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Patent Searching and Data


Title:
SEMICONDUCTOR LASER AND METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR LASER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/117232
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a semiconductor laser (1) with a vertical emission direction (11), comprising: - a first active region (20) and a first photonic crystal (25), wherein during operation of the semiconductor laser (1), first radiation emitted in the first active region (20) is partially deflected into the vertical emission direction by means of the first photonic crystal (25); - a second active region (30) and a second photonic crystal (35), wherein during operation of the semiconductor laser (1), second radiation emitted in the second active region (30) is partially deflected into the vertical emission direction (11) by means of the second photonic crystal (35); and - a connection region (4) which is arranged in the vertical emission direction (11) between the first active region (20) and the second active region (30) and connects the first active region (20) and the second active region (30) together in an electrically conductive manner. Also disclosed is a method for producing a semiconductor laser (1).

Inventors:
HALBRITTER HUBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/082371
Publication Date:
June 29, 2023
Filing Date:
November 18, 2022
Export Citation:
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Assignee:
AMS OSRAM INT GMBH (DE)
International Classes:
H01S5/11; H01S5/02; H01S5/042; H01S5/10; H01S5/185; H01S5/20; H01S5/30; H01S5/323; H01S5/42
Domestic Patent References:
WO2020047828A12020-03-12
Foreign References:
US20070201527A12007-08-30
US20090035884A12009-02-05
US20070145388A12007-06-28
US20190074404A12019-03-07
US20160204306A12016-07-14
CN201435527Y2010-03-31
DE102021133904A2021-12-20
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Halbleiterlaser (1) mit einer vertikalen Emissionsrichtung (11) , umfassend :

- einen ersten aktiven Bereich (20) und einen ersten photonischen Kristall (25) , wobei im Betrieb des Halbleiterlasers (1) im ersten aktiven Bereich (20) emittierte erste Strahlung teilweise mittels des ersten photonischen Kristalls (25) in die vertikale Emissionsrichtung (11) umgelenkt wird;

- einen zweiten aktiven Bereich (30) und einen zweiten photonischen Kristall (35) , wobei im Betrieb des Halbleiterlasers (1) im zweiten aktiven Bereich (30) emittierte zweite Strahlung teilweise mittels des zweiten photonischen Kristalls (35) in die vertikale Emissionsrichtung (11) umgelenkt wird; und

- einen Verbindungsbereich (4) , der in der vertikalen Emissionsrichtung (11) zwischen dem ersten aktiven Bereich (20) und dem zweiten aktiven Bereich (30) angeordnet ist und den ersten aktiven Bereich (20) und den zweiten aktiven Bereich (30) elektrisch leitend miteinander verbindet .

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem eine Durchlassrichtung des ersten aktiven Bereichs (20) und eine Durchlassrichtung des zweiten aktiven Bereichs (30) in dieselbe Richtung zeigen.

3. Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der erste aktive Bereich (20) und der zweite aktive Bereich (30) gleichartig ausgebildet sind.

4. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste photonische Kristall (25) und der zweite photonische Kristall (35) gleichartig ausgebildet sind.

5. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich die erste Strahlung und die zweite Strahlung entlang der vertikalen Emissionsrichtung (11) bezüglich ihrer Polarisationsrichtung voneinander unterscheiden.

6. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem sich der erste aktive Bereich (20) und der zweite aktive Bereich (30) bezüglich einer Materialzusammensetzung voneinander unterscheiden.

7. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Verbindungsbereich (4) ein Tunnelübergang ist oder ein TCO-Material aufweist.

8. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich im Betrieb des Halbleiterlasers (1) in der vertikalen Emissionsrichtung (11) ein Stehwellenfeld ausbildet, wobei der Verbindungsbereich (4) in einem Minimum des Stehwellenfelds angeordnet ist.

9. Halbleiterlaser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Strahlung in einer lateralen Richtung in einem ersten Wellenleiter (2) propagiert und die zweite Strahlung in der lateralen Richtung in einem zweiten Wellenleiter (3) propagiert.

10. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen eines ersten aktiven Bereichs (20) und eines ersten photonischen Kristalls (25) ; b) Anordnen eines zweiten aktiven Bereichs (30) und eines zweiten photonischen Kristalls (35) auf dem ersten aktiven Bereich (20) , wobei zwischen dem ersten aktiven Bereich (20) und dem zweiten aktiven Bereich (30) ein Verbindungsbereich (4) , der den ersten aktiven Bereich (20) und den zweiten aktiven Bereich (30) elektrisch leitend miteinander verbindet, angeordnet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der zweite aktive Bereich (30) separat vom ersten aktiven Bereich (20) auf einem Ausgangsträger (50) abgeschieden und in Schritt b) über den Verbindungsbereich an dem ersten aktiven Bereich befestigt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Ausgangsträger (50) entfernt wird, bevor der zweite aktive Bereich (30) an dem ersten aktiven Bereich (20) befestigt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Verbindungsbereich (4) ein TCO-Material enthält und in Schritt b) eine erste Teilschicht (41) des Verbindungsbereichs (4) auf dem ersten aktiven Bereich (20) und eine zweite Teilschicht (42) des Verbindungsbereichs (4) auf dem zweiten aktiven Bereich (20) aneinander gebondet werden .

14. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Verbindungsbereich (4) ein Tunnelübergang ist und der zweite aktive Bereich in Schritt b) auf dem Tunnelübergang abgeschieden wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem der erste aktive Bereich (20) in Schritt a) auf einem Träger (5) bereitgestellt wird und der Träger (5) nach Schritt b) entfernt wird. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem ein Halbleiterlaser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wird.

Description:
Beschreibung

HALBLEITERLASER UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES HALBLE I TERLASERS

Die vorliegende Anmeldung betri f ft einen Halbleiterlaser und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers .

Für die Erzeugung von Laserstrahlung können Halbleiterlaser Anwendung finden, bei denen die in der Schichtebene des Halbleitermaterials propagierende Strahlung über einen photonischen Kristall in eine zur Schichtebene vertikale Richtung umgelenkt wird . Solche Halbleiterlaser werden auch als PCSEL ( Photonic Crystal Surface Emitting Laser, also oberflächenemittierende Laser mit photonischem Kristall ) bezeichnet .

Solche Halbleiterlaser weisen zwar eine gute Strahlqualität , j edoch typischerweise eine geringere optische Leistungsdichte auf als kantenemittierende Halbleiterlaser, da die Strahlung bei gleichem Betriebsstrom durch eine größere Emissions fläche austritt .

Eine Aufgabe ist es , einen Halbleiterlaser anzugeben, der im Betrieb Strahlung mit guter Strahlqualität und gleichzeitig einer hohen optischen Leistungsdichte emittiert . Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein Halbleiterlaser ef fi zient und zuverlässig hergestellt werden kann .

Diese Aufgaben werden unter anderem durch einen Halbleiterlaser beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst . Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche .

Es wird ein Halbleiterlaser mit einer vertikalen Emissionsrichtung angegeben . Im Betrieb des Halbleiterlasers tritt die Strahlung also durch eine Strahlungsaustritts fläche des Halbleiterlasers aus , die parallel zu einer Schichtebene der Halbleiterschichten des Halbleiterlasers verläuft . Die Strahlung liegt beispielsweise im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers weist der Halbleiterlaser einen ersten aktiven Bereich und einen ersten photonischen Kristall auf .

Im Betrieb des Halbleiterlasers wird im ersten aktiven Bereich emittierte erste Strahlung teilweise mittels des ersten photonischen Kristalls in die vertikale Emissionsrichtung umgelenkt . Insbesondere propagiert die erste Strahlung in einer lateralen Richtung in einem ersten Wellenleiter .

Ein photonischer Kristall basiert insbesondere auf Interferenz- und/oder Beugungsef fekten an einer Struktur mit einem sich entlang einer, zwei oder drei Raumrichtungen periodisch ändernden Brechungsindexverlauf . Die Periode ist hierbei an die Wellenlänge der umzulenkenden Strahlung angepasst .

Beispielsweise befindet sich der erste aktive Bereich zwischen einer ersten n-leitenden Halbleiterschicht und einer ersten p-leitenden Halbleiterschicht , sodass der erste aktive Bereich in einem pn-Übergang angeordnet ist . Beispielsweise ist mittels der ersten n-leitenden Halbleiterschicht und der ersten p-leitenden Halbleiterschicht ein erster Wellenleiter gebildet , in dem die erste Strahlung im Betrieb des Halbleiterlasers in einer lateralen Richtung, also einer senkrecht zur vertikalen Emissionsrichtung verlaufenden Richtung propagiert .

In dem ersten Wellenleiter propagierende Strahlung kann über den ersten photonischen Kristall in die vertikale Emissionsrichtung ausgekoppelt werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers weist der Halbleiterlaser einen zweiten aktiven Bereich und einen zweiten photonischen Kristall auf .

Im Betrieb des Halbleiterlasers wird im zweiten aktiven Bereich emittierte zweite Strahlung teilweise mittels des zweiten photonischen Kristalls in die vertikale Emissionsrichtung umgelenkt . Insbesondere propagiert die zweite Strahlung in einer lateralen Richtung in einem zweiten Wellenleiter .

Beispielsweise befindet sich der zweite aktive Bereich zwischen einer zweiten n-leitenden Halbleiterschicht und einer zweiten p-leitenden Halbleiterschicht , sodass der zweite aktive Bereich in einem pn-Übergang angeordnet ist .

Beispielsweise ist mittels der zweiten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht ein zweiter Wellenleiter gebildet , in dem die zweite Strahlung im Betrieb des Halbleiterlasers in der lateralen Richtung propagiert . In dem zweiten Wellenleiter propagierende Strahlung kann über den zweiten photonischen Kristall in die vertikale Emissionsrichtung ausgekoppelt werden .

Der erste aktive Bereich und/oder zweite aktive Bereich umfasst insbesondere eine Quantenstruktur .

Die Bezeichnung Quantenstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere j egliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss ( " confinement" ) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können . Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantenstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung . Sie umfasst somit unter anderem Quantentöpfe ( quantum wells ) , Quantendrähte ( quantum wires ) , Quantenstäbchen ( quantum rods ) und Quantenpunkte ( quantum dots ) und j ede Kombination dieser Strukturen . Beispielsweise weisen der erste aktive Bereich und/oder der zweite aktive Bereich eine Mehrfachquantentopf (Multi Quantum Well , MQW) -Struktur mit einer Mehrzahl von Quantenschichten und zwischen den Quantenschichten angeordneten Barriereschichten auf .

Die aktiven Bereiche , die n-leitenden Halbleiterschichten und die p-leitenden Halbleiterschichten können j eweils einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers umfasst der Halbleiterlaser einen Verbindungsbereich, der in der vertikalen Emissionsrichtung zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich angeordnet ist . Der Verbindungsbereich verbindet insbesondere den ersten aktiven Bereich und den zweiten aktiven Bereich elektrisch leitend miteinander . Beispielsweise bewirkt der Verbindungsbereich eine vollständige oder zumindest teilweise optische Entkopplung zwischen der im ersten Wellenleiter und der im zweiten Wellenleiter in lateraler Richtung propagierenden Strahlung . Insbesondere befindet sich der Verbindungsbereich außerhalb des ersten und zweiten Wellenleiters .

In mindestens einer Aus führungs form umfasst der Halbleiterlaser mit einer vertikalen Emissionsrichtung einen ersten aktiven Bereich und einen ersten photonischen Kristall , wobei im Betrieb des Halbleiterlasers im ersten aktiven Bereich emittierte erste Strahlung teilweise mittels des ersten photonischen Kristalls in die vertikale Emissionsrichtung umgelenkt wird . Der Halbleiterlaser umfasst einen zweiten aktiven Bereich und einen zweiten photonischen Kristall , wobei im Betrieb des Halbleiterlasers im zweiten aktiven Bereich emittierte Strahlung teilweise mittels des zweiten photonischen Kristalls in die vertikale Emissionsrichtung umgelenkt wird . Zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich ist ein Verbindungsbereich des Halbleiterlasers angeordnet , wobei der Verbindungsbereich den ersten aktiven Bereich und den zweiten aktiven Bereich elektrisch leitend miteinander verbindet . Insbesondere propagiert die erste Strahlung in lateraler Richtung in einem ersten Wellenleiter und die zweite Strahlung propagiert in lateraler Richtung in einem zweiten Wellenleiter .

Entlang der vertikalen Emissionsrichtung gesehen befinden sich also der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich übereinander . Die erste Strahlung und die zweite Strahlung können also durch dieselbe Strahlungsaustritts fläche austreten und hierbei vollständig oder zumindest teilweise überlappen, sodass die optische Leistungsdichte der insgesamt vom Halbleiterlaser emittierten Strahlung erhöht wird, insbesondere bei demselben Betriebs ström .

Entlang der vertikalen Emissionsrichtung gesehen können sich der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich zwischen einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterlasers befinden . Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt können Ladungsträger in den ersten aktiven Bereich und den zweiten aktiven Bereich inj i ziert werden und unter Emission von erster Strahlung beziehungsweise zweiter Strahlung rekombinieren .

Beispielsweise weist der Halbleiterlaser genau zwei Kontakte , also den ersten Kontakt und den zweiten Kontakt , auf .

Davon abweichend kann ein dritter Kontakt vorhanden sein, der den Halbleiterlaser zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich elektrisch kontaktiert . Beispielsweise grenzt der dritte Kontakt an den Verbindungsbereich an . Mittels eines solchen dritten Kontakts können der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich unabhängig voneinander betrieben und beispielsweise mit voneinander verschiedenen Betriebsspannungen versorgt werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers zeigen eine Durchlassrichtung des ersten aktiven Bereichs und eine Durchlassrichtung des zweiten aktiven Bereichs in dieselbe Richtung . Mit anderen Worten, sind der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich bezüglich ihrer Durchlassrichtung parallel und nicht antiparallel zueinander angeordnet . Beispielsweise ist die erste n-leitende Halbleiterschicht auf der der Strahlungsaustritts fläche zugewandten Seite des ersten aktiven Bereichs und die zweite n-leitende Halbleiterschicht auf der der Strahlungsaustritts fläche zugewandten Seite des zweiten aktiven Bereichs angeordnet . Alternativ kann die erste n- leitende Halbleiterschicht auf der der Strahlungsaustritts fläche abgewandten Seite des ersten aktiven Bereichs und die zweite n-leitende Halbleiterschicht auf der der Strahlungsaustritts fläche abgewandten Seite des zweiten aktiven Bereichs angeordnet sein .

Eine elektrische Serienverschaltung des ersten aktiven Bereichs und des zweiten aktiven Bereichs ist so vereinfacht erzielbar . Insbesondere bei Vorhandensein eines dritten Kontakts können die Durchlassrichtung des ersten aktiven Bereichs und die Durchlassrichtung des zweiten aktiven Bereichs aber auch antiparallel zueinander verlaufen .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers sind der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich gleichartig ausgebildet . Gleichartig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Halbleiterschichten des ersten aktiven Bereichs und des zweiten aktiven Bereichs hinsichtlich ihrer Schichtdicken und ihrer Material zusammensetzung allenfalls im Rahmen von fertigungsbedingten Schwankungen voneinander unterscheiden . Insbesondere sind der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich dazu eingerichtet , dass sich eine Peakwellenlänge der ersten Strahlung und eine Peakwellenlänge der zweiten Strahlung nicht oder nur geringfügig, beispielsweise um höchstens 10 nm, voneinander unterscheiden . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers sind der erste photonische Kristall und der zweite photonische Kristall gleichartig ausgebildet . Insbesondere in Verbindung mit einem ersten aktiven Bereich und einem zweiten aktiven Bereich, die gleichartig ausgebildet sind, kann so eine Kopplung, insbesondere eine Modenkopplung ( englisch : mode locking) , zwischen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung erzielt werden . Dadurch kann der Halbleiterlaser insgesamt Strahlung mit einer besonders hohen Ef fi zienz erzeugen . Dies ist j edoch nicht zwingend erforderlich . Alternativ kann der Halbleiterlaser gezielt so ausgebildet sein, dass sich die erste Strahlung und die zweite Strahlung hinsichtlich zumindest einer Eigenschaft voneinander unterscheiden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers unterscheiden sich die erste Strahlung und die zweite Strahlung entlang der vertikalen Emissionsrichtung bezüglich ihrer Polarisationsrichtung voneinander . Beispielsweise verlaufen die Polarisationsrichtungen senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zueinander . Die optische Kopplung zwischen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung kann so minimiert werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers unterscheiden sich der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich bezüglich einer Material zusammensetzung voneinander . Durch unterschiedliche Material zusammensetzungen können für die erste Strahlung und die zweite Strahlung voneinander verschiedene Peakwellenlängen erzeugt werden . Alternativ oder ergänzend können unterschiedliche Peakwellenlängen auch durch unterschiedliche Schichtdicken der Quantenschichten in den aktiven Bereichen erzielt werden . Beispielsweise basieren der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich auf voneinander verschiedenen Verbindungshalbleitermaterial Systemen .

Zum Beispiel basiert der erste aktive Bereich auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial und der zweite aktive Bereich auf einem Arsenid- oder Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial oder umgekehrt . Dadurch kann ein Halbleiterlaser erzielt werden, bei dem aus derselben Strahlungsaustritts fläche Strahlungsanteile austreten, die sich in Bezug auf die Peakwellenlänge vergleichsweise stark voneinander unterscheiden . Beispielsweise unterscheiden sich die Peakwellenlänge der ersten Strahlung und die Peakwellenlänge der zweiten Strahlung um mindestens 20 nm oder mindestens 50 nm oder mindestens 100 nm voneinander .

Auf „Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass das Halbleitermaterial , insbesondere eines aktiven Bereichs , ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial , vorzugsweise Al x In y Gai- x-y N aufweist oder aus diesem besteht , wobei 0 < x < 1 , 0 < y < 1 und x + y < 1 gilt . Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen . Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen . Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel j edoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al , Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof fe ersetzt und/oder ergänzt sein können .

Auf „Arsenid- oder Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, das Halbleitermaterial , insbesondere eines aktiven Bereichs , ein Verbindungshalbleitermaterial mit Arsen und/oder Phosphor als Gruppe-V-Element aufweist , vorzugsweise Al x In y Gai- x-y P z Asi- z aufweist oder aus diesem besteht , wobei 0 < x < 1 , 0 < y < 1 , x +y < 1 und 0 < z < 1 . Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen . Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen . Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel j edoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al , Ga, In, P, As ) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof fe ersetzt und/oder ergänzt sein können .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers ist der Verbindungsbereich ein Tunnelübergang . Über einen Tunnelübergang können der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich in eine gemeinsame epitaktische Halbleiterschichtenfolge integriert werden, wobei der Tunnelübergang eine elektrische Serienverschaltung zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich bewirkt .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers weist der Verbindungsbereich ein TCO ( transparent conductive oxide , kurz „TCO" ) -Material auf .

Transparente , elektrisch leitende Oxide sind transparente , elektrisch leitende Materialien, in der Regel Metalloxide , wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid ( ITO) . Neben binären Metallsauerstof fverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In 2 03 gehören auch ternäre Metallsauerstof fverbindungen, wie beispielsweise Zn 2 SnO4 , CdSnOa, ZnSnOs, MgIn 2 O4 , GalnOs, Zn 2 In 2 O5 oder In 4 Sn 3 0i 2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Weiterhin kann es möglich sein, dass die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung entsprechen und auch p- oder n-dotiert sein können .

Über ein TCO-Material können der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich in den Halbleiterlaser integriert und insbesondere gemeinsam elektrisch kontaktiert werden, obwohl der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich bei der Herstellung des Halbleiterlasers separat voneinander hergestellt , beispielsweise auf getrennten Aufwachssubstraten epitaktisch abgeschieden werden .

Der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich können hierbei auf demselben Halbleitermaterialsystem oder auf voneinander verschiedenen Halbleitermaterialsystemen basieren .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers ist auf einer der Strahlungsaustritts fläche gegenüber liegenden Seite des ersten aktiven Bereichs ein Reflektor angeordnet . Insbesondere befinden sich der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich zwischen dem Reflektor und der Strahlungsaustritts fläche . Beispielsweise weist der Reflektor eine Ref lektivität von mindestens 90 % oder mindestens 95 % oder mindestens 99 % auf . Der Reflektor kann als Bragg-Ref lektor , als Metallreflektor oder als eine Kombination davon ausgebildet sein . An der Strahlungsaustritts fläche beträgt die Ref lektivität beispielsweise höchstens 50% oder höchstens 20% oder höchstens 10% .

Im Betrieb des Halbleiterlasers kann sich in der vertikalen Emissionsrichtung ein Stehwellenfeld ausbilden . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterlasers ist der Verbindungsbereich in einem Minimum des Stehwellenfelds angeordnet ist . Derartige Minima in einem Stehwellenfeld werden auch als Knoten bezeichnet .

Absorptionsverluste innerhalb des Verbindungsbereichs können so minimiert werden . Hierfür können die Abstände zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich und/oder die Abstände zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem Reflektor des Halbleiterlasers und/oder der Abstand zwischen dem zweiten aktiven Bereich und dem Reflektor angepasst sein .

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers angegeben . Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Halbleiterlasers . Im Zusammenhang mit dem Halbleiterlaser beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt .

In mindestens einer Aus führungs form des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt , in dem ein erster aktiver Bereich und ein erster photonischer Kristall bereitgestellt werden . Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt , in dem ein zweiter aktiver Bereich und ein zweiter photonischer Kristall auf dem ersten aktiven Bereich angeordnet werden, wobei zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich ein Verbindungsbereich angeordnet ist . Der Verbindungsbereich verbindet den ersten aktiven Bereich und den zweiten aktiven Bereich elektrisch leitend miteinander .

Der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich werden also entlang einer vertikalen Emissionsrichtung übereinander gestapelt angeordnet . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird der zweite aktive Bereich separat vom ersten aktiven Bereich auf einem Ausgangsträger abgeschieden . Der Ausgangsträger ist beispielsweise ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung des zweiten aktiven Bereichs . Beim Anordnen auf dem ersten aktiven Bereich wird der zweite aktive Bereich über den Verbindungsbereich an dem ersten aktiven Bereich befestigt . Der zweite aktive Bereich wird also nicht auf demselben Träger abgeschieden, auf dem auch der erste aktive Bereich abgeschieden worden ist . Der Ausgangsträger kann also unabhängig von dem Material des ersten aktiven Bereichs beispielsweise im Hinblick auf eine geeignete Kristallstruktur für die Abscheidung des zweiten aktiven Bereichs gewählt werden . Das Ausbilden des zweiten photonischen Kristalls kann vor oder nach dem Befestigen des zweiten aktiven Bereichs am ersten aktiven Bereich erfolgen .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird der Ausgangsträger entfernt , bevor der zweite aktive Bereich an dem ersten aktiven Bereich befestigt wird . Der zweite aktive Bereich kann so an dem ersten aktiven Bereich derart befestigt werden, dass die ursprünglich dem Ausgangsträger zugewandte Seite des zweiten aktiven Bereichs beim Befestigen an dem ersten aktiven Bereich dem ersten aktiven Bereich zugewandt ist .

Beispielsweise wird der zweite aktive Bereich an einem weiteren Träger befestigt , bevor der Ausgangsträger entfernt wird . Der weitere Träger kann also den zweiten aktiven Bereich mechanisch stabilisieren, während er an dem ersten aktiven Bereich befestigt wird . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens enthält der Verbindungsbereich ein TCO-Material . Insbesondere werden eine erste Teilschicht des Verbindungsbereichs auf dem ersten aktiven Bereich und eine zweite Teilschicht des Verbindungsbereichs auf dem zweiten aktiven Bereich ausgebildet , sodass beim Anordnen des zweiten aktiven Bereichs auf dem ersten aktiven Bereich die erste Teilschicht und die zweite Teilschicht aneinander gebondet werden . Beispielsweise wird zwischen der ersten Teilschicht und der zweiten Teilschicht eine direkte Bondverbindung ausgebildet .

Bei einer direkten Bondverbindung werden die miteinander zu verbindenden Verbindungspartner, also beispielsweise die erste Teilschicht und die zweite Teilschicht , über Wasserstof fbrücken-Bindungen oder van-der-Waals- Wechselwirkungen mechanisch stabil miteinander verbunden . Eine Fügeschicht wie beispielsweise eine Klebeschicht ist hierfür nicht erforderlich .

Durch eine direkte Bondverbindung zwischen zwei Teilschichten, die j eweils ein TCO-Material aufweisen oder aus einem solchen Material bestehen, kann eine mechanisch stabile , elektrisch leitende und insbesondere im sichtbaren Spektralbereich optisch durchlässige Verbindung gebildet werden .

Erforderlichenfalls können die erste Teilschicht und/oder die zweite Teilschicht vor dem Bonden planarisiert werden .

Grundsätzlich können aber auch andere elektrisch leitfähige Arten einer Verbindung hergestellt werden, solange die Verbindung eine hinreichende optische Transmission für die im Halbleiterlaser zu erzeugende Strahlung aufweist . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens ist der Verbindungsbereich ein Tunnelübergang, wobei der zweite aktive Bereich auf dem Tunnelübergang abgeschieden wird . Das Anordnen des zweiten aktiven Bereichs auf dem ersten aktiven Bereich erfolgt in diesem Fall also durch eine insbesondere epitaktische Abscheidung des zweiten aktiven Bereichs auf dem ersten aktiven Bereich . Die epitaktische Abscheidung des ersten aktiven Bereichs und des zweiten aktiven Bereichs kann also auf demselben Aufwachssubstrat erfolgen .

Insbesondere erfolgt die Abscheidung des zweiten aktiven Bereichs nach dem Ausbilden des ersten photonischen Kristalls .

Der erste photonische Kristall und/oder der zweite photonische Kristall können beispielsweise mittels eines nasschemischen oder trockenchemischen Ätzverfahrens hergestellt werden .

Nach dem Ätzen kann das so strukturierte Halbleitermaterial zur Ausbildung des zweiten aktiven Bereichs epitaktisch überwachsen werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird der erste aktive Bereich auf einem Träger bereitgestellt und der Träger wird nach dem Anordnen des zweiten aktiven Bereichs auf dem ersten aktiven Bereich entfernt . Beispielsweise ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung des ersten aktiven Bereichs . Das Entfernen des Trägers und/oder des Ausgangsträgers kann beispielsweise mittels eines Laserablöseverfahrens ( Laser Li ft Of f , LLO) , chemisch, etwa mittels elektrochemischen Ätzens , und/oder mechanisch, etwa mittels Schlei fens oder Polierens erfolgen . Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Aus führungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren .

Es zeigen :

Figur 1 ein Aus führungsbeispiel für einen Halbleiterlaser in schematischer Schnittansicht ;

Figur 2 ein Aus führungsbeispiel für einen Halbleiterlaser in schematischer Schnittansicht ; die Figuren 3A bis 3G ein Aus führungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers anhand von j eweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten; die Figuren 4A bis 4H ein Aus führungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers anhand von j eweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten; und die Figuren 5A bis 5E ein Aus führungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers anhand von j eweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Z wischen schritten .

Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen .

Die Figuren sind j eweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu . Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zum verbesserten Verständnis oder zur besseren Darstellbarkeit übertrieben groß dargestellt sein .

In Figur 1 ist ein Aus führungsbeispiel für einen Halbleiterlaser 1 mit vertikaler Emissionsrichtung 11 gezeigt . Der Halbleiterlaser 1 weist einen ersten aktiven Bereich 20 und einen photonischen Kristall 25 auf . Im Betrieb des Halbleiterlasers 1 wird im ersten aktiven Bereich 20 emittierte erste Strahlung teilweise mittels des ersten photonischen Kristalls 25 in die vertikale Emissionsrichtung 11 umgelenkt .

Der Halbleiterlaser umfasst weiterhin einen zweiten aktiven Bereich 30 und einen zweiten photonischen Kristall 35 , wobei im Betrieb des Halbleiterlasers im zweiten aktiven Bereich 30 emittierte zweite Strahlung teilweise mittels des zweiten photonischen Kristalls 35 in die vertikale Emissionsrichtung 11 umgelenkt wird . Zwischen dem ersten aktiven Bereich 20 und dem zweiten aktiven Bereich 30 ist ein Verbindungsbereich 4 des Halbleiterlasers 1 angeordnet , wobei der Verbindungsbereich 4 den ersten aktiven Bereich 20 und den zweiten aktiven Bereich 30 elektrisch leitend miteinander verbindet .

Der erste aktive Bereich 20 befindet sich zwischen einer ersten n-leitenden Halbleiterschicht 21 und einer ersten p- leitenden Halbleiterschicht 22 . Die erste n-leitende Halbleiterschicht 21 und die erste p-leitende Halbleiterschicht 22 sind Teil eines ersten Wellenleiters 2 , in dem die im ersten aktiven Bereich 20 im Betrieb erzeugte erste Strahlung in lateraler Richtung, also senkrecht zur vertikalen Emissionsrichtung 11 , propagiert . Innerhalb des ersten Wellenleiters 2 befindet sich der erste photonische Kristall 25 , sodass die in lateraler Richtung propagierende Strahlung mit dem ersten photonischen Kristall wechselwirkt und in die vertikale Emissionsrichtung 11 umgelenkt wird .

Entsprechend befindet sich der zweite aktive Bereich 30 zwischen einer zweiten n-leitenden Schicht 31 und einer zweiten p-leitenden Schicht 32 . Mittels der zweiten n- leitenden Schicht 31 und der zweiten p-leitenden Schicht 32 ist ein zweiter Wellenleiter 3 gebildet , in dem die im zweiten aktiven Bereich 30 erzeugte Strahlung in lateraler Richtung propagiert .

Der erste photonische Kristall 25 kann sich vollständig innerhalb oder nur zum Teil in der ersten p-leitenden Halbleiterschicht 22 oder in der ersten n-leitenden Halbleiterschicht 21 befinden . Der erste photonische Kristall 25 kann sich j edoch auch außerhalb der ersten n-leitenden Halbleiterschicht 21 und außerhalb der ersten p-leitenden Halbleiterschicht 22 befinden, solange eine hinreichende Wechselwirkung zwischen der im ersten Wellenleiter 2 in lateraler Richtung propagierenden ersten Strahlung und dem ersten photonischen Kristall 25 besteht .

Der zweite photonische Kristall 35 kann sich vollständig innerhalb oder nur zum Teil in der zweiten p-leitenden Halbleiterschicht 32 oder in der zweiten n-leitenden Halbleiterschicht 31 befinden . Der zweite photonische Kristall 35 kann sich j edoch auch außerhalb der zweiten n- leitenden Halbleiterschicht 31 und außerhalb der zweiten p- leitenden Halbleiterschicht 32 befinden, solange eine hinreichende Wechselwirkung zwischen der im zweiten Wellenleiter 3 in lateraler Richtung propagierenden zweiten Strahlung und dem zweiten photonischen Kristall 25 besteht .

Zwischen dem ersten Wellenleiter 2 und dem zweiten Wellenleiter 3 befindet sich der Verbindungsbereich 4 . Dadurch wird die optische Kopplung zwischen dem ersten Wellenleiter 2 und dem zweiten Wellenleiter 3 verringert . Der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 befinden sich also j eweils in einem eigenen Wellenleiter .

Entlang der vertikalen Emissionsrichtung 11 gesehen, befinden sich der erste aktive Bereich 20 und der zweiten aktive Bereich 30 zwischen einer Strahlungsaustritts fläche 10 und einem Reflektor 7 . Der Reflektor 7 ist beispielsweise durch einen Bragg-Ref lektor , einen Metallreflektor oder eine Kombination davon gebildet . Beispielsweise weist der Reflektor eine Ref lektivität von mindestens 90 % oder mindestens 95 % oder mindestens 99 % auf . Auf der dem ersten aktiven Bereich 20 abgewandten Seite des Reflektors 7 ist vorzugsweise kein Reflektor angeordnet . Optional kann zur Verringerung der Reflexion an der Strahlungsausritts fläche 10 eine Antireflexbeschichtung angeordnet sein ( in Figur 1 nicht expli zit gezeigt ) .

In dem gezeigten Aus führungsbeispiel ist die Strahlungsaustritts fläche 10 durch einen Träger 5 gebildet , auf dem der erste aktive Bereich 20 angeordnet ist . Beispielsweise handelt es sich bei dem Träger um ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung des ersten aktiven Bereichs 20 .

Der Träger 5 ist für die erste Strahlung und die zweite Strahlung durchlässig . Auf der der Strahlungsaustritts fläche 10 abgewandten Seite des Reflektors 7 ist ein weiterer Träger 51 angeordnet . Der weitere Träger 51 befindet sich außerhalb des Strahlenpfads der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung und kann daher weitgehend unabhängig von seinen optischen Eigenschaften gewählt werden, beispielsweise im Hinblick auf seine elektrische Leitfähigkeit , Verarbeitbarkeit oder auf kostengünstige Verfügbarkeit .

Auf dem weiteren Träger 51 ist ein erster Kontakt 81 für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterlasers angeordnet . Der erste Kontakt 81 kann sich groß flächig oder auch voll flächig über den weiteren Träger 51 erstrecken .

Auf der Strahlungsaustritts fläche 10 ist ein zweiter Kontakt 82 angeordnet . Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem ersten Kontakt 81 und dem zweiten Kontakt 82 können Ladungsträger von entgegengesetzten Seiten in den ersten aktiven Bereich 20 und den zweiten aktiven Bereich 30 inj i ziert werden und dort unter Emission von erster Strahlung beziehungsweise zweiter Strahlung rekombinieren .

Der zweite Kontakt 82 ist beispielsweise ringförmig oder rahmenförmig ausgebildet . Für eine verbesserte Stromaufweitung in lateraler Richtung kann die Strahlungsaustritts fläche 10 durch eine Stromaufweitungsschicht gebildet sein, die auf dem Träger 5 angeordnet und mit dem zweiten Kontakt 82 elektrisch leitend verbunden ist . Beispielsweise enthält die Stromaufweitungsschicht ein TCO-Material . Eine solche Stromaufweitungsschicht kann groß flächig oder auch voll flächig auf der Strahlungsaustritts fläche 10 angeordnet sein . Der Reflektor 7 ist über eine Fügeschicht 91 , beispielsweise eine Lotschicht oder eine elektrisch leitfähige Klebeschicht mit dem weiteren Träger 51 elektrisch leitend verbunden .

Zwischen der zweiten p-leitenden Halbleiterschicht 32 und dem Reflektor 7 ist eine Anschlussschicht 33 angeordnet . Die Anschlussschicht 33 kann ein Halbleitermaterial oder ein TCO- Material enthalten . Über die Dicke der Anschlussschicht 33 ist insbesondere der Abstand des zweiten aktiven Bereichs 30 vom Reflektor 7 einstellbar .

Im Betrieb des Halbleiterlasers 1 kann sich entlang der vertikalen Emissionsrichtung 11 ein Stehwellenfeld ausbilden . Der Verbindungsbereich 4 ist vorzugsweise so angeordnet , dass er sich in einem Minimum des Stehwellenfelds befindet .

Dadurch können Absorptionsverluste in dem Verbindungsbereich 4 reduziert werden .

Bei dem Verbindungsbereich 4 kann es sich um ein TCO-Material oder um einen Tunnelübergang handeln .

Der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 sind bezüglich ihrer Durchlassrichtung parallel und nicht antiparallel zueinander angeordnet . Eine elektrische Serienverschaltung des ersten aktiven Bereichs 20 und des zweiten aktiven Bereichs 30 und eine gemeinsame elektrische Kontaktierung über den ersten Kontakt 81 und dem zweiten Kontakt 82 werden so vereinfacht .

Beispielsweise ist die erste n-leitende Halbleiterschicht 21 zwischen dem ersten aktiven Bereich 20 und der Strahlungsaustritts fläche 10 angeordnet und die zweite n- leitende Halbleiterschicht 31 ist zwischen dem zweiten aktiven Bereich 30 und der Strahlungsaustritts fläche 10 angeordnet .

Alternativ können diese n-leitenden Halbleiterschichten 21 , 31 auch j eweils auf der der Strahlungsaustritts fläche abgewandten Seite des zugehörigen aktiven Bereichs angeordnet sein .

Von der gezeigten Darstellung in Figur 1 abweichend kann auch ein dritter Kontakt vorhanden sein, der den Halbleiterlaser 1 zwischen dem ersten aktiven Bereich 20 und dem zweiten aktiven Bereich 30 elektrisch kontaktiert . Die aktiven Bereiche 20 , 30 können so unabhängig voneinander angesteuert und beispielsweise auch mit voneinander verschiedenen Betriebsströmen oder Betriebsspannungen versorgt werden .

Der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 können gleichartig ausgebildet sein, sodass sich die Peakwellenlängen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung nicht oder nur geringfügig voneinander unterscheiden . Weiterhin können auch der erste photonische Kristall 25 und der zweite photonische Kristall 35 gleichartig ausgebildet sein .

Dadurch kann sich im Betrieb des Halbleiterlasers ein besonders ef fektiver Betrieb einstellen, bei dem eine Modenkopplung zwischen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung erfolgt .

Davon abweichend können sich der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 auch gezielt voneinander unterscheiden, sodass die erste Strahlung und die zweite Strahlung voneinander verschiedene Peakwellenlängen aufweisen . In diesem Fall kann also ein Halbleiterlaser 1 bereitgestellt werden, bei dem aus derselben Strahlungsaustritts fläche 10 Strahlungsanteile mit voneinander verschiedenen Peakwellenlängen austreten, wobei die Strahlungsanteile zumindest teilweise oder vollständig überlappend aus der Strahlungsaustritts fläche 10 austreten können .

Besonders große Unterschiede zwischen den Peakwellenlängen der ersten Strahlung und der zweiten Strahlung können erzielt werden, wenn die aktiven Bereiche 20 , 30 auf voneinander verschiedenen Halbleitermaterialsystemen basieren . Beispielsweise kann der erste aktive Bereich 20 auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basieren und zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten oder blauen Spektralbereich vorgesehen sein, während der zweite aktive Bereich 30 auf Arsenid- oder Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial basiert und zur Erzeugung von Strahlung im grünen, orangen, roten oder infraroten Spektralbereich vorgesehen ist .

Alternativ oder ergänzend kann der Halbleiterlaser 1 so ausgebildet sein, dass sich die erste Strahlung und die zweite Strahlung entlang der vertikalen Emissionsrichtung bezüglich ihrer Polarisationsrichtung voneinander unterscheiden . Hierfür können beispielsweise der erste photonische Kristall 25 und der zweite photonische Kristall 35 so strukturiert ausgebildet werden, dass sich für die erste Strahlung und die zweite Strahlung unterschiedliche Vorzugsrichtungen für die Polarisation einstellen .

Durch die beschriebene Stapelung des ersten aktiven Bereichs 20 und des zweiten aktiven Bereichs 30 entlang der vertikalen Emissionsrichtung 11 kann die optische Leistungsdichte der insgesamt erzeugten Strahlung erhöht werden . Grundsätzlich können auch mehr als zwei aktive Bereiche 20 , 30 entlang der vertikalen Emissionsrichtung 11 übereinander gestapelt werden .

Das in Figur 2 dargestellte Aus führungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Aus führungsbeispiel . Im Unterschied hierzu ist der Träger 5 entfernt , sodass die Strahlungsaustritts fläche 10 durch die erste n-leitende Halbleiterschicht 21 gebildet ist . In diesem Fall fungiert der weitere Träger 51 als mechanisch stabilisierendes Element des Halbleiterlasers 1 . Das Aufwachssubstrat , auf dem die epitaktische Abscheidung der Halbleiterschichten des ersten Wellenleiters 2 erfolgt ist , ist in dem Halbleiterlaser 1 also nicht mehr vorhanden . Für die epitaktische Abscheidung kann damit auch ein Material Anwendung finden, das für die im Halbleiterlaser 1 zu erzeugende Strahlung nicht durchlässig und/oder nicht elektrisch leitfähig ist .

Anhand der Figuren 3A bis 3G ist ein Aus führungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers gezeigt . Zur vereinfachten Darstellung ist lediglich ein Bereich gezeigt , aus dem bei der Herstellung ein Halbleiterlaser 1 hervorgeht . Mit dem beschriebenen Verfahren kann j edoch eine Viel zahl von Halbleiterlasern gleichzeitig hergestellt und durch beispielsweise abschließendes Vereinzeln erzeugt werden .

Wie in Figur 3A dargestellt , wird auf einem Träger 5 , beispielsweise einem Aufwachssubstrat ein erster aktiver Bereich 20 bereitgestellt . Der erste aktive Bereich 20 befindet sich zwischen einer ersten n-leitenden Halbleiterschicht 21 und einer ersten p-leitenden Halbleiterschicht 22 . Dem ersten aktiven Bereich 20 ist ein erster photonischer Kristall 25 angeordnet . Der erste photonische Kristall 25 kann in der ersten p-leitenden Halbleiterschicht 22 oder außerhalb der zweiten p-leitenden Halbleiterschicht 22 ausgebildet werden .

Auf der ersten p-leitenden Halbleiterschicht 22 ist eine erste Teilschicht 41 eines in einem späteren Schritt gebildeten Verbindungsbereichs angeordnet .

Wie in Figur 3B dargestellt , wird ein zweiter aktiver Bereich 30 auf einem Ausgangsträger 50 ausgebildet . Beispielsweise ist der Ausgangsträger 50 ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung des zweiten aktiven Bereichs 30 . Der zweite aktive Bereich 30 befindet sich zwischen einer zweiten n-leitenden Halbleiterschicht 31 und einer zweiten p- leitenden Halbleiterschicht 32 . Dem zweiten aktiven Bereich 30 ist ein zweiter photonischer Kristall 35 zugeordnet . Der zweite photonische Kristall 35 kann vollständig oder teilweise in der zweiten p-leitenden Halbleiterschicht 32 oder vollständig oder teilweise in einer auf der zweiten p- leitenden Halbleiterschicht 32 angeordneten Anschlussschicht 33 ausgebildet sein .

Auf einer dem Ausgangssubstrat 30 abgewandten Seite des zweiten aktiven Bereichs 30 ist ein Reflektor 7 angeordnet .

Der erste photonische Kristall 25 und der zweite photonische Kristall 35 werden auf der dem j eweiligen Aufwachssubstrat abgewandten Seite des zugehörigen ersten aktiven Bereichs 20 beziehungsweise zweiten aktiven Bereichs 30 ausgebildet . Sowohl der erste aktive Bereich 20 als auch der zweite aktive Bereich 30 werden also auf dem j eweiligen Aufwachssubstrat abgeschieden, bevor die Strukturierung für die Ausbildung des j eweils zugeordneten photonischen Kristalls erfolgt . So kann für beide aktive Bereiche 20 , 30 zuverlässig eine hohe Kristallqualität erzielt werden .

Wie in Figur 3C dargestellt , wird der Reflektor 7 über eine Fügeschicht 91 an einem weiteren Träger 51 befestigt . Der Ausgangsträger 50 wird entfernt , beispielsweise mittels Auflösens einer Opferschicht 6 (vergleiche Figur 3B ) .

Auf die so freigelegte zweite n-leitende Halbleiterschicht 31 wird eine zweite Teilschicht 42 eines Verbindungsbereichs aufgebracht ( Figur 3D) .

Wie in Figur 3E dargestellt , werden der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 aneinander befestigt , wobei die erste Teilschicht 41 und die zweite Teilschicht 42 einander zugewandt sind und durch ein Bondverfahren, beispielsweise direktes Bonden, aneinander befestigt werden, sodass ein Verbindungsbereich 4 entsteht ( Figur 3F) .

Vor dem Herstellen der Bondverbindung können die erste Teilschicht 41 und/oder die zweite Teilschicht 42 planarisiert werden, beispielsweise durch chemomechanisches Polieren .

Der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 werden zwischen einem ersten Kontakt 81 und einem zweiten Kontakt 82 angeordnet . Der erste Kontakt 81 und/oder der zweite Kontakt 82 können j edoch auch in einem früheren Verfahrensstadium gebildet werden . In Figur 3G ist der so hergestellte Halbleiterlaser 1 dargestellt , der beispielsweise wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben ausgebildet ist .

Ein weiteres Aus führungsbeispiel für ein Verfahren ist anhand der Figuren 4A bis 4H schematisch illustriert . Dieses Verfahren entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den Figuren 3A bis 3G dargestellten Aus führungsbeispiel .

Insbesondere erfolgen die in den Figuren 4A bis 4 F dargestellten Zwischenschritte analog zu den Zwischenschritten gemäß den Figuren 3A bis 3F .

Nachfolgend wird auf den weiteren Träger 51 ein erster Kontakt 81 aufgebracht ( Figur 4G) .

Der Träger 5 wird entfernt . Auf die so freigelegte erste n- leitende Halbleiterschicht 21 wird der zweite Kontakt 82 aufgebracht ( Figur 4H) .

Bei diesem Aus führungsbeispiel des Verfahrens sind also sowohl der erste aktive Bereich 20 als auch der zweite aktive Bereich 30 von ihrem ursprünglichen Aufwachssubstrat getrennt . Somit sind beide Aufwachssubstrate unabhängig von ihren optischen Eigenschaften und ihren elektrischen Eigenschaften wählbar . Beispielsweise kann so für aktive Bereiche basierend auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial Saphir als Aufwachssubstrat eingesetzt werden .

Ein weiteres Aus führungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers ist anhand der Figuren 5A bis 5E schematisch dargestellt . Dieses Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von den beiden vorangegangen Aus führungsbeispielen insbesondere dadurch, dass der erste aktive Bereich 20 und der zweite aktive Bereich 30 nicht auf verschiedenen Trägern getrennt voneinander hergestellt und nachfolgend miteinander verbunden werden .

Wie in Figur 5A dargestellt , werden der erste aktive Bereich 20 , die erste n-leitende Halbleiterschicht 21 und die erste p-leitende Halbleiterschicht 22 auf einem Träger 5 , beispielsweise einem Aufwachssubstrat epitaktisch abgeschieden . Die erste p-leitende Halbleiterschicht 22 wird zur Ausbildung eines ersten photonischen Kristalls 25 strukturiert , beispielsweise durch ein nasschemisches oder trockenchemisches Ätzverfahren .

Der erste photonische Kristall 25 wird nachfolgend zur Ausbildung eines Verbindungsbereichs 4 und eines zweiten aktiven Bereichs 30 epitaktisch überwachsen ( Figur 5C ) .

Der Verbindungsbereich 4 ist in diesem Fall ein Tunnelübergang, bei dem eine erste Teilschicht 41 und eine zweite Teilschicht 42 j eweils hochdotierte Halbleiterschichten mit zueinander entgegengesetztem Leitungstyp sind . Beispielsweise beträgt eine Dotierkonzentration der ersten Teilschicht 41 und/oder der zweiten Teilschicht 42 mindestens 1 * 10 19 cm -3 oder mindestens 1 * 10 20 cm -3 Über diesen Tunnelübergang können die aktiven Bereiche 20 , 30 elektrisch zueinander in Serie verschaltet werden .

Wie in Figur 5 dargestellt , werden nachfolgend wie im

Zusammenhang mit den vorangegangenen Aus führungsbeispielen beschrieben, eine Anschlussschicht 33 und ein Reflektor 7 aufgebracht . Der Reflektor 7 wird über eine Fügeschicht 91 an einem weiteren Träger 51 befestigt .

Wie in Figur 5E dargestellt , wird der Träger 5 entfernt und der erste Kontakt 81 und der zweite Kontakt 82 werden aufgebracht . Der so fertiggestellte Halbleiterlaser ist in Figur 5E dargestellt .

Von der Darstellung in Figur 5E abweichend kann der Träger 5 analog zu Figur 1 in dem Halbleiterlaser 1 auch verbleiben .

Mit den beschriebenen Verfahren können auf zuverlässige Weise aktive Bereiche entlang der vertikalen Emissionsrichtung übereinander gestapelt werden, wodurch ein Halbleiterlaser mit erhöhter optischer Leistungsdichte zuverlässig hergestellt werden kann .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2021 133 904 . 9 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder den Aus führungsbeispielen angegeben ist . Bezugs zeichenliste

1 Halbleiterlaser

10 Strahlungsaustritts fläche

11 vertikale Emissionsrichtung

2 erster Wellenleiter

20 erster aktiver Bereich

21 erste n-leitende Halbleiterschicht

22 erste p-leitende Halbleiterschicht

25 erster photonischer Kristall

3 zweiter Wellenleiter

30 zweiter aktiver Bereich

31 zweite n-leitende Halbleiterschicht

32 zweite p-leitende Halbleiterschicht

33 Anschlussschicht

35 zweiter photonischer Kristall

4 Verbindungsbereich

41 erste Teilschicht

42 zweite Teilschicht

5 Träger

50 Ausgangsträger

51 weiterer Träger

6 Opferschicht

7 Reflektor

81 erster Kontakt

82 zweiter Kontakt

91 Fügeschicht