Prozessschwankungen anfällig für Störungen im Fernfeld, woraus Ausbeuteverluste resultieren.
Es ist wünschenswert, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine hohe Strahlqualität aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein optoelektronisches Halbleiterbauelement eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht mit einem aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich ist geeignet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung über eine als Strahlungsauskoppelfläche ausgeführte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge entlang einer Abstrahlrichtung abzustrahlen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist eine Hauptoberfläche auf, die quer zur Strahlungsauskoppelfläche ausgerichtet ist und die eine stegförmige Struktur entlang der Abstrahlrichtung aufweist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist eine Oberflächenstruktur in der Hauptoberfläche der Halbleiterschichtenfolge auf. Die Oberflächenstruktur weist eine Vertiefung auf, die quer zur Abstrahlrichtung seitlich der stegförmigen Struktur angeordnet ist, wobei die Vertiefung einen Abstand von höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche aufweist und wobei die Vertiefung einen Abstand von höchstens 300 Mikrometer von der stegförmige Struktur aufweist.
Hier und im Folgenden kann „quer“ bedeuten, dass eine erste Richtung, die quer zu einer zweiten Richtung ausgebildet ist, zumindest eine Richtungskomponente aufweist, die senkrecht zur zweiten Richtung ist. Insbesondere kann das bedeuten, dass die erste Richtung senkrecht zur zweiten Richtung ist.
Hier und im Folgenden kann „Licht“ oder „elektromagnetische Strahlung“ gleichermaßen insbesondere elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich aus einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich bedeuten. Insbesondere kann das Licht oder die elektromagnetische Strahlung einen sichtbaren, also einen roten bis blauen Wellenlängenbereich mit einer oder mehreren Wellenlängen zwischen etwa 300 nm und etwa 850 nm umfassen. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge im Betrieb insbesondere durch stimulierte Emission hervorgerufene kohärente elektromagnetische Strahlung erzeugen, die etwa durch ein Spektrum im einem Wellenlängenbereich mit einer spektralen Breite von weniger als 10 nm und bevorzugt weniger als 5 nm charakterisiert sein kann. Weiterhin kann die kohärente elektromagnetische Strahlung eine Kohärenzlänge in einer Größenordnung von Metern bis zu einer Größenordnung von hundert Metern oder mehr aufweisen. Jeder aktive Bereich kann dabei ein eigenes Strahlenbündel kohärenter elektromagnetischer Strahlung abstrahlen. Die Strahlenbündel können jeweils Strahleigenschaften ähnlich oder gleich einem idealen Gaußschen Strahlenbündel aufweisen.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement ist beispielsweise eine Laserlichtquelle. Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine so genannte Superluminescent Light Emitting Diode (SLED) oder ein anderes Bauelement, das geeignet ist, im Betrieb Strahlung zu emittieren.
Die von den aktiven Bereichen jeweils abgestrahlten Strahlenbündel kohärenter elektromagnetischer Strahlung können weiterhin in einem Strahlenbündel kollimierbar und/oder fokussierbar sein. Dazu kann der Strahlungsauskoppelfläche der Halbleiterschichtenfolge und insbesondere den aktiven Bereichen eine Kollimations- oder Fokussierungsoptik wie etwa eine oder mehrere anamorphotische Linsen, etwa eine oder mehrere Zylinderlinsen, nachgeordnet sein, mit der die elektromagnetische Strahlung zu einem Strahlenbündel kollimiert und/oder fokussiert werden kann.
Um kohärente elektromagnetische Strahlung durch stimulierte Emission zu erzeugen, können die Strahlungsauskoppelfläche und/oder die der Strahlungsauskoppelfläche gegenüberliegende Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge, die auch als Rückseite bezeichnet werden kann, zumindest teilweise reflektierend ausgeführt sein. Dadurch können die Strahlungsauskoppelfläche und die Rückseite einen optischen Resonator für die in den aktiven Bereichen erzeugte elektromagnetische Strahlung bilden. Dabei kann es möglich sein, dass sich in dem aktiven Bereich eine oder mehrere stehende elektromagnetische Wellen ausbilden, die einer oder mehreren der in dem aktiven Bereich durch den optischen Resonator vorgegebenen Moden entsprechen. Insbesondere können sich die in dem aktiven Bereich ausbildenden Moden etwa in ihrer relativen Phasenlage zueinander unterscheiden.
Die Strahlungsauskoppelfläche und die Rückseite der Halbleiterschichtenfolge können beispielsweise durch Spaltung der Halbleiterschichtenfolge entlang einer Kristallebene herstellbar sein. Weiterhin können die Strahlungsauskoppelfläche und/oder die Rückseite der Halbleiterschichtenfolge eine reflektierende Beschichtung, etwa in Form von Bragg-Spiegeln, aufweisen.
Neben der stimulierten Emission, die bevorzugt in den aktiven Bereichen zur Erzeugung der kohärenten elektromagnetischen Strahlung führen kann, ist es möglich, dass durch zusätzlich stattfindende spontane Emission inkohärente elektromagnetische Strahlung erzeugt und isotrop abgestrahlt werden kann. Eine derartige Streustrahlung kann die Ausbildung von stehenden Wellen, also von elektromagnetischen Feldmoden, in den aktiven Bereichen stören, was eine Verringerung der jeweils von den aktiven Bereich abgestrahlten Leistung beziehungsweise Intensität sowie eine Verringerung der Strahlqualität zufolge haben kann.
Dadurch, dass das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement eine Oberflächenstruktur umfasst, die zumindest eine Vertiefung aufweist, wird die Streustrahlung an der Ausbreitung in der Halbleiterschichtenfolge gehindert. Weiterhin kann dadurch das optische Übersprechen verringert oder verhindert werden. Die Strahlqualität der von den aktiven Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise messbar in Form der dem Fachmann bekannten Beugungsmaßzahl M², kann somit im Vergleich zu herkömmlichen optoelektronischen Halbleiterbauelementen wesentlich verbessert werden.
Die Halbleiterschichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von AlGaAs ausgeführt sein. Unter AlGaAs-basierten Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem Al_xGa_1-xAs mit 0 ≤ x ≤ 1 aufweist. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein auf AlGaAs basierendes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. Weiterhin kann ein derartiges Material zusätzlich oder alternativ zu den genannten Elementen In und/oder P aufweisen.
Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierten Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip neben oder anstelle der III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme auch II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen.
Die Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin ein Substrat aufweisen, auf dem die oben genannten III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsystem abgeschieden sind. Das Substrat kann dabei ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen. Insbesondere kann das Substrat GaP, GaN, SiC, Si und/oder Ge umfassen oder aus einem solchen Material sein.
Die Halbleiterschichtenfolge kann als aktive Bereiche in der aktiven Schicht beispielsweise herkömmliche pn-Übergänge, Doppelheterostrukturen, Einfach-Quantentopfstrukturen (SQW-Strukturen) oder Mehrfach-Quantentopfstrukturen (MQW-Strukturen) aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht mit den aktiven Bereichen weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, p- oder n-dotierte Confinement-, Mantel- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Die Elektroden können dabei jeweils eine oder mehrere Metallschichten mit Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Rh, Al, W, Zn, Cr, Cu Fe und/oder Ni aufweisen. Solche Strukturen die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge als so genannter „Distributed Feedback Laser“, kurz DFB-Laser, ausgeführt sein. Derartige DFB-Laser weisen in Abstrahlrichtung periodisch strukturierte aktive Bereiche auf. Ein periodisch strukturierter aktiver Bereich weist periodisch angeordnete Bereiche mit wechselnden Brechungsindices auf, die ein Interferenzgitter bzw. Interferenzfilter bilden können, das zu einer wellenlängenselektiven Reflexion führen kann. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge als so genannter „Buried Heterostructure Laser“, ausgeführt sein.
Durch die Ausbildung einer Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge als Strahlungsauskoppelfläche kann es sich bei der Halbleiterschichtenfolge bevorzugt um eine kantenemittierende Laserdiode handeln. Bevorzugt kann die Halbleiterschichtenfolge dabei eine erste und eine zweite Wellenleiterschicht aufweisen, zwischen denen die aktive Schicht mit den aktiven Bereichen angeordnet ist und die eine Führung der in den aktiven Bereichen erzeugten elektromagnetischen Strahlung in der aktiven Schicht ermöglichen.
Die Hauptoberfläche mit den elektrischen Kontaktflächen und der Oberflächenstruktur kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen, die senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge sein kann. Insbesondere kann die Hauptoberfläche mit den elektrischen Kontaktflächen und der Oberflächenstruktur eine einem Substrat gegenüberliegende Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge sein.
Die elektrischen Kontaktflächen auf der Hauptoberfläche können insbesondere als solche Flächenbereiche der Hauptoberfläche ausgeführt sein, die elektrisch leitend mit einer Elektrode verbunden sind, die auf der Hauptoberfläche aufgebracht ist. Dazu kann beispielsweise eine Elektrodenschicht, die etwa eines der oben genannten Metalle umfassen kann, in Form der elektrischen Kontaktflächen auf der Hauptoberfläche strukturiert aufgebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann auf der Hauptoberfläche eine elektrisch isolierende Schicht derart strukturiert aufgebracht sein, dass die elektrischen Kontaktflächen frei von der elektrisch isolierenden Schicht sind und eine Elektrodenschicht strukturiert oder großflächig über der elektrisch isolierenden Schicht und den elektrischen Kontaktflächen auf der Hauptoberfläche aufgebracht ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge strukturiert in den Bereichen der elektrischen Kontaktflächen eine Schicht mit einem hochdotierten Halbleitermaterial aufweisen, das einen vorzugsweise ohmschen elektrischen Kontakt mit einem im Vergleich zur übrigen Hauptoberfläche niedrigen Kontaktwiderstand zu einer Elektrode ermöglicht.
Durch die Form der elektrischen Kontaktflächen und die elektrischen Leitfähigkeiten der funktionalen Schichten in Aufwachsrichtung sowie in der Erstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge können sich unterhalb der elektrischen Kontaktflächen in der aktiven Schicht die aktiven Bereiche ausbilden, in denen die Stromdichte hoch genug ist, um stimulierte Emission von kohärenter elektromagnetischer Strahlung zu ermöglichen. Durch die Form der elektrischen Kontaktflächen kann somit die Modenstruktur der in den aktiven Bereichen erzeugten stehenden elektromagnetischen Wellen beeinflusst werden. Die Abstrahlrichtung der Halbleiterschichtenfolge kann der Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Kontaktflächen und damit der Haupterstreckungsrichtung der aktiven Bereiche entsprechen.
Dabei sind die Schichten der Halbleiterschichtenfolge derartig strukturiert, dass die Hauptoberfläche mit den elektrischen Kontaktflächen die stegförmige Struktur umfasst. Insbesondere kann eine solche auch als „Ridge-Struktur“ bekannte Ausgestaltungen der Hauptoberfläche der Halbleiterschichtenfolge geeignet sein, in Abhängigkeit von ihrer Breite und Höhe und durch die aufgrund der stegförmigen Struktur und einem damit verbundenen Brechungsindexsprung von etwa 0,002 bis 0,02, insbesondere 0,005 bis 0,01, hervorgerufene so genannte Indexführung die Ausbildung einer transversalen Grundmode im aktiven Bereich zu ermöglichen. Dabei kann die Höhe einer Ridge-Struktur in größerem Maße als die Breite den genannten Brechungsindexsprung beeinflussen.
Zur Herstellung der Ridge-Struktur kann beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge mit den oben genannten funktionalen Schichten bereitgestellt werden. Die Ridge-Struktur kann dann durch eine Maske mittels eines abtragenden Verfahrens, etwa Ätzen, auf der Hauptoberfläche der Halbleiterschichtenfolge erzeugt werden. Um eine definierte und gleichmäßige Höhe der Ridge-Struktur zu erhalten, kann die Halbleiterschichtenfolge eine so genannte Ätzstoppschicht aufweisen. Beispielsweise bei einer Halbleiterschichtenfolge, die auf AlGaAs basierende Materialien aufweist, kann die Ätzstoppschicht eine Al-freie, P-haltige Schicht in einer oder zwischen zwei Schichten der Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Beispielsweise kann die Ätzstoppschicht in einer zwischen der aktiven Schicht und der Hauptoberfläche angeordneten Wellenleiterschicht angeordnet sein. Dabei können die Dicke, Dotierung und/oder Lage der Ätzstoppschicht in der Wellenleiterschicht an die Wellenleiterschicht angepasst werden. Die Ätzstoppschicht kann dabei nach dem Ätzen an die Ridge-Struktur angrenzen und einen Teil der Hauptoberfläche bilden.
Die Vertiefung ist insbesondere entlang der Abstrahlrichtung höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche entfernt. Insbesondere ist eine der die Vertiefung umgebenden Seitenwände höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche beabstandet. Insbesondere ist die Seitenwand, die der Strahlungsauskoppelfläche am nächsten liegt und zumindest abschnittsweise gleichgerichtet zur Strahlungsauskoppelfläche ist, höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche beabstandet.
Die Vertiefung ist insbesondere quer zu der Abstrahlrichtung höchstens 300 Mikrometer von der stegförmige Struktur entfernt. Insbesondere ist eine der die Vertiefung umgebenden Seitenwände höchstens 300 Mikrometer von der stegförmige Struktur beabstandet. Insbesondere ist die Seitenwand, die der stegförmigen Struktur am nächsten liegt und zumindest abschnittsweise gleichgerichtet zur stegförmigen Struktur ist, höchstens 300 Mikrometer von der stegförmigen Struktur beabstandet.
Durch die Vertiefung wird Streulicht beziehungsweise Streustahlung reflektiert und/oder gestreut. Dadurch werden Störungen im horizontalen Fernfeld verringert beziehungsweise verhindert. Dadurch ist eine gute Strahlqualität im Nah- und Fernfeld möglich. Durch die Vertiefung, die höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche beabstandet ist, ist eine gute Abbildbarkeit und gute Bildqualität bei einem Einsatz des optoelektronischen Halbleiterbauelements in Projektionsanwendungen möglich. Zudem ist die elektromagnetische Strahlung gut fokussierbar und weist eine hohe Einkoppeleffizienz in Fasern auf. Weiterhin ist bei der Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen eine gute Ausbeute erzielbar, da wenig optoelektronische Halbleiterbauelemente, die eine nicht ausreichend gute Strahlqualität aufweisen, aussortiert werden müssen. Somit ist eine Kostensenkung möglich.
Gemäß Ausführungsformen sind zwei Vertiefungen angeordnet. Die Vertiefungen sind quer zu der Abstrahlrichtung zueinander beabstandet angeordnet.
Gemäß Ausführungsformen weist eine Seitenwand der die Vertiefung umgebenden Seitenwände einen Verlauf auf, der gleichgerichtet zu der Strahlungsauskoppelfläche ist. Diese Seitenwand weist einen Abstand von höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche auf.
Gemäß Ausführungsformen weist eine weitere Seitenwand der die Vertiefung umgebenden Seitenwände auch einen Verlauf auf, der gleichgerichtet zu der Strahlungsauskoppelfläche ist, weist jedoch einen größeren Abstand von der Strahlungsauskoppelfläche auf.
Gemäß weiteren Ausführungsformen weist eine Seitenwand der die Vertiefung umgebenden Seitenwände einen Verlauf auf, der schräg in Bezug auf die Strahlungsauskoppelfläche ist. Die Seitenwand und die Strahlungsauskoppelfläche schließen einen Winkel von größer als 0° und kleiner oder gleich 30° ein. Insbesondere verläuft die Seitenwand gradlinig.
Gemäß Ausführungsformen ist der Punkt der schrägen Seitenwand, der den geringsten Abstand zu der Strahlungsauskoppelfläche aufweist, höchsten 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche beabstandet.
Gemäß weiteren Ausführungsformen weist eine Seitenwand der die Vertiefung umgebenden Seitenwände einen Verlauf auf, der gekrümmt in Bezug auf die Strahlungsauskoppelfläche ist. Insbesondere wird die Vertiefung ovalförmig von den Seitenwänden umgeben. Der Punkt der Seitenwand, der den geringsten Abstand zu der Strahlungsauskoppelfläche aufweist, ist gemäß Ausführungsformen höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche beabstandet.
Die Seitenwände umgeben die Vertiefung gemäß weiteren Ausführungsformen in weiteren Geometrien, sodass die Vertiefung entlang der Strahlungsauskoppelfläche mindestens zwei unterschiedliche Abstände zu der Strahlungsauskoppelfläche aufweist. Gemäß weiteren Ausführungsformen umgeben die Seitenwände die Vertiefung derart, dass die Vertiefung entlang der stegförmigen Struktur mindestens zwei verschiedene Abstände zu der stegförmigen Struktur aufweist. Beispielsweise umgeben die Seitenwände die Vertiefung hexagonal-förmig oder zwölfeckig.
Gemäß Ausführungsformen ist der Abstand zwischen der Vertiefung und stegförmigen Struktur kleiner oder gleich 20 Mikrometer. Insbesondere ist der Punkt der Vertiefung, der am nächsten an der stegförmigen Struktur angeordnet ist, 20 Mikrometer oder weniger von der stegförmigen Struktur beabstandet.
Gemäß weiteren Ausführungsformen weist die Oberflächenstruktur eine weitere Vertiefung auf, die entlang der Abstrahlrichtung ausgerichtet ist und in einem Randbereich der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Die Vertiefung schließt insbesondere direkt an die weitere Vertiefung an. Dadurch ist es möglich, Streu- und Spontanlicht über die gesamte Strahlungsauskoppelfläche zu unterdrücken.
Gemäß weiteren Ausführungsformen grenzt die Vertiefung direkt an die Strahlungsauskoppelfläche an. Dadurch wird die Qualität der Strahlungsauskoppelfläche verbessert. Insbesondere wird das Spalten zur Herstellung der Strahlungsauskoppelfläche während der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements durch die Vertiefung, die an die Strahlungsauskoppelfläche angrenzt, vereinfacht. Der Bruch wird durch die Vertiefung geleitet. Dadurch wird die Qualität der Strahlungsauskoppelfläche erhöht.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Vertiefung aus zwei oder mehr separaten Vertiefungen ausgebildet.
Beispielsweise ist eine der separaten Vertiefungen direkt an der Strahlungsauskoppelfläche angeordnet und eine weitere der separaten Vertiefungen beabstandet zu der Strahlungsauskoppelfläche. Dadurch können Ausbrüche in dem Bereich der beabstandeten Vertiefung vermieden werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist ein Bereich der Halbleiterschichtenfolge in einem Bereich der Vertiefung angeordnet. Insbesondere ist der Bereich der Halbleiterschichtenfolge säulenartig in dem Bereich der Vertiefung angeordnet. Beispielsweise ist der Bereich der Halbleiterschichtenfolge in der Vertiefung angeordnet, die direkt an die Strahlungsauskoppelfläche angrenzt. Der Bereich der Halbleiterschichtenfolge in dem Bereich der Vertiefung leitet dann während der Herstellung den Bruch der Halbleiterschichtenfolge entlang der Strahlungsauskoppelfläche.
Gemäß Ausführungsformen ist die Vertiefung mit einem Gas, beispielsweise Luft, oder Vakuum gefüllt. Dadurch ist ein besonders hoher Sprung im Brechungsindex zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Vertiefung realisiert.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist in der Vertiefung ein absorbierendes Material angeordnet. Das kann bedeuten, dass zumindest die Seitenwände der Vertiefung mit einem absorbierenden Material beschichtet sein können. Streustrahlung, die sich in der Halbleiterschichtenfolge ausbreitet und auf die Vertiefung trifft, kann somit absorbiert werden und an der weiteren Ausbreitung in der Halbleiterschichtenfolge gehindert werden.
Das absorbierende Material kann beispielsweise Gallium, Aluminium, Chrom oder Titan oder eine Kombination daraus aufweisen. Weiterhin kann das absorbierende Material ein Halbleitermaterial, etwa Silizium, Germanium, InAlGaAs, InGaAlP und InGaAlN, ZnSe und/oder ZnS aufweisen. Das Halbleitermaterial kann bevorzugt eine Bandlücke aufweisen, die kleiner oder gleich der Wellenlänge der in den aktiven Bereichen erzeugten elektromagnetischen Strahlung ist. Weiterhin kann das absorbierende Material Antimon oder eine Schicht oder einen Schichtenstapel mit Antimon mit einem oder mehreren der Materialien N, Te, Ge, Ag und In aufweisen, beispielsweise Antimonnitrid (SbN_x), SbTe, GeSbTe und/oder AgInSbTe. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Filterelement auch eine Schicht oder einen Schichtenstapel mit AgO_x, PtO_x und/oder PdO_x aufweisen. Derartige Schichten oder Schichtenstapel sind auch als „super-resolution near-field structure“ (Super-RENS) bekannt, die unterhalb einer Grenztemperatur nicht transparent und absorbierend für elektromagnetische Strahlung sein können.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Vertiefung mit einem dielektrischen Material gefüllt. Dadurch ist ein Brechungsindexsprung zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Vertiefung ermöglicht. Das dielektische Material kann beispielsweise ein Nitrid, ein Oxid, ein OxiNitrid oder eine Kombination daraus aufweisen. Das dielektische Material kann beispielsweise Silizium, Kalium, Radium, Kadmium, Zink, Zinn oder eine Kombination daraus aufweisen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Vertiefung mit einem Material gefüllt, das sowohl dielektrische als auch absorbierende Eigenschaften aufweist.
Gemäß Ausführungsformen ist die aktive Schicht zwischen zwei Schichten auf einem Substrat angeordnet und die Vertiefung reicht von der Hauptoberfläche bis in zumindest eine Schicht ausgewählt aus der aktiven Schicht, den Schichten und dem Substrat.
Wenn auf beiden Seiten der stegförmigen Struktur jeweils eine Vertiefung angeordnet ist, sind die beiden Vertiefungen gemäß Ausführungsformen gleich tief in die Halbleiterschichtenfolge eingebracht. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die zwei Vertiefungen unterschiedlich tief in die Halbleiterschichtenfolge und/oder das Substrat eingebracht.
Die Tiefe der Vertiefung hat Einfluss auf die optische Wirkung der Vertiefung, da Streulicht in den wellenleitenden Schichten der Schichtenfolge geführt werden kann. Die Tiefe der Vertiefung reicht daher gemäß Ausführungsformen mindestens bis in die p-Schicht der Schichtenfolge, bevorzugt durch die aktive Schicht und besonders bevorzugt mindestens in die n-Schicht der Schichtenfolge.
Die Vertiefung kann derart weit von der Hauptoberfläche in die Halbleiterschichtenfolge hineinragen, dass eine Ausbreitung der Streustrahlung in der Halbleiterschichtenfolge verringert oder verhindert werden kann. Die Vertiefung kann dabei in eine der funktionalen Schichten der Halbleiterschichtenfolge reichen. Dass die Vertiefung „in eine Schicht reicht“, kann bedeuten, dass die Vertiefung in der Schicht endet und die Schicht im Bereich der Vertiefung eine geringere Dicke aufweist als neben der Vertiefung. Weiterhin kann es bedeuten, dass die Vertiefung die Schicht gerade durchstößt und sich somit bis zu einer Grenzfläche zu einer unterhalb der Schicht angeordneten weiteren Schicht erstreckt. Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge zwei Wellenleiterschichten aufweisen, zwischen denen die aktive Schicht angeordnet ist. Die Vertiefung kann zumindest in die Wellenleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und der Hauptoberfläche reichen. Weiterhin kann die Vertiefung bis in die aktive Schicht oder bis in die, von der Hauptoberfläche gesehen, unterhalb der aktiven Schicht angeordneten Wellenleiterschicht reichen. Darüber hinaus kann die Vertiefung bis in eine Schicht unterhalb der Wellenleiterschichten und der aktiven Schicht reichen, etwa eine Mantel- oder Zwischenschicht, oder bis ein Substrat, auf dem die funktionalen Schichten aufgebracht sind.
Die Vertiefung kann eine Mehrzahl von nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Gräben oder Vertiefungen aufweisen. Die Vertiefung erstreckt sich zwischen der stegförmigen Struktur und dem parallel zur stegförmigen Struktur verlaufenden Rand der Halbleiterschichtenfolge.
Die Vertiefung kann Seitenwände aufweisen, die sich entlang der Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge erstrecken und mit der Hauptoberfläche einen Winkel von größer oder gleich 80° einschließen können, insbesondere von größer oder gleich 90°. Der Winkel ist insbesondere kleiner oder gleich 120°. Dabei kann ein Winkel von 90° bedeuten, dass die Vertiefung Seitenwände aufweist, die parallel zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge und damit senkrecht zur Hauptoberfläche ausgeführt sind. Ein Winkel größer als 90° bedeutet, dass die Kante zwischen einer Seitenwand der Vertriefung und der Hauptoberfläche einen stumpfen Winkel bildet. Somit verringert sich der Querschnitt der Vertiefung in eine Richtung von der Hauptoberfläche aus gesehen in die Halbleiterschichtenfolge hinein. Die Vertiefung kann dabei einen V-förmigen oder einen U-förmigen Querschnitt oder eine Kombination daraus aufweisen. Gemäß Ausführungsformen kann die Vertiefung Seitenwände aufweisen, die mit der Hauptoberfläche eine Kante mit einem Winkel von kleiner oder gleich 135° und bevorzugt gleich 135° bilden. Dadurch kann Streustrahlung, die sich in der Halbleiterschichtenfolge ausbreitet und auf die Seitenwand der Vertiefung trifft, von der Hauptoberfläche aus gesehen nach unten in unterhalb der aktiven Schicht liegende funktionale Schichten und/oder ein Substrat reflektiert und in diesen absorbiert werden. Dazu kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise zusätzlich eine Schicht mit einem absorbierenden Material unterhalb der aktiven Schicht aufweisen. Insbesondere verlaufen die Seitenwände möglichst senkrecht zu der Hauptoberfläche, um Leckströme zu vermeiden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen weisen die die Vertiefung umgebenden Seitenwände eine Rauheit von kleiner oder gleich 1 Mikrometer auf. Dadurch ist es möglich, Leckströme zu verhindern.
Gemäß weiteren Ausführungsformen weisen die die Vertiefung umgebenden Seitenwände eine Rauheit von kleiner oder gleich 500 Nanometer auf, insbesondere eine Rauheit von kleiner oder gleich 100 Nanometer.
Gemäß Ausführungsformen ist die Vertiefung mittels trockenchemischen Ätzen, nasschemischen Ätzen oder Laserschneiden in die Halbleiterschichtenfolge eingebracht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Dabei können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse zueinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie beispielsweise Schichten, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
Es zeigen:
1A und 1B eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
2A und 2B eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
4 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
5 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
6 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
7 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
8 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
9 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform,
10 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform, und
11 eine schematische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einer Ausführungsform.
1A und 1B zeigen schematisch eine Darstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements. Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist in den dargestellten Ausführungsformen eine Laserlichtquelle 100. Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine so genannte Superluminescent Light Emitting Diode (SLED) oder ein anderes Bauelement, das geeignet ist, im Betrieb Strahlung zu emittieren.
1A zeigt dabei eine Schnittansicht einer Laserlichtquelle 100 quer zur Stapelrichtung einer Halbleiterschichtenfolge 112 der Laserlichtquelle 100 entlang der Linie A-A' der 3 gemäß einer Ausführungsform. 1B zeigt dabei einer Schnittansicht einer Laserlichtquelle 100 quer zur Stapelrichtung einer Halbleiterschichtenfolge 112 der Laserlichtquelle 100 entlang der Linie B-B' der 3 gemäß einer Ausführungsform.
Die Halbleiterschichtenfolge 112 ist auf einem Substrat 124 angeordnet, auf dem eine Mehrzahl von funktionellen, epitaktisch aufgewachsenen Schichten aufgebracht ist. Die Halbleiterschichtenfolge 112 umfasst eine erste Schicht 122, und darauf eine aktive Schicht 113 und eine zweite Schicht 123. Auf der aktiven Schicht 113 ist die zweite Schicht 123 angeordnet, so dass die aktive Schicht 113 zwischen den Schichten 122 und 123 angeordnet ist. Die Halbleiterschichtenfolge 112 weist eine weitere Halbleiterschicht 131 auf, die Teil der stegförmigen Struktur 102 ist. Zudem ist eine Passivierungsschicht 132 angeordnet.
Die Halbleiterschichtenfolge 112 umfasst gemäß weiteren Ausführungsformen weitere Schichten, beispielsweise eine Zwischen- beziehungsweise Mantelschicht, die zwischen dem Substrat 124 und der Schicht 122 angeordnet ist, und/oder Kontaktschichten. Die Halbleiterschichtenfolge 112 ist eingerichtet, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, beispielsweise elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich bis hin zum ultravioletten Bereich.
Die Halbleiterschichtenfolge 112 weist eine Strahlungsauskoppelfläche 115 auf (3). 1A zeigt eine Aufsicht auf die Strahlungsauskoppelfläche 115. Gegenüber der Strahlungsauskoppelfläche 115 weist die Halbleiterschichtenfolge 112 eine als Rückseite ausgebildete Oberfläche auf, die mit der Strahlungsauskoppelfläche 115 einen optischen Resonator ausbildet. Beispielsweise ist die Strahlungsauskoppelfläche 115 und/oder die Rückseite mit einer zumindest teilweise reflektierten Beschichtung beschichtet (nicht explizit gezeigt). Die jeweilige reflektierende Beschichtung ist gemäß Ausführungsformen eine Braggspiegelschichtenfolge und/oder umfasst reflektierende Metallschichten.
Die elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 112 erfolgt über Elektroden (nicht explizit gezeigt).
Die Halbleiterschichtenfolge 112 weist eine stegförmige Struktur 102 auf. Die stegförmige Struktur 102 ist beispielsweise eine sogenannte Ridge-Struktur.
Die aktive Schicht 113 weist einen aktiven Bereich 114 auf. In dem aktiven Bereichen 114 kann die Halbleiterschichtenfolge 112 in Betrieb durch stimulierte Emission kohärente elektromagnetische Strahlung erzeugen, die über die Strahlungsauskoppelfläche 115 entlang der Abstrahlrichtung 101 (3) als Strahlenbündel abgestrahlt werden kann.
Weiterhin umfasst die Oberflächenstruktur auf der Hauptoberfläche 16 Vertiefungen 103, wie aus 1B ersichtlich. Die Vertiefung 103 reicht beispielsweise von der Hauptoberfläche 16 in das Substrat 124.
Streustrahlung, die sich beispielsweise durch die Reflexion von in dem aktiven Bereich 114 erzeugter elektromagnetischer Strahlung an der Strahlungsauskoppelfläche 115 entgegen der Abstrahlrichtung 101 seitlich versetzt zu den aktiven Bereichen 114 in der Halbleiterschichtenfolge 112 ausbreiten kann, kann an den Vertiefungen 103 reflektiert und/oder gestreut werden. Dadurch kann die Ausbildung von elektromagnetischen Nebenmoden zwischen der Strahlungsauskoppelfläche 115 und der Rückseite verhindert werden. Zusätzlich können die Vertiefungen 103 mit einem absorbierenden Material zumindest teilweise gefüllt sein.
2A und 2B zeigen schematisch eine Darstellung einer Laserlichtquelle 100 gemäß weiterer Ausführungsformen. 2A zeigt dabei eine Schnittansicht einer Laserlichtquelle 100 quer zur Stapelrichtung einer Halbleiterschichtenfolge 112 der Laserlichtquelle 100 entlang der Linie A-A' der 3 gemäß einer Ausführungsform. 2B zeigt dabei eine Schnittansicht einer Laserlichtquelle 100 quer zur Stapelrichtung einer Halbleiterschichtenfolge 112 der Laserlichtquelle 100 entlang der Linie B-B' der 3 gemäß einer Ausführungsform.
Im Unterschied zu den Ausführungsformen der 1A und 1B weist die Laserlichtquelle gemäß den Ausführungsformen der 2A und 2B eine weitere Halbleiterschicht 133 auf. Die weitere Halbleiterschicht 133 ist seitlich der stegförmigen Struktur 102 angeordnet. Die Laserlichtquelle 100 gemäß den Ausführungsformen der 2A und 2B kann vom Typ eines sogenannte buried-heterostructure lasers (BH-Laser) sein. Die Laserlichtquelle 100 weist gemäß weiteren Ausführungsformen eine andere Geometrie auf, die es ermöglicht, elektromagnetische Strahlung über die Strahlungsauskoppelfläche 115 abzustrahlen.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Laserlichtquelle 100 gemäß Ausführungsformen in Aufsicht auf die Hauptoberfläche 116.
Die stegförmige Struktur 102 erstreckt sich gleichgerichtet zu der Abstrahlrichtung 101. Die Seitenwände, die die stegförmige Struktur 102 entlang der Abstrahlrichtung 101 umgeben, weisen einen Abstand d von beispielsweise zwischen 0,5 µm und 30µm auf. Insbesondere liegt der Abstand d in einem Bereich von 0,8 µm bis 15 µm, beispielsweise in einem Bereich von 1,3 µm bis 3 µm.
Die Laserlichtquelle 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 weist zwei Vertiefungen 103 auf. Die Vertiefungen 103 erstrecken sich von der Hauptoberfläche 116 durch die Halbleiterschichtenfolge 112 beispielsweise bis in das Substrat 124. Durch die Vertiefungen 103 ist es möglich, die Ausbildung von elektromagnetischen Nebenmoden zwischen der Strahlungsauskoppelfläche 115 und der Rückseite zu verhindern. Gemäß Ausführungsformen sind die Vertiefungen 103 jeweils mit Luft gefüllt. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Vertiefungen 103 jeweils mit einem absorbierenden und/oder einem dielektrischen Material gefüllt. Insbesondere sind die Vertiefungen 103 zumindest teilweise gefüllt.
Die zwei Vertiefungen 103 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel symmetrisch beidseitig der stegförmigen Struktur 102 angeordnet. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist nur eine einzige Vertiefung 103 vorgesehen. Gemäß wiederum weiteren Ausführungsformen sind zwei Vertiefungen 103 vorgesehen, die nicht symmetrisch beidseitig der stegförmigen Struktur 102 angeordnet sind.
Die Vertiefungen 103 werden jeweils von Seitenwänden umgeben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Vertiefungen 103 jeweils von einer Seitenwand 104 umgeben, die im Wesentlichen parallel zu der Halbleiterschichtenfolge 112 verläuft. Im Wesentlichen parallel zu der Seitenwand 104 verläuft die Seitenwand 105. Die Seitenwände 104 und 105 sind insbesondere gleich lang. Die Seitenfläche 104 weist einen geringeren Abstand f zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 auf als die Seitenwand 105.
Quer zu der Seitenwand 104 verlaufen an den beiden gegenüberliegenden Enden der Seitenwand 104 die Seitenwände 108 beziehungsweise 109. Die Seitenwände 109 verlaufen im Wesentlichen quer zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 und gleichgerichtet zu der Abstrahlungsrichtung 101. An die Seitenwand 108 grenzt die Seitenwand 126 an, die wiederum gleichgerichtet zur Strahlungsauskoppelfläche 115 verläuft. Die Seitenwand 126 weist einen Abstand e von der Strahlungsauskoppelfläche 115 auf, der größer ist als der Abstand f zwischen der Seitenwand 104 und der Strahlungsauskoppelfläche 115. Korrespondierend dazu schließt an die Seitenwand 109 eine Seitenwand 111 an, die gleichgerichtet zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 ist.
Beispielsweise weist die Seitenwand 111 den Abstand e zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 auf. Gemäß weiteren Ausführungsformen weist die Seitenwand 111 einen Abstand zu der Strahlungsauskoppelfläche 110 auf, der zu dem Abstand e verschieden ist. An die Seitenwand 126 schließt eine Seitenwand 107 an, die quer zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 ausgerichtet ist und im Wesentlichen gleichgerichtet zu der Abstrahlrichtung 101 ist. Die Seitenwand 107 weist einen Abstand a zu der stegförmigen Struktur beziehungsweise zu der der Vertiefung 103 zugewandten Seitenwand der stegförmigen Struktur 102 auf.
Der Abstand a ist insbesondere geringer als ein Abstand b der Seitenwand 108 zu der stegförmigen Struktur 102. An die Seitenfläche 111 schließt eine Seitenwand 106 an, die quer zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 im Wesentlichen gleichgerichtet zu der Abstrahlrichtung 101 ausgerichtet ist. Die Seitenfläche 106 und die Seitenfläche 107 weisen insbesondere einen Abstand i zueinander auf. Die Seitenwand 107 der einen Vertiefung 103 weist gemäß Ausführungsformen einen Abstand a’ zu der stegförmigen Struktur 102 auf. Die Abstände a und a’ sind gemäß Ausführungsformen gleich groß. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Abstände a und a’ zueinander unterschiedlich.
An die Seitenfläche 107 schließt eine Seitenwand 127 an, die im Wesentlichen parallel zu der Seitenwand 126 ausgerichtet ist. Vergleichbar dazu schließt an die Seitenwand 106 eine Seitenwand 110 an, die im Wesentlichen parallel zu der Seitenwand 111 verläuft. Die Seitenwände 110 und 111 weisen einen Abstand h zueinander auf.
An die Seitenwand 110 und an die Seitenwand 127 schließt jeweils eine Seitenwand 128 beziehungsweise 129 an, die jeweils quer zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 ausgerichtet sind. Zwischen den Seitenflächen 128 und 129 verläuft die Seitenwand 105.
Die Vertiefungen 103 sind also von den Seitenwänden 104 bis 111 und 126 bis 129 umgeben, so dass die Vertiefung 103 entlang der Strahlungsauskoppelfläche 114 die unterschiedlichen Abstände e und f zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 aufweist und entlang der stegförmigen Struktur 102 die unterschiedlichen Abstände a und b zu der stegförmigen Struktur 102 aufweist.
Der Abstand a ist insbesondere der Abstand zwischen einem Punkt X und der nächstliegenden Seitenwand der stegförmigen Struktur 102. Der Punkt X ist eine Position der Vertiefung 103, die den geringsten Abstand zwischen der stegförmigen Struktur 102 und der Vertiefung 103 aufweist. Insbesondere ist der Punkt X der Punkt, der den geringsten Abstand zwischen der stegförmigen Struktur 102 und der Vertiefung 103 aufweist und der am nächsten an der Strahlungsauskoppelfläche 115 liegt.
Die Vertiefungen 103 sind gemäß Ausführungsformen möglichst nahe an der stegförmigen Struktur 102 angeordnet. Streulicht erfährt in der Halbleiterschichtenfolge 112 seitlich der stegförmigen Struktur 102 eine optische Absorption. Die Lichtintensität nimmt nach dem physikalischen Gesetz "Lichtintensität(Weg) = Ausgangslichtintensität × exp(–Absorption × Weg)" mit dem Weg ab. Daher sind die Vertiefungen 103 jeweils möglichst nahe an der stegförmigen Struktur 102 zu positionieren. Der Abstand a liegt gemäß Ausführungsformen zwischen 0 µm und 20 µm, beispielsweise zwischen 0,5 µm und 8 µm, insbesondere zwischen 1 µm und 5 µm.
Der Abstand b ist insbesondere der Abstand zwischen einem Punkt Y und der nächstliegenden Seitenwand der stegförmigen Struktur 102. Der Punkt Y ist gemäß Ausführungsformen der Punkt der Seitenwände der Vertiefung 103 mit dem geringsten Abstand zwischen der Vertiefung 103 und der Strahlungsauskoppelfläche 115. Insbesondere ist der Punkt Y der Punkt mit dem geringsten Abstand zwischen der Vertiefung 103 und der Strahlungsauskoppelfläche 115 und der am nächsten an der stegförmigen Struktur 102 liegt.
Die im Resonator verstärkte und in Schichten der Halbleiterschichtenfolge 112 geführte Mode wird durch einen zu geringen Abstand zwischen der stegförmigen Struktur 102 und den Vertiefungen 103 gemäß Ausführungsformen gestört. Diese Störung nimmt mit einem größer werdenden Abstand h zu. Zusätzlich nimmt die Streuwirkung der Vertiefungen 103 ab, wenn ein Abstand g zwischen den Seitenwänden 104 und 105 zu gering wird. Daher ist ein Teil der Vertiefung 103 zurückversetzt von der stegförmigen Struktur 102 angeordnet.
Gemäß Ausführungsformen beträgt der Abstand b zwischen 0,1 µm und 200 µm, beispielsweise zwischen 0,5 µm und 100 µm, insbesondere zwischen 1 µm und 50 µm. Die Differenz zwischen a und b ist gemäß Ausführungsformen in einem Bereich von > oder = 0,1 µm und < oder = 200 µm, beispielsweise > oder = 0,1 µm und < oder = 50 µm, insbesondere > oder = 0,1 µm und < oder = 50 µm.
Die Vertiefungen 103, beziehungsweise die jeweiligen Seitenwände 107, weisen einen Abstand c zueinander auf. Der Abstand c ist die Summe aus den Abständen a und a’ sowie d. Der Abstand c ist dabei in Abhängigkeit der Werte für die Abstände a beziehungsweise a’ und d vorgegeben. Die seitliche Versetzung der beiden Vertiefungen 103 gegenüber der stegförmigen Struktur 102 hat keine oder nahezu keine Auswirkung auf die Gesamtwirkung der beiden Streugräben 103, da die stärkere und die schwächere Wirkung sich gegenseitig kompensieren.
Der Abstand d liegt gemäß Ausführungsformen in einem Bereich zwischen 0,5 µm und 30 µm, beispielsweise zwischen 0,8 µm und 15 µm, insbesondere zwischen 1,3 µm und 3 µm.
Der Abstand e ist insbesondere der Abstand zwischen dem Punkt X und der Strahlungsauskoppelfläche 115. Die Vertiefungen 103 sind jeweils geometrisch möglichst nahe an der Strahlungsauskoppelfläche 115 positioniert, um ein Austreten von entlang des gesamten Resonators entstandenen Streulichts über die Strahlungsauskoppelfläche 115 möglichst zu verhindern. Die Vertiefungen 103 können zu Materialverspannungen führen. Diese können beispielsweise bei der Herstellung der Laserlichtquelle 100 beim Barrenbrechen die Qualität des Bruchs entlang der Strahlungsauskoppelfläche 115 verringern. Aus diesem Grund ist der Abstand e der Vertiefung 103 zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 vorteilhaft. Gemäß Ausführungsformen liegt der Abstand e in einem Bereich von 0,5 µm bis 100 µm, beispielsweise zwischen 1 µm und 50 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 20 µm.
Der Abstand f ist insbesondere der Abstand zwischen dem Punkt Y und der Strahlungsauskoppelfläche 115. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 103 entlang der gesamten Länge (Seitenwände 126, 104 und 111) von der Strahlungsauskoppelfläche 115 beabstandet. Dabei weist die Seitenwand 104 entlang ihrer gesamten Länge im Wesentlichen den Abstand f von der Strahlungsauskoppelfläche 115 auf. Dadurch wird ein besonders gutes Brechergebnis bei der Herstellung der Laserlichtquelle 100 entlang der Strahlungsauskoppelfläche 115 ermöglicht. Der Abstand f liegt gemäß Ausführungsformen in einem Bereich von 0,4 µm und 150 µm. Gemäß weiteren Ausführungsformen liegt der Abstand f in einem Bereich von 0,4 µm und 100 µm, beispielsweise zwischen 1 µm und 50 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 20 µm. Die Differenz zwischen den Beträgen der Abstände e und f beträgt gemäß Ausführungsformen > oder = 0,1 µm und < oder = 100 µm, beispielsweise > oder = 0,1 µm und < oder = 50 µm und insbesondere > oder gleich 0,1 µm und < oder = 5 µm.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist der Abstand f = 0 und die Differenz zwischen e und f = e.
Der Abstand g ist die größte Ausdehnung der Vertiefung 103 in Richtung der Abstrahlrichtung 101. Die Wirkung einer Lichtstreuung steigt mit der Ausdehnung der Vertiefung 103 entlang der Abstrahlrichtung 101. Der Abstand g liegt in einem Bereich zwischen 0,1 µm und 60 µm, beispielsweise zwischen 1 µm und 30 µm, insbesondere zwischen 3 µm und 15 µm.
Der Abstand h entspricht der kleinsten Ausdehnung der Vertiefung 103 entlang der Abstrahlrichtung 101. Der Abstand h ist gemäß Ausführungsformen > oder = 0 µm, insbesondere > oder = 3 µm, insbesondere > oder = 5 µm, insbesondere > oder = 7 µm, insbesondere > oder = 9 µm. Der Abstand h ist gemäß Ausführungsformen < oder = 50 µm, beispielsweise < oder = 25 µm, insbesondere < oder = 15 µm, insbesondere < oder = 7 µm.
Der Abstand i entspricht der Länge der Vertiefung 103 entlang der Strahlungsauskoppelfläche 115. Streulicht und spontan emittiertes Licht können entlang der gesamten Strahlungsauskoppelfläche 115 ausgekoppelt werden. Um dies zu unterdrücken, wird die Vertiefung 103 gemäß Ausführungsformen bis zum Chiprand ausgedehnt. Da die Anfälligkeit für Leckströme mit einem zunehmendem Betrag für den Abstand i steigt, liegt der Abstand i gemäß Ausführungsformen zwischen 1 µm und 200 µm, beispielsweise zwischen 5 und 120 µm, insbesondere zwischen 15 und 70 µm.
Die Abstände a, b, c, d, e, f, g, h und/oder i sind gemäß Ausführungsformen bei beiden Vertiefungen 103 jeweils gleich groß und gemäß weiteren Ausführungsformen zum Teil gleich groß und zum Teil unterschiedlich, wie beispielsweise die Abstände a und a’, gemäß weiteren Ausführungsformen vollständig unterschiedlich.
Dadurch, dass die Seitenwände die Vertiefung 103 mehrstufig in der Nähe der stegförmigen Struktur 102 und in der Nähe der Strahlungsauskoppelfläche 115 umgeben, wird im Betrieb Streulicht zuverlässig unterdrückt und somit eine gute optische und elektrische Wirkung der Laserlichtquelle 100 ermöglicht. Streulicht und Spontanlicht werden zuverlässig unterdrückt.
Die Vertiefungen 103 sind gemäß Ausführungsformen jeweils mittels trockenchemischen Ätzens in die Halbleiterschichtenfolge 112 und/oder das Substrat 124 eingebracht. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Vertiefungen 103 jeweils mittels naßchemischen Ätzen in die Halbleiterschichtenfolge 112 und gegebenenfalls das Substrat 124 eingebracht. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Vertiefungen 103 jeweils mittels Sputterätzen in die Halbleiterschichtenfolge 112 und gegebenenfalls das Substrat 124 eingebracht. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Vertiefungen 103 jeweils mittels "focused ion beam"-Ätzen (Ionenätzen, beispielsweise mit einen Galium Strahl) in die Halbleiterschichtenfolge 112 und gegebenenfalls das Substrat 124 eingebracht. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Vertiefungen 103 jeweils mittels Laserschneiden in die Halbleiterschichtenfolge 112 und gegebenenfalls das Substrat 124 eingebracht.
Die mittlere Rauheit der Seitenwände, die die Vertiefung 103 umgeben, ist jeweils kleiner als 1 µm, um Leckströme zu verhindern. Beispielsweise ist die Rauheit kleiner als 500 nm, insbesondere kleiner als 100 nm.
Die Seitenwände, die die Vertiefung 103 umgeben, sind jeweils möglichst senkrecht zur Hauptoberfläche 116, um Leckströme zu verhindern. Insbesondere beträgt die Steilheit der Seitenwände in Bezug auf die Hauptoberfläche 116 gemäß Ausführungsformen jeweils < als 120°, beispielsweise < 110°, insbesondere < 100°, um Leckströme zu verhindern.
Die Tiefe der Vertiefung 103 hat Einfluss auf die optische Wirkung der Vertiefung 103, da Streulicht in Wellenleitenschichten der Halbleiterschichtenfolge 112 geführt werden kann. Die Tiefe der Vertiefung 103 reicht gemäß Ausführungsformen beginnend an der Hauptoberfläche 116 mindestens bis in den p-Wellenleiter (beispielsweise Schicht 123, 1), bevorzugt durch die aktive Schicht 113 und besonders bevorzugt mindestens in das n-cladding (beispielsweise Schicht 122, 1).
Die Vertiefung 103 stellt jeweils eine Ausnehmung dar, die eine optische Streuwirkung und/oder Reflektion über einen Brechungsindexsprung zum umgebenden Material erzeugt.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Laserlichtquelle 100 gemäß weiteren Ausführungsformen. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der 3 weist die Laserlichtquelle 100 gemäß den Ausführungsbeispielen der 4 eine weitere Vertiefung 119 auf.
Die weitere Vertiefung 119 ist jeweils in Randbereichen der Laserlichtquelle 100, die von der stegförmigen Struktur 102 abgewandt sind, in die Halbleiterschichtenfolge 112 und gegebenenfalls das Substrat 124 eingebracht. Die weiteren Vertiefungen 119 verlaufen jeweils entlang der Abstrahlrichtung 101 beabstandet zu der stegförmigen Struktur 102 bis zu der Strahlungsauskoppelfläche 115.
Die Vertiefungen 103 sind jeweils mit einer der weiteren Vertiefungen 119 verbunden. Die Vertiefungen 103 weisen jeweils einen Bereich 118 auf, in dem die Vertiefungen 103 jeweils gleichgerichtet zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 verlaufen. Die Hauptausdehnungsrichtung der Vertiefung 103 ist in den Bereich 118 im Wesentlichen parallel zu der Strahlungsauskoppelfläche 115.
Durch die weiteren Vertiefungen 119 beidseitig der stegförmigen Struktur 102 am Rand des Halbleiterbauelements 100 ist es möglich, Streu- und/oder Spontanlicht über die gesamte Auskoppelfläche 115 zu unterdrücken. Die Vertiefungen 103 können dabei die Seitenwände 104, 108, 126, 107, 127, 129 und 105 aufweisen, wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben. Gemäß weiteren Ausführungsformen weisen die Vertiefungen 103 einen dazu unterschiedlichen Umriss auf.
5 zeigt die Laserlichtquelle 100 gemäß weiteren Ausführungsformen. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der 2 und 3 umgeben die Seitenwände die Vertiefungen 103 nicht geradlinig. Die Seitenwände umgeben die Vertiefungen 103 jeweils gekrümmt. Insbesondere weisen die Vertiefungen 103 jeweils einen ovalförmigen Umriss auf. Die Seitenwand 104, die der Strahlungsauskoppelfläche 115 zugewandt ist, weist eine gekrümmte Form auf. Der Abstand f von der Seitenwand 104 zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 ist der kleinste Abstand zwischen der Seitenwand 104 und der Strahlungsauskoppelfläche 115 an dem Punkt Y. Der Abstand a ist der kleinste Abstand zwischen der Vertiefung 103 und der Seitenwand der stegförmigen Struktur 102 am Punkt X. Insbesondere ist der Verlauf der Seitenwände zwischen dem Punkt X und dem Punkt Y kontinuierlich. Somit kann ein großes Volumen der Vertiefung 103 bei kleinen Kantenflächen erreicht werden. Dadurch wird das Klein- und Sperrstromverhalten verbessert.
6 zeigt die Laserlichtquelle 100 gemäß weiteren Ausführungsformen. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der 2 bis 4 weist die Vertiefung 103 gemäß den Ausführungsbeispielen der 6 keine Seitenwand auf, die parallel zu der Strahlungsauskoppelfläche 115 verläuft. Zudem verläuft die Seitenwand 105 zwischen dem Punkt X und dem Punkt Y linear.
Die Seitenfläche 104 schließt mit der Strahlungsauskoppelfläche 115 einen Winkel 117 ein, der < oder = 30°, insbesondere < oder = 20°, insbesondere < oder = 15° und > 0° ist. Insbesondere umgeben die Seitenwände die Vertiefung 103 hexagonalförmig. So ist ein großes Volumen für die Vertiefung 103 bei einer kleinen Laserkantenfläche ermöglicht. Dadurch wird das Klein- und Sperrstromverhalten verbessert.
7 zeigt die Laserlichtquelle 100 vor der Vereinzelung. Zur Herstellung der betriebsbereiten Laserlichtquelle 100 wird die dargestellte Anordnung entlang einer Bruchkante 125 durch die Halbleiterschichtenfolge 112 und das Substrat 124 gebrochen. Dadurch wird an der Bruchkante 125 die Strahlungsauskoppelfläche 115 ausgebildet.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen wie in Verbindung mit 2 bis 5 erläutert reicht die Vertiefung 103 gemäß den Ausführungsbeispielen der 7 bis an die Bruchkante 125 beziehungsweise die Strahlungsauskoppelfläche 115. Der Punkt Y ist folglich auf der Strahlungsauskoppelfläche 115 angeordnet.
Dadurch, dass die Vertiefung 103 bis an die Bruchkante 125 reicht, wird die Qualität der Strahlungsauskoppelfläche 115 nach dem Brechen erhöht. Die daraus resultierenden verbesserten Laserschwellströme und Lasersteilheiten führen zu höheren Effizienzen der Laserlichtquelle 100. Zudem ist das Klein- und Sperrstromverhalten verbessert. Weiter ist die Lebensdauer der Laserlichtquelle 100 verbessert und das Risiko eines COD (COD: Catastrophic Optical Damage) verringert. Zudem können in der Herstellung Ausbeutegewinne und damit Kostensenkungen erreicht werden.
Die Vertiefung 103 verläuft bereichsweise entlang der Strahlungsauskoppelfläche 115 und bereichsweise beabstandet dazu.
Dadurch wird das Brechen der Halbleiterschichtenfolge 112 und des Substrats 124 während der Herstellung der Laserlichtquelle 100 entlang der Kante 125 vereinfacht. Der Bruch wird durch den Bereich der Vertiefung 103 geleitet, der entlang der Bruchkante 125 beziehungsweise der Strahlungsauskoppelfläche 115 verläuft. Gemäß Ausführungsformen ist die weitere Vertiefung 119 angeordnet. Gemäß weiteren Ausführungsformen wird auf die weitere Vertiefung 119 verzichtet.
Durch den Verlauf der Vertiefung 103 bis an die Strahlungsauskoppelfläche 115 beziehungsweise die Bruchkante 125 wird im Betrieb Streu- und Spontanlicht über die gesamte Auskoppelfläche weitestgehend unterdrückt und gleichzeitig in der Herstellung die Brechqualität entlang der Bruchkante 125 verbessert.
Dabei weist der Bereich der Vertiefung 103, der entlang der Bruchkante 125 verläuft, gemäß Ausführungsformen eine andere Tiefe quer zur Hauptoberfläche 116 auf als die übrigen Bereiche der Vertiefung 103, beispielsweise der Bereich, der an die Seitenfläche 104 angrenzt. Gemäß Ausführungsformen weist der Bereich der Vertiefung 103, der entlang der Bruchkante 125 verläuft, die gleiche Tiefe quer zur Hauptoberfläche 116 auf wie die übrigen Bereiche der Vertiefung 103, beispielsweise der Bereich, der an die Seitenfläche 104 angrenzt.
8 zeigt die Laserlichtquelle 100 vor der Vereinzelung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Vertiefung 103 weist jeweils einen Bereich auf, der bis an die Bruchkante 125 beziehungsweise die Strahlungsauskoppelfläche 115 reicht. Die Vertiefung 103 weist einen Bereich an der Seitenwand 104 auf, der im Wesentlichen gleichgerichtet zu der Bruchkante 125 beziehungsweise der Strahlungsauskoppelfläche 115 verläuft. Zwischen diesen beiden Bereichen ist ein schräg laufender Bereich angeordnet, der die beiden Bereiche verbindet. Die Bruchkante 125 verläuft durch die Vertiefung 103. Dadurch kann die Bruchqualität an der Bruchkante 125 und somit die Strahlungsauskoppelfläche 115 verbessert werden.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Laserlichtquelle 100 vor der Vereinzelung. Die Vertiefung 103 weist eine Z-Form auf. Die Vertiefung 103 weist zwei Bereiche auf, die gleichgerichtet zur Strahlungsauskoppelfläche 115 verlaufen, wovon einer unmittelbar an die Bruchkante 125 angrenzt. Zwischen den beiden Bereichen ist ein schräg verlaufender Bereich angeordnet, der aus Richtung der stegförmigen Struktur 102 nach außen verläuft. Somit können Ausbrüche im Bereich der Seitenwand 104 der Vertiefung 103 vermieden werden, Streu- und Spontanlichtquellen über die gesamte Strahlungsauskoppelfläche 115 unterdrückt werden und die Bruchqualität entlang der Bruchkante 125 verbessert werden.
10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Laserlichtquelle 100 vor der Vereinzelung. Die Vertiefung 103 ist jeweils aus zwei separaten Vertiefungen ausgebildet. Der Punkt Y liegt dabei direkt auf der Bruchkante 125 beziehungsweise der Strahlungsauskoppelfläche 115. Die Vertiefung 103, deren Seitenwände den Punkt Y umfassen, und die Vertiefung 103 deren Seitenwände den Punkt X umfassen, sind voneinander beabstandet und grenzen nicht aneinander an.
Die Vertiefung 103, deren Seitenwände den Punkt Y umfassen, dient zur Verbesserung der Bruchqualität entlang der Bruchkante 125. Die Vertiefung 103, deren Seitenwände den Punkt X umfassen, dient in erster Linie zur Unterdrückung von Streuund Spontanlicht. Facettenausbrüche im Bereich der Vertiefung 103, deren Seitenwände den Punkt X umfassen, können so vermieden werden. Dabei können die Seitenwände, die den Punkt X umfassen, die Vertiefung 103 in einer beliebigen geometrischen Form umgeben.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Laserlichtquelle vor der Vereinzelung. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 10 sind im Bereich der Vertiefung 103, deren Seitenwände den Punkt Y umfassen, Bereiche 120 der Halbleiterschichtenfolge 112 angeordnet. Insbesondere sind die Bereiche 120 parallel zu der Bruchkante 125 angeordnet. Die Bereiche 120 dienen zur Verbesserung der Bruchqualität entlang der Bruchkante 125. Die Bereiche 120 leiten den Bruch entlang der Bruchkante 125.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele der Figuren auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes 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.

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement, umfassend – eine Halbleiterschichtenfolge (112) mit einer aktiven Schicht (113) mit einem aktiven Bereich (114), der geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung über eine als Strahlungsauskoppelfläche (115) ausgeführte Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (112) entlang einer Abstrahlrichtung (101) abzustrahlen, – eine Hauptoberfläche (116), die quer zur Strahlungsauskoppelfläche (115) ausgerichtet ist und die eine stegförmige Struktur (102) entlang der Abstrahlrichtung (101) aufweist, – eine Oberflächenstruktur in der Hauptoberfläche (116) der Halbleiterschichtenfolge (112), wobei – die Oberflächenstruktur eine Vertiefung (103) aufweist, die quer zur Abstrahlrichtung seitlich der stegförmigen Struktur (102) angeordnet ist, wobei die Vertiefung (103) einen Abstand (f) von höchstens 150 Mikrometer von der Strahlungsauskoppelfläche (115) aufweist und wobei die Vertiefung (103) einen Abstand (a) von höchstens 300 Mikrometer von der steg-förmigen Struktur (102) aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei der eine Seitenwand (104) der die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände einen Verlauf aufweist, der gleichgerichtet zu der Strahlungsauskoppelfläche (115) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Seitenwand (104) der die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände einen Verlauf aufweist, der schräg in Bezug auf die Strahlungsauskoppelfläche (115) ist, wobei die Seitenwand (104) und die Strahlungsauskoppelfläche (115) einen Winkel (117) von größer als 0° und kleiner oder gleich 30° einschließen.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine Seitenwand (104) der die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände einen Verlauf aufweist, der gekrümmt in Bezug auf die Strahlungsauskoppelfläche (115) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei der die die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände die Vertiefung (103) oval-förmig umgeben.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Vertiefung (103) einen Bereich (118) aufweist, der gleichgerichtet zu der Strahlungsauskoppelfläche (115) verläuft.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände die Vertiefung (103) hexagonal-förmig umgeben.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände die Vertiefung (103) zwölfeckig umgeben.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Vertiefung (103) einen Abstand (a) zu der stegförmigen Struktur (102) von kleiner oder gleich 20 Mikrometer aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Oberflächenstruktur eine weitere Vertiefung (119) entlang der Abstrahlrichtung (101) aufweist, die in einem Randbereich der Halbleiterschichtenfolge (112) angeordnet sind, wobei die zweite Vertiefung (103) direkt an die weitere Vertiefung (119) anschließt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Vertiefung (103) an die Strahlungsauskoppelfläche (115) angrenzt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Vertiefung (103) aus zwei oder mehr separaten Vertiefungen ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der ein Bereich (120) der Halbleiterschichtenfolge (112) in einem Bereich der Vertiefung (103) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der – in der Vertiefung (103) ein Gas oder Vakuum angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der – in der Vertiefung (103) ein absorbierendes Material angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der – in der Vertiefung (103) ein dielektrisches Material angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der – die aktive Schicht (113) zwischen zwei Schichten (122, 123) auf einem Substrat (124) angeordnet ist und die Vertiefung (103) von der Hauptoberfläche (116) bis in zumindest eine Schicht ausgewählt aus der aktiven Schicht (113), den Wellenleiterschichten (122, 123) und dem Substrat (124) reicht.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der – die die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände mit der Hauptoberfläche (116) einen Winkel (130) zwischen größer oder gleich 80° und kleiner oder gleich 120° einschließen.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der – die die Vertiefung (103) umgebenden Seitenwände eine Rauheit von kleiner oder gleich 1 Mikrometer aufweisen.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Vertiefung (103) mittels trockenchemischen Ätzen, nasschemischen Ätzen oder Laserschneiden in die Halbleiterschichtenfolge (112) eingebracht ist.