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DE102017108104A1 - Surface emitting semiconductor laser and method for its production - Google Patents

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DE102017108104A1
DE102017108104A1 DE102017108104.6A DE102017108104A DE102017108104A1 DE 102017108104 A1 DE102017108104 A1 DE 102017108104A1 DE 102017108104 A DE102017108104 A DE 102017108104A DE 102017108104 A1 DE102017108104 A1 DE 102017108104A1
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DE
Germany
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blind holes
semiconductor laser
emitting semiconductor
layer
layer sequence
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Withdrawn
Application number
DE102017108104.6A
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German (de)
Inventor
Roland Heinrich Enzmann
Hubert Halbritter
Mariel Grace Jama
Berthold Hahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Es wird ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser (100) mit einem von Reflektoren (2, 6) gebildeten Vertikalresonator beschrieben, umfassend eine Halbleiterschichtenfolge (10), die eine zwischen den Reflektoren (2, 6) angeordnete aktive Schicht (4) aufweist, wobei in der Halbleiterschichtenfolge (10) in Richtung des Vertikalresonators mehrere Sacklöcher (7) ausgebildet sind, und wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) mindestens eine Stromeinengungsschicht (9) aufweist, die oxidierte Bereiche (9a) aufweist, die sich ausgehend von den Sacklöchern (7) in die Stromeinengungsschicht (9) hinein erstrecken. Weiterhin wird ein zur Herstellung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers (100) geeignetes Verfahren beschrieben.

Figure DE102017108104A1_0000
A surface-emitting semiconductor laser (100) with a vertical resonator formed by reflectors (2, 6) is described, comprising a semiconductor layer sequence (10) having an active layer (4) arranged between the reflectors (2, 6), wherein in the semiconductor layer sequence (10) in the direction of the vertical resonator a plurality of blind holes (7) are formed, and wherein the semiconductor layer sequence (10) has at least one Stromeinengungsschicht (9), the oxidized regions (9a) extending from the blind holes (7) in the Stromeinengungsschicht (9) extend into it. Furthermore, a method suitable for producing the surface emitting semiconductor laser (100) will be described.
Figure DE102017108104A1_0000

Description

Es werden ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit Vertikalresonator (VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser) und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben.A Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) surface emitting semiconductor laser and a method of making the same are described.

Ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit Vertikalresonator ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 02/063733 A2 bekannt. Der darin beschriebene oberflächenemittierende Halbleiterlaser weist eine Mesastruktur auf, wobei sich zur lateralen Strombegrenzung von den Seitenflanken der Mesastruktur aus Strombegrenzungsblenden in lateraler Richtung in die Halbleiterschichtenfolge hinein erstrecken.A surface emitting semiconductor laser with vertical resonator is for example from the document WO 02/063733 A2 known. The surface-emitting semiconductor laser described therein has a mesa structure, with current limiting diaphragms extending in the lateral direction into the semiconductor layer sequence for lateral current limitation from the side flanks of the mesa structure.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen verbesserten oberflächenemittierenden Halbleiterlaser anzugeben, bei dem sich die Halbleiterschichtenfolge durch eine verringerte Defektdichte auszeichnet und ein Ausfallrisiko des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers verringert ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers angegeben werden.An object to be achieved is to specify an improved surface-emitting semiconductor laser, in which the semiconductor layer sequence is distinguished by a reduced defect density and a failure risk of the surface-emitting semiconductor laser is reduced. Furthermore, a method for producing the surface-emitting semiconductor laser is to be specified.

Diese Aufgaben werden durch einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These objects are achieved by a surface emitting semiconductor laser and a method for the production thereof according to the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der oberflächenemittierende Halbleiterlaser einen von Reflektoren gebildeten Vertikalresonator auf. Insbesondere kann der oberflächenemittierende Halbleiterlaser ein VCSEL sein. Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser umfasst eine Halbleiterschichtenfolge, die eine zwischen den Reflektoren angeordnete aktive Schicht aufweist. Der Vertikalresonator und somit die Emissionsrichtung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers verlaufen senkrecht zu den Schichtebenen der Halbleiterschichtenfolge. Die Reflektoren sind beispielsweise in die Halbleiterschichtenfolge integriert und können insbesondere als DBR (Distributed Bragg Reflection)-Spiegel ausgebildet sein. DBR-Spiegel umfassen eine in der Regel periodische Anordnung einer Vielzahl von abwechselnden Halbleiterschichten, die sich in ihren Brechungsindices voneinander unterscheiden und bei einer von der Schichtdicke abhängigen Wellenlänge eine maximale Reflexion aufweisen.In accordance with at least one embodiment, the surface-emitting semiconductor laser has a vertical resonator formed by reflectors. In particular, the surface emitting semiconductor laser may be a VCSEL. The surface-emitting semiconductor laser comprises a semiconductor layer sequence which has an active layer arranged between the reflectors. The vertical resonator and thus the emission direction of the surface-emitting semiconductor laser are perpendicular to the layer planes of the semiconductor layer sequence. The reflectors are integrated, for example, in the semiconductor layer sequence and can be designed in particular as DBR (Distributed Bragg Reflection) mirror. DBR mirrors comprise a generally periodic arrangement of a plurality of alternating semiconductor layers which differ in their refractive indices and have maximum reflection at a wavelength dependent on the layer thickness.

Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser kann insbesondere zur Emission von Laserstrahlung im roten oder infraroten Spektralbereich vorgesehen sein. Die Halbleiterschichtenfolge basiert vorzugsweise auf einem Arsenid-Verbindungshalbleiter. „Auf einem Arsenid-Verbindungshalbleiter basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Arsenidverbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mAs umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.The surface-emitting semiconductor laser can be provided in particular for the emission of laser radiation in the red or infrared spectral range. The semiconductor layer sequence is preferably based on an arsenide compound semiconductor. "Based on an arsenide compound semiconductor" in the present context means that the semiconductor layer sequence or at least one layer thereof comprises an arsenide compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1-nm As, where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≦ 1 and n + m ≤ 1. This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it can have one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, As), even though these may be partially replaced by small amounts of other substances.

Gemäß zumindest einer Ausgestaltung sind bei dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mehrere Sacklöcher in der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet. Die Sacklöcher erstrecken sich vorteilhaft in Richtung des Vertikalresonators, also senkrecht zu den Schichtebenen der Halbleiterschichten, in die Halbleiterschichtenfolge hinein.According to at least one embodiment, a plurality of blind holes are formed in the semiconductor layer sequence in the surface-emitting semiconductor laser. The blind holes advantageously extend in the direction of the vertical resonator, ie perpendicular to the layer planes of the semiconductor layers, into the semiconductor layer sequence.

Weiterhin weist die Halbleiterschichtenfolge mindestens eine Stromeinengungsschicht auf. Die Stromeinengungsschicht weist oxidierte Bereiche auf, die sich ausgehend von den Sacklöchern vorteilhaft senkrecht zum Vertikalresonator, d.h. parallel zu den Schichtebenen der Halbleiterschichtenfolge, in die Halbleiterschichtenfolge hinein erstrecken. Die Sacklöcher weisen beispielsweise eine zylindrische Form auf, und die oxidierten Bereiche erstrecken sich ausgehend von den Sacklöchern in radialer Richtung in die Stromeinengungsschicht hinein. Die oxidierten Bereiche können insbesondere dadurch erzeugt sein, dass die Stromeinengungsschicht ausgehend von den Sacklöchern in lateraler Richtung oxidiert wird.Furthermore, the semiconductor layer sequence has at least one current narrowing layer. The current constriction layer has oxidized regions extending from the blind holes, advantageously perpendicular to the vertical resonator, i. parallel to the layer planes of the semiconductor layer sequence, extend into the semiconductor layer sequence. The blind holes have, for example, a cylindrical shape, and the oxidized areas extend from the blind holes in the radial direction into the current constriction layer. The oxidized regions can be produced in particular by oxidizing the current constriction layer in the lateral direction starting from the blind holes.

Der hierin beschriebene oberflächenemittierende Halbleiterlaser macht insbesondere von der Idee Gebrauch, die oxidierten Bereiche der Stromeinengungsschicht ausgehend von in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Sacklöchern auszubilden, insbesondere durch eine bereichsweise Oxidation der Stromeinengungsschicht. Diese Vorgehensweise hat im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Mesaätzung und nachfolgender Oxidation von der Mesaflanke aus den Vorteil, dass auf eine Mesaätzung verzichtet werden kann. The surface emitting semiconductor laser described herein makes use in particular of the idea of forming the oxidized regions of the current constricting layer starting from blind holes generated in the semiconductor layer sequence, in particular by a partial oxidation of the current constricting layer. This procedure has the advantage, in comparison to the mesa etching known from the prior art and subsequent oxidation of the mesa flank, that a mesa etching can be dispensed with.

Es wurde herausgefunden, dass die Erzeugung einer Mesa in der Halbleiterschichtenfolge zu einer erhöhten Defektdichte führen kann, die sich bis in die aktive Schicht fortsetzen kann. Insbesondere können beim Mesaätzen Störstellen in den Halbleiterschichten entstehen, die beim Betrieb des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers bis in die aktive Schicht wandern können. Es hat sich herausgestellt, dass die Herstellung der oxidierten Bereiche in der Stromeinengungsschicht ausgehend von in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Sacklöchern weniger Störstellen erzeugt und auf diese Weise vorteilhaft das Ausfallrisiko des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers vermindert. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der oberflächenemittierende Halbleiterlaser frei von einer Mesastruktur.It has been found that the generation of a mesa in the semiconductor layer sequence can lead to an increased defect density, which can continue into the active layer. In particular, in the case of mesa etching, impurities can form in the semiconductor layers, which can migrate into the active layer during operation of the surface-emitting semiconductor laser. It has been found that the preparation of the oxidized regions in the current constricting layer starting from in the Semiconductor layer sequence generated blind holes generated fewer impurities and thus advantageously reduces the risk of failure of the surface emitting semiconductor laser. In a preferred embodiment, the surface-emitting semiconductor laser is free of a mesa structure.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stromeinengungsschicht eine bereichsweise oxidierte Halbleiterschicht. Die mindestens eine Stromeinengungsschicht kann insbesondere Aluminium enthalten. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Stromeinengungsschicht AlxGa1-xAs mit 0,95 ≤ x ≤ 1 auf, besonders bevorzugt AlxGa1-xAs mit 0,95 ≤ x ≤ 0,98. Das in der Stromeinengungsschicht enthaltene Aluminium kann in einem Oxidationsprozess ausgehend von den Sacklöchern oxidiert werden.In accordance with at least one embodiment, the current constriction layer is a partially oxidized semiconductor layer. The at least one current constricting layer may in particular contain aluminum. In a preferred embodiment, the current constricting layer Al x Ga 1-x As with 0.95 ≤ x ≤ 1, more preferably Al x Ga 1-x As with 0.95 ≤ x ≤ 0.98. The aluminum contained in the current constriction layer can be oxidized in an oxidation process starting from the blind holes.

Gemäß zumindest einer Ausgestaltung beträgt die Dicke der Stromeinengungsschicht zwischen 30 nm und 200 nm. Eine Dicke in diesem Bereich ist vorteilhaft für die Durchführung der Oxidation und zur Erzielung einer ausreichenden elektrischen Isolierung in den oxidierten Bereichen.In accordance with at least one embodiment, the thickness of the current constricting layer is between 30 nm and 200 nm. A thickness in this range is advantageous for carrying out the oxidation and for achieving sufficient electrical insulation in the oxidized regions.

Gemäß zumindest einer Ausgestaltung beträgt die Anzahl der Sacklöcher in der Halbleiterschichtenfolge zwischen 4 und 12. Diese Anzahl ist vorteilhaft, um den Stromfluss durch die Halbleiterschichtenfolge ausreichend einzuengen, ohne die Defektdichte signifikant zu erhöhen.According to at least one embodiment, the number of blind holes in the semiconductor layer sequence is between 4 and 12. This number is advantageous in order to sufficiently narrow the current flow through the semiconductor layer sequence without significantly increasing the defect density.

Die Sacklöcher weisen vorzugsweise jeweils einen Durchmesser zwischen 2 µm und 20 µm, besonders bevorzugt zwischen 2 µm und 10 µm, auf. In diesen Bereichen des Durchmessers der Sacklöcher können effektiv oxidierte Bereiche in der Stromeinengungsschicht erzeugt werden.The blind holes preferably each have a diameter between 2 .mu.m and 20 .mu.m, more preferably between 2 .mu.m and 10 .mu.m. In these areas of the diameter of the blind holes, effectively oxidized regions can be generated in the current constricting layer.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Sacklöcher in einer ringförmigen Anordnung um einen zentralen Bereich der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet. Die ringförmige Anordnung der Sacklöcher weist vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 20 µm und 60 µm auf. Die Mittelpunkte der Sacklöcher sind vorzugsweise auf einer Kreislinie angeordnet, besonders bevorzugt mit gleichen Winkelabständen. Die Anordnung der Sacklöcher kann insbesondere rotationssymmetrisch sein.In a preferred embodiment, the blind holes are formed in a ring-shaped arrangement around a central region of the semiconductor layer sequence. The annular arrangement of the blind holes preferably has a diameter between 20 .mu.m and 60 .mu.m. The centers of the blind holes are preferably arranged on a circular line, particularly preferably at equal angular intervals. The arrangement of the blind holes can in particular be rotationally symmetrical.

Gemäß zumindest einer Ausgestaltung ist ein zentraler Bereich der Stromeinengungsschicht nicht oxidiert. In dem zentralen Bereich wird auf diese Weise ein Stromfluss durch die Halbleiterschichtenfolge und die aktive Schicht ermöglicht. Der zentrale Bereich weist vorzugsweise eine laterale Ausdehnung von nicht mehr als 20 µm, besonders bevorzugt von nicht mehr als 10 µm auf. Durch die Einengung des Stromflusses auf einen derart kleinen zentralen Bereich kann insbesondere ein Single-Mode-Betrieb des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers erreicht werden. In accordance with at least one embodiment, a central region of the current constriction layer is not oxidized. In the central region, a current flow through the semiconductor layer sequence and the active layer is made possible in this way. The central region preferably has a lateral extent of not more than 20 μm, particularly preferably not more than 10 μm. By narrowing the current flow to such a small central region, in particular a single-mode operation of the surface-emitting semiconductor laser can be achieved.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich die Sacklöcher nicht bis in die aktive Schicht hinein. Auf diese Weise wird die Ausbildung von Defekten in der aktiven Schicht vorteilhaft vermindert. Die oxidierten Bereiche werden insbesondere nur außerhalb der aktiven Schicht erzeugt. Beispielsweise kann die Stromeinengungsschicht zwischen einem der Reflektoren und der aktiven Schicht angeordnet sein.In a further preferred embodiment, the blind holes do not extend into the active layer. In this way, the formation of defects in the active layer is advantageously reduced. In particular, the oxidized regions are produced only outside the active layer. For example, the current constriction layer may be disposed between one of the reflectors and the active layer.

Bei einem Verfahren zur Herstellung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers wird gemäß zumindest einer Ausführungsform zunächst eine Halbleiterschichtenfolge hergestellt, die eine zwischen Reflektoren angeordnete aktive Schicht aufweist, wobei die Reflektoren einen Vertikalresonator ausbilden. Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere durch ein Epitaxieverfahren wie beispielsweise MOVPE hergestellt werden.In a method for producing the surface-emitting semiconductor laser, according to at least one embodiment, firstly a semiconductor layer sequence is produced, which has an active layer arranged between reflectors, wherein the reflectors form a vertical resonator. In particular, the semiconductor layer sequence can be produced by an epitaxial method such as MOVPE.

In einem nachfolgenden Schritt werden vorteilhaft Sacklöcher in der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet, die sich in Richtung des Vertikalresonators in die Halbleiterschichtenfolge hinein erstrecken. Die Sacklöcher erstrecken sich also senkrecht zu den Schichtebenen der Halbleiterschichtenfolge in die Halbleiterschichtenfolge hinein.In a subsequent step, blind holes are advantageously formed in the semiconductor layer sequence, which extend in the direction of the vertical resonator into the semiconductor layer sequence. The blind holes thus extend perpendicular to the layer planes of the semiconductor layer sequence into the semiconductor layer sequence.

In einem weiteren Schritt wird bei dem Verfahren vorteilhaft ein Oxidationsprozess durchgeführt, bei dem ausgehend von den Sacklöchern zumindest eine Stromeinengungsschicht bereichsweise oxidiert wird. Die teilweise Oxidation der Stromeinengungsschicht kann beispielsweise derart durchgeführt werden, dass sich oxidierte Bereiche ausgehend von den Sacklöchern etwa 2 µm bis 20 µm in lateraler Richtung in die Stromeinengungsschicht hinein erstrecken.In a further step, an oxidation process is advantageously carried out in the method in which, starting from the blind holes, at least one current constriction layer is oxidized in regions. The partial oxidation of the current constricting layer can be carried out, for example, in such a way that oxidized regions extend from the blind holes approximately 2 μm to 20 μm in the lateral direction into the current constriction layer.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Sacklöcher mittels eines Ätzprozesses ausgebildet. Die Ätztiefe wird bei dem Ätzprozess vorteilhaft derart eingestellt, dass die Sacklöcher die aktive Schicht nicht durchdringen. Auf diese Weise wird das Risiko umgangen, dass sich durch das Herstellen der Sacklöcher Störstellen in der aktiven Schicht ausbilden.In a preferred embodiment of the method, the blind holes are formed by means of an etching process. The etching depth is advantageously set in the etching process such that the blind holes do not penetrate the active layer. In this way, the risk is bypassed that form by the production of blind holes defects in the active layer.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der vorherigen Beschreibung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers und umgekehrt.Further advantageous embodiments of the method will become apparent from the previous description of the surface emitting semiconductor laser and vice versa.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 und 2 näher erläutert.The invention will be described below with reference to embodiments in connection with 1 and 2 explained in more detail.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 2A bis 2E eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers anhand von Zwischenschritten.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a cross section through a surface emitting semiconductor laser according to an embodiment, and
  • 2A to 2E a schematic representation of a method for producing the surface emitting semiconductor laser based on intermediate steps.

Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Größen der einzelnen Elemente sowie die Größenverhältnisse der Elemente untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.Identical or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals. The sizes of the individual elements and the size ratios of the elements with each other are not to be regarded as true to scale.

Der in 1 dargestellte oberflächenemittierende Halbleiterlaser 100 enthält eine auf ein Substrat 1 aufgebrachte Halbleiterschichtenfolge 10, die einen n-Typ Halbleiterbereich 3 und einen p-Typ Halbleiterbereich 5 aufweist. Zwischen dem n-Typ Halbleiterbereich 3 und dem p-Typ Halbleiterbereich 5 ist eine aktive Schicht 4 angeordnet. Die aktive Schicht 4 ist vorzugsweise als Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet.The in 1 illustrated surface emitting semiconductor laser 100 contains one on a substrate 1 applied semiconductor layer sequence 10 , which is an n-type semiconductor region 3 and a p-type semiconductor region 5 having. Between the n-type semiconductor region 3 and the p-type semiconductor region 5 is an active layer 4 arranged. The active layer 4 is preferably formed as a multiple quantum well structure.

Die Halbleiterschichtenfolge 10 basiert vorzugsweise auf einem Arsenid-Verbindungshalbleiter, d. h. eine oder mehrere in der Halbleiterschichtenfolge 10 enthaltene Halbleiterschichten weisen insbesondere AlxGayIn1-x-yAs mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 auf. Insbesondere sind eine oder mehrere Schichten des n-Typ Halbleiterbereichs 3, der aktiven Schicht 4 und des p-Typ Halbleiterbereichs 5 aus Arsenid-Verbindungshalbleitermaterialien gebildet. Das Substrat 1 ist insbesondere ein zum Aufwachsen eines Arsenid-Verbindungshalbleitermaterials geeignetes Aufwachssubstrat, beispielsweise ein GaAs-Substrat.The semiconductor layer sequence 10 is preferably based on an arsenide compound semiconductor, ie one or more in the semiconductor layer sequence 10 In particular, semiconductor layers contained include Al x Ga y In 1-xy As where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and x + y ≦ 1. In particular, one or more layers of the n-type semiconductor region 3 , the active layer 4 and the p-type semiconductor region 5 formed from arsenide compound semiconductor materials. The substrate 1 In particular, it is a growth substrate suitable for growing an arsenide compound semiconductor material, for example a GaAs substrate.

Bei dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 100 ist die aktive Schicht 4 zwischen einem ersten Reflektor 2 und einem zweiten Reflektor 6 angeordnet, welche einen Vertikalresonator ausbilden. Die Resonatorrichtung verläuft vertikal zu den Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 10. Der erste Reflektor 2 ist beispielsweise in dem n-Typ Halbleiterbereich 3 und der zweite Reflektor 6 in dem p-Typ Halbleiterbereich 5 angeordnet. Die Reflektoren 2, 6 sind vorzugsweise jeweils als DBR-Spiegel ausgebildet. Beispielsweise können die Reflektoren 2, 6 jeweils eine periodische Schichtenfolge aus abwechselnden ersten Alx1Ga1-x1As-Schichten und zweiten Alx2Ga1-x2As-Schichten aufweisen, wobei die Aluminiumanteile x1 und x2 voneinander verschieden sind. Beispielsweise beträgt x1 etwa 0,2 und x2 etwa 0,8.In the surface emitting semiconductor laser 100 is the active layer 4 between a first reflector 2 and a second reflector 6 arranged, which form a vertical resonator. The resonator direction is vertical to the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence 10 , The first reflector 2 is for example in the n-type semiconductor region 3 and the second reflector 6 in the p-type semiconductor region 5 arranged. The reflectors 2 . 6 are preferably each formed as a DBR mirror. For example, the reflectors 2 . 6 each have a periodic layer sequence of alternating first Al x1 Ga 1-x1 As layers and second Al x2 Ga 1-x2 As layers, wherein the aluminum components x1 and x2 are different from each other. For example, x1 is about 0.2 and x2 is about 0.8.

Zur elektrischen Kontaktierung sind bei dem oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 100 eine p-Kontaktschicht 11 und eine n-Kontaktschicht 12 vorgesehen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die p-Kontaktschicht 11 auf einem zentralen Bereich des p-Typ Halbleiterbereichs 5 angeordnet, und die n-Kontaktschicht 12 ist an einer Rückseite des Substrats 1 angeordnet. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Emission von Laserstrahlung in eine Hauptabstrahlrichtung 8 durch das Substrat 1 hindurch. Die Strahlungsaustrittsfläche ist an der Rückseite des Substrats 1 angeordnet. Bei dem hier dargestellten oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 100 handelt sich deshalb um einen so genannten Bottom-Emitter. Alternativ sind allerdings auch andere Anordnungen der Kontaktschichten und/oder Orientierungen der Hauptstrahlrichtung möglich.For electrical contacting are in the surface-emitting semiconductor laser 100 a p-contact layer 11 and an n-contact layer 12 are provided. In the embodiment shown here, the p-contact layer 11 is on a central region of the p-type semiconductor region 5 arranged, and the n-contact layer 12 is at a rear side of the substrate 1 arranged. In the embodiment shown here, the emission of laser radiation takes place in a main emission direction 8th through the substrate 1 therethrough. The radiation exit surface is at the back of the substrate 1 arranged. In the surface emitting semiconductor laser shown here 100 is therefore a so-called bottom emitter. Alternatively, however, other arrangements of the contact layers and / or orientations of the main radiation direction are possible.

Die n-Kontaktschicht 12 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Ringkontakt ausgeführt, in dem ein zentraler Bereich als Strahlungsaustrittsfläche des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers ausgespart ist. Die von dem Ringkontakt ausgesparte Lichtaustrittsfläche ist vorzugsweise mit einer reflexionsmindernden Beschichtung 13 versehen.The n-contact layer 12 is designed in the embodiment shown here as a ring contact, in which a central region is recessed as the radiation exit surface of the surface-emitting semiconductor laser. The recessed from the ring contact light exit surface is preferably with a reflection-reducing coating 13 Mistake.

Die Halbleiterschichtenfolge 10 enthält eine Stromeinengungsschicht 9. Die Stromeinengungsschicht 9 ist vorteilhaft eine Halbleiterschicht, die oxidierte Bereiche 9a aufweist, die elektrisch isolierend sind. Ein zentraler Bereich 9b der Stromeinengungsschicht 9 ist nicht oxidiert und elektrisch leitend. Mittels der Stromeinengungsschicht 9 wird der Stromfluss durch den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 100 deshalb auf einen zentralen Bereich der Halbleiterschichtenfolge 10 konzentriert. Die oxidierten Bereiche 9a der Stromeinengungsschicht 9 bilden somit Strombegrenzungsblenden in der Halbleiterschichtenfolge 10 aus.The semiconductor layer sequence 10 contains a current narrowing layer 9 , The current narrowing layer 9 is advantageously a semiconductor layer, the oxidized areas 9a has, which are electrically insulating. A central area 9b the current constriction layer 9 is not oxidized and electrically conductive. By means of the current constriction layer 9 becomes the current flow through the surface emitting semiconductor laser 100 Therefore, to a central region of the semiconductor layer sequence 10 concentrated. The oxidized areas 9a the current constriction layer 9 thus form current limiting diaphragms in the semiconductor layer sequence 10 out.

Die oxidierten Bereiche 9a der Stromeinengungsschicht 9 erstrecken sich ausgehend von in der Halbleiterschichtenfolge 10 ausgebildeten Sacklöchern 7 in die Stromeinengungsschicht 9 hinein. Die Sacklöcher 7 erstrecken sich von einer Oberfläche des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 100 in Richtung des Vertikalresonator in die Halbleiterschichtenfolge 10 hinein, wobei die Sacklöcher 7 vorzugsweise nicht bis in die aktive Schicht 4 hineinreichen. Die Sacklöcher 7 haben bei der Herstellung des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 100 die Funktion, die bereichsweise Oxidation der Stromeinengungsschicht 9 zu ermöglichen.The oxidized areas 9a the current constriction layer 9 extend starting from in the semiconductor layer sequence 10 trained blind holes 7 into the current constricting layer 9 into it. The blind holes 7 extend from a surface of the surface emitting semiconductor laser 100 in the direction of the vertical resonator in the semiconductor layer sequence 10 into it, with the blind holes 7 preferably not into the active layer 4 extend. The blind holes 7 have in the manufacture of the surface emitting semiconductor laser 100 the function, the partial oxidation of the Stromeinengungsschicht 9 to enable.

Da die oxidierten Bereiche 9a der Stromeinengungsschicht 9 elektrisch isolierend sind, konzentriert sich der Stromfluss beim Betrieb des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers auf den nicht oxidierten zentralen Bereich 9b, der elektrisch leitend ist. Der nicht oxidierte zentrale Bereich 9b der Stromeinengungsschicht 9 weist vorzugsweise eine laterale Ausdehnung von nicht mehr als 20 µm, besonders bevorzugt von nicht mehr als 10 µm, auf. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, eine single-mode Betrieb des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 100 zu ermöglichen.Because the oxidized areas 9a the current constriction layer 9 are electrically insulating, the current flow during operation of the surface emitting semiconductor laser is not concentrated on the oxidized central area 9b which is electrically conductive. The unoxidized central area 9b the current constriction layer 9 preferably has a lateral extension of not more than 20 microns, more preferably not more than 10 microns, on. In this way, it is possible, in particular, a single-mode operation of the surface-emitting semiconductor laser 100 to enable.

Die Herstellung der oxidierten Bereiche 9a der Stromeinengungsschicht 9 durch eine Oxidation ausgehend von den Sacklöchern 7 hat den Vorteil, dass in der Halbleiterschichtenfolge 10 im Vergleich zu einer Mesaätzung mit anschließender Oxidation von der Mesaflanke aus vergleichsweise wenige Defekte in der Halbleiterschichtenfolge 10 entstehen. Dies ist insbesondere dadurch begründet, dass bei einer Mesaätzung das Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge um einen zentralen Bereich herum vollständig abgetragen wird, so dass an den Rändern der Mesastruktur vergleichsweise große Flächen erzeugt werden, die durch Ätzflanken gebildet sind. An diesen vergleichsweise großen Ätzflanken können Defekte entstehen, die sich beim Betrieb des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers möglicherweise im Halbleitermaterial ausbreiten und insbesondere die aktive Schicht erreichen können. In diesem Fall besteht das Risiko, dass die Funktion durch Defekte in der aktiven Schicht beeinträchtigt wird oder es sogar zu einem Ausfall des oberflächenemittierenden Halbleiterlasers kommt.The preparation of the oxidized areas 9a the current constriction layer 9 by oxidation starting from the blind holes 7 has the advantage that in the semiconductor layer sequence 10 in comparison to a mesa etching with subsequent oxidation from the mesa flank, comparatively few defects in the semiconductor layer sequence 10 arise. This is due in particular to the fact that in the case of a mesa etching, the semiconductor material of the semiconductor layer sequence is completely removed around a central region, so that comparatively large areas are produced at the edges of the mesa structure, which are formed by etching flanks. At these comparatively large Ätzflanken defects may arise, which may propagate in the operation of the surface emitting semiconductor laser in the semiconductor material and in particular can reach the active layer. In this case, there is the risk that the function will be impaired by defects in the active layer or even failure of the surface-emitting semiconductor laser.

Der hier beschriebene oberflächenemittierende Halbleiterlaser 100 ist dagegen vorteilhaft frei von einer Mesastruktur. Zwar werden auch die Sacklöcher 7 typischerweise durch einen Ätzprozess in der Halbleiterschichtenfolge 10 hergestellt, wobei aber wesentlich weniger Halbleitermaterial abgetragen wird als bei einer Mesaätzung. Somit ist das Risiko, das Defekte in der Halbleiterschichtenfolge 10 entstehen und sich bis in die aktive Schicht 4 ausbreiten können, vorteilhaft vermindert. Der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 100 zeichnet sich deshalb durch eine besonders geringe Defektdichte und ein geringes Ausfallrisiko aus.The surface-emitting semiconductor laser described here 100 On the other hand, it is advantageously free of a mesa structure. Although the blind holes are 7 typically by an etching process in the semiconductor layer sequence 10 produced, but much less semiconductor material is removed than in a Mesaätzung. Thus, the risk is the defect in the semiconductor layer sequence 10 arise and get into the active layer 4 can spread, advantageously reduced. The surface emitting semiconductor laser 100 is therefore characterized by a particularly low defect density and a low risk of failure.

Oberflächenemittierende Halbleiterlaser 100 werden nach ihrer Herstellung oftmals beim Hersteller zunächst einem Testbetrieb unterzogen, bei dem sie über einen langen Zeitraum, beispielsweise mehrere Stunden, bei hoher Leistung betrieben werden (sogenannter Burn-In). Da Bauelemente mit hoher Defektdichte einen solchen Belastungstest nicht überstehen, ist es auf diese Weise möglich, defekte Bauelemente vor der Auslieferung aussortieren zu können. Das geringe Ausfallrisiko des hier beschriebenen oberflächenemittierenden Halbleiterlasers 100 kann es ermöglichen, auf einen solchen Testbetrieb vorteilhaft zu verzichten.Surface emitting semiconductor lasers 100 After their manufacture, the manufacturer often first undergoes a test operation in which they are operated at high power over a long period of time, for example several hours (so-called burn-in). Since components with high defect density do not survive such a load test, it is possible in this way to be able to sort out defective components before delivery. The low failure risk of the surface-emitting semiconductor laser described here 100 may make it possible to advantageously dispense with such a test operation.

In den folgenden 2A bis 2E ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens dargestellt, mit dem ein oberflächenemittierender Halbleiterlaser gemäß der 1 herstellbar ist.In the following 2A to 2E an embodiment of a method is shown, with which a surface emitting semiconductor laser according to the 1 can be produced.

Wie in 2A in einem schematisch dargestellten Querschnitt zu sehen, ist in einem ersten Zwischenschritt die Halbleiterschichtenfolge 10 auf ein Aufwachssubstrat 1 aufgewachsen worden, insbesondere mit einem epitaktischen Verfahren wie beispielsweise metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE). Die Halbleiterschichtenfolge 10 umfasst den n-Typ Halbleiterbereich 3 mit dem ersten Reflektor 2, die aktive Schicht 4 und den p-Typ Halbleiterbereich 5 mit dem zweiten Reflektor 6, wobei die Reflektoren 2, 6 jeweils als DBR-Spiegel ausgebildet sind. Die Halbleiterschichtenfolge 10 umfasst beispielsweise im p-Typ Halbleiterbereich 5 eine als Stromeinengungsschicht 9 vorgesehene Halbleiterschicht. Die Stromeinengungsschicht 9 weist bevorzugt AlxGa1-xAs mit x ≥ 0,95, besonders bevorzugt 0,95 ≤ x ≤ 0,98 auf. AlxGa1-xAs mit einem derart hohen Aluminiumanteil ist durch eine Wärmebehandlung gut oxidierbar.As in 2A can be seen in a cross section shown schematically, in a first intermediate step, the semiconductor layer sequence 10 on a growth substrate 1 grown, in particular with an epitaxial process such as metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE). The semiconductor layer sequence 10 includes the n-type semiconductor region 3 with the first reflector 2 , the active layer 4 and the p-type semiconductor region 5 with the second reflector 6 , where the reflectors 2 . 6 are each formed as a DBR mirror. The semiconductor layer sequence 10 For example, in the p-type semiconductor region 5 as a current narrowing layer 9 provided semiconductor layer. The current narrowing layer 9 preferably has Al x Ga 1-x As with x ≥ 0.95, particularly preferably 0.95 ≤ x ≤ 0.98. Al x Ga 1-x As with such a high aluminum content is easily oxidized by a heat treatment.

2B zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiterschichtenfolge 10 nach einem weiteren Zwischenschritt. Bei diesem Zwischenschritt sind in der Halbleiterschichtenfolge 10 Sacklöcher 7 hergestellt worden. Die Sacklöcher 7 erstrecken sich beispielsweise von einer dem Aufwachssubstrat 1 gegenüberliegenden Oberfläche in die Halbleiterschichtenfolge 10 hinein. Die Sacklöcher 7 können insbesondere in dem p-Typ Halbleiterbereich 5 ausgebildet werden. Die Sacklöcher 7 werden vorzugsweise mit einem Ätzprozess erzeugt, insbesondere mit einem Trockenätzprozess. Hierzu wird vorteilhaft eine Maskenschicht 14 eingesetzt. Die Ätzzeit wird vorzugsweise derart eingestellt, dass sich die Sacklöcher 7 zumindest durch die Stromeinengungsschicht 9 hindurch erstrecken, aber nicht bis in die aktive Schicht 4 hinein. Die Stromeinengungsschicht 9 kann beispielsweise in dem p-Typ Halbleiterbereich 5 zwischen dem zweiten Reflektor 6 und der aktiven Schicht 4 angeordnet sein. 2 B schematically shows a cross section through the semiconductor layer sequence 10 after another intermediate step. In this intermediate step are in the semiconductor layer sequence 10 blind holes 7 been prepared. The blind holes 7 extend, for example, from a growth substrate 1 opposite surface in the semiconductor layer sequence 10 into it. The blind holes 7 can in particular in the p-type semiconductor region 5 be formed. The blind holes 7 are preferably produced with an etching process, in particular with a dry etching process. For this purpose, a mask layer is advantageous 14 used. The etching time is preferably set such that the blind holes 7 at least through the current constricting layer 9 but not into the active layer 4 into it. The current narrowing layer 9 For example, in the p-type semiconductor region 5 between the second reflector 6 and the active layer 4 be arranged.

2C zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Halbleiterkörper bei dem Zwischenschritt der 2B, wobei die 2B den Querschnitt entlang der in 2C eingezeichneten Linie A-B darstellt. Wie in der Draufsicht zu sehen ist, sind die Sacklöcher 7 ringförmig um einen zentralen Bereich der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die ringförmige Anordnung 15 weist vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 20 µm bis etwa 60 µm auf. Die Sacklöcher 7 weisen einen Durchmesser von etwa 2 µm bis 20 µm, bevorzugt von 2 µm bis 10 µm, auf. Die bevorzugte Anzahl der Sacklöcher 7 beträgt zwischen 4 und 12. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind acht Sacklöcher 7 in der Halbleiterschichtenfolge 10 ausgebildet. 2C schematically shows a plan view of the semiconductor body in the intermediate step of 2 B , where the 2 B the cross section along in 2C drawn line AB represents. As can be seen in the plan view, the blind holes 7 annularly arranged around a central region of the semiconductor layer sequence. The annular arrangement 15 preferably has a diameter of about 20 microns to about 60 microns. The blind holes 7 have a diameter of about 2 microns to 20 microns, preferably from 2 microns to 10 microns, on. The preferred number of blind holes 7 is between 4 and 12. In the embodiment shown here are eight blind holes 7 in the semiconductor layer sequence 10 educated.

In 2D ist der Halbleiterkörper bei einem weiteren Zwischenschritt schematisch in einem Querschnitt und in 2E schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Bei diesem Schritt sind in der Stromeinengungsschicht 9 ausgehend von den Sacklöchern 7 oxidierte Bereiche 9a erzeugt worden. Die oxidierten Bereiche 9a erstrecken sich ausgehend von den Sacklöchern 7 in radialer Richtung in die Stromeinengungsschicht 9 hinein. Die Herstellung der oxidierten Bereiche 9a erfolgt durch eine Temperaturbehandlung, vorzugsweise in einem Ofen bei einer Temperatur T > 100 °C. Die Temperaturbehandlung kann insbesondere bei erhöhter Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden. Die Dauer der Temperaturbehandlung wird so gewählt, dass im Zentrum der Stromeinengungsschicht ein zentraler Bereich 9b verbleibt, der nicht oxidiert wird. Die laterale Ausdehnung des nicht oxidierten Bereichs 9b beträgt bevorzugt weniger als 20 µm, besonders bevorzugt weniger als 10 µm.In 2D is the semiconductor body in a further intermediate step schematically in a cross section and in 2E schematically shown in a plan view. In this step are in the current constriction layer 9 starting from the blind holes 7 oxidized areas 9a been generated. The oxidized areas 9a extend from the blind holes 7 in the radial direction in the current constricting layer 9 into it. The preparation of the oxidized areas 9a takes place by a temperature treatment, preferably in an oven at a temperature T> 100 ° C. The temperature treatment can be carried out in particular at elevated atmospheric humidity. The duration of the temperature treatment is chosen so that in the center of the Stromeinengungsschicht a central area 9b remains, which is not oxidized. The lateral extent of the unoxidized area 9b is preferably less than 20 microns, more preferably less than 10 microns.

Nach der Durchführung der Temperaturbehandlung kann der oberflächenemittierende Halbleiterlaser 100, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist, durch das Aufbringen der elektrischen Kontaktschichten 11, 12 sowie gegebenenfalls das Aufbringen einer reflexionsmindernden Beschichtung 13 an der Strahlungsaustrittsfläche fertig gestellt werden. Die hier im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale können auch für den oberflächenemittierenden Halbleiterlaser 100 der 1 zutreffen und umgekehrt.After performing the temperature treatment, the surface emitting semiconductor laser 100 as he is for example in 1 is shown by the application of the electrical contact layers 11 . 12 and optionally the application of a reflection-reducing coating 13 be completed at the radiation exit surface. The features described herein in connection with the method can also be used for the surface-emitting semiconductor laser 100 of the 1 apply and vice versa.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Substratsubstratum
22
erster Reflektorfirst reflector
33
n-Typ Halbleiterbereichn-type semiconductor region
44
aktive Schichtactive layer
55
p-Typ Halbleiterbereichp-type semiconductor region
66
zweiter Reflektorsecond reflector
77
Sacklochblind
88th
Hauptabstrahlrichtungmain radiation
99
StromeinengungsschichtCurrent confinement layer
9a9a
oxidierter Bereichoxidized area
9b9b
nicht oxidierter Bereichnon-oxidized area
1010
HalbleiterschichtenfolgeSemiconductor layer sequence
1111
p-Kontaktschichtp-contact layer
1212
n-Kontaktschichtn-contact layer
1313
reflexionsmindernde Beschichtungreflection-reducing coating
1414
Maskenschichtmask layer
100100
oberflächenemittierender Halbleiterlasersurface-emitting semiconductor laser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 02/063733 A2 [0002]WO 02/063733 A2 [0002]

Claims (15)

Oberflächenemittierender Halbleiterlaser (100) mit einem von Reflektoren (2, 6) gebildeten Vertikalresonator, umfassend eine Halbleiterschichtenfolge (10), die eine zwischen den Reflektoren (2, 6) angeordnete aktive Schicht (4) aufweist, wobei in der Halbleiterschichtenfolge (10) in Richtung des Vertikalresonators mehrere Sacklöcher (7) ausgebildet sind, und wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) mindestens eine Stromeinengungsschicht (9) aufweist, die oxidierte Bereiche (9a) aufweist, die sich ausgehend von den Sacklöchern (7) in die Stromeinengungsschicht (9) hinein erstrecken.Surface-emitting semiconductor laser (100) having a vertical resonator formed by reflectors (2, 6), comprising a semiconductor layer sequence (10) having an active layer (4) arranged between the reflectors (2, 6), wherein in the semiconductor layer sequence (10) in the direction of the vertical resonator a plurality of blind holes (7) are formed, and wherein the semiconductor layer sequence (10) comprises at least one current constriction layer (9) having oxidized regions (9a) extending into the current constriction layer (9) from the blind holes (7). Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschichtenfolge (10) frei von einer Mesa-Struktur ist.Surface emitting semiconductor laser according to Claim 1 , wherein the semiconductor layer sequence (10) is free of a mesa structure. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromeinengungsschicht (9) AlxGa1-xAs mit x ≥ 0,95 aufweist.A surface emitting semiconductor laser according to any one of the preceding claims, wherein said current constricting layer (9) comprises Al x Ga 1-x As where x ≥ 0.95. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromeinengungsschicht (9) zwischen 30 nm und 200 nm dick ist.A surface emitting semiconductor laser according to any one of the preceding claims, wherein said current constricting layer (9) is between 30 nm and 200 nm thick. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl der Sacklöcher (7) zwischen 4 und 12 beträgt.A surface emitting semiconductor laser according to any one of the preceding claims, wherein a number of the blind holes (7) is between 4 and 12. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sacklöcher (7) einen Durchmesser von 2 µm bis 20 µm aufweisen.Surface emitting semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein the blind holes (7) have a diameter of 2 microns to 20 microns. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sacklöcher (7) eine ringförmige Anordnung aufweisen.Surface emitting semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein the blind holes (7) have an annular arrangement. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach Anspruch 7, wobei die ringförmige Anordnung einen Durchmesser zwischen 20 µm und 60 µm aufweist.Surface emitting semiconductor laser according to Claim 7 , wherein the annular arrangement has a diameter between 20 microns and 60 microns. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zentraler Bereich (9b) der Stromeinengungsschicht (9) nicht oxidiert ist, und wobei der zentrale Bereich (9b) eine laterale Ausdehnung von nicht mehr als 20 µm aufweist.A surface emitting semiconductor laser according to any one of the preceding claims, wherein a central portion (9b) of the current constricting layer (9) is not oxidized, and wherein the central portion (9b) has a lateral extension of not more than 20 μm. Oberflächenemittierender Halbleiterlaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Sacklöcher (7) nicht bis in die aktive Schicht (4) hinein erstrecken.Surface-emitting semiconductor laser according to one of the preceding claims, wherein the blind holes (7) do not extend into the active layer (4). Verfahren zur Herstellung eines oberflächenemittierenden Halbleiterlasers (100), umfassend die Schritte: - Herstellen einer eine Halbleiterschichtenfolge (10), die eine zwischen Reflektoren (2, 6) angeordnete aktive Schicht (4) aufweist, wobei die Reflektoren (2, 6) einen Vertikalresonator ausbilden, - Ausbilden von mehreren Sacklöchern (7) in der Halbleiterschichtenfolge (10), die sich in Richtung des Vertikalresonators in die Halbleiterschichtenfolge (10) hinein erstrecken, - Durchführung eines Oxidationsprozesses, bei dem ausgehend von den Sacklöchern (7) eine Stromeinengungsschicht (9) bereichsweise oxidiert wird.A method of making a surface emitting semiconductor laser (100) comprising the steps of: Producing a semiconductor layer sequence (10) which has an active layer (4) arranged between reflectors (2, 6), wherein the reflectors (2, 6) form a vertical resonator, Forming a plurality of blind holes (7) in the semiconductor layer sequence (10) which extend in the direction of the vertical resonator into the semiconductor layer sequence (10), - Carrying out an oxidation process, in which, starting from the blind holes (7) a Stromeinengungsschicht (9) is partially oxidized. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Sacklöcher (7) mittels eines Ätzprozesses ausgebildet werden, und wobei eine Ätztiefe derart eingestellt wird, dass die Sacklöcher (7) die aktive Schicht (4) nicht durchdringen.Method according to Claim 11 wherein the blind holes (7) are formed by means of an etching process, and wherein an etching depth is set such that the blind holes (7) do not penetrate the active layer (4). Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Sacklöcher (7) in einer ringförmigen Anordnung ausgebildet werden.Method according to Claim 11 or 12 wherein the blind holes (7) are formed in an annular arrangement. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die ringförmige Anordnung einen Durchmesser zwischen 20 µm und 60 µm aufweist.Method according to Claim 13 , wherein the annular arrangement has a diameter between 20 microns and 60 microns. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei eine Anzahl der Sacklöcher (7) zwischen 4 und 12 beträgt.Method according to one of Claims 11 to 14 , wherein a number of the blind holes (7) is between 4 and 12.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5896408A (en) * 1997-08-15 1999-04-20 Hewlett-Packard Company Near planar native-oxide VCSEL devices and arrays using converging oxide ringlets
US5978408A (en) * 1997-02-07 1999-11-02 Xerox Corporation Highly compact vertical cavity surface emitting lasers
WO2002063733A2 (en) 2001-02-08 2002-08-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser with a vertical resonator
US20050019973A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Palo Alto Research Center, Incorporated Phase array oxide-confined VCSEL
US20070091961A1 (en) * 2005-10-07 2007-04-26 Chao-Kun Lin Method and structure for low stress oxide VCSEL

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5978408A (en) * 1997-02-07 1999-11-02 Xerox Corporation Highly compact vertical cavity surface emitting lasers
US5896408A (en) * 1997-08-15 1999-04-20 Hewlett-Packard Company Near planar native-oxide VCSEL devices and arrays using converging oxide ringlets
WO2002063733A2 (en) 2001-02-08 2002-08-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser with a vertical resonator
US20050019973A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Palo Alto Research Center, Incorporated Phase array oxide-confined VCSEL
US20070091961A1 (en) * 2005-10-07 2007-04-26 Chao-Kun Lin Method and structure for low stress oxide VCSEL

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