DE-102024132249-A1 - HERSTELLUNGSVERFAHREN FÜR HALBLEITERLASER UND HALBLEITERLASER

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlasern (1) und umfasst die Schritte: - Bereitstellen einer Mehrzahl von Laseremittern (2), wobei je mindestens eine Facette (22) von jedem der Laseremitter (2) freiliegt, - elektrisches oder optisches Pumpen der Laseremitter (2), sodass die Laseremitter (2) eine Laserstrahlung (L) emittieren, - Erzeugen einer Beschichtung (3) an den Facetten (22), wobei eine lokale Schichtdicke (t) der Beschichtung (3) über die Facetten (22) hinweg von einer lokal vorliegenden Intensität der Laserstrahlung (L) bestimmt wird.

Inventors

• John Brückner
• Sven Gerhard
• Lars Nähle

Assignees

• AMS-OSRAM INTERNATIONAL GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlasern (1) mit den Schritten: - Bereitstellen einer Mehrzahl von Laseremittern (2), wobei je mindestens eine Facette (22) von jedem der Laseremitter (2) freiliegt, - elektrisches oder optisches Pumpen der Laseremitter (2), sodass die Laseremitter (2) eine Laserstrahlung (L) emittieren, - Erzeugen einer Beschichtung (3) an den Facetten (22), wobei eine lokale Schichtdicke (t) der Beschichtung (3) über die Facetten (22) hinweg von einer lokal vorliegenden Intensität (I) der Laserstrahlung (L) bestimmt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Erzeugen der Beschichtung (3) umfasst: - Bereitstellen eines Precursorgases (41) für ein Beschichtungsmaterial (30) der Beschichtung (3) an den Facetten (22), - Zersetzen des Precursorgases (41) durch die Laserstrahlung (L), und - Abscheiden des Beschichtungsmaterials (30) an den Facetten (22).
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Precursorgas (41) einen oder mehrere Stoffe aus der folgenden Gruppe umfasst oder aus einem oder mehreren dieser Stoffe besteht: - Tetraethylorthorsilikat, TEOS, - Trimethylgallium, TMGa, - Tert-butylimido tris-diethylamido Tantal, Ta(N t Bu) (NEt 2 ) 3 , TBTDET, - Ta(N t Bu) (NEt 2 ) 2 Cp, TBDETCp, - Tetrakis(dimethylamino)hafnium, TDMAH, - Tetrakis(ethylmethylamino)hafnium, TEMAHf, - Niobethoxid, Nb(OC 2 H 5 ) 5 , - Aluminiumacrylat, Al(OH) 2 (OOC-CH=CH 2 ), - Aluminiumorganoalumoxane.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die lokale Schichtdicke (t) der fertigen Beschichtung (3) über die Facetten (22) hinweg proportional zur lokal vorliegenden Intensität der Laserstrahlung (L) während des Abscheidens des Beschichtungsmaterials (30) ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung (3) nur an Stellen der Facetten (22) erzeugt wird, an denen die lokal vorliegenden Intensität der Laserstrahlung (L) einen Schwellenwert, der größer Null ist, überschreitet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung (3) auf eine Vorbeschichtung (42) aufgebracht wird, wobei die Vorbeschichtung (42) ein Bragg-Spiegel oder eine Antireflexbeschichtung ist.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Vorbeschichtung (42) eine konstante Beschichtungsdicke aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laseremitter (2) einen Hauptemitterstreifen (23) und einen Nebenemitterstreifen (24) umfassen, wobei der Nebenemitterstreifen (24) neben dem Hauptemitterstreifen (23) angeordnet ist und nur beim Erzeugen der Beschichtung (3) betrieben wird.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem nur an einer Facette (22) des Nebenemitterstreifens (24) die Beschichtung (3) aufgebracht wird, sodass an dem Nebenemitterstreifen (24) eine Blende (43) für den Hauptemitterstreifen (23) erzeugt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die lokale Schichtdicke (t) der fertigen Beschichtung (3) über die Facetten (22) hinweg um mindestens 30 % einer Maximaldicke (T) der Beschichtung (3) variiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laserstrahlung (L) eine Wellenlänge maximaler Intensität von mindestens 290 nm und von höchstens 530 nm aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim elektrischen oder optischen Pumpen zumindest einige der Laseremitter (2) simultan betrieben werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erzeugen der Beschichtung (3) mit einem ungerichteten Beschichtungsverfahren erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bereitstellen der Mehrzahl von Laseremittern (2) umfasst: - Bereitstellen eines Emitterverbunds (20), in dem die Laseremitter (2) auf einem gemeinsamen Träger (5) relativ zueinander fixiert angeordnet werden, wobei das Verfahren nach dem Erzeugen der Beschichtung (3) zusätzlich umfasst: - Zerteilen des Emitterverbunds (20) in Emittergruppen mit je mindestens zwei der Laseremitter (2).
15. Halbleiterlaser (1), der mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, wobei die Facette (22) die Beschichtung (3) mit der variierenden lokalen Schichtdicke (t) aufweist.
16. Halbleiterlaser (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Beschichtung (3) eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst oder aus einem oder mehreren dieser Materialien besteht: Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid, Hafniumoxid, Nioboxid.

Description

Es wird ein Herstellungsverfahren für Halbleiterlaser angegeben. Darüber hinaus wird ein entsprechend hergestellter Halbleiterlaser angegeben. Die Druckschrift D. S. Larionov et al., „Stereolithographic Fabrication of Alumina Ceramics from Aluminum Chloride-Containing Polymerizable Precursors“ in Inorg Mater 59, Seiten 210 bis 220 aus dem Jahr 2023, https://doi.org/10.1134/S0020168523020103, betrifft die photochemische Bereitstellung von Aluminium. Die Druckschrift O. Aalling-Frederiksen et al., „Formation and growth mechanism for niobium oxide nanoparticles: atomistic insight from in situ X-ray total scattering“ in Nanoscale, Jahrgang 2021, Ausgabe 13, Seiten 8087 bis 8097, https://doi.org/10.1039/DONR08299F, betrifft die photochemische Bereitstellung von Niob. Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, einen Halbleiterlaser anzugeben, der effizient herstellbar ist. Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch einen Halbleiterlaser mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlasern. Die Halbleiterlaser wandeln bevorzugt elektrischen Strom in Strahlung um, arbeiten also mittels Elektrolumineszenz. Insbesondere umfassen die Halbleiterlaser jeweils eine Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst zumindest eine aktive Zone, die zur Erzeugung der Strahlung eingerichtet ist. Die aktive Zone beinhaltet zum Beispiel wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine Quantisierungsstruktur, wie eine Quantentopfstruktur. Eine Wellenlänge maximaler Intensität der von der aktiven Zone im Betrieb erzeugten Strahlung liegt insbesondere bei mindestens 290 nm und bei höchstens 1100 nm, zum Beispiel bei mindestens 290 nm und bei höchstens 530 nm oder bei mindestens 360 nm und bei höchstens 465 nm. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamAs oder wie AlnGamIn1-n-mAskP1-k, wobei jeweils 0 ≤ n 3≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Zum Beispiel gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Laseremitters oder einer Mehrzahl von Laseremittern. Die Laseremitter sind zum Beispiel kantenemittierende Laser. Genauso kann das Verfahren aber auch auf oberflächenemittierende Laser, auch als vertical cavity surface emitting laser oder kurz VCSEL bezeichnet, angewendet werden. Beispielsweise sind die Laseremitter gewinngeführt oder weisen eine Wellenleiterstruktur auf, wie einen Stegwellenleiter. Ferner ist es möglich, dass anstelle von Laseremittern das Verfahren auf Leuchtdioden, kurz LEDs, oder andere elektrooptische Bauelement angewandt wird. Somit kann das Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen eingesetzt werden, wobei Facetten von optoelektronischen Halbleiterkörpern beschichtet werden. Die nachfolgenden Ausführungen gelten für ein solches Verfahren entsprechend. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt je eine Facette oder liegen je zwei Facetten von einigen oder von jedem der Laseremitter frei. Das heißt, die betreffenden Facetten sind frei zugänglich, insbesondere für ein Gas in einem Reaktionsraum, wie einer Anlage für chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung, kurz CVD oder PVD. Es ist möglich, dass eine einem Träger abgewandte Oberseite und/oder Seitenflächen der Laseremitter, die einander gegenüberliegende Facetten miteinander verbinden, ebenso freiliegen. Das heißt, es ist möglich, dass die Laseremitter frei sind von Maskierungsschichten. Die Facetten sind zum Beispiel mittels Ätzen oder Brechen erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des elektrischen und/oder optischen Pumpens der Laseremitter. Hierdurch emittieren die Laseremitter eine Laserstrahlung. Mit anderen Worten können die Laseremitter betrieben werden. Die in diesem Schritt emittierte Laserstrahlung kann hinsichtlich räumlicher und/oder spektraler Verteilung einer später im Betrieb der fertigen Halbleiterlaser erzeugten Strahlung entsprechen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schri