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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlaserdiode. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen Träger, der mit Flip-Chip-Verbindung an einen
Halbleiterlaserdiodenchip gebunden ist, der zwei stufenförmige Elektroden
aufweist, die auf der selben Seite ausgebildet sind, ein Verfahren
zu deren Herstellung und eine Halbleiterlaserdiodenanordnung mit
dem Träger.
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Da
hochdichte Informationsaufzeichnung zunehmend erforderlich ist,
steigt der Bedarf an Halbleiterlaserdioden für sichtbares Licht. Deshalb
werden Halbleiterlaserdioden aus verschiedenen Verbindungen entwickelt,
die in der Lage sind, Laser in sichtbarem Licht zu emittieren. Insbesondere
wurde einer Halbleiterlaserdiode mit Nitriden der Gruppe III-V viel Aufmerksamkeit
geschenkt, weil ihr optischer Übergang
ein Direktübergang
ist, der Hochfrequenzlaseremission induziert, und da sie einen Blaulichtlaser emittiert.
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1 zeigt
eine Schnittansicht eines herkömmlichen
Halbleiterlaserdiodenchips mit Nitrid der Gruppe III-V auf Basis
von GaN mit Elektroden vom n-Typ und p-Typ, die auf der selben Seite
ausgebildet sind und einen Wellenleiter.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist ein herkömmlicher Halbleiterlaserdiodenchip
mit Nitrid der Gruppe III-V auf. Basis von GaN Elektroden vom n-Typ
und p-Typ auf, die auf der selben Seite ausgebildet sind, und einen
Wellenleiter, der im Bereich der Elektrode vom p-Typ ausgebildet
ist.
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Im
Detail ist eine n-GaN-Schicht 12 auf einem Saphirsubstrat 10 ausgebildet.
Die n-GaN-Schicht 12 ist in erste und zweite Regionen R1
und R2 unterteilt. Eine Elektrode 14 vom n-Typ ist auf
der zweiten Region R2 der n-GaN-Schicht 12 ausgebildet.
Eine n-AIGaN/GaN-Schicht 16, eine n-GaN-Schicht 18 und
eine InGaN-Schicht 20 als aktive Schicht sind anschließend auf
der ersten Region R1 der n-GaN-Schicht 12 in einer Folge
von einem kleineren zu einem größeren Brechungsindex
ausgebildet. Eine p-GaN-Schicht 22, eine p-AIGaN/GaN-Schicht 24 und
eine p-GaN-Schicht 26 sind auf der InGaN-Schicht 20 in
einer Folge von einem größeren zu
einem kleineren Brechungsindex ausgebildet. Der obere mittlere Teil
der p-AIGaN/GaN-Schicht 24 steht in Form einer Kante oder Rippe
hervor und die p-GaN-Schicht 26 ist oben auf der Kante
ausgebildet. Die p-AIGaN/GaN-Schicht 24 ist mit einer Schutzschicht 28 bedeckt,
die einen Kanal 27 aufweist, der mit der p-GaN-Schicht 26 in
Verbindung steht. Eine Elektrode 30 vom p-Typ ist auf der
Schutzschicht 28 und der freigelegten Mittelfläche der
p-GaN-Schicht 26 ausgebildet und kommt mit beiden Enden
der p-GaN-Schicht 26 durch den Kanal 27 in Kontakt.
In dieser Struktur sind die Elektrode 30 vom p-Typ und die Elektrode 14 vom
n-Typ durch eine Stufenhöhe
h1 getrennt.
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Allgemein
hat die Temperatur einen Einfluss auf den kritischen Strom und die
Lasermodusstabilität
für die
Laseremission von Halbleiterlaserdioden. Wenn die Temperatur steigt,
nehmen beide Eigenschaften ab. Deshalb besteht eine Notwendigkeit,
in der aktiven Schicht bei der Laseremission erzeugte Wärme abzuführen, um
dadurch ein Überhitzen
der Laserdioden zu verhindern. Im Falle der Verwendung der Struktur
der zuvor genannten herkömmlichen
Laserdiode der Gruppe III-V auf Basis von GaN wird ein Großteil der
Wärme nur
durch eine Kante abgeleitet, weil das Substrat eine sehr geringe
Wärmeleitfähigkeit
aufweist (bei einem Saphirsubstrat ungefähr 0,5 W.cm–1.K–1).
Weil jedoch Wärmeableitung
durch eine Kante nur begrenzt erfolgt, ist es schwierig, effiziente Wärmeableitung
zu erreichen. Deshalb wird eine Minderung der Eigenschaften von
Halbleitervorrichtungen, die durch Überhitzen von Laserdioden bedingt
ist, nicht effizient verhindert.
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In
dieser Hinsicht kann eine Flip-Chip-Verbindungstechnik wie in 2 gezeigt
bei der in 1 gezeigten Struktur angewendet
werden, um in einer aktiven Schicht erzeugte Wärme abzuleiten.
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Mit
Bezug zu 2 bezeichnet Bezugszeichen 50 einen
Halbleiterlaserdiodenchip, der eine umgekehrte Struktur der herkömmlichen
Halbleiterlaserdiode der Gruppe III-V auf Basis von GaN aufweist,
wie sie in 1 gezeigt ist. Ein Bezugszeichen 40 bezeichnet
einen Unterbau (Träger),
Bezugseichen 41 ein Substrat und Bezugszeichen 42a und 42b erste
bzw. zweite Metallschichten. Bezugszeichen 44a und 44b bezeichnen
erste und zweite Lotschichten, die jeweils an eine Elektrode 14 vom
n-Typ und eine Elektrode 30 vom p-Typ des Halbleiterlaserdiodenchip 50 angelötet sind.
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Durch
Verbinden einer Halbleiterlaserdiode mit einer separat ausgebildeten
Wärmeableitstruktur wie
in 2 gezeigt, kann die Wärmeableiteffizienz erhöht werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weisen die erste und zweite Lotschicht 44a und 44b unterschiedliche
Dicken auf, um die Stufenhöhe
h1 zwischen der Elektrode 14 vom n-Typ und der Elektrode 30 vom
p-Typ auszugleichen. Das heißt,
unter der Annahme, dass die Dicke der ersten Metallschicht 42a gleich
der der zweiten Metallschicht 42b ist, ist die erste Lotschicht 44a um
die Höhe
von h1 dicker als die zweite Lotschicht 44b. In diesem
Fall zeigt sich, weil die erste und zweite Lotschicht 44a und 44b ungleichmäßig geschmolzen
werden, wenn sie jeweils mit den beiden Elektroden 14 und 30 verbunden
werden, ein Unterschied zwischen den Bindungszuständen. 3 ist
eine Photographie, die die Schmelzzustände von Lotschichten im herkömmlichen
Unterbau von 2 zeigt. Wie in 3 gezeigt
ist, laufen die erste Lotschicht 44a und die zweite Lotschicht 44a ab,
während
sie ungleichmäßig aufgeschmolzen
werden.
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Die
erste und zweite Lotschicht 44a und 44b müssen das
selbe chemische Zusammensetzungsverhältnis aufweisen. Selbst wenn
die chemischen Zusammensetzungsverhältnisse der ersten und zweiten
Lotschicht 44a und 44b sich gering voneinander
unterscheiden, tritt ein großer
Unterschied zwischen ihren Schmelztemperaturen auf. Als Folge davon
werden die erste Lotschicht 44a und die zweite Lotschicht 44b nicht
gleichlaufend aufgeschmolzen, wenn sie mit den beiden Elektroden 14 bzw. 30 verbunden
werden, wodurch ein Unterschied in den Bindungszuständen bewirkt
wird. In dieser Hinsicht besteht eine Notwendigkeit, die erste und
zweite Lotschicht 44a und 44b gleichlaufend im
selben Prozess auszubilden.
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Wie
oben angegeben unterscheiden sich die erste und zweite Lotschicht 44a und 44b jedoch
in ihrer Dicke. Deshalb können
in einem Verfahren zur Herstellung eines Unterbaus, die erste und
zweite Lotschicht 44a und 44b nicht gleichlaufend
gebildet werden. Vielmehr müssen
die beiden Lotschichten eine nach der anderen gebildet werden. Aus
diesem Grund besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die erste
und zweite Lotschicht 44a und 44b unterschiedliche
chemische Zusammensetzungsverhältnisse
aufweisen.
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Wie
oben angegeben wird, wenn ein Bindungszustand zwischen der ersten
Lotschicht 44a und der Elektrode 14 vom n-Typ
sich von dem zwischen der zweiten Lotschicht 44b und der
Elektrode 30 vom p-Typ unterscheidet, beim Betrieb des
Halbleiterlaserdiodenchip 50 erzeugte Wärme nicht effizient an den
Unterbau 40 abgegeben, wodurch sich die Wärmeableiteigenschaften
mindern. Als Folge davon wird Wärme
in der aktiven Schicht 20 nicht ausreichend abgeführt. Folglich
steigt die Temperatur des Halbleiterlaserdiodenchip 50 und
die Laseremissionseigenschaften der aktiven Schicht 20 werden
gemindert.
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US
2001/006235 A1 offenbart eine Montageplatte zur Verwendung in einem
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlichtemissionsvorrichtung. Die
Montageplatte umfasst einen Trägerkörper, Leitungselektrodenschichten
und Lotfilme. Die Lotfilme weisen jeweils eine unterschiedliche
Dicke auf.
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KR
2002 048 546 A offenbart, als Stand der Technik, eine Wärmeableitanordnung
zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbleiterlaserdiode. Die
Anordnung umfasst einen Unterbau, Padschichten und thermisch leitfähige Schichten.
Die thermisch leitfähigen
Schichten weisen jeweils eine unterschiedliche Dicke auf.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Träger zur Verfügung gestellt
zur Flip-Chip-Verbindung eines Halbleiterlaserdiodenchip mit stufenförmigen ersten
und zweiten Elektroden, wobei der Träger umfasst: ein Substrat mit
ersten und zweiten Oberflächen,
die durch eine Stufenhöhe
getrennt sind, die einer Höhendifferenz
zwischen den ersten und zweiten Elektroden entspricht; erste und
zweite Metallschichten, die auf den ersten und zweiten Oberflächen jeweils
auf die selbe Dicke ausgebildet sind; und erste und zweite Lotschichten, die
auf den ersten und zweiten Metallschichten jeweils auf die selbe
Dicke ausgebildet sind und die jeweils mit den ersten und zweiten
Elektroden verbunden sind.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterlaserdiodenanordnung
zur Verfügung
gestellt umfassend: einen Halbleiterlaserdiodenchip mit stufenförmigen ersten und
zweiten Elektroden; und den oben beschriebenen Träger in Flip-Chip-Verbindung
mit dem Halbleiterlaserdiodenchip.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines Trägers
zur Flip-Chip-Verbindung mit einem Halbleiterlaserdiodenchip mit
stufenförmigen ersten
und zweiten Elektroden zur Verfügung
gestellt, wobei das Verfahren umfasst: (a) Ätzen eines Substrats zum Ausbilden
erster und zweiter Oberflächen,
die durch eine Stufenhöhe
getrennt sind, die einer Höhendifferenz
zwischen den ersten und zweiten Elektroden entspricht; (b) Abscheiden
eines Metalls auf den ersten und zweiten Oberflächen zum Ausbilden erster und
zweiter Metallschichten in der selben Dicke; und (c) Abscheiden
eines Lots auf den ersten und zweiten Metallschichten zum Ausbilden
erster und zweiter Lotschichten in der selben Dicke, jeweils zum
Verbinden mit den ersten und zweiten Elektroden.
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Gemäß spezifischer
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann in Schritt (a) das Substrat trockengeätzt werden.
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Das
Substrat kann aus einem von AIN, SiC, GaN gebildet sein und einem
Isoliermaterial mit einem Wärmeübergangskoeffizienten,
der dem von einem von AIN, SiC und GaN entspricht. Die ersten und
zweiten Metallschichten können
aus einer Legierung von zwei oder mehr ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Cr, Ti, Pt und Au gebildet sein. Die ersten und zweiten Lotschichten
können
aus einer Legierung aus zwei oder mehr ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Cr, Ti, Pt, Au, Mo und Sn gebildet sein.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auf diese Weise einen Träger zur
Verfügung
mit Lotschichten in der selben Dicke und chemischem Zusammensetzungsverhältnis, und
ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die vorliegende Erfindung stellt
auch eine Halbleiterlaserdiodenanordnung zur Verfügung, die
den Träger
umfasst.
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Die
obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser ersichtlich aus einer ausführlichen Beschreibung beispielhafter
Ausführungsformen
davon mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Schnittansicht eines herkömmlichen
Halbleiterlaserdiodenchips mit Nitrid der Gruppe III-V auf Basis
von GaN mit Elektroden vom n-Typ und p-Typ, die auf der selben Seite
ausgebildet sind, und einem Kantenwellenleiter ist;
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2 eine
Schnittansicht eines Trägers
ist, der an den in 1 gezeigten Halbleiterlaserdiodenchip
gebunden ist;
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3 eine
Photographie ist, die die Schmelzzustände von Lotschichten in dem
herkömmlichen
Unterbau von 2 zeigt;
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4 eine
Schnittansicht einer Halbleiterlaserdiodenanordnung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
Photographie ist, die die Schmelzzustände von ersten und zweiten
Lotschichten des Trägers
von 4 zeigt;
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6A bis 6D Schnittansichten
sind, die Prozesse zur Herstellung eines Trägers gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen; und
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7 eine
Photographie ist, die ein Substrat nach einem Ätzprozess zeigt, der in 6A gezeigt ist.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ausführlicher
mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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4 ist
eine Schnittansicht einer Halbleiterlaserdiodenanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung der Halbleiterlaserdiodenanordnung
von 4 wurde vergrößert, um
Merkmale der vorliegenden Erfindung deutlicher zu zeigen.
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Ein
Träger 200 zur
Flip-Chip-Verbindung mit einem Halbleiterlaserdiodenchip 100 ist
in 4 gezeigt. Der Halbleiterlaserdiodenchip 100 ist
ein Halbleiterlaserdiodenchip mit Nitrid der Gruppe III-V auf Basis
von GaN.
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Der
Halbleiterlaserdiodenchip 100 umfasst ein Substrat 110,
eine erste Materialschicht 120, eine aktive Schicht 130 und
eine zweite Materialschicht 140, die aufeinander folgend
auf das Substrat 110 geschichtet sind.
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Im
Detail ist eine erste Halbleiterschicht 121 auf dem Substrat 110 angebracht.
Das Substrat 110 kann ein Halbleitersubstrat der Gruppe
III-V auf Basis von GaN oder SiC sein oder ein Substrat mit hohem Widerstand
wie ein Saphirsubstrat. Die erste Halbleiterschicht 121 kann
eine Halbleitermaterialschicht mit Nitrid der Gruppe III-V auf Basis
von GaN vom n-Typ sein oder eine undotierte Materialschicht. Eine n-GaN-Schicht ist bevorzugt.
Die erste Halbleiterschicht 121 ist in erste und zweite
Regionen R1 und R2 unterteilt. Eine Elektrode 180 vom n-Typ,
die als erste Elektrode verwendet wird, ist auf der zweiten Region
R2 angebracht.
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Eine
erste Überzugsschicht 122 und
eine Resonanzschicht 150 sind sequentiell auf der ersten Halbleiterschicht 121 aufgebracht.
Die erste Überzugsschicht 122 ist
eine n-AIGaN/GaN-Schicht. Die Resonanzschicht 150 umfasst
eine erste Wellenleiterschicht 123, eine aktive Schicht 130 und
eine zweite Wellenleiterschicht 141, die sequentiell auf
der ersten Überzugsschicht 122 aufgebracht
sind. Die erste Halbleiterschicht 121, die erste Überzugsschicht 122 und
die erste Wellenleiterschicht 123 bilden die erste Materialschicht 120,
die Lasertätigkeit
zur Laseremission induziert. Deshalb bildet die erste Halbleiterschicht 121 die
unterste Schicht der ersten Materialschicht 120. Die aktive
Schicht 130 ist eine Materialschicht zum Induzieren von
Lasertätigkeit
durch Rekombination zwischen Elektronen und Lücken. Bevorzugt ist die aktive
Schicht eine Halbleiterschicht mit Nitrid der Gruppe III-V auf Basis
von GaN mit einer Mehrfachquantenmulden- Struktur (MQW, multi-quantum
well), und insbesondere bevorzugt eine InxAlyGa1-x-yN-Schicht, wo
0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x +
y ≤ 1. Außerdem kann
die aktive Schicht 130 eine Halbleiterschicht mit Nitrid
der Gruppe III-V auf Basis von GaN sein, die einen bestimmten Anteil
an Indium (In) enthält,
zum Beispiel eine InGaN-Schicht. Die ersten und zweiten Wellenleiterschichten 123 und 141 sind
Halbleiterschichten mit Nitrid der Gruppe III-V auf Basis von GaN,
bevorzugt eine n-GaN-Schicht bzw. eine p-GaN-Schicht. Die erste und
zweite Wellenleiterschicht 123 und 141 weisen kleinere
Reflexionsindices auf als die aktive Schicht 130 und höhere als
die erste Überzugsschicht 122 und
eine zweite Überzugsschicht,
die später
beschrieben wird. Die zweite Überzugsschicht 142 und eine
zweite Halbleiterschicht 143 sind sequentiell auf der Resonanzschicht 150 aufgebracht.
Die zweite Wellenleiterschicht 141, die zweite Überzugsschicht 142 und
die zweite Halbleiterschicht 143 bilden die zweite Materialschicht 140,
die Lasertätigkeit
zur Laseremission in der aktiven Schicht 130 induziert. Deshalb
bildet die zweite Halbleiterschicht 143 die höchste Schicht
der zweiten Materialschicht 140.
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Die
zweite Überzugsschicht 142 umfasst
einen Vorsprung 144 in Form einer Rippe, die dem Mittelteil
der Resonanzschicht 150 entspricht und einen Teil 145,
der dünner
ist als der Vorsprung 144. Die zweite Halbleiterschicht 143,
die die höchste
Schicht der zweiten Materialschicht 140 ist, ist auf dem
Vorsprung 144 der zweiten Überzugsschicht 142 ausgebildet.
Die zweite Überzugsschicht 142 ist
aus dem selben Material gebildet wie die erste Überzugsschicht 122,
mit der Ausnahme, dass ein Material vom p-Typ dotiert ist. Die zweite
Halbleiterschicht 143 ist eine Halbleiterschicht mit Nitrid
der Gruppe III-V auf Basis von GaN, bevorzugt eine mit Fremdstoff dotierte
leitfähige
Direktübergangsschicht
vom p-Typ, und besonders bevorzugt eine p-GaN-Schicht. Außerdem kann
die zweite Halbleiterschicht 143 eine GaN-Schicht oder
eine AIGaN-Schicht oder InGaN-Schicht sein die einen bestimmten
Anteil an AI oder In enthält,
wie die erste Halbleiterschicht 121. Die zweite Überzugsschicht 142 ist
von einer Schutzschicht 160 bedeckt, die einen Ka nal 161 aufweist,
der mit der zweiten Halbleiterschicht 143 in Verbindung
steht. Eine Elektrode 170 vom p-Typ, die als zweite Elektrode
verwendet wird, ist auf der Schutzschicht 160 angebracht
und auf der freigelegten Mittelfläche der zweiten Halbleiterschicht 143 und
kommt mit beiden Enden der zweiten Halbleiterschicht 143 durch
den Kanal 161 in Kontakt.
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In
diesem Halbleiterlaserdiodenchip 100 sind die Elektrode 170 vom
p-Typ und die Elektrode 180 vom
n-Typ durch eine Stufenhöhe
getrennt.
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Der
Träger 200 dient
zum Abführen
von beim Betrieb des Halbleiterlaserdiodenchip 100 erzeugter Wärme, während er
in Flip-Chip-Verbindung mit dem Halbleiterlaserdiodenchip 100 ist.
Der Träger 200 umfasst
ein Substrat 210, erste und zweite Metallschichten 221 und 222 und
erste und zweite Lotschichten 231 und 232.
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Das
Substrat 210 weist eine erste Oberfläche 211 und eine zweite
Oberfläche 212 auf.
Die ersten und zweiten Oberflächen 211 und 212 sind
gegenüberliegend
zur Elektrode 170 vom p-Typ bzw. der Elektrode 180 vom
n-Typ ausgebildet. Bevorzugt ist der Höhenunterschied (h2) zwischen
der ersten und zweiten Oberfläche 211 und 212 gleich
wie der zwischen der Elektrode 170 vom p-Typ und der Elektrode 180 vom
n-Typ. Bevorzugt
ist das Substrat 210 aus einem von AIN, SiC, GaN gebildet
und einem Isoliermaterial mit einem Wärmeübergangskoeffizienten, der
dem von einem von AIN, SiC und GaN entspricht.
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Die
erste und zweite Metallschicht 221 und 222 sind
auf der ersten bzw. zweiten Oberfläche 211 bzw. 212 angebracht.
Bevorzugt sind die erste und zweite Metallschicht 221 und 222 aus
einer Legierung von zwei oder mehr ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Cr, Ti, Pt und Au gebildet, wie Cr/Au und Ti/Pt/Au.
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Die
erste und zweite Lotschicht 231 und 232, die jeweils
mit den Elektroden 170 vom p-Typ und 180 vom n-Typ
verbunden sind, sind auf der ersten bzw. zweiten Metallschicht 221 und 222 angebracht. Bevorzugt
sind die erste und zweite Lotschicht 231 und 232 aus
einer Legierung von zwei oder mehr ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Cr, Ti, Pt, Au, Mo und Sn gebildet, wie Au/Sn, Pt/Au/Sn und Cr/Au/Sn.
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Bevorzugt
sind die erste Metallschicht 221 und die erste Lotschicht 231 von
der zweiten Metallschicht 222 und der zweiten Lotschicht 232 isoliert. Um
diese Isolierung zu erreichen, kann der Träger ferner eine Isolierschicht 240 zwischen
der ersten Metallschicht 221 und der zweiten Metallschicht 222 umfassen.
Wie in 4 gezeigt ist, erstreckt sich die Isolierschicht 240 zur
ersten Metallschicht 221 von einer Grenzfläche 213 zwischen
der ersten Oberfläche 211 und
der zweiten Oberfläche 212.
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Bevorzugt
weisen die erste und zweite Metallschicht 221 und 222 die
selbe Dicke auf und die erste und zweite Lotschicht 231 und 232 weisen
die selbe Dicke auf. In einer solchen Struktur ist die Höhendifferenz
zwischen der ersten und zweiten Lotschicht 231 und 232 gleich
der zwischen den Elektroden 170 vom p-Typ und 180 vom
n-Typ.
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Wenn
dementsprechend der Träger 200 auf dem
Halbleiterlaserdiodenchip 100 angebracht ist, kommt die
Elektrode 170 vom p-Typ mit der ersten Lotschicht 231 in
Kontakt und die Elektrode 180 vom n-Typ kommt mit der zweiten
Lotschicht 232 in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt werden,
wenn Wärme
aufgebracht wird, die ersten und zweiten Lotschichten 231 und 232 bei
der selben Temperatur gleichlaufend aufgeschmolzen und gleichmäßig an die
Elektroden 170 vom p-Typ bzw. 180 vom n-Typ gebunden.
Dieses gleichlaufende Aufschmelzen ist möglich, weil die erster und
zweiten Lotschichten 231 und 232 die gleiche Dicke
aufweisen. 5 ist eine Photographie, die
die Schmelzzustände
der ersten und zweiten Lotschichten 231 und 232 zeigt.
Aus 5 ist zu sehen, dass die ersten und zweiten Lotschichten 231 und 232 im
Vergleich zu 3 gleichmäßig aufgeschmolzen sind. Deshalb
ist die Wärmeabführeffizienz
durch den Träger 200 verbessert,
wodurch sich die Lichtemissionscharakteristiken des Halbleiterlaserdiodenchip 100 verstärken.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines Trägers gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug zu den 6A bis 6D beschrieben.
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Wie
in 6A gezeigt ist, wird eine erste Ätzmaske
M auf die Oberfläche
eines Substrats 210 aus einem von AIN, SiC, GaN und einem
Isoliermaterial mit einem Wärmeübergangskoeffizienten,
der dem von einem von AIN, SiC und GaN entspricht, platziert. Wenn
eine nicht maskierte Oberfläche
des Substrats 210 auf eine bestimmte Tiefe geätzt ist, wird
die Ätzmaske
M entfernt. Nach dem Ätzen
sind eine geätzte
erste Oberfläche 211 und
eine nicht geätzte
zweite Oberfläche 212 ausgebildet,
wie in 6B gezeigt. Eine Photographie
des geätzten Substrats 210 ist
in 7 gezeigt. In diesem Fall ist die Ätztiefe
so eingestellt, dass der Höhenunterschied
zwischen der ersten Oberfläche 211 und
der zweiten Oberfläche 212 gleich
dem zwischen den Elektroden 170 vom p-Typ und 180 vom
n-Typ des Halbleiterlaserdiodenchips 100 ist. Trockenätzen ist bevorzugt.
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Danach
wird ein Maskierungsprozess auf der ersten und zweiten Oberfläche 211 und 212 ausgeführt, um
Regionen für
die erste und zweite Metallschicht 221 und 222 zu
definieren. Dann wird eine Legierung von zwei oder mehr ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Cr, Ti, Pt und Au, wie Cr/Au und Ti/Pt/Au,
auf eine bestimmte Dicke abgeschieden. Wenn die Maskierung entfernt
ist, sind die erste und zweite Metallschicht 221 und 222 auf
der ersten bzw. zweiten Oberfläche 211 und 212 ausgebildet, wie
in 6C gezeigt. Bevorzugt weisen die erste und zweite
Metallschicht 221 und 222 die selbe Dicke auf.
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Danach
wird ein Maskierungsprozess auf der ersten und zweiten Metallschicht 221 und 222 ausgeführt, um
Regionen für
die erste und zweite Lotschicht 231 und 232 zu
definieren. Dann wird eine Legierung von zwei oder mehr ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Cr, Ti, Pt, Au, Mo und Sn, wie Au/Sn, Pt/Au/Sn
und Cr/Au/Sn, auf eine bestimmte Dicke abgeschieden. Wenn die Maskierung
entfernt ist, sind die erste und zweite Lotschicht 231 und 232 auf
der ersten bzw. zweiten Metallschicht 221 und 222 ausgebildet,
wie in 6D gezeigt. Bevorzugt sind die
erste und zweite Lotschicht 231 und 232 gleichlaufend
auf die selbe Dicke ausgebildet. Als Folge davon weisen die erste
und zweite Lotschicht 231 und 232 fast das selbe
chemische Zusammensetzungsverhältnis
auf.
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Gemäß dem zuvor
genannten Verfahren kann ein Träger
mit dem selben Höhenunterschied zwischen
der ersten und zweiten Lotschicht 231 und 232 wie
der zwischen den Elektroden 170 vom p-Typ und 180 vom
n-Typ ausgebildet werden.
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Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, weisen eine Halbleiterlaserdiodenanordnung
und ihr Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden
Effekte auf.
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Zwei
Lotschichten eines Trägers
verlötet
mit zwei abgestuften Elektroden eines Halbleiterlaserdiodenchip
werden nach einem einfachen Prozess gleichlaufend auf die selbe
Dicke ausgebildet. Als Folge davon weisen die beiden Lotschichten
das selbe chemische Zusammensetzungsverhältnis auf, wodurch fast die
selben Schmelzeigenschaften erreicht werden.
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Wenn
der Träger
durch Flip-Chip-Verbindung am Halbleiterlaserdiodenchip angebracht
ist, sind die beiden Lotschichten gleichmäßig an die beiden Elektroden
angelötet.
In diesem Fall kann beim Betrieb des Halbleiterlaserdiodenchip erzeugte
Wärme effizient
durch den Träger
abgeführt
werden. Als Folge davon kann die Lichtemissionseffizienz des Halbleiterlaserdiodenchip
verbessert werden.
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Während die
vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug zu beispielhaften Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben ist, versteht es sich für die Fachleute, dass verschiedene Änderungen
in Form und Details hierzu vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der vorliegenden
Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert
ist.