半导体激光二极管制造技术

提出一种半导体激光二极管(100)，具有半导体层序列(2)，所述半导体层序列具有有源层(3)，所述有源层具有主延伸平面并且配置为，在运行中在有源区(5)中产生光(8)并且经由光耦合输出面(6)将其放射，其中有源区(5)从与光耦合输出面(6)相对置的后侧面(7)朝向光耦合输出面(6)沿着纵向方向(93)在主延伸平面中延伸，其中半导体层序列(2)具有表面区域(20)，在所述表面区域上直接接触地施加有第一外壳层(4)，其中所述第一外壳层(4)具有出自与半导体层序列(2)不同的材料体系的透明材料，并且其中第一外壳层(4)是结构化的并且具有第一结构。

Semiconductor laser diode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体激光二极管
提出一种半导体激光二极管。
技术介绍
本专利申请要求德国专利申请102017113389.5的优先权，其公开内容借此通过参引并入本文。在边缘发射的激光二极管中，产生光的层设置在外壳层之间，所述外壳层由于其折射率引起在层堆方向上的波引导和从而贡献于构成激光模式。外壳层通常由二极管的掺杂的半导体材料构成，因为由此除了模式引导之外应实现良好的电阻。然而，用于基于氮化物化合物半导体材料的激光二极管的外壳层的材料，如例如AlGaN，难以借助高的p型掺杂和从而仅难以以良好的电导率制造，使得始终必须寻找在电导率和光学吸收之间的折中。此外，高功率激光二极管通常引起多个纵向激光模式和横向激光模式，使得通过全部在激光器中振荡的激光模式的总和在耦合输出棱面上引起光学强度。这然而会引起尤其沿横向方向的不均匀的强度分布，这会造成强度超高和与之关联地在这种部位处会造成棱边过载。由此，可能出现棱边损坏和激光器的破坏。为了应对所述问题，在现有技术中已知的是，将设为用于电连接半导体材料的接触材料的一部分借助绝缘层与半导体材料绝缘，并且其仅在特定的区域中开口。以所述方式，仅在开口的部位处，将电流注入到半导体材料中，所述电流仅可以经由半导体材料的横向电导率分布。这引起，远离开口的区域与直接在开口下方的区域相比较小地通电。由此，尽管可以控制模式动力学(Modendynamik)，然而这种措施的设计自由度和同时还有达到的效果的大小明显受到限制。
技术实现思路
特定实施方式的至少一个目的是，提出一种半导体激光二极管。所述目的通过根据独立权利要求的主题来实现。主题的有利的实施方式和改进方案的特征在于从属权利要求并且此外从下面的说明书和附图中得出。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，所述有源层设计并且配置为，在激光二极管运行时在有源区中产生光。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，并且具有主延伸平面，所述主延伸平面垂直于半导体层序列的层的设置方向。在有源层中并且尤其在有源区中在半导体激光二极管运行时产生的光能够经由光耦合输出面放射。例如，有源层可以具有刚好一个有源区。有源区可以至少部分地通过导电层与半导体层序列的接触面来限定，即至少部分地通过如下面来限定，经由所述面将电流注入到半导体层序列和进而有源层中。此外，有源区可以附加地至少部分地也通过脊形波导结构来限定，即通过半导体层序列的半导体材料中以长形的升高部的形式形成的脊形部。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，所述有源层配置为并且设为用于，在半导体激光二极管运行时产生光，尤其在红外至紫外光谱中的光。尤其地，可以制造具有有源层的半导体层序列。在上文中和在下文中描述的实施例和特征同样适用于半导体激光二极管和用于制造半导体激光二极管的方法。根据另一实施方式，半导体激光二极管除了光耦合输出面之外具有与光耦合输出面相对置的后侧面。也可以称作为所谓的棱面的后侧面和光耦合输出面尤其能够是半导体激光二极管的侧面并且尤其至少部分地是半导体层序列的侧面。在光耦合输出面和后侧面上可以施加适当的光学覆层，尤其反射性的或部分反射性的层或者层序列，所述层序列可以形成用于在有源层中产生的光的光学谐振器。有源区可以在后侧面和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为纵向方向。纵向方向尤其可以平行于有源层的主延伸平面。层上下相叠的设置方向、即垂直于有源层的主延伸平面的方向在此和在下文中也称作为竖直方向。垂直于纵向方向并且垂直于竖直方向的方向在此和在下文中称作为横越方向或横向方向。纵向方向和横越方向/横向方向因此可以展开平行于有源层的主延伸平面的平面。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。对此，多个半导体层包括有源层在内可以相互重叠地生长，其中半导体层分别基于化合物半导体材料体系。例如，半导体层序列可以基于InAlGaN构成。属于基于InAlGaN的半导体层序列尤其是如下半导体层序列，在所述半导体层序列中，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，所述单层包含至少一个如下单层，所述单层具有出自III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yN的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。尤其地，有源层可以基于这种材料。具有至少一个基于InAlGaN的有源层的半导体层序列例如可以优选地发射在紫外至绿色或甚至黄色的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，也就是说，半导体层序列具有不同的单层，其中至少一个单层例如有源层具有选自III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yP的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。具有至少一个基于InAlGaP的有源层的半导体层序列例如可以优选地发射具有一个或多个在绿色至红色的波长范围中的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其他III-V族化合物半导体材料体系，例如基于InAlGaAs的材料，或者II-VI族化合物半导体材料体系。尤其地，发射光的半导体芯片的具有基于InAlGaAs的材料的有源层可以适合于，发射具有一个或多个在红色至红外的波长范围中的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种元素，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：ZnO、ZnMgO、CdS、ZnCdS、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。衬底可以包括半导体材料，例如在上文中提到的化合物半导体材料体系，或者其他材料。尤其地，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，或者由这种材料构成。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。有源层和尤其具有有源层的半导体层序列可以借助于外延法、例如借助于金属有机气相外延(MOVPE)或分子束外延(MBE)在生长衬底上生长并且此外设有电接触部。此外，也可能的是，生长衬底在生长工艺之后去除。在此，半导体层序列例如可以在生长之后转移到构成为承载衬底的衬底上。有源层例如可以具有常规的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外可以包括其他的功能层和功能区域，例如p型掺杂的或n型掺杂的载流子运输层，即电子或空穴运输层，高p型掺杂或n型掺杂的半导体接触层，未掺杂的或p型掺杂的或n型掺杂的限域层、外壳层或波导层、阻挡层、平坦化层、缓冲层、保护层和/或电极以及其组合。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，即例如在半导体层序列的侧面上。此外，半导体激光二极管具有表面区域，在所述表面区域上直接地施加有第一外壳层。半导体激光二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光二极管(100)，具有半导体层序列(2)，所述半导体层序列具有有源层(3)，所述有源层具有主延伸平面并且配置为，在运行中在有源区(5)中产生光(8)并且所述光经由光耦合输出面(6)放射，/n其中所述有源区(5)从与所述光耦合输出面(6)相对置的后侧面(7)朝向所述光耦合输出面(6)沿着纵向方向(93)在所述主延伸平面中延伸，/n其中所述半导体层序列(2)具有表面区域(20)，在所述表面区域上直接接触地施加有第一外壳层(4)，/n其中所述第一外壳层(4)具有出自与所述半导体层序列(2)不同的材料体系的透明材料，和/n其中所述第一外壳层(4)是结构化的并且具有第一结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170619 DE 102017113389.51.一种半导体激光二极管(100)，具有半导体层序列(2)，所述半导体层序列具有有源层(3)，所述有源层具有主延伸平面并且配置为，在运行中在有源区(5)中产生光(8)并且所述光经由光耦合输出面(6)放射，
其中所述有源区(5)从与所述光耦合输出面(6)相对置的后侧面(7)朝向所述光耦合输出面(6)沿着纵向方向(93)在所述主延伸平面中延伸，
其中所述半导体层序列(2)具有表面区域(20)，在所述表面区域上直接接触地施加有第一外壳层(4)，
其中所述第一外壳层(4)具有出自与所述半导体层序列(2)不同的材料体系的透明材料，和
其中所述第一外壳层(4)是结构化的并且具有第一结构。


2.根据权利要求1所述的半导体激光二极管(100)，
其中在所述半导体激光二极管(100)运行中，在所述有源区(5)中产生的光(8)到达所述第一外壳层(4)中。


3.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述第一外壳层(4)具有透明导电氧化物。


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)，
其中所述第一外壳层(4)具有至少两种不同的透明导电氧化物。


5.根据上一项权利要求所述的半导体激光二极管(100)，
其中所述至少两种不同的透明导电氧化物以交替的层堆形式施加在所述表面区域(20)上。


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
-所述表面区域(20)具有至少一个第一表面子区域(241)和至少一个直接与之邻接的第二表面子区域(242)，
-所述第一外壳层(4)在所述第二表面子区域(242)中具有空位，所述空位通过开口或空隙形成，
-在所述空位中施加有金属材料，和
-所述空位中的所述金属材料伸展至所述半导体层序列(2)的表面区域(20)，并且与所述半导体层序列(2)直接接触。


7.根据上述权利要求中任一项所述的半导体激光二极管(100)，
其中在所述第一外壳层(4)的至少一个区域(41，42)上施加有金属材料。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文·格哈德，克里斯托夫·艾克勒，艾尔弗雷德·莱尔，贝恩哈德·施托耶茨，
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