(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザ（１００）を製造する方法において、
ａ）支持ウェハ（３０）を用意するステップと、
ｂ）光学的にポンピング可能な複数の半導体レーザチップ（４）を該支持ウェハ（３０）の表面（３１）にウェハ結合体（４０）として取り付けることにより複合体（７０）を形成するステップと、
ｃ）該複合体（７０）を分割して複数の半導体レーザ（１００）を形成するステップが設けられており、
各半導体レーザ（１００）は取り付けブロック（３）と少なくとも１つの半導体レーザチップ（４）を有しており、
各取り付けブロック（３）は取り付け面（１３）を有しており、該取り付け面（１３）は前記取り付けブロック（３）の表面（１２）に対し実質的に垂直に延在し、該取り付けブロック（３）の前記表面（１２）に前記半導体レーザチップ（４）が配置されており、
各半導体レーザチップ（４）の成長基板（４１）上に、エピタキシャル成長により堆積された層（４２）が設けられており、前記成長基板（４１）は、該エピタキシャル成長により堆積された層（４２）と各取り付けブロック（３）との間に配置されており、
前記エピタキシャル成長により堆積された層（４２）は、レーザ放射の発生に適した活性層を有しており、
前記取り付け面（１３）は前記複合体（７０）の分割により形成されることを特徴とする、
複数の半導体レーザ（１００）を製造する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記支持ウェハ（３０）は、半導体材料とセラミック材料のうち１つの材料を含むかまたは該１つの材料から成ることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記ステップｂ）の前に各半導体レーザチップ（４）ごとに、前記支持ウェハ（３０）の表面（３１）にコンタクト金属化部（１４）が取り付けられることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法において、
前記ステップｂ）の前に各半導体レーザチップ（４）ごとに、前記支持ウェハ（３０）の表面（３１）にヒートシンク（１１）が取り付けられることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の半導体レーザを製造する方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の課題は、格別コンパクトな半導体レーザを大量に製造できるようにする方法を提供することにある。さらに本発明の課題は、格別コンパクトな半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明によればこの課題は、
ａ）支持ウェハを用意するステップと、
ｂ）複数の半導体レーザチップを該支持ウェハの表面に取り付けることにより複合体を形成するステップと、
ｃ）該複合体を分割して複数の半導体レーザを形成するステップが設けられており、
各半導体レーザは取り付けブロックと少なくとも１つの半導体レーザチップを有しており、
各取り付けブロックは取り付け面を有しており、該取り付け面は前記取り付けブロックの表面に対し実質的に垂直に延在し、該取り付けブロックに前記半導体レーザチップが配置されており、
前記取り付け面は前記複合体が分割されるときに形成される
ことにより解決される。
【０００４】
本発明による方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法には支持ウェハを用意するステップが設けられている。支持ウェハは、ウェハに取り付けるべき部材のための支持体として用いられるウェハである。支持ウェハは上面と下面を有している。この場合、上面と下面は支持ウェハの主延在面により形成されている。支持ウェハは、上面と下面が互いに実質的に平行に延在していることを特徴としている。ここで「互いに実質的に平行に」というのは、面平行に延在する状態からの偏差が最大で０．５°有利には最大で０．３°殊に有利には最大で０．１°であることを意味する。
【０００５】
複数の半導体レーザを製造する方法に関する少なくとも１つの実施形態によれば、複数の半導体レーザチップを支持ウェハ表面に取り付けることにより複合体を形成するステップが設けられている。その際に有利であるのは、複数の半導体レーザチップを支持ウェハに機械的に固定的に接続することである。有利には半導体レーザチップは光学的にポンピング可能な半導体レーザチップである。つまり半導体レーザチップの動作中、この半導体レーザチップは外部または内部のポンピング源により光学的にポンピングされて、この半導体レーザチップから電磁放射が発せられる。その際に有利であるのは、半導体レーザチップが少なくとも１つの反射性層列有利にはブラッグミラーを有することであり、これは共振器ミラーとして用いられる。
【０００６】
たとえばWO 02/067393には、ポンピング放射源の組み込まれた面発光型半導体レーザチップについて記載されている。
【０００７】
複数の半導体レーザの製造方法に関する少なくとも１つの実施形態によれば、半導体レーザチップと支持ウェハとからなる上述の複合体が複数の半導体レーザに分割されて個別化される。複合体の個別化を、たとえばレーザカット法あるいはウェハソーイングといった分離手法により行うことができる。複数の半導体レーザ各々には、取り付けブロックとこの取り付けブロックに取り付けられた少なくとも１つの半導体レーザチップが含まれている。取り付けブロックはもともとの支持ウェハの一部分により形成されており、これは複合体の個別化により形成されている。つまり取り付けブロックは、その上面および下面が互いに実質的に平行に延在していることを特徴としている。この場合、取り付けブロック上面は半導体レーザチップが取り付けられる面である。たとえば各取り付けブロックごとに１つずつ半導体レーザチップが取り付けられる。
【０００８】
さらに各取り付けブロックは取り付け面を有する。取り付け面は、取り付けブロック上面に対し実質的に垂直に延在している。ここで「実質的に垂直に」とは、取り付けブロック上面と取り付け面とがなす角度が最大で０．５°有利には最大で０．４°殊に有利には０．３°の角度誤差を有する、ということである。その際、このような僅かな角度誤差は、支持ウェハと多数の半導体レーザチップから成る複合体を分割して個別化するときに取り付け面が形成されることによって実現される。つまり取り付けブロックの取り付け面は１つの平面により規定されており、この平面に沿って支持ウェハが分割されている。したがって取り付け面は分割線を有することができる。この取り付け面によって、取り付け支持体をたとえばモジュール支持体に取り付けることができる。
【０００９】
複数の半導体レーザを製造するための本発明による方法に関する少なくとも１つの実施形態によれば、以下のステップが設けられている。すなわち、
ａ）支持ウェハを用意するステップと、
ｂ）多数の半導体レーザチップをこの支持ウェハの表面に取り付けることにより複合体を形成するステップと、
ｃ）この複合体を分割して多数の半導体レーザを形成するステップが設けられている。その際、各半導体レーザは取り付けブロックと少なくとも１つの半導体レーザチップを有しており、各取り付けブロックは取り付け面を有しており、この取り付け面は取り付けブロックの表面に対し実質的に垂直に延在し、この取り付けブロックに半導体レーザチップが配置されており、取り付け面は複合体が分割されるときに形成される。
【００１０】
上述の方法によって、１つの半導体レーザの代わりに発光ダイオードまたはホトダイオードといった他のオプトエレクトロニクス半導体素子を製造することもできる。つまり上述の方法は、オプトエレクトロニクス半導体素子の製造全般について開示されているものである。１つの実施形態によれば、本発明による方法に以下のステップを設けることができる。すなわち、
ａ）支持ウェハを用意するステップと、
ｂ）多数の半導体チップをこの支持ウェハの表面に取り付けることにより複合体を形成するステップと、
ｃ）この複合体を分割して多数のオプトエレクトロニクス半導体素子を形成するステップが設けられており、この場合、
−各半導体素子は取り付けブロックと少なくとも１つの半導体チップを有しており、
−各取り付けブロックは取り付け面を有しており、この取り付け面は取り付けブロックの表面に対し実質的に垂直に延在し、この取り付けブロックに半導体チップが配置されており、取り付け面は複合体が分割されるときに形成される。
【００１１】
この場合、半導体チップをたとえば発光ダイオードチップまたはホトダイオードチップとすることができる。
【００１２】
上述の方法に関する少なくとも１つの実施形態によれば、支持ウェハは半導体材料、セラミック材料のうち１つの材料から成るか、またはこれらの材料のうち１つの材料を含む。有利には支持ウェハは非金属材料から成る。たとえば支持ウェハはケイ素または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る。本発明による方法のために格別有利であると判別したのは、支持ウェハが半導体材料および／またはセラミック材料から成る場合であり、その理由は、この種の材料は半導体プロセスにおいて格別良好に分離させることができるからである。このようにすることで、多数の半導体レーザを支持ウェハの個別化により簡単に形成することができる。支持ウェハのための既述の材料は、多数の半導体レーザを製造する際にたとえば金属から成る支持プレートよりも格別有利であると判明した。なぜならばそのような金属プレートは、既述のやり方では分割できないか、分割するのが非常に難しい。
【００１３】
さらに既述の材料のために角度に関して精密な分離技術たとえばレーザカット法またはウェハソーイングなどが存在する。分離して個別化した後で必要に応じて、取り付けブロック表面と取り付け面とが成す角度ができるかぎり精確に９０°を成すよう、形成された取り付けブロックの取り付け面のポリシングを行うことができる。さらに、半導体材料とセラミック材料のような既述の非金属製材料から、上面と下面との間に高度な面平行性をもつ大きい支持ウェハを形成することができる。支持ウェハの使用によってさらに、本発明による製造方法を効果的に実施することができる。ここで「効果的な」製造とは、多数の同一の半導体レーザが同じ支持ウェハ上で形成されることを意味する。
【００１４】
複数の半導体レーザを製造する方法に関する少なくとも１つの実施形態によれば、半導体レーザチップは複数の半導体レーザチップと支持ウェハの複合体を形成するときに支持ウェハ表面に別個に取り付けられる。つまり半導体レーザチップは、支持ウェハへの取り付け前にすでに分割されて個別化され、そのために設けられた個所で支持ウェハに取り付けられる。この場合、半導体レーザチップは有利には規則的な格子の格子点に配置され、それによって支持ウェハ表面に半導体レーザチップの規則的なパターンが生じるようになる。たとえば半導体レーザチップは想定された矩形格子の格子点に配置され、したがって半導体レーザチップは一種のマトリックスに従い支持ウェハ表面の行と列に配置されるようになる。
【００１５】
本発明による方法の択一的なステップによれば、半導体レーザチップは複数の半導体レーザチップと支持ウェハから成る複合体を形成する際に、ウェハ複合体として支持ウェハ表面に取り付けられる。ここで「ウェハ複合体」とは、半導体レーザチップがまだ分割されているのではなく、たとえばそれらを形成したウェファの複合体の状態にあることを意味する。その際、ウェハ複合体にはたとえば基板ウェハを含めることができ、この基板ウェハ上にレーザ活性層を有する層列がエピタキシャル成長によりデポジットされている。複数の半導体レーザチップから成るウェハ複合体は、有利には支持ウェハとほぼ同じ形状と大きさを有する。このようにすれば複数の半導体レーザチップと支持ウェハから成る複合体を、支持ウェハとウェハ複合体を上下に配置して結合することにより形成することができる。
【００１６】
既述の方法に関する少なくとも１つの実施形態によれば、ウェハ複合体取り付け後、成長基板が半導体レーザチップから取り除かれる。この実施形態の場合、半導体レーザチップはいわゆるボトムエミッタ"Bottom-Emitter"構造のものである。半導体レーザチップのウェハ複合体において支持ウェハとは反対側で成長基板が取り除かれ、その結果、半導体レーザチップは薄膜半導体レーザチップとして生じるようになる。成長基板の完全な除去に対する代案として、成長基板を薄くするか、あるいは部分的にのみ取り除くようにすることもできる。成長基板を部分的にのみ取り除く場合に有利であるのは、動作中に半導体レーザチップからレーザ放射が出射する場所を取り除くのが有利である。
【００１７】
本発明による方法の少なくとも１つの実施形態によれば、複合体形成前に各半導体レーザチップごとに支持ウェハ表面にコンタクト金属化部が取り付けられる。コンタクト金属化部をたとえば矩形のＴｉＰｔＡｕコンタクト面とすることができる。この場合、コンタクト金属化部を面全体にわたり支持ウェハ表面に取り付け、複合体を分割して多数の半導体レーザを形成することによってはじめて、コンタクト金属化部が構造形成ないしはパターニングされて個々のコンタクト面が形成されるようにすることができる。
【００１８】
本発明による方法の少なくとも１つの実施形態によれば、複合体形成前に各半導体レーザチップごとに支持ウェハ表面にヒートシンクが取り付けられる。
【００１９】
このヒートシンクは、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、銅のうち１つの材料を含むかまたはこれらの材料のうち１つの材料から成る。
【００２０】
この場合、ヒートシンクにより、動作中に半導体レーザチップから発生した熱の排出が改善される。ついで半導体レーザチップが、支持ウェハとは反対側のヒートシンク表面に取り付けられる。その際、ヒートシンクプレートを広い面積にわたり支持ウェハ表面に取り付け、複合体が分割されて個別化され個々の半導体レーザチップが形成されるときにはじめて、個々のヒートシンクが形成されるようにすることも可能である。
【００２１】
さらに本発明は半導体レーザにも関する。
【００２２】
本発明による半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体レーザは取り付けブロックを有している。ここで取り付けブロックとは、少なくとも１つの半導体レーザチップが取り付けられる支持体である。取り付けブロックは１つの表面と取り付け面とを有する。取り付けブロックのこの表面には少なくとも１つの半導体レーザチップが取り付けられている。さらにこの場合、取り付け面は取り付けブロックの表面に対し実質的に垂直に延在している。ここで「実質的に垂直に」とは、表面と取り付け面とがなす角度が最大で０．５°有利には最大で０．４°殊に有利には０．３°の角度誤差を有する、ということである。
【００２３】
半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、個別化プロセスにより取り付け面が形成される。つまり取り付け面は、取り付けブロックのためにたとえば支持ウェハにおけるいっそう大きい構造の個別化により形成される。
【００２４】
したがって取り付け面は個別化のための分割線を有する。つまり取り付け面は、エピタキシャル成長、射出成形プロセスまたはトランスファ成形プロセスといった他の成形プロセスによって製造されるのではなく、ソーイングあるいはレーザカットのような個別化プロセスによって形成される。
【００２５】
半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば半導体レーザには、１つの表面と取り付け面を有する取り付けブロックが含まれている。さらに半導体レーザには、取り付けブロックの表面に配置された少なくとも１つの半導体レーザチップが含まれている。この場合、取り付け面は取り付けブロック表面に対し実質的に垂直に延在しており、取り付け面は個別化プロセスにより形成される。
【００２６】
半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば半導体レーザは、複数の半導体レーザを製造するための既述の方法に関する少なくとも１つの実施形態と関連して説明したような方法によって製造可能であるかまたは製造されている。
【００２７】
半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば取り付けブロックは非金属材料を含むかまたは非金属材料から成り、たとえば半導体材料、セラミック材料のうちたとえば１つの材料を含むかまたはその材料から成る。この場合、取り付けブロックはたとえばケイ素または窒化アルミニウムから成る。
【００２８】
半導体レーザの少なくとも１つの実施形態によれば、取り付けブロックは実質的に均等の厚さを有している。その際、取り付けブロックの厚さとは、半導体レーザチップが取り付けられているその上面からこの上面とは反対側に位置する下面までの間隔である。上面と下面は有利には平行にまたは実質的に平行に延在しており、その際、平行に延在した状態からの偏差は最大で０．５°有利には最大で０．３°殊に有利には最大で０．１°となるようにする。
【００２９】
この厚さは有利には少なくとも０．５ｍｍであり最大で１．７ｍｍ殊に有利には少なくとも０．６ｍｍであり最大で１．５ｍｍである。
【００３０】
次に、既述の方法および既述の半導体レーザについて、図面を参照しながら実施例に基づき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第１の実施例を示す斜視図
【図１Ｂ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第１の実施例を示す斜視図
【図１Ｃ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第１の実施例を示す斜視図
【図１Ｄ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第１の実施例を示す斜視図
【図２Ａ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第２の実施例を示す斜視図
【図２Ｂ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第２の実施例を示す斜視図
【図２Ｃ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第２の実施例を示す斜視図
【図２Ｄ】多数の半導体レーザを製造する方法に関する第２の実施例を示す斜視図
【図３Ａ】半導体レーザの実施例を示す図
【図３Ｂ】半導体レーザの実施例を示す図
【図４Ａ】半導体レーザを半導体レーザモジュールに組み込むオプションについて示す図
【図４Ｂ】半導体レーザを半導体レーザモジュールに組み込むオプションについて示す図
【図４Ｃ】半導体レーザを半導体レーザモジュールに組み込むオプションについて示す図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施例および図面において、同一の構成要素または同じ働きをもつ構成要素にはそれぞれ同じ参照符号が付されている。図示されている要素は縮尺どおりに描かれたものではなく、理解しやすくするため個々の要素が誇張して大きく描かれている場合もある。
【００３３】
図１Ａ〜図１Ｄは、多数の半導体レーザを製造する既述の方法に関する第１の実施例を示す斜視図である。
【００３４】
図１Ａは、多数の半導体レーザを製造する方法の第１のステップを示す斜視図であり、このステップによれば最初に支持ウェハ３０が準備される。支持ウェハ３０はケイ素または窒化アルミニウムから成る。支持ウェハ３０は均等な厚さＤを有している。この場合に有利であるのは、厚さＤを０．６ｍｍ〜１．５ｍｍとすることである。支持ウェハ３０は上面３１と下面３２を有している。支持ウェハ３０の上面３１と下面３２は、互いに実質的に面平行に延在している。つまり面平行性の偏差が０．１度よりも僅かであると有利である。ここで図１Ａの左側には支持ウェハ全体が示されており、右側には支持ウェハの部分拡大図が示されている。
【００３５】
支持ウェハ３０の表面３１にはコンタクト金属化部１４が取り付けられており、これは矩形のＴｉＰｔＡｕコンタクト面により形成されている。コンタクト金属化部は、半導体レーザチップをあとで機械的に取り付けるために用いられる。
【００３６】
第１の実施例による多数の半導体レーザを製造する方法の次のステップについて、図１Ｂに示した斜視図を参照しながら説明する。このステップでは、複数の半導体レーザチップ４から成るウェハ結合体４０が支持ウェハ３０の上に取り付けられる。この場合、ウェハ結合体４０は支持ウェハ３０と向き合った面ではんだ金属化部を有しており、これは図面には示されていない。
【００３７】
はんだ金属化部として、たとえばＡｕＳｎはんだを用いることができる。ただし他のはんだ材料も考えられる。半導体レーザチップ４と支持ウェハ３０を接続するために接着等、代案となる接続技術を用いることも可能である。
【００３８】
この場合、半導体レーザチップのウェハ結合体４０はたとえば成長基板４１から成り、この成長基板４１の上にエピタキシャル成長により堆積された層４２が設けられている。その際、エピタキシャル成長により堆積された層４２には殊に、レーザ放射の発生に適した活性層が含まれている。
【００３９】
ウェハ結合体４０は数μｍの精度で支持ウェハ３０に取り付けられる。ついでウェハ結合体４０とコンタクト金属化部１４がはんだ付けされ、それによって機械的に固定された接続つまりウェハ結合体４０と支持ウェハ３０から成る複合体７０が形成される。
【００４０】
有利には支持ウェハ３０においてウェハ結合体４０とは反対側の下面３２に、フレーム内で引張された接着性のソーカットシートが取り付けられる。
【００４１】
第１の実施例による多数の半導体レーザを製造する方法のさらに次のステップについて、図１Ｃに示した斜視図を参照しながら説明する。このステップにおいて、ウェハ結合体４０と支持ウェハ３０から成る結合体が、取り付けブロックと半導体レーザチップ４を含む個別の半導体レーザ４０に分けられる。このような個別化をたとえばレーザカット法あるいはウェハソーイングにより行うことができる。ソーイング後、複合体７０の上に取り付けられているソーカットシートが広がる。このようにして、個別チップが個別化ラインに沿って互いに分離される。個別化により、個々の取り付けブロック３の取り付け面１３が形成される。支持ウェハ３０のための材料および用いられる個別化プロセスゆえに、取り付け面１３はきわめて平坦に形成され、これらの取り付け面は取り付けブロック３の表面に垂直な方向に対し最大でも僅かな角度誤差しかもたない。その際、この角度誤差は０．３度よりも僅かである。
【００４２】
図１Ｄには、第１の実施例に従い製造された半導体レーザ１００の斜視図が示されており、これは取り付け面１３によってモジュール支持体１５上に取り付けられている。図１Ｄに示されているように、角度誤差が僅かなことから、取り付けブロック３とは反対側の半導体チップ４表面とモジュール支持体１５の取り付け面は互いに直角を成している。
【００４３】
図２Ａ〜図２Ｄには、多数の半導体レーザを製造する既述の方法に関する第２の実施例を示す斜視図が示されている。図２Ａには、この実施例の方法における第１のステップに関する斜視図が示されている。図１Ｂを参照しながら説明したステップとは異なりこの実施例の場合、複数の半導体レーザチップ４から成るウェハ結合体４０は成長基板４１とは反対側の表面で、コンタクト金属化部１４の設けられた支持ウェハ３０の表面３１に取り付けられる。この場合、半導体レーザチップ４はいわゆるボトムエミッタ"Bottom-Emitter"構造のものである。ウェハ結合体４０には、支持ウェハ３０に向いた側の表面にはんだ金属化部が設けられており、これは支持ウェハのコンタクト金属化部上にはんだ付けされ、もしくはボンディングされる。その際、図２Ａに示されているようにコンタクト金属化部１４は、接触面各々の間に分離領域を備えた構造を有することができ、これによってウェハ結合体４０と支持ウェハ３０から成る複合体７０をあとで分割して個別化するのが簡単になる。
【００４４】
これに続くステップにおいて、成長基板４１がたとえば選択性のウェットエッチングまたはドライエッチングにより取り除かれる。さらに個々の半導体レーザチップ４の間において分離領域を形成するためにメサエッチングが実施され、ついで半導体レーザチップ４において支持ウェハ３０とは反対側に、反射を防止する活性層が取り付けられる（図２Ｂ）。その際、メサ形構造の形成を択一的に、ウェハ結合体４０と支持ウェハ３０を結合して複合体７０を形成する前にすでに行うことができる。
【００４５】
図２Ｃおよび図２Ｄを参照しながら説明する次のステップにおいて、図１Ｃおよび図１Ｄを参照しながら説明したように複合体７０が分離されて個別化され、個々の半導体レーザ１００がモジュール支持体１５に取り付けられる。
【００４６】
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら、さらに別の半導体レーザ装置について説明する。この場合、図３Ａには半導体レーザの断面図が、図３Ｂにはその平面図が略示されている。図１Ｄおよび図２Ｄを参照しながら説明した半導体レーザとは異なりこの実施例によれば、取り付けブロック３と半導体レーザチップ４との間にヒートシンク１１が配置されており、これによって半導体レーザチップ１００の動作中、半導体レーザチップ４から取り付けブロック３へ向かう放熱が改善される。この場合、ヒートシンクは半導体レーザチップ４の取り付け前に支持ウェハ３０に取り付けられ、そこに固定される。その際、ヒートシンク１１は、複合体におけるプレートとして支持ウェハ３０に取り付けることができ、あるいは個別に取り付けることができる。
【００４７】
さらに図１Ａ〜図１Ｄならびに図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら説明した多数の半導体レーザを製造する方法に関する実施例において、半導体レーザチップ４がウェハ結合体４０ではなく個別に支持ウェハ３０に取り付けられるようにすることもできる。このようにした場合であっても、多数の半導体レーザチップを効果的に製造できるという利点はそのまま得られる。さらにこのようにした場合も、支持ウェハ３０の個別化により、取り付けブロック３の表面１２に対し実質的に垂直に延在する平坦な取り付け面が形成される。
【００４８】
次に図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら、半導体レーザモジュールへの既述の半導体レーザの組み込みについて詳しく説明する。図４Ａには、第１の実施例による半導体レーザモジュールの側面図が示されている。図４Ｂには、この半導体モジュールの平面図が示されている。図４Ｃには、この半導体モジュールの斜視図が示されている。この半導体モジュールはモジュール支持体１５を有する。モジュール支持体１５はたとえばＤＢＣ Direct Bonded Copperから成るプレートである。さらにモジュール支持体が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のようなセラミック材料から成る基体を有するように構成することもでき、この基体は上面と下面に、銅から成り厚さ０．１〜０．３ｍｍ有利には０．２ｍｍの金属化部を有している。さらにこのモジュール支持体にケイ素を含めることができ、あるいはケイ素から成るようにすることができる。
【００４９】
モジュール支持体１５は取り付け面１５ａを有しており、この取り付け面１５ａはモジュール支持体１５の表面により形成されている。取り付け面１５ａの総面積つまりはモジュール支持体１５の底面積は有利には最大で１５０ｍｍ2であり、殊に有利には最大で１００ｍｍ2である。たとえば取り付け面１５ａは１１ｍｍの長さＬと６ｍｍの幅Ｗを有している。
【００５０】
取り付け面１５ａには、半導体レーザモジュールのコンポーネントが取り付けられている。取り付け面１５ａ上にはたとえばポンピング装置１が取り付けられている。ポンピング装置１はポンプ源１ａとヒートシンク１ｂを有している。ポンプ源１ａは、ヒートシンク１ｂにおいて取り付け面１５ａとは反対側に取り付けられている。ヒートシンク１ｂは、ポンプ源１ａとは反対側の面で取り付け面１５ａに取り付けられており、これはたとえばはんだ付けされており、または接着されている。ポンプ源１ａは強く発散したポンピング光を発生する。ポンプ源１ａはたとえば端面発光型半導体レーザであり、たとえば少なくとも１つの発光体領域を備えたブロードストライプレーザである。動作中にポンプ源から発せられるポンピング放射は、ポンピング光学系２を介して半導体レーザチップ４上にフォーカシングされる。
【００５１】
半導体レーザチップ４は、図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｃあるいは図３Ａ、図３Ｂを参照しながら詳述したように、半導体レーザ１００の一部分である。半導体レーザ１００には取り付けブロック３が含まれており、これは自身の取り付け面１３によってモジュール支持体１５の取り付け面１５ａ上に取り付けられており、たとえばはんだ付けされており、あるいは接着されている。約２５μｍ〜最大６０μｍの半径で半導体レーザチップ４にポンピングスポットが形成されるよう、ポンピング光学系２を介してポンピング放射１ｃが半導体レーザチップ４上にフォーカシングされる。半導体レーザチップ４は面発光型半導体レーザチップ（ＶＥＣＳＥＬ）であり、これはポンピング源１ａにより光学的にポンピングされる。半導体レーザチップ４の動作中、取り付けブロック３を介して約９０°の角度でモジュール支持体１５へ向けて熱流が生じる。
【００５２】
半導体レーザモジュールの共振器は、半導体レーザチップ４のブラッグミラー４３と端部ミラー７により規定されている。この場合、端部ミラー７の反射性表面には、半導体レーザチップ４から発せられた基本波長の電磁放射に対し高い反射性をもつ層と、周波数変換装置６により波長変換された電磁放射に対し高い反射性をもつ層を有している。半導体レーザチップ４はたとえば赤外線放射のスペクトル領域にある電磁放射を発生し、この電磁放射が周波数変換装置６により緑色光のスペクトル領域にある電磁放射に変換される。たとえばポンピング光は８０８ｎｍの波長を有しており、半導体レーザチップ４は１０６０ｎｍの波長をもつ放射を発生し、さらに周波数変換装置６は５３０ｎｍの波長をもつ放射を発生する。
【００５３】
半導体レーザモジュールは最大で３．５ｍｍの高さＨを有しており、有利には最大で３ｍｍ、殊に有利には最大で２．５ｎｍの高さを有している。ここで高さＨとは、モジュール支持体１５において取り付け面１５ａとは反対側の下面から半導体レーザモジュールの最高点までの間隔であり、この最高点はたとえば半導体レーザ１００といった半導体レーザモジュールのコンポーネントにより形成されている。
【００５４】
共振器は長さＤ１＋Ｄ２を有しており、これは最大で１０ｍｍである。
【００５５】
共振器内には波長選択性素子たとえばエタロン９が配置されている。さらに共振器内には周波数変換装置６が配置されており、これには光学的に非線形の結晶が含まれている。さらに周波数変換装置６には加熱装置６ａも含めることができ、これは光学的に非線形の結晶とモジュール支持体１５との間で取り付け面１５ａ上に配置されている。
【００５６】
周波数変換されたレーザビーム８つまりたとえば緑色のレーザ放射の出射は出力結合器５により行われ、これは偏光選択のための折り畳みミラーとしても同時に用いられる。出力結合器５は、基本波長の電磁放射に対し高い反射性をもつ層を有している。さらに出力結合器５は、周波数変換された放射に対し反射を防止するように形成された層を有している。このようにすることで基本波長の電磁放射は共振器内に保持されるのに対し、周波数変換された放射８は出力結合器５を介して半導体モジュールから出射可能となる。この実施例では出力結合器５は、基本波長の電磁放射のためのプレーンミラーとして形成されている。
【００５７】
端部ミラーは、図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら説明した実施例ではミラー取り付けブロック１０に配置されており、これはたとえばケイ素、ガラスあるいは窒化アルミニウムから成るものとすることができる。この場合、ミラー取り付けブロックはオプションである。
【００５８】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願DE102008009108.1の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に取り入れられる。
【００５９】
なお、本発明は実施例に基づく既述の説明によって限定されるものではない。すなわち本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【符号の説明】
【００６０】
３  取り付けブロック
４  半導体レーザチップ
１１  ヒートシンク
１４  コンタクト金属化部
１５  モジュール支持体
３０  支持ウェハ
３１  上面
３２  下面
４０  ウェハ結合体
４１  成長基板
４２  エピ層
７０  複合体
１００  半導体レーザ
【図１Ａ】
0005517465.tif 000002
【図１Ｂ】
0005517465.tif 000003
【図１Ｃ】
0005517465.tif 000004
【図１Ｄ】
0005517465.tif 000005
【図２Ａ】
0005517465.tif 000006
【図２Ｂ】
0005517465.tif 000007
【図２Ｃ】
0005517465.tif 000008
【図２Ｄ】
0005517465.tif 000009
【図３Ａ】
0005517465.tif 000010
【図３Ｂ】
0005517465.tif 000011
【図４Ａ】
0005517465.tif 000012
【図４Ｂ】
0005517465.tif 000013
【図４Ｃ】
0005517465.tif 000014