(57)【要約】少なくとも一実施形態においては、半導体レーザ素子（１）を製造する方法は、Ａ）半導体レーザ素子（１）のための複数のキャリア（２）を有するキャリア複合体（２０）を作製するステップと、Ｂ）共通の成長基板（３１）と、成長基板の上に成長させる半導体積層体（３２）とを備えた複数の半導体レーザダイオード（３）を有するレーザバー（３）を作製するステップと、Ｃ）成長基板（３１）の基板裏面（３４）に所定の破断箇所（３５）を生成するステップであって、基板裏面が半導体積層体（３２）とは反対側である、ステップと、Ｄ）レーザバー（３０）をキャリア複合体（２０）のキャリア上面（２３）に取り付けるステップであって、取付けが、高い温度において実行され、取り付けた後に冷却する、ステップと、Ｅ）複数の半導体レーザ素子（１）に個片化するステップと、を含み、ステップＢ）〜ステップＥ）が示した順序で実行される。
2016500486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子（１）を製造する方法であって、
Ａ）前記半導体レーザ素子（１）のための複数のキャリア（２）を有する少なくとも１つのキャリア複合体（２０）を作製するステップと、
Ｂ）共通の成長基板（３１）と、前記成長基板の上に成長させる半導体積層体（３２）とを備えた複数の半導体レーザダイオード（３）を有する少なくとも１つのレーザバー（３）を作製するステップであって、前記半導体積層体（３２）が、ｎ型側と、ｐ型側と、前記ｎ型側と前記ｐ型側との間に位置する活性ゾーンと、を備えており、前記ｎ型側が前記成長基板（３１）に面している、ステップと、
Ｃ）前記成長基板（３１）の基板裏面（３４）に所定の破断箇所（３５）を生成するステップであって、前記基板裏面が前記半導体積層体（３２）とは反対側である、ステップと、
Ｄ）前記レーザバー（３０）を前記キャリア複合体（２０）のキャリア上面（２３）に取り付けるステップであって、前記基板裏面（３４）が前記キャリア上面（２３）に面しており、前記取付けが、高い温度において実行され、取り付けた後に冷却する、ステップと、
Ｅ）複数の前記半導体レーザ素子（１）に個片化するステップと、
を含み、
ステップＢ）〜ステップＥ）が示した順序で実行される、
方法。
【請求項２】
−  前記キャリア複合体（２０）がシリコンから製造され、
−  前記成長基板（３１）がＧａＡｓ基板であり、
−  前記半導体積層体（３２）が、ＡｌＩｎＧａＡｓＰをベースとしており、
−  ステップＤ）において、前記レーザバー（３０）が前記キャリア複合体（２０）にはんだ付けによって取り付けられ、
−  ステップＣ）において、前記成長基板（３１）に前記所定の破断箇所（２５）がスクライビングによって形成され、
−  ステップＤ）における冷却が、少なくとも２００℃であり、
−  ステップＥ）の前、ステップＤ）における冷却時に、前記レーザバー（３０）が少なくとも部分的に前記半導体レーザダイオード（３）に個片化され、前記キャリア複合体（２０）がそのまま保持される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップＤ）の後、前記キャリア複合体（２０）の前記キャリア（２）の間に、さらなる所定の破断箇所（２５）がコヒーレント放射（Ｒ）によって形成され、次のステップＥ）において、前記キャリア複合体（２０）が破断によって前記キャリア（２）に個片化される、
請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記破断が、前記半導体積層体（３２）とは反対側のキャリア裏面（２１）に形成される破断縁部によって実施される、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記さらなる所定の破断箇所（２５）が、前記キャリア上面（２３）に垂直な方向に、前記キャリア複合体（２０）の中を２５％〜７５％の範囲内（両端値を含む）で延在する、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記キャリア（２）の幅に対する、前記キャリア（２）の厚さと前記成長基板（３１）の厚さの和に等しい厚さの比率が、少なくとも０．８であり、
前記キャリア（２）の幅に対する前記キャリア（２）の長さの比率が、少なくとも１．２である、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記完成した半導体レーザ素子（１）それぞれが、前記複数の半導体レーザダイオード（３）のうちのただ１つを備えており、
前記半導体レーザ素子（１）が、１００μｍ〜３５０μｍの範囲内（両端値を含む）の幅と、１７５μｍ〜７００μｍの範囲内（両端値を含む）の長さと、１２５μｍ〜４５０μｍの範囲内（両端値を含む）の厚さと、を有し、
ステップＤ）における前記レーザバー（３０）が、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内（両端値を含む）の長さを有する、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ステップＥ）の後、最大で６μｍの公差で、前記分割された成長基板（３１）および前記半導体積層体（３２）の側面（３９）と、前記キャリア（２）の側面（２９）が、互いに平行な向きにあり、前記キャリア（２）と、前記分割された成長基板（３１）と、前記半導体積層体（３２）とが、等しい幅を有し、表面が互いに揃っている、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記キャリア複合体（２０）が、端面（２７）に垂直な方向に、端面（２７）とは反対側の後面（２８）において、前記レーザバー（３０）よりも突き出しており、これによって前記キャリア複合体（２０）の保持帯状片（８）が形成され、
ステップＥ）において、またはステップＥ）の後に、前記保持帯状片（８）が部分的または完全に除去され、前記完成した半導体レーザダイオード（３）の動作時に前記端面（２７）においてレーザ放射が放出される、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記成長基板（３１）が、前記キャリア複合体（２０）の熱膨張係数より少なくとも２倍大きい熱膨張係数を備えている、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記キャリア上面（２３）におけるメタライゼーション（２４）もしくは前記基板裏面（３４）におけるメタライゼーション（２４）またはその両方が、それぞれ、前記複数の半導体レーザダイオード（３）のうちのただ１つに制約されており、
前記メタライゼーション（２４）が、隣り合う半導体レーザダイオード（３）の間の個片化領域（９）から隔てられている、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記キャリア複合体（２０）の曲がりに対する前記レーザバーの長さの比率が、値１２００未満である、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ステップＤ）における前記レーザバー（３０）が、１０個〜６０個の範囲内（両端値を含む）の半導体レーザダイオード（３）を備えている、
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の半導体レーザダイオード（３）のうちのただ１つが、前記キャリア複合体（２０）の前記複数のキャリア（２）のうちのただ１つに割り当てられる、
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の方法によって製造される半導体レーザ素子（１）であって、
−  端面（２７）を有し、前記端面（２７）に対して垂直な向きにある上面（２３）を有する、キャリア（２）と、
−  成長基板（３１）を有し、レーザ放射を生成する、前記上面（２３）の上の半導体積層体（３２）を有する、半導体レーザダイオード（３）と、
を備えており、
−  最大で６μｍの公差で、前記キャリア（２）と前記半導体レーザダイオード（３）が等しい幅を有し、前記キャリア（２）の側面（２９）と前記半導体レーザダイオード（３）の側面（３９）が、互いに表面が揃っており、
−  前記側面（２９，３９）が、互いに平行な向きにあり、個片化跡を備えている、
半導体レーザ素子（１）。
【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を提供する。さらに、本方法によって製造される半導体レーザ素子を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の目的は、複数の半導体レーザ素子を効率的かつ高い精度で製造することのできる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この目的は、特に、独立請求項の特徴を備えた方法および半導体レーザ素子によって達成される。好ましい発展形態は、従属請求項に記載されている。
【０００４】
少なくとも一実施形態によると、本方法は、少なくとも１つのキャリア複合体（carrier composite）を作製するステップ、を含む。キャリア複合体には複数のキャリアが組み合わされており、これらのキャリアは、完成した半導体レーザ素子で使用するために設けられる。キャリア複合体は、例えば、個々のキャリアに分割されるように構成されている熱伝導性材料の帯状片である。
【０００５】
少なくとも一実施形態によると、本方法は、１つまたはいくつかのレーザバー（laser bar）を作製するステップ、を含む。この少なくとも１つのレーザバーは、複数の半導体レーザダイオードを備えている。これらの半導体レーザダイオードは、レーザバーの中で共通の成長基板上に形成される。この成長基板上に、半導体レーザダイオードの半導体積層体を形成する。半導体積層体は連続的であり、成長基板上に連続的な層として、特に、直接的、および間接的に接触した状態で、エピタキシャルに成長させることが好ましい。
【０００６】
少なくとも一実施形態によると、半導体積層体は、ｎ型側およびｐ型側を備えている。ｎ型側は、ｎ型導電性であり、ｐ型側はｐ型導電性である。ｎ型側とｐ型側の間には、完成した半導体レーザ素子の動作時にレーザ放射を生成する少なくとも１つの活性ゾーンが配置されている。場合によっては、製造工程時、レーザバー上の補助キャリアとして、機械的に支持するさらなる構成要素を使用することが可能である。
【０００７】
少なくとも一実施形態によると、ｎ型側は、ｐ型側よりも成長基板の近くに位置する。ｎ型側およびｐ型側は、それぞれ、平面状かつ連続的に形成されることが好ましく、半導体積層体の成長方向に対して垂直な向きにある。半導体積層体の厚さは、少なくとも２μｍまたは少なくとも４μｍ、および／または、最大で１８μｍまたは最大で１２μｍである。
【０００８】
少なくとも一実施形態によると、本方法は、成長基板の基板裏面に少なくとも１つの所定の破断箇所（breaking point）を生成するステップであって、基板裏面が半導体積層体とは反対側である、ステップ、を含む。複数の所定の破断箇所を形成することが好ましい。所定の破断箇所それぞれは、隣り合う半導体レーザダイオードを互いに分離する個片化領域に位置している。言い換えれば、個片化領域は、個々の半導体レーザダイオードを形成するためレーザバーを分離する領域である。個片化領域それぞれに、したがって２つの半導体レーザダイオードの間それぞれに、ただ１つの所定の破断箇所を形成することが好ましい。
【０００９】
少なくとも一実施形態によると、本方法は、レーザバーをキャリア複合体に取り付けるステップ、を含む。レーザバーをキャリア上面に取り付け、この場合、基板裏面がキャリア上面に面する。半導体積層体は、キャリア複合体とは反対側の成長基板の面に位置する。
【００１０】
少なくとも一実施形態によると、室温と比較して高い温度において、レーザバーをキャリア複合体に取り付ける。この温度は、例えば、少なくとも２００℃または少なくとも２５０℃または少なくとも２８０℃または少なくとも３００℃または少なくとも３３０℃である。取付け時、レーザバーを、機械的に、または電気的に、または機械的かつ電気的に、キャリア複合体に接触させる。いずれの場合にも、複数の半導体レーザダイオードのうちのただ１つが、キャリア複合体の複数のキャリアのうちのただ１つに割り当てられる。
【００１１】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーを取り付けた後、冷却する。取付け時の温度と比較して、レーザバーおよびキャリア複合体の温度を、例えば室温（すなわち約３００Ｋ）まで下げる。
【００１２】
少なくとも一実施形態によると、本方法は、個片化して半導体レーザ素子を形成するステップを含む。個片化した後、半導体レーザ素子は機械的かつ電気的に互いに分離しており、これらの半導体レーザ素子は、特に、互いに個別に独立して扱うことができる。半導体レーザ素子それぞれは、複数の半導体レーザダイオードのうちのただ１つと、キャリア複合体の複数のキャリアのうちのただ１つとを備えていることが好ましい。
【００１３】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーを形成するステップの後、所定の破断箇所を生成するステップを実行する。さらに、所定の破断箇所を生成するステップの後、レーザバーを取り付けるステップを実行する。最後に、レーザバーを取り付けるステップの後、特に、半導体レーザ素子に個片化するステップを実行する。
【００１４】
少なくとも一実施形態においては、本方法は、複数の半導体レーザ素子を製造するようにされている。本方法は、
Ａ）半導体レーザ素子のための複数のキャリアを有する少なくとも１つのキャリア複合体を作製するステップと、
Ｂ）共通の成長基板と、成長基板の上に成長させる半導体積層体とを備えた複数の半導体レーザダイオードを有する少なくとも１つのレーザバーを作製するステップであって、半導体積層体が、ｎ型側と、ｐ型側と、ｎ型側とｐ型側との間に位置する活性ゾーンと、を備えており、ｎ型側が成長基板に面している、ステップと、
Ｃ）成長基板の基板裏面に所定の破断箇所を生成するステップであって、基板裏面が半導体積層体とは反対側である、ステップと、
Ｄ）レーザバーをキャリア複合体のキャリア上面に取り付けるステップであって、基板裏面がキャリア上面に面しており、取付けが、高い温度において実行され、取り付けた後に冷却する、ステップと、
Ｅ）複数の半導体レーザ素子に個片化するステップと、
を含み、
ステップＢ）〜ステップＥ）が示した順序で実行される。
【００１５】
ステップＤ）においては、複数の半導体レーザダイオードのうちのただ１つそれぞれが、キャリア複合体の複数のキャリアのうちのただ１つに割り当てられることが好ましい。
【００１６】
レーザダイオード、特に、シングルモードレーザダイオードを取り付けるとき、許容される製造ばらつきがわずかであり、レーザの正確な調整が要求されることがしばしばある。これは特に、半導体レーザダイオードからのレーザ放射が光導体に結合される場合にあてはまる。例えば、近赤外スペクトル領域における放射の場合、シングルモード方式における光導体のモードフィールド直径は、約４μｍ〜４．５μｍである。光導体と半導体レーザ素子との間の効率的な光結合を達成するためには、３μｍ以下または２μｍ以下の製造ばらつきが要求される。
【００１７】
この場合、製造工程の範囲内で、より大きなウェハ上に例えばエピタキシャルに成長させた個々の半導体レーザダイオードを個片化してキャリアに取り付ける。その後の半導体レーザ素子の調整を単純化するためには、半導体レーザダイオードをキャリア上に、キャリアに対して正確に取り付けることが必要である。
【００１８】
半導体レーザダイオードのこのような正確な取付けは、特に、部品実装機（すなわちダイボンダ）を使用して実施する。要求される高いレベルの精度において、このような実装機のスループットは、５００〜１０００ユニット／時のオーダーである。したがって、この実装法は、製造時における大きなコスト要因である。
【００１９】
上述した製造方法によると、レーザバーを半導体レーザダイオードに個片化するステップは、キャリア複合体に取り付けた後に実行する。結果として、レーザバーとキャリア複合体を全体として互いに正確に調整することができる。したがって、複数の半導体レーザダイオードを、例えば実装機を使用して、キャリア複合体および対応するキャリアに対して同時に位置決めすることができる。したがって、実装機の能力に関連する半導体レーザ素子のスループットを、レーザバーにおける半導体レーザダイオードの数におよそ対応する係数を乗数として増大させることができる。したがって、製造時における大きなコスト削減を達成することが可能である。
【００２０】
少なくとも一実施形態によると、完成した半導体レーザ素子は、端面発光型レーザである。レーザダイオードの発光方向は、端面に対して好ましくは垂直な向きにある。さらに、端面は、半導体積層体の成長方向に平行に、かつ、成長基板の側面およびキャリアの側面に対して垂直な向きにあることが好ましい。この場合、レーザバーおよびキャリア複合体から半導体レーザ素子への個片化は、側面において実施する。端面は、レーザダイオードの共振器に対して、または共振器の縦方向に対して垂直な向きとすることができる。
【００２１】
少なくとも一実施形態によると、キャリア複合体は、半導体材料から製造する。キャリア複合体は、シリコンキャリアであることが好ましい。シリコンキャリアは、ドープすることができ、ドープしないこともできる。したがって、キャリア複合体は、導電性または電気的絶縁性であるように構成することができる。
【００２２】
少なくとも一実施形態によると、成長基板は、ＧａＡｓ基板である。成長基板も、同様に、ドープする、またはドープしないことができる。
【００２３】
少なくとも一実施形態によると、半導体積層体もしくは半導体レーザダイオードまたはその両方は、ＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＡｓをベースとする（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）。半導体積層体は、ドーパントを含むことができる。半導体レーザダイオードは、７９０ｎｍ〜８９０ｎｍの範囲内（両端値を含む）または８０５ｎｍ〜８５５ｎｍの範囲内（両端値を含む）の波長のレーザ放射を放出するように構成されていることが好ましい。
【００２４】
同様に、半導体レーザダイオードは、材料系ＡｌＩｎＧａＮまたはＩｎＰまたはＡｌＩｎＧａＡｓＰをベースとする。この場合、発光波長は、紫外または青色スペクトル領域、あるいは近赤外スペクトル領域、例えば１．３μｍ〜１．５μｍの範囲内（両端値を含む）である。
【００２５】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーは、はんだ付けによってキャリア複合体に取り付ける。これに代わる別の方法として、熱的に誘発される結合方法（例えば熱圧着法）を採用することができる。さらに、熱硬化性接着剤を使用しての導電性接着も可能である。
【００２６】
少なくとも一実施形態によると、成長基板における所定の破断箇所は、スクライビング、ソーイング、レーザ照射のうちの少なくとも１つによって形成する。
【００２７】
少なくとも一実施形態によると、冷却時、互いに結合されているレーザバーおよびキャリア複合体の温度を、少なくとも２５０℃または少なくとも２００℃下げる。結果として、レーザバーとキャリア複合体との間に熱応力が発生する。
【００２８】
少なくとも一実施形態によると、冷却時、レーザバーが少なくとも部分的に個片化されて半導体レーザダイオードが形成される。すなわち、冷却時に熱的に発生する応力のため、レーザバーは、前に成長基板に形成した所定の破断箇所において破断することができる。結果として、冷却時にキャリア複合体が曲がることを回避または軽減することができる。さらには、以降の製造ステップをより簡単に実行することができる。曲がりが生じないことにより、より高い精度で製造および個片化を行うことができる。
【００２９】
少なくとも一実施形態によると、冷却時、レーザバーのみが個片化され、キャリア複合体はそのまま保持される。したがって、このステップにおいては、キャリア複合体の隣り合うキャリアの間の機械的な分離を実施しない。
【００３０】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーをキャリア複合体に取り付けるステップの後、隣り合うキャリアの間に少なくとも１つの所定の破断箇所を形成する。２つの隣り合うキャリアの間それぞれに、ただ１つの所定の破断箇所が配置されることが好ましい。所定の破断箇所は、コヒーレント放射（すなわちレーザ放射）によって生成することが可能である。これに代えて、スクライビング、ソーイング、またはエッチングによって、所定の破断箇所を形成することができる。
【００３１】
少なくとも一実施形態によると、個片化時、破断によってキャリア複合体を複数のキャリアに分離する。破断は、好ましくは、半導体積層体とは反対側のキャリア裏面に配置される破断縁部（breaking edge）によって、実施する。
【００３２】
少なくとも一実施形態によると、キャリア複合体における所定の破断箇所は、上面に垂直な方向に、キャリア複合体の中を少なくとも２５％または少なくとも４０％延在する。これに代えて、またはこれに加えて、所定の破断箇所は、キャリア複合体の中を最大で７５％または最大で６０％延在する。このようにして所定の破断箇所を形成するときには、隣り合うキャリアの間の機械的完全性（mechanical integrity）が損なわれない、または完全には損なわれないことが好ましい。
【００３３】
少なくとも一実施形態によると、完成した半導体レーザ素子は、合計厚さを有する。合計厚さとは、キャリアの厚さと成長基板の厚さの和であるものと理解されたい。この場合、電気接触部の厚さと、半導体積層体自体の厚さは無視する。
【００３４】
少なくとも一実施形態によると、キャリアの幅に対する合計厚さの比率は、少なくとも０．８である。キャリアの幅は、半導体積層体の成長方向に対して垂直、かつ、半導体レーザダイオードの主放出方向に対して垂直な向きにある。
【００３５】
少なくとも一実施形態によると、キャリアの幅に対するキャリアの長さの比率は、少なくとも１．２である。キャリアの長さは、主放出方向に平行な向きにある。
【００３６】
少なくとも一実施形態によると、完成した半導体レーザ素子は、少なくとも１００μｍまたは少なくとも１５０μｍ、および／または、最大で３５０μｍまたは最大で２５０μｍの幅を有する。これに代えて、またはこれに加えて、主放出方向に平行な方向における、完成した半導体レーザ素子の長さは、少なくとも１７５μｍまたは少なくとも２５０μｍ、および／または、最大で７００μｍまたは最大で５００μｍである。
【００３７】
少なくとも一実施形態によると、キャリア上面に垂直な方向における、半導体レーザ素子の合計厚さは、少なくとも１２５μｍまたは少なくとも２００μｍである。これに代えて、またはこれに加えて、合計厚さは、最大で６００μｍまたは最大で４５０μｍまたは最大で３５０μｍである。
【００３８】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーをキャリア複合体に取り付けるステップにおいて、レーザバーは、少なくとも５ｍｍまたは少なくとも７ｍｍ、および／または、最大で２０ｍｍまたは最大で１５ｍｍ、特に約１０ｍｍ、の長さを有する。この長さは、主放出方向に対して垂直、かつ、半導体積層体の成長方向に対して垂直な向きにある。
【００３９】
少なくとも一実施形態によると、ステップＥ）の後、分割された成長基板の側面、半導体積層体の側面、個片化されたキャリアの側面、のうちの少なくとも２つは、互いに平行な向きにある。さらには、複数の半導体レーザダイオードまたは半導体レーザ素子のうちの１つにおけるキャリアと、分割された成長基板と、半導体積層体は、同じ幅を有することが好ましい。さらには、分割された成長基板の側面と、キャリアの側面は、表面が互いに揃っていることが好ましい。キャリアの側面と、分割された成長基板の側面は、共通の平面内に位置していることができる。上述した幾何学的特性は、最大で６μｍまたは最大で４μｍまたは最大で２μｍの公差で達成されることが好ましい。
【００４０】
少なくとも一実施形態によると、キャリア複合体は、端面とは反対側の後面においてレーザバーよりも突き出している。したがって、キャリア複合体は、後面においてレーザバーを超えて突き出している。
【００４１】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーより突き出しているキャリア複合体のサブ領域は、後面における保持帯状片（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｓｔｒｉｐ）を形成している。キャリア複合体に所定の破断箇所が形成された後、あるいは隣り合うキャリアが互いに直接的に機械的に分離された後も、隣り合うキャリアは、この保持帯状片によって依然として機械的に結合されている。このような保持帯状片は、特に、ステップＤ）において存在する。
【００４２】
少なくとも一実施形態によると、保持帯状片を部分的または完全に除去する。したがって、完成した半導体レーザ素子には、保持帯状片は存在しない、または一部のみが存在する。
【００４３】
少なくとも一実施形態によると、成長基板の熱膨張係数とキャリア複合体の熱膨張係数は、一方が他方の少なくとも１．５倍または少なくとも２倍または少なくとも２．５倍である。結果として、レーザバーを自動的に個片化することができるように冷却時に十分に大きな熱応力を発生させることが可能である。
【００４４】
少なくとも一実施形態によると、キャリア上面もしくは基板裏面またはその両方に、メタライゼーションを形成する。各キャリア、および半導体レーザダイオードそれぞれに対して、ただ１つのメタライゼーションを形成することが可能である。メタライゼーションは、隣り合う半導体レーザダイオードの間の個片化領域から隔てられ、したがって、連続的な層を形成しない。メタライゼーションは、はんだ付けによってさらなる構成要素に結合されるように構成されていることが好ましい。
【００４５】
少なくとも一実施形態によると、工程全体におけるキャリア複合体の曲がりに対するレーザバーの長さの比率は、少なくとも１２００または少なくとも１５００または少なくとも２０００である。言い換えれば、キャリア複合体には、レーザバーの長さ全体に対して大きな曲がりが生じない。
【００４６】
少なくとも一実施形態によると、レーザバーは、ステップＤ）において、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個の半導体レーザダイオードを備えている。これに代えて、またはこれに加えて、レーザバーは、最大で６０個または最大で５０個の半導体レーザダイオードを備えている。
【００４７】
半導体レーザ素子も提供する。本半導体レーザ素子は、上述した方法によって製造される。したがって、本方法の特徴は本半導体レーザ素子にもあてはまり、逆も同様である。
【００４８】
少なくとも一実施形態においては、本半導体レーザ素子は、端面と、端面に対して好ましくは垂直な向きにあるキャリア上面とを有するキャリア、を備えている。さらに、本半導体レーザ素子は、成長基板と、レーザ放射を生成する半導体積層体とを備えた半導体レーザダイオード、を備えている。半導体レーザダイオードは、キャリア上面に取り付けられている。キャリアと半導体レーザダイオードは、特に、最大で６μｍまたは最大で４μｍまたは最大で２μｍの公差で、等しい幅を有し、キャリアの側面と半導体レーザダイオードの側面が、互いに表面が揃っており、かつ好ましくは互いに平行な向きにある。側面は、個片化跡を備えている。本半導体レーザ素子は、ただ１つのキャリアと、ただ１つの半導体レーザダイオードとを備えていることが好ましい。
【００４９】
側面が個片化跡を備えていることは、複数の半導体レーザ素子に個片化された後に、側面をグラインディングまたは研磨することができないことを意味する。個片化跡は、側面の粗面化部として形成することができる。特に、半導体積層体や成長基板をレーザ加工またはスクライブすることによる跡は、側面上に見ることができる。
【００５０】
以下では、本発明の方法および本発明の半導体レーザ素子について、例示的な実施形態を使用して、図面を参照しながらさらに詳しく説明する。個々の図において、類似する参照数字は類似する要素を表している。いずれの図も正しい縮尺では描かれておらず、深く理解できるようにする目的で、場合によっては個々の要素を過度に大きく示してある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】本明細書に記載されている半導体レーザ素子を製造するための、本明細書に記載されている方法の概略図を示している。
【図１Ｂ】本明細書に記載されている半導体レーザ素子を製造するための、本明細書に記載されている方法の概略図を示している。
【図１Ｃ】本明細書に記載されている半導体レーザ素子を製造するための、本明細書に記載されている方法の概略図を示している。
【図１Ｄ】本明細書に記載されている半導体レーザ素子を製造するための、本明細書に記載されている方法の概略図を示している。
【図１Ｅ】本明細書に記載されている半導体レーザ素子を製造するための、本明細書に記載されている方法の概略図を示している。
【図１Ｆ】本明細書に記載されている半導体レーザ素子を製造するための、本明細書に記載されている方法の概略図を示している。
【図２Ａ】製造方法の修正形態の概略図を示している。
【図２Ｂ】製造方法の修正形態の概略図を示している。
【図２Ｃ】製造方法の修正形態の概略図を示している。
【図２Ｄ】製造方法の修正形態の概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１Ａ〜図１Ｆは、半導体レーザ素子１を製造する方法を示している。図１Ａの斜視図によると、レーザバー３０を作製する。レーザバー３０は、成長基板３１と、成長基板３１に形成されており少なくとも１つの活性ゾーンを有する半導体積層体３２と、を備えている。半導体積層体３２は、エピタキシャルに成長させ、基板裏面３４とは反対側である。半導体積層体３２と同じ、成長基板３１の面には、半導体積層体３２に電気的に接触するための接点４が配置されている。接点４は、例えば、はんだパッドである。
【００５３】
レーザバー３０は、複数の半導体レーザダイオード３を備えている。隣り合う半導体レーザダイオード３の間には、個片化領域９が配置されている。後からの個片化時に、個片化領域９において半導体レーザダイオード３を互いに分離する（図１Ｅも参照）。個片化領域９には接点４が配置されていないことが好ましい。
【００５４】
レーザダイオード３は、前面３７においてレーザ放射を放出するように構成されていることが好ましい。前面３７は、成長方向に対して垂直、かつ、主放出方向Ｅに対して垂直な向きにある。
【００５５】
図１Ｂは、図１Ａに示したレーザバー３０の概略的な底面図を示している。基板裏面３４において、レーザダイオード３それぞれにメタライゼーション２４が形成されることが好ましい。裏面３４におけるメタライゼーション２４それぞれは、複数のレーザダイオード３のうちのただ１つに制約される。個片化領域９それぞれに、所定の破断箇所３５が配置される。所定の破断箇所３５は、メタライゼーション２４から隔てられている。所定の破断箇所３５は、例えば、成長基板３１をスクライブすることによって形成する。
【００５６】
所定の破断箇所３５は、前面３７と、前面とは反対側のレーザバー３０の後面までは達していないことが好ましい。主放出方向Ｅに平行な方向における、所定の破断箇所３５の長さは、例えば、主放出方向Ｅに沿ったレーザダイオード３の合計長さを基準としたとき、レーザダイオード３の長さの少なくとも２５％または少なくとも５０％または少なくとも６０％、および／または、最大で９０％または最大で８０％または最大で７５％である。
【００５７】
図１Ａの斜視図に示した方法ステップにおいては、キャリア複合体２０を作製する。キャリア複合体２０は複数のキャリア２を含み、これらのキャリア２は、キャリア複合体２０において互いに機械的に一体化されている。キャリア複合体２０は、端面２７と、端面２７に対して垂直な向きにあるキャリア上面２３とを備えている。
【００５８】
キャリア上面２３にメタライゼーション２４を形成する。メタライゼーション２４それぞれは、例えば、キャリア複合体２０から離れる方向に積層するチタン層、白金層、および金層から形成する。Ｔ字形状の領域において、キャリア上面２３が部分的に露出しており、これらの領域にはメタライゼーションを形成しない。メタライゼーション２４は、ＡｕＳｎによって形成する、またはＡｕＳｎを含むこともできる。
【００５９】
キャリア複合体２０は、例えばシリコンウェハから製造する。キャリア上面２３に垂直な方向におけるキャリア複合体２０の厚さは、例えば、約２００μｍである。キャリア複合体２０の幅は、特に、１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内（両端値を含む）（例えば約２０．８ｍｍ）である。キャリア複合体２０の長さは、例えば０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内（両端値を含む）（特に、約１．２ｍｍ）である。
【００６０】
図１Ｄの斜視図に示した方法ステップによると、レーザバー３０をキャリア複合体２０に取り付ける。この取付けは、約３００℃の温度におけるはんだ付けによって実施する。取り付けた後、所定の破断箇所３５は、半導体積層体３２とキャリア２との間の成長基板３１に位置している。所定の破断箇所３５は、レーザバー３０とキャリア複合体２０との間の境界面に対してほぼ垂直な向きにあり、主放出方向Ｅに平行に延在することができる。所定の破断箇所３５は、半導体積層体３２のｐ型側よりもｎ型側の近くに位置している。
【００６１】
レーザバー３０をキャリア複合体２０に取り付けた後、冷却を実施する。冷却によって、成長基板３１内およびキャリア複合体２０内に応力が発生する。成長基板３１が、約６．９ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有するＧａＡｓをベースとしており、キャリア複合体２０が、約２．６ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有するシリコンをベースとしている場合、冷却時に、成長基板３１がキャリア複合体２０よりも収縮する。この場合の開始点は、レーザバー３０がキャリア複合体２０にしっかりと接合される温度（例えばはんだの凝固温度）である。
【００６２】
発生する熱応力のため、成長基板３１および半導体積層体３２は、成長基板３１における所定の破断箇所３５に沿って、または少なくともこれらの所定破断箇所３５のいくつかに沿って、個片化領域９において分割される。言い換えれば、冷却時に、レーザバー３０が少なくとも部分的に個片化される。この場合、キャリア複合体２０はそのまま保持される。このような冷却時の個片化によって、キャリア複合体２０が大きく曲がることが防止される。
【００６３】
なお図１Ｄは、冷却された状態においてレーザバー３０がすでに半導体レーザダイオード３に個片化されることは示していない。
【００６４】
次いで、隣り合うキャリア２の間において、キャリア複合体２０に、さらなる所定の破断箇所２５を形成する。所定の破断箇所２５を形成するために使用する手順は、いわゆるステルスダイシングである。この場合、キャリア複合体２０内では、中強度においてキャリア複合体２０が透過性になる波長を有する収束パルスレーザビームの非線形吸収によって、材料内に損傷箇所が生じる。これに代えて、スクライビングやソーイングによって所定の破断箇所２５を形成することもできる。
【００６５】
次いで、キャリア複合体２０を個片化して、個々の半導体レーザ素子１を形成する（図１Ｅを参照）。このステップは、例えば、発光ダイオード３とは反対側のキャリア２の裏面における所定の破断箇所２５において、くさび形状の断面を有する工具７によって破断させることによって実施する。この場合、隣り合うレーザダイオード３の間の個片化領域９と、キャリア複合体２０における所定の破断箇所２５との間の横方向の各位置ずれは、最大で６μｍまたは最大で２μｍである。
【００６６】
図１Ｆの斜視図は、完全に個片化された半導体レーザ素子１を示している。キャリア２は、端面２７から離れる方向に、半導体レーザダイオード３よりも突き出している。半導体レーザダイオード３とキャリア２は、ほぼ等しい幅を有する。キャリア２の側面２９および半導体レーザダイオード３の側面３９は、個片化跡（図示していない）を備えている。
【００６７】
半導体レーザダイオード３とは反対側のキャリア２の裏面に、好ましくは金属のさらなる接点５が配置されていることが好ましい。この場合、キャリア２は、導電性である、または、少なくとも１つのビア（図示していない）を備えていることが好ましい。これに代えて、図とは異なり、前面３７から離れる方向に半導体レーザダイオード３よりも突き出しているキャリア上面２３の領域に、接点５を配置することができる。
【００６８】
図１Ｅによる方法ステップの前に、またはこの方法ステップにおいて、またはこの方法ステップの後に、オプションの保持帯状片８（図１Ｃを参照）を除去することができる。この目的のため、好ましくは、キャリア複合体２０の縦軸線に沿って主放出方向Ｅに対して垂直に、キャリア複合体２０に、さらなる所定の破断箇所（図示していない）を形成する。
【００６９】
図２は、製造方法の修正形態を斜視図として示している。この修正形態の場合、シリコンからなるキャリア複合体２０と、ＧａＡｓをベースとするレーザバー３０を最初に形成し、次いで、これらを互いに結合する（図２Ａを参照）。
【００７０】
互いに結合した後の冷却時に、一体化された構成要素に機械的応力が発生し、図２Ｂに応力線６によって示してある。この構成要素が冷却された状態にあるとき、結果として構成要素が湾曲する（図２Ｃを参照）。例えばレーザバー３０の長さが約１０ｍｍである場合、この湾曲は約２５μｍになる。したがって、キャリア複合体２０がボウル状に湾曲する。これにより、以降の工程がより難しくなる。特に、その後にキャリア複合体２０に所定の破断箇所２５を形成するときに、精度が低下する（図２Ｄを参照）。
【００７１】
キャリア複合体２０およびレーザバー３０を備えた構成要素を冷却した後、キャリア複合体２０とは反対のレーザバー３０の側に、所定の破断箇所３５を形成する。この場合、所定の破断箇所３５は、半導体積層体３２に直接配置することができる。特に、所定の破断箇所３５は、キャリア複合体２０とは反対のレーザバー３０の側、半導体積層体３２のｐ型側に形成する。
【００７２】
次いで、例えばステルスダイシングによって、キャリア複合体２０に所定の破断箇所２５を形成する。次いで、図１Ｅに類似する方法で、この構成要素を個々のレーザ素子に個片化することができる。しかしながら、レーザバー３０の湾曲およびレーザバー３０内の応力によって、破断による個片化がより難しくなり、なぜなら応力が破断を妨げるためである。
【００７３】
図１に関連して説明した方法では、特に、破断時の個片化が容易である。したがって、図１による方法は、より効率的に実行することができ、不良品の数を大幅に減らすことができる。
【００７４】
ここまで、本発明について例示的な実施形態を使用して説明してきたが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。
【００７５】
関連出願
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１２１１２５３１．７号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【国際調査報告】
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