專利名稱：光電的半導(dǎo)體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電的半導(dǎo)體元件。
本專利申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)102006017572.7和德國(guó)專利申請(qǐng) 102006024220.3的優(yōu)先權(quán)，這兩份專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容在此通過引用 被吸收在本專利申請(qǐng)中。
背景技術(shù)：
公開文獻(xiàn)WO 2005/048424A1說明了 一種光電的半導(dǎo)體元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種光電的半導(dǎo)體元件，其中在運(yùn)行中產(chǎn) 生的熱量可以特別有效地散發(fā)到周圍環(huán)境中，
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體元 件包括一個(gè)半導(dǎo)體本體。優(yōu)選該半導(dǎo)體本體外延沉積到生長(zhǎng)基質(zhì)上。
按照所述半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體本體具有 垂直發(fā)射極區(qū)域。所述垂直發(fā)射極區(qū)域包括垂直發(fā)射極層。所述垂直 發(fā)射極層則構(gòu)成所述垂直發(fā)射極區(qū)域的活性的區(qū)域。所述垂直發(fā)射極 層設(shè)置用于產(chǎn)生電磁輻射。這意味著，所迷垂直發(fā)射極層在所述半導(dǎo) 體元件運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電磁輻射場(chǎng)。所述垂直發(fā)射極層為此優(yōu)選包括量子 勢(shì)阱結(jié)構(gòu)(Quantentopfstruktur )，尤其優(yōu)選多重量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)。量子 勢(shì)阱結(jié)構(gòu)這個(gè)名稱在此包括每種這樣的結(jié)構(gòu)，在這樣的結(jié)構(gòu)中載流子 可以通過包封("confinement")來得到其能量狀態(tài)的量子化。尤其 量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)這個(gè)名稱不包含任何關(guān)于量子化的尺度的說明。由此， 該名稱此外包括量子槽(Quantentriige)、量子線(Quantendrahte) 和量子點(diǎn)(Quantenpunkte)以及這些結(jié)構(gòu)的每種組合。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體本 體包括至少一個(gè)抽運(yùn)源。所述抽運(yùn)源設(shè)置用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射 極層。優(yōu)選所述抽運(yùn)源整體地集成在所述半導(dǎo)體本體中。整體地集成 意味著，所述抽運(yùn)源連同所述垂直發(fā)射極區(qū)域在一個(gè)共同的生長(zhǎng)過程 中外延生長(zhǎng)。這意味著，所述半導(dǎo)體本體包括所述外延生長(zhǎng)的垂直發(fā) 射極區(qū)域以及外延生長(zhǎng)的抽運(yùn)源。按照至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體本體具有輻射穿透表面。在 所述垂直發(fā)射極區(qū)域中產(chǎn)生的電磁輻射的至少一部分通過所述輻射穿 透表面離開所述半導(dǎo)體本體。所述輻射穿透表面比如由所述半導(dǎo)體本 體的優(yōu)選橫向于半導(dǎo)體本體的生長(zhǎng)方向延伸的主表面的至少一部分構(gòu) 成。比如所述生長(zhǎng)方向垂直于所述主表面。
按照所述半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述抽運(yùn)源和所述垂 直發(fā)射極層彼此垂直地隔開。換句話說，也就是所述抽運(yùn)源垂直地布 置在所述垂直發(fā)射極層的前面和/或后面。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體元 件包括半導(dǎo)體本體。該半導(dǎo)體本體則具有表面發(fā)射性的垂直發(fā)射極區(qū) 域，而該垂直發(fā)射極區(qū)域則包括垂直發(fā)射極層。此外，所述半導(dǎo)體本 體具有至少一個(gè)設(shè)置用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射極層的抽運(yùn)源。此外， 所述半導(dǎo)體本體具有輻射穿透表面，在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生的電 磁輻射通過該輻射穿透表面離開所述半導(dǎo)體本體，其中所述抽運(yùn)源和 垂直發(fā)射極層沿垂直方向相互隔開。
按照所述半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述抽運(yùn)源布置在所 述垂直發(fā)射極層和輻射穿透表面之間。換句話說，也就是所述抽運(yùn)源 垂直地布置在所述垂直發(fā)射極層的前面或者后面，其中所述半導(dǎo)體本 體的輻射穿透表面布置在所述抽運(yùn)源的背向垂直發(fā)射極層的一面上。 比如所述抽運(yùn)源沿所述半導(dǎo)體本體的生長(zhǎng)方向跟隨在所述輻射穿透表 面的后面。而后所述垂直發(fā)射極層沿所述半導(dǎo)體本體的生長(zhǎng)方向跟隨 在所述抽運(yùn)源的后面。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體元 件包括一個(gè)半導(dǎo)體本體。該半導(dǎo)體本體具有表面發(fā)射性的垂直發(fā)射極 區(qū)域，該垂直發(fā)射極區(qū)域則包括垂直發(fā)射極層。此外，所述半導(dǎo)體本 體具有至少一個(gè)設(shè)置用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射極層的抽運(yùn)源。此外， 所述半導(dǎo)體本體具有輻射穿透表面，在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生的電 磁輻射通過該輻射穿透表面離開所述半導(dǎo)體本體，其中所述抽運(yùn)源布 置在所述垂直發(fā)射極層和所述半導(dǎo)體本體的輻射穿透表面之間。
按照所述半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述垂直發(fā)射極層布 置在所述抽運(yùn)源和輻射穿透表面之間。換句話說，也就是所述垂直發(fā) 射極層垂直地布置在所述抽運(yùn)源的前面或者后面，其中所述半導(dǎo)體本體的輻射穿透表面布置在所述垂直發(fā)射極層的背向抽運(yùn)源的一面上。 比如所述垂直發(fā)射極層沿所述半導(dǎo)體本體的生長(zhǎng)方向跟隨在所述抽運(yùn) 源的后面。而后所述輻射穿透表面沿所述半導(dǎo)體本體的生長(zhǎng)方向跟隨 在所述垂直發(fā)射極層的后面。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體元 件包括半導(dǎo)體本體。該半導(dǎo)體本體具有表面發(fā)射性的垂直發(fā)射極區(qū)域， 該垂直發(fā)射極區(qū)域則包括垂直發(fā)射極層。此外，所述半導(dǎo)體本體具有 至少一個(gè)設(shè)置用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射極層的抽運(yùn)源。此外，所述 半導(dǎo)體本體具有輻射穿透表面，在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生的電磁輻
射通過該輻射穿透表面離開所述半導(dǎo)體本體，其中所述垂直發(fā)射極層 布置在所述抽運(yùn)源和所述半導(dǎo)體本體的輻射穿透表面之間。
此外，這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件以以下認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ) 一方 面通過所說明的將垂直發(fā)射極層、抽運(yùn)源和輻射穿透表面布置在半導(dǎo) 體本體中的方式可以將所述垂直發(fā)射極層和抽運(yùn)源構(gòu)造為垂直地相互
隔開的-比如外延地先后生長(zhǎng)的-層序列(Schichtfolge)。 一種這樣的結(jié) 構(gòu)在所述半導(dǎo)體本體的區(qū)域的材料及尺寸選擇方面實(shí)現(xiàn)了大量的方 案。由此比如可以在寬的限度內(nèi)調(diào)節(jié)用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射極層 的抽運(yùn)輻射的波長(zhǎng)和/或由所述垂直發(fā)射極層垂直發(fā)射的輻射的波長(zhǎng)。
此外，所說明的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，即所述半導(dǎo)體本體以垂直發(fā) 射極區(qū)域所在的一面熱連接到導(dǎo)熱體比如支座上。這實(shí)現(xiàn)了特別有效
量。由此比如實(shí)現(xiàn)了所述光電的半導(dǎo)體元件在時(shí)間上特別穩(wěn)定的 (連續(xù)波)-激光運(yùn)行模式。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述垂直發(fā)射 極層布置在所述半導(dǎo)體本體的臺(tái)型結(jié)構(gòu)中。也就是說，所述半導(dǎo)體本 體從一面被局部剝蝕。由此產(chǎn)生一種凸起，即臺(tái)型結(jié)構(gòu)，所述垂直發(fā) 射極層處于該凸起中。比如半導(dǎo)體本體中的臺(tái)型結(jié)構(gòu)借助于蝕刻方法 來產(chǎn)生。按照至少一種實(shí)施方式，給所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境至少局 部地涂上具有特別好的導(dǎo)熱性能的材料。也就是說，在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu) 的周圍環(huán)境中并且必要時(shí)也在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面及覆蓋面上將材料 施加到所述半導(dǎo)體本體上。
優(yōu)選所述材料包括至少一種金屬或者所述材料由至少一種金屬制成。在此優(yōu)選使用下列金屬中的至少一種銅、金、銀。
優(yōu)選所述材料如此在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境中施加到所述半導(dǎo) 體本體上，即給所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)涂上所述材料。也就是說，比如所述材 料如此施加到所述半導(dǎo)體本體的背向所述輻射穿透表面的表面上，使 得所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)以及所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境被所述材料所覆蓋。優(yōu) 選而后所述半導(dǎo)體本體的這一面通過所述材料而平面化。也就是說， 比如以如此厚度施加所述材料，使得其具有和所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)相同的高 度或者所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)被所述材料所超過。在此所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)尤其也可 以完全被所述材料所包圍。
優(yōu)選所述半導(dǎo)體本體以背向所述輻射穿透表面的一面固定在導(dǎo)熱 體比如支座上。
按照至少一種實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體本體的背向所述輻射穿透表 面的一面具有所述帶有垂直發(fā)射極層的臺(tái)型結(jié)構(gòu)以及所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的 周圍環(huán)境，在該臺(tái)型結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境中所述半導(dǎo)體本體被局部剝蝕， 從而在那里比如露出所述抽運(yùn)源的接觸層。
也就是說，而后在導(dǎo)熱體和半導(dǎo)體本體之間的區(qū)域至少局部地被 所述材料所填充。優(yōu)選-除所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)以外-在半導(dǎo)體本體和導(dǎo)熱體之 間的整個(gè)區(qū)域被所述材料所填充。
此外，這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件在此利用了這樣的構(gòu)思， 即通過所述抽運(yùn)源的露出并且通過借助于所述材料將所述抽運(yùn)源及所 述包含垂直發(fā)射極層的臺(tái)型結(jié)構(gòu)熱耦合到所述導(dǎo)熱體上這種方式能夠 特別有效地對(duì)所述垂直發(fā)射極層和抽運(yùn)源進(jìn)行冷卻。由此，所述臺(tái)型 結(jié)構(gòu)以及所述將該臺(tái)型結(jié)構(gòu)包圍的材料有助于在所述半導(dǎo)體元件運(yùn)行 時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)散熱。由此比如能夠?qū)崿F(xiàn)所述半導(dǎo)體元件的在時(shí)間上特 別恒定的CW-激光運(yùn)行模式。優(yōu)選所述材料除了其良好的導(dǎo)熱性能之 外也具有特別好的導(dǎo)電性能，從而借助于所述材料也能夠電接觸所述 抽運(yùn)源。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述材料以電 鍍方式沉積在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境中。在此，被沉積的層比如是 Ag-、 Au-或者Ag/Au-電鍍材料。
除此以外，所述材料也可以構(gòu)造為結(jié)構(gòu)化的散熱片。然后，在該結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，設(shè)置所迷半導(dǎo) 體本體的限定所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面至少局部地用于將抽運(yùn)輻射
(Pumpstrahhmg)導(dǎo)向所述垂直發(fā)射極層。優(yōu)選所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面 適合于將抽運(yùn)輻射朝所述垂直發(fā)射極層的方向反射。這意味著，來自
在所述臺(tái)i結(jié)構(gòu)、的側(cè)面-也就是在臺(tái)型結(jié)構(gòu)側(cè)面-上被反p射。被反射:抽
運(yùn)輻射又進(jìn)入所述垂直發(fā)射極層中。由此提高抽運(yùn)輻射在所述垂直發(fā) 射極層中被吸收的可能性。所述抽運(yùn)輻射因此可以有針對(duì)性地在多次 穿行中得到利用。
優(yōu)選所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面至少局部地-尤其優(yōu)選完全地-涂上具有 至少80%的反射性的材料。所述材料優(yōu)選對(duì)所述抽運(yùn)輻射的波長(zhǎng)范圍 來說具有高反射性。比如所述材料可以是金屬或者是具有透明的鈍化 層以及反射性的金屬層的層序列。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，如此選擇所述 臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面的形狀，使得所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)側(cè)面有針對(duì)性地將抽運(yùn)輻 射反射到所述垂直發(fā)射極層中。比如所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面可以至少局 部地按照下列光學(xué)的基礎(chǔ)元件之一的類型來構(gòu)造截錐鏡組、棱錐臺(tái) 鏡組、組合的拋物線的集中器(CPC-compound parabolic concentrator)、組合的橢圓形的集中器(CEC-醒pound elliptic concentrator)、組合的雙曲線的集中器(CHC誦compound hyperbolic concentrator)。這意味著，所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)至少局部地按照截錐、棱錐 臺(tái)、拋物線、橢圓形、雙曲線或類似樣式來成形構(gòu)造。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述垂直發(fā)射 器區(qū)域包括布拉格(Bragg)-反射鏡結(jié)構(gòu)。優(yōu)選所述布拉格-反射鏡結(jié) 構(gòu)布置在所述垂直發(fā)射極層的背向所述抽運(yùn)源的一側(cè)上。特別優(yōu)選所 述布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)不含摻雜材料。
此外，這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件在此利用這樣的認(rèn)識(shí)，即 通過未摻雜的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)來相對(duì)于摻雜的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu) 明顯降低比如來自所述垂直發(fā)射極層的自由載流子的吸收。由此，與 摻雜的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)相比，可以將在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生輻 射的效率提高至少因數(shù)2。按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述元件包括 至少一個(gè)另外的反射鏡，該反射鏡與所述布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)一起形成 用于在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生的電磁輻射的激光諧振腔。比如所述 反射鏡可以是沒有整體地與所述半導(dǎo)體本體集成在一起的外部的反射 鏡。也就是說，所述反射鏡而后比如沒有外延地與所述半導(dǎo)體本體的 其余區(qū)域進(jìn)行生長(zhǎng)。但是，所述另外的反射鏡也可以是整體地集成在 所述半導(dǎo)體本體中的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)。所述另外的布拉格-反射鏡結(jié) 構(gòu)而后可以布置在所述抽運(yùn)源的背向所述輻射穿透表面或者朝向所述 輻射穿透表面的一側(cè)上。
按照所述光電的元件的至少一種實(shí)施方式，在激光諧振腔中布置 了光學(xué)元件，該光學(xué)元件與所述半導(dǎo)體本體處于熱接觸之中。也就是 說，所述光學(xué)元件至少承擔(dān)雙重功能。 一方面，該光學(xué)元件擁有特定 的光學(xué)性能并且由此設(shè)置用于對(duì)在諧振腔中環(huán)繞的電磁輻射進(jìn)行光學(xué) 處理。另一方面，該光學(xué)元件用作與所述半導(dǎo)體本體處于熱接觸之中 的散熱器。通過這種方式，該光學(xué)元件有助于進(jìn)一步改進(jìn)所述半導(dǎo)體 元件的熱量管理。比如所述光學(xué)元件固定到所述半導(dǎo)體本體的輻射穿 透表面上。
按照至少一種實(shí)施方式，所述光學(xué)元件具有下列光學(xué)性能中的至
少一項(xiàng)光學(xué)性能選頻、頻率倍增、反射、光學(xué)折射。比如所述光學(xué) 元件可以是下列光學(xué)元件中的一種光學(xué)元件校準(zhǔn)器、雙折射的濾波 器、光學(xué)上非線性的晶體、反射鏡、透鏡。
按照至少一種實(shí)施方式，所述光學(xué)元件包含以下材料中的一種材 料或由其制成金剛石、碳化硅(SiC)。所述光學(xué)元件在此沿從所述 半導(dǎo)體本體中射出的電磁輻射的方向優(yōu)選具有處于20微米到70微米
之間的、優(yōu)選處于30微米到60微米之間的厚度。在此所述光學(xué)元件 比如構(gòu)成金剛石-校準(zhǔn)器或碳化硅-校準(zhǔn)器。也就是說，所述光學(xué)元件可 以相應(yīng)地構(gòu)造成反射性的。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，在所述半導(dǎo)體 元件的諧振腔中布置了在光學(xué)上非線性的晶體。在此所述在光學(xué)上非 線性的晶體可以是與所述半導(dǎo)體本體處于熱接觸之中的光學(xué)元件。但 是所述在光學(xué)上非線性的晶體也可以是與所述半導(dǎo)體本體隔開地布置 在所述激光諧振腔中的附加的光學(xué)元件。優(yōu)選所述在光學(xué)上非線性的晶體設(shè)置用于在諧振腔中環(huán)繞的電磁輻射的至少一部分的頻率變換。
按照所述激光裝置的至少一種實(shí)施方式，所述在光學(xué)上非線性的
晶體包括以下晶體中的至少一種三硼酸鋰比如LiB305 (LBO)、硼 酸鉍比如BiB306 (BiBO)、磷酸氧鈦鉀KTiOP04 ( KTP )、摻雜氧 化鎂的匹配適應(yīng)的鈮酸鋰比如MgO: LiNb03 (MgO: LN)、摻雜氧 化鎂的化學(xué)當(dāng)量的鈮酸鋰比如MgO: s-LiNM)3 (MgO: SLN)、摻雜 氧化鎂的化學(xué)當(dāng)量的鉭酸鋰比如MgO: LiTa03(MgO: SLT)、化學(xué) 當(dāng)量的LiNb03( SLN )、化學(xué)當(dāng)量的LiTa03( SLT )、 RTP( RbTiOPO4 )、 KTA ( KTiOAs04) 、 RTA ( RbTiOAs04 ) 、 CTA ( CsTiOAs04)。
優(yōu)選所述在光學(xué)上非線性的晶體適合于從該晶體中穿過的輻射的 雙倍增頻。
不過，除了這里所列出的用于頻率變換的晶體之外，作為替代方 案或者補(bǔ)充方案也可以在所述激光器的諧振腔中布置其它適合于頻率 變換的晶體或者材料。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述激光諧振 腔具有最高IO毫米的長(zhǎng)度。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述激光諧振 腔具有最高5毫米的長(zhǎng)度。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述激光諧振 腔具有最高0.25毫米的長(zhǎng)度。
這樣短的諧振腔長(zhǎng)度允許特別高的大于10MHz的調(diào)制頻率，而不 需要處于諧振腔外部的調(diào)制裝置。這樣高的調(diào)制頻率證實(shí)特別有利， 如果所述光電的半導(dǎo)體元件應(yīng)用在光學(xué)的投影設(shè)備比如激光投影儀 中，在所述光學(xué)投影設(shè)備中借助于所謂的"flyingspot (飛點(diǎn))"技術(shù) 來產(chǎn)生投影圖像。
按照所述光電的半導(dǎo)體元件的至少一種實(shí)施方式，所述抽運(yùn)源具 有被蝕刻的激光面(Laserfacette)。所述被蝕刻的激光面而后形成用 于所述抽運(yùn)源的激光諧振腔的反射鏡。優(yōu)選所述激光面構(gòu)造為后向反 射器。這樣的被蝕刻的激光面比如在公開文獻(xiàn)WO2005/048423中得到 說明，該公開文獻(xiàn)的在蝕刻的激光面方面的公開內(nèi)容通過引用被吸收 到本申請(qǐng)中。


下面借助于實(shí)施例和所屬的附圖對(duì)這里所說明的半導(dǎo)體元件進(jìn)行 詳細(xì)解釋。
在實(shí)施例和附圖中，相同的或者起相同作用的組成部分分別用相 同的附圖標(biāo)記來表示。所示出的元件不應(yīng)視為按比例的，更確切地說，
為更好的理解起見，各個(gè)元件可能夸大地示出。其中
圖1是按第一實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖2是按第二實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖3是按第三實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖4是按第四實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖5是按第五實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖6是按第六實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖7是按第七實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖8是按第八實(shí)施例的這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的示意剖 面圖，
圖9A、 9B、 9C、 9D、 9E、 9F是按不同的實(shí)施例的這里所說明的 光電的半導(dǎo)體元件的示意俯視圖，
圖IOA、 IOB、 IOC、 10D是按不同的實(shí)施例的這里所iJl明的光電 的半導(dǎo)體元件的示意俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第一實(shí)施例的示意 剖面圖。
所述半導(dǎo)體元件包括半導(dǎo)體本體1 。該半導(dǎo)體本體1則包括生長(zhǎng)基 質(zhì)8。所述生長(zhǎng)基質(zhì)8比如是n-摻雜的GaAs (砷化鎵)-基質(zhì)。該生長(zhǎng) 基質(zhì)8優(yōu)選減薄。也就是說，所述生長(zhǎng)基質(zhì)8的厚度優(yōu)選在結(jié)束外延 生長(zhǎng)之后減小。在此也可以將所述生長(zhǎng)基質(zhì)8完全去除。優(yōu)選所述生長(zhǎng)基質(zhì)8的厚度處于100到200微米之間。
在所述半導(dǎo)體元件的結(jié)合圖1所說明的實(shí)施例中，在所述生長(zhǎng)基 質(zhì)8中加入開口 25。所述開口 25比如可以通過蝕刻來產(chǎn)生。在所述開 口 25中，露出所述半導(dǎo)體本體1的輻射穿透表面26。在所述開口 25 的區(qū)域中優(yōu)選完全去除所述生長(zhǎng)基質(zhì)8。
抽運(yùn)源4以及垂直發(fā)射極區(qū)域2跟隨在所述生長(zhǎng)基質(zhì)8的后面。 抽運(yùn)源4和垂直發(fā)射極區(qū)域2先后外延沉積到所述生長(zhǎng)基質(zhì)8上并且 由此共同整體地集成到所述半導(dǎo)體本體l中。
所述垂直發(fā)射極區(qū)域2包括第一反射鏡7。所述第一反射鏡7優(yōu)選 是一種布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)。作為替代方案，所述第一反射鏡7也可以 構(gòu)造為金屬反射鏡或者電介質(zhì)的反射鏡或者構(gòu)造為所列出的三種反射 鏡類型中的至少兩種的組合。特別優(yōu)選所述第一反射鏡7是一種不含 摻雜材料的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)。相對(duì)于摻雜的反射鏡，在不含摻雜材 料的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)中，有利地減少了來自所述垂直發(fā)射極區(qū)域2
的垂直發(fā)射極層3的自由載流子的吸收。
所述第一反射鏡7優(yōu)選形成用于在所述垂直發(fā)射極層3中產(chǎn)生的 電磁輻射的諧振腔反射鏡。
在所述半導(dǎo)體元件運(yùn)行時(shí)，從所述垂直發(fā)射極層3中發(fā)射出電磁 輻射31，比如紅外的、可見的或紫外的輻射。所述垂直發(fā)射極層3優(yōu) 選包含III-V-化合物半導(dǎo)體材料，尤其是InxAlyGa^.yN、 InxAlyGa^.yP 或者IiixAlyGa^yAs,其中0^x^1， 0舀y^ 1并且x+y^ 1。
此外，所述垂直發(fā)射極層3可以包含II-VI化合物半導(dǎo)體材料比如 Zn!Se或ZnO。
所述垂直發(fā)射極層3比如構(gòu)造為單一-異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙重-異質(zhì)結(jié)構(gòu)、 簡(jiǎn)單-量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)(Quantentopfstmktur)或者特別優(yōu)選構(gòu)造為多重-量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選所述垂直發(fā)射極層3的量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)適合于吸收在所述抽運(yùn) 源4中產(chǎn)生的電磁輻射。也就是說，抽運(yùn)輻射的吸收優(yōu)選不是在布置 在所述垂直發(fā)射極區(qū)域2中的額外的阻擋層中進(jìn)行，而是所述抽運(yùn)輻 射在所述垂直發(fā)射極層3的量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)中被吸收并且在那里激發(fā)產(chǎn) 生電磁輻射31。
朝所述半導(dǎo)體本體l的輻射穿透表面26的方向，在所述垂直發(fā)射極層3的后面在所述垂直發(fā)射極區(qū)域2中跟隨著垂直的波導(dǎo)層14。優(yōu) 選為具有最高30微米的層厚度的波導(dǎo)層14選擇比較厚的厚度。特別 優(yōu)選所述波導(dǎo)層14的層厚度處于半微米和5微米之間。在該實(shí)施例中， 所述波導(dǎo)層14的層厚度大約為1.5微米。優(yōu)選所述波導(dǎo)層14包含鋁-鎵-砷化物，其中鋁濃度大約為6%。所述波導(dǎo)層14設(shè)置用于在所述抽 運(yùn)源4中產(chǎn)生的抽運(yùn)輻射的擴(kuò)展。也就是說，所迷抽運(yùn)輻射優(yōu)選通過 所述波導(dǎo)層14的折射率分布導(dǎo)送到所述垂直發(fā)射極層3中，在那里所 述抽運(yùn)輻射至少部分地被吸收并且用于產(chǎn)生輻射。
朝所述半導(dǎo)體本體1的輻射穿透表面26的方向，在所述波導(dǎo)層14 后面跟隨著至少一個(gè)蝕刻停止層15。所述蝕刻停止層15 —方面形成選 擇性的蝕刻停止層。借助于所述蝕刻停止層15，可以使高摻雜的接觸 層18暴露在抽運(yùn)源4下，并且通過這種方式建立臺(tái)型結(jié)構(gòu)6，該臺(tái)型 結(jié)構(gòu)6比如包括所述第一反射鏡7、垂直發(fā)射極層3以及波導(dǎo)層14。 另一方面所述蝕刻停止層15用于改進(jìn)抽運(yùn)輻射從抽運(yùn)源到所述垂直發(fā) 射極層3中的輸入。
朝所述半導(dǎo)體本體l的輻射穿透表面26的方向，在所述蝕刻停止 層15的后面跟隨著高摻雜的接觸層18。高摻雜的接觸層18實(shí)現(xiàn)了以 微小的接觸和串聯(lián)電阻進(jìn)行類-歐姆的接觸，用于接觸所述抽運(yùn)源4。 優(yōu)選所述接觸層18具有盡可能小的層厚度。所述高摻雜的接觸層18 比如摻雜有p-摻雜材料并且具有至少10"cnT3的摻雜材料濃度。優(yōu)選 所述接觸層18布置在所述在垂直發(fā)射極層3中產(chǎn)生的電磁幅射31的 光學(xué)的駐波場(chǎng)(Stehwellenfeld )的節(jié)點(diǎn)中。由此有利地減少了可能的 損耗機(jī)制(Verlustmechanismen )-比如在高摻雜的接觸層18中自由栽 流子的吸收。
為接觸所述抽運(yùn)源4，優(yōu)選借助于透明的接觸層16來接觸所述高 摻雜的接觸層18，所述接觸層16比如可以包含ZnO、 ITO或者其它 的TCO畫材料(TCO-transparent conductive oxide (透明導(dǎo)電氧化物)) 或者由這些材料中的一種材料制成。此外，從所述垂直發(fā)射極區(qū)域2 到抽運(yùn)源4的過渡區(qū)域可以包括其它的層。
比如在所述高摻雜的接觸層18和透明的接觸層16之間可以布置 多個(gè)具有高的鋁濃度的層。比如這些層是局部氧化的AlxGai_xAs層。 高鋁含量的層優(yōu)選在側(cè)面通過蝕刻結(jié)構(gòu)化并且部分地局部氧化。在這些局部氧化的AlxOy區(qū)域中，可以實(shí)現(xiàn)所述抽運(yùn)輻射的特別好的波導(dǎo)效 果，其中x比如大于等于0.98。在局部區(qū)域中所述高鋁含量的層的氧 化在那里導(dǎo)致較大的大約1.4的折射率變化，并且能夠在局部沿垂直方 向?qū)崿F(xiàn)抽運(yùn)光的強(qiáng)烈的光學(xué)波導(dǎo)。在所述垂直發(fā)射極區(qū)域2中，所述 高鋁含量的層沒有氧化。在這種情況下大約0.13的折射率差異是比較 小的，從而所述抽運(yùn)波可以在所述垂直發(fā)射極層3的區(qū)域中傳播并且 在那里被吸收到所述量子勢(shì)阱結(jié)構(gòu)中。
與電絕緣的AlxOy-區(qū)域相反，在未氧化的區(qū)域中借助于蝕刻坑與 所述抽運(yùn)源4建立導(dǎo)電接觸?？梢越柚谕该鞯慕佑|層16或者比如包 含AuZn或者由AuZn制成的接觸層來進(jìn)行接觸。
作為替代方案，也可以省去所述高鋁含量的層。在這種情況下， 將所述透明的接觸層16盡可能大面積地設(shè)置到所述高摻雜的接觸層18 上。所述接觸層16包含透明的導(dǎo)電的氧化物(TCO)比如ZnO或ITO 或者優(yōu)選由其制成。優(yōu)選所述接觸層16具有比所述抽運(yùn)源4的半導(dǎo)體 材料低的處于大約1.7和2.2之間的折射率。比如ZnO具有大約1.85 的折射率并且ITO具有大約2.0的折射率。
一種這樣低的折射率以及由此引起的與鄰接的半導(dǎo)體層的高的折 射率差異有利地實(shí)現(xiàn)了在所述抽運(yùn)源4中抽運(yùn)輻射的特別好的波導(dǎo)。 為改進(jìn)在所述抽運(yùn)源4和透明的接觸層16之間的電接觸，可以在所述 高摻雜的接觸層18和透明的接觸層16之間布置薄的金屬層，該金屬 層優(yōu)選為幾個(gè)單層厚，優(yōu)選大約一個(gè)單層厚。該金屬層包含下列金屬 中的一種金屬或者優(yōu)選由其制成鉻、鉑、金、鈦、銀。
作為所述光電的半導(dǎo)體元件的結(jié)合圖1所說明的實(shí)施方式的替代 方案，也可以放棄所述透明的接觸層16以及高摻雜的接觸層18。在這 種情況下，在選擇性的雙步驟外延中將摻雜的具有較小折射率的波導(dǎo) 層設(shè)置到所述抽運(yùn)源4上。該層而后比如由具有大約45%的鋁份額的 鋁-鎵-砷化物制成并且具有1*1017到20*1017 11-3的摻雜原子濃度。所 述波導(dǎo)層的層厚度優(yōu)選大約為600納米。然后在這個(gè)具有較小的折射 率的層上設(shè)置高摻雜的覆蓋層，所述覆蓋層比如由具有1*102。《11-3的摻 雜材料濃度的砷化鎵制成。在所述覆蓋層上可以設(shè)置形成歐姆接觸的 金屬層。
朝所述半導(dǎo)體本體l的輻射穿透表面26的方向，在所述高摻雜的接觸層18的后面跟隨著所述抽運(yùn)源4。所述抽運(yùn)源4包括防護(hù)層19以 及抽運(yùn)層5。所述抽運(yùn)源4優(yōu)選形成邊緣發(fā)射的激光器。為此，所述半 導(dǎo)體本體l的側(cè)面至少在所述抽運(yùn)源4的區(qū)域中設(shè)有對(duì)抽運(yùn)輻射來說 構(gòu)造為高反射結(jié)構(gòu)的-比如電介質(zhì)的-涂層。
所述抽運(yùn)層5優(yōu)選包括pn-結(jié)，該pn-結(jié)設(shè)置用于借助于電泵產(chǎn)生 輻射。所述抽運(yùn)源4的防護(hù)層19比如由摻雜的具有大約20%的鋁濃度 的鋁-鎵-砷化物制成并且具有大約兩微米的厚度。
朝所述半導(dǎo)體本體1的輻射穿透表面26的方向在所述抽運(yùn)源4的 后面跟隨著蝕刻停止層20。所述蝕刻停止層20實(shí)現(xiàn)了以指定方式對(duì)開 口 25進(jìn)行蝕刻，通過該開口 25，在所述垂直發(fā)射極層3中產(chǎn)生的電磁 輻射31可以尤其沒有損耗地離開所述半導(dǎo)體本體1。此外，所述蝕刻 停止層20優(yōu)選也形成波導(dǎo)層，該波導(dǎo)層對(duì)所述抽運(yùn)源4的抽運(yùn)輻射來 說具有小的折射率。此外，所述蝕刻停止層20優(yōu)選具有大的能帶間隙。 通過這種方式，通過所述蝕刻停止層20改進(jìn)了抽運(yùn)源4中的載流子封 入。比如所述蝕刻停止層20由大約460納米厚的鎵-銦-磷化物-層構(gòu)成。
在所述光電的半導(dǎo)體元件的結(jié)合圖1所說明的實(shí)施例中，在所述 蝕刻停止層20的后面跟隨著波導(dǎo)層21。優(yōu)選所述波導(dǎo)層21是n-摻雜 的。該波導(dǎo)層21比如具有1017 11-3的摻雜材料濃度。該波導(dǎo)層21比如 由大約1000納米厚的具有45%的鋁份額的鋁-鎵-砷化物-層構(gòu)成。
在所述波導(dǎo)層21的后面布置了生長(zhǎng)基質(zhì)8。優(yōu)選所述生長(zhǎng)基質(zhì)8 被減薄，并且具有處于100和200微米之間的、優(yōu)選大約150微米的厚 度。所述生長(zhǎng)基質(zhì)比如由n-摻雜的具有大約2*1018cnr3的摻雜材料濃 度的砷化鎵構(gòu)成。
在所述生長(zhǎng)基質(zhì)8上設(shè)置了接觸金屬噴涂層22，該接觸金屬噴涂 層22比如可以包含金或者由金制成。所述接觸金屬噴涂層22具有大 約200納米的層厚度。
所述半導(dǎo)體本體1以其背向所述輻射穿透表面26的一面設(shè)置在散 熱器(W3rmespreizer) 11上。比如可以借助于比如包含錫的焊接層 IO將所述半導(dǎo)體本體1設(shè)置到所述散熱器11上。所述焊接層10的厚 度優(yōu)選大約為兩微米。所述散熱器ll比如是包含導(dǎo)熱性能良好的材料 如銅或陶瓷材料的支座。
在透明的接觸層16、臺(tái)型結(jié)構(gòu)6和散熱器ll之間的區(qū)域優(yōu)選被填上材料9。所述材料9是導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能特別好的材料。優(yōu)選所述材料 9是金屬。
所述材料9在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的環(huán)境中設(shè)置到所述半導(dǎo)體本體上， 也就是說設(shè)置到高摻雜的接觸層18及所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)的限定該臺(tái)型結(jié)構(gòu) 的側(cè)面上。
優(yōu)選所述材料9是銀-或金-電鍍層。在此，銀和/或金由于其良好 的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能適合使用。優(yōu)選借助于低溫電鍍過程將所述材料9 設(shè)置到所述半導(dǎo)體本體1上。
在電鍍沉積中較低的大約處于20和100攝氏度之間的過程溫度特 別有利，因?yàn)樗鲇米靼雽?dǎo)體本體1的基礎(chǔ)材料的半導(dǎo)體材料以及材 料9具有不同的熱膨脹系數(shù)。這比如在基于砷化物-化合物半導(dǎo)體比如 GaAs (砷化鎵)的半導(dǎo)體層序列中就是這樣的情況，所述半導(dǎo)體層序 列具有大約6*10-6k"的熱膨脹系數(shù)，在此將金層以電鍍方式設(shè)置到所 述半導(dǎo)體層序列上，所述金層則具有大約14*10-6^的熱膨脹系數(shù)。
在所述光電的半導(dǎo)體元件的結(jié)合圖1所說明的實(shí)施例中，所述散 熱器11以其背向所述半導(dǎo)體本體1的一面安裝到支座12上。所述散 熱器11在此借助于焊接層13與所述支座12進(jìn)行機(jī)械及電連接。所述 焊接層13比如由錫制成，并且具有大約兩微米的厚度。所述支座12 比如可以是連接支座比如金屬芯印制電路板，借助于所述連接支座能 夠電接觸所述抽運(yùn)源4。
在所述半導(dǎo)體本體1的輻射穿透表面26的后面布置了光學(xué)元件 30。所述光學(xué)元件30比如是選頻的光學(xué)元件，該元件實(shí)現(xiàn)了所述半導(dǎo) 體元件的窄帶的單模運(yùn)行模式。所述選頻的元件30比如是校準(zhǔn)器和/ 或雙折射的濾波器。
此外，所述半導(dǎo)體元件包括折疊鏡33，該折疊鏡33與諧振腔反射 鏡34—起形成外部的空穴，在該空穴中布置了在光學(xué)上非線性的晶體 32。頻率變換的晶體32優(yōu)選適合于從該晶體中穿過的電磁輻射的雙倍 增頻。所述折疊鏡33對(duì)在所述垂直發(fā)射極層3中產(chǎn)生的基礎(chǔ)波長(zhǎng)的電 磁輻射31來說構(gòu)造為高反射的。至少所述被變換頻率的輻射的大部分 被所述折疊鏡33發(fā)送。
除此以外，可以在所述激光諧振腔中布置其它的光學(xué)元件，比如 波型耦合的光學(xué)元件、相位補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)元件、光學(xué)成像的元件如透鏡尤其是菲涅耳透鏡和/或可調(diào)制的部件。這些光學(xué)元件也可以部分地直 接設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體(1)上或者與所述半導(dǎo)體本體(1)集成為 整體。
圖2示出了這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第二實(shí)施例的示意 剖面圖。與結(jié)合圖1所說明的實(shí)施例所不同的是，在圖2的實(shí)施例中 省去了折疊鏡。所述頻率變換的晶體32在其朝向輻射穿透表面26的 輻射穿透表面上具有涂層41，該涂層對(duì)變換頻率的輻射來說是高反射 性的。在所述涂層41上設(shè)置了另外的涂層40，所述涂層40對(duì)所述基 礎(chǔ)波長(zhǎng)的輻射31來說構(gòu)造為消除反射的。
在所述在光學(xué)上非線性的晶體32的背向所述半導(dǎo)體本體l的輻射 穿透表面26的輻射穿透表面上施加了涂層42，該涂層42對(duì)基礎(chǔ)波長(zhǎng) 的輻射來說構(gòu)造為消除反射的。所述諧振腔反射鏡34對(duì)基礎(chǔ)波長(zhǎng)的輻 射來說構(gòu)造成反射性的，該諧振腔反射鏡對(duì)變換頻率的輻射來說是發(fā) 送性的。
結(jié)合圖3對(duì)這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第三實(shí)施例進(jìn)行說 明。與結(jié)合圖2所說明的實(shí)施例所不同的是，所述在光學(xué)上非線性的 晶體32在這里直接安裝在所述半導(dǎo)體本體1上。通過這種方式實(shí)現(xiàn)特 別緊湊的激光模塊，在該激光模塊中可以使用小于等于IO毫米的諧振 腔長(zhǎng)度。這樣短的諧振腔長(zhǎng)度允許特別高的大于lOMHz的調(diào)制頻率， 而不需要處于諧振腔外部的調(diào)制裝置。
圖4示出了這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第四實(shí)施例的示意 剖面圖。為了能夠相對(duì)于結(jié)合圖3所說明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的微型 化，外部的諧振腔反射鏡34在該實(shí)施例中被頻率變換的晶體32的拱 起的輻射穿透表面所取代。所述在光學(xué)上非線性的晶體32的背向所述 半導(dǎo)體本體l的輻射穿透表面為此設(shè)有涂層43，該涂層43對(duì)變換頻率 的輻射來說是消除反射的，并且對(duì)基礎(chǔ)波長(zhǎng)的輻射來說是高反射性的。
圖5示出了這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的笫五實(shí)施例的示意 剖面圖。與結(jié)合圖1到4所說明的實(shí)施例不同的是，在該實(shí)施例中所 述臺(tái)型結(jié)構(gòu)6構(gòu)造為截錐狀的。也就是說，限定臺(tái)型結(jié)構(gòu)的側(cè)面27是 傾斜的并且與比如所述垂直發(fā)射極層3的表面法線 (Oberfmchennormale )圍起一個(gè)大于O度的角度。所述側(cè)面27在此 對(duì)在所述抽運(yùn)源4中產(chǎn)生的抽運(yùn)輻射來說構(gòu)造為反射性的。為此，給所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)6的側(cè)面27涂上鈍化層23，該鈍化層23比如可以包含 氮化硅或者由氮化硅制成。在所述鈍化層23上設(shè)置了對(duì)抽運(yùn)輻射來說 反射性的層24。所述反射性的層24對(duì)所述抽運(yùn)輻射來說優(yōu)選具有大于 等于80%的反射性。比如所述反射性的層24包含AuZn或者由AuZn 制成。被如此涂覆的臺(tái)型結(jié)構(gòu)6完全被材料9所包圍。這允許將所述 半導(dǎo)體本體l與散熱器11特別好地?zé)狁詈稀?br> 在所述半導(dǎo)體本體l的輻射穿透表面26上設(shè)置附加地用作散熱器 的光學(xué)元件30。該光學(xué)元件30將所述輻射穿透表面的熱阻減少了大約 每瓦特八開爾文。此外，該光學(xué)元件30比如用作用于在所述垂直發(fā)射 極層3中產(chǎn)生的電磁輻射的校準(zhǔn)器，并且由此實(shí)現(xiàn)了在所述激光諧振 腔中環(huán)繞的輻射的光譜收縮?？傊?，所述光學(xué)元件30由此實(shí)現(xiàn)了盡可 能不依賴于溫度地固定激光波長(zhǎng)。優(yōu)選所述光學(xué)元件30借助于毛細(xì)連 結(jié)(Capillary Bonding)或其它的連接技術(shù)固定在所述輻射穿透表面 26上。
所述光學(xué)元件30優(yōu)選由碳化硅或金剛石制成。
除此以外，將所述光學(xué)元件布置在輻射穿透表面26上允許獲得特 別小的諧振腔長(zhǎng)度L。尤其能夠?qū)崿F(xiàn)小于IO毫米的諧振腔長(zhǎng)度。
圖6示出了這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第六實(shí)施例的示意 剖面圖。與所述元件的結(jié)合圖5所說明的實(shí)施例不同的是，所述光學(xué) 元件在這里具有彎曲的輻射穿透表面，該輻射穿透表面設(shè)有對(duì)基礎(chǔ)波 長(zhǎng)的電磁輻射來說反射性的涂層42。通過這種方式，比如實(shí)現(xiàn)了盡可 能緊湊的可以適合于產(chǎn)生紅外輻射的激光器。
結(jié)合圖7對(duì)這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第七實(shí)施例進(jìn)行說 明。在該實(shí)施例中，在激光諧振腔中在所述光學(xué)元件30的后面布置了 在光學(xué)上非線性的晶體32。所述光學(xué)元件30在此由于凸出地從所述半 導(dǎo)體本體l的輻射穿透表面26上向外彎曲的輻射穿透表面而用作微型 透鏡，該微型透鏡用于將基礎(chǔ)波長(zhǎng)的電磁輻射聚焦到所述在光學(xué)上非 線性的晶體32中。由此，尤其可以在頻率轉(zhuǎn)換時(shí)達(dá)到特別高的功率密 度。這實(shí)現(xiàn)了在高調(diào)制頻率時(shí)有效的雙倍增頻。
結(jié)圖8對(duì)這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的第八實(shí)施例進(jìn)行說明。 與比如結(jié)合圖5所說明的實(shí)施例不同的是，在該實(shí)施例中，所述垂直 發(fā)射極層2布置在所述抽運(yùn)源4和輻射穿透表面26之間。也就是說，所述垂直發(fā)射極層2沿在所述垂直發(fā)射極層3中產(chǎn)生的電磁輻射31的 輻射方向跟隨在所述抽運(yùn)源4的后面。優(yōu)選所述布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)7 在該實(shí)施例中被摻雜，用于能夠接觸所述抽運(yùn)源4。在結(jié)合圖l到7所 說明的實(shí)施例中，也可以將所述垂直發(fā)射極區(qū)域2布置在所述抽運(yùn)源4 和輻射穿透表面26之間。
總之，這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件由于較短的諧振腔長(zhǎng)度L 特別適合于激光投影儀，在所述激光投影儀中借助于所述飛點(diǎn)技術(shù)進(jìn) 行成像。
圖9A到9F示出了這里所說明的光電的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體本體 1的不同實(shí)施例的示意俯視圖。
所述抽運(yùn)源具有構(gòu)造為高反射性的反射鏡的激光面40。比如所述 反射鏡可以通過刻刮、計(jì)算以及涂上高反射性的涂層來產(chǎn)生。此外， 所述激光面40可以借助于蝕刻來產(chǎn)生。然后在所述激光面上的反射可 以借助于全反射和/或根據(jù)反射性的涂層來進(jìn)行。
圖9A示出了一種具有兩個(gè)彼此對(duì)置的線性抽運(yùn)源4的實(shí)施方式， 所述抽運(yùn)源4在側(cè)面與這里構(gòu)造為六邊形的中央的垂直發(fā)射極區(qū)域2 相鄰。
圖9B示出了一種實(shí)施例，在該實(shí)施例中在正方形的垂直發(fā)射極區(qū) 域2上實(shí)現(xiàn)盡可能徑向?qū)ΨQ的輻射分布。在此在所述垂直發(fā)射極區(qū)域2 的外部區(qū)域中，所述垂直發(fā)射極層3比如通過離子束轟擊受損，使得 其在該區(qū)域中與在內(nèi)部的盡可能構(gòu)造為圓形的未受損的區(qū)域中相比以 更小的效率吸收所述抽運(yùn)源4的抽運(yùn)光。
圖9C、 9D及9E示出了具有不同數(shù)目的抽運(yùn)源4的實(shí)施方式。
在結(jié)合圖9D所說明的實(shí)施方式中，所述激光面40構(gòu)造為在俯視 圖中為箭頭形狀的后向反射器(Retroreflektor )。
圖9F示出了一種具有線性的抽運(yùn)源4的實(shí)施方式，所述抽運(yùn)源4 不同于抽運(yùn)源4的比如結(jié)合圖9C到9E所說明的星形布置特別節(jié)省位 置空間地進(jìn)行布置。
在結(jié)合圖IOA到IOD所說明的實(shí)施例中，所述抽運(yùn)源4構(gòu)造為環(huán) 形激光器。
在圖IOA、 10B和10C中示出了一些裝置，在這些裝置中所述垂 直發(fā)射極區(qū)域2分別設(shè)計(jì)成正方形的。所述抽運(yùn)源4在此構(gòu)造為環(huán)形激光器。
圖IOB示意示出了一種實(shí)施例，在該實(shí)施例中存在環(huán)形激光器4， 該環(huán)形激光器4巻曲成一個(gè)"8字"，在該"8字"的交點(diǎn)中又布置了 所述垂直發(fā)射極區(qū)域2。
在結(jié)合圖IOC所說明的實(shí)施例中，設(shè)置兩個(gè)構(gòu)造為環(huán)形激光器的 抽運(yùn)輻射源4，這兩個(gè)抽運(yùn)輻射源4彼此如此搭接，使得其在所述垂直 發(fā)射極區(qū)域2中相互交叉。
所說明的基于波導(dǎo)的環(huán)形激光器結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可以省 去諧振腔-端面反射鏡并且消除在這些諧振腔-端面反射鏡上的可能的 損失。
圖IOD示出了一種裝置，在該裝置中設(shè)置了多個(gè)處于一行中的六 邊形的垂直發(fā)射極區(qū)域2，所述垂直發(fā)射極區(qū)域2由不同的線性的或者 彎曲的抽運(yùn)源4來抽運(yùn)。
本發(fā)明不局限于借助于所述實(shí)施例所作的說明。更確切地說，本 發(fā)明包括每種新特征以及每種特征組合，這尤其包含在權(quán)利要求中所 述特征的每種組合，即使這種特征或者說這種組合本身沒有明確地在
權(quán)利要求或者實(shí)施例中得到說明。
權(quán)利要求
1. 光電的半導(dǎo)體元件，包括半導(dǎo)體本體(1)，該半導(dǎo)體本體具有-表面發(fā)射性的包括垂直發(fā)射極層(3)的垂直發(fā)射極區(qū)域(2)，-至少一個(gè)設(shè)置用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射極層(3)的抽運(yùn)源(4)，和-輻射穿透表面(26)，在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生的電磁輻射(31)通過該輻射穿透表面(26)離開所述半導(dǎo)體本體(1)，其中-所述抽運(yùn)源(4)和所述垂直發(fā)射極層(3)沿垂直方向相互隔開。
2. 按前述權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述抽運(yùn)源(4)布置在所述垂直發(fā)射極層(3)和所述輻 射穿透表面(26)之間。
3. 按權(quán)利要求l所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述垂直發(fā)射極層(3)布置在所述抽運(yùn)源(4)和所述輻 射穿透表面(26)之間。
4. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述垂直發(fā)射極層(3)布置在所述半導(dǎo)體本體(1)的臺(tái) 型結(jié)構(gòu)(6)中。
5. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)(6)的周圍環(huán)境中至少局部地將包含有金 屬的材料(9)施加到半導(dǎo)體本體(1)上。
6. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述材料(9)以電鍍方式在所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)(6)的周圍環(huán) 境中沉積。
7. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，限定所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)(6)的側(cè)面(27)構(gòu)造為對(duì)抽運(yùn)輻射來 說反射性的。
8. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，給所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)(6 )的側(cè)面(27 )至少局部地涂上材料(23、 24)，所述材料(23、 24)對(duì)抽運(yùn)輻射來說具有至少80%的反射性。
9. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)(6)的側(cè)面(27)至少局部地按照下列光學(xué)的基礎(chǔ)元件中的一種的類型來構(gòu)造截錐鏡組、棱錐臺(tái)鏡組、CPC、 CHC、 CEC。
10. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述臺(tái)型結(jié)構(gòu)(6)的側(cè)面(27)至少局部地設(shè)置用于將抽運(yùn)輻射導(dǎo)向所述垂直發(fā)射極層(3)。
11. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述垂直發(fā)射極區(qū)域(3)包括不含摻雜材料的布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)(7)。
12. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)(7)布置在所述垂直發(fā)射極層(3) 的背向所述抽運(yùn)源(4)的一面上。
13. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述光電的半導(dǎo)體元件包括至少一個(gè)反射鏡(34)，該反射鏡(34)與所述布拉格-反射鏡結(jié)構(gòu)(7) —起形成用于在所述垂直發(fā) 射極層(3)中產(chǎn)生的電磁輻射(31)的激光諧振腔。
14. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所迷的光電的半導(dǎo)體元件，其中，在所述激光諧振腔中布置了至少一個(gè)光學(xué)元件(30、 32)， 該光學(xué)元件(30、 32)與所述光電的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體本體處于熱 接觸之中。
15. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述光學(xué)元件(30、 32)具有下列光學(xué)性能中的至少一項(xiàng) 光學(xué)性能選頻、頻率倍增、反射、光學(xué)折射。
16. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述光學(xué)元件(30、 32)至少局部地由下列光學(xué)的基礎(chǔ)元 件中的一種基礎(chǔ)元件構(gòu)成校準(zhǔn)器、雙折射的濾波器、在光學(xué)上非線 性的晶體、反射鏡、透鏡。
17. 按前迷權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述激光諧振腔具有最高IO毫米的長(zhǎng)度(L)。
18. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述激光諧振腔具有最高5毫米的長(zhǎng)度(L)。
19. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述激光諧振腔具有最高0，25毫米的長(zhǎng)度(L)。
20. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，所述抽運(yùn)源(4)具有蝕刻的激光面(40)。
21. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，抽運(yùn)輻射在所述抽運(yùn)源的激光面(40)上被全反射。
22. 按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光電的半導(dǎo)體元件， 其中，借助于透明的接觸層(16)來電接觸所述抽運(yùn)源(4)。
23. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光電的半導(dǎo)體元件，其中，所述透明的接觸層(16)包含下列材料中的至少一種ZnO、 ITO。
全文摘要
說明了一種光電的半導(dǎo)體元件，包括半導(dǎo)體本體(1)，該半導(dǎo)體本體具有表面發(fā)射性的包括垂直發(fā)射極層(3)的垂直發(fā)射極區(qū)域(2)、至少一個(gè)設(shè)置用于光學(xué)抽運(yùn)所述垂直發(fā)射極層(3)的抽運(yùn)源(4)和輻射穿透表面(26)，在所述垂直發(fā)射極層中產(chǎn)生的電磁輻射(31)通過該輻射穿透表面(26)離開所述半導(dǎo)體本體(1)，其中，所述抽運(yùn)源(4)和垂直發(fā)射極層(3)沿垂直方向相互隔開。
文檔編號(hào)H01S3/04GK101421890SQ200780013240
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者P·布里克, S·盧特根, T·阿爾布雷克特 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司