半导体激光二极管和用于制造半导体激光二极管的方法技术

提出一种半导体激光二极管(100)，其具有：通过外延法制造的半导体层序列(2)，其具有至少一个有源层(3)，其中在所述半导体层序列(2)的至少一个表面区域(20)上设置有含镓的钝化层(10)。此外，提出一种用于制造半导体激光二极管(100)的方法。

Semiconductor laser diode and method for manufacturing semiconductor laser diode

A semiconductor laser diode (100) is proposed, which has a semiconductor layer sequence (2) manufactured by an epitaxy method and at least one active layer (3), wherein at least one surface region (20) of the semiconductor layer sequence (2) is provided with a gallium containing passivation layer (10). In addition, a method for manufacturing semiconductor laser diode (100) is proposed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体激光二极管和用于制造半导体激光二极管的方法
提出一种半导体激光二极管和一种用于制造半导体激光二极管的方法。本专利申请要求德国专利申请102017108435.5的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
技术介绍
在从紫外到红外的光谱范围中的激光二极管越来越多地开发新的市场，例如在照明应用、投影应用和材料加工应用的领域中，其中激光二极管能够在提高的发光密度方面尤其也相对于发光二极管(LED)充分发挥其优点。这种激光二极管基本上基于InAlGaN材料体系、InAlGaP材料体系或InAlGaAs材料体系中的外延结构。在芯片技术的制造中，根据标准使用介电钝化材料、例如出自SiO2、Si3N4或ZrO2的介电钝化材料来限制电流以及指数引导(Indexführung)。但在此成问题的是，钝化部的折射率取决于相应使用的介电质只能在极其窄的边界中变化。此外，所述介电材料具有小的热导率并且在其包覆特性和其屏蔽作用方面对于许多应用和功率范围而言不够适合。这些缺点一方面会导致效率损失而另一方面会造成器件稳定性问题。
技术实现思路
特定的实施方式的至少一个目的是，提出一种半导体激光二极管。特定的实施方式的至少一个另外的目的是，提出一种用于制造半导体激光二极管的方法。这些目的通过根据独立权利要求所述的物体和方法来实现。该物体和该方法的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中表明并且还从以下的描述和附图中得到。根据至少一个实施方式，半导体激光二极管具有至少一个有源层，其构建和设置为，在运行中在有源区中产生光。有源层尤其可以是具有多个半导体层的半导体层序列的一部分和具有主延伸平面，该主延伸平面垂直于半导体层序列的层的布置方向。例如，有源层可以具有恰好一个有源区。有源区可以至少部分地通过半导体层序列与电极层的接触面限定，即至少部分地通过如下面限定，电流经由所述面注入到半导体层序列并且由此注入到有源层中。此外，有源区也可以至少部分也通过脊形波导结构限定，即通过在半导体层序列的半导体材料中以长形的突出部的形式形成的脊形部。此外，有源层也可以具有多个有源区，所述有源区可以通过对应数量的所描述的措施限定。即使当在下文中所描述的特征和实施方式大部分涉及在有源层中具有一个有源区和由此可能对应地具有一个脊形波导结构的半导体激光二极管，后续的实施方案相应地也适合于在有源层中具有多个有源区和由此可能对应地具有多个脊形波导结构的半导体激光二极管。根据另一实施方式，在用于制造半导体激光二极管的方法中制造有源层，该有源层构建和设计为在半导体激光二极管运行中产生光。尤其是，可以借助外延法制造具有有源层的半导体层序列。上文和下文中所描述的实施例和特征同样适合于半导体激光二极管以及用于制造半导体激光二极管的方法。根据另一实施方式，半导体激光二极管具有光耦合输出面和与光耦合输出面相对置的背侧面。光耦合输出面和背侧面尤其可以是半导体激光二极管的侧面，特别优选是半导体层序列的侧面，其也可以称作所谓的棱面。半导体激光二极管在运行中可以经由光耦合输出面放射在有源区中产生的光。在光耦合输出面和背侧面上可以施加合适的光学涂层，尤其反射性的或部分反射性的层或层序列，其可以形成用于在有源层中产生的光的光学谐振器。有源区可以在背侧面与光耦合输出面之间沿着如下方向延伸，所述方向在此和在下文中称作纵向方向。纵向方向尤其可以平行于有源层的主延伸平面。层上下相叠的布置方向、即垂直于有源层的主延伸平面的方向在此和在下文中称作竖直方向。垂直于纵向方向且垂直于竖直方向的方向在此和在下文中称作横向方向。纵向方向和横向方向因此可以展开如下平面，所述平面平行于有源层的主延伸平面。半导体层序列尤其可以构成为外延层序列，即构成为外延生长的半导体层序列。在此，半导体层序列例如可以基于InAlGaN构成。属于基于InAlGaN的半导体层序列的尤其是如下半导体层序列，其中外延制造的半导体层序列通常具有由不同的单层构成的层序列，所述层序列包含至少一个单层，所述单层具有出自III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-y的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤l和x+y≤1。尤其，有源层可以基于这样的材料。具有基于InAlGaN的至少一个有源层的半导体层序列例如优选可以发射在紫外到绿色波长范围中的电磁辐射。替选地或附加地，半导体层序列也可以基于InAlGaP，即半导体层序列可以具有不同的单层，其中至少一个单层、例如有源层具有出自III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yP的材料，其中0≤x≤l，0≤y≤l和x+y≤1。具有基于InAlGaP的至少一个有源层的半导体层序列例如优选可以发射具有在绿色到红色波长范围中的一个或多个光谱分量的电磁辐射。替选地或附加地，半导体层序列也可以具有III-V族化合物半导体材料体系，例如基于InAlGaAs的材料，或II-VI族化合物半导体材料体系。尤其是，具有基于InAlGaAs的材料的有源层可以适合于，发射具有在红色到红外波长范围中的一个或多个光谱分量的电磁辐射。II-VI族化合物半导体材料可以具有出自第二主族的至少一个元素，如例如Be、Mg、Ca、Sr，和出自第六主族的元素，如例如O、S、Se。例如，属于II-VI族化合物半导体材料的有ZnSe、ZnTe、ZnO、ZnMgO、CdS、ZnCdS和MgBeO。有源层和尤其具有有源层的半导体层序列可以施加在衬底上。例如，衬底可以构成为生长衬底，在所述生长衬底上生长半导体层序列。有源区和尤其具有有源层的半导体层序列可以借助外延法、例如借助金属有机气相外延(MOVPE)或分子束外延(MBE)制造。这尤其可以表示，半导体层序列在生长衬底上生长。此外，半导体层序列可以设有呈电极层的形式的电接触部。此外，也可行的是，在生长工艺之后去除生长衬底。在此情况下，半导体层序列例如也可以在生长之后转移到构成为载体衬底的衬底上。衬底可以包括半导体材料，例如上文所述的化合物半导体材料体系，或其他材料。尤其，衬底可以包括蓝宝石、GaAs、GaP、GaN、InP、SiC、Si、Ge和/或陶瓷材料，如例如SiN或AlN，或由这样的材料构成。有源层例如可以具有传统的pn结、双异质结构、单量子阱结构(SQW结构)或多量子阱结构(MQW结构)，用于产生光。半导体层序列除了有源层之后可以包括其他功能层和功能区，例如p型掺杂的或n型掺杂的载流子运输层，即电子运输层或空穴运输层，未掺杂的或p型掺杂的或n型掺杂的约束层、包覆层或波导层、阻挡层、平面化层、缓冲层、保护层和/或电极层以及其组合。此外，附加的层，例如缓冲层、阻挡层和/或保护层也可以垂直于半导体层序列的生长方向例如围绕半导体层序列设置，即设置在半导体层序列的侧面上。根据另一实施方式，半导体层序列具有至少一个脊形波导结构。如果半导体激光二极管具有衬底，在所述衬底上施加有半导体层序列，则脊形波导结构在半导体层序列的与衬底相对置的上侧中构成。即使半导体激光二极管不具有衬底，在此和在下文中具有脊形波导结构的一侧称作上侧。脊形波导结构尤其可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光二极管(100)，所述半导体激光二极管具有：/n-通过外延法制造的半导体层序列(2)，所述半导体层序列具有至少一个有源层(3)，/n-在所述半导体层序列(2)的至少一个表面区域(20)上具有含镓的钝化层(10)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170420 DE 102017108435.51.一种半导体激光二极管(100)，所述半导体激光二极管具有：
-通过外延法制造的半导体层序列(2)，所述半导体层序列具有至少一个有源层(3)，
-在所述半导体层序列(2)的至少一个表面区域(20)上具有含镓的钝化层(10)。


2.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述钝化层(10)具有至少一个层，所述层具有AlGaN。


3.根据上一项权利要求所述的半导体激光二极管(100)，
其中AlGaN的组分在所述钝化层(100)的厚度范围改变。


4.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述钝化层(10)具有层堆叠(13)，所述层堆叠具有至少一个带有GaN的层(11，12)和至少一个带有AlN的层(11，12)。


5.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述钝化层(10)具有至少两个层(11，12，14)，所述层具有相同的材料，所述层具有不同的厚度。


6.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述半导体层序列(2)具有脊形波导结构(9)，所述脊形波导结构具有脊形部，所述脊形部具有脊形部侧面，并且所述表面区域(20)包括至少一个脊形部侧面。


7.根据上一项权利要求所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述钝化层(10)至少部分平坦化所述脊形波导结构(9)。


8.根据上两项权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述钝化层(10)具有至少一个横向地在所述脊形波导结构(9)旁边构成的第一层(11)，所述第一层与所述脊形波导结构(9)间隔开并且所述第一层(11)、在所述第一层(11)与所述脊形波导结构(9)之间的沟槽和所述脊形波导结构(9)的侧面由第二层(12)包覆。


9.根据上述权利要求中任一项所述的...

【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，
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