CN109314367A - 用于制造激光二极管棒的方法和激光二极管棒 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于制造激光二极管棒(10)的方法，所述方法具有如下步骤：制造多个并排设置的发射器(1，2)；检查发射器(1，2)的至少一个光学和/或电学特性，其中光学和/或电学特性处于预设的期望值域之内的发射器(1)归属于第一发射器(1)的组，并且至少一个光学和/或电学特性在预设的期望值域之外的发射器(2)归属于第二发射器(2)的组；以及电接触第一发射器(1)，其中第二发射器(2)未被电接触，使得所述第二发射器在激光二极管棒(10)运行时不被供给电流。此外，提出一种可利用该方法制造的激光二极管棒(10)。

Description

用于制造激光二极管棒的方法和激光二极管棒
技术领域
本发明涉及一种用于制造激光二极管棒的方法和一种激光二极管棒，所述激光二极管棒可以利用该方法来制造。
本专利申请要求德国专利申请10 2016 111 058.2的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
背景技术
尤其地，该方法设为用于如下激光二极管棒，所述激光二极管棒基于氮化物化合物半导体材料，尤其是InAlGaN。这样的激光二极管棒尤其可以发射在可见光谱范围中的辐射。但是，由氮化物化合物半导体制造高效的激光二极管棒是困难的，因为在该材料体系中与其他材料体系、譬如InAlGaAs相比会出现提高的缺陷密度。
发明内容
要解决的任务在于，提出一种激光二极管棒和一种用于其制造的方法，其中激光二极管棒的特征在于改进的效率。
该任务通过根据独立权利要求所述的用于制造激光二极管棒的方法和激光二极管棒来解决。本发明的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
根据用于制造激光二极管棒的方法的至少一个实施形式，制造多个并排设置的发射器，其中发射器可以有利地单独地电接触。发射器尤其分别具有适合于发射激光辐射的半导体层序列。发射器的半导体层序列例如分别具有n型半导体区域、p型半导体区域和设置在其之间的有源层，所述有源层适合于产生激光辐射。n型半导体区域、有源层和p型半导体区域可以分别具有一个或多个子层。可能的是，n型半导体区域、有源层和p型半导体区域包含一个或多个未掺杂的层。
此外，发射器分别在激光二极管棒的第一主面上具有p接触部和在与第一主面相对置的第二主面上具有n接触部。换言之，从有源层来看，p接触部和n接触部彼此相对置。
第一主面可以朝向载体，譬如热沉，和用作为用于激光二极管棒的安装面。第二主面可以是激光二极管棒的背离载体的表面。
在该方法中，检查发射器的至少一个光学和/或电学特性。在此情况下，如下发射器归属于第一发射器的组，在所述发射器中光学和/或电学特性处于预设的期望值域之内。另一方面，如下发射器归属于第二发射器的组，在所述发射器中光学和/或电学特性处于预设的期望值域之外。
发射器归属于第一发射器的组或第二发射器的组例如可以通过如下方式进行：执行发射器的测试运行，并且在此情况下测量至少一个电学和/或光学特性。在测试运行中，发射器可以至少临时地电接触并且借助电流来运行。电学和/或光学特性尤其可以是在预设的电流下的发射强度。此外，在发射器中检查的电学和/或光学特性例如可以是阈值电流强度，在该阈值电流强度下发射器的激光发射开始。
在后续的方法步骤中，电接触第一发射器。电接触尤其可以包括：构建至第一发射器的馈电线，所述馈电线设为用于，在激光二极管棒运行时用电流供给第一发射器。作为馈电线尤其可以设置接合线。
另一方面，第二发射器未被电接触，使得所述第二发射器在激光二极管棒运行时未被供给电流。例如可以提出，第一发射器分别与接合线接触，而在第二组的发射器中电接触部中的至少一个电接触部、例如p接触部不设有馈电线、譬如接合线。替选地例如也可以提出，所有发射器的两个电接触部首先都设有馈电线、譬如接合线，并且之后再次将第二发射器的至少一个电接触部的馈电线移除或切断。为此，例如可以将设为用于建立电联接的接合线切断或移除。
通过根据这里所提出的原理的方法实现：在制成的激光二极管棒运行时仅如下的发射器供给电流，对于所述发射器，至少一个被检查的电学/光学特性处于预设的期望值域之内。以此方式有利地避免，在激光二极管棒运行时也对如下的发射器供给电流，所述发射器例如由于制造公差和/或缺陷对辐射的发射没有贡献或至少贡献不足。
第二发射器的组尤其可以包括有故障的发射器，在所述发射器中在预设的工作电流强度下不超过阈值电流强度。通过在这里所描述的方法中这种有故障的发射器未被电联接(angeschlossen)的方式防止，这些发射器在制成的激光二极管棒运行时具有电通流(stromfluss)并且对激光二极管棒的发热有贡献，而对辐射发射没有贡献。通过避免有故障的发射器的电联接，因此减小了激光二极管棒的电流消耗并且改善效率。
在一个设计方案中，发射器的n接触部与n联接层(Anschlussschicht)连接，所述n联接层设置在第二主面上并且具有n联接面。n联接面尤其可以背离激光二极管棒的载体。n联接面可以构成为用于激光二极管棒的所有发射器的共同的n联接面。n联接层尤其可以是金属层。
在一个优选的设计方案中，发射器的p接触部分别与p联接层连接，所述p联接层从第一主面穿过在半导体层序列中的穿通部引导至第二主面，并且在第二主面上构成p联接面。p联接层可以如n联接层一样尤其是金属层。n联接面和p联接面在第二主面上尤其露出进而有利地可以从外部借助馈电线、譬如接合线电接触。
在另一设计方案中，发射器的p接触部分别借助于p联接层连接，所述p联接层从第一主面经由激光二极管棒的侧棱面(Seitenfacette)引导至第二主面。p联接层在此情况下在激光二极管棒的第二主面上有利地具有p联接面。如在上文所描述的设计方案中那样，在此情况下不仅发射器的n联接面、而且发射器的p联接面设置在激光二极管棒的第二主面上。n联接面和p联接面在第二主面上尤其露出从而有利地可以从外部借助馈电线、譬如接合线电接触。
在另一设计方案中，激光二极管棒在第一主面上安装到载体上。载体例如可以是基板(Submount)或热沉。在该设计方案中，发射器的p接触部分别与p联接层连接，所述p联接层与载体上的导电的连接层连接。在该设计方案中，设置在载体上的连接层可以具有p联接面。在此情况下，在载体上的p联接面通过导电的连接层的表面构成。发射器的p联接面尤其可以在载体上设置在激光二极管棒旁边。p联接面优选在载体的表面上露出进而从外部可自由触及。
在该方法的一个设计方案中，电接触第一发射器包括：第一发射器的p联接面设有馈电线、譬如接合线。
另一方面优选地，第二发射器的p联接面不设有馈电线，使得所述第二发射器在制成的激光二极管棒中未供给电流。在第二发射器的p联接面上例如没有安置接合线，或将之前安置的接合线移除或切断。
该方法对于如下激光二极管棒是特别有利的，所述激光二极管棒的半导体层序列基于氮化物化合物半导体材料。该半导体层序列尤其可以包括由材料体系InxAlyGa1-x-yN构成的层，其中0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1。在制造氮化物化合物半导体层时可行的是，与其他材料体系、譬如砷化物化合物半导体相比出现提高的缺陷密度。这尤其会导致，发射器的阈值电流强度彼此偏差。在预设的工作电流强度下因此可能的是，激光二极管棒的各个发射器不发射激光，但消耗电流并且贡献于激光二极管棒的加热。在这里所描述的方法中，该效应通过如下方式减小，在制造时确定有故障的发射器，并且在激光二极管棒制成时并不联接有故障的发射器。
此外，提出激光二极管棒，所述激光二极管棒可以利用该方法来制造。根据至少一个设计方案，激光二极管棒包括多个并排设置的发射器。在此情况下，尤其每个发射器都是激光二极管。发射器的发射方向尤其彼此平行地伸展。激光二极管棒优选具有第一侧棱面和第二侧棱面，其优选设有反射覆层，用以构成用于发射器的激光谐振器。侧棱面中的一个侧棱面在此情况下有利地用作为用于激光辐射的辐射出射面和优选地具有比其相对置的侧棱面小的反射率。
激光二极管棒优选地包括：第一组的发射器，所述发射器被电接触；和第二组的发射器，所述发射器不被电接触。尤其在第一发射器中，不仅p接触部、而且n接触部分别设有馈电线，所述馈电线适合于在激光二极管棒运行时对发射器供给电流。在第二发射器中，p接触部和/或n接触部不设有馈电线，使得第二发射器在激光二极管棒运行时没有被供给电流。尤其可以提出，第一发射器的p联接面分别借助于接合线接触，但其中第二发射器的p联接面并不分别借助于接合线接触或切断接合线。
激光二极管棒的其他有利的设计方案从制造方法的上述描述中得到，反之亦然。
附图说明
以下根据实施例结合图1至3更为详细地阐述本发明。
附图示出：
图1A示出根据第一实施例的激光二极管棒的俯视的示意图，
图1B示出贯穿在第一实施例中的发射器的局部的横截面的示意图，
图1C示出贯穿在第一实施例的可替选的变型方案中的发射器的局部的横截面的示意图，
图2A示出根据第二实施例的激光二极管棒的俯视的示意图，
图2B示出贯穿在第二实施例中的发射器的局部的横截面的示意图，图3A示出根据第三实施例的激光二极管棒的俯视的示意图，
图3B示出贯穿在第三实施例中的发射器的局部的横截面的示意图。
相同的或作用相同的组成部分在附图中设有相同的附图标记。所示出的组成部分以及组成部分彼此间的大小关系不能视为是合乎比例的。
具体实施方式
在图1A和图1B中示意地示出激光二极管棒10的一个实施例的俯视图和横截面。
如在俯视图中可看到的那样，激光二极管棒10具有多个并排设置的发射器1、2。发射器1、2分别具有半导体层序列11，该半导体层序列具有n型半导体区域13、p型半导体区域15和在n型半导体区域13与p型半导体区域15之间设置的有源层14。半导体层序列11可以在发射器1、2之间分别至少部分地分开，例如借助于通过p型半导体区域15的台面蚀刻(未示出)至少部分地分开。
半导体层序列11尤其可以基于氮化物化合物半导体。这在该上下文中意味着：半导体层序列11或其至少一个层包括III族氮化物化合物半导体材料，优选InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1。在此，该材料不一定必须具有根据上式的数学上精确的组分。更确切而言，其可以具有一种或多种掺杂物质以及附加的组成部分。但出于简明原因，上式仅包含晶格的主要组成部分(Al、Ga、In、N)，即使这些主要组成部分可以部分通过少量其他物质替代时也如此。
有源层14例如可以构成为pn结、双异质结构、单量子系统结构或多量子系统结构。术语“量子系统结构”在此包括如下任意结构：其中载流子由于限域(Confinement)经受其能量状态的量子化。术语量子系统结构在此情况下尤其不包含关于量子化的维度的说明。其因此还包括量子阱、量子线和量子点和这些结构的任意组合。
激光二极管棒10具有侧棱面19、20，所述侧棱面构成用于在有源层14中产生的辐射的激光谐振器(Laserresonator)。侧棱面19、20之一或两个侧棱面19、20可以设有提高反射的覆层。激光二极管棒10的侧棱面20用作为用于所产生的激光辐射的辐射出射面。在此情况下，有利的是，用作为辐射出射面的侧棱面20具有比相对置的侧棱面19更小的反射率。用作为辐射出射面的侧棱面20可以是未覆层的或具有减小反射的或提高反射的覆层。
激光二极管棒10的并排设置的发射器1、2分别在第一主面17上具有p接触部和在与第一主面17相对置的第二主面18上具有n接触部。如在图1B中的横截面中所示，n接触部12与n联接层(Anschlussschicht)3连接，所述n联接层设置在第二主面18上并且在那里构成n联接面4。n联接面4尤其可以设置用于借助于接合线9电接触。
在图1A和图1B的实施例中，p接触部16与p联接层5连接，所述p联接层从第一主面17穿过在半导体层序列11中的穿通部7引导到第二主面18。穿通部7尤其穿过有源层14引导，其中穿通部7的侧壁有利地设有电绝缘层18，以便避免短路。穿通部7可以具有任意的、例如圆形的或矩形的横截面。借助于将p联接层5引导穿过穿通部7实现：p联接层5具有p联接面6，所述p联接面如n联接面4一样地设置在激光二极管棒10的第二主面18上。n联接面4和p联接面6有利地在激光二极管棒10的第二主面18上露出并且因此可从外部自由触及，以便能够电接触。通过将p联接层5朝向第二主面18引导的方式，当激光二极管棒10在第一主面17上安装到载体、譬如热沉上时，p联接层5的p联接面6于是也可从外部触及，用以电接触，例如借助于接合线触及。
激光二极管棒例如可以通过连接层24、譬如焊料层与载体21、尤其是热沉连接。在此情况下避免：相邻的发射器1、2的p联接层5的设置在第一主面17上的区域通过连接层24或通过载体21在其是导电的情况下彼此电连接。优选地，使用非导电的载体21，其例如具有陶瓷。非导电的载体21有利地具有结构化的导电的连接层24，其分别单独地接触发射器1、2。
在图1C中所示的一个替选的设计方案中，在每个发射器中在p联接层5在第一主面17上的区域与导电的连接层24之间设置有电绝缘层23。在此情况下，导电的连接层24可以整面地施加到载体21上。
用于制造激光二极管棒10的方法还利用n联接面4和p联接面6在第二主面18上的自由的可触及性，以便选择性地接触发射器1、2。如在图1A中的俯视图中可看到的那样，并非激光二极管棒10的所有发射器1、2都电接触。发射器1、2具有共同的n联接面4，所述n联接面借助于接合线9电接触。另一方面，仅在第一发射器1的组中的p联接面6连接到接合线9，而在第二发射器2的组中的p联接面6没有接合线。第二发射器2因此在激光二极管棒10运行时未被供给电流。以此方式有利地可行的是，禁止对有故障的或对仅不足地贡献于辐射发射的发射器2输送电流。要不然，这样的有缺陷的发射器2在激光二极管棒10运行时尽管会产生损耗热并且对激光二极管棒10的加热有贡献，但不会对辐射发射有贡献。
为了识别出有缺陷的发射器2，在用于制造激光二极管棒10的方法中，有利地检查发射器1、2的至少一个光学和/或电学特性。发射器1、2的检查尤其可以包括对发射器的光学检查和/或对发射器1、2的试验性电连接，以便测量至少一个光学/或电学特性。例如，确定在预设的电流强度下的发射强度和/或阈值电流强度，在所述阈值电流强度下发射器1、2的激光发射开始。至少一个被检查的光学和/或电学特性位于期望置于中的发射器1归属于第一发射器1的组，所述第一发射器在激光二极管棒制成的情况下被电连接。另一方面，至少一个被检查的光学和/或电学特性不处于预设的期望值域中的有故障的发射器2归属于第二发射器2的组，所述第二发射器在激光二极管棒10制成的情况下并未被电连接。尤其可以提出，第二发射器2的联接面4、6中的至少一个并未连接到馈电线、譬如接合线9上。在这里所示的实施例中，第二发射器2的p联接面6没有设有接合线9并且因此在激光二极管棒10运行时切断电流输送。通过不对有缺陷的第二发射器2供给电流的方式，有利地提高激光二极管棒10的效率。
在图2A中示出激光二极管棒10的另一实施例的俯视图，并且图2B示出在侧棱面19处贯穿激光二极管棒10的局部的横截面，所述侧棱面与用作为辐射出射面的侧棱面20相对置。如在上述的实施例中，不仅发射器1、2的共同的n联接面4、而且发射器1、2的单独的p联接面6设置在激光二极管棒10的第二主面18上，并且在那里为了制造馈电线、尤其通过接合线9可自由触及。
与上述的实施例的区别在于，p联接层5并不通过引导穿过半导体层序列11从第一主面17引导至第二主面18，而是在激光二极管棒10的侧棱面19之上引导，如在图2B中可看到的那样。为了避免短路，侧棱面19设有电绝缘层22，该电绝缘层尤其可以是介电镜。介电镜可以具有多个子层(未示出)。电绝缘层22因此可以同时用作为侧棱面19的反射覆层，用以构成谐振镜，并且用作为在半导体层序列11的层、尤其n型半导体区域与p联接层5之间的电绝缘。激光二极管棒10可以如在上述的实施例中那样借助于连接层与载体、尤其是热沉连接。载体和连接层在此为了简化未再次示出，其中其实施方式可以对应于图1B和1C的实施方式。
尤其地，为了避免相邻的发射器1、2的电连接，可以使用不导电的载体，该载体例如具有陶瓷，其中不导电的载体有利地具有结构化的导电的连接层，所述连接层分别单独地接触发射器1、2。替选地，在每个发射器中在p联接层5在第一主面17上的区域与导电的连接层之间设置有电绝缘层。在此情况下，导电的连接层可以整面地施加到载体上。
在其他方面，激光二极管棒10的结构、作用和制造方法基本上对应于上述的实施例，并且因此在此未再次详细阐述。
在图3A中示出激光二极管棒10的又一实施例的俯视图，并且图3B示出在侧棱面19处贯穿激光二极管棒10的局部的横截面，所述侧棱面与用作为辐射出射面的侧棱面20相对置。在该实施例中，发射器1、2如在上述的实施例中一样地在激光二极管棒10的第二主面18处具有共同的n联接面4。不同于上述的实施例，发射器的p联接面6并未设置在激光二极管棒10的第二主面18上。更确切而言，激光二极管棒10在第一主面17上安装到载体21上，p联接层5处于所述第一主面上。p联接层5与导电的连接层25连接，所述连接层例如可以是焊料层。导电的连接层24延伸到载体21上，使得其具有在载体21上可自由触及的p联接面6。如在上述的实施例中那样，经由p联接面6选择性地借助接合线9电接触第一发射器1，而有缺陷的第二发射器2的p联接面6不设有接合线9。
在其他方面，第三实施例关于其他细节和有利的设计方案对应于上述的实施例。
本发明不局限于根据实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或组合本身并未明确地在权利要求或实施例中予以说明时也如此。
附图标记表
1 第一发射器
2 第二发射器
3 n联接层
4 n联接面
5 p联接层
6 p联接面
7 穿引部
8 电绝缘层
9 接合线
10 激光二极管棒
11 半导体层序列
12 n接触部
13 n型半导体区域
14 有源层
15 p型半导体区域
16 p接触部
17 第一主面
18 第二主面
19 侧棱面
20 侧棱面
21 载体
22 电绝缘层
23 电绝缘层
24 连接层

Claims (16)

1.一种用于制造激光二极管棒(10)的方法，所述方法具有如下步骤：
-制造多个并排设置的发射器(1，2)，其中所述发射器(1，2)分别具有带有适合于产生激光辐射的有源层(14)的半导体层序列(11)、在所述激光二极管棒(10)的第一主面(17)上的p接触部(12)和在所述激光二极管棒(10)的与所述第一主面(17)相对置的第二主面(18)上的n接触部(16)，
-检查所述发射器(1，2)的至少一个光学和/或电学特性，其中将所述光学和/或电学特性处于预设的期望值域之内的发射器(1)归属于第一发射器(1)的组，并且将所述至少一个光学和/或电学特性处于所述预设的期望值域之外的发射器(2)归属于第二发射器(2)的组，以及
-电接触所述第一发射器(1)，其中不电接触所述第二发射器(2)，在所述激光二极管棒(10)运行时不对所述第二发射器供给电流。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述n接触部(12)与n联接层(3)连接，所述n联接层设置在所述第二主面(18)上并且构成n联接面(4)，并且其中所述n联接面构成为用于所述激光二极管棒(10)的所有发射器(1，2)的共同的联接面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
所述发射器(1，2)的p接触部(16)分别与p联接层(5)连接，所述p联接层从所述第一主面(17)穿过在所述半导体层序列(11)中的穿通部(7)引导至所述第二主面(18)，并且在所述第二主面(18)上具有p联接面(6)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其中所述发射器(1，2)的p接触部(16)分别与p联接层(5)连接，所述p联接层从所述第一主面(17)经由所述激光二极管棒(10)的侧棱面(19)引导至所述第二主面(18)，并且在所述第二主面(18)上具有p联接面(6)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其中所述激光二极管棒(10)在所述第一主面(17)上借助于连接层(24)安装到载体(21)上，
以及所述p接触部(16)借助于p联接层(5)与所述连接层(24)导电地连接，并且其中所述连接层(24)在所述载体(21)上具有p联接面(6)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，
其中电接触所述第一发射器(1)包括：对所述第一发射器(1)的p联接面(6)分别设有馈电线。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中不对所述第二发射器(2)的p联接面(6)设有馈电线。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述半导体层序列(11)具有氮化物化合物半导体材料。
9.一种激光二极管棒，所述激光二极管棒包括多个并排设置的发射器(1，2)，其中所述发射器(1，2)分别具有带有适合于产生激光辐射的有源层(14)的半导体层序列(11)、在所述激光二极管棒(10)的第一主面(17)上的p接触部(16)和在所述激光二极管棒(10)的与所述第一主面(17)相对置的第二主面(18)上的n接触部(12)，
其中所述激光二极管棒(10)包括第一发射器(1)的组，所述第一发射器被电接触，和包括第二发射器(2)的组，所述第二发射器未被电接触。
10.根据权利要求9所述的激光二极管棒，
其中所述n接触部(12)与n联接层(3)连接，所述n联接层设置在所述第二主面(18)上并且具有n联接面(4)。
11.根据权利要求9或10所述的激光二极管棒，
其中所述发射器(1，2)的p接触部(16)分别与p联接层(5)连接，所述p联接层从第一主面(17)穿过在所述半导体层序列(11)中的穿通部(7)引导至所述第二主面(18)，并且在所述第二主面(18)上具有p联接面(6)。
12.根据权利要求9或10所述的激光二极管棒，
其中所述发射器(1，2)的p接触部(16)分别与p联接层(5)连接，所述p联接层从所述第一主面(17)经由所述激光二极管棒(10)的侧棱面(19)引导至所述第二主面(18)，并且在所述第二主面(18)上具有p联接面(6)。
13.根据权利要求9或10所述的激光二极管棒，
其中所述激光二极管棒(10)在所述第一主面(17)上借助于连接层(24)安装到载体(21)上，
以及所述p接触部(16)借助于p联接层(5)与所述连接层(24)导电地连接，并且其中所述连接层(24)在所述载体(21)上具有p联接面(6)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的激光二极管棒，
其中所述第一发射器(1)的p联接面(6)借助于馈电线电接触，并且所述第二发射器(2)的p联接面(6)不借助于馈电线接触。
15.根据权利要求14所述的激光二极管棒，
其中所述馈电线分别包括至少一个接合线(9)。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的激光二极管棒，
其中所述半导体层序列(11)具有氮化物化合物半导体材料。
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