(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの共通の不活性基板上に並列配置された複数の個別エミッタ（１０１）を含み、前記個別エミッタがそれぞれ電気的接触用のコンタクト窓（１９、２０）を有し、前記コンタクト窓がそれぞれ個別エミッタ（１０１）に不活性基板と対向する前面側に配置されているモノリシック半導体レーザ素子（１００）において、
前記個別エミッタ（１０１）がそれぞれ多層のエピ構造（１８）を含み、
前記エピ構造がそれぞれエピ基板（１７）の上に、前記エピ基板（１７）が前記エピ構造（１８）により完全には覆われないように形成され、
前記エピ構造（１８）が少なくとも１つのｐドープクラッド層と少なくとも１つのｎドープクラッド層とを含み、
ｐコンタクト窓（１９）がｐドープクラッド層の電気的接触のため前面側で前記エピ構造（１８）の上に配置され、
ｎコンタクト窓（２０）がｎドープクラッド層の電気的接触のため前面側で前記エピ基板（１７）の上に、前記エピ基板（１７）が前記エピ構造（１８）により覆われない範囲に配置され、
前記個別エミッタ（１０１）が前記不活性基板と間接的にその間に配置されたボンド面（１１）を介して接続されるとともに、
前記個別エミッタ（１０１）が前記ボンド面（１１）からその間に配置された絶縁層（７）により電気的に絶縁されることを特徴とするモノリシック半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記個別エミッタ（１０１）のコンタクト窓（１９、２０）が、前記個別エミッタ（１０１）が互いに電気的に直列接続されるように金属皮膜（２１、２２）により接合されることを特徴とする請求項１記載のモノリシック半導体レーザ素子（１００）。
【請求項３】
少なくとも１つの前記個別エミッタ（１０１）のｐコンタクト窓（１９）の１つが隣接する前記個別エミッタ（１０１）の少なくとも１つの個別エミッタ（１０１）のｎコンタクト窓（２０）と前記金属皮膜（２１、２２）により導電接合されることを特徴とする請求項２記載のモノリシック半導体レーザ素子（１００）。
【請求項４】
前記不活性基板上での前記個別エミッタ（１０１）の配列を決定する立体的構造体（１５）の形成を構造化工程で行い、
構造化工程で、前記個別エミッタ（１０１）に対応する個別構造（１４）を不活性基板を含む１つの多層基体から形成し、前記個別構造（１４）が前記不活性基板から剥がれないようにし、前記不活性基板に対向する前記個別構造（１４）の前面側を前記コンタクト窓（１９、２０）の形成のために用いることを特徴とする請求項１記載のモノリシック半導体レーザ素子（１００）の製造方法。
【請求項５】
前記多層基体が少なくとも１つのエピ構造層（６）、１つのエピ基板層（５）および不活性板（４）の上に施される１つの不活性基板（１０）を有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記多層基体の前記エピ構造層（６）および前記エピ基板層（５）が構造化工程において前記個別構造（１４）を形成するため部分的に削除されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
構造化工程において電流注入用の接触ストライプ（１２）が前記エピ構造層（６）に取り付けられることを特徴とする請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
前記エピ構造層（６）が構造化工程において部分的に前記エピ基板層（５）の高さまで切除され、前記エピ基板層（５）が完全には前記エピ構造層（６）により覆われないようにすることを特徴とする請求項５から７の１つに記載の方法。
【請求項９】
構造化工程がリトグラフィを含むことを特徴とする請求項４から８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
パッシベーション工程において、構造化工程で形成された前記立体的構造体（１５）を全面的にパッシベーション層（１６）で不動態化することを特徴とする請求項４から９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記パッシベーション層（１６）を前記コンタクト窓（１９、２０）の開放のため乾式または湿式化学的エッチングにより部分的に除去することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記コンタクト窓（１９、２０）に金属膜形成工程で金属皮膜（２１、２２）を施し、前記個別エミッタ（１０１）に対応する個別構造（１４）を直列接続することを特徴とする請求項４から１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記金属膜形成工程を２段階で行い、
第１の金属膜形成工程で第１の金属皮膜（２１）を立体的構造体（１５）の上に形成し、前記第１の金属皮膜をエピ基板（１７）の上に配置されたｎコンタクト窓（２０）と接触させ、
第２の金属膜形成工程で少なくとも１つの第２の金属皮膜（２２）を形成し、前記第２の金属皮膜がｎコンタクト窓（２０）に接触する少なくとも１つの第１の金属皮膜（２１）を隣接する個別構造（１４）のエピ構造（１８）上に配置されたｐコンタクト窓（１９）に接合することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記不活性基板が少なくとも２つの層構造（１、２）から形成され、前記層構造がボンディング工程でボンドにより互いに接合されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１５】
第１の層構造（１）がエピ構造層（６）、エピ基板層（５）、絶縁層（７）および第１のボンド層（８）の層列を含み、
第１の層構造（１）がエピ構造層（６）側で別の不活性板（３）の上に形成され、
前記不活性板が、第１のボンド層（８）が第２の層構造（２）の第２のボンド層（９）とボンディング工程で接合された後に、除去されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の層構造（２）が前記第２のボンド層（９）と不活性基板（１０）を含み、
前記第２の層構造（２）が不活性基板（１０）側で不活性板（４）の上に施されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記モノリシック半導体レーザ素子（１００）が前記立体的構造体（１５）を分割するにより形成されることを特徴とする請求項４から１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
請求項１から３の１つに記載された半導体レーザ素子（１００）を備えたレーザ装置。
【請求項１９】
前記半導体レーザ素子（１００）が光学的媒体の光ポンピングのために配置されることを特徴とする請求項１８記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、モノリシック半導体レーザ素子、このモノリシック半導体レーザ素子の製造方法並びにこのモノリシック半導体レーザ素子を備えたレーザ装置に関する。
【０００２】
高出力密度を有する半導体レーザ素子もしくはレーザダイオードアレイはたとえば固体、ファイバおよびディスクレーザの光ポンピング、直接的材料加工または医療上の治療もしくは診断など種々の分野において多面的な用途を有する。
【０００３】
これらの用途において必要な光出力は、典型的には個々のレーザダイオードもしくは個別エミッタから供給することはできない。それゆえ通常は、半導体レーザ素子における多数の個別エミッタを電気的に並列または直列に接続している。
【０００４】
典型的には個別エミッタの直列接続に関与する公知の半導体レーザ素子を互いに空間的に離れた多数の個別ミッタから形成し、これらを後で直列接続している。その限りにおいてこのような構成はモノリシック構造を示さない。その結果各個別エミッタに対し個々に光学調整を行わなければならず、比較的経費のかかるものとなる。さらに個別エミッタは通常は別々のヒートシンクの上に形成しなければならない。半導体レーザ素子におけるこのように互いに接続される個別エミッタの数は一般に２０個以下の範囲である。このような構成で有利なことは、半導体レーザ素子の運転電流が配列における個別エミッタの数と無関係に個々の個別エミッタの運転電流に相応することである。直列接続を有する半導体レーザ素子に印加される電圧は個別エミッタに印加される電圧の和に相応する。
【０００５】
並列接続された個別エミッタを有する半導体レーザ素子の場合にはモノリシック構成、いわゆるレーザダイオードレイまたはバーが公知であり、この場合電気的接触は個別エミッタの相対向する側で行われる。この種のモノリシック構造は半導体レーザ素子全体に対しコリメーション方向ごとに唯１つのレンズを必要とするだけなので、比較的簡単なレンズの組み立てを可能にする。個別エミッタの並列回路を有する半導体レーザ素子の主要な欠点は運転に必要な電流が各個別エミッタを流れる電流の和に相当するほど大きいことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この従来技術から出発して本発明の課題は、上述の欠点を大幅に回避した改良された半導体レーザ素子を提供することにある。さらに本発明の課題はこのような改良された半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
装置に関する課題は、請求項１の特徴を有する冒頭に述べた種類の半導体レーザ素子によりもしくはこのような半導体レーザ素子を有する請求項２０に記載のレーザ装置により解決される。
【０００８】
方法に関する課題は、請求項６の特徴を有する冒頭に述べた種類のモノリシック半導体レーザ素子の製造方法により解決される。
【０００９】
本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象である。
【００１０】
モノリシック半導体レーザ素子は１つの共通の不活性基板上に並列配置されそれぞれ電気的接触のためのコンタクト窓を有する多数の個別エミッタを含み、コンタクト窓は各個別エミッタに不活性基板に対向する前面側に配置される。
【００１１】
レーザ光を作るため各個別エミッタは再結合領域を有するが、この領域は各個別エミッタの多層のエピ構造のｐドープ範囲とｎドープ範囲の間にある。このエピ構造は１つのエピ基板の上に施されたエピタキシャル層の多層構造である。エピ基板はエピ構造によって完全には覆われないので、エピ基板も前面側のコンタクト窓により電気的に接触可能となる。
【００１２】
エピ基板としてはＩＩＩ−V半導体材料、特にGaAs、InPまたはGaSbが使用されると有利であり、この材料はｎドープされると特に有利である。
【００１３】
エピ構造は少なくとも１つのｐドープクラッド層と少なくとも１つのｎドープクラッド層を含む。本発明の１つの具体的な実施例ではエピ構造としてエピ基板の上に施されたエピタキシャル層はｎドープクラッド層、ｎ側導波路層、量子井戸構造、ｐ側導波路層、ｐドープクラッド層の層列を含む。レーザ光を作る再結合プロセスはこの有利な実施例では、たとえばInGaAs、InGaAsP、GaInSbおよび／またはGaInAsSbを含む層により形成される量子井戸構造において行われる。ドープクラッド層および／または導波路層は可能な実施例ではAlGaAs、InGaAsP、AlGaAsSbから成る。ｐドープ接触層は可能な実施例ではGaAs、GaSb、InPおよび／またはInGaAsからなる。
【００１４】
ｐドープクラッド層の電気的接触にはｐコンタクト窓が前面側でエピ構造の上に配置される。相応してｎドープクラッド層の電気的接触はｎコンタクト窓を介して行われ、このコンタクト窓は前面側でエピ基板がエピ構造により覆われていない範囲でエピ基板の上に配置される。
【００１５】
半導体レーザ素子のモノリシックの、すなわちほぼ一体の構造は不活性基板上の個別エミッタの配列を決める立体的構造体（raeumlich zusammenhaengende Struktur）により生じる。この立体的構造体は相応する層構造を有する１つのウエハ積層体（ウエハスタック）により形成され、このウエハ積層体は続いて傷付けおよび分割により個別化、すなわち個々の半導体レーザ素子に分割される。
【００１６】
本発明による半導体レーザ素子素子はしたがってコスト的に良好で大量の個数を製造できる。その上に１つの共通の不活性基板上の個別エミッタの配列は、半導体レーザ素子全体がコリメーション方向ごとに単に１つのレンズを必要とするだけなので、レンズの簡単な組み立てを可能にする。同時に不活性基板に対向する前面側に電気的接触のために設けられたコンタクト窓を配置することは個別エミッタの直列接続を特に有利に可能にする。半導体レーザ素子全体を流れる運転電流は、したがって各個別エミッタを流れる運転電流に相当するので、レーザ光を作るために設けられる個別エミッタの数に関する半導体レーザ素子の制限はなくなる。その結果、特に出力の良好な半導体レーザ素子を供給することができる。半導体レーザ素子全体の冷却には単に１つのヒートシンクを設けるだけでよいので、組み立て経費を最小限にすることができる。
【００１７】
有利な実施形態では、モノリシック半導体レーザ素子の個別エミッタは不活性基板に間接的にその間に配置されたボンド面を介して接合される。このような実施例は特にその製造に関しては、ボンディング前にその層厚に関して選択的に製造すべき半導体レーザ素子の特殊な要件に適合させることができる２つの多層の層構造体をボンド面により互いに接合できるので、有利である。ボンド面はたとえば金、アルミニウム、ゲルマニウム、錫、感光性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（BCB）、ポリイミドおよび／またはスピンオングラス（SOG）から成る。
【００１８】
本発明の可能な実施例によれば特に導電材料がボンディングのために使用できるので、有利には絶縁層を個別エミッタとボンド層の間に配置すれば、個別エミッタの裏面側の電気的絶縁を形成できる。個別エミッタの接続は前面側に配置されたコンタクト窓を介して行われる。
【００１９】
個別エミッタのコンタクト窓を金属被膜により接続し、個別エミッタを互いに電気的に直列に接続すると特に有利である。このような金属皮膜の形成はウエハ面上で唯一の製造工程において、すなわち不活性基板上の個別エミッタの配列を規定する立体的構造体の個別化の前に行われる。裏面側の、すなわち不活性基板側の付加的な配線ボンディングプロセスはこのため不要になる。
【００２０】
少なくとも１つの個別エミッタのｐコンタクト窓の１つをこの少なくとも１つの個別エミッタに隣接する個別エミッタのｎコンタクト窓に金属被膜により導電接続すると有利である。金属被膜は個別エミッタの直列接続を保証するが、その際電流を流すための導電接続は専ら半導体レーザ素子の前面側で行われる。
【００２１】
上述のモノリシック半導体レーザ素子の製造方法では、不活性基板上の個別エミッタの配列の形成を決める立体的構造体はウエハ面上での構造化工程で行われる。構造化工程では従って個別エミッタに対応する個別構造は不活性基板を含む１つの多層の基体から形成される。構造化工程での個別構造の形成はこの場合、個別構造が不活性基板もしくは不活性層から剥がれないように行われる。不活性基板に対向する個別構造の前面側はコンタクト窓の形成のために用いられる。
【００２２】
不活性層は構造化されたウエハ積層体の個別化後に、すなわち不活性基板上の個別エミッタの配列を決める立体的構造体の個別化後に、半導体レーザ素子の不活性基板を形成する。相応して各個別エミッタに対応する個別構造は個別化後にレーザ光を作るための個別エミッタを形成する。
【００２３】
上述の有利な実施例の１つでは個別エミッタは再結合領域を内在するエピ構造を含むが、これはエピ基板の上に形成される。相応して構造化のために設けられる多層の基板は少なくとも１つのエピ構造層、エピ基板層およびの基板上に施される不活性層を含むが、この不活性基板は基体に製造プロセス中に必要な機械的安定性を有している。
【００２４】
構造化工程では基体のエピ構造層およびエピ基板層は個別構造の形成のために部分的に切削される。これは典型的には分離エッチングとも呼ばれるエッチングにより行われ、このエッチングでは不活性基板上に配置された多数の個別構造が形成されるが、これらが不活性基板から剥がされることはない。個別構造はそれぞれエピ基板上に配置されたエピ構造を含んでいる。
【００２５】
好適には構造化工程において付加的にいわゆるストライプエッチングが実施され、電流注入のためのコンタクトストライプがエピ構造層に施される。コンタクトストライプはたとえば隆起範囲としてエピ構造上の中央に形成できる。
【００２６】
さらにエピ構造層は構造化工程において、エピ基板層がエピ構造層により完全には覆われないように部分的にエピ基板層の高さまで切削もしくはエッチングにより除去されると特に有利である。この構造化工程はたとえば絶縁エッチングにおいて、エピ構造層が一定の範囲において選択的にその下にあるエピ基板層から除去され、これに続くエピ基板の前面側の電気的接触をこの範囲に配置されたコンタクト窓を介して可能にするように行うことができる。
【００２７】
構造化工程、特に分離、ストライプおよび／または絶縁エッチングがリトグラフィを含むと有利である。このような構造化法は半導体製造分野では以前から公知であるので更なる説明は不要である。エッチングは好適には乾式化学的に、特にプラズマエッチング（ICPRIEまたはRIE法）により実施されるが、しかし湿式化学的に行うこともできる。
【００２８】
構造化工程で形成される立体的構造体は別の可能な実施例では、構造化工程に続く好適には直接続くパッシベーション工程で全面的に電気絶縁性のパッシベーション層で不動態化もしくは被膜形成される。パッシベーション層はたとえばSiNまたはSiO2から成る。
【００２９】
続いてパッシベーション層は好適には更なる乾式または湿式エッチングにより部分的に除去される。これはコンタクト窓の開放のために行われ、個別エミッタの前面側の接続を可能にする。相応して予め不動態化されたエピ構造がｐコンタクト窓の形成のためもしくはあらかじめ不動態化されたエピ基板がｎコンタクト窓の形成のため同様に部分的に開放される。
【００３０】
コンタクト窓は続いて行われる特に直後に行われる金属膜形成工程で金属被膜を設けられ、個別エミッタに対応する個別構造が直列接続されると特に有利である。個別構造の接続はしたがってウエハ面上に相応して導電性の金属被膜を形成することによって、即ち後に個別化によって形成される多数の半導体レーザ素子に対して唯一の製造工程で行われる。したがってそれに続く労力を要する個別エミッタの別個の接触化は不要とすることができる。
【００３１】
金属膜形成工程は2段階で行うと特に有利である。第1の金属膜形成工程では第１の金属被膜が個別化の後に半導体レーザ素子を形成する立体的構造体の上に施される。第1の金属被膜はエピ基板上のｎコンタクト窓だけに接触し、有利にはたとえばAuGeNiまたはTiPtAuの金属列などの多数の金属層から成る。第1の金属被膜の取り付け後この被膜は適当な合金化法に委ねられる。これに続く第2の金属膜形成工程で少なくとも1つの第2の金属被膜が施され、この被膜はｎコンタクト窓と接触する第1の金属被膜の少なくとも１つを隣接する個別構造のエピ構造上に配置されたｐコンタクト窓に接合する。換言すれば、第2の金属被膜により用意された導電接続により少なくとも２つの個別エミッタに対応する個別構造の直列接続が生じる。第2の金属被膜も好適には多数の金属層、特にたとえば物理的気相析出、特に有利には電子ビーム気化法またはスパッタ法により析出されたチタン、白金および金の組み合わせを含む。この種の方法は、第1の金属被膜の析出にも使用できる。別の実施例では、第1および／または第２の金属被膜はメッキ析出され、特に第１および／または第２の金属被膜は少なくともメッキ析出された金層を含むことができる。さらに半導体レーザ素子が後に硬ろう付け（たとえばAuSnろう）によりヒートシンク上に配置される実施例では、相応する白金バリアが硬ろうに対する拡散バリアとして考慮されている。
【００３２】
有利な実施例では、構造化工程において後の半導体レーザ素子を規定する立体的構造体と成る基体は少なくとも２つの層構造から形成され、これらの層構造はボンディング工程でボンドにより互いに接合される。この利点は、両層構造を構成する層の層厚を構造化工程の前に選択的に適合化できることにある。
【００３３】
特に有利なのは、第１の層構造がエピ構造層、エピ基板層、絶縁層および第１のボンド層の層列を含むことである。絶縁層はその上に配置されたエピ基板層を一般に導電性であるボンド層に対し電気的に絶縁するのに役立つ。第１の層構造はエピ構造層側から別の不活性板の上に施されるが、この不活性板は第１の層構造の先行する製造工程において機械的安定性を付与するもので、第１のボンド層が第２の層構造の第２のボンド層とボンディング工程で接続された後に、すなわち基体を形成する両層構造が接合された後に除去される。
【００３４】
絶縁層はSiNまたはSiO2から成ると好適である。絶縁層は好適には先行する製造工程で薄くされたエピ基板層の上に施される。
【００３５】
少なくともボンディングに先行する製造工程で別の不活性板上に第１の層構造を配置することは必要な安定性を提供するので、エピ基板層は最小限の基板厚、好適には５０μｍと１００μｍの間の残厚まで薄くすることができる。この製造工程は一方では後の分離工程中の分離エッチングに対する最小のエッチング深さを保証し、他方では形成されたウエハ積層体を半導体レーザ素子もしくはレーザダイオードレイに個別化するための良好な分割面が用意される。
【００３６】
第２の層構造は第２のボンド層および不活性基板を含む。第２の層構造は好適には不活性基板側から不活性板に施され、第２のボンド層の取り付け前に適当に薄くされる。特に不活性基板の層厚は同様に５０μｍと１００μｍの間の残厚に減ずることができる。不活性基板の材料としては特にドープ並びに未ドープのＩＩＩ−V半導体材料が適している。別の実施例ではシリコン基板も不活性基板として使用される。
【００３７】
第１および／または第２のボンド層としては、特にAu、Al、Ge、Sn、SU８、BCB,ポリイミドおよび／またはSOGから成る薄層が絶縁層もしくは不活性基板の上に析出される。第１および第２のボンド層を形成する両金属面はボンディング工程において互いに接合される。これに使用されるボンド法は好適には共融ボンド、接着ボンドまたは熱圧着ボンドを含む。
【００３８】
モノリシック半導体レーザ素子は主として構造化工程で形成される立体的構造体の個別化により形成され、この場合立体的構造体は場合によっては金属膜形成工程で被膜される。
【００３９】
本発明によるレーザ装置は少なくとも１つの上述の半導体レーザ素子を含むので、差し当たりこれに関連した説明を参照されたい。この種のレーザ装置は特に直接的な材料加工のためまたは医療的分野、特に医療または診断分野で使用することができる。特に有利な実施例に相応してレーザ装置は１つの共通の不活性基板上に配置され直列接続された多数の個別エミッタを備えた少なくとも１つの半導体レーザ素子を含む。少なくとも１つの半導体レーザ素子はコリメーション方向ごとに１つのレンズを有する。
【００４０】
別の実施例ではレーザ装置は、高出力を提供するために互いに電気的に並列および／または直列接続されている多数の半導体レーザ素子を含む。
【００４１】
特に有利なのは、レーザ装置が光学媒体を含み、半導体レーザ素子により作られたレーザ光を光学媒体の光ポンピングのために使用できるようにすることである。半導体レーザ素子はしたがってレーザ装置のポンプモジュールの一部であり、たとえば固体、ファイバ、ディスクレーザとして実施することができる。
【００４２】
以下に本発明の可能な実施例を図面について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は基体への接続前の第１および第２の層構造の概略切断図を示す。
【図２】図２は構造化工程において１つの半導体レーザ素子を規定する１つの立体的構造体に構造化された基体の概略切断図を示す。
【図３】図３はパッシベーション工程において不動態化された立体的構造体の概略切断図を示す。
【図４】図４は金属膜形成工程において第１の金属被膜を施された不動態化構造の概略切断図を示す。
【図５】図５は第１の金属被膜を施された不動態化構造もしくは半導体レーザ素子の概略切断図を示す。
【００４４】
全図において互いに対応する部分は同じ符号が付けられている。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は第１の層構造１と第２の層構造２の概略切断図を示し、これらの層構造はそれぞれ不活性板３、４上に配置された半導体材料もしくは金属の多数の層を含んでいる。
【００４６】
第１の層構造はＩＩＩ−V半導体材料から成るエピ基板層５を有する。図示の実施例ではエピ基板層５はｎドープヒ化ガリウムn-GaAsから成る。GaAs基板をベースとする高出力半導体レーザ素子１００の製造には第１の製造工程においてエピ基板層５の上に順次にｎドープクラッド層（たとえばAlGaAs、InGaAsP、AlGaAsSb）、ｎ側導波路層（たとえばAlGaAs、InGaAsP、AlGaAsSb）、レーザ光を作る再結合プロセスが行われる量子井戸構造（たとえばInGaAs、InGaAsP、GaInSb、GaInAsSb）、ｐ側導波路構造（たとえばAlGaAs、InGaAsP、AlGaAsSb）、ｐドープクラッド層（たとえばAlGaAs、InGaAsP、AlGaAsSb）およびｐドープ接触層（たとえばGaAs、GaSb、InP、InGaAs）が析出される。エピ基板層５の上に析出されるこれらの層全体は以下にエピ構造層６と呼ばれる。
【００４７】
第２の製造工程において、エピ基板層５はエピ構造層６側で一時的に第１の不活性板３の上にボンディングされるので、エピ構造層６は第１の不活性板３とエピ基板層５の間にある。エピ基板層５は次いで従来のプロセスにより最小限の基板厚に薄くされるが、これは半導体製造分野では従来から知られているのでこれ以上の説明は不要である。これによりとりわけ続いて行われる構造化工程において必要なエッチング深さが減ぜられ、半導体レーザ素子１００における第１および第２の層構造１、２を含むウエハ構造の後で行われる個別化が容易化される。エピ基板５の残厚は５０μｍと１００μｍの間が望まれる。
【００４８】
第３の製造工程において、第２の層構造２の不活性基板１０が同様に第２の不活性板４にボンディングされ、同様に約５０〜１００μｍの残厚に薄くされる。不活性基板１０は図示の実施例ではドープされたＩＩＩ−V 半導体基板である不活性基板から成る。
【００４９】
別の実施例ではドープされないＩＩＩ−V半導体基板またはシリコン基板も使用することができる。
【００５０】
第４の製造工程では、薄くされたエピ基板５は図示の有利な実施例ではSiNから成る電気的に絶縁性の絶縁層７を被膜される。代替的な実施例では絶縁層７はSiO２から成る。
【００５１】
絶縁層７の上には金（Au）から成る薄い第１のボンド層８が析出される。対応して不活性基板１０の上には同様に金からなる薄い第２のボンド層９が析出される。
【００５２】
別の実施例では第１および／または第２のボンド層８、９はAl、Ge、Sn、SU８、BCB,ポリイミドまたはSOGから成る。
【００５３】
図２はボンディング前にそれぞれ不活性板３、４の上に施される薄くされたエピ基板層５および不活性基板１０を示す。エピ基板層５の上には第１のボンド層８を担持する絶縁層７が析出される。第２の層構造２の不活性基板１０は第２のボンド層９を担持する。
【００５４】
第５の製造工程において第１の層構造１は第１のボンド層８を有する側で薄くされ被膜された不活性基板１０の上にボンディングされる。両ボンド層８、９はボンディング後に図２〜５に示すように１つの共通のボンド面１１となる。第１および第２のボンド層８、９は図示の実施例では共融ボンディングで接合されるが、別の実施例では接着ボンディングまたは熱圧着ボンディングを使用することもできる。その結果第１および第２の層構造１、２を含む永久的にボンディングされたウエハ積層体（ウエハスタック）もしくは基体が形成される。基体のエピ構造層６の側にある第１の不活性板３はこの構造層から剥がされ、ｐドープされた接触層により形成されるエピ構造層６の最上層は洗浄される。
【００５５】
ボンディングされた基体は次いで半導体レーザ素子１００の製造用に一般的なリトグラフィ法により構造化工程において構造化されるので、図２に示した立体的構造体１５が得られる。このため第６の製造工程において先ず電流注入用の接触ストライプ１２がエピ構造層６のｐ接触層のエッチングにより形成される。ストライプエッチングで固定された接触ストライプ１２の幅により電界の大きさおよび電流注入の面積が規定される。
【００５６】
その後に絶縁溝１３が絶縁エッチングによりエピ構造層６に施される。このためエピ構造層６は部分的にエピ基板層５からエッチングにより除去される。半導体レーザ素子１００の個別エミッタ１０１に対応する個々の個別構造１４の分離は分離エッチングにより行われるが、これはボンド面１１の上側に配置された絶縁層７まで基体のエッチングにより行われる。全てのエッチングは乾式化学的に、たとえばICPRIEまたはRIE法により実施されるが、別の実施例では構造化工程のエッチングは湿式化学的に行うこともできる。
【００５７】
半導体レーザ素子１００は上述の構造化工程でほぼ立体的構造体１５が得られるが、これは不活性基板１０の上に配置された多数の個別構造１４を有する。立体的構造体１５をウエハ積層体の傷付けおよび分割による個別化により相応して図５に示すような半導体レーザ素子１００の個別エミッタ１０１が形成される。個別構造１４はそれぞれエピ基板１７を有するが、これらの基板は部分的にエピ構造１８により覆われる。エピ基板１７およびエピ構造１８は上述のように構造化工程における基体のエッチングによりエピ基板層５とエピ構造層６から作られる。層列に関してはエピ構造１８はエピ構造層６と同一である。
【００５８】
図３は構造化工程に続く第７の製造工程を示すもので、この工程では立体的構造体１５の構造化された表面は先ず全面がたとえばSiNまたはSiO２から成る電気的に絶縁性のパッシベーション層１６で不動態化される。
【００５９】
続いてパッシベーション層１６は乾式または湿式化学的エッチング工程により部分的にエピ基板１７およびエピ構造１８の上に構造化される。ｐコンタクト窓１９の形成のためエピ構造１８の接触ストライプ１２が開けられる。相応してパッシベーション層１６は絶縁溝１３の範囲で部分的にｎコンタクト窓２０の形成のために除去される。
【００６０】
第８の工程で立体的構造体１５の金属化が行われる。金属膜形成工程は図示の例では２段階である。まずｎコンタクト窓２０のN金属化だけが、図４に示すようにたとえばAuGeNiまたはTiPtAu金属列の取り付けおよび続く適当な合金化法により行われる。この場合ｎコンタクト窓２０の範囲では第１の金属被膜２１が施され、これは第２の金属被膜２２との後の接触に用いられる。
【００６１】
最後にチタン、白金および金の組み合わせからなる第２の金属皮膜２２の取り付け後に、図５に示すような層構造が形成される。第２の金属皮膜２２は物理的気相析出法により施されるが、別の実施例ではこのためにスパッタ法を使用することもできる。第２の金属皮膜２２はそれぞれｎコンタクト窓２０を隣接する個別構造１７もしくは個別エミッタ１０１のｐコンタクト窓１９に接合する。換言すればこのように施された第２の金属皮膜２２は個別エミッタ１０１の直列接続の作用をする。
【００６２】
第１０の製造工程で不活性板１０が不活性基板１０から除去される。完成したウエハは図５に示すような立体的構造体１５を有する。ウエハはウエハ積層体の傷付けおよび分割により図面に平行に分割され、これにより個々の半導体レーザ素子１００に個別化される。図面に垂直方向の分割面はこの場合レーザ放射の出口側を形成し、これは続いて適当な方法により半導体酸化物および不純物を洗浄され、続いてカプセル化され、適当な方法で反射層を被覆される。
【００６３】
最後の工程でエピ構造１８を備えた直列接続の半導体レーザ素子１０１は適当に構造化されたヒートシンク上に軟ろう（たとえばインジウムろう）または硬ろう（たとえばAuSnろう）によりろう付けされる。
【００６４】
このように形成された半導体レーザ素子１０１は特に高出力レーザ装置に好適である。このため特に多数の半導体レーザ素子１０１が直列または並列に接続することができる。半導体レーザ素子１０１により提供されるレーザ光はたとえば医療的治療または診断分野に直接使用することができるし、または光学的媒体の光ポンピングに使用することができる。相応して半導体レーザ素子１０１が光学的活性媒体の光ポンピング用のポンプモジュールの一部であるレーザ装置は、半導体レーザ素子１０１により用意される光が直接利用されるレーザ装置と同様に、本発明の対象である。
【００６５】
以上本発明を有利な実施例に基づき説明した。しかし本発明は当然ながら図示の実施例の具体的な形態に限定されるものではなく、むしろ現在の当業者は発明の主要な基本的思想を逸脱せずに上述の記載から変形例を導出することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１      第１の層構造
２      第２の層構造
３      第１の不活性板
４      第２の不活性板
５      エピ基板層
６      エピ構造層
７      絶縁層
８      第１のボンド層
９      第２のボンド層
１０    不活性基板
１１    ボンド面
１２    接触ストライプ
１３    絶縁溝
１４    個別構造
１５    立体的構造体
１６    パッシベーション層
１７    エピ基板
１８    エピ構造
１９    ｐコンタクト窓
２０    ｎコンタクト窓
２１    第１の金属皮膜
２２    第２の金属被膜
１００  半導体レーザ素子
１０１  個別エミッタ
【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５】
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