Beschreibung

HALBLEI ERSTRAHLUNGSQUELLE Es wird eine Halbleiterstrahlungsquelle angegeben. Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, eine

Halbleiterstrahlungsquelle anzugeben, die effizient mit hohen Strömen gepulst betreibbar ist.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine

Halbleiterstrahlungsquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterstrahlungsquelle einen oder mehrere

Halbleiterchips. Der mindestens eine Halbleiterchip ist zur Strahlungserzeugung eingerichtet. Das heißt, die im Betrieb der Halbleiterstrahlungsquelle emittierte Strahlung wird von dem mindestens einen Halbleiterchip generiert. Bei dem

Halbleiterchip handelt es sich bevorzugt um einen

Halbleiterlaserchip, wie einen kantenemittierenden

Halbleiterlaser oder einen oberflächenemittierenden

Halbleiterlaser, beispielsweise einen

oberflächenemittierenden Laser mit einer vertikalen

Resonatorstruktur, englisch vertical cavity surface emitting laser oder kurz VCSEL. Ebenso kann es sich bei dem

Halbleiterchip um eine Superlumineszenzdiode handeln.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip dazu eingerichtet, nahultraviolette Strahlung, sichtbares Licht oder nahinfrarote Strahlung zu erzeugen. Eine Wellenlänge maximaler Intensität der vom Halbleiterchip erzeugten Strahlung liegt beispielsweise bei mindestens

360 nm oder 400 nm oder 700 nm und/oder bei höchstens 1080 nm oder 960 nm oder 860 nm oder 485 nm. Es ist möglich, dass Strahlung aus mehreren verschiedenen Spektralbereichen emittiert wird. Beispielsweise können mehrere Halbleiterchips mit unterschiedlicher Wellenlänge maximaler Intensität in der Halbleiterstrahlungsquelle miteinander kombiniert sein.

Alternativ wird bestimmungsgemäß nur eine bestimmte

Wellenlänge erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterstrahlungsquelle einen oder mehrere

Kondensatorkörper. Über den mindestens einen

Kondensatorkörper wird der zumindest eine Halbleiterchip elektrisch bestromt, insbesondere in einem Impulsbetrieb. Das heißt, der Kondensatorkörper ist zum elektrischen Betreiben des Halbleiterchips eingerichtet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Halbleiterchip und der Kondensatorkörper übereinandergestapelt angeordnet. Sind mehrere Halbleiterchips und/oder mehrere

Kondensatorkörper vorhanden, so kann eine 1 : 1-Zuordnung zwischen den gestapelten Halbleiterchips und den

Kondensatorkörpern vorliegen, sodass nur ein Halbleiterchip und ein Kondensatorkörper übereinandergestapelt angerbracht sind. Bevorzugt liegt der Halbleiterchip oder liegen die Halbleiterchips vollständig innerhalb einer Grundfläche des Kondensatorkörpers, in Draufsicht gesehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Halbleiterchip und der Kondensatorkörper flächig miteinander elektrisch verbunden. Besonders bevorzugt ist die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Kondensatorkörper eine direkte elektrische Verbindung ohne zwischengeschaltete

Komponenten. Dies bedeutet insbesondere, dass sich zwischen dem Halbleiterchip und dem Kondensatorkörper lediglich ein flächiges elektrisches Verbindungsmittel wie ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Kleber befindet. Besonders bevorzugt ist die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Kondensatorkörper bonddrahtfrei . In mindestens einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterstrahlungsquelle wenigstens einen Halbleiterchip zur Strahlungserzeugung sowie wenigstens einen

Kondensatorkörper. Der Halbleiterchip und der zugeordnete Kondensatorkörper sind übereinander gestapelt angeordnet. Ferner ist der Halbleiterchip flächig und bevorzugt direkt elektrisch mit dem Kondensatorkörper verbunden.

Ein Problem beim Schalten von hohen Strömen in kurzer Zeit ist eine Reduktion von Induktivitäten, etwa im Strompfad zwischen einem Kondensator, einem Laser sowie einem

Schaltelement wie einem Feldeffekttransistor. Mit der angegebenen Halbleiterstrahlungsquelle lässt sich die

Induktivität reduzieren, sodass kleine Impulsanstiegszeiten und hohe Schaltströme ermöglicht sind.

Alternative Möglichkeiten, eine Induktivität zu reduzieren, liegt in einer möglichst nahen Platzierung von diskreten Einzelkomponenten der Halbleiterstrahlungsquelle, um

Weglängen elektrischer Zuführungen zu minimieren. Teilweise kann eine Induktivitätskompensation durch das Schalten eines Kurzschlussstroms auf einen Teil der Schaltung erfolgen.

Hierbei erfolgt das Kompensieren der Induktivität jedoch auf Kosten der elektrischen Leistung. Bei der hier beschriebenen Halbleiterstrahlungsquelle werden Kondensatorkörper etwa in Form von Siliziumchips verwendet, welche auf zumindest einer Seite beispielsweise eine

Metallbeschichtung etwa aus Gold aufweisen, sodass der

Kondensatorkörper als duales Bauteil dienen kann. Zum einen dient der Kondensatorkörper als Montageplattform, auch als Submount bezeichnet, für den Halbleiterchip. Zum anderen dient der Kondensatorkörper als Energiespeicher für die kurzen Laserimpulse. Diese Kombination bedeutet, dass praktisch jegliche Induktivität, ansonsten etwa verursacht durch Bonddrähte oder elektrische Leitungen zwischen dem Halbleiterchip und dem Kondensatorkörper, entfällt. Dabei handelt es sich bei dem Halbleiterchip bevorzugt um einen Dünnfilm-Laserchip, bei dem ein Aufwachssubstrat entfernt wurde, wobei der Kondensatorkörper bevorzugt als

Trägersubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge des

Halbleiterchips dient.

Mit der hier beschriebenen Halbleiterstrahlungsquelle lässt sich eine niedrige Gesamtinduktivität erreichen, wodurch höhere Stromstärken und/oder kürzere Strahlungsimpulse erzielbar sind, verbunden mit einer erhöhten Effizienz.

Weiterhin lässt sich eine geringe Bauteilgröße realisieren. Die Halbleiterstrahlungsquelle lässt sich im

Automobilbereich, etwa in Scheinwerfern, verwenden. Da für den Kondensatorkörper standardisierte Bauteile verwendet werden können, lassen sich Kosten der

Halbleiterstrahlungsquelle senken. Ferner ist die

Halbleiterstrahlungsquelle bevorzugt hochtemperaturtauglich, etwa in Scheinwerferanwendungen. Dies kann bedeuten, dass die Halbleiterstrahlungsquelle bei Betriebstemperaturen etwa von mindestens 180 °C oder 150 °C oder 120 °C einsetzbar ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen Halbleiterlaserchip. Beispielsweise wird ein substratloser Halbleiterlaserchip, auch als

Dünnfilm-Laserchip bezeichnet, verwendet. Damit ist der

Halbleiterchip bevorzugt frei von einem Aufwachssubstrat einer Halbleiterschichtenfolge, in der sich eine aktive Zone zur Erzeugung der Strahlung befindet. Der Kondensatorkörper kann als mechanischer Träger des Halbleiterchips fungieren, sodass der Halbleiterchip ohne den Kondensatorkörper

mechanisch nicht selbsttragend ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der

Kondensatorkörper eine größere Grundfläche auf als der

Halbleiterchip. Alternativ können der Kondensatorchip und der Halbleiterchip die gleiche Grundfläche aufweisen. Gleiche Grundfläche bedeutet insbesondere, dass der Halbleiterchip und der Kondensatorchip in Draufsicht gesehen deckungsgleich sind. Abweichend hiervon können der Halbleiterchip und der Kondensatorkörper auch nicht deckungsgleich sein, sodass insbesondere der Kondensatorkörper in Draufsicht gesehen den Halbleiterchip an einer oder an mehreren Seiten überragt. Bevorzugt befindet sich der Halbleiterchip vollständig auf dem Kondensatorkörper, sodass der Halbleiterchip den

Kondensatorkörper seitlich nicht überragt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Größe einer elektrischen Kontaktfläche zwischen dem Halbleiterchip und dem Kondensatorkörper mindestens 35 % oder 50 % oder 70 % oder 90 % der Grundfläche des Kondensatorkörpers. Mit anderen Worten erfolgt eine ganzflächige oder nahezu ganzflächige elektrische Kontaktierung zwischen dem Kondensatorkörper und dem Halbleiterchip. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die elektrische Kontaktfläche zwischen dem Halbleiterchip und dem

Kondensatorkörper eine Größe von mindestens 60 % oder 80 % oder 95 % einer Basisfläche des Halbleiterchips auf. Bei der Basisfläche handelt es sich insbesondere um die Fläche des Halbleiterchips in Draufsicht gesehen. Das heißt, der

Halbleiterchip kann über die gesamte oder nahezu über die gesamte Basisfläche elektrisch Kontaktiert sein. Insbesondere ist die Basisfläche eine Hauptseite, also eine größte Seite des Halbleiterchips. Beispielsweise ist der Halbleiterchip quaderförmig oder näherungsweise quaderförmig geformt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der

Halbleiterchip und der Kondensatorkörper in Draufsicht gesehen mit einer Toleranz von höchstens 5 % oder 10 % oder 20 % entlang von Hauptrichtungen oder entlang jeder Richtung gleiche laterale Abmessungen auf. Das heißt, der

Halbleiterchip und der Kondensatorkörper können in Draufsicht gesehen gleich oder näherungsweise gleich groß sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine

Hauptemissionsrichtung des Halbleiterchips parallel zur

Basisfläche des Halbleiterchips und/oder zur Grundfläche des Kondensatorkörpers und/oder zur elektrischen Kontaktfläche zwischen dem Halbleiterchip und dem Kondensatorkörper

ausgerichtet. Alternativ ist die Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Basisfläche und/oder zur Grundfläche und/oder zur elektrischen Kontaktfläche orientiert. Die Begriffe

"senkrecht" und "parallel" beziehen sich dabei auf Winkel von 90° und 0° relativ zueinander, insbesondere mit einer

Toleranz von höchstens 5° oder 10° oder 15°. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterstrahlungsquelle eine oder mehrere

AnSteuereinheiten. Die mindestens eine Ansteuereinheit umfasst ein Schaltelement oder umfasst mehrere Schaltelemente zum gepulsten Betrieb des Halbleiterchips. Bei den

Schaltelementen handelt es sich etwa um

Feldeffekttransistoren. Zusätzlich zu dem zumindest einen Schaltelement kann die Ansteuereinheit einen integrierten Schaltkreis, insbesondere einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, kurz ASIC, enthalten. Die

Ansteuereinheit kann auch eine Speichereinheit und/oder eine Identifikationseinheit umfassen. Sind mehrere Halbleiterchips oder mehrere Emitterbereiche zur Erzeugung insbesondere von Laserstrahlung vorhanden, so kann jedem Halbleiterchip und/oder jeder Emittereinheit ein separates Schaltelement oder mehrere separate Schaltelemente zugeordnet sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Ansteuereinheit elektrisch mit einer dem Kondensatorkörper gegenüberliegenden Seite des Halbleiterchips verbunden. Diese Verbindung kann durch eine oder mehrere Leiterbahnen oder durch einen oder mehrere Bonddrähte erfolgen. Das heißt, zwischen dem

Halbleiterchip und der Ansteuereinheit liegt nicht

notwendigerweise eine flächige elektrische Verbindung vor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Ansteuereinheit und der Kondensatorkörper nebeneinander auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. In diesem Fall

überlappen die Ansteuereinheit und der Kondensatorkörper in Draufsicht gesehen einander bevorzugt nicht.

Gemäß zumindest einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ansteuereinheit, der Kondensator und der Halbleiterchip übereinander gestapelt angeordnet. Dabei können diese drei Komponenten unmittelbar übereinander gestapelt sein, sodass sich zwischen diesen Komponenten lediglich Verbindungsmittel wie Lote oder Kleber befinden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der Kondensatorkörper zwischen der Ansteuereinheit und dem

Halbleiterchip. Alternativ kann sich der Halbleiterchip zwischen der Ansteuereinheit und dem Kondensatorkörper befinden. Die genannten Komponenten können jeweils flächig elektrisch direkt miteinander verbunden sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip als Stegwellenleiter-Laser gestaltet. Der Halbleiterchip umfasst dann einen Stegwellenleiter, englisch ridge

waveguide .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der Stegwellenleiter an einer dem Kondensatorkörper abgewandten Seite des Halbleiterchips. Somit kann sich zwischen dem

Stegwellenleiter und dem Kondensatorkörper eine

Halbleiterschichtenfolge durchgängig über den Halbleiterchip hinweg erstrecken. Damit ist eine effiziente Bestromung der Halbleiterschichtenfolge direkt über den Kondensator an dieser Seite des Halbleiterchips ermöglicht. Der

Stegwellenleiter befindet sich beispielsweise in einer p- leitenden Seite des Halbleiterchips, sodass eine n-leitende Seite des Halbleiterchips dem Kondensatorkörper zugewandt sein kann und optional direkt elektrisch mit dem

Kondensatorkörper verbunden ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Kondensatorkörper um einen Chip. Insbesondere ist der Kondensatorkörper als monolithischer, bestimmungsgemäß nicht in Subkomponenten unterteilbarer Körper gestaltet.

Insbesondere basiert der Kondensatorkörper auf Silizium. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der der

Kondensatorkörper aus mehreren elektrisch parallel

geschalteten Einzelkondensatoren zusammengesetzt. Die

jeweiligen Einzelkondensatoren können durch monolithisch integrierte Schaltungen in einem Chip, wiederum etwa auf Silizium basierend, gefertigt sein. Es ist möglich, dass jede der Einzelkondensatoren einen separaten elektrischen

Anschluss an Außenflächen des Kondensatorkörpers aufweist. Alternativ können elektrische Zuleitungen zu den

Einzelkondensatoren an Außenflächen des Kondensatorkörpers zusammengefasst sein. Sind mehrere Halbleiterchips zur

Strahlungserzeugung vorhanden, so kann jedem Halbleiterchip oder jedem Emitterbereich einer der Einzelkondensatoren zugeordnet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die direkte, flächige elektrische Verbindungsleitung oder Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Kondensatorkörper und/oder zwischen dem Halbleiterchip und der Ansteuereinheit und/oder zwischen der Ansteuereinheit und dem

Kondensatorkörper nur eine vernachlässigbare Induktivität auf. Beispielsweise liegt diese Induktivität der

Verbindungsleitung oder der elektrischen Verbindung bei höchstens 100 pH oder 50 pH oder 10 pH. Damit ist eine

Induktivität der Verbindungsleitung oder der elektrischen Verbindung signifikant geringer als bei einem Bonddraht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der

Kondensatorkörper und/oder die Einzelkondensatoren eine Kapazität von mindestens 10 nF oder 20 nF oder 50 nF auf. Das heißt, der Kondensatorkörper weist eine vergleichsweise große Kapazität auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Halbleiterstrahlungsquelle oberflächenmontierbar . Das heißt, elektrische Anschlussflächen zur externen elektrischen

Kontaktierung der Halbleiterstrahlungsquelle liegen bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene. Solche elektrischen

Anschlussflächen sind insbesondere an dem Kondensatorkörper oder an der Ansteuereinheit oder an einem Träger der

Halbleiterstrahlungsquelle angebracht .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine

Gesamtdicke des Kondensatorkörpers zusammen mit dem

Halbleiterchip mindestens 0,1 mm oder 0,2 mm. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Gesamtdicke bei höchstens 1 mm oder 0,5 mm. Alternativ oder zusätzlich betragen mittlere laterale Abmessungen des Kondensatorkörpers und/oder des

Halbleiterchips, also insbesondere deren mittlere

Kantenlängen in Draufsicht gesehen, mindestens 0,2 mm oder 0,4 mm und/oder höchstens 2 mm oder 1 mm oder 0,6 mm. Es ist möglich, dass der Kondensatorkörper eine größere Dicke aufweist als der Halbleiterchip. Beispielsweise übersteigt die Dicke des Kondensatorkörpers diejenige des

Halbleiterchips um mindestens einen Faktor 2 oder 5.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterstrahlungsquelle mehrere der Halbleiterchips.

Alternativ ist ein einziger Halbleiterchip vorhanden, der in mehrere Emitterbereiche, die elektrisch gemeinsam oder unabhängig voneinander ansteuerbar sein können, unterteilt ist. Die Halbleiterchips oder die Emitterbereiche sind in Draufsicht gesehen bevorzugt in einem Feld regelmäßig

zweidimensional angeordnet. Die Anordnung kann auf einem rechteckigen oder hexagonalen Muster beruhen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Halbleiterchips und/oder Emitterbereiche gemeinsam auf einem einzigen Kondensator angeordnet. Alternativ können Gruppen von Halbleiterchips und/oder Emittereinheiten jeweils auf einem einzigen Kondensatorkörper angebracht sein. Weiter ist es möglich, dass die Halbleiterchips auf mehreren

Kondensatorkörpern verteilt angebracht sind. Dabei kann pro Halbleiterchip genau ein Kondensatorkörper vorgesehen sein und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Halbleiterstrahlungsquelle dazu eingerichtet, Laserimpulse oder Strahlungsimpulse mit einer kleinen mittleren

Impulsdauer zu erzeugen. Beispielsweise liegt die Impulsdauer bei mindestens 0,2 ns oder 0,5 ns und/oder bei höchstens 5 ns oder 2 ns .

Speziell bei laufzeitabhängigen Anwendungen, sogenannten TOF- Anwendungen oder Time Of Flight-Anwendungen, werden immer kürzere Lichtimpulse auch in Sub-Nanosekunden-Bereich

benötigt. In konventionellen diskreten Aufbauten mit

Bonddrahtkontaktierung sind solche Schaltzeiten

betriebsbedingt aufgrund von relativ hohen Induktivitäten, etwa korreliert mit Leiterbahnen auf einer gedruckten

Leiterplatte oder mit Bonddrähten, nicht oder nur schwer möglich. Damit ist die hier beschriebene

Halbleiterstrahlungsquelle für solche Anwendungen besonders geeignet . Nachfolgend wird eine hier beschriebene

Halbleiterstrahlungsquelle unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Es zeigen:

Figuren 1A, 2A, 3, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A und 8B schematische

Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterstrahlungsquellen, Figuren 5B, 6B und 7B schematische Draufsichten auf

Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterstrahlungsquellen,

Figuren 1B, 2B, 4B und 9 schematische Schaltpläne von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Halbleiterstrahlungsquellen,

Figur 10 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels eines Kondensatorkörpers für hier beschriebene

Halbleiterstrahlungsquellen, und

Figur 11 eine schematische Schnittdarstellung einer

Abwandlung einer Halbleiterstrahlungsquelle. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer

Halbleiterstrahlungsquelle 1 illustriert. Beispielsweise ist die Halbleiterstrahlungsquelle 1 zur Emission von

nahinfraroter Strahlung eingerichtet. Die Halbleiterstrahlungsquelle 1 umfasst einen Halbleiterchip 2. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 2 ein

kantenemittierender Laser. Weiterhin beinhaltet die

Halbleiterstrahlungsquelle 1 eine Ansteuereinheit 4 sowie einen Kondensatorkörper 3. Der Halbleiterchip 2, der

Kondensatorkörper 3 sowie die Ansteuereinheit 4 sind auf einem gemeinsamen Träger 5 angebracht. Der Träger 5 stellt die die Halbleiterstrahlungsquelle 1 tragende und mechanisch stützende Komponente dar.

Der Halbleiterchip 2 zur Strahlungserzeugung sowie der

Kondensatorkörper 3 sind übereinander gestapelt auf dem

Träger 5 angeordnet. Die Ansteuereinheit 4 befindet sich seitlich neben diesem Stapel. Über eine flächige Leiterbahn 55 oder eine zusammenhängende elektrische Kontaktfläche sind der Kondensatorkörper 3 sowie die Ansteuereinheit 4

elektrisch miteinander verbunden. Der Kondensatorkörper 3 und der Halbleiterchip 2 sind über eine direkte, flächige

elektrische Verbindung D aneinander angeschlossen, in Figur 1B als fett gedruckte Linie veranschaulicht. Übrige

elektrische Verbindungen können durch Bonddrähte 6 realisiert sein .

Der Kondensatorkörper 3 sowie der Halbleiterchip 2 sind an eine Versorgungsspannung V und an eine Erdleitung GND

angeschlossen. Ein Schaltelement 41 wie ein

Feldeffekttransistor der Ansteuereinheit 4 ist zudem mit einer Signalleitung S verbunden. Die Ansteuereinheit 4 ist beispielsweise aus dem zumindest einen Schaltelement 41 und einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis zusammengesetzt . Aufgrund der flächigen elektrischen Verbindung D sind der Halbleiterchip 2 sowie der Kondensatorkörper 3 praktisch induktivitätsfrei miteinander elektrisch verbunden. Hierdurch sind schnelle Impulsanstiegszeiten und hohe Ströme zum

Betreiben des Halbleiterchips 2 realisierbar. Die Stromstärke beträgt beispielsweise zwischen 5 A und 35 A. Bei Anwendungen im Bereich Automotive, insbesondere LIDAR (Light Detection and Ranging) , liegen die Stromstärken typischerweise im

Bereich von 20 A bis 35 A, beispielsweise bei etwa 30 A. Bei anderen Time of Flight Anwendungen betragen die Stromstärken typsicherweise zwischen 5 A und 15 A, beispielsweise etwa 10 A.

Abweichend von der Darstellung in Figur 1A ist es möglich, dass der Halbleiterchip 2 und der Kondensatorkörper 3 in einem nicht gezeichneten, gemeinsamen Gehäuse, auch als Package bezeichnet, untergebracht sind. Alternativ zu den Bonddrähten 6 können, wie auch in allen

Ausführungsbeispielen, elektrische Leiterbahnen verwendet werden, die etwa auf Seitenflächen der jeweiligen Komponenten oder entlang solcher Seitenflächen geführt sind.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 befindet sich ein anodenseitiger Kontakt des Halbleiterchips an einer dem

Träger 5 abgewandten Seite. Diese dem Träger 5 abgewandte Seite ist über einen oder mehrere Bonddrähte 6 oder über zumindest eine elektrische Leiterbahn mit der Ansteuereinheit 4 elektrisch verbunden. Demgegenüber ist gemäß Figur 2 die Polarität vertauscht, sodass die Anodenseite des

Halbleiterchips 2 dem Träger 5 zugewandt ist. Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur 2 mit dem der Figur 1 überein. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind sowohl der

Halbleiterchip 2 als auch die Ansteuereinheit 4 auf dem gemeinsamen Kondensatorkörper 3 angebracht. Damit kann der Kondensatorkörper 3 als Montageplattform für den

Halbleiterchip 2 und die Ansteuereinheit 4 dienen. Der Träger 5 ist damit optional. Eine Anodenseite des Halbleiterchips 2 kann dem Kondensatorkörper 3 zugewandt sein oder auch von diesem abgewandt sein. Das heißt, in Figur 3 können die elektrischen Verschaltungen gemäß Figur 1B oder gemäß Figur 2B vorliegen.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist illustriert, dass sowohl die Ansteuereinheit 4 als auch der Kondensatorkörper 3 und der Halbleiterchip 2 in der angegebenen Reihenfolge übereinander gestapelt angeordnet sind. Damit liegen

flächige, direkte elektrische Verbindungen D beiderseits des Kondensatorkörpers 3 vor. Übrige elektrische Verbindungen sind durch die Bonddrähte 6 oder alternativ durch

Metallisierungen oder Leiterbahnen, insbesondere entlang von Seitenflächen, gebildet.

Abweichend von Figur 4A kann die Ansteuereinheit 4 als

Montageebene dienen, sodass der Träger 5 dann entfallen kann. Die zugehörige elektrische Verschaltung ist in Figur 4B symbolisiert. Beiderseits des Kondensatorkörpers 3 sind die elektrischen Verbindungen D praktisch induktivitätsfrei gestaltet. Die elektrische Verschaltung der Figur 4B

entspricht dabei der in Figur 1B gezeigten Verschaltung.

Alternativ kann die Verschaltung erfolgen, wie in Verbindung mit Figur 2B illustriert. Gemäß Figur 5A ist wieder eine Stapelanordnung der Ansteuereinheit 4, des Halbleiterchips 2 sowie des

Kondensatorkörpers 3 gegeben. Dabei befindet sich der

Halbleiterchip 2 direkt zwischen dem Kondensatorkörper 3 und der Ansteuereinheit 4 und ist über die flächigen elektrischen Verbindungen D mit diesen verbunden. In Draufsicht gesehen können der Halbleiterchip 2, der Kondensatorkörper 3 und die Ansteuereinheit 4 deckungsgleich angeordnet sein. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 handelt es sich bei dem Halbleiterchip 2 um einen Stegwellenleiter-Halbleiterlaser mit einem Stegwellenleiter 22. Der Stegwellenleiter 22 befindet sich an einer dem Kondensatorkörper 3 abgewandten Seite des Halbleiterchips 2. Es ist möglich, dass der

Kondensatorkörper 3 als Stützträger für den Halbleiterchip 2 fungiert .

Optional kann der Kondensatorkörper 3 den Halbleiterchip 2 ringsum in einem schmalen Streifen umgeben, in Draufsicht gesehen. Somit liegt der Halbleiterchip 2 vollständig auf dem Kondensatorkörper 3 auf. Eine Hauptemissionsrichtung des Halbleiterchips 2 erfolgt entlang des Stegwellenleiters 22 und damit parallel zu Hauptseiten des Kondensatorkörpers 3. In Figur 7 ist gezeigt, dass der Halbleiterchip 2 eine

Vielzahl von Emittereinheiten 21 aufweist. Die

Emittereinheiten 21 sind in Draufsicht gesehen insbesondere in Form eines regelmäßigen, beispielsweise quadratischen Gitters angeordnet. Die Emittereinheiten 21 können elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar oder elektrisch parallel geschaltet sein. Bei dem Halbleiterchip 2 handelt es sich etwa um einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaser mit einer Emissionsrichtung senkrecht zu Hauptseiten des Kondensatorkörpers 3. Alle Emittereinheiten 21 sind dem gemeinsamen Kondensatorkörper 3 elektrisch zugeordnet.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 sind mehrere der

Halbleiterchips 2 zur Strahlungserzeugung vorhanden. Dabei kann, siehe Figur 8A, pro Halbleiterchip 2 je ein separater Kondensatorkörper 3 vorhanden sein oder es können, siehe Figur 8B, alle Halbleiterchips 2 auf einem gemeinsamen

Kondensatorkörper 3 angebracht sein.

Eine der Figur 8A entsprechende Anordnung kann auch

hinsichtlich der Emittereinheiten 21 aus Figur 7 vorliegen.

Weiterhin ist in Figur 8B illustriert, dass die

Ansteuereinheit 4 in dem Träger 5 integriert sein kann. Der Träger 5 basiert in diesem Beispiel insbesondere auf

Silizium. Gleiches kann für alle anderen Ausführungsbeispiele gelten . In Figur 8A ist eine gemeinsame Ansteuereinheit 4 für alle

Halbleiterchips 2 vorhanden. Alternativ kann für jeden Stapel aus Halbleiterchip 2 und zugehörigem Kondensatorkörper 3 eine eigene Ansteuereinheit 4 vorliegen. In Figur 9 ist eine elektrische Verschaltung gezeigt, die gleichermaßen auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen kann. Die Schaltung der Figur 9 ist dabei analog zur Schaltung der Figur 2B aufgebaut, kann in gleicher Weise aber auch wie in Figur 1B aufgebaut sein.

In Figur 9 sind mehrere der Schaltelemente 41 vorhanden, die elektrisch parallel geschaltet sind. Alternativ oder

zusätzlich sind mehrere Einzelkondensatoren 33 vorhanden, die gemeinsam den Kondensatorkörper 3 bilden. Auch die Einzelkondensatoren 33 sind elektrisch parallel geschaltet.

Durch diese mehrfach vorhandenen Schaltelemente 41 und/oder Einzelkondensatoren 33 wird eine Stromstärke in den

jeweiligen elektrischen Zuleitungen reduziert. Hierdurch kann die Induktivität weiter gesenkt werden, insbesondere an den elektrischen Verbindungen, die nicht durch die direkte, flächige Verbindung D realisiert sind.

In Figur 10 ist ein Beispiel für einen Kondensatorkörper 3 gezeigt. Der Kondensatorkörper 3 basiert auf Silizium. Eine Dicke T des Kondensatorkörpers 3 liegt beispielsweise bei ungefähr 0,25 mm. Eine Länge L sowie eine Breite W liegen insbesondere im Bereich von 0,4 mm bis 0,8 mm. An beiden Hauptseiten des Kondensatorkörpers 3 befinden sich

elektrische Kontaktflächen 31a, 31b. An einer Unterseite kann die elektrische Kontaktfläche 31b sich vollständig über den Kondensatorkörper 3 erstrecken. An einer Oberseite weist die Kontaktfläche 31a kleinere laterale Abmessungen a, b auf als der Kondensatorkörper 3 an sich. Dabei kann sich die

Kontaktfläche 31a mittig an der Oberseite des

Kondensatorkörpers 3 befinden. Längen und Breiten a, b der Kontaktfläche 31a sind beispielsweise jeweils um mindestens 50 ym oder 100 ym und/oder um höchstens 200 ym oder 100 ym kleiner als die zugehörige Länge L sowie Breite W des

Kondensatorkörpers 3.

Abweichend von der Darstellung in Figur 10 kann auch die Kontaktfläche 31b an der Unterseite gestaltet sein wie die Kontaktfläche 31a, wie in Figur 10 gezeichnet, sodass die Unterseite dann nur teilweise von der Kontaktfläche 31b bedeckt ist. Weiterhin ist es möglich, dass beide Kontaktflächen 31a, 31b die zugehörigen Hauptseiten des Kondensatorkörpers 3 vollständig bedecken.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Kondensatorkörper 3 um einen Siliziumchip-Kondensator der Firma IPDiA, insbesondere aus der Serie WTSC. Eine Kapazität des Kondensatorkörpers 3 liegt beispielsweise im Bereich einiger 10 nF.

In Figur 11 ist eine Abwandlung 10 der

Halbleiterstrahlungsquelle gezeigt. Dabei befinden sich der Halbleiterchip 2, der Kondensatorkörper 3 sowie die

Ansteuereinheit 3 nebeneinander auf dem Träger 5. Somit liegen keine flächigen, direkten elektrischen Verbindungen zwischen den vorgenannten Komponenten vor. Hierdurch ist eine Induktivität der elektrischen Zuleitungen erhöht.

Im Vergleich der Bauteile etwa der Figuren 2 und 11 lässt sich mit der in Figur 2 erläuterten Konfiguration eine geringere Gesamtinduktivität erzielen. Damit einhergehend können größere maximale optische Leistungen, kleinere

Impulsbreiten in der Zeitdomäne und schnellere

Impulsanstiegszeiten erreicht werden sowie eine insgesamt höhere Effizienz. Beispielsweise liegt in den Figuren 2 und 11 die Induktivität des Halbleiterchips 2 je bei 100 pH oder weniger. Auch eine Induktivität des Schaltelements 41, insbesondere ein

Feldeffekttransistor, liegt zum Beispiel je bei höchstens 100 pH oder bei etwa 100 pH. Durch die Bonddrähte 6 ergibt sich eine Induktivität von ungefähr 0,25 nH. Bei der

Abwandlung 10 in Figur 11 ergibt sich durch den

Kondensatorkörper 3 eine Induktivität im Bereich von 200 pH bis 700 pH und für die elektrischen Zuführungen über den Träger 5 hinweg von etwa 0,2 nH oder mehr.

Demgegenüber ist bei Bauformen, wie in Verbindung mit Figur 2 illustriert, eine Induktivität des Kondensatorkörpers 3 von ungefähr 50 pH und von Zuleitungen über den Träger 5 von weniger als 0,1 nH erreichbar.

Somit weist die Abwandlung 10 der Figur 11 eine

Gesamtinduktivität von ungefähr 1,2 nH auf, wohingegen bei der Halbleiterstrahlungsquelle 1 gemäß insbesondere Figur 2 eine Gesamtinduktivität von lediglich ungefähr 0,5 nH

erzielbar ist. Durch die hier beschriebene

Halbleiterstrahlungsquelle ist die Induktivität signifikant reduzierbar.

Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen

Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander

beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Dickenverhältnisse, Längenverhältnisse und Positionen der gezeichneten

Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 108 050.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugs zeichenliste

1 Halbleiterstrahlungsquelle

2 Halbleiterchip

21 Emittereinheit

22 Stegwellenleiter

3 Kondensatorkörper

31 elektrische Kontaktfläche des Kondensatorkörpers

33 Einzelkondensator

4 Ansteuereinheit

41 Schaltelement

5 Träger

55 flächige Leiterbahn

6 Bonddraht

10 Abwandlung

D direkte, flächige elektrische Verbindungsleitung

GND Erdkontakt/Ground

S Signalleitung

V Versorgungsspannung a, b, L, T, W Abmessungen des Kondensatorkörpers