具有覆层的激光器端面的激光二极管芯片制造技术

描述一种激光二极管芯片(1)，其中至少一个激光器端面(9)具有覆层(10)。覆层(10)具有至少一个无机层(14，15，16，17，18)并且具有至少一个有机层(20，21，22)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有至少一个激光器端面的激光二极管芯片，所述激光器端面具有覆层。该专利申请要求德国专利申请102014102360.9的优先权，其公开内容通过参引并入本文。
技术介绍
例如能够在紫外光谱范围中、在可见光谱范围中或者在红外光谱范围中发射的激光二极管芯片在许多应用中使用，例如在投影设备中、在照明技术中或在光学传感器中使用，例如用于手势识别。在激光二极管芯片的许多应用中，使用可实现的高的光学的功率密度。然而在激光二极管芯片中实现的高的光学的功率密度引起：尤其发光的激光器端面经受非常高的电负荷、光负荷和热负荷。尤其发现：在激光二极管的运行中在湿度作用下能够出现激光器端面的氧化，所述氧化导致激光二极管芯片的退化。此外，存在如下危险：在激光二极管运行中，由于静电相互作用，颗粒积聚在激光器端面上，所述颗粒能够引起远场中的遮暗效果、激光特征曲线的斜度减小或反射镜的过热直至破坏(COD，光学灾变损伤)。此外，激光器端面的高的灵敏性需要在安装激光二极管芯片时极高的耗费。
技术实现思路
待实现的目的在于：提出一种特征在于改进的长期稳定性的激光二极管芯片。该目的通过根据独立权利要求的激光二极管芯片实现。本专利技术的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。根据至少一种实施方式，激光二极管芯片具有至少一个激光器端面，所述激光器端面具有覆层。激光器端面尤其构成激光二极管芯片的共振镜。激光二极管芯片尤其能够是边缘发射激光二极管芯片，其中共振镜通过两个相对置的激光器端面形成。在这种情况下，优选两个激光器端面分别具有覆层，其中覆层能够至少在其光学特性、尤其反射率方面彼此不同。优选地，至少激光二极管芯片的起辐射出射面作用的激光器端面具有在此描述的覆层。在激光二极管芯片中，至少一个激光器端面的覆层有利地具有至少一个无机层，优选多个无机层，并且具有至少一个有机层。换言之，覆层是无机-有机杂化结构。包含在覆层中的至少一个无机层例如能够是提高反射的或降低反射的层。尤其地，覆层能够包含多个无机层，所述无机层至少部分地包含在提高反射的或降低反射的层序列中。通过提高反射的或降低反射的层或层序列能够有针对性地调节激光器端面的反射率。通过包含在覆层中的至少一个有机层能够有利地实现覆层的至少一个附加的功能。尤其地，至少一个有机层能够具有保护层的功能，所述保护层尤其改进激光二极管芯片的长期稳定性。通过至少一个有机层尤其能够减少湿气的扩散或颗粒的积聚。因此，与单纯的无机的覆层相比，无机-有机的杂化结构的特征在于改进地保护激光二极管芯片免受退化影响。有利地，通过原子层沉积(ALD，atomic layer deposition)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、离子束沉积(IBD)或离子镀(IP)制造覆层的至少一个无机层。优选地，通过分子气相沉积(MVD)或分子层沉积(MLD)制造至少一个有机层。这些沉积方法尤其适合用于制造起扩散阻挡作用的有机层。此外，至少一个有机层例如能够通过PVD方法、溶胶-凝胶方法或通过浸没覆层制造。根据一个设计方案，至少一个有机层包括扩散阻挡层。有机扩散阻挡层尤其构成对于湿气和/或氧气的阻挡部。以该方式减少尤其通过氧
化引起的激光器端面的退化。此外，至少一个有机层具有如下优点：与无机的介电层相比，所述有机层是相对弹性的，使得有机层在运行引起的温度变化中能够弹性地变形。以该方式减小由于热引发的应力而在覆层中形成裂纹的危险。至少一个有机层、尤其扩散阻挡层优选包含烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、环烯烃、聚酰胺或铝醇盐。根据一个有利的设计方案，至少一个有机层包括有机的覆盖层。在该设计方案中，有机的覆盖层是覆层的邻接于环境介质的最外面的层。有利地，有机的覆盖层是疏水性层和/或不粘层。在这种情况下，覆层的背离激光器端面的表面有利地是拒水的和/或阻碍附着的。通过疏水性层和/或不粘层有利地减少颗粒的聚集和/或湿气的侵入。有机的覆盖层有利地具有对于水大于90°的接触角。接触角是用于借助水对表面的可润湿性的度量。有机的覆盖层尤其能够具有碳纳米管、有机的氟化合物或硫化合物、硫醇、硅烷。这些材料尤其适合用于构成疏水性层。优选地，有机的覆盖层是单层、尤其自组装的单层(SAM，自组装单层)。在另一优选的设计方案中，有机的覆盖层包含氯硅烷、胺类、乙醇、碳酸、硅氧烷或二甲氨基硅烷。这些材料尤其适合用于构成不粘层。不粘层优选通过MVD方法施加。有机的覆盖层的拒水的或阻碍附着的特性能够通过覆盖层的材料、尤其通过表面的化学特性，和/或通过其结构决定。尤其地，有机的覆盖层能够具有表面结构，通过所述表面结构实现拒水效应，即所谓的莲花效应。根据一个优选的设计方案，至少一个无机层包括导热层。通过导热层能够有利地在激光二极管芯片运行中在激光器端面上导出所形成的热。用于导热层的优选的材料是透明导电氧化物，例如ITO或ZnO。其他优选的材料是GaN、AlN、类金刚石碳(DLC)、SIC或石墨。导热层尤其也能够是导电的。出于该原因，有利的是：导热层不直接施加
到激光器端面上，因为否则会存在激光二极管芯片的半导体层的短路的危险。如果导热层具有这类小的导电性，使得不存在短路危险，那么导热层也能够直接施加到激光器端面上。在这种情况下，热量能够尤其好地从激光二极管芯片导出。在一个优选的设计方案中，导热层设置在第一有机扩散阻挡层和第二有机扩散阻挡层之间。这是有利的，因为有机扩散阻挡层是相对弹性的进而导热层的温度引起的膨胀优选能够在弹性的膨胀范围中补偿。在一个优选的设计方案中，至少一个无机层包括直接邻接于激光器端面的介电的保护层。介电的保护层优选是借助原子层沉积制造的层。借助原子层沉积能够制造尤其紧密的层，所述层尤其构成对于湿气的扩散阻挡部。介电的保护层优选具有氧化物、氮化物或氮氧化物。覆层尤其能够具有多个无机层。根据一个有利的设计方案，无机层至少部分地设置在提高反射的或降低反射的层序列中。提高反射的或降低反射的层序列尤其能够具有交替的层，所述层具有交替较高的和较低的折射率。覆层的、尤其提高反射的或降低反射的层序列的无机层优选包含介电的材料，尤其氧化物、氮化物或氮氧化物。无机层尤其能够具有以下材料中的至少一种：SiO2、Al2O3、TiO2、Ta2O5、Si3N4、ZrO2、HfO2、Nb2O5、Y2O3、Ho2O3、CeO3、Lu2O3、V2O5、HfZrO、MgO、TaC、ZnO、CuO、In2O3、Yb2O3、Sm2O3、Nd2O3、Sc2O3；B2O3、Er2O3、Dy2O3、Tm2O3、SrTiO3、BaTiO3、PbTiO3、PbZrO3、Ga2O3、HfAlO或HfTaO。提高反射的或降低反射的层序列仅由无机层构成是可行的。在一个优选的设计方案中，覆层具有导热层，所述导热层设置在介电的提高反射的或降低反射的层序列和有机的扩散阻挡层之间。在这种情况下，导热层有利地通过介电的提高反射的或降低反射的层序列与激光器端面绝缘，所述激光器端面因此也能够具有导电的材料。在一个优选的设计方案中，提高反射的或降低反射的层序列包含无
机层和有机层、尤其交替的无机层和有机层。提高反射的或降低反射的层序列尤其能够具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有至少一个激光器端面(9)的激光二极管芯片(1)，所述激光器端面具有覆层(10)，其中所述覆层(10)具有至少一个无机层(14，15，16，17，18)和至少一个有机层(20，21，22)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 DE 102014102360.91.一种具有至少一个激光器端面(9)的激光二极管芯片(1)，所述激光器端面具有覆层(10)，其中所述覆层(10)具有至少一个无机层(14，15，16，17，18)和至少一个有机层(20，21，22)。2.根据权利要求1所述的激光二极管芯片，其中至少一个所述有机层包括扩散阻挡层(21)。3.根据上述权利要求中任一项所述的激光二极管芯片，其中至少一个所述有机层(21)具有烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、环烯烃、聚酰胺或铝醇盐。4.根据上述权利要求中任一项所述的激光二极管芯片，其中至少一个所述有机层包括有机的覆盖层(20，22)。5.根据权利要求4所述的激光二极管芯片，其中所述有机的覆盖层(20，22)是疏水性层(20)和/或不粘层(22)。6.根据权利要求5所述的激光二极管芯片，其中所述有机的覆盖层(20，22)具有对于水大于90°的接触角。7.根据权利要求4至6中任一项所述的激光二极管芯片，其中所述有机的覆盖层(20，22)包含碳纳米管、有机的氟化合物或硫化合物、硫醇、硅烷、氯硅烷、胺类、乙醇、碳酸、硅氧烷或二甲氨基硅烷。8.根据上述权利要求中任一项所述的激光二极管芯片，其中至少一个所述无机层包括导热层(17)。9.根据权利要求8所述的激光二极管芯片，其中所述导热层(17)设置在第一有机扩散阻挡层(21b)和第二有机扩散阻挡层(21b)之间。10.根据权利要求8或9所述的激光二极管芯片，其中所述导热层(17)具有透明导电氧化物，ITO、ZnO、GaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾尔弗雷德·莱尔，塞巴斯蒂安·特格尔，索菲娅·赫普曼，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE