DESSEN HERSTELLUNG

Es werden ein strahlungsemittierender Halbleiterchip und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben.

Es soll ein verbesserter strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben werden. Insbesondere soll ein verbesserter strahlungsemittierender Halbleiterchip mit verschiedenen Segmenten angegeben werden. Weiterhin soll ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines solchen strahlungsemittierenden Halbleiterchips angegeben werden.

Diese Aufgaben werden durch einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 13 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Bereich, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Weiterhin ist der Halbleiterkörper in einem Resonator angeordnet. Der Resonator ist insbesondere dazu ausgebildet, die elektromagnetische Strahlung, die im aktiven Bereich erzeugt wird, zu verstärken. Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der Resonator dazu eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs zu Laserstrahlung zu verstärken.

Bei dieser Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der aktive Bereich als ein Lasermedium ausgebildet, in dem im Betrieb in Verbindung mit einem geeigneten Resonator eine Besetzungsinversion erzeugt wird. Aufgrund der Besetzungsinversion wird die elektromagnetische Strahlung in dem aktiven Bereich durch stimulierte Emission erzeugt, die zur Ausbildung von elektromagnetischer Laserstrahlung führt. Aufgrund der Erzeugung der elektromagnetischen Laserstrahlung durch stimulierte Emission weist die elektromagnetische Laserstrahlung im Unterschied zu elektromagnetischer Strahlung, die durch spontane Emission erzeugt wird, in der Regel eine sehr hohe Kohärenzlänge, ein sehr schmales Emissionsspektrum und/oder einen hohen Polarisationsgrad auf.

Eine Länge des Resonators ist in der Regel derart ausgebildet, dass die in dem aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung eine stehende Welle innerhalb des ersten Resonators ausbildet. Hierzu weist die Länge des ersten Resonators in der Regel ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge der in dem aktiven Bereich im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Laserstrahlung auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst der Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Ausnehmung eine erste Seitenfläche und eine zweite, der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche auf. Beispielsweise weist die Ausnehmung eine rechteckige Grundfläche auf. Die Ausnehmung ist beispielsweise als Spalt ausgebildet. Beispielsweise verlaufen die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Spalts.

Bevorzugt ist eine Breite der Ausnehmung höchstens 800 Nanometer, höchstens 15 Mikrometer, höchstens 5 Mikrometer und besonders bevorzugt höchstens 2 Mikrometer breit.

Die Ausnehmung ist insbesondere bevorzugt dazu vorgesehen und eingerichtet, verschiedene Segmente des Halbleiterkörpers elektrisch und/oder optisch voneinander zu isolieren. Die Segmente des Halbleiterkörpers können gleiche oder verschiedene Funktionalitäten aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Seitenfläche eine erste Beschichtung auf, die eine Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs vorgibt. Beispielsweise ist die erste Beschichtung in direktem Kontakt auf die erste Seitenfläche aufgebracht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die zweite Seitenfläche eine zweite Beschichtung auf, die eine Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs vorgibt. Beispielsweise ist die zweite Beschichtung in direktem Kontakt auf die zweite Seitenfläche aufgebracht .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung voneinander verschieden ausgebildet.

Sämtliche Merkmale und Ausführungsformen, die in Verbindung mit der ersten Beschichtung beschrieben sind, können auch bei der zweiten Beschichtung ausgebildet sein und umgekehrt.

Die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung stellen mit Vorteil die Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereiches auf einen vorgegebenen Wert ein. Besonders bevorzugt gibt die erste Beschichtung eine andere Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs vor. Beispielsweise ist die erste Beschichtung antireflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs ausgebildet, während die zweite Beschichtung hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs ausgebildet ist. Genauso ist es möglich, dass die erste Beschichtung hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs ausgebildet ist, während die zweite Beschichtung antireflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs ausgebildet ist. So kann eine elektrische und/oder optische Isolierung verschiedener Segmente des Halbleiterkörpers voneinander erzielt werden.

Mit dem Begriff „hochreflektierend" ist vorliegend insbesondere gemeint, dass das so bezeichnete Element mindestens 10%, oder mindesten 20% oder mindestens 40% oder mindesten 80 % auftreffender elektromagnetischer Strahlung des aktiven Bereichs reflektiert.

Mit dem Begriff „antireflektierend" ist vorliegend insbesondere gemeint, dass das so bezeichnete Element höchstens 10% oder höchstens 5 % oder höchstens 1% auftreffender elektromagnetischer Strahlung des aktiven Bereichs reflektiert.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung eine vorgegebene Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Beschichtung als erste Schichtenfolge mit einer Vielzahl an Einzelschichten ausgebildet. Beispielsweise sind die Einzelschichten aus zwei verschiedenen Materialien gebildet und alternierend angeordnet. Es können auch mehr als zwei verschiedene Materialien für die Einzelschichten verwendet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die zweite Beschichtung als zweite Schichtenfolge mit einer Vielzahl an Einzelschichten ausgebildet.

Bevorzugt weist die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung ein dielektrisches Material auf oder ist aus einem dielektrischen Material gebildet. Beispielsweise weisen die Einzelschichten ein dielektrisches Material auf oder sind aus einem dielektrischen Material gebildet. Als dielektrische Materialien sind beispielsweise Verbindungen aus der Gruppe der Oxide oder Nitride oder Oxynitride von Al, Ce, Ga, Hf,

In, Mg, Nb, Rh, Sb, Si, Sn, Ta, Ti, Zn, Zr geeignet.

Beispielsweise sind die erste Schichtenfolge und die zweite Schichtenfolge aus Einzelschichten gleicher Materialien, und gleicher Abfolge gebildet, wobei eine Dicke der ersten Schichtenfolge im Bereich der ersten Seitenfläche und eine Dicke der zweiten Schichtenfolge im Bereich der zweiten Seitenfläche voneinander verschieden ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Dicke der ersten Schichtenfolge im Bereich der ersten Seitenfläche zu einer Dicke der zweiten Schichtenfolge im Bereich der zweiten Seitenfläche ein Verhältnis zwischen 1:1 und einschließlich 1:20, bevorzugt zwischen 1:1 und einschließlich 1:10, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 1:1,5 und einschließlich 1:4,5 auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Dicke der ersten Schichtenfolge im Bereich der ersten Seitenfläche zu einer Dicke der zweiten Schichtenfolge im Bereich der zweiten Seitenfläche ein Verhältnis größer als 1:1 und kleiner oder gleich 1:20, bevorzugt größer als 1:1 und kleiner oder gleich 1:10, besonders bevorzugt größer als 1:1,5 und kleiner oder gleich 1:4,5 auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Dicke der zweiten Schichtenfolge im Bereich der zweiten Seitenfläche zu einer Dicke der ersten Schichtenfolge im Bereich der ersten Seitenfläche ein Verhältnis zwischen 1:1 und einschließlich 1:20, bevorzugt zwischen 1:1 und einschließlich 1:10, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 1:1,5 und einschließlich 1:4,5 auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Dicke der zweiten Schichtenfolge im Bereich der zweiten Seitenfläche zu einer Dicke der ersten Schichtenfolge im Bereich der ersten Seitenfläche ein Verhältnis größer als 1:1 und kleiner oder gleich 1:20, bevorzugt größer als 1:1 und kleiner oder gleich 1:10, besonders bevorzugt größer als 1:1,5 und kleiner oder gleich 1:4,5 auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die zweite Schichtenfolge bis auf eine zusätzliche Symmetriebruchschicht gleichartig zu der ersten Schichtenfolge ausgebildet. Bei der Symmetriebruchschicht kann es sich um eine Einzelschicht oder eine Schichtenfolge handeln. Alternativ ist es auch möglich, dass die erste Schichtenfolge bis auf eine zusätzliche Symmetriebruchschicht gleichartig zu der zweiten Schichtenfolge ausgebildet ist. Insbesondere führt eine verschiedenartige Ausbildung der ersten Schichtenfolge und der zweiten Schichtenfolge, beispielsweise durch Aufnahme einer Symmetriebruchschichtenfolge in eine der beiden Schichtenfolgen, zu unterschiedlichen optischen Eigenschaften der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einem ersten Segment und einem zweiten Segment, wobei das erste Segment von dem zweiten Segment durch die Ausnehmung elektrisch und/oder optisch isoliert ist. Das erste Segment und das zweite Segment weisen beispielsweise unterschiedliche Funktionalitäten auf. Weiterhin ist es auch möglich, dass mehrere Segmente des Halbleiterkörpers die gleiche Funktionalität aufweisen. Das erste Segment und das zweite Segment sind besonders bevorzugt in lateraler Richtung nebeneinander entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers angeordnet. Beispielsweise ist auf dem ersten Segment eine erste Kontaktstelle aufgebracht und auf dem zweiten Segment eine zweite Kontaktstelle. Die beiden Kontaktstellen sind dazu eingerichtet, die beiden Segmente unabhängig voneinander elektrisch zu kontaktieren.

Der Halbleiterkörper kann auch mehr als zwei Segmente umfassen. Im Folgenden wird im Detail der Einfachheit halber lediglich auf zwei Segmente eingegangen. Alle Ausführungsformen und Merkmale, die in Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Segment offenbart sind, können auch bei weiteren Segmenten ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst das erste Segment den Resonator und das zweite Segment ein Modulationselement, das dazu eingerichtet ist, eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung des aktiven Bereichs zu modulieren. Beispielsweise wird in dem ersten Segment elektromagnetische Strahlung erzeugt, bevorzugt elektromagnetische Laserstrahlung, die durch die Ausnehmung in das Modulationselement eintritt. Das Modulationselement kann durch eine Variation in der Bestromung, insbesondere durch eine elektrische Ansteuerung inklusive Rückwärtsspannung und Vorwärtsstrom, über die zweite Kontaktstelle durchlässig bis hin zu absorbierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs eingestellt werden. Ist das Modulationselement absorbierend für die elektromagnetische Strahlung aus dem Resonator ausgebildet, so ist das Modulationselement als Absorberelement ausgebildet .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind das erste Segment und das zweite Segment elektrisch voneinander getrennt und das zweite Segment umfasst ein elektrisches Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, den strahlungsemittierenden Halbleiterchip einzuschalten und auszuschalten .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper ein Segment mit einem oder mehreren der folgenden Elemente auf: Fotodiode, passiver Wellenleiter, aktiver Wellenleiter, Strahlteiler, Strahlkombinierer, Linse, wellenlängenselektives Element, Phasenschiebeelemente, Frequenzverdoppler, Taper, Verstärker, Konverter, Transistor.

Gemäß einer Ausführungsform emittiert der strahlungsemittierende Halbleiterchip Laserstrahlung, bevorzugt von einer seitlich angeordneten Facette.

Weiterhin ist es auch möglich, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip als Superlumineszenzdiode ausgebildet ist, bei dem zwar eine Verstärkung der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung innerhalb eines Resonators stattfindet, jedoch kein vollständiger Laserbetrieb erzielt wird.

Beispielsweise füllen die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung die Ausnehmung vollständig aus. Weiterhin ist es auch möglich, dass zwischen der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung ein Bereich der Ausnehmung frei von der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung bleibt. Der Bereich der Ausnehmung, der frei bleibt von der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung kann mit einem weiteren Material gefüllt sein, bevorzugt mit einem Dielektrikum, wie Siliziumdioxid, Titandioxid,

Siliziumnitrid. So kann ein Verlust elektromagnetischer Strahlung aufgrund großer Brechungsindexunterschiede zwischen Halbleiter und Dielektrikum bei der Einkopplung in das zweite Element zumindest verringert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist ein Brechungsindexverlauf entlang der Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterchips ausgehend von der ersten Seitenfläche der Ausnehmung bis zu der zweiten Seitenfläche der Ausnehmung nichtperiodisch ausgebildet.

Der vorliegend beschriebene strahlungsemittierende Halbleiterchip ist insbesondere dazu geeignet, von einem Array umfasst zu sein. Gemäß einer Ausführungsform des Arrays umfasst dieser zumindest zwei strahlungsemittierende Halbleiterchips wie sie hier bereits beschrieben sind. Sämtliche Ausführungsformen und Merkmale, die vorliegend in Zusammenhang mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchips beschrieben sind, können auch bei dem Array ausgebildet sein und umgekehrt. Insbesondere sind die strahlungsemittierenden Halbleiterchips des Arrays integral miteinander ausgebildet. Mit anderen Worten sind die strahlungsemittierenden Halbleiterchips nicht zunächst als separate Elemente erzeugt und später zu einem Array zusammengefasst, sondern monolithisch gemeinsam miteinander ausgebildet.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann beispielsweise mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren erzeugt werden. Sämtliche Merkmale und Ausführungsformen, die vorliegend im Zusammenhang mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip beschrieben sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Halbleiterkörper bereitgestellt, der einen aktiven Bereich umfasst, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt und in einem Resonator angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine Ausnehmung in dem Halbleiterkörper erzeugt, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt. Die Ausnehmung weist hierbei eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche auf, wobei die erste Seitenfläche gegenüber der zweiten Seitenfläche angeordnet ist. Beispielsweise wird die Ausnehmung durch Ätzen erzeugt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Beschichtung, die eine Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs vorgibt, auf die erste Seitenfläche aufgebracht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Beschichtung, die eine Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs vorgibt, auf die zweiten Seitenflächen aufgebracht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Seitenfläche der Ausnehmung mit einer Schutzschicht versehen. In einem nächsten Schritt wird die erste Seitenfläche der Ausnehmung mit der ersten Beschichtung versehen und die Schutzschicht wieder entfernt, sodass der Halbleiterkörper im Bereich der zweiten Seitenfläche frei zugänglich ist. Als Schutzschicht wird hierbei beispielsweise eine Fotolackschicht verwendet.

Bei diesem Verfahren können die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung beispielsweise mittels Aufdampfen, Sputtern, Atomlagenabscheidung (englisch: „atomic layer deposition", kurz ALD-Verfahren) oder chemische Gasphasenabscheidung (englisch: („Chemical vapour deposition", kurz: CVD-Verfahren) abgeschieden werden.

Beim Aufdampfen und beim Sputtern wird die zu beschichtende Oberfläche in einem Volumen bereitgestellt. In dem Volumen wird weiterhin zumindest ein Ausgangsmaterial in der Gasphase bereitgestellt. Das Ausgangsmaterial kondensiert direkt auf der Oberfläche und bildet so eine Beschichtung auf der Oberfläche aus. Beim Aufdampfen wird das Ausgangsmaterial durch Temperaturbeaufschlagung in die Gasphase übergeführt, während beim das Ausgangsmaterial beim Sputtern durch Ionenbeschuss in die Gasphase übergeführt wird. Aufdampfen und Sputtern sind in der Regel gerichtete Abscheideverfahren, bei dem entlang einer Vorzugsrichtung mehr Material abgeschieden wird als entlang der anderen Richtungen. Bei dem CVD-Verfahren wird ebenfalls die zu beschichtende Oberfläche in einem Volumen zur Verfügung gestellt. In dem Volumen wird weiterhin zumindest ein Ausgangsmaterial zur Verfügung gestellt, aus dem durch eine chemische Reaktion an der zu beschichtenden Oberfläche eine feste Beschichtung abgeschieden wird. In der Regel befindet sich in dem Volumen zumindest ein zweites Ausgangsmaterial, mit dem das erste Ausgangsmaterial unter Bildung der festen Beschichtung an der Oberfläche chemisch reagiert. Das CVD-Verfahren zeichnet sich somit durch mindestens eine chemische Reaktion an der zu beschichtenden Oberfläche zur Bildung der CVD-Schicht aus.

Bei der chemischen Gasphasenabscheidung können auch mehr als zwei Ausgangsmaterialien zum Einsatz kommen.

Mit Atomlagenabscheidung ist vorliegend ein Verfahren bezeichnet, bei dem das erste gasförmige Ausgangsmaterial dem Volumen zugeführt wird, in dem die zu beschichtende Oberfläche bereitgestellt ist, sodass das erste gasförmige Ausgangsmaterial auf der Oberfläche adsorbiert. Nach einer bevorzugt vollständigen oder nahezu vollständigen Bedeckung der Oberfläche mit dem ersten Ausgangsmaterial wird der Teil des ersten Ausgangsmaterial, der noch gasförmig bzw. nicht auf der Oberfläche adsorbiert vorliegt, in der Regel wieder aus dem Volumen entfernt und das zweite Ausgangsmaterial zugeführt. Das zweite Ausgangsmaterial ist dafür vorgesehen, mit der an der Oberfläche adsorbierten, ersten Ausgangsverbindung unter Bildung einer festen Beschichtung chemisch zu reagieren.

Das CVD-Verfahren und das ALD-Verfahren sind in der Regel ungerichtete oder auch sogenannte isotrope Abscheideverfahren, bei denen die das Material gleichmäßig entlang aller Richtungen abgeschieden wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Beschichtung zumindest im Bereich der ersten Seitenfläche mit einer weiteren Schutzschicht versehen.

Dieser Schritt erfolgt in der Regel nach dem Aufbringen der ersten Beschichtung auf die erste Seitenfläche. Die zweite Seitenfläche bleibt besonders bevorzugt frei von der Schutzschicht .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Seitenfläche der Ausnehmung mit der zweiten Beschichtung versehen und die weitere Schutzschicht wieder entfernt, sodass die erste Beschichtung im Bereich der ersten Seitenfläche frei zugänglich ist. Dies erfolgt bevorzugt nach dem Aufbringen der zweiten Beschichtung. Mit Hilfe der beiden Schutzschichten können mit Vorteil zwei Beschichtungen erzeugt werden, die verschieden voneinander sind.

Wie oben beschrieben, können die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung in zeitlich nacheinander ausgeführten Schritten, auf die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche der Ausnehmung aufgebracht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung gleichzeitig auf die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Beschichtung bevorzugt als erste Schichtenfolge einer Vielzahl an Einzelschichten ausgebildet und die zweite Beschichtung als zweite Schichtenfolge einer Vielzahl an zweiten Einzelschichten. Besonders bevorzugt weisen die erste Schichtenfolge und die zweite Schichtenfolge bei dieser Ausführungsform des Verfahrens Einzelschichten gleicher Materialien und gleicher Abfolge auf. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die erste Schichtenfolge und die zweite Schichtenfolge jedoch in ihren Dicken. Bevorzugt weist eine Dicke der ersten Schichtenfolge im Bereich der ersten Seitenfläche zu einer Dicke der zweiten Schichtenfolge im Bereich der zweiten Seitenfläche ein Verhältnis zwischen 1:1 und einschließlich 1:20 auf, bevorzugt zwischen 1:1 und einschließlich 1:10, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 1:1,5 und einschließlich 1:4,5.

Um derartige Beschichtungen zu erzeugen, wird bevorzugt ein Verfahren zur Abscheidung verwendet, bei dem eine Vorzugsrichtung zur Aufbringung der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung einen vorgegebenen Winkel mit einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers einschließt. Bevorzugt ist der Winkel ungleich 90 °. So lassen sich eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung erzielen, deren Dicke, auf der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche verschieden voneinander sind, aber die gleichen Materialien und Abfolgen an Einzelschichten aufweisen. Mit anderen Worten wird hierbei besonders bevorzugt ein gerichtetes Abscheideverfahren, wie thermisches Verdampfen oder Sputtern verwendet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der ersten Beschichtung und der zweiten Beschichtung ein Abschattungselement auf einen Bereich einer Hauptfläche des Halbleiterkörpers, der direkt an die erste Seitenfläche der Ausnehmung angrenzt, aufgebracht, sodass die Dicke der ersten Beschichtung im Bereich der Seitenfläche von der Dicke der zweiten Beschichtung im Bereich der zweiten Seitenfläche verschieden ist. Auch mit Hilfe eines Abschattungselements können somit eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung gleichzeitig auf die Seitenflächen der Ausnehmung aufgebracht werden, die zumindest im Bereich der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche verschiedene Dicken aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Beschichtung als erste Schichtenfolge einer Vielzahl an Einzelschichten ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die zweite Beschichtung als zweite Schichtenfolge einer Vielzahl an Einzelschichten ausgebildet .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl an Halbleiterkörpern im Waferverbund bereitgestellt. Dann werden Trenngräben zwischen den Halbleiterkörpern angeordnet. Bevorzugt verläuft jeweils ein Trenngraben zwischen zwei Seitenflächen zweier direkt benachbarter Halbleiterkörper. Dann wird eine Schichtenfolge umfassend eine erste Schicht und eine zweite Schicht in den Trenngräben abgeschieden und die Halbleiterkörper derart entlang der Trenngräben vereinzelt, dass auf einer Seitenfläche eines Halbleiterkörpers die erste Schicht angeordnet ist und auf einer Seitenfläche eines direkt benachbarten Halbleiterkörper die zweite Schicht. Die erste Schicht und die zweite Schicht können jeweils aus einer Einzelschichten bestehen oder eine Schichtenfolge mit mehreren Einzelschichten umfassen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und dem Verfahren zu dessen Herstellung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .

Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematische Schnittdarstellungen verschiedener Stadien eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel .

Figur 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel .

Figuren 6 und 7 zeigen jeweils simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l von auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine Beschichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Figur 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Stadiums eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 9 und 10 zeigen jeweils simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l von auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine Beschichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Figur 11 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Stadiums eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .

Figur 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel . Die Figuren 13 bis 16 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l von auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine Beschichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 17 bis 19 zeigen schematische Darstellungen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel .

Die Figuren 20 bis 25 zeigen jeweils simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l von auftreffender elektromagnetischer Strahlung auf unbeschichtete Seitenfläche einer Ausnehmung.

Die Figuren 26 bis 30 zeigen schematische Draufsichten eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele .

Die Figuren 31 bis 34 zeigen schematische Draufsichten eines Arrays gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.

Die Figuren 35 bis 37 zeigen schematische Darstellungen verschiedener Stadien eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel .

Die Figuren 38 und 39 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l von auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine Beschichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 40 und 41 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l von auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine Beschichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 42 und 43 zeigen schematische Schnittdarstellungen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 wird in einem ersten Schritt ein Halbleiterkörper 1 bereitgestellt (nicht dargestellt). Der Halbleiterkörper 1 weist einen aktiven Bereich 2 auf, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Der Halbleiterkörper 1 ist auf einem Substrat 3 angeordnet.

In dem Halbleiterkörper 1 wird eine Ausnehmung 4 erzeugt, die den aktiven Bereich 2 vollständig durchdringt (Figur 1). Die Ausnehmung 4 wird beispielsweise durch Ätzen erzeugt. Weiterhin können in dem Halbleiterkörper 1 Ätzstoppschichten 5 angeordnet sein, die einen Ätzvorgang der Ausnehmung 4 stoppt. So kann eine Tiefe der Ausnehmung 4 festgelegt werden.

Die Ausnehmung 4 weist eine erste Seitenfläche 6 auf und eine zweite Seitenfläche 7, die der ersten Seitenfläche 6 gegenüber liegt. Zumindest auf die zweite Seitenfläche 7 wird eine Schutzschicht 8 aufgebracht. Die Schutzschicht 8 erstreckt sich vorliegend auch über den Bereich einer Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1, der direkt an die zweite Seitenfläche 7 angrenzt. Bei der Schutzschicht 8 handelt es sich beispielsweise um eine Fotolackschicht.

Nach dem Aufbringen der Schutzschicht 8 wird eine erste Beschichtung 10 abgeschieden (Figur 2) und die Schutzschicht 8 wieder entfernt, so dass die erste Beschichtung 10 lediglich auf der ersten Seitenfläche 6 der Ausnehmung 4, Teilen einer Bodenfläche 11 der Ausnehmung 4 und auf einen Bereich der Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1, der direkt an die Ausnehmung 4 angrenzt, aufgebracht ist (Figur 3). Vorliegend ist die erste Beschichtung 6 aus einer Vielzahl an Einzelschichten 12 gebildet, die zwei verschiedene Materialien aufweisen und alternierend angeordnet sind. Es können auch mehr als zwei verschiedene Materialien für die Einzelschichten verwendet sein. Beispielsweise ist die erste Beschichtung 10 antireflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet, die in dem aktiven Bereich 2 erzeugt wird.

In einem nächsten Schritt wird auf die erste Beschichtung 6 eine weitere Schutzschicht 8 aufgebracht (nicht dargestellt) und eine zweite Beschichtung 13 abgeschieden. Dann wird die zweite Schutzschicht 8 wieder entfernt so dass nur auf der zweiten Seitenfläche 7 der Ausnehmung 4, Teilen der Bodenfläche 11 der Ausnehmung 4 und in dem Bereich der Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1, der direkt an die zweite Seitenfläche 7 angrenzt, die zweite Beschichtung 13 aufgebracht ist (Figur 4). Die zweite Beschichtung 13 ist vorliegend hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet, die in dem aktiven Bereich 2 erzeugt wird.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist einen Halbleiterkörper 1 auf, der auf einem Substrat 3 angeordnet ist. In dem Halbleiterkörper 1 ist eine Ausnehmung 4 angeordnet, die eine erste Seitenfläche 6 und eine der ersten Seitenfläche 6 gegenüberliegende zweite Seitenfläche 7 aufweist. Auf die erste Seitenfläche 6 ist eine erste Beschichtung 10 aufgebracht, die sich vorliegend ebenfalls teilweise über eine Bodenfläche 11 der Ausnehmung 4 sowie über eine Hauptfläche 9 angrenzend an die erste Seitenfläche 6 erstreckt. Auf einer zweiten Seitenfläche 7 der Ausnehmung 4 ist eine zweite Beschichtung 13 angeordnet, die sich ebenfalls über Teile der Bodenfläche 11 der Ausnehmung 4 sowie die Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1 angrenzend an die zweite Seitenfläche 7 erstreckt. Der Bereich 14 der Ausnehmung 4, der frei bleibt von der ersten Beschichtung 6 und der zweiten Beschichtung 7, ist vorliegend vollständig mit einem Dielektrikum 15 gefüllt.

Figur 6 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 12, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 1 angegeben sind.

Tabelle 1

Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung (13) sind bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 unabhängig voneinander aufgebracht, wie es beispielsweise anhand der Figuren 1 bis 4 bereits beschrieben wurde. Der Bereich der Ausnehmung zwischen den beiden Beschichtungen ist mit einer 1000 Nanometer dicken Si0 ₂ -Schicht gefüllt. Die Kurve CO zeigt hier und in den folgenden Figuren die

Reflektivität der Beschichtungen 6, 7, während die Kurve CI die Reflektivität bei Variation der Dicke der Beschichtungen 6, 7 um 2% (mindestens 2 Nanometer) und bei Variation der Dicke der zentralen Si0 ₂ -Schicht oder der zentralen Ti0 ₂ - Schicht um +/- 500 Nanometer zeigt. Figur 7 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 2 angegeben sind.

Tabelle 2

Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 sind auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 unabhängig voneinander aufgebracht, wie es beispielsweise anhand der Figuren 1 bis 4 bereits beschrieben wurde.

Im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4, bei dem die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 nacheinander abgeschieden werden, werden die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 zeitgleich auf dem Halbleiterkörper 1 abgeschieden. Hierzu wird ein Abscheideverfahren verwendet, das eine Vorzugsrichtung 16 aufweist, die einen Winkel a mit einer Haupterstreckungsebene 17 des Halbleiterkörpers 1 aufweist.

So erfolgt eine gleichzeitige Abscheidung der ersten Beschichtung 10 und der zweiten Beschichtung 13, wobei die zweite Beschichtung 13 zumindest auf der zweiten Seitenfläche 7 eine andere Dicke aufweist als die erste Beschichtung 10 auf der ersten Seitenfläche 6. Dies wird durch eine Selbstabschattung der Ausnehmung 4 bei der Abscheidung aufgrund der Vorzugsrichtung 16 erzielt. Beispielsweise eignen sich Sputtern oder Aufdampfen als gerichtete Abscheideverfahren .

Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13, die mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 erzielt werden, weisen Schichtenfolgen von Einzelschichten 12 gleichen Materials und gleicher Abfolge auf. Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 unterscheiden sich lediglich durch ihre Dicke auf der ersten Seitenfläche 6 und der zweiten Seitenfläche 7 der Ausnehmung 4.

Figur 9 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 3 angegeben sind.

Tabelle 3

Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 sind bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 9 gleichzeitig aufgebracht, wie bereits anhand der Figur 8 beschrieben. Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 weisen Einzelschichten 12 gleichen Materials und Abfolge auf. Allerdings unterscheiden sich die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 hinsichtlich ihrer Dicken. Ein Verhältnis der Dicke der ersten Beschichtung 10 zu der Dicke der zweiten Beschichtung 13 beträgt ungefähr 2:1.

Figur 10 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 12, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 4 angegeben sind.

Tabelle 4

Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 sind bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 10 gleichzeitig aufgebracht, wie bereits anhand der Figur 8 beschrieben. Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 weisen Einzelschichten 12 gleichen Materials und Abfolge auf. Allerdings unterscheiden sich die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 hinsichtlich ihrer Dicken. Ein Verhältnis der Dicke der ersten Beschichtung 10 zu der Dicke der zweiten Beschichtung 13 beträgt ungefähr 4:1.

Eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13, wie sie mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 erzielt werden, kann auch mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 erzielt werden. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 wird ein Abschattungselement 18 auf einen Bereich einer Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1 aufgebracht, der direkt an eine erste Seitenfläche 6 einer Ausnehmung 4 in dem Halbleiterkörper 1 angrenzt. Dann werden eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 gleichzeitig abgeschieden, so dass eine Dicke der ersten Beschichtung 10 auf der ersten Seitenfläche 6 aufgrund des Abschattungselements 18 von der Dicke der zweiten

Beschichtung 13 auf der zweiten Seitenfläche 7 verschieden ist.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 12 weist eine erste

Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 auf, die bis auf eine Symmetriebruchschicht 19 innerhalb der zweiten Beschichtung 13 gleichartig ausgebildet sind. Die Symmetriebruchschicht 19 kann mit Hilfe einer Fotolackschicht und eines Liftoff-Verfahrens erzeugt werden.

Figur 13 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 12, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 5 angegeben sind.

Tabelle 5

Die erste Beschichtung 10 weist hierbei eine Symmetriebruchschicht 19 aus Ti0 ₂ mit einer Dicke von ungefähr 55 Nanometer auf.

Figur 14 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l on auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 12, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 6 angegeben sind.

Tabelle 6 Hierbei wurden die Einzelschichten 12 der ersten Beschichtung 10 und der zweiten Beschichtung 13 in zwei verschiedenen Schritten nacheinander aufgebracht, wobei die zwei an den mit Ti0 ₂ gefüllte Ausnehmung 4 der Dicke 1000 Mikrometer direkt angrenzenden Einzelschichten 12 der ersten Beschichtung 10 und der zweiten Beschichtung 13 jeweils Dicken aufweisen, die um Verhältnis 2:1 zueinander stehen. Die weiteren Einzelschichten 12 der ersten Beschichtung 10 und die weiteren Einzelschichten 12 der zweiten Beschichtung 13 weisen Dicken mit einem Verhältnis 4:1 zueinander auf. So können eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 erzeugt werden, die unterschiedliche optische Eigenschaften aber sehr ähnliche Dicken aufweisen. Dies erhöht die Stabilität der Beschichtungen 10, 13.

Figur 15 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge l on auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 12, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 7 angegeben sind.

Tabelle 7

Hierbei wurden die Einzelschichten 12 der ersten Beschichtung 10 und der zweiten Beschichtung 13 in zwei verschiedenen Schritten nacheinander aufgebracht, wobei die zwei an den mit Si0 ₂ gefüllte Ausnehmung 4 der Dicke 1000 Mikrometer direkt angrenzenden Einzelschichten 12 der ersten Beschichtung 10 und der zweiten Beschichtung 13 jeweils Dicken aufweisen, die um Verhältnis 1:4 zueinander stehen. Die weiteren Einzelschichten 12 der ersten Beschichtung 10 und die weiteren Einzelschichten 12 der zweiten Beschichtung 13 weisen Dicken mit einem Verhältnis 4:1 zueinander auf. So können eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 erzeugt werden, die unterschiedliche optische Eigenschaften aber sehr ähnliche Dicken aufweisen. Dies erhöht die Stabilität der Beschichtungen 10, 13.

Figur 16 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung 10 und eine zweite Beschichtung 13 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 12, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 8 angegeben sind.

Tabelle 8

Die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 unterscheiden sich bei diesem Ausführungsbeispiel deutlich voneinander hinsichtlich Anzahl der Einzelschichten 12, Dicke und Material der Einzelschichten 12. Die erste Beschichtung kann mit den letzten beiden Einzelschichten der zweiten Beschichtung zusammen aufgebracht werden.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 17 bis 19 weist einen aktiven Bereich 2 auf, in dem im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Auf einer Seitenfläche 20 des Halbleiterkörpers 1 ist eine erste Schicht 21 aufgebracht, die hochreflektierend für elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs 2 ausgebildet ist. Auf einer dieser Seitenfläche 21 gegenüber liegenden Seitenfläche 22 des Halbleiterkörpers 1 ist eine zweite Schicht 23 aufgebracht, die antireflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereiches 2 ausgebildet ist (Figuren 17 und 18). Weiterhin umfasst der Halbleiterkörper 1 einen Stegwellenleiter 24, der sich von der einen Seitenfläche 20 des Halbleiterkörpers 1 zu der gegenüberliegenden Seitenfläche 22 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt.

Weiterhin weist der Halbleiterkörper 1 ein erstes Segment 25 und ein zweites Segment 26 auf, die durch eine Ausnehmung 4 voneinander getrennt sind. Die Ausnehmung 4 ist im Detail in Figur 19 dargestellt. Die Ausnehmung 4 durchbricht vorliegend den Stegwellenleiter 24 vollständig. Eine der Seitenfläche 6, 7 der Ausnehmung 4 ist mit einer ersten Beschichtung 10 versehen, die antireflektierend oder hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs 2 ausgebildet ist. Beispielsweise ist die erste Beschichtung 10 auf einer ersten Seitenfläche 6 der Ausnehmung 4 antireflektierend ausgebildet. In diesem Fall ist die zweite Beschichtung 13 auf der zweiten Seitenfläche 7, die der ersten Seitenfläche 6 gegenüber liegt, hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs 2 ausgebildet .

Im Bereich des ersten Segments 25 ist eine erste elektrische Kontaktstelle 27 angeordnet, die dazu geeignet ist, das erste Segment 25 elektrisch zu kontaktieren und getrennt von dem zweiten Segment 26 anzusteuern. Auf dem zweiten Segment 26 ist eine zweite Kontaktstelle 28 angeordnet, die dazu geeignet ist, das zweite Segment 26 elektrisch anzusteuern. Die erste elektrische Kontaktstelle 27 und die zweite elektrische Kontaktstelle 28 überdecken den Stegwellenleiter 24 jeweils.

Das erste Segment 25 und das zweite Segment 26 weisen vorliegend unterschiedliche Funktionalitäten auf. Das erste Segment 25 ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Laserstrahlung zu erzeugen, während das zweite Segment 26 ein Modulationselement 29 für die elektromagnetische Laserstrahlung ist.

Die hochreflektierende zweite Beschichtung 13 bildet zusammen mit der hochreflektierenden ersten Schicht 21 auf der Seitenfläche 20 des Halbleiterkörpers 1 einen Resonator 30 aus, in dem der aktive Bereich 2 innerhalb des ersten Segments 25 angeordnet ist. Der Resonator 30 ist dazu ausgebildet, innerhalb des aktiven Bereiches 2 eine Besetzungsinversion zu erzeugen, so dass innerhalb des ersten Segments 25 des Halbleiterkörpers 1 elektromagnetische Laserstrahlung erzielt wird.

Das zweite Segment 26 umfasst vorliegend das Modulationselement 29. Das Modulationselement 29 kann durch eine entsprechende Bestromung über die zweite elektrische Kontaktstelle 28 teilweise oder ganz absorbierend für die elektromagnetische Laserstrahlung ausgebildet werden, die in dem ersten Segment 25 im Betrieb erzeugt wird.

Die elektromagnetische Laserstrahlung, die in dem ersten Segment 25 erzeugt wird, tritt teilweise durch die hochreflektierende erste Beschichtung 10 in das Modulationselement 29 ein, in dem eine Intensität der Laserstrahlung moduliert werden kann. Dann tritt die modulierte elektromagnetische Laserstrahlung aus der Seitenfläche 22 des Halbleiterkörpers 1 mit der antireflektierenden zweiten Schicht 23 aus dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 aus (Figur 18).

Figuren 20 bis 25 zeigen simulierte Werte von Reflektivitäten R in Abhängigkeit der Wellenlänge l für verschiedene Ausnehmungen 4, die nicht mit einer Beschichtung 10, 13 versehen, sondern lediglich mit Luft gefüllt sind.

Figur 20 zeigt Reflektivitäten R in Abhängigkeit der Wellenlänge l für eine luftgefüllte Ausnehmung 4 mit einer Breite von ungefähr 1462,5 Nanometer. Ein Maximum der Reflektivität R mit einem Wert von ungefähr 52 % liegt hierbei bei ungefähr 450 Nanometer (Kurve C2).

Figur 21 zeigt hingegen die Reflektivität R für eine nur unwesentlich breitere luftgefüllte Ausnehmung 4 mit einer Breite von 1575 Nanometer. Bei einer Wellenlänge lvon ungefähr 450 Nanometer liegt nun ein Minimum für die Reflektivität R vor (Kurve C3).

Figur 22 zeigt die Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge bei l einer Variation von 1 % einer Breite einer luftgefüllten Ausnehmung 4 ausgehend von einem Wert der Breite von ungefähr 1462,5 Nanometer (Kurven C4). Weiterhin ist die Reflektivität C2 der Figur 20 als Referenz eingetragen .

Figur 23 zeigt die Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge bei l einer Variation von 2,5 % einer Breite einer luftgefüllten Ausnehmung ausgehend von einem Wert der Breite von ungefähr 1462,5 Nanometer (Kurve C4). Weiterhin ist die Reflektivität C2 der Figur 20 als Referenz eingetragen .

Figur 24 zeigt die Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge bei l einer Variation von 5 % einer Breite einer luftgefüllten Ausnehmung ausgehend von einem Wert der Breite von ungefähr 1462,5 Nanometer. (Kurve C4). Weiterhin ist die Reflektivität C2 der Figur 20 als Referenz eingetragen.

Figur 25 zeigt die Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge bei l einer Variation von 10 % einer Breite einer luftgefüllten Ausnehmung ausgehend von einem Wert der Breite von ungefähr 1462,5 Nanometer (Kurve C4). Weiterhin ist die Reflektivität C2 der Figur 20 als Referenz eingetragen.

Wie die Figuren 20 bis 25 zeigen, variiert die Reflektivität unbeschichteter Seitenflächen einer Ausnehmung stark mit den Abmessungen der Ausnehmung, wie sie beispielsweise durch Fertigungstoleranzen entstehen können. Ein Vergleich mit den Figuren 6, 7, 9, 10, 13, 14, 15, 16, 38, 39 zeigt, dass dieses Problem mit der ersten Beschichtung und/oder der zweiten Beschichtung zumindest deutlich verringert werden kann.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 26 weist im Unterschied zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 17 bis 19 ein Schaltelement 32 anstelle eines Modulationselements 29 innerhalb des zweiten Segments 26 auf. Das Schaltelement 32 ist dazu geeignet, den strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 an und aus zu schalten. Weiterhin ist eine erste Seitenfläche 6 der Ausnehmung 4 mit einer ersten Beschichtung 10 und eine zweite Seitenfläche 7 der Ausnehmung 4 mit einer zweiten Beschichtung 13 versehen, wobei die erste Beschichtung 10 und die zweite Beschichtung 13 möglichst wenig der elektromagnetischen Laserstrahlung, die in dem ersten Segment 25 erzeugt wird, reflektiert. Die Ausnehmung 4 trennt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das erste Segment 25 von dem zweiten Segment 26 lediglich elektrisch und nicht optisch.

Weiterhin ist bei dem vorliegenden strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 eine zweite Schicht 23 auf einer zweiten Seitenfläche 22 des Halbleiterkörpers 1 reflektierend für die elektromagnetische Laserstrahlung ausgebildet um zusammen mit einer ersten hochreflektierenden Schicht 21 auf der gegenüberliegenden Seitenfläche 20 des Halbleiterkörpers 1 einen Resonator 30 für elektromagnetische Laserstrahlung eines aktiven Bereichs 2 des Halbleiterkörpers 1 auszubilden. Der Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 27 umfasst im Unterschied zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 17 bis 19 ein drittes Segment 33 mit einer Fotodiode 34. Hierbei ist zwischen dem dritten Segment 33 mit der Fotodiode 34 und dem ersten Segment 25, in dem im Betrieb elektromagnetische Laserstrahlung erzeugt wird, eine weitere Ausnehmung 4 angeordnet.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 28 weist einen Halbleiterkörper 1 mit insgesamt sechs Segmenten 25, 26, 33 auf, von denen jeweils drei ausgebildet sind, wie anhand der Figur 27 bereits beschrieben. Weiterhin weist der Halbleiterkörper 1 zwei Stegwellenleiter 24 auf, von denen jeder drei Segmente 25, 26, 33 durchläuft. Die beiden Stegwellenleiter 24 laufen nach beiden Modulationselementen 29 in einen gemeinsamen Stegwellenleiter 24 zusammen.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 29 weist ein erstes Segment 25 auf, in dem elektromagnetische Laserstrahlung erzeugt wird. Seitlich des ersten Segments 25 ist eine Ausnehmung 4 angeordnet, bei der zwei gegenüberliegende Seitenflächen 6, 7 mit einer ersten Beschichtung 10 und einer zweiten Beschichtung 13 versehen sind, wie hier bereits beschrieben. Weiterhin umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 29 einen Stegwellenleiter 24, der durch das erste Segment 25 vollständig hindurchläuft und sich nach der Ausnehmung 4 in zwei Äste 24', 24'' aufteilt. Weiterhin umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 zwei weitere Segmente 26, 33, die jeweils als Modulationselement 29 ausgebildet sind. Bei den Modulationselementen 29 handelt es sich vorliegend um ein Mach-Zehnder-Interferometer mit einstellbarer Phasenverschiebung. Jedes Modulationselement 29 wird von einem der Äste 24', 24'' des Stegwellenleiters 24 durchlaufen. Nach den beiden Segmenten 26, 33 mit den Modulationselementen 29 laufen die beiden Äste 24', 24'' des Stegwellenleiters 24 wieder zusammen. Der Stegwellenleiter 24 leitet die im Betrieb in dem ersten Segment 25 erzeugte elektromagnetische Laserstrahlung durch die beiden Modulationselemente 29 und dann zu einer Seitenfläche 22 des Halbleiterkörpers 1, von dem die Laserstrahlung ausgesandt wird.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 30 weist ein erstes Segment 25 und ein zweites Segment 26 auf. Das erste Segment 25 und das zweite Segment 26 sind dazu vorgesehen, elektromagnetische Laserstrahlung zu erzeugen. Zwischen dem ersten Segment 25 und dem zweiten Segment 26 ist eine Ausnehmung 4 angeordnet, die eine erste Seitenfläche 6 und eine zweite Seitenfläche 7 aufweist, die der ersten Seitenfläche 6 gegenüber liegt.

Die erste Seitenfläche 6 der Ausnehmung 4 ist mit einer ersten Beschichtung 10 versehen und die zweite Seitenfläche 7 mit einer zweiten Beschichtung 13. Die erste Beschichtung 10 bildet zusammen mit einer ersten Schicht 21 auf einer Seitenfläche 20 des Halbleiterkörpers 1 einen ersten Resonator 30' für die elektromagnetische Strahlung aus, die in einem aktiven Bereich 2 innerhalb des ersten Segments 25 erzeugt wird. Die zweite Beschichtung 10 bildet zusammen mit einer zweiten Schicht 23 auf einer weiteren Seitenfläche 22 des Halbleiterkörpers 1 einen zweiten Resonator 30'' für die elektromagnetische Strahlung aus, die in dem aktiven Bereich 2 innerhalb des zweiten Segments 26 erzeugt wird. In beiden Segmenten 25, 26 wird somit elektromagnetische Laserstrahlung erzeugt .

Der Halbleiterkörper 1 umfasst weiterhin einen

Stegwellenleiter 24, der den Halbleiterkörper 1 von der einen Seitenfläche 20 zu der gegenüberliegenden Seitenfläche 22 durchläuft. Insbesondere durchläuft der Stegwellenleiter 24 das erste Segment 25 und das zweite Segment 26 und leitet elektromagnetische Laserstrahlung zwischen den beiden Seitenflächen 20 ,22 des Halbleiterkörpers 1. Der erste Resonator 30' und der zweite Resonator 30'' weisen unterschiedliche Längen auf, so dass in den beiden Resonatoren 30', 30'' elektromagnetische Laserstrahlung unterschiedlicher Moden entsteht. Der erste Resonator 30' und der zweite Resonator 30'' sind optisch aneinander gekoppelt. Dadurch bilden sich in dem gesamten Stegwellenleiter 24 Moden von elektromagnetischer Laserstrahlung aus, die für beide Resonatoren 30', 30'' existieren. So ist es möglich, elektromagnetische Laserstrahlung zu erzeugen, die nur wenige, idealerweise nur eine Mode, mit sehr geringer Linienbreite und geringer Temperaturabhängigkeit aufweist.

Der Array gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 31 umfasst vier strahlungsemittierende Halbleiterchips 31, die integral miteinander ausgebildet, das heißt, gemeinsam aus einem Wafer gefertigt sind. Jeder Halbleiterchip 31 des Arrays gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 31 weist einen Halbleiterkörper 1 mit zwei Segmente 25, 26 unterschiedlicher Funktion auf, zwischen denen jeweils eine Ausnehmung 4 angeordnet ist. Jeder Halbleiterkörper 4 weist ein erstes Segment 25 auf, in dem Laserstrahlung erzeugt und ein zweites Segment 26, das als Schaltelement 32 ausgebildet ist. Gegenüber liegende Seitenflächen 6, 7 jeder Ausnehmung 4 sind mit Beschichtungen 10, 13 versehen, wie bereits beschrieben. Insbesondere unterscheiden sich die Beschichtungen 10, 13 der Ausnehmungen

4 der unterschiedlichen Halbleiterkörper 1. So kann die von dem Array ausgesandet Laserstrahlung auf gewünschte Art und Weise eingestellt werden.

Der Array gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 32 weist im Unterschied zu dem Array gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 31 strahlungsemittierende Halbleiterchips 31 mit Halbleiterkörpern 1 umfassend lediglich ein einziges Segment 25 auf. Die unterschiedlichen Segmente 25 der verschiedenen Halbleiterkörper 1 sind vorliegend dazu vorgesehen, elektromagnetische Laserstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen zu erzeugen. Eine der Beschichtungen 10, 13 der

Seitenflächen 6, 7 der Ausnehmungen 4 bilden jeweils einen Resonator 30 mit einer ersten Schicht 21 auf einer Seitenfläche 20 des Halbleiterkörpers 1 aus, so dass die Halbleiterchips 31 gezielt unterschiedliche Laserstrahlung emittieren. Durch die Verwendung mehrerer strahlungsemittierender Halbleiterchips 31 in einem Array können so gezielt unterschiedliche Lasereigenschaften eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können auch Unterschiede in der Laserstrahlung der Halbleiterchips 31 ausgeglichen werden, die zum Beispiel durch unterschiedliche thermische Ankopplung bei der Montage eines Arrays entstehen.

Die Arrays gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 33 und 34 weisen ebenfalls strahlungsemittierende Halbleiterchips 31 mit lediglich einem einzigen Segment 25 auf. Hierbei unterscheiden sich die Resonatoren 30 der einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchips 31 in ihren Längen.

Bei den Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 35 bis 37 wird zunächst eine Vielzahl an Halbleiterkörper 1 im Waferverbund bereitgestellt. Dann werden Trenngräben 35 zwischen den Halbleiterkörpern 1 angeordnet (Figur 35). Beispielsweise können die Trenngräben 35 durch Ätzen erzeugt werden. Dann wird eine Schichtenfolge umfassend eine erste Schicht 21 und eine zweite Schicht 23 in den Trenngräben 35 abgeschieden. Die erste Schicht 21 ist hierbei hochreflektierend für eine Laserstrahlung ausgebildet, die in einem aktiven Bereich 2 des Halbleiterkörpers 1 erzeugt wird, während die zweite Schicht 32 antireflektierend für die Laserstrahlung ausgebildet ist.

Schließlich werden die Halbleiterkörper 1 derart entlang der Trenngräben 35 vereinzelt, dass auf einer Seitenfläche 20 eines Halbleiterkörpers die erste Schicht 21 angeordnet ist und auf einer Seitenfläche 22 eines direkt benachbarten Halbleiterkörpers 1 die zweite Schicht 23. Die Trenngräben 35 sind hierbei derart angeordnet, dass mehrere Halbleiterchips 31 umfassend einen Halbleiterkörper 1 mit einer ersten Schicht 21 und/oder zweiten Schicht 23 zu einem Array zusammengefasst werden (Figuren 36 und 37). Diese Arrays können auch weiter zu einzelnen Halbleiterchips vereinzelt werden.

Die Figuren 38 und 39 zeigen simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Schicht 21 und eine zweite Schicht 23 jeweils mit einer Vielzahl an Einzelschichten 21, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 9 angegeben sind. Die Kurve C5 der Figur 38 zeigt hier die Reflektivität der ersten Schicht 21 während die Kurve C6 die Reflektivität bei Variation der Dicke der Schicht 21 um 2% (mindestens 2 Nanometer) darstellt. Die Kurve C5 der Figur 39 zeigt hier die Reflektivität der zweiten Schicht 23 während die Kurve C6 die Reflektivität bei Variation der Dicke der Schicht 23 um 2% (mindestens 2 Nanometer) darstellt.

Tabelle 9

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Einzelschichten 21 der ersten Schicht 21 und der zweiten Schicht 23 in einem ersten Schritt auf Trenngräben 35 zwischen Halbleiterkörpern 1 abgeschieden, die im Waferverbund zusammenhängend ausgebildet sind. Dann wird der Waferverbund entlang der Trenngräben 35 vereinzelt, so dass auf einer Seitenfläche 20 eines Halbleiterkörpers die erste Schicht 21 und auf der Seitenfläche 22 eines direkt benachbarten Halbleiterkörpers 1 die zweite Schicht 23 angeordnet ist. Die erste Schicht 21 ist hierbei antireflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet, die in einem aktiven Bereich 2 des Halbleiterkörpers 1 erzeugt wird, während die zweite Schicht 23 hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist, die in dem aktiven Bereich 2 des Halbleiterkörpers 1 erzeugt wird oder eine definierte Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung aufweist, die in dem aktiven Bereich 2 des Halbleiterkörpers 1 erzeugt wird. Ein Verhältnis einer Dicke der ersten Schicht 21 zu einer Dicke der zweiten Schicht 23 beträgt hierbei ungefähr 2,7:1.

Figur 40 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung jeweils mit einer Vielzahl an

Einzelschichten, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 10 angegeben sind.

Tabelle 10

Die Dicke der ersten Beschichtung weist zu der Dicke der zweiten Beschichtung ein Verhältnis von 2,56:1 auf. Insbesondere ist die Reflektivität der beiden Beschichtungen derart eingestellt, dass diese unterschiedliche Reflektivitäten für verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen. Vorliegend weist die Reflektivität im blauen Spektralbereich ungefähr 30% und im grünen Spektralbereich ungefähr 60% auf.

Figur 41 zeigt simulierte Werte der Reflektivität R in Abhängigkeit der Wellenlänge lvon auftreffender elektromagnetischer Strahlung für eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung jeweils mit einer Vielzahl an

Einzelschichten, deren Material, Dicke, Brechungsindex und Reihenfolge in Tabelle 11 angegeben sind.

Tabelle 11

Die Dicke der ersten Beschichtung weist zu der Dicke der zweiten Beschichtung ein Verhältnis von 5:1 auf. Insbesondere ist die Reflektivität der beiden Beschichtungen derart eingestellt, dass im blauen Spektralbereich und im grünen Spektralbereich ungefähr gleich sind. Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 31 gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 42 und 43 weisen zwei Segmente 25, 26 auf, von denen das erste Segment 25 im Betrieb elektromagnetische Laserstrahlung erzeugt, während das zweite Segment 26 ein Schaltsegment 32 ist, das zum Ein- und Ausschalten des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 31 vorgesehen und eingerichtet ist. Die beiden Segmente 25,

26 sind durch eine Ausnehmung 4 voneinander getrennt.

Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 42 ist der Bereich 14 der Ausnehmung 4 nicht vollständig mit einer ersten Beschichtung 10 und einer zweiten Beschichtung 13 auf gegenüberliegenden Seitenflächen 6, 7 gefüllt. Vielmehr ist ein Bereich 14 zwischen den beiden Beschichtungen 6, 7 in der Ausnehmung 4 luftgefüllt. Wie schematisch durch die beiden Pfeile dargestellt, ist es wünschenswert, wenn eine Breite der Ausnehmung nicht zu groß ausgebildet ist, damit möglichst viel elektromagnetische Laserstrahlung des ersten Segments 25 in das zweite Segment 26 eintreten kann. Bevorzugt ist eine Breite der Ausnehmung höchstens 800 Nanometer, höchstens 15 Mikrometer, höchstens 5 Mikrometer und besonders bevorzugt höchstens 2 Mikrometer breit.

Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 31 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 42 ist der Bereich 14 der Ausnehmung 4 zwischen der ersten Beschichtung 10 und der zweiten Beschichtung 13 durch ein Material 15 mit einem Brechungsindex größer 1 gefüllt. Wie die Pfeile in Figur 43 verdeutlichen, vergrößert auch eine Füllung der Ausnehmung 4 mit einem solchen Material die elektromagnetische Laserstrahlung, die in das zweite Segment 26 eintritt. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102020118405.0, deren

Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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.

Bezugszeichenliste

1 Halbleiterkörper

2 aktiver Bereich

3 Substrat

4 Ausnehmung

5 ÄtzstoppSchicht

6 erste Seitenfläche der Ausnehmung

7 zweite Seitenfläche der Ausnehmung

8 Schutzschicht

9 Hauptfläche des Halbleiterkörpers

10 erste Beschichtung 11 Bodenfläche der Ausnehmung 12 EinzelSchicht

13 zweite Beschichtung

14 Bereich

15 Dielektrikum

16 Vorzugsrichtung

17 Haupterstreckungsebene

18 Abschattungselement 19 Symmetriebruchschicht

20,22 Seitenfläche des Halbleiterkörpers

21 erste Schicht

23 zweite Schicht

24 Stegwellenleiter

24 24 Ast des Stegwellenleiters

25 erstes Segment

26 zweites Segment

27 erste elektrische Kontaktstelle

28 zweite elektrische Kontaktstelle 29 Modulationselement

30 , 30 30 Resonator

31 strahlungsemittierender Halbleiterchip 32 Schaltelement

33 drittes Segment

34 Fotodiode

35 Trenngraben R Reflektivität l Wellenlänge a Winkel

CO, CI, C2, C3, C4, C5, C6: Kurven