Optimierung der Prozesstechnologie und Steigerung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von (InAlGa)N-basierten Halbleiterlaserdioden

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In der vorliegenden Arbeit werden Aspekte der Chipprozessierung untersucht, die die Zuverlässigkeit von (InAlGa)N-basierten Rippenwellenleiterlaserdioden beeinflussen. Ziel ist die Steigerung der Lebensdauer von Laserdioden mit einer Emissionswellenlänge von 400 nm im Dauerstrichbetrieb sowie eine hohe Ausbeute an Chips pro Wafer. Zunächst wurden einzelne Prozessschritte hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Ausbeute und Zuverlässigkeit analysiert, wobei die Optimierungsschleifen an technologisch weniger komplexen Breitstreifenlasern durchgeführt wurden. Wichtige Fortschritte wurden bei der Abdünntechnologie für GaN-Substrate und dem Spaltprozess zur Erzeugung von Laserfacetten erzielt. Zur Lebensdauererhöhung wurde die p-Kontakttechnologie optimiert und ein effizienterer Aktivierungsprozess der p-Leitfähigkeit etabliert. Mithilfe der weiterentwickelten Prozesstechnologie wurden Rippenwellenleiterlaser hergestellt und Degradationsmechanismen systematisch analysiert. Inhomogene p-Leitfähigkeit und Degradationseffekte der Laserfacetten wurden als Hauptursachen für die Alterungseffekte identifiziert. Die beschriebenen Prozesse führen zu einer Lebensdauererhöhung von wenigen auf mehrere 100 Stunden und einer signifikanten Steigerung der Ausbeute an dauerstrichfähigen Laserdioden pro Wafer. Zudem wurden weitere Optimierungspotenziale in der Epitaxie und Facettentechnologie aufgezeigt und Empfehlungen für zukünftige Entwicklungen gege