半导体激光二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体激光二极管，所述半导体激光二极管具有半导体层序列，所述半导体层序列具有至少一个有源层和脊波导结构，所述脊波导结构具有脊部，所述脊部沿纵向方向从光耦合输出面延伸至后侧面并且所述脊部在垂直于纵向方向的横向方向上通过脊部侧面限界，其中脊部具有第一区域和在垂直于纵向和横向方向的竖直方向上邻接于所述第一区域的第二区域，其中脊部在第一区域中具有第一半导体材料并且在第二区域中具有至少一种与第一半导体材料不同的第二半导体材料，其中脊部在第一区域中具有第一宽度，并且其中脊部在第二区域中具有第二宽度，所述第二宽度大于第一宽度。所述第二宽度大于第一宽度。所述第二宽度大于第一宽度。

【技术实现步骤摘要】
半导体激光二极管
[0001]本申请是申请号为201810915857.4、申请日为2018年8月13日、专利技术名称为“半导体激光二极管”的专利申请的分案申请。


[0002]提出一种半导体激光二极管。
[0003]本申请要求德国专利申请10 2017 118 477.5的优先权，其公开内容通过参引并入本文。

技术介绍

[0004]在具有也称作为所谓的脊(Ridge)的脊波导结构的激光二极管中，在运行时，通过脊部区域和邻接于脊部的材料之间的折射率突变发生横向波导，由此横向地在还通过脊部限定的有源区中构成一个或多个激光模式。经由接触脊部的上部区域进行到二极管中的电流馈入，通过所述电流馈入有源区被反向电泵浦，这使得激光器运行是可行的。在此，(多个)光学模式横向地在脊部区域之外指数地衰减，而脊部中的电流通过侧壁限制，并且仅在脊部之下能够通过处于那里的材料的横向导电性扩展。但是，为了获得具有尽可能线性的特征曲线的有效的组件，需要：将泵浦的区域和模式区域尽可能有利地形成叠加。但是在此，脊部尺寸的变化总是具有对模式性能和同时对电流引导的影响，这强烈地限制用于优化所述叠加的可行性。
[0005]因此通常，通过脊部的限定如所描述的那样同时并且不彼此无关地限定模式引导和电流扩展。尽管已知如下构型，其中脊部上的电接触部的宽度变化，以便使局部的电流馈入发生变化。然而，在此至少部分强制性较窄的接触区域还具有如下缺点：提高运行电压。

技术实现思路

[0006]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。
[0007]所述目的通过根据一种半导体激光二极管来实现。主题的有利的实施方式和改进形式从下面的描述和附图中得出。
[0008]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，所述有源层设计和设置用于：在运行中在有源区域中产生光。有源层尤其能够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。例如，有源层能够具有刚好一个有源区域。有源区域能够至少部分地通过具有电极层的半导体层序列的接触面限定，即至少部分地通过如下面限定，经由所述面进行到半导体层序列中的进而到有源层中的电流馈入。此外，有源区域也能够至少部分地通过脊波导结构来限定，即通过以长形增高部形式的半导体层序列的半导体材料限定。此外，有源层也能够具有多个有源区域，所述有源区域能够通过所描述的措施中的相应的多个措施来限定。即使在下文中描述的特征和实施方式主要涉及具有有源层中的有源区域进而相应地具有刚好一个脊波导结构的半导体激光二极管，下面的实施方案以相应的方式也适用于具有
有源层中的多个有源区域进而相应地具有多个脊波导结构的半导体激光二极管。
[0009]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，所述有源层设计和设置用于：在半导体激光二极管运行时产生光。特别地，具有有源层的半导体层序列能够借助于外延方法制造。在上面和下文描述的实施例和特征同样也适用于半导体激光二极管，还有适用于用于制造半导体激光二极管的方法。
[0010]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后侧面。光耦合输出面和后侧面尤其能够是半导体激光二极管的侧面，尤其优选半导体层序列的侧面，所述侧面也能够称作所谓的棱面。经由光耦合输出面，半导体激光二极管在运行中能够放射在有源区域中产生的光。在光耦合输出面和后侧面上能够施加适当的光学覆层，尤其反射或部分反射的层或层序列，所述层能够形成用于在有源层中产生的光的光学共振器。有源区域能够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。纵向方向尤其能够平行于有源层的主延伸平面。层彼此叠加的设置方向，即垂直于有源层的主延伸平面的方向，在此和在下文中称作为竖直方向。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为横向方向。纵向方向和横向方向因此能够展开平行于有源层的主延伸平面的平面。
[0011]半导体层序列尤其能够作为外延层序列、即作为外延生长的半导体层序列构成。在此，半导体层序列例如能够基于InAlGaN。尤其如下半导体层序列属于基于InAlGaN的半导体层序列：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，所述层序列包含至少一个单层，所述单层具有由III
‑
V族化合物半导体材料体系In
x
Al
y
Ga1‑
x
‑
y
N构成的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。特别地，有源层能够基于这种材料。具有至少一个基于InAlGaN的有源层的半导体层序列例如能够优选发射紫外至绿色波长范围中的电磁辐射。
[0012]替选地或附加地，半导体层序列也能够基于InAlGaP，这就是说，半导体层序列能够具有不同的单层，所述单层中的至少一个单层、例如有源层具有由III
‑
V族化合物半导体材料体系In
x
Al
y
Ga1‑
x
‑
y
P构成的材料，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能够优选发射具有绿色至红色波长范围中的一个或多个光谱分量的电磁辐射。
[0013]替选地或附加地，半导体层序列也能够具有不同的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。特别地，具有基于InAlGaAs的材料的有源层适合于：发射具有红色至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能够具有出自第二主族的至少一个元素，即例如Be，Mg，Ca，Sr，和出自第六主族的元素，即例如O，S，Se。例如，属于II
‑
VI族化合物半导体材料的是ZnSe，ZnTe，ZnO，ZnMgO，CdS，ZnCdS和MgBeO。
[0014]有源层和尤其具有有源层的半导体层序列能够施加在衬底上。例如，衬底能够构成为生长衬底，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能够借助于外延方法，例如借助于金属有机化合物气相外延(MOVPE)或者分子束外延(MBE)制造。这尤其能够表示：半导体层序列生长在生长衬底上。此外，半导体层序列能够设有电子层形式的电接触部。此外，也可行的是：在生长工艺之后移除生长衬底。在此，半导体层序列例如也在生长之后能够转移到构成为载体衬底的衬底上。衬底例如能够包括半导
体材料，例如上述化合物半导体材料体系，或者包括其他的材料。特别地，衬底能够包括蓝宝石，GaAs，GaP，GaN，InP，SiC，Si，Ge和/或陶瓷材料，即例如SiN或AlN，或者由这种材料构成。
[0015]有源层例如能够具有常规的pn结，双异质结构，单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光二极管(100)，所述半导体激光二极管具有：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)和脊波导结构(9)，所述脊波导结构具有脊部，所述脊部沿纵向方向(93)从光耦合输出面(6)延伸至后侧面(7)，并且所述脊部在垂直于所述纵向方向(93)的横向方向(91)上通过脊部侧面(11)限界，其中所述脊部具有第一区域(910)和在垂直于所述纵向和横向方向的竖直方向(92)上邻接于所述第一区域的第二区域(920)，其中所述脊部在所述第一区域(910)中具有第一半导体材料并且在所述第二区域(920)中具有至少一种与第一半导体材料不同的第二半导体材料，其中所述脊部在所述第一区域(910)中具有第一宽度(919)，其中所述脊部在所述第二区域(920)中具有第二宽度(929)，所述第二宽度大于所述第一宽度(919)，和其中所述第一区域(910)和所述第二区域(920)具有变化的宽度和所述第二区域(920)的宽度变化大于所述第一区域(910)的宽度变化。2.根据上一项权利要求所述的半导体激光二极管(100)，其中从所述第一区域到所述第二区域(910，920)的过渡部是阶梯形的。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)，其中所述脊部在所述第二区域(920)中具有朝所述有源层(3)的方向扩大的宽度。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)，其中所述第二区域(920)设置在所述第一区域(910)和所述有源层(3)之间。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)，其中所述第二区域(920)形成所述脊部的底座区域。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)在所述有源区域(3)和所述脊部之间具有半导体层(21)，所述半导体层直接邻接于所述第二区域(920)并且所述半导体层具有与所述第二区域(920)相同的半导体材料。7.根据权利要求1或2所述的半导体激光二极管(100)，其中所述脊部在所述第二区域(920)中具有朝所述有源层(3)的方向减小的宽度。8.根据上一项权利要求所述的半导体激光二极管(100)，其中所述第一区域(910)设置在所述第二区域(920)和所述有源区域(3)之间。9.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)，其中所述第二区域(920)具有所述脊部的上侧区域。10.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文，
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：