(57)【要約】  本願では、放出領域（５）を有する半導体ボディ（２）と、前記半導体ボディ（２）を前記放出領域（５）において電気的にコンタクトさせる第１の接続要素（３）とを備えた半導体レーザダイオードを開示し、前記半導体ボディ（２）は前記放出領域（５）において、前記第１の接続要素（３）とコンタクトし、前記半導体ボディ（２）は前記放出領域（５）に、当該半導体ボディ（２）と前記第１の接続要素（３）との間のコンタクト面（２８）を拡大する構造部（２６）を、少なくとも局所的に有する。
2019518336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放出領域（５）を有する半導体ボディ（２）と、
前記半導体ボディ（２）を前記放出領域（５）において電気的にコンタクトさせる第１の接続要素（３）と、
を備えた半導体レーザダイオードであって、
前記半導体ボディ（２）は前記放出領域（５）において、前記第１の接続要素（３）とコンタクトし、
前記半導体ボディ（２）は前記放出領域（５）に、当該半導体ボディ（２）と前記第１の接続要素（３）との間のコンタクト面（２８）を拡大する構造部（２６）を、少なくとも局所的に有する、
半導体レーザダイオード。
【請求項２】
前記構造部（２６）は、放射出射面（７）に向かう方向に増加していく密度の複数の構造体（２６ａ）を有し、
前記半導体ボディ（２）は、横方向において前記放出領域（５）の隣に配置された隣接領域（６）を有し、
前記半導体ボディ（２）は前記隣接領域（６）に、他の構造体（２７ａ）を有する他の構造部（２７）を少なくとも局所的に有し、当該他の構造部（２７）は隣接モードを減衰するように構成されており、
前記構造部（２６）の前記構造体（２６ａ）は、前記他の構造部（２７）の前記他の構造体（２７ａ）の平均高さ（ｈ）より小さい平均高さ（ｈ）を有する、
請求項１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項３】
前記構造部（２６）は、放射出射面（７）に向かう方向に増加していく密度の複数の構造体（２６ａ）を有する、
請求項１または２記載の半導体レーザダイオード。
【請求項４】
前記構造体（２６ａ）の配置が前記放射出射面（７）に近いほど、隣り合った前記構造体（２６ａ）間の距離（ｄ）が小さい、
請求項３記載の半導体レーザダイオード。
【請求項５】
少なくとも一部領域において前記構造部（２６）を有する、前記半導体ボディ（２）と前記第１の接続要素（３）との間の前記コンタクト面（２８）は、いかなる構造部も有しない前記半導体ボディ（２）と前記接続要素（３）との間のコンタクト面の少なくとも１．５倍の大きさである、
請求項１から４までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【請求項６】
前記接続要素（３）は、前記半導体ボディ（２）を前記放出領域（５）において完全に覆う金属層を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【請求項７】
前記構造部（２６）は少なくとも局所的に、円錐台、逆円錐台、角錐台、逆角錐台、円錐、逆円錐、角錐、逆角錐、円形浅皿形、逆円形浅皿形のうち少なくとも１つの構造体（２６ａ）を有する、
請求項１から６までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【請求項８】
前記構造体（２６ａ）の最大横方向延在長さは少なくとも４００ｎｍである、
請求項１から７までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【請求項９】
前記半導体ボディ（２）は前記放出領域（５）に、前記コンタクト面（２８）において前記第１の接続要素（３）に直接接する接続領域（２４）を有し、
前記接続領域（２４）はいかなる場所においても完全に貫通されていない、
請求項１から８までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【請求項１０】
前記半導体ボディ（２）は、横方向において前記放出領域（５）の隣に配置された隣接領域（６）を有し、
前記半導体ボディ（２）は前記隣接領域（６）に、他の構造体（２７ａ）を有する他の構造部（２７）を少なくとも局所的に有し、当該他の構造部（２７）は隣接モードを減衰するように構成されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【請求項１１】
前記隣接領域（６）と前記第１の接続要素（３）との間に電気絶縁性の絶縁要素（８）が配置されており、
前記絶縁要素（８）は、前記半導体ボディを前記隣接領域（６）の前記第１の接続要素（３）側において完全に覆う、
請求項１０記載の半導体レーザダイオード。
【請求項１２】
前記構造部（２６）の前記構造体（２６ａ）は、前記他の構造部（２７）の前記他の構造体（２７ａ）の平均高さ（ｈ）より小さい平均高さ（ｈ）を有する、
請求項１０または１１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項１３】
前記構造体（２６ａ）および／または前記他の構造体（２７ａ）はエッチングによって形成されている、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の半導体レーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願では、半導体レーザダイオードを開示する。
【０００２】
国際公開第２０１３／０７９３４６号に、半導体レーザダイオードが記載されている。
【０００３】
解決しようとする課題は、ビーム発散の低減を示すレーザ放射を生成できる半導体レーザダイオードを実現することである。他の１つの解決しようとする課題は、レーザ放射を特に効率的に生成できる半導体レーザダイオードを実現することである。
【０００４】
少なくとも１つの実施形態では、半導体レーザダイオードは放出領域を有する半導体ボディを備えている。
【０００５】
半導体レーザダイオードの半導体ボディはたとえば、ＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体材料またはＩＩ／ＶＩ族化合物半導体材料を含むように構成されている。半導体ボディはたとえば、基板上にエピタキシャル成長することができる。
【０００６】
半導体レーザダイオードの動作中、半導体ボディの放出領域においてレーザ放射が生成される。放出領域は、たとえば半導体レーザダイオードの長さの大部分にわたって延在し、半導体ボディの活性領域を有する。活性領域はたとえば、ｐｎ接合、２重へテロ構造、単一量子井戸構造および／または多重量子井戸構造を有する。半導体レーザダイオードは、１つまたは複数の放出領域を有することができる。とりわけ、半導体レーザダイオードは２つ以上の放出領域を有し、特に、たとえばちょうど５つの放出領域を有し、これらの放出領域を横方向において、当該放出領域の主延在方向に対して垂直方向に離隔し、かつ互いに平行に配置することができる。横方向とは、半導体レーザダイオードおよび半導体ボディの主延在平面に対して平行に延在する方向である。
【０００７】
放出領域では、横方向に対して垂直方向に延在する垂直方向の、半導体ボディの厚さを、放出領域外より厚くすることができる。その際には、放出領域はたとえば、半導体ボディのリブ状の構造として構成される。とりわけ、半導体ボディの片側、たとえばｐ型側が、放出領域において導電コンタクトされ、それに対して、放出領域外において半導体ボディの同一側は、導電コンタクトされないことが可能である。
【０００８】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、半導体レーザダイオードは、半導体ボディを放出領域において電気的にコンタクトさせる第１の接続要素を備えている。第１の接続要素は、たとえば金属層または金属積層体であり、この金属層または金属積層体はたとえば、放出領域において半導体ボディに間接的または直接的に接することができる。第１の接続要素は、半導体ボディの主面の大部分または全部を覆うことができ、その際には、第１の接続要素と放出領域との間の電気的コンタクトは、とりわけ放出領域にのみ存在する。
【０００９】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、半導体ボディは放出領域において第１の接続要素とコンタクトする。その際にはとりわけ、半導体ボディは放出領域において第１の接続要素と直接コンタクトすることができる。さらに、半導体ボディは放出領域でのみ第１の接続要素と直接コンタクトし、放出領域外では半導体ボディと接続要素との間に直接的なコンタクトが存在しないことが可能である。
【００１０】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、半導体ボディは放出領域に、当該半導体ボディと第１の接続要素との間のコンタクト面を拡大する構造部を、少なくとも局所的に有する。具体的には、半導体ボディの放出領域の第１の接続要素側は平面および平坦ではなく、半導体ボディと第１の接続要素とが互いにコンタクトするコンタクト面が未パターニングの半導体ボディのコンタクト面より拡大するように、構造部を有する。構造部は、多数の構造体を有することができ、これらの構造体はたとえば半導体ボディの凸部および／または凹部によって形成されている。
【００１１】
少なくとも１つの実施形態では、
放出領域を有する半導体ボディと、
当該半導体ボディを放出領域において電気的にコンタクトさせる第１の接続要素と
を備えた半導体レーザダイオードであって、
半導体ボディは放出領域において、第１の接続要素とコンタクトし、
半導体ボディは放出領域に、当該半導体ボディと第１の接続要素との間のコンタクト面を拡大する構造部を、少なくとも局所的に有する
半導体レーザダイオードを開示する。
【００１２】
半導体レーザダイオードの動作時には、放出領域においてたとえば、少なくとも９７０ｎｍの波長のレーザ放射、たとえば９７５ｎｍまたは９８０ｎｍの波長のレーザ放射が生成される。こうするため、半導体レーザダイオードの半導体ボディはたとえば、ＩｎＧａＡｓの材料系をベースとする。また半導体レーザは、紫外光から赤外光までのスペクトル領域の電磁放射を生成する半導体レーザであって、これに対応した適切な材料系、とりわけＩＩＩ／Ｖ化合物半導体材料をベースとする半導体レーザとすることもできる。
【００１３】
本願にて記載されている半導体レーザダイオードは、とりわけ以下の考察に基づいている：動作時に半導体レーザによって生成された電磁放射のビーム発散が大きくなる原因は、半導体レーザの共振器内部での自己集光である。この自己集光は、熱レンズの形成によって生じる。不均一な温度分布を有する領域を通過するときに、生成された電磁放射の波面が変形する。とりわけ半導体レーザダイオードは、光出射面に向かう方向に、たとえば高反射性のミラーファセットを有する、半導体レーザダイオードの共振器の光出射面とは反対側と比較して大きく加熱する。半導体ボディの半導体材料の屈折率の温度依存性と、半導体ボディの半導体材料の光利得の温度依存性とに起因して、上述の熱レンズは形成され、これは半導体レーザダイオードの光利得を低減する。さらに、生成されるレーザ放射のビーム発散も増大し、これはとりわけ、たとえばガラスファイバ等へのレーザ放射の入射にとって不利となる。
【００１４】
本願にて記載されている半導体レーザダイオードはとりわけ、半導体ボディと第１の接続要素との間のコンタクト面が拡大することによって、半導体レーザダイオードから熱を排出する面積が拡大するので、動作中の半導体レーザダイオードからの放熱が改善される、との認識に基づいている。放出領域に半導体ボディの構造部を導入することにより、たとえば共振器長および幅等の、半導体レーザダイオードを決定する幾何学的形態を変えることなく、熱を排出する面積の拡大を達成することができる。この構造部によって、半導体レーザダイオードの少なくとも放出領域が、パターニングされていない半導体ボディより良好に冷却され、動作中に半導体レーザダイオードの、特に上述の熱レンズが生じる領域の温度を低下させることができる。
【００１５】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、少なくとも一部領域において構造部を有する、半導体ボディと第１の接続要素との間のコンタクト面は、いかなる構造部も有しない半導体ボディと接続要素との間のコンタクト面の少なくとも１．５倍の大きさである。具体的には、構造部を形成するために、底面の他にさらに周面を有する構造体が使用され、これによってコンタクト面が拡大する。構造体がたとえば円錐台である場合、円錐台の高さに依存して、たとえば底面の２倍を達成することができ、これによって、単位面積当たり約２倍の熱量を排出することができる。
【００１６】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、接続要素は、半導体ボディを放出領域において完全に覆う金属層を有する。たとえば、接続要素が金属層を含み、または金属層から成ることが可能である。たとえば金属層は、たとえば金等の伝熱性が良好な金属を含むように構成することができ、またはかかる金属から成ることができる。金属層は、とりわけスパッタリングまたは蒸着によって半導体ボディ上に成膜することができ、これによって、コンタクト面に途切れ目の無い金属層が形成されるように金属層を構造部の構造体の全部に塗布することができる。
【００１７】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、構造部は少なくとも局所的に、円錐台、逆円錐台、角錐台、逆角錐台、円錐、逆円錐、角錐、逆角錐、円形浅皿形、逆円形浅皿形のうち少なくとも１つの構造体を有する。つまり、構造体を半導体ボディの凸部または凹部として形成することができる。これらの構造体は、製造誤差の範囲内で上記の幾何学的立体によって与えられ、または少なくとも近似することができる。すなわち、製造誤差に鑑みて構造体は厳密な幾何学的形状から偏差することができる。さらに、構造体は任意の底面を有することができる。たとえば、角錐、逆角錐、角錐台または逆角錐台として形成された構造体は、ｎ角形の底面を有することができる。ここで、ｎ≧３である。
【００１８】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、構造体の最大横方向延在長さは少なくとも４００ｎｍである。最大横方向延在長さとは、たとえば構造体の底面等における当該構造体の最大径である。構造体のうち有利には大部分すなわち少なくとも５０％、とりわけ少なくとも７５％の最大横方向延在長さは、少なくとも４００ｎｍである。かかる最大横方向延在長さは、半導体ボディと第１の接続要素との間のコンタクト面を拡大するために有利であることが判明した。というのも、このように大きな構造体によってコンタクト面を特に格段に拡大することができるからである。
【００１９】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、構造部は構造体の密度を有し、当該構造体の密度は、半導体レーザダイオードの放射出射面に向かう方向に増加していく。
【００２０】
半導体レーザダイオードは放射出射面の領域に、動作時に半導体ボディの温度が最大になる領域を有する。ここで熱レンズの作用を補償するためには、高温の領域に構造部の可能な限り多くの構造体を設けることによって、構造部をこの領域において特に高い密度にすることが有利であることが判明している。とりわけ構造部の密度は、構造部を有しない半導体レーザの動作時の放出領域の温度プロファイルに追従するように選択することができる。これは、構造部を有しない同一構造の半導体レーザダイオードの放出領域の特定の位置において温度が高くなるほど、当該位置において構造部の構造体の密度を高く選択する、ということである。
【００２１】
たとえば、隣り合った構造体間の距離を選択すること、および各構造体の大きさを選択することによって、密度を調整することができる。
【００２２】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、構造体の配置が放射出射面に近いほど、隣り合った構造体間の距離が小さくなる。（構造体の大きさが変わらない場合）隣り合った構造体間の距離を介して構造体の密度を調整することができる。構造体の配置が放射出射面に近いほど距離を小さく選択することにより、構造部を有しない同一構造の半導体レーザダイオードが特に高い温度を示す領域における隣り合った構造体間の距離が特に小さく選択される。このことにより、この領域における構造体の密度が他の領域より高くなる。
【００２３】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、半導体ボディは放出領域に、コンタクト面において第１の接続要素に直接接する接続領域を有し、この接続領域はいかなる場所においても完全に貫通されない。半導体ボディの接続領域は、たとえば半導体ボディの特に高濃度ドープされた層である。たとえば、この接続層は高濃度ｐ型ドープされた層である。ドーパント濃度は、少なくとも５・１０１８／ｃｍ３、とりわけ少なくとも１０１９／ｃｍ３とすることができる。この層は、封止層または「キャップ」層とも称することができる。
【００２４】
接続領域は垂直方向において、半導体ボディのうち放出領域に属しない領域より突出することができる。具体的には、接続領域における半導体ボディの厚さは、隣の領域より大きく、そのより大きな厚さは、接続領域の半導体層に基づく、ということである。
【００２５】
構造部はこの接続領域にあり、その構造体は、接続領域をどの位置においても完全に貫通しないように選択される。換言すると、接続領域の厚さは構造部によって部分的に小さくなるが、接続領域はどの場所にも、当該接続領域を貫通する孔を有しない、ということである。このことにより、第１の接続要素は放出領域において半導体ボディの接続領域に完全に接することができ、半導体ボディの接続領域を貫通しないことが保証される。
【００２６】
以上のことにより、第１の接続要素が、半導体ボディのうち高濃度ドープにより特に低いオーム抵抗を示す領域に接することが保証される。
【００２７】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、半導体ボディは、横方向において放出領域の隣に配置される隣接領域を有する。とりわけ、半導体ボディは隣接領域に、他の構造体を有する他の構造部を少なくとも局所的に有し、当該他の構造部は隣接モードを減衰するように構成されている。
【００２８】
隣接領域では、半導体ボディは有利には、第１の接続要素によって電気的にコンタクトされない。たとえば、半導体ボディと第１の接続要素との間において隣接領域に電気絶縁性の絶縁要素が存在し、かつ／または第１の接続要素は放出領域にのみ設けられている。半導体レーザダイオードは、上述の隣接領域を複数有することができる。たとえば、半導体レーザダイオードが有する放出領域が１つのみである場合、放出領域の長手延在軸の両側に隣接領域を配置することができ、かかる場合にはこれによって、半導体レーザダイオードは２つの隣接領域を有する。半導体レーザダイオードが有する放出領域が２つ以上である場合、隣接領域はとりわけ、放出領域間に配置することができる。その際には、半導体ボディはたとえば、隣接領域と放出領域とから成る。
【００２９】
本実施形態では、半導体ボディは隣接領域に他の構造部を有し、この他の構造部はたとえば、当該他の構造部の他の構造体における電磁放射の散乱および／または電磁放射の吸収によって隣接モードを減衰するように構成されている。この減衰は、隣接モードの発振を抑圧する大きさにすることができる。
【００３０】
他の構造部も同様に、さらに半導体レーザダイオードの動作中の半導体ボディの除熱の改善に寄与することができる。
【００３１】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、隣接領域と第１の接続要素との間に、半導体ボディの当該隣接領域の第１の接続要素側を完全に覆う電気絶縁性の絶縁要素が配置されている。絶縁要素はたとえば、電気絶縁性の材料を含むように構成された層または積層体である。
【００３２】
たとえば絶縁要素は、二酸化シリコンから成る層または窒化シリコンから成る層である。隣接領域が絶縁要素によって電気的に絶縁されるので、第１の接続要素が半導体ボディを放出領域と隣接領域とにおいて覆うことができるように第１の接続要素を大面積にすることができる。このことにより、極端な事例では半導体ボディの第１の接続要素側の全部を第１の接続要素によって完全に覆うことができる。これによって、伝熱性が高い第１の接続要素を選択することにより、半導体レーザダイオードの動作中に半導体ボディの除熱を特に効果的に行うことができる。
【００３３】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、構造部の構造体の平均高さは、他の構造部の他の構造体の平均高さより小さい。換言すると、構造部は放出領域に、隣接領域の他の構造部より平坦な他の構造体を有することができる。この高さは、垂直方向に測定することができる。
【００３４】
半導体ボディの接続領域が隣接領域にも及ぶ場合、とりわけ、他の構造部は、当該接続領域を完全に貫通する他の構造体を有することが可能である。これが隣接領域において可能である理由は、そうしない場合、ここに半導体ボディの電気的接続がなされることは望ましくないからである。
【００３５】
このようにして、比較的大きい高さを有する他の構造体は半導体ボディ内のさらに奥に突出し、これによって、隣接モードを低減する他の構造体の作用が向上する。
【００３６】
半導体レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態では、構造体および／または他の構造体はエッチングによって形成される。すなわち、構造部および／または他の構造部をエッチングプロセスによって作製する。このエッチングプロセスは、たとえば化学ドライエッチングまたは化学ウェットエッチングとすることができる。たとえば、ステッパを用いてフォトリソグラフィにより、またはいわゆるナチュラルリソグラフィにより、構造体および他の構造体を形成することができる。構造体および／または他の構造体がエッチングにより形成されているとの発明特定事項は、特に、完成製品において証明できる物の発明特定事項である。たとえば半導体技術の従来の分析手法によって、たとえば顕微鏡または電子顕微鏡による検査によって、構造体がエッチングによって形成されたものであるか、または他の製造方法によって形成されたものであるかを特定することができる。よって、エッチングは完成製品において一義的に証明できるものである。
【００３７】
以下、実施例と、これに関連する図面とを参照して、本願にて開示されている半導体レーザダイオードについて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願にて記載されている半導体レーザダイオードによって解決される問題を詳細に説明するための図である。
【図２】本願にて記載されている半導体レーザダイオードの実施例の概略的な断面図である。
【図３】本願にて記載されている半導体レーザダイオードの実施例の概略的な断面図である。
【図４】本願にて記載されている半導体レーザダイオードの一実施例の概略図である。
【図５】本願にて記載されている半導体レーザダイオードの実施例において使用される構造部等の構造部を詳細に説明するための概略図である。
【図６Ａ】本願にて記載されている半導体レーザダイオードの実施例の中間製品の概略図である。
【図６Ｂ】本願にて記載されている半導体レーザダイオードの実施例の中間製品の概略図である。
【００３９】
図面中、同一、同種または同一作用の構成要素には、同一の符号を付している。単位が明示的に表示されていない場合は、図面と、当該図面中に示した各構成要素相互のサイズ比率は、実寸通りでないと捉えるべきである。むしろ見やすくするために、および／または理解しやすくするために、各構成要素を過度に大きく図示している場合がある。
【００４０】
図１は、従来の半導体レーザダイオードの概略図である。半導体レーザダイオードは支持体１を備えており、この支持体１上に半導体ボディ２が設けられている。半導体ボディ２は中央の放出領域５を有し、また、当該放出領域５を両側で包囲し当該放出領域５に隣接する２つの隣接領域６を有する。半導体レーザダイオードは放出領域５に放射出射面７を有する。
【００４１】
放射出射面７には、温度挙動を検査するためにサーモカメラが向けられる。図１のグラフは、半導体レーザダイオードを動作させる複数の異なる電流の場合の半導体ボディ２のサーモカメラ側の側面における温度Ｔを、位置Ｐに依存して示す。同グラフでは、放出領域５の放射出射面７における温度が動作電流の増加と共に大きく上昇することが分かる。このことによって、上述のように熱レンズが形成され、この熱レンズが、半導体レーザダイオードによって動作中に生成されるレーザ放射の効率およびビーム品質を低下させる。
【００４２】
図２の概略的な断面図を参照して、本願にて記載されている半導体レーザダイオードの第１の実施例を詳細に説明する。半導体レーザダイオードは支持体１を備えている。支持体１はたとえば、半導体レーザダイオードの半導体ボディ２をアクティブまたはパッシブに冷却するように構成されたヒートシンクとすることができる。
【００４３】
半導体レーザダイオードの半導体ボディ２は、ｎ型領域２１、ｐ型領域２２、およびｎ型領域２１とｐ型領域２２との間の活性領域２３を有する。半導体レーザダイオードの動作中、活性領域２３において電磁放射が生成されて増幅される。
【００４４】
半導体ボディは、両側において隣接領域６によって包囲されている中央の放出領域５に分類されている。半導体ボディは放出領域５でのみ、ｐ型側で電気的に接続される。こうするために、半導体ボディは接続領域２４を有し、この接続領域２４は放出領域５に設けられており、たとえば高濃度ｐ型ドープされた半導体材料を含むように構成されている。接続領域２４は本実施例では、半導体ボディ２の他の残りの部分よりストライプに沿って垂直方向Ｖに突出している。この垂直方向Ｖは、半導体ボディの主延在平面に対して平行に延在する横方向Ｌに対して垂直である。
【００４５】
半導体レーザダイオードはさらに放射出射面７を有し、放射出射面７は、半導体ボディの外部ファセットの、活性領域２３の放出領域５の領域に位置する。
【００４６】
第１の接続要素３を介して、半導体ボディ２はｐ型側で導電接続される。第１の接続要素３はたとえば、スパッタリングまたは蒸着を用いて作製された金属層を有するように構成されている。接続要素３は、半導体ボディ２の接続領域２４と直接コンタクトしている。各隣接領域６では、半導体ボディ２と第１の接続要素３との間にそれぞれ絶縁要素８が配置されており、この絶縁要素８はたとえば、たとえば窒化シリコン等の電気絶縁性の材料を含むように構成されている。
【００４７】
半導体ボディ２は放出領域５の第１の接続要素３側に、多数の構造体２６ａを含む構造部２６を有する。この構造部２６によって、接続領域２４が平面および平坦である構成より、半導体ボディ２と第１の接続要素３との間のコンタクト面２８が拡大する。構造体２６ａは接続領域２４を貫通していないので、接続領域２４は第１の接続要素３によって完全には貫通されない。
【００４８】
接続要素３はたとえば、はんだ材料を用いて支持体１に熱的および電気的に接続することができる。
【００４９】
半導体ボディ２は第１の接続要素３と反対側に第２の接続要素４を備えており、この第２の接続要素４を介して半導体ボディはｎ型側でコンタクトされる。第２の接続要素４はたとえばコンタクト箇所４１を有し、このコンタクト箇所４１はボンディングパッドとすることができ、コンタクト箇所４１はコンタクトワイヤ４２と導電接続されている。
【００５０】
第１の接続要素３および第２の接続要素４は双方とも、半導体ボディ２の両主面、すなわち下面および上面を完全に覆う。これによって、半導体ボディ２と支持体１との特に良好な熱的結合が可能になる。この構造部２６によって、放出領域５における熱的結合が特に良好になり、かかる熱的結合によって熱レンズの形成が抑えられる。
【００５１】
図３を参照して概略的な断面図に基づき、本願にて記載されている半導体レーザダイオードの他の一実施例を詳細に説明する。図２の実施例に対して追加的に、図３の半導体レーザダイオードは隣接領域６にも、半導体ボディ２の他の構造部２７を有する。他の構造部２７は構造体２７ａを有する。この他の構造部２７は、構造部２６より半導体ボディ内の奥深くに及ぶ。しかし、他の構造部２７は活性層２３を完全分断しない。
【００５２】
他の構造部２７の第１の接続要素３側は絶縁部８によって覆われており、これによって隣接領域６は電気的に接続されない。
【００５３】
図４の概略図は、本願にて記載されている半導体レーザダイオードの一実施例の平面図である。半導体レーザダイオードは中央の放出領域５を有し、放出領域５はリブ状に延在し、両側において隣接領域６によって包囲されている。図４の概略図では、それぞれ異なる温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の複数の領域が示されている。温度Ｔ２は温度Ｔ１より高く、温度Ｔ３は温度Ｔ２より高い。
【００５４】
これによって図４から、放射出射面７の領域において温度が最大になり、よって、この領域において熱レンズ作用が最も顕著になることが分かる。これを補償するため、放出領域５において、構造部２６を有しない半導体レーザダイオードの場合の温度が高いほど構造部２６を高密度に構成することができる。すなわち、放射出射面７からの距離が小さいほど、構造部２６の構造体２６ａを高密度に配置することができ、構造体２６ａの相互間の距離ｄが小さく選択される。放出領域５の温度プロファイルは放物線に類似し、構造部２６はこの形状に鑑みて最適化することができる。
【００５５】
図５Ａ〜５Ｄの概略図を参照して、構造部２６の形成について異なる複数の実施例を示す。他の構造部２７の構造体２７ａも同一または類似の構成とすることができる。
【００５６】
図５Ａおよび図５Ｂは、円形浅皿形としての構造体２６ａ，２７ａの構成を示しており、図５Ｂを参照して示す構造体の高さｈはより大きく選択されている。構造体２６ａ，２７ａは相互間にそれぞれ距離ｄを有する。円形浅皿形に代えて、構造体を、半導体ボディ２に凹部または窪部として配された逆円形浅皿形として形成することもできる。
【００５７】
図５Ｃは、円錐台または角錐台としての構造体２６ａ，２７ａの構成を示す。構造体２６ａ，２７ａがたとえば４００ｎｍの直径Ｄと１６０ｎｍの高さｈと７５°の円錐角αとを有する円錐台である場合、構造体２６ａ，２７ａを２次元の６角形の高密度パッケージングで配置すると、円錐台の底面の他にその周面もコンタクト面２８に寄与することによって、底面の約２倍を達成することができる。
【００５８】
図５Ａ〜５Ｄに示されている構造体２６ａ，２７ａの他、これらの構造体を逆にしたものを、半導体ボディの凹部または窪部として使用することもできる。
【００５９】
構造体２６ａおよび他の構造体２７ａは、とりわけエッチングによって作製することができる。このエッチングは、マスクを用いてフォトリソグラフィプロセスによって行うことができ、また、ナチュラルリソグラフィを用いて行うこともできる。
【００６０】
構造体２６ａによって、放熱のためのコンタクト面２８が拡大する他に、放出領域５における電気的コンタクト面も拡大し、かかる電気的コンタクト面によって、コンタクトに係る電気抵抗が低下する。本願にて記載されている構造部２６および他の構造部２７を使用することの他の１つの利点は、半導体レーザダイオードの一般的構成の何らかの変更を行う必要なく、本願にて記載されている構造部を半導体レーザダイオードの既存のデバイス仕様に適用できることである。つまり、熱レンズを低減するための本発明の措置は、既に構想完了した半導体レーザダイオードにも使用できるので、実用化を特に迅速かつ低コストで行うことができる。
【００６１】
図６Ａおよび図６Ｂの概略的な平面図は、本願にて記載されている半導体レーザダイオードの実施例の中間製品の抜粋を示す。両図ではそれぞれ、放出領域５および隣接領域６の抜粋を示している。放出領域５には構造体２６ａが存在し、隣接領域６には他の構造体２７ａが存在する。構造体形状および構造体の大きさは、図６Ａの実施例では同一に選択されている。図６Ｂの実施例では、他の構造体２７ａは構造体２６ａより大きい高さｈを有するように選択されている。他の構造体２７ａは隣接モードを減衰するために特に適したものであるのに対し、構造体２６ａは、半導体レーザダイオードの接続領域２４を完全に貫通しないように平坦な構成になっている。
【００６２】
放出領域５では、構造部２６はその後、第１の接続要素３の一部であるメタライジング部によって覆われる。隣接領域６では、絶縁要素８の電気絶縁性の材料によって他の構造体２７ａを覆う。
【００６３】
全体的に、本願にて記載されている半導体レーザダイオードは、半導体ボディ２の放出領域５における放熱が特に良好である点で優れており、特に放射出射面７の領域すなわち光出射ファセットの領域における放熱を改善することができる。これによって熱レンズの作用が低減し、このことによって全体的に、ビーム品質の改善とレーザ放射の生成効率の向上の点で優れた半導体レーザダイオードが達成される。
【００６４】
本発明は、実施例を参照した上記説明を以て、当該実施例に限定されることはない。むしろ本発明は、他のいかなる特徴も、また各特徴のいかなる組み合わせも包含しており、これには特に、請求項にて記載した各特徴のいかなる組み合わせも包含されている。このことは、他の特徴または他の組み合わせ自体が、特許請求の範囲または実施例に明示的に記載されていない場合にも同様に当てはまる。
【００６５】
本願は独国特許出願第１０２０１６１１０７９０．５号の優先権を主張するものであり、その開示内容は、参照により本願の開示内容に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６６】
１  支持体
２  半導体ボディ
２１  ｎ型領域
２２  ｐ型領域
２３  活性領域
２４  接続領域
２６  構造部
２６ａ  構造体
２７  他の構造部
２７ａ  他の構造体
２８  コンタクト面
３  第１の接続要素
４  第２の接続要素
４１  コンタクト箇所
４２  コンタクトワイヤ
５  放出領域
６  隣接領域
７  放射出射面
８  絶縁要素
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  温度
ｄ  距離
Ｄ  直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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