CN114008875A - 半导体激光装置和半导体激光装置的光电射线偏转元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体激光装置(100)，该半导体激光装置具有在运行时沿水平方向(91)发射激光(10)的边缘放射的半导体激光二极管(1)、使得激光的第一部分(11)偏转到竖直方向(92)同时使激光的第二部分(12)在水平方向上继续传播的反射元件(29)和至少部分地在激光的第二部分的射线路径中布置的探测元件(3)。此外，还涉及半导体激光装置(100)的光电射线偏转元件(7)。

Description

半导体激光装置和半导体激光装置的光电射线偏转元件

技术领域

本发明涉及半导体激光装置和用于半导体激光装置的光电射线偏转元件。

背景技术

具有边缘放射的半导体激光二极管的激光包装在壳体中通常具有二极管，根据二极管的安装方向和结构从该壳体中发射激光。由于边缘放射的半导体激光二极管的通常的安装形式，这样的包装通常能够在使用这种二极管的情况下实现在包装的侧面上的激光的输出耦合和发射，即例如平行于电路板，在该电路板上还安装了该包装。然而，如果激光垂直于该电路板发射，那么则要求，除了包装还要在电路板上设置射线偏转装置。如果附加地还应监视激光二极管的功率，那么此外也要在电路板上安装光电二极管。因此，除了激光包装之外在用户侧通常安装另外的部件，这些部件提高了空间耗费和安装耗费。

发明内容

确定的实施方式的至少一个目的在于，给出一种半导体激光装置。确定的实施方式的至少一个另外的目的在于，给出一种用于半导体激光装置的光电射线偏转元件。

该目的通过根据独立权利要求的内容实现。该内容有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中表明并且还从接下来的描述和附图中得出。

根据至少一个实施方式，半导体激光装置具有半导体激光二极管。特别优选地被设计为激光二极管芯片的半导体激光二极管被设置和布置用于，在运行中发射光，这种光至少在超过确定的阙值条件时是激光。相应地，半导体激光二极管在正常运行中优选地发射激光，该激光也能够简单地简称为光。

半导体激光二极管具有至少一个有源层，该层被布置和设置用于，在运行中在至少一个有源区域中生成光。半导体激光二极管例如能够在运行中连续地或(替代地)脉冲化地发射激光。特别地，有源层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，半导体激光二极管能够具有多个有源区域并且因此被设计成所谓的宽带激光。基于In_xGa_yAl_1-x-yAs的例如半导体层序列或至少一个有源层适用于长波的、红外到红色的辐射，基于In_xGa_yAl_1-x-yP的例如半导体层序列或至少一个有源层适用于红色到黄色的辐射，并且基于In_xGa_yAl_1-x-yN的例如半导体层序列或至少一个有源层适用于短波的可见的辐射(特别是在绿色光到蓝色光的区域中)和/或紫外线辐射，其中，分别有0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1。

根据另一个实施方式，半导体激光二极管具有输出耦合侧和与输出耦合侧相对置的后侧。特别地，输出耦合侧和后侧能够是半导体激光二极管的侧面，特别优选地是半导体层序列的侧面，该面也能够称为所谓的棱面。经由输出耦合侧上的棱面，半导体激光二极管能够在运行中发射在有源区域中生成的激光。相应地，半导体激光二极管优选是边缘放射的半导体激光二极管。在输出耦合侧和后侧上能够施加合适的光学涂层、特别是反射或部分反射的层或层序列，该层或层序列形成在有源层中生成的光的光学共振器。

因此，由半导体激光二极管在运行中生成的激光的发射方向平行于半导体层的主延伸平面并且在此和接下来被称为水平方向。如果半导体激光二极管在半导体激光装置中如之后描述的那样布置在载体的安装面上，那么发射方向进而水平方向特别优选地平行于安装面。垂直于安装面的方向在此和接下来被称作为竖直方向。

“竖直”或“平行”的概念在此和接下来能够分别被看作为精确的垂直或平行布置。此外，垂直或平行的布置也能够分别以小的角度偏离各自精确的布置，其中，偏离角度例如能够归结于制造公差并且例如小于或等于10°或者小于或等于5°或者小于或等于3°或者小于或等于1°或者优选地小于或等于0.5°。

根据另一个实施方式，半导体激光装置具有反射元件，该反射元件将激光的第一部分偏转到竖直方向。激光的第一部分对应射入到反射元件上的激光的小于100％的部分，激光的第二部分能够相应地在水平方向上继续传播。特别地，反射元件能够透射激光的第二部分，该第二部分为射入到反射元件上的光的大于0％的部分，使得激光的第二部分能够穿透过反射元件。特别地，第二部分小于第一部分。例如在第一部分与第一部分和第二部分的和之间的比例大于或等于95％或者大于或等于99％或者大于或等于99.5％。相应地，在第二部分与第一部分和第二部分的和之间的比例能够小于或等于5％或者小于或等于1％或者小于或等于0.5％。换句话说，反射元件在假设能忽略损失的条件下例如反射射入到反射元件上的激光的至少95％或者至少99％或者至少99.5％但是小于100％的光，同时透射最高5％或者最高1％或者最高0.5％但是多于0％的光。

此外，半导体激光装置具有探测元件，该探测元件至少部分地布置在激光的第二部分的射线路径中。激光的第二部分的至少一部分在半导体激光装置的运行中射到探测元件上。特别优选地，探测元件能够被设计作为光电二极管并且根据射入到探测元件上的光强度生成电信号、例如电流，该电流是由半导体激光二极管在运行中发射的激光的强度的度量。例如，电信号与射入的光强度成比例进而也与由半导体激光二极管发射的激光功率成比例。因此，通过探测元件能够实现激光的功率测量。

根据另一个实施方式，半导体激光二极管、反射元件和探测元件共同集成在半导体激光装置中，其中，半导体激光装置是单个部件，该半导体激光装置例如能够由使用者安装在电路板上。特别优选地，半导体激光二极管、反射元件和探测元件一起布置在共同的载体上，其中，半导体激光装置优选地能借助于载体安装，特别优选地能表面安装。特别地，半导体激光二极管安装在载体上的安装面上，即在运行中通过半导体激光二极管生成的光平行于安装面地沿水平方向发射到反射元件，同时竖直方向垂直于安装面定向。载体的与安装面相对置的外侧能够被设置和布置用于将半导体激光装置例如安装在电路板上。载体例如能够具有半导体材料、陶瓷材料和/或塑料材料并且被设计为设有电印刷导线、接口和/或通孔的载体，例如被设计作为电路板或壳体的一部分。相应地，半导体激光装置能够具有载体或具有载体的壳体。特别优选地，经由安装面也能够实现半导体激光二极管和探测元件的电接触。

根据另一个实施方式，半导体激光二极管的至少一部分和/或反射元件的至少一部分和/或探测元件的至少一部分以透明材料覆盖。特别优选地，“透明”在此和接下来表示对于激光来说尽可能是光学透射的。特别地具有或者由光学透明的塑料制成的透明材料例如能够被设计成铸造材料或者模塑材料，使得半导体激光二极管的至少一部分和/或反射元件的至少一部分和/或探测元件的至少一部分能够以透明材料例如铸造或者成型。特别地，透明材料被布置在激光的射线路径中并且特别优选地能够直接覆盖并且至少部分地包围所述部件。特别地，透明材料能够用于使得半导体激光二极管和探测元件光学地耦连到反射元件处，使得在激光到反射元件的射线路径中和/或在第二部分到探测元件的射线路径中各自不存在气隙。透明材料例如能够具有硅氧烷、环氧化物、丙烯酸盐、甲基丙烯酸甲酯、酰亚胺、碳酸盐、烯烃、苯乙烯、氨基甲酸乙酯或者其以单体、低聚体或聚合体形式的衍生物并且因此还具有混合物、共聚物或化合物。例如，透明材料能够具有或者是环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯或者优选是硅树脂如聚硅氧烷或者其混合物。

根据另一个实施方式，半导体激光二极管的至少一部分和探测元件的至少一部分利用非透明材料被覆盖。特别地，非透明材料能够沿竖直方向从半导体激光二极管和探测元件开始(非接触地)施加在透明材料的至少一部分上并且特别优选地直接(接触地)施加在透明材料的至少一部分上。特别优选地，非透明材料完全覆盖透明材料。通过非透明材料例如能够减少甚至完全阻止散射光的发射。优选地，非透明材料不反射或仅是很少反射的。特别优选地，非透明材料至少对于可见光而言是黑色的。非透明材料能够具有一个或多个与透明材料有关的材料，例如环氧树脂和在其中附加的例如色素或其它填充材料，例如烟灰，其作用为使得不透明的材料是不透光的。

根据另一个实施方式，反射元件具有在中间布置有电介质层的两个棱镜。特别优选地，电介质层以到水平方向呈45°角地布置。能够具有或由玻璃和/或塑料制成的棱镜的折射率和能够是之前所述的塑料的电介质层的折射率被选择为，使得在到电介质层的边界面处能够进行激光的部分反射和部分透射，以用于将激光***成为上面描述的第一部分和第二部分。优选地，探测元件从半导体激光二极管开始在水平方向上布置在反射元件的后部。特别优选地，半导体激光二极管、反射元件和探测元件如上进一步所述的那样布置在共同的载体上，其中，反射元件的背向载体的表面形成半导体激光装置的光输出耦合面。特别地，光输出耦合面能够通过玻璃棱镜中的一个玻璃棱镜的表面形成。如果半导体激光装置具有透明材料和/或非透明材料，那么优选地，反射元件的形成光输出耦合面的表面不具有这些材料。特别地，光输出耦合面和非透明材料的背向载体的面能够形成半导体激光装置的共同的表面，该表面特别优选地能够是平坦的表面，该表面垂直于竖直方向。

例如与激光经由镜的偏转相比，在应用之前描述的反射元件时，以简单的方式能够实现的是，以描述的方式以透明和非透明的材料覆盖部件。此外，尽管在应用边缘放射的半导体激光二极管的情况下和尽管在覆盖的非透明材料的情况下，仍能够以非常简单的方式实现探测元件的集成。

根据另一个实施方式，半导体激光装置具有光电射线偏转元件，在光电射线偏转元件中集成反射元件和探测元件。特别地，射线偏转元件具有带有安装面和以到安装面呈45°角地设计的前侧面的半导体主体。在前侧面上施加由镜面层形成的反射元件。探测元件在半导体主体中被设计在镜面层的朝向安装面的一侧上。

根据另一个实施方式，半导体主体具有硅。特别地，在用于制造射线偏转元件的方法中提供硅晶片。硅晶片具有至少一个第一主表面，该主表面通过晶面形成，该晶面与晶体学的100-晶面偏差9.74°。在制造射线偏转元件的范畴中，从第一主表面形成该前侧面，使得前侧面通过晶面形成，该晶面与晶体学的100-晶面偏差9.74°。安装面通过与第一主表面相对置的第二主表面的蚀刻形成，该安装面通过晶面形成，该晶面同样与结晶学的100-晶面偏差9.74°。

不同的晶面在硅中以不同强度并且因此各向异性地蚀刻，其中，例如在垂直于晶体学的111-晶面的方向上要比在其它方向上蚀刻地明显更慢。借助于第二主表面的结构化湿化学蚀刻在第二主表面中生成沟槽。特别地，基于各向异性的蚀刻生成具有至少一个侧面的沟槽，该侧面由晶体学的111-晶面形成并且在之后制造完成的射线偏转元件中形成安装面。基于100-晶面和111-晶面的相互定位以及因为主表面与晶体学的100-晶面偏差9.74°，111-晶面与主表面围成45°角，使得安装面在之后制造完成的射线偏转元件中与安装面同样围成45°角。特别地，硅晶片例如能够通过合适地切开单晶体准确定位为，使得在安装面与前侧面之间的角度与45°的偏差小于或等于0.5°并且优选地小于或等于0.1°。

根据另一个实施方式，形成反射元件的镜面层具有金属和/或电介质的层序列。金属厚度和/或电介质的层序列的层厚度和层组成选择为，使得能够实现激光的部分的反射和部分的透射，以用于将激光***为上述第一部分和第二部分。根据激光的波长，作为金属例如适用的是Al、Au、Ag进而合金例如TiAl和TiAg，其中，特别地，具有或由Al和/或Ag制成的镜面层能够适用于可见光，并且特别地，具有或由Au制成的镜面层能够适用于红外光。根据波长，作为电介质的层序列的材料适用的是金属氧化物和半金属氧化物和金属氮化物和半金属氮化物的组合物，例如SiO₂、Si₃N₄、TiO₂、Al₂O₃。

根据另一个实施方式，至少部分地通过半导体主体的p型导电区域和n型导电区域形成探测元件。特别地，p型导电区域和n型导电区域能够形成光电二极管。例如，用于制造而提供的硅晶片能够是n型导电的。为了形成探测元件，能够例如通过合适的掺杂物的扩散或植入来制造p型导电区域。p型导电硅晶片能够在区域中相应地变成n型掺杂的。特别优选地，两个区域中的一个邻接在前侧面的至少一部分处。特别地，在硅晶片中制造的掺杂的区域能够至少部分地邻接在第一主表面处，通过该主表面在制造完成的光电射线偏转元件中形成前侧面。此外还能够实现的是，通过相应的多个掺杂的区域在半导体主体中设计多个探测元件。

为了接触探测元件，半导体主体优选地在安装面上和/或在至少一个与安装面和前侧面所不同的后侧面上具有至少两个电接触元件，该至少两个电接触元件中的至少一个接触p型导电区域并且至少两个电接触元件中的至少另一个接触n型导电区域。电接触元件中的至少一个能够与电通孔电接触，该通孔从后侧面或安装面延伸到前侧面，使得与前侧面邻接的掺杂的区域能够与前侧面接触并且借助于通孔与接触元件电接触。特别地，通过接触元件能够实现光电射线偏转元件的表面安装。

因此，光电射线偏转元件具有集成到硅部件中的45°反射器和光电二极管并且能够平面地安装在合适的载体、例如基板、电路板或壳体部分上。光电射线偏转元件能够与半导体激光二极管一起同时应用在相同的载体上，以用于射线偏转和功率检测，其中，能够应用简单的取放方法和焊接法或粘接法，以用于在无需接合线的情况下安装和电接触射线偏转元件。此外，能够以小的间距在相同的壳体中实现例如具有各种波长的各种半导体激光二极管的单独的探测和控制。优选地在制造时能够应用受保护的硅处理技术和/或MEMS技术。

所描述的半导体激光装置能够实现在能表面安装的载体上的边缘放射的半导体激光二极管，例如作为壳体的一部分，壳体被设计作为所谓的Top-Looker-Package(顶部观察包装)并且通过内部的90°偏转装置使激光垂直于安装面发射。此外，集成的探测元件例如能够用于功率测量，其中，探测元件如描述的那样能够以简单的方式布置在激光的射线路径中。此外在此能够实现的是，在射线路径中布置透明材料以用于保护和用于避免折射率跳跃和/或通过非透明材料保护半导体激光装置的部件。

半导体激光装置或至少光电射线偏转元件例如能够在自动化领域、工业领域、军事领域或消费领域中应用。特别优选地，半导体激光装置或至少光电射线偏转元件例如能够用于激光雷达应用。此外，半导体激光装置或至少光电射线偏转元件能够在投影应用以及在AR应用和/或VR应用(AR：“augmented reality”，增强现实；VR：“virtual reality”，虚拟现实)中应用。

附图说明

另外的优点、有利的实施方式和改进方案从接下来结合附图描述的实施例中得出。

在此示出：

图1示出根据实施例的半导体激光装置的示意图，

图2示出根据另一个实施例的半导体激光装置的示意图，

图3示出根据另一个实施例的半导体激光装置的示意图，

图4A至图4D示出根据另一个实施例的半导体激光装置的光电射线偏转元件的示意图，

图5A和图5B示出根据另一个实施例的半导体激光装置的光电射线偏转元件的示意图，

图6A至图6J示出用于制造根据另一个实施例的半导体激光装置的光电射线偏转元件的方法的方法步骤的示意图，

图7A至图7C示出用于制造根据另一个实施例的半导体激光装置的光电射线偏转元件的方法的方法步骤的示意图。

在实施例和附图中相同、类似或相同作用的元件能够分别设有相同的附图标记。示出的元件和其彼此的大小比例不视为是比例正确的，更确切地说，为了更好的展示和/或为了更好的理解，各个元件，例如层、组件、构件和区域能够被夸大地示出。

具体实施方式

图1示出了半导体激光装置100的实施例，该半导体激光装置具有边缘测定的半导体激光二极管1。半导体激光二极管1在运行中沿水平方向91发射激光10。此外，半导体激光装置100具有反射元件2，该反射元件被设计为部分反射和部分透射激光10。特别地，反射元件2将激光10的第一部分11偏转到垂直方向92上，同时激光10的第二部分12在水平方向91上继续传播。激光10的第二部分12小于激光10的第一部分11。优选地，在第一部分11与第一部分和第二部分11，12的和之间的比例大于或等于0.95或者大于或等于0.99或者大于或等于0.995。相应地，在第二部分12与第一部分和第二部分11，12的和之间的比例小于或等于0.05或者小于或等于0.01或者小于或等于0.005，其中，第二部分12大于激光10的0％。

至少部分地在激光10的第二部分12的射线路径中布置探测元件3。在第一部分11从半导体激光装置100中输出耦合的同时，第二部分12用于通过例如为光电二极管的探测元件3或具有光电二极管的探测元件测量激光强度和/或强度变化。

半导体激光二极管1根据激光10所期望的波长、如上面在一般的部分中描述的那样例如基于材料In_xGa_yAl_1-x-yAs、In_xGa_yAl_1-x-yP或In_xGa_yAl_1-x-yN中的一种，其中，分别有0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1。半导体激光二极管1能够被设计成为连续测定的激光二极管或具有唯一的有源区域或具有多个有源区域、特别是以宽带激光形式的脉冲激发的激光二极管。

半导体激光二极管1、反射元件2和探测元件3共同集成在半导体激光装置100中。特别地，半导体激光二极管1、反射元件2和探测元件3能够如所示那样布置在共同的壳体99中。特别地，壳体99(例如能够是具有导体框和/或导轨的塑料壳体、陶瓷壳体、金属壳体或将其混合的壳体)能够是能表面安装的并且具有安装面，该安装面垂直于竖直方向92定向。相应地，半导体激光二极管1在运行中平行于安装面发射激光10。激光10的第一部分11垂直于安装面发射，使得半导体激光装置100能够是所谓的Top-Looker-Package(顶部观察包装)。

半导体激光装置100的另外的特征和修改方案结合接下来的附图阐述。接下来的附图的描述主要涉及与之前的实施例相比的不同和进一步发展。因此，未描述的特征能够分别如在之前的实施例中的那样设计。

图2示出了半导体激光装置100的实施例，在该实施例中，半导体激光二极管1、反射元件2和探测元件3安装在共同的载体6的安装面上。载体6例如能够具有半导体材料、陶瓷材料和/或塑料材料并且被设计为设置有电导轨、接口和/或通孔的载体，例如被设计为电路板或壳体的一部分。特别优选地，经由安装面实现半导体激光二极管1和探测元件3的电接触。如所示那样，边缘测定的半导体激光二极管1安装在载体6上的安装面上，使得在运行中通过半导体激光二极管1生成的激光10平行于安装面地沿水平方向91发射到反射元件2，同时竖直方向92垂直于安装面地定向。

半导体激光二极管1在所示的实施例中被设计作为脉冲激发的宽带多模激光二极管，该激光二极管的激光10如通过虚线表示的那样能够具有大的发散量。然而，通过半导体激光二极管1到反射元件2的大的空间接近度，不需要另外的光学措施以用于在射线分布之前校准激光10。

反射元件22在所示的实施例中具有在其之间布置有电介质层22的两个棱镜21，其中，电介质层22以到水平方向91呈45°角地布置。棱镜21例如具有或由玻璃、如硅酸硼玻璃或石英玻璃制成。因此，反射元件2能够由两个相互连接的玻璃棱镜组成，玻璃棱镜经由电介质层22相互连接。可替换地，棱镜21也能够具有塑料或由塑料制成。在棱镜21之间的边界面处施加电介质层22，电介质层的折射率与棱镜21的折射率相比选择为，使得实现第一部分11的前述反射和第二部分12的透射。相应地，反射元件2对于第一部分11使得激光10偏转90°并且因此使得通过第一部分11形成的射线从半导体激光装置100中输出耦合。

通过电介质层22透射激光10的较小的第二部分12，该第二部分例如如前所述能够是由半导体激光二极管产生的激光10的1％。因此，其中的至少一部分能够延伸到在反射元件2后部安装的探测元件3，该探测元件优选地被设计成为光电二极管。

半导体激光二极管1和探测元件3利用光学透明材料4光学地附接到反射元件2处。对此能够如图2所示利用透明材料4覆盖半导体激光二极管1的至少一部分、反射元件2的至少一部分和探测元件3的至少一部分。透明材料4例如是光学硅酮或丙烯酸或所述材料的其它通常的部分，并且例如能够借助于铸造、分配或浇铸施加该材料。通过毛细力能够使特别优选是折射率相匹配的、仍为液态的透明的材料4延伸到半导体激光二极管1与反射元件2之间的以及探测元件3与反射元件2之间的间隙中并且完全地填充该间隙，使得在激光的射线路径中在反射元件2的前部或后部没有剩余的气隙，由此能够避免由于在到空气边界面处的折射率跳跃而引起的散射损失。

还在半导体激光二极管1、探测元件3和透明材料4上施加非透明材料5，该非透明材料如所示那样优选地完全覆盖所述部件。非透明材料5在所示的实施例中是黑色的环氧化物并且例如借助于铸造或膜支持的成型方法施加该非透明材料。反射元件2的背向载体6的表面形成半导体激光装置100的光输出耦合面23。因此特别地，光输出耦合面23通过玻璃棱镜21中一个的表面形成。非透明材料5侧面邻接在反射元件2处布置，其中，光输出耦合面23不含非透明材料5以及透明材料4。如所示那样，光输出耦合面23和非透明材料5的背向载体6的面形成半导体激光装置100的共同的表面，该表面特别优选地是平坦的表面，该表面垂直于竖直方向92延伸。因此，半导体激光装置100具有连续的、平坦的表面，该表面例如对于通常的取放方法能够是有利的，同时通过材料4，5保护半导体激光二极管1、反射元件2和探测元件3。

图3示出了半导体激光装置100的实施例，该实施例与之前的实施例相比具有光电射线偏转元件7，在该光电射线偏转元件中集成反射元件2和探测元件3。此外，半导体激光二极管1纯示例性地安装在载体6上的子构件(“submount”)19上，该子构件例如能够由金属或导热良好的陶瓷例如AlN制成并且能够引起从半导体激光二极管1中的改进的热量导出。作为图3所示的实施例的替换，半导体激光装置100能够附加地如前述那样具有透明材料和/或非透明材料，该材料至少部分地覆盖半导体激光二极管1和/或射线偏转元件7。

光电射线偏转元件7具有带有安装面71、前侧面72和与安装面71和前侧面72不同的后侧面73的半导体主体70。此外，半导体主体70平行于绘图平面具有侧面。借助于安装面71在载体6的安装面上安装射线偏转元件7，例如借助于焊接或粘接，同时将形成反射元件2的镜面层74施加在前侧面72上，该前侧面朝向半导体激光二极管1布置。半导体主体70具有硅并且特别地由硅晶片制成，如进一步接下来将结合图6A至图7C详细阐述的那样。半导体主体70具有这样的晶体定位，即前侧面72通过晶面形成，该晶面与晶体学的100-晶面相差9.74°。安装面71通过晶面形成，该晶面是晶体学的111-晶面。前侧面72和安装面71围成45°的角93，使得在运行中沿水平方向91入射到反射元件2上的激光10的第一部分11偏转到竖直方向92上并且从半导体激光装置100中发射出。镜面层74对于激光10来说是部分透射的，使得激光10的第二部分12透射通过镜面层74并且能够在水平方向91上继续传播。例如射入的激光10的第一部分能够是99％并且第二部分能够是1％。

形成反射元件2的镜面层74具有金属和/或电介质的层序列。金属和/或电介质的层序列的厚度选择为，使得实现激光10的所述的部分反射和部分透射，以用于将激光10***成第一部分和第二部分11，12。因此，根据激光10的波长作为金属例如适用的是Al、Au、Ag以及合金，其中，Al和/或Ag能够特别适用于可见光并且Au能够特别适用于红外光。根据波长作为用于电介质的层序列的材料适用的是金属氧化物和半金属氧化物和金属氮化物和半金属氮化物的组合物，例如SiO₂、Si₃N₄、TiO₂、Al₂O₃。

探测元件3在半导体主体70中被设计为在镜面层74的朝向安装面71的一侧上，使得第二部分12的至少一部分入射到探测元件3上。为了形成探测元件3，半导体主体70具有不同导电的区域75，76，其中一个是p型导电的并且一个是n型导电的。例如，对应半导体主体70直到区域76的区域75能够是n型导电的，同时区域76是p型导电的。反过来掺杂也是可行的。特别地，p型导电和n型导电区域能够形成光电二极管作为探测元件3。为了接触探测元件3，射线偏转元件7具有接触元件(未示出)。

光电射线偏转元件7如所述那样有利地在相同的部件中具有反射元件2和探测元件3的组合，使得除了半导体激光二极管1，仅需要在载体6上的待安装的部件，以用于射线偏转和功率测量。由此能够实现半导体激光装置100的紧凑的结构，因为对于探测元件3不需要附加的空间。来自半导体激光装置100的发射方向的设置和激光功率的探测能够直接利用由半导体激光二极管1发射的激光射线实现，从而与通常的激光包装相比能够减少通过壳体几何形状的影响。通过半导体主体70的特殊的晶体结构定位的前述应用能够如下所述的那样实现用于形成安装面71的高精度的45°斜面进而实现反射元件2相对于安装面71的高精度的定位。在此，能够实现金属镜面或绝缘镜面的简单的集成。光电射线偏转元件7的另外的特征结合接下来的附图进行阐述。

图4A至图4D示出了半导体激光装置的光电射线偏转元件7的各种视图。图4A示出了前侧面72的视图，同时图4B和图4C示出了在图4A中显示的截面AA的三维截面图。图4D示出了安装面71和后侧面73的视图。接下来的描述同样涉及图4A至图4D。

在涉及半导体主体70和半导体主体的外部面71，72，73方面以及在涉及反射元件2和探测元件3方面如结合图3描述那样设计射线偏转元件7。为了电接触以及为了安装探测元件3，半导体主体70在所示的实施例中在安装面71和后侧面73上具有以金属层形式的两个电接触元件77，两个电接触元件中的至少一个接触元件接触区域76并且两个电接触元件中的至少另外的一个接触元件接触区域75。接触区域76的接触元件77通过未示出的电绝缘层与区域75电绝缘。此外，接触区域76的接触元件77与电通孔78电接触，该通孔从后侧面73延伸到前侧面72，使得邻接至前侧面72处的掺杂区域76能够与前侧面72接触。作为示出的实施例的替换，接触元件77中的一个或两个接触元件例如也能够仅布置在后侧面73中的仅一个后侧面上或者仅布置在安装面71上。接触元件77的至少部分例如能够形成焊路，借助于焊路使得射线偏转元件7能够紧固并电连接在载体6上。此外，接触元件77和通孔78的大小、位置和形状纯示例性地理解并且能够匹配安装要求。接触元件77和通孔78优选地具有一个或多个金属或由一个或多个金属制成，例如可选择由铜、镍、金、银、铝、铬制成。

图5A和图5B示出了光电射线偏转元件7的实施例的对应图4A和图4D的视图，该视图与之前的实施例相比在半导体主体中具有多个掺杂的区域76。结合区域75，区域76中的每一个都形成探测元件3，使得射线偏转元件7具有多个探测元件3。换句话说，射线偏转元件7具有分段的光电二极管。

为了接触探测元件3，半导体主体70相应地具有多个接触元件77和通孔78，接触元件和通孔能够像之前的实施例那样设计。在此，射线偏转元件7如所示那样能够具有对于每个区域76都分别具有所属的通孔78的接触元件77以及具有用于接触区域75的共同的接触元件77。根据这样的分段的光电二极管，具有多个半导体激光二极管的射线偏转元件7能够在共同的载体上应用，其中，能够以较小的间距在相同的载体上或在相同的壳体中实现例如具有各种波长的各种半导体激光二极管的单独的探测和控制。

图6A至图6J示出了用于制造根据实施例的半导体激光装置的光电射线偏转元件7的方法的方法步骤。特别地，在晶片工艺中制造多个光电射线偏转元件7，在该晶片工艺中能够使用来自硅技术和MEMS(微机电***，Micro-Electro-Mechanical System)技术的方法技术。

如图6A所示提供硅晶片8。硅晶片8具有至少一个第一主表面81和相对置的第二主表面82。硅晶片8在其晶体结构方面定向为，主表面81，82通过晶面形成，该主表面与晶体学的100-晶面偏差9.74°。对此，例如能够通过合适地切开单晶体相应地定向硅晶片8。硅晶片具有第一导电类型并且例如能够是n型导电的，例如通过相应的掺杂。对此替换地，硅晶片8也能够是p型导电的，其中，具有相应的替换的导电类型的下列描述适用于这种情况。

在第一主表面81处制造p型导电区域76。例如借助于扩散或植入合适的掺杂物生成区域76并且在之后的制造完成的射线偏转元件7中与区域75共同形成之前描述的探测元件3。通过合适的结构化的掺杂也能够如上面进一步描述的那样制造分段的光电二极管。

从第一主表面81中在这里描述的方法的范畴中形成半导体主体70的前侧面72，如图6C所表示的那样，使得通过晶面形成之后制造完成的射线偏转元件7的前侧面，该前侧面与晶体学的100-晶面偏差9.74°。通过第二主表面82的各向异性的蚀刻，结合合适的平板印刷步骤在第二主表面82中形成沟槽83。在此，根据晶体定向，在不同的方向上以不同的强度蚀刻硅晶片8，其中，在垂直于晶体学的111-晶面的方向上明显比在其它方向上蚀刻得更慢。因此，在第二主表面82中生成具有侧面84的沟槽83，沟槽中的至少一个沟槽通过晶体学上的111-晶面形成。特别优选地，所有的侧面84都能够具有这种定向。基于在硅晶片8的晶体晶格中100-晶面和111-晶面的相互定向以及基于主表面81，82与晶体学的100-晶面的9.74°的偏差，使得沟槽83的至少一个侧面84与主表面81，82围成45°角，从而使得安装面在之后制造的射线偏转元件7中与安装面同样围成45°角，沟槽的至少一个侧面在之后制造完成的射线偏转元件7中形成安装面71。其它的侧面84和第一主表面81的剩余部分形成之后制造完成的射线偏转元件7的后侧面73。因此在组成沟槽83之后，硅晶片8形成之前描述的半导体主体70的复合物。

在另一个方法步骤中如图6D所示，通过合适的平板印刷步骤和各向异性的蚀刻步骤生成通过硅晶片8的从第一主表面81到相对置的侧面的开口，以用于生成电通孔。出于简明原因在图6D和图6E中开口已经被标识为电通孔78，其中，接下来描述的方法步骤仍用于完成制造通孔。与图4A至图5B的实施例相比，通孔78在该实施例中从前侧面72延伸到安装面71。

在另一个方法步骤中如图6E所示，在硅晶片8的表面上生成电绝缘层86。这例如能够通过表面的氧化实现，由此形成SiO₂层。对此可替换地，例如也能够生成或者施加氮化硅层。

如图6F所示，在与第一主表面81相对置的一侧上结合合适的平板印刷步骤以结构化的方式施加导电层87，该导电层在制造完成的射线偏转元件7中形成接触元件以及通孔的导电的填料。对此，在合适的位置处还设置有具有开口的电绝缘层86(未示出)，以便能够在区域75中实现与半导体主体的半导体材料的接触。

在第一主表面81上如图6G和图6H所示的那样，大面积地施加镜面层74并且随后通过相应的平板印刷步骤构造该镜面层。如上进一步所述，镜面层74能够具有或由Ag、Al和/或Au制成。特别优选地，能够施加TiAl、TiAg或Au作为镜面层74。镜面层74能够同时也用作为区域76的电接触部，其中，在该情况下电绝缘层86能够在第一主表面81上设置有合适的开口(未示出)。随后能够如图6I所示那样，施加封装层88以用于保护镜面层74，该封装层例如具有或由SiO₂和/或Si₃N₄组成。通过例如借助于切开或者激光切割的分离能够将所制造的复合物分成单个的光电射线偏转元件7，如图6J所示那样。

在图7A至图7C中示出了根据另一个实施例的方法的方法步骤，在其中与之前的实施例相比，作为金属的镜面层的替换，施加电介质的层序列作为镜面层74。在图7A中示出的方法步骤连接至在图6F中示出的方法步骤。为了接触掺杂区域76，至少在一个区域中打开电绝缘层86，并且例如以和接触元件77相同的材料制成的接触元件79与通孔78接触。随后如图7B所示，在其上施加电介质的层序列作为镜面层74，例如施加TiO₂层、SiO₂层和Si₃N₄层。随后如图7C所示并且如之前已经结合图6J所阐述那样，通过切开或者激光切割实现将晶片分割成单个的光电射线偏转元件7。

结合附图描述的特征和实施例能够根据另外的实施例相互组合，即使并不是所有的组合都被详细描述了。此外，可替换地或附加地，结合附图描述的实施例能够具有根据在一般部分中描述的另外的特征。

本专利申请要求德国专利申请102019115597.5的优先权，在此也引用其公开内容。

本发明不受到基于实施例的描述的限制。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每个组合，这特别地包含权利要求中的特征的每个组合，即使该特征或该组合自身未详细地在权利要求或实施例中给出。

附图标记列表

1 半导体激光二极管

2 反射元件

3 探测元件

4 透明材料

5 非透明材料

6 载体

7 光电射线偏转元件

8 晶片

9 光输出耦合面

10 激光

11 第一部分

12 第二部分

19 子构件

21 棱镜

22 电介质层

23 表面

70 半导体主体

71 安装面

72 前侧面

73 安装面

74 镜面层

75，76 掺杂区域

77 接触元件

78 电通孔

79 接触元件

81，82 主表面

83 沟槽

84，85 侧面

86 电绝缘层

87 导电层

88 封装层

91 水平方向

92 竖直方向

93 角度

99 壳体

100 半导体激光装置。

Claims (11)

1.一种半导体激光装置(100)，具有

-边缘放射的半导体激光二极管(1)，所述半导体激光二极管在运行时沿水平方向(91)发射激光(10)，

-反射元件(29)，所述反射元件使得所述激光的第一部分(11)偏转到竖直方向(92)，同时所述激光的第二部分(12)在所述水平方向上继续传播，以及

-探测元件(3)，所述探测元件至少部分地布置在所述激光的所述第二部分的射线路径中，其中，

-所述半导体激光二极管的至少一部分和所述探测元件的至少一部分是利用非透明材料(5)被覆盖的。

2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，所述半导体激光二极管的至少一部分、所述反射元件的至少一部分和所述探测元件的至少一部分是利用透明材料(4)被覆盖的。

3.根据权利要求1或2所述的半导体激光装置，其中，所述非透明材料完全覆盖所述透明材料。

4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体激光装置，其中，所述反射元件具有在中间布置有电介质层(22)的两个棱镜(21)，并且所述电介质层被布置为相对水平方向呈45°角。

5.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其中，所述半导体激光二极管、所述反射元件和所述探测元件布置在共同的载体(6)上，并且所述反射元件的背向所述载体的表面形成所述半导体激光装置的光输出耦合面(23)。

6.一种半导体激光装置，其中，所述反射元件和所述探测元件集成在根据权利要求7至11中任一项所述的光电射线偏转元件(7)中。

7.一种用于半导体激光装置(100)的光电射线偏转元件(7)，具有

-半导体主体(70)，具有安装面(71)，

-前侧面(72)，被设计为相对所述安装面呈45°角，在所述前侧面上施加有由镜面层(74)形成的反射元件(2)，以及

-探测元件(3)，被设计在所述半导体主体中在所述镜面层的朝向所述安装面的一侧上，其中，

-所述探测元件至少部分地由所述半导体主体的p型导电区域和n型导电区域(75，76)形成，

-所述半导体主体在所述安装面和/或在与所述安装面和所述前侧面不同的至少一个后侧面(73)上具有至少两个电接触元件(77)，所述至少两个电接触元件中的至少一个电接触元件与所述p型导电区域接触并且所述至少两个电接触元件中的至少另一个电接触元件与所述n型导电区域接触，并且

-所述电接触元件中的至少一个电接触元件与电通孔(78)电接触，所述电通孔从所述后侧面或所述安装面延伸到所述前侧面。

8.根据权利要求7所述的光电射线偏转元件，其中，所述半导体主体具有硅。

9.根据权利要求8所述的光电射线偏转元件，其中，所述前侧面形成晶面，所述晶面与晶体学的100-晶面偏差9.74°。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的光电射线偏转元件，其中，所述镜面层具有金属和/或具有电介质的层序列。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的光电射线偏转元件，其中，在所述半导体主体中设计有多个探测元件。

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