DE1764147A1

DE1764147A1 - Halbleiterlaser-Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1764147A1
Application number: DE19681764147
Authority: DE
Inventors: Willmott Kenneth Nash Knight
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1967-04-18
Filing date: 1968-04-10
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1113920A; US3522552A

Description

Deutsche ITT Industries GmbH : K.N.K. Willmott 1 78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. I9 2. April I968

Pat,Mo/Ko

ISE/Reg. 3872 - Pl 559

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAPTUNG, FREIBURG i.Br.

Halbleiterlaser-Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Priorität der Anmeldung Nr. 17767/67 vom 18. April 1967 in Großbritannien ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterlaser-Bauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper als Laserelement und zwei als Zuleitung dienenden Elektrodenkörpern.. Halbleiterlaser, beispielsweise Galliumarsenid-Laser, benötigen gute und gleichmäßige Kontakte, die thermischen und elektrischen Kontakt mit dem eigentlichen Laserelement herstellen müssen, der eine einfache, für Raumtemperaturlaser geeignete Wärmeabi el tvorriQhtiung oder eine kompliziertere Kryostatanordnung sein kann, die für den Betrieb bei Temperaturen von etwa JJ ⁰K geeignet ist. Zur Zeit übliche Verfahren zur Montage von scheibenförmigen KaIbleiterlasern, die ausreichende thermische und elektrische Kontakte ergeben, neigen dazu, sehr kompliziert zu seiru Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vergleichsweise kompaktes und robustes Halbleiterlaser-Bauelement anzugeben, das gegen thermische Schocks gut widerstandsfähig ist und das eine Anordnung besitzt, die leicht zusammenzubauen ist und leicht herzustellende Teile umfaßt. ν

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Das Halbleiterlaser-Bauelement ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß so ausgebildet, daß Jeder Elektrodenkörper an der einen Oberfläche einen Ansatz besitzt, dessen Endfläche mit einer Indiumschicht versehen ist, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper zwischen den Endflächen der Ansätze angeordnet und mittels der Indiumschicht befestigt ist, daß ein transparentes Rohrstück Halbleiterkörper und Ansätze umgibt und daß Halbleiterkörper und Ansätze mittels zweier Indiumdichtungen, die jeweils zwischen der einen Oberfläche des Elektrodenkörpers und dem einen Ende des Rohrstücks angeordnet und befestigt sind, in ein dichtes Gehäuse eingeschlossen sind. Ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Halbleiterlaser-Bauelements besteht darin, daß eine der Indiumdichtungen auf der einen Oberfläche eines der Elektrodenkörper konzentrisch zu dessen Ansatz angebracht wird, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper auf die auf dem Ansatz befindliche Indiumschicht so aufgebracht wird, daß die Indiumsohloht vollständig bedeckt wird, daß das transparente Rohrstück auf die Indiumdichtung konzentrisch dazu aufgesetzt wird, daß die andere Indiumdichtung auf das Rohrstüok konzentrisch aufgebracht wird, daß der andere Elektrodenkörper auf die Indiumdichtung und mit seinem Ansatz, auf die Indiumsohicht des. scheibenförmigen Halbleiterkörpers aufgesetzt wird und daß die Elektrodenkörper durch geeignete Mittel gegeneinander gedrückt werden, so daß die Indiumsohichten und die Indiumdichtungen mit den entsprechenden Teilen kalt verschweißt werden..

Die genannten und andere Eigenschaften der Erfindung werden nun anhand der in der Zeichnung dargestellten einzigen Figur näher erläutert, die sohematisch im Schnitt ein Halbleiterlaser-Bauelement nach der Erfindung zeigt. Nach der einzigen Figur

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der Zeichnung besitzt das schematisch dargestellte Laser-Bauelement zwei Elektrodenkörper 1, die aus einem Material hergestellt sind, das die nötigen thermischen und elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften besitzt, beispielsweise aus Kupfer, und die je mit einem Ansatz 2 versehen sind, dessen Endfläche durch geeignete Mittel mit einer Indiumschicht 3 bedeckt ist. Ferner besteht das Bauelement aus einem scheibenförmigen Halbleiterkörper 4 als Laserelement, beispielsweise aus Galliumarsenid, der zwischen den Ansätzen 2 angebracht ist und von ihnen gehalten wirdj ferner aus einem transparenten Rohrstück 5# beispielsweise aus Glas, das den Halbleiterkörper 4 vollständig umgibt und das zusammen mit zwei Indiumdichtungen 6, die auf je einem Ende des transparenten Rohrstücks 5 angeordnet sind und'zusammen mit den Elektrodenkörpern 1 eine Dichtung bildet, sowie den Halbleiterkörper 4 in eine geschlossene Kammer einschließt, so daß sich ein Laser-Bauelement ergibt, das großen thermischen Schocks widerstehen kann. - ,

Die Elektrodenkörper 1, die in praxi den Halbleiterkörper 4 mit dem Betriebssystem verbinden, haben normalerweise kreisförmigen Querschnitt, obwohl dieser Fall nicht erforderlich ist, vielmehr können die Elektrodenkörper 1 jeden beliebigen Querschnitt besitzen, beispielsweise einen quadratischen oder rechteckigen. In ähnlicher Weise können die normalerweise zylindrischen Indiumdichtungen 6 und das transparente Rohrstück auch jeden gewünschten anderen Querschnitt besitzen, beispielsweise einen quadratischen oder rechteckigen, welcher wiederum besonderen Erfordernissen angepaßt sein kann.

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Das kompakte und robuste Laser-Bauelement, wie es in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt ist und das innerhalb eines verschlossenen Gehäuses montiert werden kann, eignet sich für Massenproduktionsverfahren, da die Einzelteile durch Anwendung üblicher Werkzeugmaschinen etc. leicht hergestellt werden können, so daß der Zusammenbau des Laser-Bauelements automatisch durchgeführt werden kann. Beim Zusammenbau des Laser-Bauelements nach der Erfindung liegt einer der Elektrodenkörper 1 auf einer flachen Oberfläche, so daß der Ansatz 2, der die Indiumschicht 3 an seinem einen Ende trägt, zuoberst ist, dann wird eine Indiumdichtung 6 darauf in Kontakt mit der oberen Fläche des Elektrodenkörpers 2 angebracht, so daß der Ansatz 2 vollständig konzentrisch zu der Indiumdichtung 6 ist. Das transparente Rohrstück 5 wird dann so auf der Indiumdichtung 6 angebracht, daß es vollständig konzentrisch dazu ist. Dann wird eine andere Indiumdichtung 6 oben auf dem transparenten Rohrstück 6 angebracht, und zwar so, daß sie wiederum vollständig konzentrisch dazu ist. Der Halbleiterkörper 4 wird nun oben auf den Ansatz 2 gelegt, dann der andere Elektrodenkörper 1 in koaxialer Ausrichtung mit den anderen Bauteilen so darauf angebracht, daß die Indiumschicht 3 am Ende des Ansatzes 2 in Kontakt mit dem Halbleiterkörper 4 und die Oberfläche des anderen Elektrodenkörpeis 1, von dem der Ansatz 2 vorspringt, in Kontakt mit der Indiumdichtung 6 kommt. Schließlich wird die vollständige Anordnung miteinander durch geeignete Mittel verpreßt, beispielsweise mittels einer hand- oder maschinengetriebenen Presse, um sicherzustellen, daß die indflMehen der Ansätze 2 durch die Indiumschichten 3 einen gleichförmigen Kontakt mit dem Halbleiterkörper 4 ergeben,

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wobei die Indiumschichten J5 mit dem Halbleiterkörper"4 druckverschweißt werden. Die Indiumdiehtungen 6 werden während der Anwendung des Druckes in gleicher Weise mit den Elektrodenkörpern 1 und mit dem transparenten Rohrstück 5 druckverschweißt, wodurch eine dichte Kammer entsteht, wie dies oben beschrieben wurde.

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Claims

ISE/Reg. 3872 - Fl 559 K.N.K. Willmott 1 Patentansprüche

1. Halbleiterlaser-Bauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper als Laserelement und zwei als Zuleitung dienenden Elektrodenkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektrodenkörper (1) an der einen Oberfläche einen Ansatz (2) besitzt, dessen Endfläche mit einer Indiumschicht (^) versehen ist, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper '(4) zwischen den Endflächen der. Ansätze (2) angeordnet und mittels der Indiumschicht befestigt ist/ daß ein transparentes Rohrstück (5) Halbleiterkörper und Ansätze umgibt und daß Halbleiterkörper und Ansätze mittels zweier Indiumdichtungen (6), die jeweils zwischen der einen Oberfläche des Elektrodenkörpers und dem einen Ende des Rohrstücks angeordnet und befestigt sind, in ein dichtes Gehäuse eingeschlossen sind.

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (2) Bestandteil der Elektrodenkörper (1) sind.

j5. Halbleiterlaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkörper kreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen.

4. Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis J>_s dadurch ■gekennzeichnet, daß die Elektrodenkörper aus einem in seinen thermischen und elektrischen Eigenschaften den Eigenschaften des Halbleiterkörpers angepaßten Material bestehen.

5. Halbleiterlaser nach Anspruch 4, dadufrch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkörper aus Kupfer bestehen.

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6. Halbleiterlaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Rohrstück (5) kreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzt.

7. Halbleiterlaser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Rohrstück aus Glas besteht.

8. Halbleiterlaser nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Indiumdichtungen (6) kreisförmigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen.

9. Halbleiterlaser nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper (4) aus Galliumarsenid besteht. .

10. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaser-Bauelements nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Indiumdichtungen (6) auf der einen Oberfläche eines der Elektrodenkörper (1) konzentrisch zu dessen Ansatz (2) angebracht wird, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper (4) auf die auf dem Ansatz befindliche Indiumschicht (j5) so aufgebracht wird, daß die Indiumschicht vollständig bedeckt wird, daß das transparente Rohrstück (5) auf die Indiumdichtung konzentrisch dazu aufgesetzt wird, daß die andere Indiumdichtung auf das Rohrstück konzentrisch aufgebracht wird, daß der andere

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Elektrodenkerper auf die Indiumdiehtun.^ m-A mit seinem Ancat:; auf die Indiu::!sehicht des öcheibeni'örmi,;;en llaib-.lüi'ücri-rörpers' auiV;esetzt wii'd i:nd da,? die Ele'xtrodenkürper dui'oii ijeeit'Jiote Mittel gegeneinander gedrückt werden, so daß die IiidiuniGühj ehten und die Jndiumdic!;tungen mit der, entsprechender: Teilen kalt verschweigt v.ei'den.

11. Veri'aiirer. r.ach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da3 der Druck nittels einer manuell oder maschinell betriebenen F₁ ¹CSGc auegeübt wird.

BAD ORieiNAl. 1098-21/1603