專利名稱：邊緣發(fā)射的半導體激光二極管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的具有半導體層堆疊和平面化層的邊緣發(fā)射的半導體激光二極管和一種根據(jù)權利要求10的用于該半導體激光二極管的制造的方法。
背景技術：
在印刷品JP 2002-299763 A中說明了一種半導體激光元件。半導體激光二極管由于其緊湊性和成本有利的制造應用在很多應用領域中，例如數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、投影、材料加工、光學泵、生物傳感技術等等。在此情況下尤其是應用具有η形截面波導(Stegwellenleiter)的半導體激光二極管，即所謂的脊形(Ridge)激光二極管。在此，傳統(tǒng)的脊形技術在關于較高功率、改善的模式特性等在穩(wěn)健性、可靠性和高輻射收益方面的不斷提高的要求的情況下遇到其極限。在此，核心問題是不足的機械穩(wěn)定性、缺乏的電負荷能力以及傳統(tǒng)脊形激光二極管的不令人滿意的泄漏電流和老化特性。尤其是，針對大規(guī)模市場應用的生產(chǎn)收益以及與此相聯(lián)系的制造成本不是最優(yōu)的。在圖6A和6B中以橫截面不出傳統(tǒng)的π形截面波導半導體激光二極管的兩個實施例。在GaN襯底100上布置有η型覆蓋層101、η型波導層102、活性半導體層2c、p型波導層103、P型覆蓋層104以及歐姆接觸層105。P型覆蓋層104和p型波導層103被蝕刻為使得構(gòu)造有η形截面波導200。半導體激光二極管因此具有基體201和π形截面波導200。Ji形截面波導和基體的側(cè)面配備有鈍化層107。鈍化層107在此均勻地布置在側(cè)面上，使得該鈍化層構(gòu)造為階梯狀的。此外，鈍化層在η形截面波導的表面上具有開口，使得能夠在η形截面波導的該表面處實現(xiàn)電接觸連接。為了半導體激光二極管的電接觸，在襯底的背向半導體層的側(cè)上布置η型連接層106并且在鈍化層和π形截面波導上布置P型連接層5。但是，這種激光二極管具有缺乏的穩(wěn)健性，因為激光二極管的π形截面波導相對于例如刮擦、接合損傷或者外部的機械力作用的機械損傷是無抵抗力的。此外，由于η形截面波導的垂直構(gòu)造的側(cè)面，難以執(zhí)行P側(cè)接觸部的均勻施加，因為由于遮蔽效應H形截面波導的底部處的接觸引線被構(gòu)造得非常薄。但是，該變薄的接觸區(qū)域在載流能力方面是薄弱之處并且可能導致半導體激光二極管的電故障。傳統(tǒng)的激光二極管的另一問題是短路危險。尤其是由于僅僅幾百ym厚的鈍化層107，在活性層2c的區(qū)域中在為了制造π形截面波導所執(zhí)行的蝕刻過程被部分較深地實施的情況下存在短路的危險，使得蝕刻到活性層2c附近或者甚至蝕刻穿過活性層2c。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務在于，在避免所述缺點的情況下提出一種半導體激光二極管，其具有改善的穩(wěn)健性和電穩(wěn)定性以及由此引起地具有提高的壽命。本發(fā)明所基于的任務還在于，說明這種半導體激光二極管的改善的制造方法。
所述任務尤其是通過具有權利要求1的特征的半導體激光二極管和具有權利要求10的特征的用于該半導體激光二極管的制造的方法來解決。該器件和其方法的有利改進方案是從屬權利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明設置一種邊緣發(fā)射的半導體激光二極管，其具有外延半導體層堆疊和平面化層。所述半導體層堆疊具有基體和H形截面波導，其中基體具有用于產(chǎn)生電磁輻射的活性層。平面化層嵌入到H形截面波導中，使得H形截面波導的表面和平面化層的表面構(gòu)成平坦的主面。平面化層因此至少局部地包圍π形截面波導并且與形截面波導一起構(gòu)成端接(abschlieflen)半導體激光二極管的主面。所述主面在外部、尤其是向上端接半導體激光二極管?；w、η形截面波導和平面化層優(yōu)選地構(gòu)成長方體。η形截面波導優(yōu)選地不超過平面化層。η形截面波導的表面和平面化層的表面尤其是彼此齊平地布置。通過將π形截面波導布置在平面化層中，對π形截面波導的機械影響以及由此引起的對η形截面波導的損傷可以被最小化，尤其是被阻止。η形截面波導因此借助于平面化層而被保護免受機械應力，由此有利地改善這種激光二極管的穩(wěn)健性以及壽命。此外，電穩(wěn)定性由于泄漏電流的危險被最小化而得到改善，因為平面化層由于最小化的遮蔽效應可以被均勻地施加。尤其是，電負荷能力以及此外短路穩(wěn)定性通過如下方式得到改善，即可以實現(xiàn)η形截面波導的側(cè)邊沿的平面化，由此可以避免在所述側(cè)邊沿處的收縮和遮蔽。激光二極管的電負荷能力因此可以顯著提高。平面化層可以有利地利用沉積方法施加在半導體層堆疊上，所述沉積方法沒有負面的遮蔽效應。由此，平面化層可以有效地保護免受場過高和由此引起的短路。此外，平面化層導致通向方向和截止方向上的電負荷能力的升高以及導致故障率減小。作為沉積方法尤其是應用原子層沉積、離子束沉積、離子鍍(Plat in )沉積、聚對二甲基苯(Parylen )沉積
坐坐寸寸ο有利地，可以利用這種激光二極管減少錯誤源的危險，例如截止電流故障、接觸部燒損、構(gòu)件不穩(wěn)定性等等。此外有利地簡化了這種激光二極管的制造過程，因為例如可以放棄犧牲層過程(如所述犧牲層通常在蝕刻過程期間用于制造η形截面波導)和該犧牲層的與此相聯(lián)系的隨后的揭下技術。半導體激光二極管是在垂直主輻射方向上發(fā)射輻射的邊緣發(fā)射器。例如在襯底上布置半導體層堆疊，其中激光二極管的輻射方向與襯底的基面平行地定向。激光二極管因此在側(cè)面處發(fā)射輻射。邊緣發(fā)射的半導體二極管尤其是在活性層處具有至少兩個刻面(Facette)，所述刻面構(gòu)成諧振器?？堂嬖诖饲闆r下可以被理解為平滑的界面。平滑在此情況下意味著，刻面的表面粗糙度明顯小于由半導體激光二極管在其運行中要產(chǎn)生的光的波長，優(yōu)選小于該波長的一半，特別優(yōu)選小于該波長的四分之一。所述刻面構(gòu)成激光二極管的基體的界面或側(cè)面。所述刻面位于基體的彼此相對的側(cè)并且因此構(gòu)成光學諧振器。由活性層產(chǎn)生的輻射經(jīng)由所述刻面之一從激光二極管輸出耦合。輻射輸出耦合因此垂直于所述刻面進行。半導體激光二極管的活性層具有pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)或者多重量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)以產(chǎn)生輻射。術語量子阱結(jié)構(gòu)在本申請范圍內(nèi)尤其是包括如下結(jié)構(gòu)，其中載流子通過封固(約束)可以經(jīng)歷多個能量狀態(tài)的量子化。術語量子阱結(jié)構(gòu)尤其是不包含關于量子化的維度的說明。其因此尤其是包括量子槽、量子線和量子點以及這些結(jié)構(gòu)的每種組
口 O半導體層堆疊、尤其是活性層包含至少一種III/V半導體材料，例如來自材料系統(tǒng)InxGayAU' InxGayAlmN或者InxGayAl1^yAs的材料，其中分別有O彡x，y彡I并且x +y彡I。III/V半導體材料特別適用于在紫外的(InxGayAU)經(jīng)由可見的(InxGayAU,尤其是對于藍色至綠色輻射，或者InxGayAlh_yP，尤其是對于黃色至紅色輻射)直至紅外的(InxGayAl1^yAs)光譜范圍中產(chǎn)生輻射。在激光二極管的改進方案中，π形截面波導的表面沒有平面化層，其中在主面上布置電連接層。該連接層可以完全覆蓋主面?？商娲兀B接層可以被構(gòu)成為經(jīng)結(jié)構(gòu)化的。優(yōu)選地，電連接層是P型連接層，其與η型連接層實現(xiàn)激光二極管的電接觸，所述η型連接層布置在半導體層堆疊的與P型連接層相對的側(cè)上。所述連接層優(yōu)選具有Pd、Pt、PtPd,PdPt 或者 Ni。因為主面被構(gòu)造為平坦的，因此連接層可以均勻地施加在主層面上。尤其是可以例如在η形截面波導的側(cè)邊沿處避免對連接層的遮蔽，由此顯著提高了激光二極管的電負荷能力。此外由此改善了短路穩(wěn)定性。另外，通過平面化層降低了連接層材料的遷移、例如金屬遷移以及泄漏電流的危險。由此有利地改善了通向方向和截止方向上的電負荷能力。在一個改進方 案中，平面化層具有玻璃。尤其是，平面化層是玻璃層，該玻璃層例如由旋壓玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃或者流態(tài)玻璃制成。在一個改進方案中，平面化層包含吸收體材料。所述吸收體材料均勻地分布在平
面化層中。吸收體材料適于至少部分地吸收特定波長的輻射。通過有針對性地選擇吸收體材料，可以吸收激光二極管的較高模式，由此有利地穩(wěn)定了激光二極管的基本模式。這實現(xiàn)了對較高模式的過濾，這在基本模式中的激光器運行中有利地導致較高的功率。作為吸收體材料例如應用T1、Ge、Si和/或Cr?？商娲乜梢允褂貌Ａё鳛槠矫婊瘜?，所述玻璃通過以不高于玻璃點一也就是不完全的晶格結(jié)構(gòu)形成——的溫度熱加熱而具有可調(diào)整的吸收效果。所述吸收體效果尤其是可以通過退火條件被計量為，使得對較高模式的抑制有利地進行，而不不利地衰減激光器的基本模式。在一個改進方案中，在平面化層和半導體層堆疊之間至少局部地布置鈍化層。所述鈍化層例如是附加的電介體，例如 Al2O3' Si02、SiN, ZrO2, Ti02、NbO2' Ta2O5' Ta02、HfO20所述鈍化層在π形截面波導的制造之后整面地沉積在半導體層堆疊上。接著，平面化層被整面地施加到鈍化層上。接著，η形截面波導的表面被露出并且連接層被施加到主面上。通過鈍化層有利地改善了通向方向和截止方向上的電負荷能力。在一個改進方案中，鈍化層包含吸收體材料，利用其可以有利地過濾較高模式，由此有利地穩(wěn)定激光器的基本模式。鈍化層的材料本身例如具有吸收特性?？商娲?，鈍化層可以借助于植入、擴散等等被構(gòu)造為吸收性的。在一個改進方案中，在平面化層與半導體層堆疊之間至少局部地布置蝕刻停止層。尤其是，蝕刻停止層在H形截面波導的表面的區(qū)域中具有空隙。通過該蝕刻停止層可以阻止?jié)窕瘜W或者干化學的棲身。在一個改進方案中，平面化層具有至少兩個相疊布置的區(qū)域，其中與半導體層堆疊鄰接的區(qū)域包含至少一種摻雜物質(zhì)。所述平面化層的區(qū)域尤其是垂直地相疊布置。作為摻雜物質(zhì)優(yōu)選使用如下材料，該材料導致與鄰接的半導體層的材料相反的摻雜。如果鄰接的半導體層例如是P型層，則作為摻雜物質(zhì)使用η摻雜的合金物質(zhì)(Legierstoff),使得構(gòu)造截止的pn結(jié)。由此可以最小化或完全避免不期望的、在η形截面波導旁邊出現(xiàn)的泄漏電流路徑的危險。在激光二極管的一個改進方案中，在形截面波導旁邊與兩側(cè)橫向相間隔地布置半導體層堆疊的半導體層，所述半導體層通過溝槽彼此定界，其中平面化層布置在溝槽中。所述平面化層因此布置在η形截面波導與橫向相間隔的半導體層之間。激光二極管因此具有雙溝槽結(jié)構(gòu)，其中所述溝槽用平面化層充填。這種激光器結(jié)構(gòu)也稱為三腳架激光器結(jié)構(gòu)。在此尤其是條狀地執(zhí)行用于制造η形截面波導的蝕刻過程，使得半導體層與η形截面波導的兩側(cè)以溝槽寬度的相應間距并且以與η形截面波導相同的高度保留下來。這種激光器結(jié)構(gòu)具有在機械作用、例如刮擦方面的改善的機械穩(wěn)健性的優(yōu)點。在一個改進方案中，溝槽被構(gòu)造為V形的，其中半導體激光二極管是高功率激光器，尤其是所謂的High Power — Laser (大功率激光器)。經(jīng)蝕刻的V溝槽在此可以穿透活性區(qū)并且優(yōu)選平行于諧振器方向構(gòu)造。V溝槽尤其是用平面化層覆上。通過優(yōu)選具有吸收體材料的平面化層，因此可以抑制環(huán)模式。由此可以阻止不受保護的pn結(jié)短路，由此避免了在V溝槽中的經(jīng)由活性層的泄漏電流路徑，所述泄漏電流路徑可以通過連接層或者焊接金屬化部的遷移離子產(chǎn)生。在用于制造邊緣發(fā)射的半導體激光二極管的方法中應用如下方法步驟:
一提供半導體層堆疊，
一對半導體層堆疊進行蝕刻，使得構(gòu)造基體和η形截面波導，
一施加平面化層，使得η形截面波導嵌入在平面化層中，
一露出η形截面波導的表面，使得η形截面波導的表面和平面化層的表面構(gòu)成平坦的主面，以及
一在主面上布置電連接層。所述方法的有利改進方案與所述半導體激光二極管的有利改進方案類似地得出并且反之亦然。在一個改進方案中，平面化層借助于液態(tài)懸浮液的離心涂布過程來施加。根據(jù)離心涂布條件，涂層的厚度和均勻性可以被優(yōu)化為，使得在η形截面波導上不施加或者僅僅施加平面化層的小于IOOnm的非常小的厚度，而在π形截面波導旁邊平面化層有利地具有約IOOOnm的厚度，其中平面化層的厚度在該區(qū)域中取決于π形截面波導的高度。平面化層的高度和η形截面波導的高度在該區(qū)域中尤其是基本上相同?；旧显诖艘馕吨?，可能出現(xiàn)高度上的由制造引起的小的偏差。在一個改進方案中，通過整面的干化學或者濕化學的反蝕刻過程(RUclditzprozess)或者化學-機械拋光過程來執(zhí)行π形截面波導的表面的露出。所述露出尤其是在高于300°C、優(yōu)選400°C至500°C時的退火步驟之后執(zhí)行。在展露π形截面波導的表面以后，接著施加電連接層。在一個改進方案中，在施加平面化層以前在半導體層堆疊上施加鈍化層或者蝕刻停止層。尤其是將鈍化層或者蝕刻停止層整面地沉積到半導體表面上。接著將平面化層通過離心涂布施加到鈍化層或者蝕刻停止層上。接著露出η形截面波導的表面，其中接著可以進行經(jīng)由連接層的電接觸。在一個改進方案中，通過退火方法調(diào)整平面化層的折射率，由此可以有利地根據(jù)對相應施用(Applikation)的單獨要求來控制激光二極管的折射率引導(Indexfiihrung)。折射率與各種應用的匹配在此可以在激光二極管的制造過程結(jié)束時進行。因此激光二極管可以在制造過程結(jié)束時在其較高模式的衰減特性方面單獨地被調(diào)整。例如可以在由旋壓玻璃制成的平面化層的情況下通過400°C時的退火方法產(chǎn)生1.3717的折射率，通過500°C時的退火方法產(chǎn)生1.4283的折射率以及通過600°C時的退火方法產(chǎn)生1.4445的折射率。在一個改進方案中，在平面化層中溶解至少一種摻雜物質(zhì)，其中在施加平面化層之后執(zhí)行退火方法，使得摻雜物質(zhì)在平面化層與半導體層堆疊之間的界面方向上擴散。在此特別有利的是，作為摻雜物質(zhì)使用如下材料，所述材料導致與鄰接的半導體層相反的摻雜。因此通過擴散的摻雜物質(zhì)產(chǎn)生截止的邊界層，由此阻止了 η形截面波導旁邊的不受歡迎的電流注入。由此可以避免η形截面波導旁邊的不期望的泄漏電流。在所述方法的一個改進方案中，多個激光二極管在共同的晶片制造方法中或者在鑄塊層面上被制造并且接著被分隔。


激光二極管及其制造的另外的特征、優(yōu)點、改進方案和適宜性由以下結(jié)合圖1至5闡述的實施例得出。其中:
圖1至4分別示出本發(fā)明激光二極管的實施例的示意性橫截面，
圖5A和5B分別示出制造過程中的本發(fā)明激光二極管的實施例的示意性橫截面，以及 圖6A和6B分別示出根據(jù)現(xiàn)有技術的激光二極管的實施例的示意性視圖。
具體實施例方式相同的或者起相同作用的組成部分分別配備相同的附圖標記。所示的組成部分以及這些組成部分相互間的大小關系不應看作為按正確比例的。在圖1中示出邊緣發(fā)射的半導體激光二極管I的橫截面，該半導體激光二極管I具有外延半導體層堆疊2和平面化層3。半導體層堆疊2具有用于產(chǎn)生電磁輻射的活性層2c。層堆疊2例如可以布置在襯底或者載體上(未示出)。半導體激光二極管I是邊緣發(fā)射器。半導體激光二極管I尤其是在活性層2c處具有兩個刻面，所述兩個刻面構(gòu)成諧振器。所述刻面構(gòu)成半導體激光二極管I的界面或者側(cè)面。尤其是，所述刻面位于半導體層堆疊2的彼此相對的側(cè)處。在本實施例中，刻面位于激光二極管的與圖面平行的側(cè)面處。如果半導體激光二極管由具有比活性層2c的折射率低的光學折射率的空氣或者另一材料包圍，則由活性層2c產(chǎn)生的電磁輻射可以在刻面/空氣的界面處部分地被反射。如果現(xiàn)在兩個刻面位于彼此相對的側(cè)處，則這兩個刻面構(gòu)成光學諧振器。經(jīng)由所述刻面之一，由活性層2c產(chǎn)生的電磁輻射可以從半導體激光二極管I輸屮鋰人田袖口。半導體激光二極管的活性層2c優(yōu)選具有pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)或者多重量子阱結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生輻射。半導體層堆疊2的半導體層優(yōu)選基于磷化物、砷化物或者氮化物化合物半導體。層堆疊的布置在活性層2c下方的層是η摻雜的或者未摻雜的。層堆疊2的布置在活性層2c上方的層優(yōu)選是P摻雜的或者未摻雜的。由活性層2c產(chǎn)生的福射垂直于刻面地被輸出f禹合。福射輸出I禹合尤其是垂直于圖面或平行于激光二極管I的外延生長的半導體層序列地發(fā)生。半導體層堆疊2具有基體2a和π形截面波導2b。這種π形截面波導2b對于專業(yè)人員來說也以概念脊形結(jié)構(gòu)已知，因此在此處對此不更詳細闡述?；钚詫?c布置在基體2a中。激光二極管I因此構(gòu)造為π形截面波導激光二極管，其中激光器結(jié)構(gòu)被蝕刻為使得在上側(cè)構(gòu)成條，其中有利地存在通過激光器結(jié)構(gòu)到空氣的折射率跳變引起的強折射率引導。由此橫向地限制了電子，由此避免擴散。 π形截面波導2b嵌入到平面化層3中。該平面化層3尤其是布置在半導體層堆疊上側(cè)。在此，形截面波導2b的表面21和平面化層3的表面22構(gòu)成平坦的主面4。表面21和表面22因此彼此齊平地布置。主面4尤其是向上端接半導體激光二極管。半導體層堆疊2和平面化層3嚙合為使得總體地構(gòu)成方形的形狀。31形截面波導2b不超過向平面化層3的高度。由此，形截面波導由平面化層保護以免受機械影響以及由此引起的損傷。因此，這種激光二極管的穩(wěn)健性以及壽命有利地得到改善。η形截面波導2b略微超過平面化層3替代地也是可能的并且同樣提供免受機械影響的保護。 Ji形截面波導2b的表面21無平面化層3。尤其是在該表面21上不布置平面化材料。在主面4上布置有電連接層5，該電連接層5電接觸激光二極管。電連接層5優(yōu)選是P型電連接層。在半導體層堆疊2的背向π形截面波導2b的側(cè)上布置η型連接層(未示出)，其與P型連接層5 —起能夠?qū)崿F(xiàn)電接觸。電連接層由于平坦的主面4可以均勻地施加到半導體層堆疊上。由于平坦的主面4，可以避免在施加連接層時如可能在傳統(tǒng)情況下出現(xiàn)的遮蔽效應，這顯著提高了激光二極管的電負荷能力。由此尤其是提高了這種激光二極管的電穩(wěn)定性。作為連接層的沉積方法尤其是應用原子層沉積、離子束沉積、離子鍍(Plat in )沉積、聚對二甲基苯(Parylen )沉積，其尤其是沒有負面的遮蔽效應并且由此有效地保護免受場過高和由此得出的短路并且導致通向方向和截止方向上的電負荷能力的升高以及由于例如金屬遷移引起的故障率減小。此外關于截止電流故障、接觸部燒損、激光二極管穩(wěn)定性等等的錯誤源的危險?？拷钚詫拥?、由于η形截面波導2b的蝕刻過程而可能出現(xiàn)的短路危險也通過平面化層3被降低。平面化層例如是玻璃層，該玻璃層尤其是具有旋壓玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃或者流態(tài)玻璃(Fliefiglas)。連接層5優(yōu)選包含金屬或者金屬合金，例如？(1^ 丨 (1、？(^丨、附。作為平面化層5可以采用玻璃，其折射率可以通過溫度影響，由此激光二極管的折射率引導可以根據(jù)相應施用的單獨要求而被控制。有利地，折射率的這種匹配在激光二極管的制造方法結(jié)束時進行。由此可以單獨地調(diào)整這種激光二極管的較高模式的衰減特性。平面化層3可以包含吸收體材料。尤其是，平面化層3的材料本身可以是吸收性的或者借助于植入或者擴散而使得是吸收性的。此外可以使用玻璃材料作為平面化層3，所述玻璃材料通過在不高于玻璃點——也就是不完全的晶格結(jié)構(gòu)形成——的溫度下進行熱加熱獲得可調(diào)整的吸收效果。在此可以有利地通過退火條件對吸收體效果如此計量(dosieren)，使得可以實現(xiàn)對較高模式的抑制，而不不利地衰減基本模式。作為吸收體材料例如應用T1、Ge、S1、Cr。替代于具有吸收體材料的平面化層3可以應用附加的吸收體層(未示出)，該吸收體層過濾較高模式并且因此允許在基本模式狀態(tài)中直至較高功率的激光器運行。根據(jù)實施例1的激光二極管利用以下方法步驟制造:
一提供半導體層堆疊2，
一對半導體層堆疊2進行蝕刻，使得構(gòu)成基體2a和π形截面波導2b，
一施加平面化層3，使得π形截面波導2b嵌入在該平面化層3中，
一露出π形截面波導2b的表面21，使得π形截面波導2b的表面21和平面化層3的表面22構(gòu)成平坦的主面4，以及一在主面4上布置電連接層5。平面化層3例如可以通過以液態(tài)懸浮液進行離心涂布來施加。根據(jù)離心涂布條件、尤其是優(yōu)選在每分鐘1000至5000轉(zhuǎn)之間的轉(zhuǎn)速變化，平面化層3的涂層的厚度和均勻性可以被優(yōu)化為，使得在η形截面波導2b上不出現(xiàn)或者僅僅出現(xiàn)最高IOOnm的非常小的厚度，而平面化層在η形截面波導旁邊具有約IOOOnm的厚度并且基本上由π形截面波導的事先蝕刻的階梯的高度來限定。在溫度> 300°C、優(yōu)選在400°C至500°C之間的范圍中時的隨后的退火步驟之后，η形截面波導2b的表面通過對平面化層3的整面的干化學或濕化學的反蝕刻被露出。替代地可以應用化學一機械一拋光方法來打開η形截面波導的表面。在露出以后，激光二極管I可以通過電連接層5、例如金屬化層被電連接。在激光二極管制成以后，平面化層3的折射率可根據(jù)激光二極管的所設置的應用通過退火方法來調(diào)整。圖1的實施例的激光二極管具有含100 μ m至含400 μ m之間的范圍中的寬度和含300 μ m至含600 μ m之間的范圍中的深度。π形截面波導具有約2 μ m的寬度。圖2的實施例與圖1的實施例的區(qū)別在于，在平面化層3與半導體層堆疊2之間局部地布置鈍化層6。在π形截面波導2b的表面上不布置鈍化層6。該鈍化層6尤其是在半導體層堆疊2的上側(cè)并且沿著π形截面波導2b的側(cè)面延伸，其中在π形截面波導2b的表面上布置有空隙。鈍化層6例如是幾百μπι厚。鈍化層6尤其是相對π形截面波導的兩側(cè)構(gòu)造為L形的。鈍化層6優(yōu)選由電絕緣材料、例如介電材料制成。鈍化層6例如包含A1203、SiO2,SiN、ZrO2, TiO2, NbO2, Ta2O5, TaO2, HfO20鈍化層6優(yōu)選是高密度的并且例如借助于原子層沉積、離子束沉積、離子鍍(Platin)沉積或聚對二甲基苯(Parylen)沉積來施加。平面化層6可以包含吸收體材料，例如T1、Ge、Si或者Cr。因此可以在激光器運行中過濾較高模式，其中激光器的基本模式未被不利地衰減。
對于由平面化層和鈍化層構(gòu)成的層疊可選地可以使用其他附加的層(未示出)。例如聚對二甲基苯或者借助于原子層沉積所沉積的電介體可以在鈍化層6下方和/或上方用于改善激光二極管的短路特性。在制造方法中，圖2的實施例與圖1的實施例的區(qū)別在于，在對半導體層堆疊2進行蝕刻之后首先將鈍化層6整面地沉積在半導體層堆疊2上。接著將平面化層3通過離心涂布施加在鈍化層6上方。接著露出π形截面波導的表面，尤其是在η形截面波導2b的表面21的區(qū)域中去除平面化層和鈍化層。鈍化層6可以替代地是蝕刻停止層，該蝕刻停止層用于阻止?jié)窕瘜W棲身(Unterkriechen)0蝕刻停止層例如通過薄層封裝來施加。圖2的實施例此外與圖1的實施例基本上一致。圖3的實施例與圖1的實施例的區(qū)別在于，平面化層3具有兩個相疊布置的區(qū)域
3a、3b。平面化層3的與半導體層堆疊2鄰接的區(qū)域3b尤其是具有至少一種摻雜物質(zhì)。區(qū)域3b因此是經(jīng)摻雜的區(qū)域。作為經(jīng)摻雜的區(qū)域3b的摻雜物質(zhì)使用如下材料，該材料導致與鄰接的半導體層相反的摻雜。由此可以產(chǎn)生截止的邊界層，由此可以有效地阻止在η形截面波導旁邊的不受歡迎的電流注入。如果鄰接的半導體層例如被構(gòu)造為P型，則將η摻雜的合金物質(zhì)退火到平面化層3中可以導致，π形截面波導2b旁邊的截止的pn結(jié)阻止不期望的泄漏電流。為了制造這樣構(gòu)造的兩部分的平面化層3，在制造方法中在平面化層3中溶解至少一種摻雜物質(zhì)，其中在將平面化層3施加在半導體層堆疊2上之后執(zhí)行退火方法，使得摻雜物質(zhì)擴散到平面化層3與半導體層堆疊2之間的界面并且積聚在區(qū)域3b中。圖3的實施例此外與圖1的實施例基本上一致。與圖1的實施例相比，在圖4的實施例中示出激光二極管，其中在形截面波導2b旁邊與兩側(cè)橫向相間隔地布置有半導體層堆疊2的半導體層2d，所述半導體層2d通過溝槽7彼此定界，其中平面化層3布置在溝槽7中。平面化層3因此布置在π形截面波導2b和橫向相間隔的半導體層2d之間。這種雙溝槽結(jié)構(gòu)特別適用于借助于平面化層3來充填。這種激光二極管對于專業(yè)人員來說也以概念三腳架(Dreibein)激光二極管已知。在此在制造過程中，η形截面波導被蝕刻到半導體層堆疊中，其中半導體蝕刻僅僅條狀地進行，使得層堆疊的半導體材料在η形截面波導的兩側(cè)以與η形截面波導相同高度地保留下來。這種激光二極管結(jié)構(gòu)的特點在于尤其是在機械影響、例如刮擦方面的改善的機械穩(wěn)健性。Ji形截面波導在該實施例中具有I μπι和8 μπι之間的厚度Ds。溝槽分別具有50 μ m和30 μ m之間的寬度DP。圖4的實施例此外與圖1的實施例基本上一致。圖5A和5B的實施例與圖1的實施例的區(qū)別在于，激光二極管是也以概念HighPower-Laser (大功率激光器)已知的高功率激光器。如在圖1的實施例中那樣，大功率激光器具有包括活性層2c的半導體層堆疊2并且劃分成基體2a和π形截面波導2b。與圖1的實施例不同，構(gòu)造有溝槽7，所述溝槽7在激光器的上側(cè)向下側(cè)方向上引導并且在此穿透活性層2c。溝槽7構(gòu)造為V形的并且將大功率激光器分成多個發(fā)射區(qū)域。
如在圖5B中所示的那樣，分別將平面化層3引入到V形溝槽7中，該平面化層3將溝槽充填為，使得產(chǎn)生平坦的主面4。平面化層3具有吸收體材料。通過具有吸收體材料的平面化層3可以抑制環(huán)模式。此外可以阻止此外未受保護的活性層的短路，由此避免V溝槽中的經(jīng)由活性層的泄漏電流路徑，如所述泄漏電流路徑例如可以通過連接層的遷移的P金屬化部或者焊接金屬化部而出現(xiàn)。與圖1的實施例不同，應用結(jié)構(gòu)化的電連接層5，其中分別在半導體層堆疊2的發(fā)射區(qū)域上布置結(jié)構(gòu)。圖5A和5B的實施例此外與圖1的實施例一致。本發(fā)明不由于根據(jù)實施例的描述而限制于此，而是包括每個新的特征以及特征的每種組合，這尤其是包含權利要求中特征的每種組合，即使該特征或者該組合本身沒有明確地在權利要求或者實施例中予以說明。本專利申請要求德國專利申請10 2010 046 793.6的優(yōu)先權，其公開內(nèi)容通過回
引結(jié)合于此。
權利要求
1.邊緣發(fā)射的半導體激光二極管(I)，具有 一具有基體(2a)和π形截面波導(2b)的外延半導體層堆疊(2)，其中基體(2a)具有用于產(chǎn)生電磁輻射的活性層(2c)，和 一平面化層(3)，其中該平面化層(3)嵌入到π形截面波導(2b)中，使得π形截面波導(2b)的表面(21)和平面化層(3)的表面(22)構(gòu)成平坦的主面(4)。
2.根據(jù)權利要求1的半導體激光二極管，其中在平面化層(3)和半導體層堆疊(2)之間至少局部地布置蝕刻停止層(6)。
3.根據(jù)前述權利要求之一的半導體激光二極管，其中 一平面化層(3)具有至少兩個相疊布置的區(qū)域(3a、3b)，并且 一平面化層(3)的與半導體層堆疊鄰接的區(qū)域(3b)包含至少一種摻雜物質(zhì)。
4.根據(jù)前述權利要求之一的半導體激光二極管，其中 平面化層(3)包含吸收體材料。
5.根據(jù)前述權利要求之一的半導體激光二極管，其中 在平面化層(3)和半導體層堆疊(2)之間至少局部地布置鈍化層(6)。
6.根據(jù)前述權利要求之一的半導體激光二極管，其中 -η形截面波導(2b)的表面(21)無平面化層(3)，并且 一在主面(4)上布置電連接層(5)。
7.根據(jù)前述權利要求之一的半導體激光二極管，其中 平面化層(3)具有玻璃，尤其是旋壓玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃或者流態(tài)玻璃。
8.根據(jù)前述權利要求之一的半導體激光二極管，其中 一在η形截面波導(2b)旁邊與兩側(cè)橫向相間隔地布置有半導體層堆疊(2)的半導體層(2d)，所述半導體層(2d)通過溝槽(7)定界，并且一平面化層(3)布置在溝槽中。
9.根據(jù)權利要求8的半導體激光二極管，其中 溝槽(7)構(gòu)造為V形的并且半導體激光二極管(I)是高功率激光器。
10.用于制造邊緣發(fā)射的半導體激光二極管(I)的方法，具有如下方法步驟: 一提供半導體層堆疊(2)， 一對半導體層堆疊(2)進行蝕刻，使得構(gòu)造基體(2a)和π形截面波導(2b)， 一施加平面化層(3)，使得π形截面波導(2b)嵌入在平面化層(3)中， 一露出π形截面波導(2b)的表面(21)，使得π形截面波導(2b)的表面(21)和平面化層(3)的表面(22)構(gòu)成平坦的主面(4)，以及一在主面(4)上布置電連接層(5)。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其中 平面化層(3 )借助于液態(tài)懸浮液的離心涂布過程來施加。
12.根據(jù)前述權利要求10或11之一的方法，其中 通過整面的干化學或濕化學反蝕刻過程或者化學一機械一拋光過程來執(zhí)行所述露出。
13.根據(jù)前述權利要求10至12之一的方法，其中 在施加平面化層(3 )之前在半導體層堆疊(2 )上施加鈍化層(6 )或者蝕刻停止層(6 )。
14.根據(jù)前述權利要求10至13之一的方法，其中平面化層(3)的折射率通過退火方法來調(diào)整。
15.根據(jù)前述權利要求10至14之一的方法，其中 一在平面化層(3)中溶解至少一種摻雜物質(zhì)，并且 一在施加平面化層(3)之后執(zhí)行退火方法，使得摻雜物質(zhì)向平面化層(3)與半導體層堆疊(2)之間的界面的 方向 擴散。
全文摘要
設置一種邊緣發(fā)射的半導體激光二極管(1)，其具有外延半導體層堆疊(2)和平面化層(3)。所述半導體層堆疊(2)具有基體(2a)和π形截面波導(2b)，其中基體(2a)具有用于產(chǎn)生電磁輻射的活性層(2c)。平面化層(3)嵌入到π形截面波導(2b)中，使得π形截面波導(2b)的表面(21)和平面化層(3)的表面(22)構(gòu)成平坦的主面(4)。此外設置一種用于制造這種半導體激光二極管(1)的方法。
文檔編號H01S5/223GK103119808SQ201180046824
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者A.萊爾, C.內(nèi)爾茨, C.魯姆博爾茨, S.哈陶爾 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司