半导体激光二极管和用于制造半导体激光二极管的方法与流程

半导体激光二极管和用于制造半导体激光二极管的方法
1.本技术要求德国专利申请10 2019 106 536.4的优先权，其公开内容通过引用结合在此。
2.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。
3.通常的激光器二极管在背离衬底的一侧上具有介电钝化部，该介电钝化部根据激光器二极管构型也能够覆盖脊形波导结构的侧面。在此需要：在制造脊形波导结构并用钝化材料包覆成形之后，在如下区域中再次移除该钝化材料，在该区域中应当进行电接触。尤其当脊形波导结构的结构大小处于数微米范围中时，为此所需的步骤能够是非常昂贵的。此外，通常的介电钝化材料(即例如sio2或si3n4)仅具有较低热导率，尤其在这种激光器二极管以钝化侧安装在载体上时能够产生不利影响。
4.特定实施方式的至少一个目的是：提供一种半导体激光二极管。特定实施方式的至少一个另外的目的是：提供一种用于制造半导体激光二极管的方法。
5.该目的通过根据独立权利要求的实体和方法来实现。实体和方法的有利的实施方式和改进形式在从属权利要求中表征并且还从以下描述和附图中得出。
6.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，该有源层设计和设置成在操作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，该主延伸平面垂直于半导体层序列的层的布置方向。例如，有源层能够恰好具有一个有源区域。此外，有源层也能够具有多个有源区域。有源区域能够通过更下文所述的、限定有源区域的一个或更多个元件产生。下文使用的术语“至少一个有源区域”能够涉及具有恰好一个有源区域的实施方式，也能够涉及具有更多个有源区域的实施方式。
7.根据另外一个实施方式，在用于制造半导体激光二极管的方法中，提供具有有源层的半导体层序列，该有源层设计和设置成在半导体激光二极管操作时产生光。特别地，具有有源层的半导体层序列能够借助外延方法制造。上文和下文所述的实施方式和特征同样适用于半导体激光二极管以及适用于用于制造半导体激光二极管的方法。
8.根据另外一个实施方式，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设置的后侧面。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，特别优选地能够是半导体层序列的侧面，该侧面也能够称为所谓的棱面。在操作中，半导体激光二极管能够经由光耦合输出面放射在至少一个有源区域中产生的光。能够将能够形成用于在有源层中产生的光的光学谐振器的合适的光学覆层(特别是反射或部分反射的层或层序列)施加在光耦合输出面和后侧面上。至少一个有源区域能够在后侧面与光耦合输出面之间沿着在此和下文中称为纵向方向的方向延伸。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为竖直方向。垂直于纵向方向并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扩展平行于有源层的主延伸平面的平面。
9.半导体层序列尤其能够实施为外延层序列，即实施为外延生长的半导体层序列。在此，例如能够基于inalgan来实施半导体层序列。基于inalgan的半导体层序列尤其是其
中外延制造的半导体层序列通常具有由不同单层构成的层序列，该层序列包含至少一个单层，所述单层具有来自iii
‑
v族化合物半导体材料体系in
x
al
y
ga1‑
x
‑
y
n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。具有基于inalgan的至少一个有源层的半导体层序列例如能够优选地发射紫外线至绿色波长范围内的电磁辐射。
10.替选地或附加地，半导体层序列也能够基于inalgap，即半导体层序列能够具有不同的单层，其中的至少一个单层(例如有源层)具有来自iii
‑
v族化合物半导体材料体系in
x
al
y
ga1‑
x
‑
y
p的材料，其中0≤x≤1、0≤y≤1并且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能够优选地发射具有绿色至红色波长范围内的一种或更多种光谱分量的电磁辐射。
11.替代地或附加地，半导体层序列也能够具有其他的iii
‑
v族化合物半导体材料体系(例如基于inalgaas的材料)或具有iii
‑
vi族化合物半导体材料体系。特别地，具有基于inalgaas的材料的有源层能够适合于：发射具有在红色至红外波长范围内的一个或更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来自第二主族的至少一种元素(即例如be、mg、ca、sr)和具有来自第六主族的元素(即例如o、s、se)。例如，znse、znte、zno、znmgo、cds、zncds和mgbeo属于iii
‑
vi族化合物半导体材料。
12.有源层并且尤其是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，在该生长衬底上生长半导体层序列。有源层并且尤其是具有有源层的半导体层序列能够借助于外延方法制造，例如借助于有机金属气相外延(movpe)或分子束外延(mbe)制造。这尤其能够意味着：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一个或更多个接触元件形式的电触点。此外，也能够可行的是：在生长工艺之后移除生长衬底。在这种情况下，半导体层序列例如也能够在生长之后转移到构成为载体衬底的衬底上。衬底能够包括半导体材料，例如上述化合物半导体材料体系，或包括另一种材料。特别地，衬底能够包括或由以下材料制成：蓝宝石、gaas、gap、gan、inp、sic、si、ge和/或诸如sin或aln之类的陶瓷材料。
13.例如，有源层能够具有用于产生光的常规的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)。除了有源层之外，半导体层序列还能够包括其他功能层和功能区域，例如p或n掺杂的载流子传输层(即电子或空穴传输层)、未掺杂或p或n掺杂的限域层、包层或波导层、势垒层、平坦化层、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、势垒层和/或保护层)也能够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，即例如设置在半导体层序列的侧面上。
14.根据另外一个实施方式，半导体激光二极管在半导体层序列上具有透明导电的覆盖层。半导体层序列尤其能够沿竖直方向以上侧结束。覆盖层尤其能够施加在上侧上。上侧能够特别优选地通过半导体层序列的背离衬底的侧形成。衬底在这种情况下能够是生长衬底或载体衬底。如果在剥离生长衬底之后半导体激光二极管没有衬底，则上侧能够特别优选地通过与剥离的生长衬底相对设置的侧形成。覆盖层能够优选至少部分地直接邻接于半导体层序列的上侧的半导体材料从而与半导体层序列的上侧的半导体材料直接接触。例如，覆盖层能够在上侧的通过覆盖层遮盖的整个区域中与上侧直接接触。此外还能够可行的是：覆盖层在竖直方向上在至少一个有源区域之上不与半导体层序列的上侧直接接触，而覆盖层在相对其横向错开的至少一个区域中以与半导体层序列的上侧直接接触的方式
施加。
15.根据另外一个实施方式，覆盖层具有至少一种透明导电氧化物(tco：“透明导电氧化物(transparent conductive oxide)”)。透明导电氧化物是透明的导电材料，通常为金属氧化物，即例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或氧化铟锡(ito)。除了二元金属氧化合物(即例如zno、sno2或in2o3)、三元金属氧化合物(即例如zn2sno4、cdsno3、znsno3、mgin2o4、gaino3、zn2in2o5或in4sn3o
12
)或不同透明导电氧化物的混合物都属于tco的族。覆盖层能够特别优选地具有以下材料中的一种或多种：ito，也称为in2o3:sn，特别优选地具有大于或等于90％且小于或等于95％的份额的in2o3和大于或等于5％且小于或等于10％的sno2；in2o3；sno2；sn2o3；zno；izo(氧化铟锌)；gzo(掺镓氧化锌)。此外，能够可行的是：覆盖层的一种或多种tco能够不强制性地对应于化学计量的组分并且也能够是p或n掺杂的。
16.特别优选地，能够经由覆盖层将电流从上侧起馈入到半导体层序列中。覆盖层因此能够形成透明的电接触层。在半导体层序列的与覆盖层相对置的下侧上能够存在呈电极层形式的接触元件。为了外部电连接覆盖层(例如借助于焊料或键合线连接进行外部电连接)，能够在覆盖层的背离半导体层序列的一侧上设置金属接触元件。接触元件能够是用于线键合或用于焊接半导体激光二极管的键合层，并且例如能够一层或多层地构成并且能够具有铝和/或银和/或金或者由其制成。特别地，接触元件或者多个接触元件能够仅在一个或多个区域中设置在覆盖层上，所述区域对于通过焊接或线键合进行电连接是需要的。特别地，该一个或更多个接触元件能够与涉及电流馈入到半导体层序列中的布置无关地设置。一个或更多个接触元件能够优选地直接设置在覆盖层上。
17.根据另外一个实施方式，上侧具有在竖直方向上设置在至少一个有源区域之上的接触区域。相对于接触区域横向错开地，上侧具有直接邻接于接触区域的覆盖区域。这也能够意味着：接触区域在横向方向上设置在两个覆盖区域之间，所述覆盖区域在横向方向上分别直接邻接于接触区域。接触区域尤其能够具有沿着纵向方向的主延伸方向从而优选地以条带的形式构成，该条带优选地从辐射耦合输出面延伸到后侧面，并且该条带沿着横向方向设置在两个覆盖区域之间。下文主要结合“至少一个覆盖区域”描述的特征和实施方式涉及具有恰好一个覆盖区域的实施方式以及涉及具有直接邻接于接触区域的两个或更多个覆盖区域的实施方式。
18.经由接触区域，在半导体激光二极管的操作中，电流能够从半导体层序列的上侧馈入到半导体层序列中。在操作中，相比于经由至少一个覆盖区域，经由接触区域尤其能够将更多的电流注入到半导体层序列的上侧中。这尤其能够意味着：至少优选地或至少基本上或甚至仅经由接触区域进行电流馈入，而在半导体激光二极管的操作中，相比于经由接触区域，经由覆盖区域更少地进行电流馈入或者基本上没有进行电流馈入或甚至完全不进行电流馈入。
19.根据另外一个实施方式，覆盖层连续地在上侧上施加在接触区域上和至少一个覆盖区域上。覆盖层特别优选遮盖整个接触区域和遮盖至少一个覆盖区域的至少一部分或整个至少一个覆盖区域。
20.根据另外一个实施方式，覆盖层覆盖半导体层序列的整个上侧。作为替换方案，覆盖层也能够仅覆盖半导体层序列的上侧的一部分。上侧的在该情况下未被覆盖层覆盖的部分能够选择成使得在该部分中是否存在覆盖层都对有源区域的构成没有影响从而对半导
体激光二极管的光学特性没有影响。特别地，覆盖层能够横向地在半导体层序列的上侧之上延伸，使得未被覆盖层覆盖的一个或更多个区域对模式结构没有影响从而对有源区域没有影响。
21.根据另外一个实施方式，半导体激光二极管具有限定至少一个有源区域的至少一个元件，该至少一个元件由覆盖层遮盖。限定至少一个有源区域的至少一个元件在下文中也能够简称为限定元件。至少一个限定元件能够特别优选地设置在半导体层序列的上侧处，例如以上侧的拓扑结构的形式和/或以上侧的半导体结构的形式和/或以施加在半导体层序列的上侧上的层的形式。限定元件限定至少一个有源区域能够意味着：在有源层中构成光学模式从而在激光器操作中构成有源区域取决于限定元件的具体设计方案。换言之，能够通过修改限定元件来修改构成的有源区域。因此，限定元件用于设置具体寻求的模式分布从而设置具体寻求的有源区域。特别地，至少一个限定元件能够影响半导体层序列的至少一部分的至少一个光学特性和/或与电流注入相关的至少一个特性。为了限定有源区域能够设有一个或更多个限定元件。特别地，多个限定元件的相互配合能够导致以期望的方式构成有源区域。
22.根据另外一个实施方式，在用于制造半导体激光二极管的方法中，提供半导体层序列，该半导体层序列具有有源层和上侧，该上侧具有接触区域和至少一个覆盖区域。与此同时和/或在此之后，能够构成限定有源区域的至少一个元件，并且能够将覆盖层连续地施加在接触区域和至少一个覆盖区域上。
23.根据另外一个实施方式，至少一个限定元件具有在上侧的接触区域中构成的脊部或者通过这种脊部形成。例如，脊部能够通过半导体层序列的一部分形成。脊部尤其能够通过半导体层序列上侧处的脊部形状的、沿纵向方向延伸的升高的区域形成。换言之，脊部在竖直方向上突出超过横向邻接的表面区域并且在纵向方向上伸展。在横向方向上对脊部限界的侧面尤其能够与邻接半导体层序列的上侧的上表面区域形成阶梯轮廓。术语“脊部形状的区域”和“脊部”在下文中能够同义使用。此外，半导体层序列也能够具有横向彼此相邻且彼此间隔开设置的、分别沿纵向方向延伸的脊部形状的多个区域。为了制造脊部，在半导体层序列生长之后，能够从上侧移除半导体层序列的一部分。特别地，能够通过蚀刻方法进行移除。覆盖层能够特别优选地遮盖整个脊部并且尤其是在横向方向上在半导体层序列的上侧之上远离脊部延伸。
24.接触区域能够特别优选地通过脊部的上侧形成。换言之，在沿竖直方向从上方观察半导体层序列的上侧时，接触区域具有与脊部相同的形状。因此，能够通过脊部形状和尤其通过脊部上侧的形状来确定接触区域的形状以及用于电流馈入的区域。此外，接触区域能够附加地具有横向地对脊部进行限界的脊部侧面或所述脊部侧面的一部分。
25.此外，脊部能够形成用于对在有源区域中产生的光进行折射率导引的脊形波导结构。在这种情况下，脊部具有足够的高度并且足够接近有源层，使得通过脊部影响有源层中的波导引从而影响模式形成。作为替换方案，脊部能够具有如此小的高度和距有源层的如此大的间距，使得通过脊部仅引起在有源区域中产生的光的较小的折射率导引或没有引起折射率导引。换言之，脊部在该情况下能够构成为使得有源区域中的模式形成主要或仅仅通过增益导引产生。
26.此外，通过构成脊部，半导体层序列能够在接触区域中具有第一半导体材料和在
覆盖区域中具有第二半导体材料，其中第一半导体材料能够具有比第二半导体材料更高的电导率和/或到覆盖层的更低的过渡电阻。例如，半导体层序列能够在竖直方向上朝向上侧以包覆层和其之上的半导体接触层终止，其中半导体接触层能够具有比包覆层更高的掺杂从而具有更高的电导率和/或到覆盖层的更低的过渡电阻。为了构成脊部，能够在覆盖区域中至少移除半导体接触层或者半导体接触层和至少一部分包覆层。因此，脊部能够通过半导体接触层的或者半导体接触层和一部分包覆层的在脊部构成之后保留的部分形成，使得接触区域中的上侧通过半导体接触层的材料形成，而覆盖区域中的上侧通过包覆层的半导体材料形成。由于半导体接触层和包覆层的不同的电特性，能够在接触区域和覆盖区域中产生上述的不同的电流馈入，从而产生限定有源区域的效果。
27.根据另外一个实施方式，脊部具有透明导电的接触层。透明导电的接触层能够直接施加在半导体层序列的上侧上，即与半导体层序列的半导体材料直接接触。特别地，在该情况下，脊部能够通过接触层形成。为此，在半导体层序列生长之后，能够在接触区域中施加接触层。接触层尤其能够具有如上文结合覆盖层所描述的tco。此外，脊部能够通过透明导电的接触层和一部分半导体层序列形成。
28.此外，透明导电的接触层能够具有第一tco，而覆盖层能够具有与其不同的第二tco。与第二tco相比，第一tco能够具有更高的电导率和/或到半导体层序列的更低的过渡电阻。由于覆盖层和接触层的材料的不同的电特性，能够在接触区域中和覆盖区域中产生上述不同的电流馈入，从而产生限定有源区域的效果。替选地或附加地，第二tco能够具有比第一tco更低的折射率。由于接触层的tco通过覆盖层的tco包覆成形，因此会影响半导体激光二极管中的波导特性，使得能够产生限定有源区域的效果。
29.根据另外一个实施方式，覆盖层具有多于一个tco。特别地，覆盖层能够在接触区域中具有第一tco并且在至少一个覆盖区域中具有第二tco。第二tco能够至少部分地被第一tco遮盖。例如，第二tco能够具有比第一tco更低的光学吸收。此外，与第二tco相比，第一tco能够具有更高的电导率和/或到半导体层序列的更高的过渡电阻。
30.根据另外一个实施方式，限定有源区域的至少一个元件在至少一个覆盖区域中具有受损的半导体结构或由此形成。特别地，受损的半导体结构能够在半导体层序列的上侧构成。受损的结构能够例如通过蚀刻方法制造。蚀刻方法能够特别优选地是干蚀刻方法。在此，蚀刻方法的参数能够设置成使得暴露于蚀刻介质的半导体材料通过等离子体和/或离子轰击受损。然后，在受损的上侧处不形成与覆盖层的电接触或仅形成非常差的电接触，使得在该区域中不能够馈入电流或基本上不能够馈入电流，使得由此能够产生限定有源区域的效果。受损的半导体结构能够特别优选地与上文所述的脊部组合。特别地，受损的半导体结构能够在脊部制造期间产生。
31.根据另外一个实施方式，以直接邻接于上侧的方式在半导体层序列的上侧上将金属的接触层设置在接触区域中。金属的接触层尤其由覆盖层遮盖。例如，选自pt、pd、rh和ni的一种或多种金属能够适合作为金属的接触层的材料。金属的接触层能够加强接触区域到覆盖层的电连接，使得金属的接触层也能够形成限定元件。
32.此外，半导体激光二极管在上侧上能够没有影响有源区域的介电材料。换言之，半导体激光二极管在上侧上没有介电材料，尤其是没有在现有技术中惯用的介电钝化部，在这些区域中这种介电材料会对至少一个有源区域产生影响。特别优选地，半导体激光二极
管在上侧上能够没有介电材料。换言之，在该情况下，在上侧上完全没有介电材料，尤其是没有钝化部形式的介电材料。
33.根据另外一个实施方式，在上侧上存在多个接触区域。此外，能够存在限定有源区域的多个元件。尤其是，由于多个限定元件在有源层中在操作时能够存在多个有源区域，其中在每个有源区域上方沿竖直方向分别设置接触区域。多个限定元件由覆盖层遮盖。接触区域和/或限定元件能够分别相同或不同地构成并且具有上述特征中的一个或多个。半导体激光二极管尤其能够构成为所谓的激光棒。在该情况下，半导体层序列并且尤其是有源层能够特别优选地构成为产生可见光，使得半导体激光二极管能够是可见波长范围内的多光束发射器。
34.此外，能够存在多个覆盖区域，其中接触区域通过覆盖区域彼此分隔开。覆盖层能够连续地设置在多个接触区域和多个覆盖区域之上。作为替换方案，覆盖层能够被划分为彼此分隔开的部段，其中每个部段与一个有源区域相关联并且以上述方式设置在分别相关联的接触区域和分别相关联的覆盖区域上。
35.根据另外一个实施方式，用于制造半导体激光二极管的方法能够优选地具有以下步骤：
36.‑
提供衬底；
37.‑
借助于外延方法施加半导体层序列；
38.‑
用掩模覆盖未来的接触区域；
39.‑
在接触区域中蚀刻脊部和/或损坏横向地位于接触区域旁边的一个或更多个覆盖区域；
40.‑
移除掩模；
41.‑
施加、优选整面地施加透明导电的覆盖层，该覆盖层特别优选能够形成用于半导体层序列的p触点；
42.‑
在覆盖层上和/或覆盖层处施加一个或更多个金属的接触元件。
43.能够在工艺流程中的任何点施加另一个电触点以及其他所需的步骤，该电触点于是优选能够是n触点。作为脊部的制造和/或受损的半导体结构的制造的替换方案或附加方案，能够在接触区域中施加金属的或透明导电的接触层。
44.因此，在此处描述的半导体激光二极管的情况下，如上所述的那样，在制成半导体层序列之后，必要时该半导体层序列具有脊部和/或受损的半导体结构，施加透明导电的覆盖层，该覆盖层至少在至少一个覆盖区域中直接与半导体层序列的半导体材料接触并且该覆盖层优选具有至少一个tco或由其制成。相反，能够省略现有技术中惯用的介电钝化层，尤其是在半导体层序列的上侧的区域中省略，在该区域中施加在其上的层和元件对有源区域的特性产生影响。由于tco通常比典型地用于钝化的电介质具有更高的热导率，因此能够减少在此处描述的半导体激光二极管中上侧处的热阻，这能够引起改进的输出功率、更好的高温性能和更少的老化。因此，覆盖层同时形成导热的钝化部和用于接触半导体层序列的电连接层。此外，制造方法能够具有显着简化的自调整的工艺管控。因此，与现有技术相比，制造能够更便宜、更快速并且以更好的工艺稳定性进行。
45.其他的优点、有利的实施方式和改进形式从以下结合附图描述的实施例中得出。
46.附图示出：
47.图1a至1e示出根据多个实施例的用于制造半导体激光二极管的方法的方法步骤和用于半导体激光二极管的半导体层序列的示意性示图，
48.图2a至2c示出根据另外的实施例的、尤其也在用于制造半导体激光二极管的方法期间的半导体激光二极管的示意性示图，
49.图3至10示出根据另外的实施例的半导体激光二极管的示意性示图。
50.在实施例和附图中，相同的、同类的或起相同作用的元件能够分别设有相同的附图标记。所示出的元件和其彼此间的大小比例不被视为是合乎比例的，更确切地说，为了更好的可视性和/或为了更好的理解，能够夸大地示出各个元件，即例如层、组件、器件和区域。
51.在图1a至图1e中分别在衬底1上示出半导体层序列2的实施例，该半导体层序列被提供和用于制造下文所述的半导体激光二极管，其中，图1a示出随后的半导体激光二极管的光耦合输出面6的俯视图，并且图1b示出以垂直于光耦合输出面6的截面贯穿半导体层序列2和衬底1的剖面视图。在图1c中示出半导体层序列2的构造的一个实施例。图1d和1e示出半导体层序列2的修改。
52.如图1a至1c所示，提供衬底1，该衬底例如是借助于外延工艺在其上制造的半导体层序列2的生长衬底。作为替换方案，衬底1也能够是载体衬底，在生长衬底上生长的半导体层序列2在生长之后被转移到该载体衬底上。例如，衬底1能够由gan制成，在该衬底上生长基于inalgan化合物半导体材料的半导体层序列2。此外，对于该衬底1和该半导体层序列2来说，其他材料也是可行的，尤其如在概述部分中描述的其他材料也是可行的。作为替换方案，也可行的是：制成的半导体激光二极管没有衬底。在该情况下，半导体层序列2能够在随后被移除的生长衬底上生长。半导体层序列2具有有源层3，该有源层适于在制成的半导体激光二极管操作时产生光8，尤其是在超过激光器阈值时产生激光，并且经由光耦合输出面6放射。
53.如在图1a和1b中所表明：在此和在下文中将在俯视光耦合输出面6时平行于半导体层序列2的层的主延伸方向伸展的方向称作为横向方向91。在此和在下文中将半导体层序列2彼此叠加的层的布置方向以及半导体层序列2在衬底1上的布置方向称作为竖直方向。在此和在下文中将垂直于横向方向91并垂直于竖直方向92的方向称作为纵向方向93，其对应于在制成的半导体激光二极管的操作中放射光8所沿着的方向。
54.在半导体层序列2的背离衬底1的上侧20中，根据一个实施例，通过从半导体层序列2的背离衬底1的一侧移除一部分半导体材料来形成脊部9。为此，能够在所生长的半导体层序列2上将适当的掩模施加在在其中应当形成脊部的区域中。能够通过蚀刻方法来移除半导体材料。然后，能够再次移除掩模。脊部9通过这种方法形成为使得脊部在纵向方向93上伸展并且在横向方向91上在两侧通过侧面限界，所述侧面也能够被称作脊部侧面或脊部侧。
55.除了有源层3之外，半导体层序列2还能够具有另外的半导体层，例如缓冲层、包覆层、波导层、势垒层、电流扩展层和/或电流限制层。如图1c中所示，半导体层序列2能够在衬底1上具有例如缓冲层31、在该缓冲层上的第一包覆层32和在该第一包覆层上的第一波导层33，在它们之上施加有源层3。第二波导层34、第二包覆层35和半导体接触层36能够施加在有源层3之上。在所示的实施例中，脊部9通过半导体接触层36和第二包覆层35的一部分
形成，其中，为了制造脊部9，在生长半导体层序列2之后从上侧20移除半导体层序列2的一部分。特别地，能够通过蚀刻方法进行移除。通过在脊部9的侧面处到邻接的材料的折射率突变以及在距有源层3足够近的情况下，能够对有源层3中产生的光引起所谓的折射率导引，这能够决定性地导致有源区域5的构成，该有源区域指明半导体层序列2中的如下区域，在该区域中在激光器操作中以一个或更多个激光模式的形式引导和加强所产生的光。在该实施例中，脊部9因此形成所谓的脊形波导结构并且是更下文还进一步阐述的、限定有源区域的元件。也能够可行的是：脊部9具有比所示出的高度更小或更大的高度，即移除更少或更多的半导体材料以形成脊部9。例如，脊部9能够仅通过半导体接触层9或其一部分形成或通过半导体接触层36和第二包覆层35形成。通过调整脊部9的高度能够实现折射率导引的调整。随着脊部9的高度变小和/或脊部9距有源层3的间距变大能够减小折射率导引的表现。于是，有源区域中的模式导引至少部分地通过所谓的增益导引来进行。
56.如果半导体层序列2如上文所述的那样基于inalgan化合物半导体材料，则缓冲层31能够具有未掺杂的或n掺杂的gan或由其制成，第一包覆层32能够具有n掺杂的algan或由其制成，第一波导层33能够具有n掺杂的gan或由其制成，第二波导层34能够具有p掺杂的gan或由其制成，第二包覆层能够具有p掺杂的algan或由其制成，并且半导体接触层36能够具有p掺杂的gan或由其制成。例如，si能够用作n掺杂材料，例如mg能够作为p掺杂材料。有源层3能够通过pn结形成，或者如图1c中所表明的那样通过具有多个层的量子阱结构形成，所述层例如通过具有ingan和gan的或由ingan和gan制成的交替的层形成。例如，衬底能够包括n掺杂的gan或由其制成。作为替换方案，如上文在概述部分中所述的那样，其他的层和材料组合也是可行的。
57.此外，反射或部分反射的层或层序列能够施加到光耦合输出面6和相对置的后侧面7上，该光耦合输出面和该相对置的后侧面形成半导体层序列2的侧面和衬底1的侧面，该反射或部分反射的层或层序列为了清楚起见在附图中未示出并且设置和设计成用于在半导体层序列2中构成光学谐振器。
58.例如，如图1a中可见的那样，能够通过完全移除脊部9横向两侧的旁边的半导体材料来形成脊部9。作为替换方案，也能够构成所谓的“三脚架”，如其在图1d中所表明的那样，其中为了形成脊部9，在脊部9横向的旁边仅沿着两个沟槽移除半导体材料。作为替换方案，制成的半导体激光二极管也能够构成为所谓的宽条形激光器二极管，其中制造有或为另外的方法步骤提供有没有脊部或具有较小高度脊部的半导体层序列2。在图1e中示出这种半导体层序列2，其中模式引导能够仅或至少基本上基于增益导引原理。
59.用于制造半导体激光二极管的另外的方法步骤和半导体激光二极管的实施例将结合另外的附图进行阐述。纯示例性地，实施例主要根据如图1a至1c中所示的具有脊部9的半导体层序列2来阐述。但是，作为替换方案，下文的方法步骤和实施例对于具有三脚架结构或没有脊部的半导体层序列2的图1d和图1e中所示的变型形式也是可行的。半导体层序列2的图1c中所示的详细的构造不应理解为是限制性的，并且为了清楚起见未在以下附图中示出。
60.在图2a中部分地示出具有半导体层序列2的半导体激光二极管100，其中，在制造半导体激光二极管100期间在第一方法步骤中如之前描述的那样制造并为另外的方法步骤提供半导体层序列2。在另外的方法步骤中，在上侧20上施加透明导电的覆盖层4。特别地，
上侧20具有在竖直方向92上设置在有源区域5之上的至少一个接触区域21。上侧20相对于接触区域21横向错开地直接邻接于接触区域21具有至少一个覆盖区域22。特别地，能够相对于接触区域21横向错开地直接邻接于接触区域21如所示出的那样存在两个覆盖区域22。尤其是如图2a中所示的那样，接触区域21在横向方向91上设置在两个覆盖区域22之间，所述覆盖区域在横向方向91上分别直接邻接于接触区域21。主要涉及具有两个覆盖区域的实施例的以下描述同样也涉及具有一个或多于两个覆盖区域的半导体激光二极管的实施方案。
61.在所示的实施例中，接触区域21通过脊部9的上侧以及至少部分地通过脊部9的侧面形成。相应地，接触区域21具有沿着纵向方向的主延伸方向，并且遵循脊部9的形状优选地以条带的形式构成，该条带优选地能够从辐射耦合输出面延伸到后侧面。在所示的实施例中，覆盖区域22通过上侧20的不由接触区域21形成的部分形成，即通过上侧20的设置在脊部9旁边的并且与该脊部邻接的部分形成。
62.透明导电的覆盖层4连续地在上侧施加在接触区域21和覆盖区域22上。因此，在所示的实施例中，覆盖层4因此将整个接触区域21和整个覆盖区域22遮盖成使得整个上侧20通过覆盖层4覆盖。特别地，在所示的实施例中，覆盖层4与半导体层序列2的整个上侧20直接接触，即在接触区域21中和在覆盖区域22中直接接触。
63.透明导电的覆盖层4具有至少一种tco或者由至少一种tco制成。特别地，覆盖层4能够具有在上文概述部分中提到的tco中的一种或更多种或由其制成，尤其是选自ito、in2o3、sno2、sn2o3、zno、izo和gzo。覆盖层4设计和设置成在半导体激光二极管100操作中将电流从上侧馈入到半导体层序列2中进而馈入到有源层3中，从而形成透明的电接触部。在半导体层序列2的与上侧21相对置的下侧上，能够施加电极层作为另外的电触点(未示出)。
64.为了外部电连接覆盖层4，至少一个金属的接触元件11设置在覆盖层4的背离半导体层序列2的一侧上或设置在覆盖层4处。接触元件11能够是用于线键合或用于焊接半导体激光二极管100的键合层并且例如单层或多层地构成。例如，接触元件11能够包括铝和/或银和/或金或由其制成。如所示出的那样，接触元件11优选地直接设置在覆盖层4上并且能够大面积地施加在脊部9之上，这尤其能够在将半导体激光二极管100与接触元件11焊接进而以p侧向下(“p
‑
down”)焊接时是有利的。
65.图2a所示的实施例以及另外的实施例设计成使得在操作中相比于经由覆盖区域22，经由接触区域21将更多的电流注入到半导体层序列2的上侧20中。如在概述部分中实施的那样，这尤其能够意味着：至少优选地或至少基本上或甚至仅仅经由接触区域21进行借助于覆盖层4的电流馈入，而在半导体激光器的操作中相比于经由接触区域21，经由覆盖区域22更少地进行电流馈入或者甚至完全不进行电流馈入。这在图2a的实施例中通过以下方式实现：由于脊部9，接触区域21在脊部上侧处完全地并且在脊部侧面处至少部分地通过结合图1c所述的半导体接触层形成，而覆盖区域22通过第二包覆层或第二波导层形成，该第二包覆层或第二波导层分别具有比半导体接触层显著更低的掺杂。此外，半导体接触层与位于其下方的层相比能够具有更低的铝含量或者甚至没有铝。因此，接触区域21与覆盖区域22相比具有到覆盖层4的更低的过渡电阻，这能够促进接触区域21中的所寻求的更高的电流馈入。
66.因此，以上述方式通过脊部9能够影响从上侧20的电流注入。此外，如结合图1a至
1c所述的那样，脊部9能够构成为脊形波导结构从而在操作中引起在有源层3中产生的光的折射率导引。由于经由接触区域21进行的选择性的电流注入还有通过脊形波导结构引起的折射率导引都有助于构成有源区域5并且能够通过改变脊部9来修改有源区域5，因此如更上文所述的那样，脊部9形成限定有源区域的元件10，该元件如在概述部分中所述的那样也简称为限定元件。如所示的和上文所述的那样，限定元件10由覆盖层4遮盖，该覆盖层一方面用作用于输送电流的透明触点。由于覆盖层4尤其也直接覆盖脊部侧面，因此另一个方面覆盖层4通过在相应的边界面处的折射率突变也对脊形波导结构的波导产生影响。此外，覆盖层4将半导体材料中的光学模式与接触元件11的金属屏蔽。因此，在所示的半导体激光二极管100中不需要现有技术中惯用的、在脊部处的钝化层，使得根据所示的实施例的半导体激光二极管100在上侧20上能够没有任何介电材料。此外，如在所示的实施例中那样可行的是：在脊部上侧上不存在单独的金属的接触连接层。
67.作为大面积遮盖整个接触区域21的金属的接触元件11的替换方案，该接触元件也能够作为一个接触元件11或作为多个接触元件11仅设置在覆盖层4上的一个或更多个特定的区域中，所述一个或更多个特定区域对于通过焊接或线键合进行电连接是需要的。如图2b和2c中所示，能够可行的是：例如仅横向地在接触区域21旁边，进而在所示的实施例中在脊部9旁边将接触元件11设置一侧上，或者以两个金属的接触元件11的形式设置两侧上。横向布置能够尤其在图2c中所示的“三脚架”式结构中例如在借助接触元件11在载体上进行“p向下(p
‑
down)”焊接安装时用于对脊部9进行机械减压。此外，在图2b和2c所示的实施例中，与图2a的实施例相比，覆盖层4能够更薄，因为预期金属接触元件11不会进行接触吸收。
68.在图3中示出半导体激光二极管100的实施例，其中，与之前的实施例相比，在覆盖区域22中制造受损的半导体结构12作为用于形成有源区域5的附加的限定元件10。在该实施例中，覆盖区域22还包括脊部侧面，而接触区域21通过脊部上侧形成。受损的半导体结构12构成在构成脊部之后除了脊部上侧之外的露出的半导体层序列2的上侧20处。特别地，受损的半导体结构12能够在脊部制造期间尤其作为脊部制造的结束来产生。受损的结构12能够例如通过蚀刻方法和/或溅射来制造，该蚀刻方法能够特别优选地是干蚀刻方法。在此，蚀刻方法的参数设置为使得暴露于蚀刻介质的半导体材料通过等离子体和/或离子轰击而受损。于是，在具有受损的半导体结构12的受损的上侧处没有形成与覆盖层4的电接触或者仅形成与覆盖层4非常差的电接触，使得在该区域中优选地无法或基本上无法馈入电流。如结合前面的实施例所述的那样，该效应还能够通过如下方式来增强：即在脊部9的侧向在覆盖区域22中移除高度掺杂的半导体接触层。在文的实施例中，纯示例性地始终仅示出受损的半导体结构12。但是，替选地，下文的实施例也能够以无受损的半导体结构的情况构成。
69.尽管在上文的实施例中示出单独发射器，但是半导体激光二极管100也能够构成为所谓的激光棒或多光束发射器。如图4所示，在上侧20上能够存在多个接触区域21。相应地，也存在限定有源区域的多个元件10，所述元件用于分别竖直地在接触区域21下方构成横向地彼此相邻设置的有源区域5。多个限定元件10如在上文的实施例中那样由覆盖层4遮盖，并且纯示例性地具有脊部9和受损的半导体结构12。纯示例性地，图4的实施例的半导体激光二极管100与图3的实施例类似地构成。接触区域21和/或限定元件10通常能够分别相同或不同地构成。此外，存在多个覆盖区域22，其中，接触区域21通过覆盖区域22彼此分隔开。如所示的那样，覆盖层4能够连续地设置在多个接触区域21和多个覆盖区域22之上。因
此同时操控所有有源区域5是可行的。作为替换方案，覆盖层4也能够划分成彼此分隔开的部段，其中，每个部段与一个有源区域5相关联并且以上述方式设置在分别相关联的接触区域21上并且部分地设置在分别相关联的覆盖区域22上，使得能够彼此独立地操控有源区域5。在该情况下，每个有源区域5都与其自己的金属接触元件相关联。半导体层序列2并且尤其是有源层3能够特别优选地构成为用于产生可见光，使得半导体激光二极管100能够是可见波长范围内的多光束发射器。结合上文的实施例以及还结合下文的实施例所描述的特征也能够分别适用于图4的半导体激光二极管100。
70.在图5中示出半导体激光二极管100的另外一个实施例，其中与上文的实施例相比，金属的接触层13设置在半导体层序列2上的接触区域21中。金属的接触层13尤其以邻接到上侧20的方式在接触区域21中设置在半导体层序列2的上侧20上，并且由透明导电的覆盖层4遮盖。例如，能够使用选自pt、pd、rh和ni中的一种或更多种金属作为用于金属的接触层13的材料。通过金属的接触层13，能够通过减小接触电阻来加强上侧20在接触区域21中到覆盖层4的电连接，使得能够在接触区域1中加强从覆盖层4到半导体层序列2中的电流馈入，这能够影响在接触区域21下方的有源区域的构成。金属的接触层13因此也能够形成限定元件10。由于该构造方案的半导体激光二极管100与其他实施例中的一样能够没有介电钝化部(即在上侧20上没有介电材料)，因此与现有技术相比能够实现在上侧上的更好(即更小)的热阻。
71.在图6中示出半导体激光二极管100的一个实施例，该半导体激光二极管与之前的实施例相比代替金属的接触层13而直接在接触区域21上具有透明导电的接触层14。透明导电的接触层14因此能够与半导体层序列2的在接触区域21中位于该接触区域下方的半导体材料形成脊部9，使得脊部9能够通过半导体层序列2的半导体材料和通过透明导电的接触层14的材料形成。透明导电的接触层14能够尤其具有如上文结合覆盖层4所述的tco。透明导电的接触层14优选地具有第一tco，而覆盖层4具有与其不同的第二tco。与第二tco相比，第一tco能够优选地具有更高的电导率和/或到半导体层序列2的更低的过渡电阻。例如，第一tco能够具有或者是ito或zno，而第二tco能够是不同的tco或者能够具有不同的化学计量。由于覆盖层4和透明导电的接触层14的材料的电特性不同，能够如已经在上文的实施例中那样在接触区域21中和在覆盖区域22中促进上文所述的不同的电流馈入，由此能够引起限定有源区域的效应。
72.如图7中所示，脊部9也能够通过透明导电的接触层14形成。因此能够可行的是：实现脊部9并且尤其脊形波导结构的非常便宜的制造。特别地，第一tco能够在接触区域21中沉积在制成的半导体层序列2的上侧上并且结构化成条带，该条带形成透明导电的接触层14。在此，同时地，条带旁边的区域(即覆盖区域22)能够通过适当的措施(即例如损坏和/或溅射和/或氧化)来准备，使得通过形成受损的半导体结构12使到随后施加的材料(即尤其覆盖层4的材料)的接触电阻变高。在透明导电的接触层14的第一tco上并在其旁边沉积具有比第一tco更低的折射率的第二tco以形成覆盖层4。因此再次形成在运行中在有源层3中产生的光波的横向的折射率突变，该折射率突变产生上文所述的横向的波导引(即折射率导引)。同时能够实现：电流仅或至少基本上仅在具有较高折射率的区域中(即在接触区域21中)被注入到半导体层序列2的上侧20中，使得形成所谓的自调整脊形激光器。如在上文的实施例中那样，接触层14和覆盖层4能够具有不同的tco或由其制成，即具有不同的材料
(即例如氧化锌和氧化锡)和/或具有不同的材料组分和/或化学计量。该实施例的特别的优点能够在于：基本上不必蚀刻半导体材料从而不必通过技术上来看难以达到的精确的蚀刻深度来设置横向的折射率突变。相反，仅需要用透明导电的接触层14的材料进行覆层，该材料能够选择具有正确的折射率并能够以正确的厚度施加。
73.此外，如图8中所示，覆盖层4能够具有多于一个的tco。特别地，覆盖层4能够具有带有不同tco的层或由其制成。该可行性能够与这里描述的其他实施例组合。特别地，覆盖层4能够至少在接触区域21中具有带有第一tco的第一层41并且在覆盖区域22中具有带有不同于第一tco的第二tco的第二层42。第二tco能够至少部分地由第一tco遮盖。如所示的那样，第一层41因此能够在覆盖区域中遮盖第二层42。特别地，如所示的那样，第二层42能够仅设置在覆盖区域22中，使得第二层42在接触区域21中既不设置在第一层41之上也不设置在第一层41之下。因此，通过覆盖层4形成的透明的触点能够由多个层形成，其中，第二层42优选地不在接触区域21之上延伸。
74.例如，在覆盖区域22中(即在接触区域21旁边的区域中，这在所示的实施例中也表示在脊部9旁边)，能够使用具有特别低吸收的第二tco，但是该第二tco为此例如具有比第一tco更差的电导率。该第二tco由具有高电导率的第一tco遮盖，该第一tco然后也形成到接触区域21中的半导体材料的电连接。在此，例如，第一tco能够比第二tco具有更高的光吸收。覆盖层4的第一层41和第二层42因此能够附加地形成限定元件10。
75.图2a至8的实施例分别具有脊部9，该脊部根据构形能够引起折射率导引。作为替换方案，半导体激光二极管100能够具有用于除了脊部9之外限定有源区域5的上文所述的特征从而能够基于增益导引的原理。在图9中纯示例性地示出半导体激光二极管100，该半导体激光二极管除了脊部之外如图3的实施例那样实施，并且构成为增益导引的激光器，其中例如通过在覆盖区域22中形成受损的半导体结构12的等离子体或溅射，上侧20仅不在形成接触区域21的接触窗口中受损。因此，在上侧20中没有形成阶梯部或仅形成非常小的阶梯部，使得基本上没有形成脊部或形成仅具有非常低高度的脊部。特别地，如在接触区域21中那样，上侧20在覆盖区域22中通过半导体接触层形成，该半导体接触层通常能够具有30nm至200nm的厚度并且该半导体接触层也在覆盖区域22中最多仅部分地被移除。因此，如果存在脊部，则该脊部具有比半导体接触层的厚度更小的高度。如上文所述，通过受损的半导体结构12能够实现：在半导体层序列2与覆盖层4之间仅在接触区域21中有效地存在电接触。
76.在上文的实施例中，覆盖层4分别总是覆盖半导体层序列2的整个上侧20，作为该上文的实施例的替换方案，覆盖层4在所示的实施例中也能够仅覆盖半导体层序列2的上侧20的一部分。于是，将上侧20的在该该情况下未被覆盖层4覆盖的部分被相应地选择成使得在该部分中是否存在覆盖层4对有源区域5的构成没有影响从而对半导体激光二极管100的光学特性没有影响。特别地，覆盖层4总是在半导体层序列2的上侧20之上横向延伸进而在接触区域21和覆盖层22的至少一部分之上延伸，使得未被覆盖层4覆盖的一个或更多个区域对有源区域5没有影响。因此，上文所示的实施例也能够形成半导体激光二极管100的部分，在所述部分中在横向方向91上进一步远离有源区域5能够存在另外的元件。在图10中示出半导体激光二极管100的一个实施例，该半导体激光二极管关于围绕有源区域5的设计方案纯示例性地对应于图3的实施例。在该实施例中，在横向方向91上进一步远离有源区域5
在两侧在有源区域旁边在半导体层序列2中存在台面沟槽18，所述台面沟槽延伸穿过有源层3，并且所述台面沟槽能够利用介电材料91来钝化。然而，介电材料91对激光模式没有影响从而对有源区域5没有影响。因此，围绕接触区21的半导体层序列2仅用覆盖层4和电接触元件11覆盖，以便确保良好的热传输。如所示的那样，覆盖层4和半导体层序列2例如能够在远离有源区域5的区域(例如能够是未被电接触元件11覆盖的区域)中完全地或部分地利用介电材料19覆盖。因此，半导体激光二极管100能够相对于化学影响更加稳定，并且例如能够避免在台面棱边处的泄漏电流。
77.在附图中示出的实施例和特征不限制于附图中分别示出的组合。更确切地说，所示出的实施例以及各个特征能够彼此组合，即使没有明确地描述所有组合选项也如此。此外，附图中描述的实施例能够替选地或附加地具有根据概述部分中的描述的其他的特征。
78.本发明不受限于根据所述实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括各个新的特征以及特征的各个组合，这尤其包含权利要求中的特征的各个组合，即使所述特征或所述组合本身没有在权利要求或实施例中明确地说明时也是如此。
79.附图标记列表
[0080]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
衬底
[0081]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
半导体层序
[0082]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
有源层
[0083]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
覆盖层
[0084]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
有源区域
[0085]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光耦合输出面
[0086]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
后侧面
[0087]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光
[0088]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
脊部
[0089]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
限定有源区域的元件
[0090]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀ
接触元件
[0091]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
受损的半导体结构
[0092]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀ
金属接触层
[0093]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
透明导电接触层
[0094]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀ
台面沟槽
[0095]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀ
介电材料
[0096]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
上侧
[0097]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀ
接触区域
[0098]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀ
覆盖区域
[0099]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀ
缓冲层
[0100]
32、35 包覆层
[0101]
33、34 波导层
[0102]
41
ꢀꢀꢀꢀ
第一层
[0103]
42
ꢀꢀꢀꢀ
第二层
[0104]
91
ꢀꢀꢀꢀ
横向方向
[0105]
92
ꢀꢀꢀꢀ
竖直方向
[0106]
93
ꢀꢀꢀꢀ
纵向方向
[0107]
100
ꢀꢀꢀ
半导体激光二极管