DE3138704A1

DE3138704A1 - Method for producing laser diode resonator mirrors

Info

Publication number: DE3138704A1
Application number: DE19813138704
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 8014 Neubiberg Westermeier; Karl-Heinz Dr.rer.nat. Phys. 8018 Grafing Zschauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1983-04-21

Abstract

A method for producing resonator mirrors (23, 53) for laser diodes (60, 61...), having a two-stage, if applicable also a single-stage (Fig. 7), photolithographic process with etching by means of a neutralised ion beam (21) from an oblique direction. The mirror production can also be carried out simultaneously for a multiplicity of diodes which are still located in the mechanical formation of the wafer. In the same way, functional testing (Fig. 6) of the individual diodes can also still take place in the formation of the wafer. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Herstellung von Laserdioden-Resonatorspiegeln.Process for the production of laser diode resonator mirrors.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah ren zur Herstellung von Laserdioden-Resonatorspiegeln, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.The present invention relates to a method of manufacture of laser diode resonator mirrors, as indicated in the preamble of claim 1 is.

Laserdioden, auch als Halbleiterlaser bezeichnet, sind hinlänglich bekannt. Es gibt eine Anzahl verschiedener Ausführungsformen, wobei es bei diesen darauf ankommt, einenmöglichst niedrigen Schwellenstrom zu erreichen und/oder die Erzeugung der Laserstrahlung im Halbleiterkörper auf einen schmalen Streifenbereich zu beschränken. In diesem Zusammenhang sind Buried-Heterostruktur-Laser als indexgeführte Laser und Laser mit aktiver Wellenführung, hervorzuheben. ueblich ist ein Aufbau für Laserdioden, der bis zu vier übereinanderliegenden Schichten haben kann, wozu z.B. insbesondere der Gallium-Aluminiumarsenid-Heterostruktur-Laser gehört. In diesem Zusammenhang ist auch der Begriff des (GaAl)As-Oxidstreifenlaser zu nennen, der einen ausgereiften Entwicklungsstand hat und bei dem ein streifenförmiger stromführender Kontakt zu lateraler Wellenführung im Laser führt.Laser diodes, also known as semiconductor lasers, are sufficient known. There are a number of different embodiments, these being it is important to achieve the lowest possible threshold current and / or the Generation of the laser radiation in the semiconductor body on a narrow strip area to restrict. In this context, buried heterostructure lasers are index-guided Lasers and lasers with active wave guidance are to be emphasized. A structure is customary for laser diodes, which can have up to four layers on top of each other, for what purpose E.g. in particular the gallium-aluminum arsenide heterostructure laser belongs. In this The term (GaAl) As oxide strip laser should also be mentioned in connection with the has a mature level of development and in which a strip-shaped current-carrying Contact leads to lateral waveguiding in the laser.

Generell haben Diodenlaser für die Realisierung des notwendigen Resonators einander gegenüberstehende, die Strahlung jeweils in sich zurückspiegelnde Spiegelflächen, wobei bei Diodenlasern diese Spiegelflächen durch die Grenzflächen des Halbleitermaterials gebildet werden.In general, diode lasers have the necessary resonator for the implementation opposing mirror surfaces reflecting the radiation back into each other, with diode lasers, these mirror surfaces through the interfaces of the semiconductor material are formed.

Hohe Qualität der Spiegelflächen gewährleistet dabei hohe Güte des Laserresonators und trägt wesentlich mit dazu bei, einen niedrigen Schwellenstrom-Wert (für das Einsetzen der Laseremission) zu erreichen.The high quality of the mirror surfaces is guaranteed height Quality of the laser resonator and contributes significantly to a low threshold current value (for the onset of laser emission).

Für die bisherige Herstellung dieser Spiegelflächen wurde der günstige Umstand ausgenutzt, daß III-V-Halbleitermaterial, zu dem das erwähnte Galliumarsenid gehört, sich entlang der (110)-Flächen spalten läßt.For the previous production of these mirror surfaces, the cheaper one was used Exploited the fact that III-V semiconductor material, to which the aforementioned gallium arsenide belongs, can be split along the (110) faces.

Beim Zerteilen einer Scheibe aus einem solchen Halbleitermaterial in die die einzelnen Laserdioden bildenden Einzelchips entsShenweitgehend exakte, hochwertige Spiegelflächen. Die Ausnutzung dieses Vorteils bedeutet aber, daß die Scheibe aus Halbleitermaterial, aus der eine Vielzahlv#n Laserdioden erzeugt wird, bereits zu einem sehr frühen Stadium des Gesamtherstellungsprozesses zerteilt werden muß, was dazu führt, daß die weiteren notwendigen Arbeitsschritte, wie z.B. die Spiegelpassivierung und die Funktionakontrolle, dann erheblichen Aufwand mit sich bringen.When dividing a wafer made of such a semiconductor material in the individual chips forming the individual laser diodes largely exact, high quality mirror surfaces. The use of this advantage means that the Disk made of semiconductor material, from which a multitude of laser diodes are produced, be cut up at a very early stage in the overall manufacturing process must, which means that the further necessary work steps, such as the Mirror passivation and the functional control, then with considerable effort bring.

Es ist daher eine neue Aufgabe auf dem Gebiet der Herstellung von Laserdioden, qualitativ hochwertige Laserresonatorspiegel für die Laserdioden in der Weise herzustellen, daß dazu keine vorherige Zerteilung der großflächigen Halbleiterscheibe (wafer) erforderlich ist, auf bzw. in der eine Vielzahl von Laserdioden gleichzeitig hergestellt wird. Die Aufgabe ist somit, ein planartechnisches Herstellungsverfahren für Laserdioden zu finden, das die planartechnische Herstellung der Spiegel und auch deren Passivierung sowie auch der Funktionskontrolle ermöglicht.It is therefore a new task in the field of the production of Laser diodes, high quality laser resonator mirrors for the laser diodes in manufacture in such a way that there is no prior division of the large-area semiconductor wafer (wafer) is required on or in the multiple laser diodes at the same time will be produced. The task is therefore a planar manufacturing process for laser diodes, the planar production of mirrors and also enables their passivation as well as the functional control.

Diese Aufgabe wird mit einem Herstellungsverfabren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß mit den Verfahrensschritten des Kennzeichens des Patent- anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.This task is accomplished with a manufacturing process according to the preamble of claim 1 according to the invention with the method steps of the characterization of the patent claim 1 solved. Further developments and further training of the invention emerge from the subclaims.

Dem Auffinden des erfindungsgemäßen Verfahrens gingen jahrelange Versuche der Erfinder voraus, die erst schrittweise zu befriedigenden Ergebnissen führten. Es wurde versucht, die für die Laserresonatoren notwendigen Spiegelflächen, die senkrecht zur Oberflächenebene der Halb leiterscheibe (wafer) stehen, mit Hilfe eines der zahlreichen angewendeten naßchemischen Ätzverfahrens herzustellen. Es mußte aber erkannt werden, daß aufgrund der Anisotropie der (GaAl )As-GaAs-Mischkristallschichtfolge zu stark anisotrope Ätzreaktionen auftraten und nur unzulängliche Ergebnisse erbrachte Es wurden auch andere Versuche mit Trockenätzverfahren durchgeführt. Erfolg brachte endlich das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren. Das Ergebnis dieses Verfahrens führte nicht nur zu ausgeze#et guten Laserresonator-Spiegeln an den Gallium-Aluminiumarsenid-Mischkristallschichtfolgen, sondern ermöglichte in besonx ders Ubaras#i#d vorteilhafter Weise auch eine ausgezeichnete Passivierungsbeschichtung der erzeugten Spiegelflächen, und zwar ebenfalls im Rahmen der Planartechnobogie an der noch unzerteilten Halbleiterscheibe.Years of attempts were made to find the method according to the invention the inventor, who only gradually led to satisfactory results. Attempts have been made to create the mirror surfaces necessary for the laser resonators stand perpendicular to the surface plane of the semiconductor disk (wafer), with the help to produce one of the numerous wet chemical etching processes used. It but had to be recognized that due to the anisotropy of the (GaAl) As-GaAs mixed crystal layer sequence too strongly anisotropic etching reactions occurred and only inadequate results were obtained Other attempts at dry etching have also been made. Brought success finally the method specified in claim 1. The result of this procedure not only led to excellent laser resonator mirrors on the gallium-aluminum arsenide mixed crystal layer sequences, but, in a particularly advantageous manner, also made an excellent one possible by Ubaras # i # d Passivation coating of the created mirror surfaces, also in the frame the planar technology on the still undivided semiconductor wafer.

An das im Vakuum durchzuführende, erfindungsgemäß anzuwendende Trockenätzverfahren mit neutralisiertem Ionen strahl schließt sich entsprechend einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar folgend, d.h. noch in demselben Vakuum, das Verfahren der Beschichtung mit der Passivierungsschicht an. Die Tat-.To the dry etching process to be carried out in a vacuum and to be used according to the invention with a neutralized ion beam, there is a corresponding further step of immediately following the method according to the invention, i.e. still in the same vacuum, the process of coating with the passivation layer. The fact-.

sache, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die gerade erzeugten Spiegelflächen vor ihrer Passivierungsbeschich tung überhaupt nicht mit der Atmosphäre in Berührung kommen, läßt besonders hochwertige Passivierung erreichen. Es tritt keinerlei störende zwischenzeitliche Oxidation der Spiegelflächen auf.thing that in the method according to the invention, the mirror surfaces just produced not in contact with the atmosphere at all prior to their passivation coating come, allows particularly high quality passivation to be achieved. There is no disturbing intermittent oxidation of the mirror surfaces.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Abtragung des Halbleitermaterials Teilchen (Atome) verwende-t, die zuvor als Ionen beschleunigt - und dann in einer Elektronenquelle neutralisiert worden sind, ohne dort ihre kinetische Energie zu verlieren.In the method according to the invention, the semiconductor material is removed Particles (atoms) use-t previously accelerated as ions - and then in a Electron source have been neutralized without losing their kinetic energy there lose.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren konnte erreicht werden, daß keine Strukturierungen beim fortschreitendem Ätzen der einzelnen Schichten der Mehrschichtfolgen entstehen.With the method according to the invention it could be achieved that none Structuring during the progressive etching of the individual layers of the multilayer sequences develop.

Im Rahmen der Erfindung war es notwendig, nicht nur ein geeignetes Ätzverfahren aufzufinden, sondern auch ein angepaßtes geeignetes Verfahren zur Spiegelpassivierung mit zu integrieren. Unter den zahlreichen Möglichkeiten erwies sich eine Sekundärionen-Besputterung als im Rahmen der Erfindung vorteilhaftestes Verfahren.In the context of the invention it was necessary, not just a suitable one Finding etching processes, but also an adapted suitable process for mirror passivation to integrate with. Secondary ion sputtering turned out to be among the numerous possibilities as the most advantageous method within the scope of the invention.

Das oben erwähnte, erfindungsgemäß angewendete Trockenätzverfahren mit neutralisiertem Ionenstrahl hatte sich zunächst ebenso wenig brauchbar erwiesen wie die anderen oben erwähnten untersuchten Verfahren. Erst ein noch weiterer Schritt führte zum wirklichen Erfolg, nämlich den neutralisierten Ionenstrahl in einen Winkel schräg zur Oberfläche der Halbleiterscheibe einfallen zu lassen. Die Atzwirkung senkrecht einfallender neutralisierbr Ionenstrahlung erwies sich nämlich (ebenfalls) als mangelhaft und wurde auch zunächst als ebenfalls unbrauchbar verworfen. Es konnte aber dann festgestellt werden, daß diese Ätzanisotropie durch den bereits erwähnten schrägen Einfall beseitigt werden konnte, wobei für das Maß des optimalen Winkels am einfachsten Vorversuche durchzuführen sind. Zum Beispiel kommen Winkel von etwa 200 bis 400 in Betracht, wobei dieser Winkel zwischen der Einfallsrichtung der lonenstrahlung und der Normale der bzw. Senkrechten auf der Halbleiteroberfläche gemessen ist. Mit diesem schrägen Winkel konnte einer lateralen, d.h. in zur Scheibenebene parallelen, Richtung erfolgenden Ätzabtragung der für das Ionenätzverfahren verwendeten (auf der Scheibenoberfläche befindlichen) Maske entgegengewirkt werden.The above-mentioned dry etching method used in the present invention a neutralized ion beam had initially proven to be of no use either like the other investigated methods mentioned above. First one more step led to real success, namely the neutralized ion beam at an angle aslant to collapse to the surface of the semiconductor wafer. The etching effect of perpendicularly incident neutralizing ionic radiation was found namely (also) as inadequate and was initially also deemed unusable discarded. But it could then be determined that this anisotropy by etching the already mentioned oblique incidence could be eliminated, taking for the measure The easiest way to find the optimal angle is to carry out preliminary tests. For example angles of about 200 to 400 come into consideration, this angle being between the Direction of incidence of the ion radiation and the normal to or perpendicular to the Semiconductor surface is measured. With this oblique angle a lateral, i.e. in the direction parallel to the wafer plane, the etching removal of the for the mask used (located on the wafer surface) using the ion etching process be counteracted.

Die Erfindung führt mindestens zu den bisherigen Ergebnissen. Insbesondere ist die Winkelgenauigkeit der zur Scheibenoberfläche senkrechten Lage der Spiegelflächen sehr hoch. Die Winkelabweichung liegt unterhalb von 2° , denn bereits eine solche Winkelabweichung von der Resonatorlängsachse führt zu einer schon erheblichen Schwellenstrom-Erhöhung, die bei nach der Erfindung hergestellten Dioden nicht festgestellt wurde. Die nach der Erfindung erzeugten Spiegelflächen sind derart eben, daß etwaige Unebenheiten noch unterhalb von Bruchteilen der Wellenlänge liegen, d.h. unterhalb zum sind.The invention leads at least to the results obtained so far. In particular is the angular accuracy of the position of the mirror surfaces perpendicular to the pane surface very high. The angular deviation is below 2 °, because it is already such Angular deviation from the longitudinal axis of the resonator leads to an already considerable increase in the threshold current, which was not found in diodes made according to the invention. The after The mirror surfaces produced by the invention are so flat that any unevenness are still below a fraction of the wavelength, i.e. below the are.

Anderenfalls würden nämlich Störungen im Laserresonator auftreten. Mit der Erfindung ließen sich ausreichend große Spiegelflächen mit z#B. ca. 10/um Breite erzeugen. Insbesondere lassen sich nach der Erfindung Spiegel erzeugen, die wenigstens 4/um, im Regelfall sogar bis zu 10/um, tief in die Halbleiterscheibe hereinreichen. Dies gewährleistet bei der fertigen Laserdiode, d.h. nach Zerteilung der Scheibe, einen ungehinderten Strahlaustritt (worauf noch einzugehen sein wird). Mit der Erfindung lassen sich im übrigen Laserresonatoren für Laserdioden mit einer derart geringen Resonatorlänge von z.B. nur10/um herstellen, was - soweit bekannt - nach anderen Verfahren noch nie erreicht werden konnte. Der vorliegenden Erfindung ist des weiteren der Vorteil immanent, daß ihre Anwendung keinen nachteiligen Einfluß auf die sonstigen Struktureigenschaften des Diodenlasers hat.Otherwise, interference would occur in the laser resonator. With the invention, sufficiently large mirror surfaces with z # B. about 10 / um Generate width. In particular, mirrors can be produced according to the invention which at least 4 / um, im Usually even up to 10 μm deep into the semiconductor wafer pass in. This is guaranteed with the finished laser diode, i.e. after division the pane, an unhindered beam exit (which will be discussed later). With the invention can also be laser resonators for laser diodes with a produce such a short resonator length of e.g. only 10 / um, which - as far as known - has never been achieved using other methods. The present invention furthermore, there is inherent an advantage that their application does not have an adverse influence on the other structural properties of the diode laser.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, anhand der beigefügten Figuren gegebenen Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor.Further explanations of the invention are based on the following Description of exemplary embodiments of the invention given in the accompanying figures emerged.

Es zeigen Fig.1 die Schnittdarstellung einer Seitenansicht des Schichtaufbaues einer Halbleiterscheibe, aus der nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vielzahl von Laserdioden durch Zerteilen hergestellt wird, Fig.2 eine zur Fig.1 um nahezu 90° gedrehte perspektivische Ansicht mit teilweiser Schnittdarstellung, Fig.3 der Fig.2 entsprechende Ansichten weiter fortge-und 4 schrittener stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig.5 ein weiteres Stadium eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Darstellung aus einer gegenüber den Fig.2 bis 4 um ein geringes Winkelmaß geschwenkten Richtung gesehen ist, Fig. eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 6 eine Prinzipdarstellung für die Funktionsüberprüfung der noch im Verband der Scheibe befindlichen Diode.1 shows the sectional illustration of a side view of the layer structure a semiconductor wafer from which, after the method according to the invention has been carried out a plurality of laser diodes is produced by dicing, Fig.2 one for Fig.1 Perspective view rotated by almost 90 ° with partial sectional view, 3 of FIG. 2 corresponding views of further advanced and 4 stepped stages of the method according to the invention, FIG. 5 shows a further stage of a method according to the invention Method, the representation from an opposite the Fig.2 to 4 is seen pivoted by a small angular direction, Fig. A variant of the method according to the invention and FIG. 6 shows a basic diagram for the functional check the diode still in the bandage of the pane.

Fig.1 zeigt in Seitenansicht den Schichtaufbau für eine bekannte Laserdiode mit Heterostruktur. Mit 2 ist der in der Figur dargestellte Anteil der als Substrat dienenden Halbleiterscheibe bezeichnet. Auf deren Oberfläche befindet sich eine erste, beispielsweise N-dotierte Schicht 3 und darauf eine weitere, schwach N-dotierte Schicht 4. Weiter folgt eine dritte, P-dotierte Schicht 5 und weiter bei diesem Beispiel eine vierte Halbleiterschicht 6, die mit der Schicht 5 entgegengesetztem Leitungstyp, also N-dotíert ist. Die abschließende Schicht 7 ist eine Metallschicht, die die spätere Gegenelektrode zum Substratanschluß 2 bildet. Mit 8 ist ein nach fotolithografischem Verfahren erzeugtes Diffusionsgebiet bezeichnet, das bei der hier angegebenen Wahl des betreffenden Leitungstyp der Schichten P++-dotiert ist, z.B. mit Zink.1 shows a side view of the layer structure for a known laser diode with heterostructure. With 2 is the portion shown in the figure as the substrate serving semiconductor wafer. There is a on its surface first, for example N-doped layer 3 and on top of it a further, weakly N-doped Layer 4. This is followed by a third, P-doped layer 5 and further with this Example a fourth semiconductor layer 6, which is opposite to the layer 5 Conduction type, i.e. N-doped. The final layer 7 is a metal layer, which later forms the counter electrode to the substrate connection 2. At 8 there is a post Photolithographic process generated diffusion area denotes, which in the The choice of the respective conductivity type of the layers given here is P ++ - doped, e.g. with zinc.

Wie aus der zur Seitenansicht der Fig.1 um 90° gedrehten Seitenansicht der Fig.2 zu ersehen ist, hat dieser Diffusionsbereich 8 eine Streifenform. Er bestimmt die Streifenform bzw. den streifenförmigen Bereich, in dem Laseraktivität bzw. Laseremission in der Schichtfolge (vorzugsweise in der Ebene der Schicht 4) auftritt. Mit der streifenfxrmigen Eindiffusion 8 ergibt sich somit eine Streifen-Laserdiode.As from the side view rotated by 90 ° with respect to the side view of FIG As can be seen in FIG. 2, this diffusion region 8 has a strip shape. He decides the strip shape or the strip-shaped area in which laser activity or laser emission occurs in the layer sequence (preferably in the plane of layer 4). With the Strip-shaped diffusion 8 thus results in a strip laser diode.

Die Fig.2 zeigt einen Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, in dem sich auf der obersten (Metall-)Schicht 7 eine Schicht 11 aus Fotolack mit mindestens 3/um (vorzugsweise nicht mehr als 7 bis 10/um) Dicke befindet. Durch einen fotolithograf-ischen Prozeß ist bereits ein Streifen 12 der Oberfläche der Schicht 7 freigelegt, wobei die beiden einander gegenüberliegenden Ränder 13 und 14 dieses Streifens 8 möglichst exakt rechtwinklig zum Streifen der Eindiffusion 8 verlaufen.2 shows a point in time of the production method according to the invention, in which there is a layer 11 of photoresist on the top (metal) layer 7 at least 3 µm (preferably no more than 7 to 10 µm) in thickness. By a photolithographic process is already a strip 12 of the surface of the Layer 7 exposed, the two opposite edges 13 and 14 of this strip 8 as exactly as possible at right angles to the strip of the diffusion 8 run.

Fig.3 zeigt im Vergleich zur Fig.2 einen zeitlich fortgeschrittenen Zustand des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich den Zustand, in dem mit Hilfe der schräg einfallenden neutralisierten Ionenstrahlen 21 ein streifenförmiger #raben22durch die Schichten 3 bis 7 hindurchgeätzt worden ist. Die durch dieses Ätzen erzeugte Seitenwand 23 der Schichtfolge 3 bis 7 ist eine nach der Erfindung herzustellende Laserresonator-Spiegelfläche.In comparison to FIG. 2, FIG. 3 shows a temporally advanced one State of the method according to the invention, namely the state in which with the help of the obliquely incident neutralized ion beams 21 through a strip-shaped #raben22 layers 3 to 7 have been etched through. The one created by this etching Side wall 23 of the layer sequence 3 to 7 is one to be produced according to the invention Laser resonator mirror surface.

Diese Fläche 23 hat bei Einhaltung der erfindungsgemä-Ben Vorschriften und insbesondere bei schrägem Einfall der Ionenstrahlen 21 höchste geforderte Qualität als Resonatorspiegel. Die Ionenstrahlen 21 läßt man mit relativ geringem Winkel cl. senkrecht zur Oberfläche der als Substrat 2 dienenden Halbleiterscheibe einfallen.This area 23 has when the provisions of the invention are adhered to and in particular when the ion beams 21 are inclined at an angle, the highest quality required as a resonator mirror. The ion beams 21 are allowed to have a relatively small angle cl. fall perpendicular to the surface of the semiconductor wafer serving as substrate 2.

Bezogen auf die Normalenrichtung der zu erzeugenden Spiegelfläche 23 fällt diese Ionenstrahlung 21 mit einem Winkel ein, der dementsprechend erheblich verschieden von 90° ist. Für den Winkel α haben sich vorteilhafte Werte von 200 bis 400 ergeben. Die Fläche 23 wird dann sofort anschließend durch Aufsputtern von z.B.In relation to the normal direction of the mirror surface to be generated 23 this ion radiation 21 is incident at an angle which is accordingly considerable is different from 90 °. For the angle α, advantageous values of 200 to 400 result. The surface 23 is then immediately followed by sputtering from e.g.

Al203 mit der Schutzschicht 123 versehen.Al203 provided with the protective layer 123.

Fig.4 zeigt einen weiter fortgeschrittenen Zustand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem der Bereich mit dem in Fig.3 gezeifflten Graben 22 und der schon erzeugten einen Spiegelfläche 23 wieder mit Fotolackschicht 31 bedeckt ist, die einen vergleichsweise zum Streifen 12 freien Streifen 32 hat.4 shows a more advanced state of an embodiment of the method according to the invention, in which the area marked in FIG Trench 22 and the already generated a mirror surface 23 again is covered with photoresist layer 31, which is a comparatively to the strip 12 free Strip 32 has.

Die Fig,5 zeigt schließlich den Zustand, in den wie in Fig.3 ein zweiter Graben 52 hereingeätst wird. Dies erfolgt wiederum mit schräggerichteter neutralisierter lonenstrahlung 51 . Es wird damit eine zweite Spiegelfläche 53 erzeugt. Diese Spiegelfläche 53 bildet zusammen mit der Spiegelfläche 23 jeweils einen Laserresonator für eine Jeweilige Laserdiode 60, 61 ... . Ebenso wie die Fläche 23 wird die Fläche 53 sofort anschließend mit der Schutzschicht 153 versehen.Finally, FIG. 5 shows the state in which, as in FIG. 3, a second Trench 52 is dredged in. This is done in turn with obliquely directed neutralized ion radiation 51. A second mirror surface 53 is thus produced. This mirror surface 53 together with the mirror surface 23 each form a laser resonator for one Respective laser diode 60, 61 .... Like surface 23, surface 53 becomes instantaneous then provided with the protective layer 153.

Den Spiegelflächen 23 und 53 Jeweils gegenüberliegend entstehen in den Fig.3 und 5gegebenenfalls nur als vordere Kante sichtbare Flächen 91 und 92, die für aus der Laserdiode ausgetretene Laserstrahlung gut spiegelnd sind.The mirror surfaces 23 and 53 are created opposite each other in 3 and 5, if necessary, surfaces 91 and 92 only visible as a front edge, which are highly reflective for the laser radiation that has emerged from the laser diode.

Die schematische Darstellung der Fig.6 zeigt, wie der bei Inbetriebnahme einer Laserdiode durch die Spiegelflächen 23 und 53 hindurchtretende Laserstrahlungsanteil durch die Spiegelflächen 91 und 92 umgelenkt wird und von einem jeweiligen Detektor 93 aufgenommen werden kann.The schematic representation of Fig. 6 shows how the start-up a laser diode through the mirror surfaces 23 and 53 passing laser radiation component is deflected by the mirror surfaces 91 and 92 and by a respective detector 93 can be included.

Es kann damit die Funktion der Laserdioden 60, 61 überprüft werden, und zwar noch ehe diese Laserdioden aus dem Verband im ganzen Substrat 2 bzw. in der Halbleiterscheibe herausgetrennt worden ist. Damit läßt sich die Überprüfung der hergestellten Laserdioden in sehr vereinfachter Weise durchführen und den Anforderungen nicht entsprechende Dioden können nach dem Zerteilen des Substrats 2 sofort ausgesondert werden. Nach dem Stand der Technik ist nämlich die Überprüfung erst an den herausgetrennten Dioden durchgeführt worden, wobei diese wegen ihrer winzigen Größe dann erst montiert sein mußten.It can be used to check the function of the laser diodes 60, 61, namely before these laser diodes from the association in the entire substrate 2 or in the semiconductor wafer has been cut out. This allows the review of the laser diodes produced in a very simplified manner and meet the requirements Unsuitable diodes can be sorted out immediately after the substrate 2 has been divided will. According to the state of the art, the verification is only carried out on the separated ones Diodes have been carried out, these being only then mounted because of their tiny size had to be.

Fig.7 zeigt eine schematische Darstellung des Prinzips, wie gemäß einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen. Verfahrens die jeweils zwei einander gegenüberstehenden Spiegelflächen 23 und 53 gleichzeitig geätzt werden können.7 shows a schematic representation of the principle as in accordance with an advantageous variant of the invention. Procedure each two opposing mirror surfaces 23 and 53 are etched simultaneously can.

Ausgehend von der Fig.2 erhält die Fotolackschicht 11 gleichzeitig die freien Streifen 12 und 32. Das Substrat wird - bezogen auf die dargestellte Richtung der neutralisierten Ionenstrahlung 21 - für diese Weiterbildung der Erfindung in wie dargestellter Schräglage mit dem Winkel #5( angeordnet, d.h. zwischen der Normalen der Oberfläche des Substrats 2 und der Richtung der Strahlung 21 liegt wieder der günstigste Winkel u vor. Das Substrat 2 mit den darauf befindlichen Schichten läßt man nun um die in der Fig.7 angegebene, zur Strahlung 21 parallele Achse 65 rotieren. Das Substrat kommt dabei auch in die lediglich gestrichelt angedeutete entgegengesetzte Schräglage, wieder mit dem Winkel cc . Wie eraichtlich, kann mit der Ionenstrahlung 21 im Verlauf der Rotation um die Achse 65 gleichzeitig die Spiegelfläche 23 und die Spiegelfläche 53 durch Ätzen erzeugt werden.Starting from FIG. 2, the photoresist layer 11 is given at the same time the free strips 12 and 32. The substrate is - based on the one shown Direction of the neutralized ion radiation 21 - for this development of the invention in the inclined position shown at the angle # 5 (, i.e. between the Normal to the surface of the substrate 2 and the direction of the radiation 21 lies again the most favorable angle u before. The substrate 2 with the layers thereon is now left around the axis 65 indicated in FIG. 7 and parallel to the radiation 21 rotate. The substrate also comes into the only indicated by dashed lines opposite inclination, again with the angle cc. How evident, can with of the ion radiation 21 in the course of the rotation about the axis 65 at the same time the mirror surface 23 and the mirror surface 53 are produced by etching.

Wie bereits oben erwähnt, erfolgt dieses Ätzen mit neutralisiertem Ionenstrahl im Vakuum. Wie ebenfalls bereits oben erwähnt, wird noch im selben Vakuum die jeweilige Passivierungsschicht 123, 153 auf. die Flächen 23 (und 53) aufgebracht. Auch bei der Verfahrensvariante nach Fig.7 kann dies in der Weise erfolgen, daß man die zum Ätzen benötigte Ionenstrahlung 21 abschaltet und dann statt dessen die Sekundärionen-Sputterstrahlung 66 (in der Fig.7 gestrichelt dargestellt) einsetzen und solange in Betrieb läßt, bis die gewünschte Schichtdicke der Passivierung auf den Spiegelflächen 23 während fortgesetzter Rotation 65 erreicht ist. Die Funktionskon- trolle kann hier zB. über reflektiertes Streulicht erfolgen.As already mentioned above, this etching takes place with neutralized Ion beam in a vacuum. As already mentioned above, it is still in the same vacuum the respective passivation layer 123, 153. the surfaces 23 (and 53) applied. Also in the case of the variant of the method according to FIG. 7, this can be done in such a way that the ion radiation 21 required for etching is switched off and then instead the Use secondary ion sputtering radiation 66 (shown in dashed lines in FIG. 7) and leaves it in operation until the desired layer thickness of the passivation is achieved the mirror surfaces 23 is reached during continued rotation 65. The functional con- trolls can here for example. take place via reflected scattered light.

Die Verwendung von Fotolack für die Schichten 11, 31 hat sich als technologisch besonders vorteilhaft erwiesen. Daran angepaßt empfiehlt es sich, das Ätzverfahren mit neutralisierten Ionen durchzuführen, deren Beschleunigungsenergie 500 eV nicht übersteigt. Auch ist es günstig, die Ätzstrahlintensität auf einen Wert zu beschränken, der einer Stromdichte on (maximal)0,5 bis 1 m #entspricht. Damit erfolgt noch keine störende Beschädigung des Fotolackes und auch nachteiliges damage des Halbleitermaterials in den Spiegelflächen. Besonders vorteilhaft ist es, zum Ende des Ätzverfahrens für etwa die letzten 5 min die Beschleunigungsspannung zu reduzieren, z.B auf 300 eV, womit die Gefahr eines damage noch weiter vermindert wird. Man erkennt dies insbesondere an nicht feststellbarer Alterung erfindungsgemäß hergestellter Laserdioden.The use of photoresist for the layers 11, 31 has proven to be Proven technologically particularly advantageous. Adapted to this, it is advisable to to carry out the etching process with neutralized ions, their acceleration energy Does not exceed 500 eV. It is also beneficial to reduce the etching beam intensity to one To limit the value that corresponds to a current density of 0.5 to 1 m # (maximum). This means that there is still no disruptive damage to the photoresist and also no disadvantageous damage damage to the semiconductor material in the mirror surfaces. Is particularly advantageous it, at the end of the etching process, the acceleration voltage for about the last 5 minutes to be reduced, e.g. to 300 eV, which further reduces the risk of damage will. This can be seen in particular from aging that cannot be determined according to the invention manufactured laser diodes.

Zur Passivierungsschicht 123 bzw. 153 ist noch zu erwähnt gen, daß diese im wesentlichen jeweils nur auf den Flächen 23, 53 verbleibt und an anderen Stellen der Dioden 60, 61 ... mit Wiederentfernen des Fotolackes 11, 31 abgehoben und beseitigt wird.Regarding the passivation layer 123 or 153, it should also be mentioned that this essentially only remains on the surfaces 23, 53 and on others Set the diodes 60, 61 ... with removal of the photoresist 11, 31 lifted and is eliminated.

Die Zerteilung der Halbleiterscheibe bzw. des Substrats 2 in die einzelnen Laserdioden 60, 61 ... erfolgt dann entlang der in Fig. 5 gezeigten Linien 63 und entlang der Graben 22 und/oder 52. Bei Zerteilung nur entlang der Graben 22 oder nurAentlang der Graben 52 verbleibt jeweils ein entsprechend weiterer Anteil 160 der ursprünglichen Halbleiterscheibe 2 an der Laserdiode 60, 61 Diese Möglichkeit, die auf dem Umstand beruht, daß bei der Erfindung die Spiegelflächen 23, 53 nicht wie üblich durch Brechen erzeugt sind, bringt weitere Vorteile.The division of the semiconductor wafer or the substrate 2 into the individual Laser diodes 60, 61... Then takes place along the lines 63 and shown in FIG. 5 along the trenches 22 and / or 52. When divided only along the trenches 22 or A correspondingly further portion 160 remains in each case only along the trenches 52 the original semiconductor wafer 2 on the laser diode 60, 61 This possibility, which is based on the fact that in the invention the mirror surfaces 23, 53 are not as usual are generated by breaking brings further advantages.

Zum einen bleibt eine nach der Erfindung mit Spiegeln versehene Laserdiode 60, 61 ... selbst bei kürzester Resonatorlänge, d.h. bei nur geringem Abstand zwischen den Spiegelflächen 23 und 53 ein und desselben Resonators, durch den anhängenden Anteil 160 weiterhin gut handhabbar.On the one hand, there remains a laser diode provided with mirrors according to the invention 60, 61 ... even with the shortest resonator length, i.e. with only a small distance between the mirror surfaces 23 and 53 of one and the same resonator, through the attached Part 160 still easy to handle.

In Fig.5 ist mit 63 auf eine auch noch an anderen Stellen beschriebene Teilung der den Verband der einzelnen Laserdioden 60, 61... bildenden Halbleiterscheibe hingewiesen.In FIG. 5, 63 is also described in other places Division of the semiconductor wafer forming the association of the individual laser diodes 60, 61 ... pointed out.

Die Teilung entlang einer jeweiligen Trennungslinie 63 kann z.B. durch Sägen mit einer Diamantsäge erfolgen.The division along a respective dividing line 63 can e.g. Sawing can be done with a diamond saw.

Vorteilhafter im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist-es jedoch, diese Teilung schließlich durch Brechen vorzunehmen, wozu vorher von der (in den Figuren) oberen ~Fläche her eine entsprechende Vielzahl von orthogonal zu den Gräben 22 bzw. 52 verlaufender zusätzlicher Gräben (entlang den Trennungslinien (63) erzeugt wird. Diese zusätzlichen Gräben können vorzugsweise fotolithografisch mit Ätzen erzeugt werden, und zwar insbesondere jeweils gleichzeitig mit der Fotolithografie und dem Ätzen 21, 51 entsprechend den Fig.3 und 5. Für das anschließende Brechen kann es schon ausreichend sein, wenn diese zusätzlichen Gräben (entlang 63) weniger tief geätzt werden als die Gräben 22 und 52. Auf jeden Fall wird dabei aber schon im vorhandenen Verband der Laserdioden 60, 61... die Metall-Kontaktschicht 7 auch in der zweiten orthogonalen Richtung verteilt, so daß eine jede Laserdiode 60, 61... schon im Verband ihren eigenen, aus der ursprünglichen Schicht 7 entstandenen Metallkontakt hat. Die Laserdioden 60,61...It is more advantageous within the scope of the present invention, however, finally to undertake this division by breaking, for which purpose the (in the Figures) upper surface made a corresponding multitude of orthogonal to the trenches 22 or 52 running additional trenches (generated along the dividing lines (63) will. These additional trenches can preferably be photolithographically with etching are generated, in particular at the same time as the photolithography and the etching 21, 51 according to FIGS. 3 and 5. For the subsequent breaking it can already be sufficient if these additional trenches (along 63) are less are etched deeper than the trenches 22 and 52. In any case, it will be in the existing association of the laser diodes 60, 61 ... the metal contact layer 7 as well distributed in the second orthogonal direction so that each laser diode 60, 61 ... their own metal contact created from the original layer 7 already in the association Has. The laser diodes 60.61 ...

können damit noch im mechanischen Verband mit allen übrigen Laserdioden befindlich, d.h. noch vor dem Brechen -z.B. für die Funktionsprüfung - elektrisch bereits einzelt mit elektrischer Spannung kontaktiert werden.can thus still be in mechanical association with all other laser diodes located, i.e. before breaking - e.g. for the functional test - electrical already individually contacted with electrical voltage.

Claims

Patent claims: Process for the production of products provided with a protective layer Resonator mirror surfaces for laser diodes made of gallium arsenide with etching of the multilayer structure of the semiconductor body using a photoresist mask, g ek e n n z e i c h n e t by the fact that a known dry etching process is applied to the in a still undivided semiconductor wafer (2). located diode structures (60, 61 ...) is, wherein a dry etching process with neutralized ion beam (21, 121) in Vacuum is carried out, including the photoresist mask (11) a layer thickness of more than 3 / µm and less than 10 / µm for making a planar etch with a depth of more than 1 / µm, the neutralized ion beam (21, 121) being a #winkel 6 can incline obliquely to the surface of the semiconductor wafer, with also the top metal electrode layer (7) already on the semiconductor wafer (2) is etched, and that in the same vacuum the protective layer by vapor deposition or Sputtering (66) with the material of this layer also simultaneously on all Laser diodes (60, 61 ...) of the semiconductor wafer (2) is applied.

20 The method according to claim 1, g e k e n n n z e i c h -n e t thereby, that the acceleration energy corresponding to the neutralized ion radiation is measured smaller than 500 eV.

3 Method according to claim 2, g e k e n n n z e i c h -n e t thereby, that at the end of the etching process, the acceleration energy to not more than 300 eV is reduced.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, g e -k 3r e n n z e i c h n e t in that an etching current density corresponding to 5 to 10 o "is selected.

5. Application of the method according to one of the claims.

1 to 4 in the case of a (GaAl) GaAs multilayer structure, in which the uppermost, layer (6) of the structure provided below the metal electrode layer (7) is a semiconductor layer that has the opposite conductivity type to that below Has semiconductor layer (5).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, g e -k e n n z e i c h n-e t by the fact that the semiconductor layer (2) with the diode structures contained therein (60, 61 ...) with a neutralized ion beam (121) at angle # ol more obliquely Axis (65) can rotate during the dry etching process.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, applied to the simultaneous Generation of one of the resonator mirror surfaces (23, 53) to be produced opposite one another Outcoupling deflection mirror surfaces (91, 92).

8. Application of a method according to one of claims 1 to 6 for Manufacture of a laser diode (60) with an attached portion (160) made of semiconductor material of the substrate (2).

9. Application of a method according to one of claims 1 to 2 for Manufacture of laser diodes with a resonator length between the opposing ones Mirror surfaces (23 and 53) less than 100 µm