JP4960777B2 - 端面発光型半導体レーザチップ - Google Patents

Description

本発明は、端面発光型半導体レーザチップに関する。

例えば、窒化物系レーザダイオードの場合には、ＩｎＧａＮ（アクティブ領域）、ＧａＮ（導波路、コンタクト層、基板）及びＡｌＧａＮ（クラッド層（いわゆるクラッディング層））といった材料が使用され、該材料は歪みがない場合に異なる格子定数を有する。層系に歪みが生ずると、レーザ特性と考えられる成長パラメータとが制限される。発光波長が約４０５ｎｍ（すなわち少ないインジウム及び少ないアルミニウム）から離れて、青色ないし緑色の方向にシフトすればするほど、発光波長を調整するためにアクティブ領域においてますます多くのインジウムが必要となる。しかしながら波長がより大きくなると、ＧａＮとＡｌＧａＮとの間の屈折率定数も低下するので、同等に良好な導波性のためには同時により高いアルミニウム含分及び／又はより大きな層厚が必要となる。それに伴い、ＡｌＧａＮクラッド層とアクティブ領域（ＩｎＧａＮ）との間の格子不整合は、波長が長くなるほど大きくなり、それによって材料中に激しい歪みが生じ、それが材料品質を制限する。発光波長＜４０５ｎｍを有する短波レーザについても同様の問題が起こる。特に＜３６０ｎｍの波長に関しては、更に、レーザ構造中に含まれるＧａＮがこの波長領域で強い吸収を示すことが当てはまる。従って、長い寿命を達成するためには、欠陥を減らしたＡｌＧａＮ基板が必要となる。一つの可能性は、レーザダイオードを、欠陥を減らしたＧａＮ上に成長させることにあり、その際、これは格子定数に関して、とりわけ少ないアルミニウムとインジウムを含有する層について適している。基板モードの低減のために、厚いクラッド層が特によく適している。長波長の場合には、必要なクラッド厚は大幅に増大し、アクティブ領域におけるフィリングファクタは低下する。
ＷＯ２００５／００４２３１号

本発明の課題は、改善された端面発光型半導体レーザチップを提供することにある。解決すべき更なる課題は、半導体レーザにおける歪み及び導波性を最適化することにある。

前記課題は、端面発光型半導体レーザチップであって、
− 支持基板（１）と、
− 中間層（２）と
を有し、前記中間層（２）は、支持基板（１）と端面発光型半導体レーザチップの素子構造（５０）との間の付着を媒介し、その際、該素子構造（５０）は、ビーム形成のために設けられているアクティブ領域（５）を有する、端面発光型半導体レーザチップ
によって解決される。

本願に記載した端面発光型半導体レーザチップは、とりわけ基板格子定数の狙い通りの調整を可能にする。更に、該端面発光型半導体レーザチップは、とりわけ欠陥の少ない基板上での格子整合エピタキシーについては、第一に、必要なクラッド厚の低減を可能にし、そしてアクティブ領域における高められたフィリングファクタを、アクティブ領域の歪みバランスを同時に改善して可能にする。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、端面発光型半導体レーザチップは、支持基板を有する。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、端面発光型半導体レーザチップは、更に支持基板と端面発光型半導体レーザチップの素子構造との間の付着を媒介する中間層を有する。

例えば、支持基板は、中間層によって半導体材料からなる有用層（Ｎｕｔｚｓｃｈｉｃｈｔ）に機械的に固定されている。有用層は、低い転位密度の点で優れていることが好ましい。さらに半導体層の支持基板とは反対側の表面は、エピタキシャル成長により製造される半導体層、例えば端面発光型半導体レーザチップのための成長面として用いられる。さらに、支持基板を、中間層によって、端面発光型半導体レーザチップのエピタキシャル成長された素子構造上に直接結合させることが可能である。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、素子構造は、ビーム形成のために設けられているアクティブ領域を含む。すなわち、端面発光型半導体レーザチップの通電に際して、前記のアクティブ領域において電磁放射が発生及び／又は増幅され、次いで該電磁放射がレーザ放射として端面発光型半導体レーザチップから出射する。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、端面発光型半導体レーザチップは、支持基板と、該支持基板及び端面発光型半導体レーザチップの素子構造の間の付着を媒介する中間層とを有し、その際、該素子構造は、ビーム形成のために設けられているアクティブ領域を有する。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層は、端面発光型半導体レーザチップのクラッド層の少なくとも一部を形成する。そのために、中間層は、例えば該層を取り囲む半導体材料より明らかに低い屈折率を有する。中間層の低い屈折率に基づき、半導体レーザチップ中で発生した光波は、支持基板並びに該支持基板と中間層との間に存在する層によって遮蔽され、それにより、いわゆる基板モード、すなわち基板への光波の侵入は効果的に阻止される。中間層が端面発光型半導体レーザチップのクラッド層の一部を形成することによって、エピタキシャル成長されたクラッド層の厚さを低減することができる。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層は、端面発光型半導体レーザチップのクラッド層を成す。端面発光型半導体レーザチップの前記実施態様において、中間層に対向しているアクティブ領域の側にエピタキシャル成長されたクラッド層を完全に省くことができる。中間層は、この場合にクラッド層の機能を果たす。中間層と、該中間層に対向している半導体レーザの導波路との間の好ましい大きな屈折率のとび（Ｂｒｅｃｈｕｎｇｓｉｎｄｅｘｓｐｒｕｎｇ）によって、半導体レーザ中で発生する光波は非常に強く導かれ、それによって有利にはアクティブ領域におけるフィリングファクタを高めることができる。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層は電気的に絶縁性である。その際に、中間層は、有利には窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含有する。その際に、中間層は、例えば以下の材料の１つを含有するか又は以下の材料の１つから成っていてよい：ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層は、支持基板とアクティブ領域との間の電気的なコンタクトを媒介する。つまり、中間層は導電性である。中間層を介して、例えばｐ側で電流は端面発光型半導体レーザチップのアクティブ領域に印加される。例えば、中間層は、前記の場合に透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）、例えばＩＴＯから形成されているか又は前記材料を含有してよい。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層は、支持基板と有用層との間の付着を媒介し、その際、有用層の中間層とは反対側に、素子構造の少なくとも一部が堆積されている。その際に、支持基板は、例えば欠陥が多い故に廉価なＧａＮ支持基板であってよい。該支持基板は、中間層によって有用層と結合されており、該有用層は、例えば欠陥と転位が少ないエピタキシャル成長された層列であってよい。素子構造の少なくとも一部は、前記の有用層上にエピタキシャル成長で堆積され、それで端面発光型半導体レーザチップにおいてそれ自体の機能を果たすことができる。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、有用層は、端面発光型半導体レーザチップのクラッド層又は導波路層の少なくとも一部を形成する。つまり、有用層は、端面発光型半導体レーザチップにおいて、クラッド層又は導波路層の機能を果たす。そうすれば、前記の層又は前記の層の少なくとも一部は、素子構造の残りの層と一緒にエピタキシャル成長により製造されずに、前記層上に素子構造が被着される、例えばエピタキシャル成長により堆積される。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層はボンディング層である。つまり、中間層は、支持基板を有用層にボンディングするために又は直接的に素子構造にボンディングするために用いられる。例えば、中間層はそのために、以下の材料の少なくとも１つを含有するか又はそれからなる：ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＮ、ＩＴＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＨｆＯ₂、ＺｎＯ。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層を形成する材料の屈折率は、有用層を形成する材料の屈折率より小さい。前記のように、屈折率のとびが有用層と中間層との間で発生し、より広範に上記したように、半導体レーザチップ中で発生する光波の支持基板への侵入を完全に又は少なくとも部分的に阻止することができる。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、該端面発光型半導体レーザチップは、２つの中間層を有し、その際、両方の中間層の間にアクティブ領域が配置されている。つまり、端面発光型半導体レーザチップのｎ側にもｐ側にも中間層が配置されており、該層は、例えばボンディング層を成す。有利には、前記の場合には、それらの中間層は導電性であり、かつ電流をアクティブ領域のｎ側もしくはｐ側に印加するために用いられる。

端面発光型半導体レーザチップの少なくとも１つの実施態様によれば、中間層と有用層との間にもしくは中間層と素子構造との間に、電気的に絶縁性である及び／又は中間層より小さい屈折率を有する材料が部分的に配置されている。前記のように、例えばインデックスガイド式の端面発光型半導体レーザチップが実現される。

ここで記載される端面発光型半導体レーザは、換言すればとりわけ以下の考察を利用する；レーザ構造に、低い屈折率を有する中間層、例えばＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＩＴＯが挿入される。同時に、エピタキシャル層の欠陥密度は低く保たれる。そのために、例えば該レーザ構造は、側方劈開法（Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｌｅａｖｅ Ｐｒｏｚｅｓｓ）によって製造される低い転位密度を有する有用層上に堆積される。その際に、支持体上に有用層をボンディングするために、ＧａＮより明らかに低い屈折率を有する中間層、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＩＴＯが使用され、該層は、端面発光型半導体レーザチップにおいて同時にクラッド層として又は少なくともその一部として機能する。その際に、中間層の低い屈折率に基づいて、光波は、その下にある材料によって、つまり例えば支持基板によって遮蔽され、それによって基板モードは効果的に阻止される。中間層の直上に残るクラッド厚は、その際に、光学特性と電気的特性との間で最適値が調整されるように選択することができる。このように例えば、より良好な横方向導電性のために、中間層上にある程度のクラッド厚が残ってよい。例えばＩＴＯ中間層を有する素子を通っての垂直方向の電流輸送の場合については、中間層で考えられる吸収を阻止するために、残留するクラッド層厚を使用することができる。しかしながら、残留するクラッド層は、完全に省略することもできる。前記の場合に、中間層は直接的にクラッド層として機能し、その際、光波は、導波路との大きな屈折率のとびに基づき導波路に非常に強く導かれ、それによってアクティブ領域におけるフィリングファクタを高めることができる。その際に、種々異なる考えられるクラッド厚によって、アクティブ領域における歪みを狙い通りに調整することができ、例えばその歪みは、緩和されたＧａＮ上でＡｌＧａＮクラッド層を用いずに調整することができる。ＵＶレーザのためには、それに応じて緩和されたＡｌＧａＮ基板を製造してよく、あるいは長波レーザのためには、インジウム含有基板を製造してよい。

光学特性と良好なボンディング性の間の最適水準は、更に複数の層（例えば半導体境界面での良好なボンディング性のための薄膜ＳｉＯ₂と、それに引き続いて整合された導波性のためのより高い屈折率を有する窒化ケイ素）を使用することによって調整することができる。

以下に、本願で記載される端面発光型半導体レーザチップを、実施態様例及びそれらに対応する図面をもとに詳細に説明する。

実施態様例及び図面において、同じ構成要素又は同機能の構成要素にはそれぞれ同じ参照符号を付してある。図示されている要素は縮尺通りに示されたものではなく、むしろより良い理解のために個々の要素は誇張して大きく示されている場合もある。

図１Ａは、第一の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。

図１Ａの実施態様による端面発光型半導体レーザチップは、幅広ストライプレーザである。該半導体レーザチップは、支持基板１を有する。支持基板１は、本実施態様例においては、廉価で欠陥の多いＧａＮ支持基板である。

該半導体レーザチップは、更に中間層２を有する。中間層２は、支持基板１と有用層３との間の機械的接続を媒介するボンディング層である。有用層３は、例えばＩｎＧａＮを含有するか又はＩｎＧａＮからなるエピタキシャル成長層である。その製造のために、例えばまず価値の高い転位の少ない高価なＧａＮ母基板上に、ＩｎＧａＮからなるか又はＩｎＧａＮを有する歪みのあるエピタキシャル層を堆積させる。引き続き、中間層２を、該エピタキシャル層の母基板とは反対側に堆積させる。いわゆる"側方劈開"法（例えば水素の打ち込みによる）によって、エピタキシャル層をその後に母基板から剥離し、そして有用層３を成す。有用層を有する準基板の係る製造方法は、例えば刊行物ＷＯ２００５／００４２３１号に記載されており、それに関する開示内容は、参照をもって明示的に本願に開示されたものとする。

図１Ａに関して記載される実施態様例では、中間層２は導電性であり、かつ例えばＩＴＯからなるか又はＩＴＯを含有する。

有用層３上に、半導体レーザの素子構造５０がエピタキシャル成長で堆積されている。素子構造５０は、例えばｎ側の導波路層６、アクティブ領域５を有し、該領域は単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造、障壁層並びにスペーサー層を有してよく、ｎ側の導波路層６上に堆積されている。

アクティブ領域５のｎ側の導波路層６とは反対側に、ｐ側の導波路層１２が堆積されている。ｐ側の導波路層１２に引き続き、成長方向でｐ側のクラッド層１３が設けられている。ｐ側のクラッド層１３上に、ｐ側のコンタクト層７がエピタキシャル成長で堆積又は被着されている。更に、該端面発光型半導体レーザチップは、ｐ−コンタクト８とｎ−コンタクト９とを有する。

ｎ側の導波路層６と有用層３との間で、図１Ａに示されるように、組成において有用層３に相当する材料をエピタキシャル成長で堆積させてよい。こうして作製された層は、有用層３と一緒に、ｎ側のクラッド層３０又はこのクラッド層の一部を成す。しかしながら、ｎ側の導波路層６を、有用層３の直上にエピタキシャル成長させることも可能である。この場合に、有用層３は、ｎ側のクラッド層３０又はｎ側のクラッド層の少なくとも一部を成す。

比較的長波長の、例えば緑色のレーザ放射のためには、中間層２は、ｎ側のクラッド層の一部を成すことができる。前記のように、エピタキシャル成長されたｎ側のクラッド層を、できる限り薄く、かつそれとともにできる限り欠陥を少なく保持することができる。

図１Ａに関して記載される端面発光型半導体レーザチップの製造に際して、層列のエピタキシの後に、チッププロセシングを実施してよい。素子構造５０のエピタキシャル層と支持基板１との間の結晶配向性が不足している場合に、レーザファセットをドライケミカルエッチングプロセスによって作製する必要がある。この方法の利点は、プロセシングが終わったデバイスがウェハ積層体で存在し、なおもウェハ積層体で試験できることである。

レーザファセットの作製のための更なる方法は、例えば中間層２を狙い通りにアンダーエッチングすることにある。このようにして張出部を作製し、素子構造５０のエピタキシャル成長された層を破断することができる。その破面は、そうすることで端面発光型半導体レーザチップの相応のレーザファセットを成す。

図１Ａに関して記載される半導体レーザチップは、ストリップ状のｐ−コンタクト８を有する幅広ストライプレーザである。

導電性の中間層２（例えばＩＴＯ）の場合に、該デバイス中で、垂直の電流経路を使用することができる。このためには、準基板３と同様の熱膨張率を有する導電性の支持基板１上にボンディングすることが好ましい。

図１Ｂは、第二の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。図１Ｂに関して記載される半導体レーザチップは、酸化物ストライプレーザである。図１Ａに関して記載される半導体レーザチップとは異なり、このレーザでは、電気的に絶縁性の不動態化材料１４が、コンタクト層７のアクティブ領域５とは反対側に被着されている。電気的不動態化材料１４において、ｐ−コンタクト８を成すｐ−コンタクト材料で充填されている開口を作成する。このようにして、ｐ側の電流経路制限を有する酸化物ストライプレーザが実現される。

図１Ｃは、第三の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。図１Ａに関して記載される半導体レーザチップとは異なり、この半導体レーザチップでは、素子構造５０のｐ側のエピタキシャル層中にリッジ形導波路構造（Ｒｉｐｐｅｎｗｅｌｌｅｎｌｅｉｔｅｒｓｔｒｕｋｔｕｒ）がパターン形成、例えばエッチングされている。有利には、そのリッジ形導波路構造は、ｐ側の導波路層１２に至るまでエッチングされている。このようにして、いわゆる"リッジ導波路型"レーザが作製される。この別形は、高いｎ側の導波性の他に、更に大きなｐ側の導波作用と電流印加も必要とされるレーザについては、特によく適している。

図２Ａは、第四の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。図２Ａに関して記載される半導体レーザチップでは、中間層２は電気的に絶縁性である。そのために、中間層は、有利には少なくとも１つの窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含有する。例えば、中間層２は、以下の材料から形成されるか又は以下の材料の少なくとも１つを含有する：ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＮ。

例えば窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素からなる電気的に絶縁性の中間層の場合に、ｎ−コンタクト及びｐ−コンタクトを有する端面発光型半導体レーザチップを、支持基板１とは反対側のエピタキシャル成長された側にプロセシングせねばならない（図２Ａ〜図２Ｃを参照）。エピタキシーのための開始点は、より広範に前記した側方劈開法（図１について記載されるように）により、有用層３を有する好適な準基板を作製することである。その中に与えられたエピタキシャル構造は、導電性中間層２のための構造に相当するが、下方のクラッド層又は導波路層の１つあるいは１つの特別に導入された層（例えばＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子）は、高い横方向導電性を有さねばならず、それでｎ−コンタクト９は、ダイオードに均一な電流印加を可能にする。この場合に、低屈折率の中間層２は、クラッドが保有する導波機能を果たすことができる。こうしてプロセシングされたレーザダイオードは、上述の構造形状、つまり図２Ａの幅広ストライプレーザ、図２Ｂの酸化物ストライプレーザ、そして図２Ｃのリッジ導波路型レーザにおいて挙げることができる。ここでも、支持体配向が整合されていない場合に、ファセット破断は上記のエッチング段階に置き換えることができる。

ここで記載される端面発光型半導体レーザチップの利点は、とりわけ低い全厚のエピタキシャル層と、駆動において低い熱負荷下にある欠陥が少なく、亀裂を有さないアクティブ層と、少ない装置時間（Ａｎｌａｇｅｚｅｉｔ）と、製造に際してエピタキシャル層に損傷を引き起こすエッチング工程を伴わないプロセシングである。大きな導波性によって、非常に良好なアスペクト比と共に大きな開口角が可能となる。

図１Ａに関して記載される半導体レーザとは異なり、図２Ａに関して記載される端面発光型半導体レーザチップの場合に、素子構造５０中に、ｎ側の導波路層６にまで至る開口が作製されている。所々で露出しているｎ側の導波路層６上に、ｎ−コンタクト９が被着されている。この場合に、ｎ側の導波路層６は、特に良好な導電性を有し、かつとりわけ高い横方向導電性を有さねばならず、それでアクティブ領域５への均一な電流印加はｎ−コンタクト９によって可能となる。その代わりに、ｎ側の波層６とアクティブ層５との間に、高い横方向導電性を有する特別な層（例えばＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子層）を導入することができる。

更に、低屈折率の中間層２は、ｎ側のクラッド層３０が保有する導波機能の一部を果たすことができる。接続層９０（例えばハンダ層）によって、半導体チップを支持体上に機械的に固定することができる。

図２Ａに関して記載される半導体レーザチップは、図１Ａに関して記載される幅広ストライプレーザを成す。

図２Ｂは、第五の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。図２Ａに関して記載される実施態様例とは異なり、図２Ｂの半導体レーザチップは、図１Ｂにも記載されている酸化物ストライプレーザである。

図２Ｃは、第六の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。図２Ａに関して記載される半導体レーザチップとは異なり、図２Ｃに関して記載される半導体レーザチップは、図１Ｃに関して既に記載されている"リッジ導波路型"レーザとして挙げられている。

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ並びに図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに関して記載される全てのレーザダイオードは、ｎ−クラッド層を有さないものも挙げることもできる。その場合に、ＧａＮより低い屈折率を有する中間層２が、ｎ−クラッド層が保有する機能を果たす。

図３Ａは、第七の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。この実施態様例では、ｎ−クラッド層を省略している。中間層２は、端面発光型半導体レーザのｎ−導波路層６に直接的に隣接している。中間層２をクラッド層として使用することによって、クラッド層のパターン形成及び／又は不動態化が可能である。例えば、図３Ａに示される不動態化材料１４は、中間層２とｎ−導波路層６との間に少なくとも所々に導入することができる。不動態化材料１４は、例えば以下の材料の少なくとも１つである：ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ。不動態化材料１４からなる層は、特にｎ−導波路層６並びにアクティブ領域５の近くにあり、従って中間層２との協力において、非常に効果的な光学的閉じ込めと、アクティブ領域５における狙い通りの電流印加とを可能にする。この場合に、エピタキシャル層で損傷を引き起こすドライエッチング工程は必要とならない。

図３Ａに関して記載される半導体レーザの実現のために、素子構造５０を、より広範に関した欠陥が少ない準基板上に堆積させる。中間層２を素子構造５０上に被着させる前に、ｎ−導波路層６のアクティブ領域５とは反対側を不動態化材料及び／又は低屈折率材料１４でパターン形成を行い、その中にコンタクト開口がエッチングされる。不動態化材料１４上に、中間層２を被着させ、そして支持体上にボンディングする。後続のプロセシングは、ｎ−コンタクト９及びｐ−コンタクト８の被着と、より広範に前記された方法によるファセットの作製に限定される。

こうして製造されたパターン形成は、強い電気的かつ光学的な閉じ込めを可能にする。ここに記載されるパターン形成は、例えば図１Ｂ及び図１Ｃに関して記載されるｐ側のパターン形成によっても補うことができる。

図３Ｂは、第八の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。この実施態様例では、半導体レーザは、ｎ側の中間層２の他に、ｐ側の中間層２をも有する。この場合には、中間層２は、半導体レーザのｐ側及びｎ側のクラッド層としても用いることができる。係る半導体レーザの製造のために、完全なレーザエピタキシーが、欠陥の少ないＧａＮ基板上に行われ、その際、ｐ側のクラッド層は完全に又は部分的に省略される。ｎ側の中間層２の被着の後に、支持基板１上で再びボンディングを行い、そして素子構造５０を成長基板から剥離する。

導電性と電気的に絶縁性のｎ側の中間層２のどちらが使用されるかに応じて、プロセシングは、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに関して又は図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに関して記載される方法と同様に行われる。

更に、ｐ側及び／又はｎ側の中間層２のパターン形成を、図３Ａに関して記載されるように実施することが可能である。

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂに関して記載される全ての実施態様例は、エピタキシャル層のｐ側とｎ側を交換しても、ｐ−コンタクトとｎ−コンタクトを交換しても実現可能である。

図４Ａは、電磁放射（つまり光波）１５が基板１中に侵入する端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している。ここでは端面発光型半導体レーザチップは、より広範に前記された中間層を有さない。

図４Ｂは、レーザのアクティブ領域５において発生した電磁放射の波長に対しての、基板モードを阻止するために必要なクラッディング層の厚さをプロットで示している。

図４Ｃは、図４Ａのレーザのリッジの近傍での電場を示している。

図５Ａは、レーザのアクティブ領域５において発生した電磁放射の波長に対してプロットしたレーザ構造のフィリングファクタをプロットにおいて示している。図５Ａに示されるように、図４Ａのレーザ構造のフィリングファクタは、屈折率定数の低下と、電磁放射１５の波長の増大に伴って減少する。

図５Ｂ及び図５Ｃは、図４Ｃと同様に、レーザのアクティブ領域５で発生した４００ｎｍもしくは４７０ｎｍの電磁放射１５の波長の場合の電場を示している。

図６Ａは、図４Ａに示されているレーザであってフィリングファクタ１．９４％を有するレーザでの電場を示している。図６Ｂは、図２Ａ、図２Ｂ又は図３Ｃの１つに関して記載されるレーザでの電場を示している。この場合に、ＳｉＯ₂中間層２が使用される。この場合にフィリングファクタは、２．２３％である。すなわち、光波１５は、中間層２での大きな屈折率のとびのためより大きく導かれる。中間層２に基づいて、従ってレーザのフィリングファクタは、図４Ａに関して記載される中間層２を有さないレーザに対して約１５％だけ改善される。

全体として、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図６Ｂに関して示された考察から、低屈折率の材料からなる中間層２が、クラッド層が保有する導波路機能の少なくとも一部を果たすことと、アクティブ領域のフィリングファクタを大きく改善できることが判明した。

本発明は、実施態様例に基づく発明の詳細な説明によって制限されるものではなく、むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはこのような特徴又はこのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施態様例に明示的には記載されていない場合であっても当てはまる。

本願は、ドイツ国特許出願第１０２００６０３０２５１．６号及び米国特許出願第６０／８７６，０８９号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に含まれるものとする。

図１Ａは、第一の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図１Ｂは、第二の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図１Ｃは、第三の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図２Ａは、第四の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図２Ｂは、第五の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図２Ｃは、第六の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図３Ａは、第七の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図３Ｂは、第八の実施態様例による端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図４Ａは、電磁放射が基板中に侵入する端面発光型半導体レーザチップの概略断面図を示している 図４Ｂは、レーザのアクティブ領域において発生した電磁放射の波長に対してプロットした、基板モードを阻止するために必要なクラッディング層の厚さをプロットで示している 図４Ｃは、図４Ａのレーザのリッジの横での電場を示している 図５Ａは、レーザのアクティブ領域において発生した電磁放射の波長に対してプロットしたレーザ構造のフィリングファクタをプロットにおいて示している 図５Ｂは、４００ｎｍの場合の図４Ｃと同様の電場を示している 図５Ｃは、４７０ｎｍの場合の図４Ｃと同様の電場を示している 図６Ａは、図４Ａに示されているレーザであってフィリングファクタ１．９４％を有するレーザでの電場を示している 図６Ｂは、図１、図２又は図３の１つに関して記載される記載されているレーザであってフィリングファクタ２．２３％を有するレーザでの電場を示している

符号の説明

１ 支持基板、 ２ 中間層、 ３ 有用層、 ５ アクティブ領域、 ６ ｎ側の導波路層、 ７ コンタクト層、 ８ ｐ−コンタクト、 ９ ｎ−コンタクト、 １２ ｐ側の導波路層、 １３ ｐ側のクラッド層、 １４ 不動態化材料、 ３０ ｎ側のクラッド層、 ５０ 素子構造、 ９０ 接続層

Claims (5)

1. 端面発光型半導体レーザチップであって、
   − 素子構造（５０）のための成長基板とは異なる支持基板（１）と、
   − ボンディング層として構成される第一の中間層（２）と、
   − 第二の中間層（２）と、
   を有し、前記第一の中間層（２）を介して支持基板（１）は端面発光型半導体レーザチップの素子構造（５０）に直接結合されていて、前記第一の中間層（２）は支持基板（１）及び素子構造（５０）と直接接触しており、その際、該素子構造（５０）は、ビーム形成のために設けられているアクティブ領域（５）を有しており、前記アクティブ領域（５）を有する素子構造（５０）は第一の中間層と第二の中間層（２）の間に配置されており、前記第二の中間層（２）は、素子構造（５０）及びコンタクト層（７）と直接接触しており、かつ該コンタクト層（７）の素子構造（５０）とは反対側に、コンタクト材料を有する電気的コンタクト（８）が存在する形式のものにおいて、
   − 前記第一の中間層（２）及び前記第二の中間層（２）は、それぞれ端面発光型半導体レーザチップのクラッド層（３，３０）を成すことと、
   − 前記第一の中間層（２）は、電気的に絶縁性であり、素子構造（５０）と支持基板（１）とを電気的に絶縁することと、
   − 前記第二の中間層（２）は、ボンディング層であり、該ボンディング層を介して素子構造（５０）が前記コンタクト層（７）に結合されていることと、
   を特徴とする、端面発光型半導体レーザチップ。
2. 請求項１記載の端面発光型半導体レーザチップであって、素子構造（５０）は、ｎ側の導波路層（６）と、ｐ側の導波路層（１２）と、それらの導波路層（６，１２）の間のアクティブ領域（５）とからなる、端面発光型半導体レーザチップ。
3. 請求項１又は２記載の端面発光型半導体レーザチップであって、第二の中間層（２）は、以下の材料：透明で導電性の酸化物、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化亜鉛の少なくとも１つを含有するか又はそれらの少なくとも１つからなる、端面発光型半導体レーザチップ。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載の端面発光型半導体レーザチップであって、中間層（２）は、素子構造（５０）より低い屈折率を有する、端面発光型半導体レーザチップ。
5. 請求項１から４までのいずれか１項記載の端面発光型半導体レーザチップであって、第一の中間層（２）が、以下の材料：酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムの少なくとも１つを含有するか又はそれらの少なくとも１つからなる、端面発光型半導体レーザチップ。

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