专利名称：半导体激光器装置的制作方法
半导体激光器装置
本申请涉及一种半导体激光器装置。本专利申请要求德国专利申请10 2009 015 314. 4的优先权，其公开内容通过引
用结合于此。基于AWaInN的激光器系统对于将来的技术譬如激光投影、数据存储或印刷技术以及与此相联系的产品变得非常重要。对于基模激光器运行，具有窄的激光器条的激光器结构是有利的。然而在此情况下有问题的一方面是P接触部的与窄的激光器条相连的小的连接面，而另一方面是在GaN材料系中出现的低导电能力。这些因素在基于AKialnN的激光器系统中会导致高的工作电压、高的损耗功率和高的老化率。因此，要解决的任务在于提出一种具有改进的电特性的半导体激光器装置。该任务通过根据权利要求1的半导体激光器装置来解决。半导体激光器装置的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。根据一个优选的实施形式，半导体激光器装置包括第一区域；第二区域，该第二区域具有平坦区带和从平坦区带中突出的区带；以及有源区，该有源区设置在第一区域和第二区域之间，其中包含半导体材料或透明导电氧化物的盖层至少局部直接设置在突出的区带上并且横向超出所述突出的区带。突出的区带被盖层横向超出通过如下方式来得到盖层的横向伸展大于突出的区带的横向伸展。横向方向优选垂直于如下方向突出的区带在该方向上从平坦区带突出。有利地，在盖层中包含的材料是导电的，使得盖层也是导电的并且电流可以通过盖层注入到突出的区带中。该盖层于是可以用作第二区域的连接层。为了电接触，合乎目的地在该盖层上设置有金属层，该金属层尤其是具有对应于或大于该盖层的尺寸。通过该盖层和金属层相比于突出的区带更大的横向尺寸和与此联系的更大的连接面，由于接触电阻降低所以可以将电流更好地注入到突出的区带中，使得可以降低工作电压和损耗功率。此外，伸展的盖层与传统的限于突出的区带的主面上的盖层相比，提供了更高的掺杂的可能性，使得由此同样可以降低接触电阻。优选地，半导体激光器装置包含基于氮化物化合物半导体的材料，这在本发明的上下文中表示半导体激光器装置的至少一个层、尤其是第一区域、第二区域或有源区包含氮化物化合物半导体材料，优选AlnGiimInitmN(缩写Α1(ΜηΝ)，其中0彡η彡1，0彡m彡1 且n+m<l。在此，该材料不必一定具有根据上式在数学上精确的组分。更确切地说，其可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分，它们基本上不改变AlnGamIni_n_mN材料的典型物理特性。而出于简明原因，上式仅包含晶格的主要组成部分(Al，Ga，In，N)，即使这些组成部分可以通过少量的其他材料取代。尤其是，盖层包含基于氮化物化合物半导体材料的材料。此外，该盖层可以包含透明导电氧化物或者不同的透明导电氧化物的组合。透明导电氧化物(transparent conductive oxides，缩写为“TC0”)是透明的导电材料，通常是金属氧化物，譬如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或者氧化铟锡(ITO)。除了二元金属氧化物化合物譬如&ι0、SnO2或M2O3之外，三元金属氧化物化合物譬如Si2SnO4, CdSn03、ZnSn03、MgIn2O4> GaInO3^ Zn2In2O5或In4Sn3O12或不同透明导电氧化物的混合物也属于TCO 族。此外，TCO并不一定对应于化学计量学上的组分而是也可以ρ掺杂或η掺杂。根据用于制造半导体激光器装置的一个优选变形方案，在衬底上相继地外延生长有第一区域、有源区和第二区域。尤其是，外延生长借助金属有机气相外延(MOVPE)或借助分子束外延(MBE)来进行。第二区域可以在外延生长之后被结构化，尤其是刻蚀，使得构建平坦区带和突出的区带。尤其是，突出的区带具有条状的构型，也就是说突出的区带具有纵向延伸的、在横截面中优选梯形的构型。第二区域可以设置有不同的结构深度。如果突出的区带借助刻蚀来制造，则结构深度对应于刻蚀深度。第二区域例如可以仅结构化至半导体激光器装置的外壳层。有利地，由此可以避免在其下的波导层中的损伤。然而，在此情况下电流扩展比在达到有源层的结构深度的情况下更大。在此，因此根据对半导体激光器装置的要求考虑不同的结构深度。在半导体激光器装置的一个有利的扩展方案中，该盖层外延地生长。有利地，该盖层的生长在制造突出的区带之后进行。该盖层可以生长为使得其尤其是完全覆盖突出的区带的主面并且在横向方向上延伸超出突出的区带。例如，突出的区带可以在两个步骤中以半导体材料借助MOVPE来过生长。两个生长步骤尤其是在用于制造突出的区带的掩模剥离之前和之后进行。有利地，通过在两个步骤中的过生长可以构建不同的电学和光学特性的层，使得由这些层组成的盖层也可以具有不同的电学和光学特性。例如，盖层的与突出的区带的侧边邻接的下部部分层可以包含如下材料该材料具有低的导电性并且具有适于单模激光器运行的折射率或高的吸收率。此夕卜，盖层的与突出的区带的主面邻接的上部部分层可以具有高导电性的材料，用于最优的电接触。此外，在盖层中可以构建有超晶格、尤其是由AlInGaN/AlInGaN构成的超晶格。可替选地，该盖层可以借助MBE或HVPE (混合气相外延)来产生。在这些方法中的优点是与通过MOVPE的制造相比的至激光器结构的较低的氢输入，使得不同于M0VPE，不需要附加的活化。在一个可替选的变形方案中，盖层被蒸发、溅射、旋涂或通过离子电镀来制造。这与借助MOVPE的过生长相比不那么复杂。更低的沉积温度可以有利地减小在有源区中的、 温度引起的缺陷。尤其是，该盖层通过沉积一种TCO或不同的TCO来形成。有利地，在包含 TCO的盖层中减小了电流扩展。根据半导体激光器装置的一个优选的扩展方案，第一区域是第一导电类型而第二区域是第二导电类型。尤其是，第一区域是η导电的，而第二区域是ρ导电的。此外，第二区域可以至少局部在名义上是未掺杂的。由于材料中的缺陷在此情况下出现极小的η导电性。设置在第一区域和第二区域之间的有源区尤其是设置用于产生辐射并且具有ρη 结。该ρη结在最简单的情况下可以借助P导电的半导体层和η导电的层来形成，它们直接彼此邻接。优选地，在P导电的层和η导电的层之间构建产生实际辐射的结构，例如以掺杂的或未掺杂的量子结构的形式。量子结构可以构建为单量子阱结构(SQW，Single Quantum Well)或多量子阱结构(MQW，Multiple Quantum狗11)，或也构建为量子线或量子点结构。
在半导体激光器装置的一个有利的实施形式中，盖层从突出的区带的主面延伸至少至突出的区带的侧边。尤其是，该盖层与突出的区带的形状匹配，也就是说，该盖层也可以具有条状的构型。根据半导体激光器装置的一个扩展方案，在第二区域的平坦区带上设置有钝化层。该钝化层有利地包含电绝缘的材料、尤其是电绝缘的氮化物如氮化硅或氮化铝或电绝缘的氧化物如氧化硅、氧化锆、氧化铝或氧化铪。这些材料在其折射率方面是特别合适的， 因为借助由此在钝化层与邻接的第二区域之间出现的折射率跳变，折射率导引的激光器运行是可能的。此外，突出的区带能够实现获得增益的激光器运行。在一个有利的扩展方案中，盖层沿着侧边延伸至钝化层。尤其是，该盖层在此情况下覆盖属于突出的区带的接触层，该接触层朝着该盖层。在盖层与接触层之间的接触面因此与仅施加到突出的区带的主面的情况下相比更大。因此，改进了在该盖层与接触层之间的电接触。而钝化层有利地在首先并非设计用于电流注入的区域中，例如在外壳层的区域中或在如下波导层的区域中该波导层设置于接触层的背离盖层的侧上。为了衰减较高的模式，盖层可以至少部分构建为吸收器。盖层的吸收率可以通过改变在该盖层内的材料组分来调节。在另一扩展方案中，盖层从主面延伸到平坦区带中。盖层可以仅仅部分或完全遮盖平坦区带。在该扩展方案中，因此不仅可以通过突出的区带而且可以通过平坦区带将电流注入到半导体激光器装置中。在通过盖层完全遮盖平坦区带时，在边缘区域中可以将钝化层设置在盖层上。可替选地，平坦区带在边缘区域中可以未被遮盖。在两个实施形式中，可以省去附加的电流停止层。根据另一实施形式，在第二区域和盖层之间设置有电流停止层。电流停止层可以至少部分地设置在平坦区带上。此外，电流停止层可以延伸直至突出的区带的侧边。电流停止层导电性差或是电绝缘的，使得可忽略的电流流经该电流停止层。例如， 电流停止层可以包含介电材料。此外，电流停止层可以包含氮化物例如A1N。此外，电流停止层可以由未掺杂的半导体层、第一导电类型的掺杂的半导体层、或由第二导电类型的弱掺杂的半导体层形成。尤其是，电流停止层外延地生长。电流停止层有利地包含如下材料其折射率不同于邻接的第二区域的折射率，使得尤其折射率导引的激光器运行是可能的。此外，电流停止层可以构建有如下厚度在该厚度的情况下突出的区带或者平坦区带的由结构化引起的损伤和缺陷被补偿。此外，电流停止层可以保护突出的区带的侧边免受快速老化。如已提及的那样，根据一个有利的实施形式的突出的区带在朝向盖层的边界上具有接触层。接触层至少局部直接与盖层邻接。优选地，接触层是第二导电类型的。尤其是， 接触层是P导电的。例如，接触层可以包含P掺杂的GaN。此外，突出的区带可以具有与接触层邻接的外壳层。外壳层优选是第二导电类型的。外壳层可以由P掺杂的AlInGaN形成。根据一个优选的扩展方案，盖层用作另外的接触层。尤其是，盖层可以包含与其下的接触层相同的材料。
以下描述了半导体激光器装置的实施形式，这些实施形式具有隧道结。优选地，隧道结设置用于电接触第二区域。尤其是，隧道结设置在突出的区带中。应理解的是，以下所描述的扩展方案也可以应用在不带隧道结的半导体激光器装置中，反之亦然。根据一个优选的扩展方案，隧道结借助第一导电类型的高掺杂的层和第二导电类型的高掺杂的层来形成。因此，第二区域并不连续地是第二导电类型的。更确切地说，第二区域仅仅局部是第二导电类型的。应注意的是，隧道结的半导体层并不一定必须均勻掺杂， 因为在朝着相应其他半导体层的边界面上的高掺杂已足以形成隧道结。在一个有利的改进方案中，隧道结设置在第一导电类型的层与第二导电类型的层之间，其中优选第一导电类型的层设置在隧道结的背离有源区的侧上，而第二导电类型的层设置在朝着有源区的侧上。此外，优选地第一导电类型的层包含η掺杂的GaN，而第二导电类型的层具有P掺杂的GaN。尤其是，两个层处于突出的区带中。因此，隧道结埋设在突出的区带中。通过使用埋设的隧道结，可以在突出的区带之上有利地省去镁掺杂的层。由此，可以实现的是，在突出的区带的侧上在半导体激光器装置中出现较少的老化效应，否则其会由镁的扩散而引起。此外，由此降低了光学吸收和串联电阻。根据一个优选的扩展方案，该盖层是第一导电类型的，其中盖层至少局部直接设置在突出的区带上并且横向超出突出的区带。特别优选地，盖层外延地生长到突出的区带上。盖层可以施加到平坦区带上，使得通过结构化暴露的区域除了突出的区带之外被该盖层填满。例如，该盖层可以包含η掺杂的Al InGaN,尤其是η掺杂的Al InN或η掺杂的 AlGaN,或者由其构成。可替选地，该盖层可以包含η掺杂的TCO或由其构成。在最简单的情况下，盖层连续地由一种材料形成。然而也可能的是，盖层不均勻地构建，使得其具有不同的材料。例如，盖层可以由不同的电学特性和光学特性的层组成。尤其是，盖层的与平坦区带邻接的下部部分层可以包含具有低的导电性和适于衰减较高模式的折射率的材料。此夕卜，盖层的与突出的区带的主面邻接的上部部分层可以具有用于良好电接触的高导电性。 例如，下部部分层可以包含电绝缘材料，尤其是电绝缘的氧化物如氧化硅或电绝缘的氮化物如氮化硅，或由其构成。而上部部分层可以由导电材料如η掺杂的TCO形成。此外，下部部分层可以由半导体材料如未掺杂的AKiaN形成，而上部部分层同样可以由半导体材料， 如η掺杂的AlInGaN、尤其是η掺杂的GaN形成。然而也可能的是，在盖层中不同的半导体层、例如多个AlInGaN层以不同的材料组分、尤其是以不同的铟含量或不同的掺杂交替。此外，可以考虑的是，材料组分尤其是铟含量或者掺杂从层到层地连续地改变。此外，在盖层中设置有超晶格，尤其是由AlInGaN/ AlInGaN构成的超晶格。在一个有利的变形方案中，为了衰减较高模式而在平坦区带上设置有吸收器。该吸收器例如可以以结构化的层的形式直接施加到平坦区带上。根据一个优选的改进方案，在第二区域与盖层之间设置有电流停止层。该电流停止层例如可以从平坦区带延伸至突出的区带的侧边。由此，可以保护侧边以免快速老化。在一个优选的扩展方案中，在盖层的背离突出的区带的侧上设置有接触层。优选地，盖层被接触层整面地遮盖。接触层例如可包含η掺杂的GaN或由其构成。此外优选地，盖层在背离突出的区带的侧上具有平坦的主面。盖层在此并不与突出的区带的形状匹配。其尤其在背离突出的区带的侧上具有比突出的区带的主面更大的表面。设置在盖层上的接触层因此同样具有比突出的区带的主面更大的表面。由此，有利地增大了半导体激光器装置的连接面。优选地，盖层在带有埋设的隧道结的半导体激光器装置中用作外壳层。其他优点和有利的扩展方案从以下结合
图1至17的阐述中得出。其中图1至8示出了根据本发明的第一变形方案的半导体激光器装置的不同实施例的示意性横截面视图，图9至17示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置的不同实施例的示意性横截面视图。在这些实施例和附图中，相同或相同作用的组成部分设置有相同的附图标记。图1示出了根据本发明的第一变形方案的半导体激光器装置1的第一实施例的示意性横截面视图。半导体激光器装置1具有第一区域2和第二区域，在其间设置有用于产生辐射的有源区3。优选地，第一区域2是η导电的而第二区域是ρ导电的。第二区域也可以仅仅局部P掺杂而其余名义上未掺杂或者甚至η掺杂，使得其部分η导电。有源区3尤其是以量子结构的形式来构建，该量子结构可以是未掺杂或掺杂的。在此情况下，分别在两个量子阱层之间设置有势垒层。优选地，有源区3处于两个波导层之间。第一区域2、有源区3和第二区域具有基于氮化物化合物半导体的材料，也就是说其尤其包含AlfeJnN。在有源区3之后设置有属于第二区域的半导体层如和4c。尤其是，两个半导体层 4a、如包含ρ掺杂的GaN。优选地，两个半导体层如和如用于波引导。特别优选地，两个半导体层如和4c在掺杂程度上不同，其中尤其是半导体层如比半导体层如更少地P掺杂。例如，半导体层如名义上可以未掺杂。此外，第二区域包括电子停止层4b，该电子停止层设置在两个半导体层4a、k之间并且要防止注入到第一区域2中的电子过远地渗入到第二区域中。例如，电子停止层4b 可以包含Alfe^nN。此外，电子停止层4b优选ρ掺杂。尤其是，电子停止层4b可以由ρ掺杂的AlGaN形成。如从图1得知的那样，第二区域被结构化，使得其具有平坦区带4f和从平坦区带 4f突出的区带4g。尤其是，突出的区带4g条状地构建并且具有长形延伸的、在横截面中为梯形的构型。通过突出的区带4g，增益导引的激光器运行是可能的。突出的区带4g在朝着有源区3的侧上包括外壳层4d，而在背离有源区3的侧上包括接触层4e。优选地，外壳层4d包含ρ掺杂的AWaN，而接触层如由ρ掺杂的GaN形成。 此外，外壳层4d可以具有由AlInGaN/AlInGaN构成的超晶格。此外，不仅接触层如而且外壳层4d都可以由ρ掺杂的TCO形成。
第二区域包括半导体层^、4c、电子停止层4b、外壳层4d以及接触层如。在突出的区带4g上设置有盖层5。该盖层至少局部与突出的区带4g直接接触。 突出的区带4g被盖层5横向超出。在图1中所示的实施例中，盖层5与突出的区带4g的形状匹配，也就是说，盖层也具有条状的、长形延伸的构型。盖层5从突出的区带4g的主面延伸直至其侧边。盖层5尤其是在侧边与接触层 4e接触。有利地，盖层5具有与其下的接触层如相同的材料，由此在盖层5与接触层如之间构建良好的电接触。尤其是，盖层5包含ρ掺杂的GaN。可替选地，盖层5可以由ρ掺杂的TCO形成。在盖层5与第二区域之间存在钝化层6。钝化层设置在平坦区带4f上并且达到接触层4e，其中外壳层4d的侧边被钝化层6遮盖。钝化层6能够实现折射率导引的激光器运行。钝化层6可以包含电绝缘的材料、尤其是电绝缘的氮化物如氮化硅或氮化铝，或包含电绝缘的氧化物如氧化硅、氧化锆、氧化铝或氧化铪。在盖层5的未遮盖的表面上尤其是可以整面地施加由金属构成的连接层(未示出)。半导体激光器装置ι在此情况下具有比较大面积的Ρ接触部。与传统的脊宽度在 Iym到2μπι之间的脊形激光器(Ridgelaser)相比，在图1所示的半导体激光器装置1中可以有利地减小接触电阻和工作电压。此外，伸展的盖层5提供了更高ρ掺杂的可能性，使得由此也可以降低接触电阻。为了制造图1中所示的半导体激光器装置1，第一区域2、有源区3和第二区域相继外延地生长到适于此的衬底上(未示出)。随后，第二区域被结构化，使得其具有平坦区带4f和从平坦区带4f突出的区带4g。尤其是，刻蚀第二区域用于制造突出的区带4g。优选地，将第二区域去除直至ρ波导层，以便构建突出的区带4g。然而，也可能的是，将第二区域去除仅至外壳层4d。在此情况下，尽管预计有较大的电流扩展，然而为此在 P波导层中出现较少的损伤。可替选地，可以将第二区域剥离直至电子停止层4b或甚至直至有源区3。有利地， 在该情况下出现较小的电流扩展。在制造突出的区带4g之后，钝化层6被施加到平坦区带4f上。在后续的步骤中，接触层如可以以盖层5过生长。图2示出了根据本发明的第一变形方案的半导体激光器装置1的第二实施例的示意性横截面。根据图2的半导体激光器装置1具有如图1中所示的半导体激光器装置的类似结构。然而，钝化层6并不伸到接触层如。该钝化层将外壳层4d的侧边仅部分遮盖。接在钝化层6之后的盖层5也遮盖外壳层4d的区域。在该情况下，设置在侧边上的盖层5可以用作衰减较高模式的吸收器。此外，图2中所示的半导体激光器装置1可以具有所有结合图1所述的优点和扩
展方案。与图1和2的实施例相比，图3和4所示的半导体激光器装置1的第三和第四实施例在第二区域与盖层5之间不具有钝化层。盖层5从突出的区带4g的主面沿着侧边延伸到平坦区带4f中。该盖层5在此情况下可以用作吸收器。尤其是，在该实施例中，外壳层4d包含AlhGaN。例如，第二半导体层如可以具有 P掺杂的GaN，而外壳层4d由P掺杂的AlInGaN形成。此外可能的是，第二半导体层如包含P掺杂的InGaN，而外壳层4d具有ρ掺杂的AlInGaN。在此情况下，在盖层5与突出的区带4g之间的折射率差小于在典型钝化层与突出的区带4g之间的折射率差。因此，在图3和4的实施例中，折射率导引的激光器运行比图1 和2的实施例情况更难实现。改进可以通过施加在盖层5的边缘区域中(参见图幻的钝化层6或通过将盖层5与半导体激光器装置1的边缘间隔(参见图4)来实现。此外，在这些实施形式中可以省去附加的电流停止层。图5示出了半导体激光器装置1的第五实施例。在此情况下，盖层5从突出的区带4g的主面沿着侧边延伸至平坦区带4f并且与第二半导体层如直接接触。在突出的区带4g的侧边上在盖层5之下设置有电流层停止7，其伸到平坦区带4f。这保护突出的区带 4g免受强烈的退化并且此外改进了折射率导引的激光器运行。电流停止层7可以包含介电材料。此外，电流停止层7可以包含氮化物如A1N。此夕卜，电流停止层7可以是未掺杂的或η掺杂的半导体层，其外延地生长。图5中所示的实施例可以根据图3和4的实施例来修改，也就是说，盖层5可以在边缘区域中设置有钝化层6，或平坦区带4f可以在边缘区域中保持不被盖层5遮盖。在图6所示的半导体激光器装置1的第六实施例中，在盖层5与平坦区带4f之间设置有电流停止层7。该电流停止层与第二半导体层如直接接触并且仅仅遮盖突出的区带 4g的非主要部分。在该实施例中，外壳层4d包含AlInGaN。尤其是，外壳层4d可以由ρ掺杂的AlInGaN形成。通过电流停止层7使半导体层如相对于盖层5良好地绝缘。电流流通可以穿过突出的区带4g的侧边地进行。借助尤其外延生长的电流停止层7，可以掩盖通过结构化第二区域引起的损伤或者其他不平坦性。图6中所示的实施例也可以根据图3和4的实施例来修改，也就是说，盖层5可以在边缘区域中设置有钝化层6，或平坦区带4f可以在边缘区域中保持未被盖层5遮盖。在图7所示的半导体激光器装置1的第七实施例中，在盖层5与平坦区带4f之间如在图6中所示的半导体激光器装置1那样设置有电流停止层7。附加地，电流停止层7在此情况下遮盖突出的区带4g的侧边。在该实施例中，外壳层4d不含铟。尤其是，外壳层4d 可以由P掺杂的AKiaN形成。图7中所示的实施例也可以根据图3和4的实施例来修改，也就是说，盖层5可以在边缘区域中设置有钝化层，或平坦区带4f可以在边缘区域中保持未被盖层5遮盖。在图8所示的半导体激光器装置1的第八实施例中，该半导体激光器装置在盖层 5与平坦区带4f之间具有电流停止层7，并且在其中电流停止层7通过侧边延伸至突出的区带4g的主面，外壳层4d不含铟，而尤其是由ρ掺杂的AWaN形成。电流停止层7可以由 AlGaN形成。尤其是，电流停止层7在该实施例中在突出的区带4g的主面的区域中ρ掺杂。 优选地，选择小于SXlO1Vcm3的掺杂。作为ρ掺杂材料可以使用Mg。例如，电流停止层7 的与主面邻接的区域可以通过来自接触层4e的扩散出而以ρ掺杂材料富集。该盖层5有利地局部构建为吸收器。
图8中所示的实施例也可以根据图3和4的实施例来修改，也就是说，盖层5可以在边缘区域中设置有钝化层，或平坦区带4f可以在边缘区域中保持未被盖层5遮盖。除了所述的不同，在图3至8中所示的半导体激光器装置1可以具有所有结合图 1所述的优点和扩展方案。图9示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第一实施例的示意性横截面视图。半导体激光器装置1具有第一区域2和第二区域，在它们之间设置有用于产生辐射的有源区3。优选地，第一区域2是η导电的。第二区域至少局部是ρ导电的。有源区3 尤其是以量子结构形式构建，该量子结构可以未掺杂或掺杂。在此情况下，分别在两个量子阱层之间设置有势垒层。优选地，有源区3处于两个波导层之间。第一区域2、有源区3和第二区域有利地具有基于氮化物化合物半导体的材料，也就是说，其尤其是包含Alfe^nN。在有源区3之后设置有属于第二区域的半导体层如和4c。尤其是，两个半导体层 4a、如包含ρ掺杂的GaN。此外，例如半导体层如可以名义上未掺杂。此外，第二区域包括设置在这两个半导体层4a、k之间的电子停止层4b，该电子停止层要防止注入到第一区域 2中的电子渗入到第二区域中过远。如已结合图1所提及的那样，半导体层如、如尤其用于波引导。如从图9中得知的那样，将第二区域结构化，使得其具有平坦区带4f和从平坦区带4f突出的区带4g。尤其是，突出的区带4g条状地构建并且具有长形延伸的、在横截面中梯形的构型。通过突出的区带4g，实现了增益引导的激光运行。突出的区带4g在朝着有源区3的侧上包括第三半导体层4h，并且在背离有源区3 的侧上具有第四半导体层4j。优选地，第三半导体层4h包含ρ掺杂的GaN，而第四半导体层4j由η掺杂的GaN形成。在第三半导体层4h与第四半导体层4j之间设置有隧道结4i。隧道结4i埋设在突出的区带4g中。隧道结4i可以借助高掺杂的ρ导电层和高掺杂的η导电的层形成。通过使用埋设的隧道结，可以在突出的区带4g之上有利地省去掺杂镁的层。这导致在突出的区带4g的侧上在半导体激光器装置1中出现较低的老化效应，否则老化效应会通过镁扩散而引起。此外，由此降低光学吸收和串联电阻。第二区域包括半导体层如^^处和幻以及隧道结4i。此外，第二区域包括电子停止层4b。在突出的区带4g上设置有盖层5。该盖层遮盖突出的区带4g的主面以及侧边。 突出的区带4g从盖层5横向伸出。盖层5与突出的区带4g的形状匹配。更确切地说，盖层5施加到平坦区带4f上， 使得通过结构化而暴露的区域除了突出的区带4g之外以盖层5填满。该盖层5从突出的区带4g的主面延伸至平坦区带4f并且优选完全遮盖该平坦区带。在背离突出的区带4g的侧上，盖层4具有平坦的主面。平坦的主面有利地大于突出的区带4g的主面。优选地，盖层5是η导电的。盖层可以由η掺杂的AlInGaN形成，例如由η掺杂的 AKkiN或AlInN形成。尤其是，盖层5用作外壳层。
在该盖层5的平坦的主面上设置有接触层8。在图9所示的实施例中，盖层5被接触层8完全遮盖。这能够实现在盖层5与接触层8之间的良好的电接触。例如，接触层 8可以包含η掺杂的GaN。尤其是，由金属构成的连接层(未示出)可以整面地施加到接触层8的未遮盖的表面上。半导体激光器装置1在此情况下具有大面积的P侧接触部。为了制造图9中所示的半导体激光器装置1，第一区域2、有源区3和第二区域被相继地外延生长到适于此的衬底上(未示出)。随后，第二区域被结构化，使得其具有平坦区带4f和和从平坦区带4f突出的区带4g。尤其是，第二区域被刻蚀用于制造突出的区带 4g。优选地，将第二区域去除直至ρ波导层，以便构建突出的区带4g。然而也可能的是，将第二区域仅去除至第三半导体层4d。在此情况下，尽管预计有较大的电流扩展，然而对此在P波导层中出现了较少的损伤。可替选地，可以将第二区域剥离直至电子停止层4b 或甚至直至有源区3。有利地，在该情况下出现较小的电流扩展。在制造突出的区带4g之后，平坦的区带4f和突出的区带4g可以以盖层5过生长。 该过生长可以借助M0VPE、HVPE或MBE进行。在两个后面所提及的方法的情况下有利的是， 盖层5在此情况下可以以无氢的方式施加，使得没有氢扩散到隧道结4i的高掺杂的ρ导电的层中。而在借助MOVPE来制造的情况下，氢会侵入到隧道结4i中，由此可以使高掺杂的 P导电层钝化。在制造盖层5之后，可以将接触层8外延生长到盖层5的平坦主面上。图10示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第二实施例的示意性横截面视图。根据图10的半导体激光器装置1具有与图9中所示的半导体激光器装置类似的结构。然而，半导体激光器装置1的第二区域附加地包含标记层4k。该标记层4k设计用于标记隧道结4i的位置，使得在结构化第二区域期间表明结构化必须进行到何种程度。由此，能够实现精确控制结构深度。在结构化之后，标记层4k是突出的区带4g的部分，并且优选处于第三半导体层4h 与隧道结4i之间。例如，标记层4k可以包含ρ掺杂的AlfeJnN，尤其是ρ掺杂的AWaN。此外，图10中所示的半导体激光器装置1可以具有所有结合图9所述的优点和扩
展方案。图11示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第三实施例的示意性横截面视图。根据图11的半导体激光器装置1具有与图9中所示的半导体激光器装置类似的结构。然而，盖层5并未如在图9中所示的实施例中那样连续地由一种材料系形成。更确切地说，材料组分可以在该盖层5内改变。这可以以不同的方式实现。例如，盖层5可以由多个AlInGaN层组成，其铟含量变化。附加地，η掺杂可以改变。不同组分或者掺杂的层可以交替。可替选地，层的组分或掺杂可以连续地改变。最后， 盖层5可以具有由AlInGaN/AlInGaN构成的超晶格。在具有不均勻的材料组分的盖层5中，有利的是，折射率可以与晶格常数无关地调节。尤其是，盖层5可以被晶格匹配，也就是说在无应力的情况下被施加。
图11中所示的半导体激光器装置1除了所述的不同之外可以具有所有结合图9 所述的优点和扩展方案。图12示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置的第四实施例的示意性横截面视图。根据图12的半导体激光器装置1具有与图9所示的半导体激光器装置类似的结构。然而，盖层5并不如在图9中所示的实施例那样由半导体材料形成。更确切地说，盖层 5具有TC0，其是η掺杂的。在此，可以省去附加的接触层。在该盖层5上可以直接设置有由金属构成的连接层。与借助MOVPE制造的盖层相比，包含TCO的盖层5的沉积较不费事地形成。此外， 通过较低的沉积温度可以减少温度引起的、尤其是在有源区3中的缺陷。图12中所示的半导体激光器装置1除了所述的不同之外可以具有所有结合图9 所述的优点和扩展方案。图13示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第五实施例的示意性横截面。如图9中所示的实施例那样，根据图13的半导体激光器装置1具有由半导体材料构成的盖层5，该盖层优选外延地生长在平坦区带4f和突出的区带4g上。在盖层5与第二区域之间设置有钝化层6。该钝化层有利地包含电绝缘的氧化物， 尤其是氧化硅。此外，钝化层6可以由电绝缘的氮化物如氮化硅形成。钝化层6从平坦区带4f延伸至突出的区带4g的侧边，其中优选的是，平坦区带4f和侧边都不完全被钝化层
ο在侧边的区域中，在钝化层6与盖层5之间设置有气隙9。借助由此引起的、在从钝化层6或第二区域到气隙9的过渡部上的折射率跳变，可以实现良好的光学引导。气隙9例如可以通过如下方式产生盖层5生长到平坦区带4f和突出的区带4g 的区域上，其允许结晶的生长，而由于钝化层6典型的无定形的材料，在该区域中不可能实现材料配合的生长，并且因此构建气隙9。图13中所示的半导体激光器装置1除了所述的不同之外可以具有所有结合图9 所述的优点和扩展方案。图14示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第六实施例的示意性横截面。根据图14的半导体激光器装置1具有与图9中所示的半导体激光器装置类似的结构。然而，在平坦区带4f上设置有吸收器10。吸收器10以结构化的层的形式施加到平坦区带4f上。有利的是，借助吸收器10可以衰减较高的模式，使得在基模中的激光器运行是可能的。适于吸收器10的材料例如是具有高熔点的金属如W、Ta、Re、I h或Pt。此外，可以有利地使用如氧化硅化合物的介电材料。图14中所示的半导体激光器装置1除了所述的不同之外可以具有所有结合图9 所述的优点和扩展方案。图15示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第七实施例的示意性横截面视图。在该实施例中，结构深度比根据第二变形方案的前面所描述的实施例的情况更大。第二区域穿过电子停止层4b被剥离几乎直到有源区3。有利地，可以借助较大的结构深度强烈地降低电流扩展。在平坦区带4f上和在突出的区带4g的侧边上设置有电流停止层7。这能够实现突出的区带4g的钝化，其由于较大的结构深度而更容易出现电学问题。电流停止层7有利地包含具有高Al比例的AlInGaN。电流停止层7可以未掺杂、η掺杂或少量地ρ掺杂。盖层由两个不同的部分层如和恥组成。下部部分层fe遮盖平坦区带4f并且几乎伸到隧道结4i。优选地，下部部分层如包含具有小的导电性的材料。此外，下部部分层 5a的材料有利地具有如下折射率该折射率小于半导体层如的折射率。例如，下部部分层 5a包含未掺杂的AWaN，而半导体层如包含ρ掺杂的GaN。上部部分层恥设置在下部部分层如和突出的区带4g上。优选地，上部部分层恥具有用于良好电接触的高导电性。上部部分层恥例如包含η掺杂的AUnGaN，尤其是η掺杂的AWaN、n掺杂的AlInN或η掺杂的 GaN。在构建突出的区带4g之后，在去除用于产生突出的区带4g的掩模之前，可以制造电流停止层7和下部部分层5a。在制造电流停止层7和下部部分层fe之后，可以去除掩模并且生长上部部分层5b。图15中所示的半导体激光器装置1除了所述的不同之外可以具有所有结合图9 所述的优点和扩展方案。图16示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第八实施例的示意性横截面。半导体激光器装置1如图15的实施例那样具有如下结构深度该结构深度几乎伸到有源区3。为了钝化突出的区带4g，盖层具有下部部分层fe，该下部部分层用作钝化层。该钝化层设置在平坦区带4f上并且伸到第四半导体层4j。下部部分层fe将突出的区带4g 的侧边几乎完全遮盖。优选地，下部部分层如包含电绝缘的氧化物，譬如氧化硅。但也可考虑的是，下部部分层fe具有电绝缘的氮化物，譬如氮化硅。在下部部分层fe和突出的区带4g上设置有盖层的上部部分层恥。该上部部分层有利地包含η掺杂的TC0。如已提及的那样，制造由TCO构成的层没有MOVPE过生长那么复杂。此外，较低的沉积温度使得出现较少的温度引起的缺陷。图16中所示的半导体激光器装置1除了所述的不同之外可以具有所有结合图9、 12和15所述的优点和扩展方案。图17示出了根据本发明的第二变形方案的半导体激光器装置1的第九实施例的示意性横截面视图。所示的半导体激光器装置1具有与图9所示的半导体激光器装置类似的结构。然而，结构深度小于在图9至16的实施例的情况。第二区域仅仅结构化至隧道结4i。由此， 在有源区3和在第二区域中出现较少的损伤。然而进行了更大的电流扩展。本发明并不由于借助实施例的描述而限于这些实施例。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，尤其是包含权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者组合本身并未明确地在权利要求或者实施例中予以说明。
权利要求
1.一种半导体激光器装置(1)，具有-第一区域0)，-第二区域，其具有平坦区带Gf)和从平坦区带突出的区带Gg)，以及具有-有源区(3)，其设置在所述第一区域( 和所述第二区域之间，其中包含半导体材料或透明导电氧化物的盖层(5，fe，5b)至少局部直接设置在所述突出的区带Gg)上，并且横向地超出所述突出的区带Gg)。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器装置(1)，其中所述盖层(5，fe，5b)外延生长。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置(1)，其中所述盖层具有 AlnG^JrVniN，其中O彡η彡1，0彡m彡1且n+m彡1。
4.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光器装置(1)，其中所述第一区域(2)是第一导电类型的，而所述第二区域至少局部是第二导电类型的。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器装置(1)，其中盖层(5，fe，5b)从主面至少延伸至所述突出的区带Gg)的侧边上并且与所述突出的区带Gg)的形状匹配。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器装置(1)，其中在第二区域的平坦区带Gf)上设置有钝化层(6)，并且所述盖层(5，fe，5b)沿着侧边延伸直至所述钝化层(6)。
7.根据权利要求5所述的半导体激光器装置(1)，其中所述盖层(5，fe，5b)从主面延伸至所述平坦区带Gf)中。
8.根据权利要求7所述的半导体激光器装置(1)，其中在第二区域和盖层(5，5ajb) 之间设置有电流停止层(7)。
9.根据权利要求8所述的半导体激光器装置(1)，其中电流停止层(7)外延地生长。
10.根据权利要求4至9之一所述的半导体激光器装置(1)，其中所述突出的区带Gg) 具有至少局部直接与盖层(5，fe，5b)直接邻接的、第二导电类型的接触层Ge)。
11.根据权利要求10所述的半导体激光器装置(1)，其中所述突出的区带Gg)具有与接触层Ge)邻接的、第二导电类型的外壳层Gd)。
12.根据权利要求4至11之一所述的半导体激光器装置(1)，其中所述盖层(5，5ajb) 用作另外的接触层。
13.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光器装置(1)，其中所述第一区域O) 是第一导电类型的而所述第二区域仅仅局部是第二导电类型的，并且其中所述突出的区带 (4g)具有隧道结(4i)。
14.根据权利要求12所述的半导体激光器装置(1)，其中所述盖层(5，fe，5b)在背离突出的区带Gg)的侧上具有平坦的主面。
15.根据上述权利要求之一所述的半导体激光器装置(1)，其中所述突出的区带Gg) 具有条状的构型。
全文摘要
本发明涉及一种半导体激光器装置(1)。该半导体激光器装置包括第一区域(2)；第二区域，其具有平坦区带(4f)和从平坦区带突出的区带(4g)；以及有源区(3)，其设置在第一区域(2)和第二区域之间，其中包含半导体材料或透明导电氧化物的盖层(5，5a，5b)至少局部直接设置在突出的区带(4g)上，并且横向地超出突出的区带(4g)。
文档编号H01S5/042GK102460863SQ201080013611
公开日2012年5月16日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月27日
发明者克里斯托夫·艾克勒, 特里萨·罗曼, 迪泽尔·科尤恩, 迪米特里·蒂尼, 阿尔弗雷德·莱尔, 阿德里恩·斯蒂芬·阿朗姆梅斯科, 马克·施尔格雷安斯 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司