激光二极管装置的制造方法_3

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面上。结合附加的光学层,结晶保护层也能够具有覆层的光学功能的一部分并且 从而是光学层的一部分。
[0039] 根据另一实施形式,结晶保护层通过介电材料构成或者具有至少一种介电材料。 尤其在辐射耦合输出面以及必要时激光二极管芯片的其它的面直接或非间接覆层的情况 下,介电层是有利的,因为由此能够避免激光二极管芯片的短路。结合光学层或者也结合在 结晶保护层和激光二极管芯片之间的钝化层,结晶保护层也能够具有半导体材料或导电材 料或者由上述材料制成。
[0040] 特别优选地,结晶保护层能够通过氧化物构成或者具有至少一种氧化物。通过氧 化物材料的氧气例如能够与水分子构成氢键,由此能够阻止水分子渗入结晶层。特别优选 地,氧化物能够是介电的。
[0041] 结晶保护层特别优选能够在一个或多个结晶层中具有下述材料中的一种或多种: Al2O3' Si3N4' NbxAlyOz' Al203/Ti02、Al203/Ta 205、Hf02、Ta205/Zr0 2、Ta205、TaxTiyO z' Ta205/Nb05、 Ti02、Zr02、Hf02、Ta20 5、Nb2O5' Sc203、Y2O3、MgO、B2O 3、SiO2、GeO2、La2O3' Ce02、PrOx、Nd2O3' Sm2O3、 EuOx、Gd2O3' Dy2O3' Ho2O3' Er2O3' Tm203、Yb203、Lu2O 3' SrTiO2' BaTiO3' PbTiO3' PbZrO3' BixTiy0、 BixSiy0、SrTa206、SrBi 2Ta209、YSc03、LaA103、NdA10 3、GdSc03、LaSc03、LaLu03、Er 3Ga5013、HfSi0、 HfTiO、AlSiO、LsAlO、LaHfO、ln203、ZnO、Ga20 3、V205、HfAlO、HfTaO、HfZrO、Ru、Pt、Ir、TcU Rh、Ag、W、Cu、Co、Fe、Ni、Mo、Ta、Ti、Al、Si、Ge、ln 203、In203:Sn、In20 3:F、In203:Zr、Sn02、 SnO2: Sb、ZnO:Al、Zn0:B、Zn0:Ga、Ru02、Rh02、Ir02、Ga 203、V205、W03、W 203、BN、AIN、GaN、InN、 SiNx、Ta3N5' Cu3N、Zr3N4' Hf3N4' NiO、CuO、Fe0x、Cr0x、C〇0X、Mn0xTiN、Ti xSiyNz、NbN、TaN、Ta3N5、 MoNx、W2N、GaAs、AlAs、A1P、InP、GaP、InAs、TaC。
[0042] 根据另一实施形式,在激光二极管芯片的与辐射耦合输出面相对置的后侧面上同 样施加有结晶保护层。通过在辐射耦合输出面上的以及在后侧面上的结晶保护层能够有效 地保护激光二极管芯片的对环境影响敏感的棱面。
[0043] 此外,在后侧面上也能够施加光学层,尤其是反射层。如上面为辐射耦合输出面的 覆层所说明的,也能够在后侧面上将光学层设置在结晶保护层和后侧面之间。替选于此,结 晶保护层也能够设置在光学层和后侧面之间。还能够特别有利的是,光学层通过结晶保护 层构成在激光二极管芯片的后侧面上。
[0044] 根据另一实施形式,在激光二极管芯片的连接后侧面和辐射耦合输出面的侧面上 施加一个或多个结晶保护层。尤其能够有利的是,在所有垂直于半导体层的生长方向和设 置方向设置的侧面以及在激光二极管芯片的棱面上施加结晶保护层,以至于完全地保护半 导体层和在半导体层之间的分界面。
【附图说明】
[0045] 从下述结合附图所说明的实施例中获得其它优点、有利的实施形式以及改进方 案。附图示出:
[0046] 图IA和IB示出传统的激光二极管装置的特性的测量;
[0047] 图2A和2B示出根据一个实施例的激光二极管装置的示意图;
[0048] 图3示出根据一个实施例的激光二极管芯片的示意图;
[0049] 图4示出激光二极管装置的特性的测量;
[0050] 图5A至5G示出根据另一实施例的激光二极管装置的部件的示意图;以及
[0051] 图6至7C示出根据另一实施例的激光二极管装置的示意图。
【具体实施方式】
[0052] 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。所示出的元件和其相互间的大小比例不视为按比例的,更确切地说,为了更好的清 晰性和/或为了更好的理解,各个元件,例如层、组件、器件和区域能够夸大地示出。
[0053] 在图2A、2B中示出用于激光二极管装置100的一个实施例,其中,在图2A中示出 示意的剖视图,并且在图2B中示出激光二极管装置100的反向于在图2A中示出的方向110 的前侧的俯视图。下述说明同样涉及图2A和2B。
[0054] 激光二极管装置100具有壳体1,所述壳体以所谓TO壳体的形式构造。壳体1具 有壳体部件10和设置在所述壳体部件上的装配件11。装配件11沿着延伸方向110远离壳 体部件10并且在所示出的实施例中与壳体部件10 -件式地构造。壳体部件10和装配件 11此外具有由铜构成的基体。此外壳体部件10还具有钢制外罩12,所述钢制外罩通过铜 制基体在壳体部件10的区域中的覆层构成。
[0055] 此外,壳体部件10例如能够具有孔或开口,在所述孔或开口中设置有引线腿,所 述引线腿从壳体部件10的背离装配件11的侧朝向装配件11的侧伸出。固定和设置在其 中的引线腿例如能够构造为电引线并且提供用于电接触的可能性。
[0056] 装配件11具有装配面13,在其上设置有激光二极管芯片2。激光二极管芯片2尤 其经由第一焊料层3装配在装配件11的装配面13上,并且由此电连接和热连接到壳体1 上。
[0057] 在装配件11之上并且从而在激光二极管芯片2之上能够设置有壳体盖14,所述壳 体盖通过虚线标明。此外,可具有窗口 15的壳体盖14例如能够具有钢并且优选直至窗口 15由钢制成。由于壳体部件10具有钢制外罩12,所以壳体盖14能够施加在壳体1的壳体 部件10上并且如在常见的TO壳体中一样能够与钢制底座在标准过程中借助于焊接固定。
[0058] 当为了最优的排热在标准激光二极管器件中常见地将激光二极管芯片经由尽可 能薄的焊料层耦联到壳体上,以便实现尽可能低的热阻时,在这里示出的实施例中,第一焊 料层3具有大于或等于2 μ m的厚度,并且优选具有大于或等于3 μ m的厚度。第一焊料层 3的厚度也能够特别优选地大于或等于5 μ m。由此能够补偿温度应力,所述应力在工作时 由于在激光芯片2中所产生的热量和激光二极管芯片2和壳体1的不同的热膨胀系数而产 生。此外,通过这样厚的焊料层例如也能够补偿在装配件11的装配面13上的表面不平坦 性。这尤其是当装配件11,如其在图6中所示出的,如壳体部件10 -样具有钢制外罩12 时,才发生。
[0059] 如在图3中所示出的,激光二极管芯片2优选构造为边缘发射的激光二极管芯片, 所述边缘发射的激光二极管芯片具有通过侧面构成的辐射耦合输出面27和与所述辐射耦 合输出面相对置的后侧面28。辐射耦合输出面27尤其能够通过激光二极管芯片2的前侧 面的区域构成,经由所述区域在工作时辐射出在激光二极管芯片2中产生的激光辐射。
[0060] 激光二极管芯片2尤其基于氮化物化合物半导体材料。激光二极管芯片2对此具 有衬底20,所述衬底优选构造为导电的并且例如具有晶体(In、Al、Ga)N或者由其制成。此 外,半导体层序列基于氮化物化合物半导体材料生长,优选借助于外延方法,例如金属有机 化合物气相外延(MOVPE,"metal organic vapor phase epitaxy")生长。激光二极管芯 片2在衬底20上具有有源层23,所述有源层设置在波导层22和包封层21之间。激光二 极管芯片2在衬底20上尤其具有包封层21,在所述包封层上设置有第一波导层22,并且在 所述波导层上设置有有源层23。在所述有源层23之上在生长方向上紧接着另一波导层22 以及另一包封层21,并且在所述另一包封层上设置有半导体接触层24,所述半导体接触层 由例如具有金属电极层的形式的电连接层25接触。激光二极管芯片2的电连接经由电连 接层25和导电的衬底20实现,所述导电的衬底在背离半导体层21、22、23、24的侧上能够 具有另一电连接层(未示出)。
[0061] 在所示出的实施例中,从有源层23向外看,朝向衬底20的半导体层是η型掺杂 的,而设置在有源层23的背离衬底20的侧上的半导体层是ρ型掺杂的。替选地,倒转的掺 杂顺序也是可行的。有源层23例如能够是η型掺杂或无掺杂的并且尤其在所示出的实施 例中具有多量子阱结构。
[0062] 通过铜基壳体1尤其能够实现相比于钢制标准TO壳体改进的导热性。为此,在图 4中曲线401和402示出用于发射蓝光的GaN基的激光二极管芯片的分别取决于工作电流 (单位:安培)的工作电压U (单位:伏特),以及曲线403和404示出用于发射蓝光的GaN 基的激光二极管芯片的分别取决于工作电流(单位:安培)的光学输出功率P (单位:瓦), 其中,研究在具有钢制底座的标准Τ056壳体中的激光二极管芯片和在具有被被钢包封的 铜制壳体部件的在这里所说明的铜基壳体中的激光二极管芯片,所述激光二极管芯片借助 于5 μ m的焊料层厚度安装。对用于在这里说明的铜基壳体和厚的焊料层的情况的曲线401 和403与用于标准TO壳体和薄的焊料层的情况的曲线402和404进行对比,尽管厚的焊料 的较高的热阻,仍在使用具有在这里所说明的第一焊料层3的在这里所说明的壳体的情况 下显示出输出功率的改善。
[0063] 根据另一实施例,激光二极管芯片2至少在辐射耦合输出面27上具有结晶保护层 6,如下面结合5A至5G所说明的,在其用于激光二极管芯片2的实施例中所示出的是,所述 激光二极管芯片能够借助于以部段方式示出的焊料层安装在这里说明的激光二极管装置 的壳体1中。由于清晰度原因,在下述附图中未示出激光二极管芯片2的层构造。
[0064] 下面的实施例的激光二极管芯片2至少在辐射耦合输出面27上具有结晶保护层 6,所述结晶保护层适于并且设置用于至少保护辐射耦合输出面27抵御例如通过环境空气 引起的有害的环境影响。在环境空气中的这样的有害的环境影响例如能够是氧气、臭氧、酸 雨、硫和含硫
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