-
Die
Erfindung betrifft eine kantenemittierende Laserdiode und ein Verfahren
zur Herstellung einer solchen Laserdiode.
-
Aus
der Druckschrift
DE
103 03 978 A1 ist ein Dünnfilmhalbleiterbauelement
und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dünnfilmhalbleiterbauelements
bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird ein Dünnfilmhalbleiterkörper auf
ein Substrat aufgewachsen. Dann wird ein Träger mittels eines Waferbondprozesses
auf eine vom Substrat abgewandte Seite des Dünnfilmhalbleiterkörpers aufgebracht.
Schließlich
wird das Substrat vom Dünnfilmhalbleiterkörper abgelöst.
-
Die
Druckschriften
US 6,303,405
B1 und
US 6,365,429
B1 beschreiben Verfahren zur Herstellung Licht emittierender
Dünnfilmhalbleiterbauelemente, bei
denen mittels Laserlicht das Wachstumssubstrat entfernt wird.
-
Die
Druckschrift
US 4,937,638 beschreibt
einen 1 kantenemittierenden Halbleiterlaser bei dem eine Schichtfolge
aufweisend eine aktive, strahlungserzeugende Schicht auf ein InP
Substrat epitaktisch aufgewachsen ist. Dabei wird die Schichtfolge
zunächst
auf einen InP Wafer aufgewachsen, die einzelnen Laser-Bauelemente
werden dann durch Brechen der Schichtfolge und des Wafers gebildet.
-
Die
Druckschrift
DE 101
47 888 A1 beschreibt einen vertikal emittierenden Halbleiterlaser, bei
dem, zur besseren Kühlung
des Bauteils, innerhalb des Laserresonators, im thermischen Kontakt mit
einer aktiven, strahlungserzeugenden Schichtfolge, eine für die emittierte
Strahlung transparente Wärmesenke
angeordnet ist. Diese Wärmesenke weist
eine höhere
Wärmeleitfähigkeit
als die Materialien der aktiven Schichtfolge auf.
-
Weitere
Licht emittierende Halbleiterbauelemente sowie deren Anordnung auf
Kühlkörpern sind aus
den Druckschriften
US
5,629,097 A und
JP 2000-269583 AA bekannt.
-
Die
Druckschriften
JP
05-037089 AA und
JP 2001-284704 AA beschreiben je ein Halbleiter-Laserbauteil.
-
In
der Druckschrift
US
2002/0063329 A1 ist ein Licht emittierendes Halbleiterbauteil
angegeben.
-
Die
Druckschrift
US 3,316,464
A betrifft eine Laserdiode mit metallischen Kontakten,
die über
den Seiten des Halbleiters aufgebracht sind.
-
Ein
Verfahren zum Anbringen von Lötkontaktstellen
auf eine Kontaktschicht eines Halbleiterchips ist in der Druckschrift
DE 40 22 545 A1 beschrieben.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kantenemittierenden
Diodenlaser anzugeben, der besonders kostengünstig hergestellt werden kann.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Diodenlasers anzugeben.
-
Diese
Aufgaben werden gelöst
durch einen kantenemittierenden Diodenlaser nach Patentanspruch
1, sowie durch ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Patentanspruch
9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
-
Es
wird ein kantenemittierender Diodenlaser angegeben. Der kantenemittierende
Diodenlaser weist einen Körper
aus epitaktisch gewachsenem Material auf. Dieser Körper hat
eine Oberseite, die im wesentlichen quer zur Wachstumsrichtung verläuft. Das
heißt,
beim Aufwachsen des epitaktisch gewachsenen Körpers auf einen Substratwafer
wird die Oberseite durch die Oberfläche des Körpers gebildet, die dem Substratwafer
gegenüberliegt.
Weiter weist der epitaktisch gewachsene Körper eine der Oberseite gegenüberliegende
Unterseite auf. Sowohl auf die Ober- als auch auf die Unterseite
des epitaktisch gewachsenen Körpers
sind Kontakte aufgebracht. Diese Kontakte eignen sich dabei sowohl
zum elektrischen, als auch zum thermischen Kontaktieren der Laserdiode.
Zudem ist sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite je
eine Wärmesenke
aufgebracht und die entlang der Wachstumsrichtung verlaufenden Seitenflächen sind
frei von einer Wärmesenke.
-
Dem
hier angegebenen Diodenlaser liegt dabei die Idee zugrunde, dass
ein zumindest teilweises Entfernen des Wachstumssubstrats, auf das
der Körper
aufgewachsen ist, eine besonders effiziente Kühlung des Diodenlaser ermöglicht.
-
In
einer Ausführungsform
des kantenemittierenden Diodenlasers umfasst der Körper dabei
wenigstens eine aktive, strahlungserzeugende Zone, die eine Hochleistungs-Laserdiode
bildet. Diese aktive Zone umfasst dabei wenigstens eine Schicht,
die bevorzugt epitaktisch gewachsen ist. Die aktive Zone kann dabei
beispielsweise eine single quantum well oder aber auch eine multi
quatum well Struktur enthalten. Es ist aber auch möglich, dass
diese Zone anders gestaltete Strukturen aufweist, die geeignet sind Strahlung
zu erzeugen. So ist es beispielsweise auch möglich, dass die aktive Zone
Mehrfach-Laserstrukturen (zum Beispiel sogenannte Nanostacks umfaßt).
-
In
einer weiteren Ausführungsform
des Diodenlasers ist auf die Oberseite des Körpers eine strukturierte p-Kontaktschicht
aufgebracht. Dieser strukturierte p-Kontakt kann dabei beispielsweise streifenförmig ausgeführt sein.
Die strukturierte p-Kontaktschicht kann beispielsweise durch Aufdampfen
auf die Oberseite des Körpers
aufgebracht sein. Sie enthält
dabei bevorzugt wenigstens eines der folgenden Materialien: Chrom,
Platin, Gold, Palladium, Wolfram, Lithium, Siliziumkarbid, Tantal, Zink.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des kantenemittierenden Diodenlasers ist auf die Unterseite des
Körpers
eine strukturierte n-Kontaktschicht aufgebracht. Dieser strukturierte
n-Kontakt kann beispielsweise streifenförmig ausgeführt sein. Bevorzugt ist der
strukturierte n-Kontakt dabei auf die Unterseite des Körpers aufdampft.
Er enthält besonders
bevorzugt Gold.
-
Bevorzugt
sind beim kantenemittierenden Diodenlaser entweder die n-Kontaktschicht,
die p-Kotaktschicht oder sowohl n- als p-Kontaktschicht strukturiert.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des kantenemittierenden Diodenlasers ist auf die strukturierte p-Kontaktschicht ein
erster Träger
aufgebracht. Dieser Träger
ist vorzugsweise an einer seiner Oberflächen ganzflächig beschichtet. Die Beschichtung
weist dabei bevorzugt eines der folgenden Materialien auf: Au, Ge,
Ti, W, N, Sn. Bevorzugt ist die Beschichtung dabei durch folgende Schichtfolge
gebildet: AuGe/TiW(N)/TiPtAu/AuSn. Mit seiner beschichteten Oberfläche ist
der Träger bevorzugt
auf den strukturierten p-Kontakt
gebondet. Der Träger
enthält
dabei bevorzugt CuW, SiN, LiN, AlN, Diamant, SiC oder andere Materialien,
die bevorzugt einen möglichst ähnlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die aktive Zone, sowie vorteilhaft
gute Wärmeleiteigenschaften
aufweisen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der kantenemittierenden Laserdiode ist ein zweiter Träger auf
den strukturierten n-Kontakt
aufgebracht. Der zweite Träger
weist dabei bevorzugt die gleiche Beschichtung wie der erste Träger auf.
Es ist aber auch möglich
eine andere Schichtfolge für
die Beschichtung des zweiten Trägers
zu wählen.
Vorzugsweise enthält
auch der zweite Träger
eines oder mehrere Materialen wie für den ersten Träger aufgeführt.
-
Bei
dem hier beschriebenen kantenemittierenden Diodenlaser ist sowohl
auf der Oberseite als auch auf der Unterseite je ein Kühlkörper aufgebracht,
der als Wärmesenke
dient. Beispielsweise ist die Wärmesenke
dabei auf einen Träger
gelötet.
Es ist aber auch möglich,
dass der Kühlkörper direkt auf die
strukturierten Kontaktschichten aufgebracht ist. Vorzugsweise ist
die Wärmesenke
dabei auf die strukturierte Kontaktschicht gelötet. Der Kühlkörper kann sowohl eine aktive
als auch eine passive Wärmesenke
sein. Bevorzugt enthält
der Kühlkörper Kupfer
oder Silizium. Aufgabe der Wärmesenke
ist es, die in der Laserdiode erzeugte Wärme abzuleiten.
-
Aufgrund
der Tatsache, dass jeder der Kühlkörper direkt
an die Träger
oder die Kontaktschichten thermisch angeschlossen ist, kann die
in der Laserdiode erzeugte Wärme,
besonders gut von beiden Oberflächen
des Diodenlasers abgeleitet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Diodenlasern muss die Wärme
dabei auf einer Seite nicht durch das üblicherweise circa 100 μm dicke Substrat
abgeleitet werden, sondern kann von Ober- und Unterseite des epitaktisch
gewachsenen Körpers
direkt zu den Kühlkörpern geleitet
werden. Es ist aber auch möglich, dass
nicht das gesamte Substrat entfernt wird, sondern beispielsweise
eine maximal 50 μm
dicke Substratschicht verbleibt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die Dicke der verbleibenden Substratsicht kleiner gleich 1 μm ist, oder
die Substratschicht komplett entfernt wird.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des kantenemittierenden Diodenlasers weist der Laser geätzte Facetten
auf. Die Facetten des Lasers bilden dabei die Spiegel des Resonators des
Lasers. Vorzugsweise sind die Spiegel dabei mit einer für die Laserstrahlen
zumindest teilweise durchlässigen
Schutzschicht beschichtet. Bevorzugt enthält die Schutzschicht dabei
eines der folgenden Materialien: AlO, AlN, TaO, ZnSe, TiO. Die Schutzschicht
ist dabei so gestaltet, dass sie sowohl einen mechanischen Schutz
der Facetten gegen beispielsweise Staubpartikel oder mechanischen
Abrieb bietet, als auch einen chemischen Schutz der Spiegel gegen
beispielsweise beim Ätzen
eingesetzte Chemikalien darstellt.
-
Es
wird darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines kantenemittierenden Diodenlasers angegeben,
das die folgenden Schritte umfasst:
- a) epitaktisches
Wachsen eines Körpers
auf ein Substrat, der wenigstens eine Schicht umfasst, wobei wenigstens
eine der Schichten eine Hochleistungs-Laserdiode bildet,
- b) Aufbringen einer strukturierten p-Kontaktschicht auf die
dem Substrat gegenüberliegende Oberfläche des
epitaktisch gewachsenen Körpers,
- c) Herstellen von Facetten,
- d) Aufbringen eines Trägers
auf die strukturierte p-Kontaktschicht,
- e) zumindest teilweises Entfernen des Substrats
- f) Aufbringen einer strukturierten n-Kontaktschicht auf die
vom Substrat befreite Oberfläche
des epitaktisch abgeschiedenen Körpers,
- g) Vereinzeln entlang der Facetten zu einer Vielzahl von Laserdioden.
-
Hierbei
wäre insbesondere
zu beachten, dass die Verfahrensschritte grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge
ausgeführt
werden können;
die hier durch die alphabetisch angeordneten Buchstaben vorgegebene
Reihenfolge muss nicht zwingend eingehalten werden. Allerdings ist
zu beachten, dass als erster Schritt a) zu erfolgen hat und als
letzter Schritt g) ausgeführt
werden soll. Außerdem
hat vor Schritt e) immer Schritt d) und vor Schritt d) immer Schritt
c) zu erfolgen.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des hier angegebenen Verfahrens werden die Facetten des Diodenlasers
durch wenigstens einen Trockenätzprozess
hergestellt.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird nach dem Ätzen
der Facetten, vor Schritt d) des Verfahrens, eine Schutzschicht
auf die Facetten aufgebracht. Diese Schutzschicht ist dabei vorzugsweise
optisch transparent, zumindest für
die von der Laserdiode erzeugte Strahlung. Besonders bevorzugt enthält die Schutzschicht eines
der folgenden Materialien: AlO, AlN, TaO, ZnSe, TiO. Vorzugsweise
bietet die Schutzschicht dabei sowohl einen chemischen, als auch
einen mechanischen Schutz der Laserspiegel.
-
In
einer weitern bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird vor Schritt d) des Verfahrens ein Schutzmaterial
zwischen die Facetten eingebracht. Zum Einsatz kommt hier beispielsweise eine
hitzebeständige
Keramik oder Gips. Aufgabe des Schutzmaterials ist es die Facetten
bei der weiteren Prozessierung vor eventuellen Verunreinigungen
beispielsweise durch Lotmaterial zu schützen.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des beschriebenen Verfahrens wird vor dem Vereinzeln – Schritt
g) des Verfahrens – ein
Träger
auf die strukturierte n-Kontaktschicht
aufgebracht. Vorzugsweise wird der Träger dabei auf die n-Kontaktschicht
gebondet.
-
Ferner
wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung eines kantenemittierenden Diodenlasers eine Wärmesenke
auf wenigstens eine der Oberflächen
der Laserdiode aufgebracht. Vorzugsweise wird die Wärmesenke
dabei auf der Oberfläche
angelötet.
-
Im
Folgenden wird der hier beschriebene kantenemittierende Diodenlaser,
sowie das angegebene Verfahren zur Herstellung eines solchen Diodenlaser
anhand von Ausführungsbeispielen
und der dazugehörigen
Figuren näher
erläutert.
-
1 zeigt
einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
des angegebenen Diodenlasers.
-
2 zeigt
einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des angegebenen
Diodenlasers.
-
3 zeigt in den 3a bis 3i ein
Ausführungsbeispiel
des beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines kantenemittierenden
Diodenlasers.
-
In
den Ausführungsbeispielen
und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit
den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile
sowie die Größenverhältnisse der
Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr
sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben
groß dargestellt.
-
1 zeigt
einen kantenemittierenden Diodenlaser, aufweisend einen Körper 10 aus
epitaktisch gewachsenem Material. Der epitaktisch gewachsene Körper 10 enthält dabei
eine aktive Zone 11, in der die Laserstrahlung erzeugt
wird, eine erste Kontaktschicht 12a zur n-seitigen Kontaktierung
der Diode und eine zweite Kontaktschicht 12b zur p-seitigen
Kontaktierung der Diode.
-
Die
aktive Zone 11 kann dabei beispielsweise eine single quantum
well, ein multi quantum well, oder ein andere, zur Erzeugung von
Strahlung geeignete, Struktur enthalten. Die aktive Zone 11 enthält beispielsweise
eine der folgenden Materialkombinationen: AlGaAs, InGaP, InGa, GaAs,
InGaAs oder andere III–V
Materialkombinationen. Die aktive Zone kann aber auch II–VI Materialkombinationen
enthalten. Vorzugsweise ist die aktive Zone 11 dabei zwischen
einer Monolage und 100 μm
dick.
-
Die
erste Kontaktschicht 12a zur n-seitigen Kontaktierung der
Laserdiode, ist zum Beispiel durch eine hochdotierte GaAs Schicht
gebildet. Allerdings können
die Materialien der ersten Kontaktschicht 12a an den jeweiligen
Aufbau und die Materialien der aktiven Zone 11 angepasst
werden. Bevorzugt ist die erste Kontaktschicht zwischen 5 nm und
1 μm dick.
-
Die
zweite Kontaktschicht 12b zur p-seitigen Kontaktierung
der Laserdiode, ist zum Beispiel durch eine entsprechend hochdotierte
GaAs Schicht gebildet. Allerdings können die Materialien der zweiten Kontaktschicht 12b an
den jeweiligen Aufbau und die Materialien der aktiven Zone 11 angepasst
werden. Bevorzugt ist auch die zweite Kontaktschicht zwischen 5
nm und 1 μm
dick.
-
Auf
die Oberseite des epitaktisch gewachsenen Körpers 10 ist eine
strukturierte p-Kontaktschicht 13 aufgebracht. Die strukturierte
p-Kontaktschicht 13 ist dabei beispielsweise aus 10 bis
30 Streifen gebildet und enthält
bevorzugt eine der folgenden Materialien oder Materialkombinationen:
CrPt, AuPt, Au. Vorzugsweise wird die strukturierte p-Kontaktschicht 13 auf
den epitaktisch gewachsenen Körper 10 aufgedampft.
-
Auf
der Unterseite des epitaktisch gewachsenen Körpers 10 ist eine
strukturierte n-Kontaktschicht 14 aufgebracht. Die strukturierte
n-Kontaktschicht 14 ist vorzugsweise aus 10 bis 30 Streifen
gebildet, die bevorzugt auf die Unterseite des Körpers 10 aufgedampft
sind. Beispielsweise enthält
die strukturierte n-Kontaktschicht dabei Gold.
-
Auf
die Oberflächen
des strukturierten p-Kontakts 13 und des strukturierten
n-Kontakts 14 sind Träger 16 aufgebracht,
die jeweils mit einer Schichtfolge 15 beschichtet sind.
Die Schichtfolge 15 weist dabei bevorzugt folgende Abfolge
von Schichten auf: AuGe/TiW(N)/TiPtAu/AuSn. Die Träger 15 sind
dabei jeweils durch einen Waferbondprozess an der jeweiligen Kontaktschicht
befestigt. Bevorzugt enthalten die Träger dabei CuW, SiN, LiN, AlN,
Diamant, oder SiC. Allerdings sind auch andere Trägermaterialien
denkbar. Wichtig ist dabei, dass Materialien zum Einsatz kommen,
die möglichst
gute Wärmeleiteigenschaften
und eine hinreichende mechanische Stabilität aufweisen. Außerdem sollten
die Materialen in ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten dem
epitaktisch gewachsenem Körper 10 gut
angepasst sein.
-
Auf
beiden Seiten des Diodenlasers sind auf die Träger 16 Wärmesenken 17 aufgebracht.
Die Wärmesenken 17 enthalten
dabei bevorzugt Kupfer oder Silizium und sind vorzugsweise auf die
Träger 16 gelötet. Natürlich können die
Wärmesenken
auch andere Materialien enthalten, die geeignet sind, die im Diodenlaser
erzeugte Wärme
möglichst
schnell abzuleiten.
-
Insbesondere
Metalle sind dabei wegen ihrer guten Wärmeleiteigenschaften als Kühlkörper geeignet.
Dabei kann es sich bei den Wärmesenken 17,
je nach den Erfordernissen der Laserdiode, um aktive oder passive
Wärmesenken
handeln. Das heißt,
die Wärmesenken 17 können der,
von der Laserdiode abgegebenen Wärmeleistung
angepasst werden.
-
Vorteilhaft
ergibt sich bei der beschriebenen Laserdiode, dass aufgrund der
Tatsache, dass kein oder kaum Wachstumssubstrat vorhanden ist, die
in der aktiven Schicht 11 erzeugte Wärme direkt über die Träger 16 an die Wärmesenken
abgegeben werden kann. Dies erlaubt eine wesentlich effizientere Kühlung der
Laserdiode, als bei Laserdioden, bei denen auf beispielsweise der
Seite des n-Kontakts,
ein relativ dickes Substrat vorhanden ist, welches den Wärmefluss
behindert. Aufgrund dieser Tatsache kann die Laserdiode bei einer
höheren
Leistung betrieben werden, ohne dass die Gefahr eines Überhitzen
des Bauelements besteht.
-
2 zeigt
einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des angegebenen
Diodenlasers. Der Aufbau ist dabei ähnlich wie bei dem in der 1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
der Laserdiode. Im Gegensatz dazu ist hier die Wärmesenke 17 jedoch
direkt auf der strukturierten n-Kontaktschicht 14 aufgebracht.
-
Die 3a bis 3i zeigen
ein Ausführungsbeispiel
des beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines kantenemittierenden
Diodenlasers.
-
3a zeigt
einen Substratwafer 21, auf dem eine Ätzstoppschicht 22 epitaktisch
abgeschieden wird. Der Substratwafer 21 kann dabei beispielsweise
GaAs oder InP enthalten. Auch andere Wafer, auf denen eine Laserdiode
abgeschieden werden kann, können
verwendet werden.
-
Die Ätzstoppschicht 22 ist
dabei vorzugsweise so gestaltet, dass sie durch eine selektive Ätzlösung nicht
oder nur schwach angegriffen wird. Es bietet sich eine Schicht aus
AlGaAs mit einem Aluminiumanteil von wenigstens 70% oder eine Ätzstoppschicht
aus InGaP an.
-
Auf
die Ätzstoppschicht 22 wird
ein Körper 10 epitaktisch
abgeschieden. Der Körper 10 weist zum
einem die Kontaktschichten 12a, 12b, und zum anderen
die aktive Zone 11 auf (vergleiche dazu 3a).
-
3b zeigt
die auf die aktive Schicht 11 aufgebrachte, strukturierte
p-Kontaktschicht 13. Die p-Kontaktschicht 13 wird
dabei beispielsweise durch Aufdampfen auf die aktive Schicht 11 abgeschieden.
-
3c zeigt,
wie im nächsten
Schritt dieses Ausführungsbeispiels
des angegebenen Verfahrens die Facetten 23 der Laserdioden
mittels eines Trockenätzprozesses
hergestellt werden. Die Facetten 23 werden nach dem Trockenätzprozess
bevorzugt mit einer Schutzschicht 24 beschichtet. Die Schutzschicht 24 besteht
dabei vorzugsweise aus AlO, AlN, TaO, ZnSe, oder TiO und bietet
sowohl einen mechanischen als auch einen chemischen Schutz der Laser-Facetten 23.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit ist
in den folgenden Figuren diese Schutzschicht 24 nicht dargestellt.
-
Im
nächsten
Verfahrensschritt (3d) werden die Gräben zwischen
den Facetten 23 mit einem Schutzmaterial 25 gefüllt. Aufgabe
dieses Materials 25 ist es dabei, die Facetten 23während der
weiteren Prozessierung vor Verunreinigung durch beispielsweise Lötmetall
zu schützen.
Das Material 25 muss dabei zum einen so hitzebeständig sein,
dass es das nachfolgende Waferbonden unbeschädigt übersteht, zum anderen soll
sich das Schutzmaterial 25 nach der Prozessierung rückstandslos
entfernen lassen. Zum Einsatz kommt hier beispielsweise eine hitzebeständige Keramik,
die durch schwache Säuren,
welche die mit der Schutzschicht 24 beschichteten Facetten 23 nicht
angreifen, rückstandsfrei
entfernt werden kann. Darüber
hinaus sind auch andere Materialen wie beispielsweise Gips als Schutzmaterial 25 geeignet,
soweit sie die beschriebenen Anforderungen erfüllen.
-
In 3e ist
der Waferbondprozess gezeigt, bei dem ein mit beispielsweise einer
AuGe/TiW(N)/TiPtAu/AuSn Schichtfolge 15 beschichteter Träger 16 auf
die strukturierte p-Kontaktschicht 13 gebondet
wird. Das Bonden erfolgt dabei beispielsweise durch Erhitzen der
gesamten Anordnung über die
Schmelztemperatur der verwendeten Lötmetalle. Der Träger 16 enthält dabei
bevorzugt CuW, SiN, LiN, AlN, Diamant, SiC oder ein anderes Material,
das eine gute thermische Leitfähigkeit
und hinreichende mechanische Stabilität aufweist. Diese Verfahrensweise
erweist sich dabei als besonders vorteilhaft, da durch die Verbindung
des gesamten Wafers mit dem Trägermaterial
alle Barren eines Wafers gleichzeitig mit dem Trägermaterial kontaktiert werden.
Dieses Verfahren ist besonders schnell und deutlich kostengünstiger
als bisher angewandte Verfahren zur Herstellung von kantenemittierenden
Diodenlasern, da zahlreiche Justageschritte entfallen.
-
3f zeigt
die Anordnung nach dem Ablösen
des Substrats 21. Das Epitaxiesubstrat 21 wird dabei
vorzugsweise unter Verwendung einer selektiven Ätzlösung abgetragen, wobei die Ätzstoppschicht 22 den Ätzprozess
zum Erliegen bringt. Alternativ sind auch andere Methoden zum Entfernen
des Substrats, wie beispielsweise ein Ablösen des Substrats unter Verwendung
eines Laserstrahls, der das Substrat an der Schnittfläche zwischen
Substrat und epitaktisch gewachsenem Körper aufschmilzt, denkbar.
-
Alternativ
zum bisher vorgestellten Verfahrensablauf, kann das Ätzen der
Facetten auch nach dem Entfernen des Substrats erfolgen. Die Facetten werden
dann von der n-Seite der Laserdiode her geätzt.
-
Im
nächsten
Verfahrensschritt (siehe 3g) wird
eine strukturierte n-Kontaktschicht 14 auf die vom Substrat
befreite Oberfläche
des epitaktisch gewachsenen Körpers 11 aufgebracht.
Dazu muss gegebenenfalls vorher noch die Ätzstoppschicht 22 entfernt
werden. Bevorzugt enthält
die n-Kontaktschicht 14 Gold.
-
Die
Justage der strukturierten n-Kontakte kann beispielsweise durch
den Einsatz einer Infrarotkamera erfolgen. Ein Aufbringen der n-Kontaktschicht 14 auf
den epitaktisch gewachsenen Körper 11 kann
dann beispielsweise durch Aufdampfen der Metallschicht erfolgen.
-
3h zeigt
den nächsten
Schritt des Verfahrens, in dem ein Träger 16 auf die strukturierte n-Kontaktschicht 14 aufgebracht
wird. Bevorzugt enthält
der Träger
wiederum CuW, SiN, LiN, AlN, Diamant oder SiC. Unter Verwendung
der Lotmetallschichtfolge 15 wird der Träger dabei
auf die n-Kontaktschicht 14 gebondet.
Alternativ kann dieser Verfahrensschritt unterbleiben, so dass auf
die n-Kontaktschicht 14 kein
Träger 16 aufgebracht
wird.
-
Im
nächsten
Verfahrensschritt (siehe 3i) wird
die Anordnung entlang der Facetten 23 zu einzelnen Diodenlasern
vereinzelt. Das Vereinzeln geschieht dabei vorzugsweise durch Zersägen der
Anordnung. Spätestens
jetzt muss auch das Schutzmaterial 25, beispielsweise durch
einen Ätzprozess
entfernt werden.
-
1 zeigt
den letzten Verfahrensschritt des beschriebenen Ausführungsbeispiels,
in dem die einzelnen Diodenlaser an Wärmesenken angeschlossen werden.
Das thermische Kontaktieren der Laserdioden mit den Wärmesenken 17 erfolgt
dabei vorzugsweise durch Löten
der Wärmesenken 17 auf
den Diodenlaser.
