(57)【要約】  少なくとも１つの実施態様では、半導体レーザ素子（１）を製造する方法は以下のステップを含む：Ａ）半導体レーザ素子（１）のための多数の支持体（２）を備えた少なくとも１つの支持体アッセンブリ（２０）を準備するステップ、Ｃ）１つの共通の成長基板（３１）と、該成長基板（３１）上に成長した半導体層列（３２）とを有する多数の半導体レーザダイオード（３）を備えた少なくとも１つのレーザバー（３０）を準備するステップ、Ｄ）前記レーザバー（３０）を前記支持体アッセンブリ（２０）の上側（２３）に取り付けるステップ、およびＥ）個々の半導体レーザ素子（１）への個別化を行うステップ。この場合、方法ステップＥ）は方法ステップＤ）に後続する。
2015529020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子（１）を製造する方法において、
Ａ）半導体レーザ素子（１）のための多数の支持体（２）を備えた少なくとも１つの支持体アッセンブリ（２０）を準備するステップと、
Ｃ）１つの共通の成長基板（３１）と、該成長基板（３１）上に成長した半導体層列（３２）とを有する多数の半導体レーザダイオード（３）を備えた少なくとも１つのレーザバー（３０）を準備するステップと、
Ｄ）前記レーザバー（３０）を前記支持体アッセンブリ（２０）の上側（２３）に取り付けるステップと、
Ｅ）前記ステップＤ）の後に個々の半導体レーザ素子（１）への個別化を行うステップと、
を有することを特徴とする、半導体レーザ素子を製造する方法。
【請求項２】
前記支持体アッセンブリ（２０）の前記上側（２３）が、前記支持体アッセンブリ（２０）の端面側（２７）に対して直角に向けられており、
当該方法が、前記ステップＡ）と前記ステップＣ）との間に：
Ｂ）前記支持体アッセンブリ（２０）に、隣接し合った前記支持体（２）の間で目標破断個所（２５）を形成するステップ、
を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記支持体アッセンブリ（２０）の前記端面側（２７）が、前記半導体レーザダイオード（３）と面一に整合している、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＤ）の前に前記レーザバー（３０）に別の目標破断個所（３５）を形成し、該別の目標破断個所（３５）に沿って前記ステップＥ）における前記レーザバー（３０）の個別化を行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＤ）で前記レーザバー（３０）を、スクライブ加工、破折および／またはレーザ放射線によって分離して、個々の半導体レーザダイオード（３）を形成し、
それと同時に、または引き続いて、前記支持体アッセンブリ（２０）を個別化し、これにより、隣接し合った前記支持体（２）が、機械的にもはや直接に互いに結合されておらず、かつ前記支持体（２）のそれぞれに、１つまたは複数の前記半導体レーザダイオード（３）が設けられている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記目標破断個所（２５）が、前記上側（２３）に対して直角の方向で、前記支持体アッセンブリ（２０）を２５％〜７５％貫いて延びている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記レーザバー（３０）が、前記ステップＤ）で、前記半導体レーザダイオード（３）を１０〜６０個有し、
前記半導体レーザダイオード（３）が、単一モードレーザである、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ステップＤ）で複数の前記レーザバー（３０）と複数の前記支持体アッセンブリ（２０）とを交互に連続的にまとめ合わせて１つの集合体を形成し、
該集合体内で前記レーザバー（３０）のそれぞれ１つを、正確に１つの前記支持体アッセンブリ（２０）にろう接によって固定する、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記ステップＥ）の後に、分割された前記成長基板（３１）と前記半導体層列（３２）と前記支持体（２）との側面（２９，３９）が、互いに平行に向けられており、前記支持体（２）と、分割された前記成長基板（３１）と、前記半導体層列（３２）とが、互いに等しい幅を有し、かつそれぞれ最大でも６μｍの誤差を持って互いに面一に整合している、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記支持体アッセンブリ（２０）が、前記端面側（２７）に対して直角の方向でかつ前記端面側（２７）とは反対の側の背面側（２８）で、前記レーザバー（３０）を越えて突出しており、
これにより前記支持体アッセンブリ（２０）の保持ストリップ（８）を形成し、
該保持ストリップ（８）を、前記ステップＥ）において、または前記ステップＥ）の後に、部分的または完全に除去する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
完成した半導体レーザ素子（１）が、それぞれ正確に１つの前記半導体レーザダイオード（３）を有し、前記半導体レーザ素子（１）が、１００μｍ〜３５０μｍの幅と、１７５μｍ〜７００μｍの長さと、１２５μｍ〜４５０μｍの厚さとを有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記支持体アッセンブリ（２０）および前記支持体（２）が、シリコンまたは窒化アルミニウムから製作されていて、前記上側（２３）の少なくとも所定の個所に、少なくとも１つの導電性の被覆体を備えている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記半導体レーザダイオード（３）が、ＡｌＩｎＧａＡｓを主体としていて、７９０ｎｍ〜８９０ｎｍの波長範囲のレーザ放射線を放射するように調整されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
半導体レーザ素子（１）であって、
１つの端面側（２７）と、該端面側（２７）に対して直角に向けられた上側（２３）とを備えた支持体（２）と、
成長基板（３１）と、上側に設けられた、レーザ放射線を発生させるための半導体層列（３２）とを備えた半導体レーザダイオード（３）と、
を備えた半導体レーザ素子（１）において、
前記支持体（２）と前記半導体レーザダイオード（３）とが、互いに等しい幅を有し、前記支持体（２）の側面（２９）と前記半導体レーザダイオード（３）の側面（３９）とが、それぞれ最大でも６μｍの誤差を持って互いに面一に整合しており、
前記両側面（２９，３９）が、互いに平行に向けられていて、個別化痕跡を有する、
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体レーザ素子を製造する方法および半導体レーザ素子が記載される。
【０００２】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１２１０７４０９.７の優先権を主張するものであり、同独国特許出願の開示内容は本出願に反映される。
【０００３】
解決しようとする課題は、半導体レーザ素子を小さな位置決め許容で効率良く製造することにある。
【０００４】
この課題は、特に独立請求項の形の請求項に記載の特徴を有する方法および半導体レーザ素子によって解決される。有利な改良形は、従属請求項の対象である。
【０００５】
少なくとも１つの実施態様では、前記方法が、少なくとも１つの支持体アッセンブリを準備するステップを有する。この支持体アッセンブリには、多数の支持体がまとめられており、この場合、支持体は完成した半導体レーザ素子のために設けられている。たとえば支持体アッセンブリは、熱伝導性の材料のストリップであり、このストリップは、個々の支持体に分割されるように調整されている。
【０００６】
少なくとも１つの実施態様では、前記方法が、支持体アッセンブリに少なくとも１つの目標破断個所を形成するステップを有する。目標破断個所は、好適には隣接し合った支持体の間に局所化されている。目標破断個所により、支持体アッセンブリを個々の支持体に効率良く個別化することができる。
【０００７】
少なくとも１つの実施態様では、前記方法において少なくとも１つのレーザバーが準備される。レーザバーは多数の半導体レーザダイオードを含んでいる。特にレーザバーは成長基板と、この成長基板上に成長した半導体層列とから形成されている。半導体層列は、半導体レーザダイオードの作動中に電磁放射線を発生させるための１つまたは複数のアクティブな層を有する。成長基板ならびに半導体層列は、好適にはレーザバー全体にわたって延びている。レーザバーが、成長基板の他に、機械的な支持機能を持った別のコンポーネント、たとえば補助支持体を、少なくとも一時的に有することが可能である。
【０００８】
少なくとも１つの実施態様では、前記方法が、レーザバーを支持体アッセンブリの上側に取り付けるステップを有する。取付けとは、好適にはろう接である。また、取付けを、特に導電性の結合剤を用いた接着により行うこともできる。
【０００９】
少なくとも１つの実施態様では、前記方法が、個々の半導体レーザ素子への個別化のステップを有する。この個別化のステップは、支持体アッセンブリへのレーザバーの取付けのステップの後に実施される。個別化は、たとえばレーザ放射線および／または破折によって行われる。
【００１０】
少なくとも１つの実施態様では、前記方法が、少なくとも以下のステップ：
Ａ）半導体レーザ素子のための多数の支持体を備えた少なくとも１つの支持体アッセンブリを準備するステップと、
Ｂ）前記支持体アッセンブリに、隣接し合った前記支持体の間で目標破断個所を形成するステップと、
Ｃ）１つの共通の成長基板と、該成長基板上に成長した半導体層列とを有する多数の半導体レーザダイオードを備えた少なくとも１つのレーザバーを準備するステップと、
Ｄ）前記レーザバーを前記支持体アッセンブリの上側に取り付けるステップと、
Ｅ）個々の半導体レーザ素子（１）への個別化を行うステップと、
を有する。
【００１１】
個々の方法ステップは、記載された順序で実施され得る。方法ステップＢ）はこの場合、選択的（オプショナル）であって、好適には方法ステップＡ）に後続する。方法ステップＡ）と選択的に方法ステップＢ）との組合せは、方法ステップＣ）の前または後に行われ得る。方法ステップＥ）は方法ステップＤ）に後続する。
【００１２】
レーザダイオード、特に単一モードレーザダイオードの組付け時では、一般に小さな製造誤差しか許されず、レーザの精密な向き調整が必要となる。このことは特に、半導体レーザダイオードからのレーザ放射線を光導波路内に入力結合させたい場合に云える。たとえば近赤外線のスペクトル領域内の放射線のためには、単モード領域内の光導波路のモードフィールド径が、約４μｍ〜４.５μｍである。したがって、光導波路と半導体レーザ素子との間での良好な光結合を得るためには、一般に≦３μｍまたは≦２μｍの製造誤差が必要となる。
【００１３】
製造方法の枠内では、この場合、たとえば大型のウェーハにエピタキシャル成長される個々の半導体レーザダイオードが個別化され、そして支持体に取り付けられ得る。半導体レーザ素子の位置調整をあとで容易にするためには、半導体レーザダイオードが、支持体に対して相対的に精密に該支持体に組み付けられることが必要である。
【００１４】
支持体上での半導体レーザダイオードのこのような精密な組付けは、特に構成部分装着機械（ボンダ）を介して行われる。２μｍ〜３μｍの範囲の、必要とされる高い精度において、３σの位置決め精度の分布幅で、このような装着機のスループットは５００〜１０００個／時間のオーダにある。したがって、所要の精度でのこのような装着機を用いた装着は、比較的低いスループットに基づき、製造時における大きなコスト要因となる。
【００１５】
上で記載した製造方法によれば、個々の半導体レーザダイオードへのレーザバーの個別化は、支持体アッセンブリにおける取付けの後でしか行われない。これにより、レーザバーと支持体アッセンブリとは全体として互いに精密に位置調整され得る。したがって、多数の半導体レーザダイオードが、支持体アッセンブリおよび所属の支持体に対して相対的に、たとえば１つの装着機を用いて、同時に位置決め可能になる。したがって、装着機の容量に関する半導体レーザ素子のスループットは、ほぼレーザバーにおける半導体レーザダイオードの数に相当するファクタだけ向上可能となる。これによって、製造時における著しいコスト低下が得られる。
【００１６】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、支持体アッセンブリの前記上側が、支持体アッセンブリの端面側に対して直角に向けられている。「直角」とは、前記端面側と前記上側とが、特に最大でも３°または最大でも１.５°または最大でも０.５°の誤差を持って、互いに直角を成して位置していることを意味する。
【００１７】
少なくとも１つの実施態様では、半導体レーザダイオードが、前記ステップＤ）ならびにＥ）においてかつ／または前記ステップＤ）ならびにＥ）の後に、支持体アッセンブリの前記端面側と面一に整合している。また、前記端面側が半導体レーザダイオードを越えて突出することも可能である。半導体レーザダイオードを越えた前記端面側の突出長さは、たとえば少なくとも０.５μｍまたは少なくとも１.５μｍである。択一的または付加的に、突出長さは最大でも５μｍまたは最大でも４μｍである。この場合、製造誤差は、３σの位置決め精度の分布幅で、好適には最大でも３μｍである。「面一に」とは、前記端面側と半導体レーザダイオードとが、最大でも３μｍまたは最大でも１.５μｍまたは最大でも０.５μｍだけ互いに越えて突出していることを意味し得る。
【００１８】
少なくとも１つの実施態様では、半導体レーザダイオードが、端面発光型のレーザである。その場合、半導体レーザダイオードの放射方向は、好適には前記端面側に対して直角に向けられている。「端面発光型」とは、放射方向が半導体層列の成長方向に対して直角に向けられていて、ひいては特に前記上側に対して平行に延びていることを意味し得る。
【００１９】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、前記ステップＤ）の前、後または中に、レーザバーの表面または内部に別の目標破断個所が形成される。この別の目標破断個所に沿って、前記ステップＥ）におけるレーザバーの個別化を行うことができる。レーザバーが支持体アッセンブリに取り付けられる前に、つまり前記ステップＤ）の前に、レーザバーに前記別の目標破断個所が施与されることが有利である。
【００２０】
少なくとも１つの実施態様では、前記ステップＤ）でレーザバーが、スクライブ加工もしくは切込み加工、破折、ソーイング加工および／またはレーザ放射線作用によって分離されて、個々の半導体レーザダイオードが形成される。このステップと同時に、またはこのステップの後に、支持体アッセンブリが個別化される。支持体アッセンブリのこの個別化は、同じくスクライブ加工もしくは切込み加工、破折、ソーイング加工および／またはレーザ放射線を用いた個別化であってよい。
【００２１】
少なくとも１つの実施態様では、支持体アッセンブリ内の隣接し合った支持体が、支持体アッセンブリの個別化の後に、機械的にもはや直接に互いに結合されていない。このことは、各１つの支持体と、この支持体に直接に隣接する支持体との、機械的な負荷耐性を有する自己支持性の結合が存在しないことを意味し得る。しかし、隣接し合った支持体が、支持体アッセンブリの別の構成要素を介して、または補助支持体によって、相変わらず機械的にかつ互いに相対的に安定的に連結されていることも可能である。また、十分な機械的な連結が与えられることなしに、隣接し合った支持体がまだ互いに接触していることも可能である。これに対して択一的な別の構成では、隣接し合った支持体が、個別化の後にもはや互いに接触していない。
【００２２】
少なくとも１つの実施態様では、前記ステップＥ）の後に、前記支持体のそれぞれに、１つまたは複数の半導体レーザダイオードが位置している。特に、支持体と半導体レーザダイオードとの間には、一義的な対応関係が存在する。
【００２３】
少なくとも１つの実施態様では、支持体アッセンブリに設けられた目標破断個所が、前記上側に対して直角の方向で、少なくとも２５％または少なくとも４０％、支持体アッセンブリを貫いて延びている。択一的または付加的な構成では、前記目標破断個所が、最大でも７５％または最大でも６０％、支持体アッセンブリを貫いて延びている。たとえば、前記目標破断個所はレーザ放射線により形成される。隣接し合った支持体の間の機械的な統合性は、目標破断個所のこのような形成時では、完全には破壊されていない。
【００２４】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、レーザバーが、前記ステップＤ）において、半導体レーザダイオードを少なくとも１０個または少なくとも１５個または少なくとも２５個有する。択一的または付加的な構成では、レーザバーが、前記ステップＤ）において半導体レーザダイオードを多くとも６０個または多くとも５０個有する。
【００２５】
少なくとも１つの実施態様では、半導体レーザダイオードが、それぞれ単一モードレーザである。その場合、規定通りの使用時では、半導体レーザダイオードおよび製造の完了した半導体レーザ素子が、正確に単一のモード、特に基本モードを放射する。これに対して択一的な構成では、半導体レーザダイオードが、多モードレーザであってよい。
【００２６】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、前記ステップＤ）で複数のレーザバーと複数の支持体アッセンブリとが、交互に連続的にまとめ合わされて１つの集合体（Horde）を形成する。この集合体内では、全ての支持体アッセンブリおよびレーザバーが、製造誤差の枠内で互いに同一に位置調整されていてよい。複数のレーザバーと複数の支持体とを１つの集合体にまとめることは、たとえば半導体レーザダイオードおよび／またはレーザバーの横方向の輪郭画定面におけるミラー層の製作時にも行われる。レーザバーおよび支持体アッセンブリの、相応して正確な製作および正確な幾何学的寸法において、多数のレーザバーと支持体アッセンブリとを集合体内で互いに相対的に精密に位置調整することが可能となる。
【００２７】
少なくとも１つの実施態様では、前記レーザバーのそれぞれ１つが、集合体内で正確に１つの支持体アッセンブリに固定される。この固定は、たとえばろう接である。次いで、レーザバーをそれぞれ１つの支持体アッセンブリに固定した後に、好適には前記ステップＥ）が行われる。
【００２８】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、前記ステップＥ）の後に、分割された成長基板の側面、半導体層列の側面および／または個別化された支持体の側面が、互いに対して平行に向けられている。さらに、支持体と、分割された成長基板と、半導体層列とは、各１つの半導体レーザダイオードまたは半導体レーザ素子内で、好適には、前記端面側に対して平行な方向および前記上側に対して平行な方向において、互いに等しい幅をする。さらに、分割された成長基板の側面と、支持体の側面とは、好適には互いに面一に整合している。支持体の側面と、分割された成長基板の側面とは、１つの共通の平面に位置していてよい。前で挙げた幾何学的な特性は、好適には最大でも６μｍまたは最大でも４μｍまたは最大でも２μｍの誤差を持って実現されている。
【００２９】
前記側面はこの場合、製造誤差の枠内で前記端面側に対して直角の方向にも、前記上側に対して直角の方向にも向けられているような輪郭画成面である。
【００３０】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、支持体アッセンブリが、前記端面側とは反対の側の背面側で、レーザバーを越えて突出している。その場合、支持体アッセンブリは前記背面側においてレーザバーを越えて張り出している。
【００３１】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、支持体アッセンブリの、レーザバーを越えて突出した部分範囲が、背面側において保持ストリップを形成している。この保持ストリップを介して、隣接し合った支持体は、支持体アッセンブリに目標破断個所を形成した後でも、または隣接し合った支持体を直接に互いに機械的に分離した後でも、まだ機械的に連結されている。これにより、ハンドリング（取扱い）が容易にされている。このような保持ストリップは、特に前記ステップＤ）および／またはＥ）において存在する。
【００３２】
少なくとも１つの実施態様では、前記ステップＥ）おいて、または前記ステップＥ）の後に、前記保持ストリップが部分的または完全に除去される。その場合、保持ストリップは、完成した半導体レーザ素子においてはもはや存在しないか、または部分的にしか存在しない。
【００３３】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、完成した半導体レーザ素子が、少なくとも１００μｍまたは少なくとも１５０μｍおよび／または最大でも３５０μｍまたは最大でも２５０μｍの幅を有する。択一的または付加的な構成では、前記端面側に対して直角の方向および前記上側に対して平行な方向における、完成した半導体レーザ素子の長さが、少なくとも１７５μｍまたは少なくとも２５０μｍおよび／または最大でも７００μｍまたは最大でも５００μｍである。
【００３４】
少なくとも１つの実施態様では、完成した半導体レーザ素子が、前記上側に対して直角の方向において、少なくとも１２５μｍまたは少なくとも２００μｍの厚さを有する。択一的または付加的な構成では、前記厚さが、最大でも６００μｍまたは最大でも４５０μｍまたは最大でも３５０μｍである。
【００３５】
少なくとも１つの実施態様では、支持体アッセンブリが、つまりは支持体が、シリコンまたは窒化アルミニウムから製作されているか、またはシリコンまたは窒化アルミニウムから成っている。特に支持体アッセンブリは、導電性を有しないか、または低い導電率しか有しない。支持体アッセンブリがシリコンから製作されていると、ドーピング剤濃度が、たとえば最大でも１×１０１８／ｃｍ３である。支持体はスルーホールメッキ等の内部構造またはｐｎ接合部を有しなくてよい。これに対して択一的な構成では、支持体が、導電性の材料、たとえばドーピングされたシリコンまたはゲルマニウム、あるいはまたＭｏまたはＭｏ合金のような金属から形成されていてもよい。支持体が導電性を有していると、半導体レーザダイオードは支持体を介して電気的にコンタクトされていてよい。さらに、支持体はスルーホールメッキ等の貫通接続部を有していてよい。
【００３６】
少なくとも１つの実施態様では、少なくとも前記上側の所定の個所または全面にわたって、１つまたは複数の導電性の被覆体が形成されている。この被覆体は、１つまたは複数の金属層により実現されていてよい。前記導電性の被覆体は、導体路および／またはコンタクト面を形成するようにパターン化されていてよい。
【００３７】
少なくとも１つの実施態様では、半導体層列および／または半導体レーザダイオードが、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１を有するＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＡｓを主体としている。この場合、半導体層列はドーピング剤を有していてもよい。その場合、半導体レーザダイオードは、好適には、７９０ｎｍ〜８９０ｎｍの波長範囲または８０５ｎｍ〜８５５ｎｍの波長範囲のレーザ放射線を放射するように調整されている。
【００３８】
また、半導体レーザダイオードが、材料系ＡｌＩｎＧａＮまたはＩｎＰを主体としていることも可能である。その場合、放射波長は特に紫外線のスペクトル領域または青色のスペクトル領域または近赤外線のスペクトル領域にあり、たとえば１.３μｍ〜１.５μｍの領域にある。
【００３９】
前記方法の少なくとも１つの実施態様では、以下に挙げるステップが、好適には記載した順序で行われ、この場合、実施されるステップは直接に連続していてよい：
−特にシリコンを主体とした支持体アッセンブリを準備するステップであって、該支持体アッセンブリが好適には目標破断個所を有しないステップ、
−レーザバーを準備するステップであって、該レーザバーが、隣接し合った半導体レーザダイオードの間に目標破断個所を有し、該目標破断個所が、特にそれぞれ切れ目もしくはスクライブ傷により形成されていて、半導体層列のｎ側に位置していてよいステップ、
−レーザバーを支持体アッセンブリの上側に取り付けるステップであって、好適にはｎ側が、前記上側に向けられているステップ、
−支持体アッセンブリを個々の支持体に個別化し、かつ引き続きまたはそれと同時にレーザバーを破折するステップ。
【００４０】
さらに、本発明によれば、半導体レーザ素子が提供される。この半導体レーザ素子は、好適には、上で挙げた実施態様のうちの１つまたは複数と相まって説明したような方法を用いて製造されている。したがって、前記方法の特徴は、半導体レーザ素子にも適用され、また逆に半導体レーザ素子の特徴は、前記方法にも適用される。
【００４１】
少なくとも１つの実施態様では、半導体レーザ素子が、１つの端面側と、該端面側に対して好適には直角に向けられた上側とを備えた支持体を有している。さらに、半導体レーザ素子は、成長基板と、レーザ放射線を発生させるための半導体層列とを備えた半導体レーザダイオードを有している。この半導体レーザダイオードは、前記上側に取り付けられている。支持体と半導体レーザダイオードとは、互いに等しい幅を有し、支持体の側面と半導体レーザダイオードの側面とは、互いに面一に整合していて、好適には、特にそれぞれ最大でも６μｍの誤差を持って、または最大でも４μｍの誤差を持って、または最大でも２μｍの誤差を持って、またはぴたりと正確に、互いに平行に向けられている。さらに、前記側面は個別化痕跡を有する。
【００４２】
「前記側面は個別化痕跡を有する」とは、前記側面が、各半導体レーザ素子への個別化の後に、あとから研削加工または研磨加工されていないことを意味し得る。個別化痕跡は、前記側面の粗面化部として形成されていてよい。特に前記側面には、たとえば成長基板または半導体層列のスクライブ加工の痕跡またはレーザ加工の痕跡が認識され得る。
【００４３】
以下に、上で説明した方法ならびに上で説明した半導体レーザ素子を、図面を参考に、幾つかの実施形態につき詳しく説明する。個々の図面中、同一の構成要素には同じ符号が付与されている。しかし、縮尺は基準通りに描かれておらず、むしろ個々の構成要素は、分かり易くする目的で過度に大きく描かれている場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】上で説明した半導体レーザ素子を製造する方法の１実施形態を種々の過程で示す斜視図である。
【図２】上で説明した半導体レーザ素子を製造する方法の別の実施形態を種々の過程で示す斜視図である。
【図３】半導体レーザ素子の変化形を示す斜視図である。
【図４】上で説明した半導体レーザ素子を製造する方法のさらに別の実施形態を種々の過程で示す斜視図である。
【００４５】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図１Ｅ、図１Ｆおよび図１Ｇには、半導体レーザ素子１を製造する方法が概略的に図示されている。図１Ａに示した斜視図から判るように、支持体アッセンブリ２０が準備される。支持体アッセンブリ２０は多数の支持体２を含んでいる。これらの支持体２は支持体アッセンブリ２０に機械的に互いに統合されている。支持体アッセンブリ２０は端面側２７と、この端面側２７に対して直角に向けられた上側２３とを有する。
【００４６】
上側２３はメタライジング部２４を備えている。メタライジング部２４は、たとえばチタン層と白金層と金層とから形成されており、これらの層は支持体アッセンブリ２０から離れる方向で連続している。Ｔ字形の領域において、支持体アッセンブリ２０の上側２３は部分的に露出しており、これらの領域ではメタライジング部が被着されていない。メタライジング部２４には、所定の個所毎にコンタクト個所５が成形されている。各支持体２のためには、それぞれ正確に１つのコンタクト個所５が設けられている。コンタクト個所５は、好適にはＡｕＳｎメタライジング部により形成されている。
【００４７】
支持体アッセンブリ２０は、たとえばシリコンウェーハから製作されている。上側２３に対して直角な方向における支持体アッセンブリ２０の厚さは、たとえば約２００μｍである。支持体アッセンブリ２０の幅は、特に１０ｍｍ〜３０ｍｍ、つまり１０ｍｍ≦支持体アッセンブリの幅≦３０ｍｍであり、たとえば約２０.８ｍｍである。支持体アッセンブリ２０の長さは、たとえば０.７ｍｍ〜２.０ｍｍ、つまり０.７ｍｍ≦支持体アッセンブリの長さ≦２.０ｍｍであり、特に約１.２ｍｍである。
【００４８】
図１Ｂには、レーザ放射線Ｒによって支持体アッセンブリ２０に目標破断個所２５が形成されることが図示されている。目標破断個所２５は上側２３と端面側２７とに対して直角に向けられている。好適には、目標破断個所２５が、図示されている状態とは異なり、上側２３に対して直角な方向に、支持体アッセンブリ２０を完全には貫通していない。目標破断個所２５は、支持体アッセンブリ２０の背面側２８に設けられた保持ストリップ８には製作されない。背面側２８はこの場合、端面側２７とは反対の側である。保持ストリップ８を介して、個々の支持体２は機械的に互いに結合されており、個々の支持体２の間で目標破断個所２５が互いに結合されている。図１Ｂに示した方法ステップはオプショナル（選択的）である。
【００４９】
目標破断個所２５の形成は、好適には「ステルスダイシング（Stealth Dicing）」である。この場合、支持体アッセンブリ２０に対して中程度の強度で透過性となる波長を有する、フォーカスされたパルスレーザビームの非線形の吸収によって、支持体アッセンブリ２０の内部には、材料のダメージ個所が形成される。これに対して択一的に、目標破断個所の形成は、切れ目を付けるスクライブ加工（Ritzen）またはソーイング加工によっても行なわれ得る。
【００５０】
図１Ｃには、レーザバー３０が準備されることが図示されている。レーザバー３０は、連繋した成長基板３１を有する。この成長基板３１には、好適にはやはり連繋した半導体層列３２が特にエピタキシャル的に被着されている。レーザバー３０は多数の半導体レーザダイオード３を有する。これらの半導体レーザダイオード３は、好適にはリッジ形光導波路を有する端面発光型のレーザである。
【００５１】
成長基板３１は、たとえば約１００μｍの厚さを有するＧａＡｓ基板である。半導体層列３２は、特にＡｌＩｎＧａＡｓを主体としていて、たとえば約１０μｍの厚さを有する。
【００５２】
レーザバー３０、ひいては半導体レーザダイオード３は、それぞれ１つのフロント側３７を有する。半導体レーザダイオード３の、支持体アッセンブリ２０とは反対の側の上側には、コンタクト個所４が設けられている。このコンタクト個所４を介して、半導体レーザダイオード３は、たとえばボンディングワイヤ（図示しない）を介してコンタクト可能となる。コンタクト個所４は、メタライジング部によって、特に金層を備えたメタライジング部によって形成されていてよい。
【００５３】
半導体レーザダイオード３のフロント側３７および選択的にフロント側３７とは反対の側の裏側には、光学的に有効となる層、たとえば高反射性のミラー層または反射防止層が被着されていてよい。
【００５４】
選択的に、図１Ｃに示した方法ステップにおいて、コンタクト個所４とは反対の側またはコンタクト個所４を有する上側にも、レーザバー３０における隣接し合った半導体レーザダイオード３の間の別の目標破断個所３５が形成される。これらの別の目標破断個所３５は、スクライブ加工またはレーザ放射線によって形成されていてよい。
【００５５】
図１Ｄに示したように、レーザバー３０は支持体アッセンブリ２０に被着される。このことは、たとえば装着機械を用いて行われる。レーザバー３０は支持体アッセンブリ２０に好適にはろう接される。支持体アッセンブリ２０とレーザバー３０との間の相対的な位置決め精度は、好適には僅か数マイクロメートルの範囲にある。レーザバー３０のフロント側３７はこの場合、たとえば最大でも２μｍの誤差を持って、たとえば端面側２７と面一に整合する。
【００５６】
図１Ｅに示した方法ステップでは、隣接し合った半導体レーザダイオード３が、個別化領域９を形成することによって互いに機械的に分離される。レーザバー３０の個別化による個々の半導体レーザダイオード３の形成は、好適には特にスクライブ加工により形成された目標破断個所３５に沿った破折（図１Ｃも参照）により行われるか、あるいはまた集束されたレーザ放射線による、所定の個所毎の材料分解によって単独またはたとえば破折と組み合わされた形でも行われる。破折は、ウエッジ器械を用いて行われ得る。このような破折に対して択一的に、レーザバー３０の個別化は、レーザバー３０が取り付けられているシートを膨張させることによっても実施され得る。
【００５７】
図示の構成とは異なり、レーザバー３０の個別化と同時に支持体２を目標破断個所２５に沿って別の個別化領域９において互いに分離することも可能である。しかし、このステップはレーザバー３０の個別化に後続していてもよい。選択的には、隣接し合った支持体２の間に保持ストリップ８を介した機械的な結合が存在する。
【００５８】
レーザバー３０における個別化領域９と、支持体アッセンブリ２０における個別化領域９とは、上側２３に対して直角な方向で、好適にはぴたりと整合して重なり合っている。個別化領域９の間の横方向のずれは、たとえば最大でも６μｍまたは最大でも４μｍまたは最大でも２μｍである。
【００５９】
図１Ｆに平面図で示した選択的な方法ステップでは、特に集束されたレーザ放射線による材料分解および／または破折によって、得られた半導体レーザ素子（図１Ｇ参照）が保持ストリップ８から分離される。得られた半導体レーザ素子１は図１Ｇに図示されている。
【００６０】
端面側２７から離れる方向で半導体レーザダイオード３を越えて支持体２が突出している。半導体レーザダイオード３と支持体２とは、ほぼ互いに等しい幅を有する。支持体２の側面２９と、半導体レーザダイオード３の側面３９とは、個別化痕跡（図示しない）を有する。
【００６１】
支持体２の、半導体レーザダイオード３とは反対の側の下側には、好適には別のコンタクト個所５が設けられている。このコンタクト個所５は、前記下側に設けられた、たとえば１つまたは複数のメタライジング部によって形成されている。その場合、支持体２は好適には導電性であるか、またはスルーホールメッキ等の少なくとも１つの貫通接続部を有する。択一的には、前記コンタクト個所５が、図示の構成とは異なり、支持体上側２３の、半導体レーザダイオード３がフロント側３７から離れる方向に突出している範囲に設けられていてよい。
【００６２】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃに示した概略的な斜視図には、支持体アッセンブリ２０へのレーザバー３０の取付けの択一的な別の構成が図示されている。図２Ａに示したように、複数のレーザバー３０ならびに支持体アッセンブリ２０が準備され、かつ交互に配置される。
【００６３】
図２Ｂに示したように、これらのレーザバー３０と支持体アッセンブリ２０とがまとめられて１つの集合体が形成される。フロント側３７ならびに端面側２７は好適には互いに面一に、またはほぼ面一に整合しており、特に最大でも４μｍの誤差を持って整合している。
【００６４】
前記集合体内では、レーザバー３０ならびに支持体アッセンブリ２０の加熱が行われるので、各レーザバー３０はそれぞれ１つの支持体アッセンブリ２０に、たとえばろう接され得る。正確に１つのレーザバー３０と、このレーザバー３０に機械的に結合された正確に１つの支持体アッセンブリ２０とから成る、得られた組合せは、図２Ｃに図示されている。
【００６５】
引き続き行われるレーザバー３０および支持体アッセンブリ２０の方法ステップならびに構築は、図１に示した実施態様に相応して行われ得る。
【００６６】
図３には、慣用の製造方法が図示されている。図３Ａに示したように、１つの半導体レーザダイオード３が準備され、そして図３Ｂに示したように、コンタクト個所５を備えた、既に分離された単独の支持体２が準備される。個別化された半導体レーザダイオード３と、分離された支持体２とは、図３Ｃに示したように、１つの半導体レーザ素子にまとめられる。半導体レーザダイオード３に対して相対的な支持体２の位置決めに関して小さな製造誤差が要求される場合には、装着機械が、比較的緩慢に作業するので、このような方法は、たとえば図１または図２に示した方法よりも著しく低いスループットを生ぜしめ、ひいては著しく高いコストに結びつく。
【００６７】
図４には、半導体レーザ素子の製造方法の別の実施形態が斜視図で示されている。図４Ａに示したように、成長基板３１と半導体層列３２とから成るウェーハ３３が準備される。半導体層列３２の上側には、コンタクト個所４のためのストリップ状のメタライジング部が設けられている。選択的な中間支持体は示されていない。
【００６８】
図４Ｂには、ウェーハ３３に多数の孔２６が製作されることが示されている。これらの孔２６は、たとえばドライエッチングまたはウエットエッチングにより製作される。これらの孔２６は、それぞれ隣接し合ったコンタクト個所４の間に位置している。それぞれ２つの半導体レーザダイオード３（そのうちの一対が図４Ｂには例示的に太線枠で囲まれている）が、これらの孔２６のそれぞれ１つを共有している。これらの孔２６は成長基板３１と半導体層列３２とを完全に貫通している。
【００６９】
コンタクト個所４を形成するストリップに対して直角の方向で、個別化線９のための目標破断個所３５が、たとえばスクライブ加工によって成形される。この個別化線９に沿って、ウェーハ３３は、好適には破折により分割されて、レーザバー３０を形成する。得られた１つのレーザバー３０が図４Ｃに図示されている。
【００７０】
図４Ｄに示したように、これらのレーザバー３０のうちの１つが支持体アッセンブリ２０に取り付けられる。
【００７１】
図４Ｅには、個別化線９および目標破断個所２５，３５につき、半導体レーザ素子１への個別化が行われることがシンボリックに示されている。得られた半導体レーザ素子１は図４Ｆに概略的に示されている。
【００７２】
図４Ｆから判るように、メタライジング部２４を備えた上側２３は、所定の個所では半導体レーザダイオード３によって覆われていないので、別のコンタクト個所５が形成される。上側２３に設けられたメタライジング部２４から成るこのコンタクト個所５により、半導体レーザダイオード３は、特にコンタクト個所４と共に、電気的にコンタクト可能となる。この別のコンタクト個所５は、たとえばｎ−コンタクトであり、そしてコンタクト個所４を介して、ｐ−コンタクトが形成されていてよい。
【００７３】
本発明は、上で説明した実施形態に限定されるものではない。それどころか、本発明はあらゆる新規な特徴ならびにあらゆる特徴の組合せを包含しており、このことは特に、特許請求の範囲に記載の特徴のあらゆる組合せをも包含しており、しかもこのことは、当該特徴または当該組合せ自体が特許請求の範囲または実施形態に明示されていない場合にも云える。
【図１Ａ）】
2015529020.tif 000003
【図１Ｂ）】
2015529020.tif 000004
【図１Ｃ）】
2015529020.tif 000005
【図１Ｄ）】
2015529020.tif 000006
【図１Ｅ）】
2015529020.tif 000007
【図１Ｆ）】
2015529020.tif 000008
【図１Ｇ）】
2015529020.tif 000009
【図２Ａ）】
2015529020.tif 000010
【図２Ｂ）】
2015529020.tif 000011
【図２Ｃ）】
2015529020.tif 000012
【図３Ａ）】
2015529020.tif 000013
【図３Ｂ）】
2015529020.tif 000014
【図３Ｃ）】
2015529020.tif 000015
【図４Ａ）】
2015529020.tif 000016
【図４Ｂ）】
2015529020.tif 000017
【図４Ｃ）】
2015529020.tif 000018
【図４Ｄ）】
2015529020.tif 000019
【図４Ｅ）】
2015529020.tif 000020
【図４Ｆ）】
2015529020.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月13日(2015.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子（１）を製造する方法において、
Ａ）半導体レーザ素子（１）のための多数の支持体（２）を備えた少なくとも１つの支持体アッセンブリ（２０）を準備するステップと、
Ｂ）前記支持体アッセンブリ（２０）に、隣接し合った前記支持体（２）の間で目標破断個所（２５）を形成するステップと、
Ｃ）１つの共通の成長基板（３１）と、該成長基板（３１）上に成長した半導体層列（３２）とを有する多数の半導体レーザダイオード（３）を備えた少なくとも１つのレーザバー（３０）を準備するステップと、
Ｄ）前記レーザバー（３０）を前記支持体アッセンブリ（２０）の上側（２３）に取り付けるステップと、
Ｅ）前記ステップＤ）の後に個々の半導体レーザ素子（１）への個別化を行うステップと、
を有することを特徴とする、半導体レーザ素子を製造する方法。
【請求項２】
前記支持体アッセンブリ（２０）の前記上側（２３）が、前記支持体アッセンブリ（２０）の端面側（２７）に対して直角に向けられている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記支持体アッセンブリ（２０）の前記端面側（２７）が、前記半導体レーザダイオード（３）と面一に整合している、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＤ）の前に前記レーザバー（３０）に別の目標破断個所（３５）を形成し、該別の目標破断個所（３５）に沿って前記ステップＥ）における前記レーザバー（３０）の個別化を行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＤ）で前記レーザバー（３０）を、スクライブ加工、破折および／またはレーザ放射線によって分離して、個々の半導体レーザダイオード（３）を形成し、
それと同時に、または引き続いて、前記支持体アッセンブリ（２０）を個別化し、これにより、隣接し合った前記支持体（２）が、機械的にもはや直接に互いに結合されておらず、かつ前記支持体（２）のそれぞれに、１つまたは複数の前記半導体レーザダイオード（３）が設けられている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記目標破断個所（２５）が、前記上側（２３）に対して直角の方向で、前記支持体アッセンブリ（２０）を２５％〜７５％貫いて延びている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記レーザバー（３０）が、前記ステップＤ）で、前記半導体レーザダイオード（３）を１０〜６０個有し、
前記半導体レーザダイオード（３）が、単一モードレーザである、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ステップＤ）で複数の前記レーザバー（３０）と複数の前記支持体アッセンブリ（２０）とを交互に連続的にまとめ合わせて１つの集合体を形成し、
該集合体内で前記レーザバー（３０）のそれぞれ１つを、正確に１つの前記支持体アッセンブリ（２０）にろう接によって固定する、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記ステップＥ）の後に、分割された前記成長基板（３１）と前記半導体層列（３２）と前記支持体（２）との側面（２９，３９）が、互いに平行に向けられており、前記支持体（２）と、分割された前記成長基板（３１）と、前記半導体層列（３２）とが、互いに等しい幅を有し、かつそれぞれ最大でも６μｍの誤差を持って互いに面一に整合している、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記支持体アッセンブリ（２０）が、前記端面側（２７）に対して直角の方向でかつ前記端面側（２７）とは反対の側の背面側（２８）で、前記レーザバー（３０）を越えて突出しており、
これにより前記支持体アッセンブリ（２０）の保持ストリップ（８）を形成し、
該保持ストリップ（８）を、前記ステップＥ）において、または前記ステップＥ）の後に、部分的または完全に除去する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
完成した半導体レーザ素子（１）が、それぞれ正確に１つの前記半導体レーザダイオード（３）を有し、前記半導体レーザ素子（１）が、１００μｍ〜３５０μｍの幅と、１７５μｍ〜７００μｍの長さと、１２５μｍ〜４５０μｍの厚さとを有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記支持体アッセンブリ（２０）および前記支持体（２）が、シリコンまたは窒化アルミニウムから製作されていて、前記上側（２３）の少なくとも所定の個所に、少なくとも１つの導電性の被覆体を備えている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記半導体レーザダイオード（３）が、ＡｌＩｎＧａＡｓを主体としていて、７９０ｎｍ〜８９０ｎｍの波長範囲のレーザ放射線を放射するように調整されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
半導体レーザ素子（１）であって、
１つの端面側（２７）と、該端面側（２７）に対して直角に向けられた上側（２３）とを備えた支持体（２）と、
成長基板（３１）と、上側に設けられた、レーザ放射線を発生させるための半導体層列（３２）とを備えた半導体レーザダイオード（３）と、
を備えた半導体レーザ素子（１）において、
前記支持体（２）と前記半導体レーザダイオード（３）とが、互いに等しい幅を有し、前記支持体（２）の側面（２９）と前記半導体レーザダイオード（３）の側面（３９）とが、それぞれ最大でも６μｍの誤差を持って互いに面一に整合しており、
前記両側面（２９，３９）が、互いに平行に向けられていて、個別化痕跡を有する、
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【国際調査報告】
2015529020.tif 000022
2015529020.tif 000023
2015529020.tif 000024
2015529020.tif 000025
2015529020.tif 000026
2015529020.tif 000027