EP3036805A1 - Laserbauelement und verfahren zum herstellen eines laserbauelements - Google Patents

Laserbauelement und verfahren zum herstellen eines laserbauelements

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EP3036805A1
EP3036805A1 EP14750753.7A EP14750753A EP3036805A1 EP 3036805 A1 EP3036805 A1 EP 3036805A1 EP 14750753 A EP14750753 A EP 14750753A EP 3036805 A1 EP3036805 A1 EP 3036805A1
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EP
European Patent Office
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laser chip
laser
chip
carrier
metallization
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14750753.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Müller
Markus Horn
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Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP3036805A1 publication Critical patent/EP3036805A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers

Definitions

  • the present invention relates to a laser component according to claim 1 and to a method for producing a laser component according to claim 14.
  • This patent application claims the priority of German Patent Application DE 10 2013 216 527.7, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • Laser components with semiconductor-based laser chips are known from the prior art.
  • semiconductor-based laser chip is a maximum optical output Leis ⁇ tung, especially in continuous operation, is substantially limited by two factors. On the one hand must be a obtained in the operation in the laser chip waste heat discharged from the laser chip advertising the to verhin a thermal bending or rolling over of the laser characteristic curve and / or destruction of the laser chip ⁇ countries.
  • optical density can not exceed ei ⁇ NEN maximum value because it otherwise, to an optically-induced thermal destruction (catastrophic optical damage; COD) may occur.
  • COD optically-induced thermal destruction
  • various measures are known to optimize the heat dissipation from laser chips.
  • various possible ⁇ possibilities are known individual laser chips with multiple Emitterbe- rich equip.
  • An object of the present invention is to provide a laser device. This object is achieved by a laser component with the features of claim 1.
  • Another object of the present invention is as ⁇ rin to provide a method of manufacturing a laser device. This object is achieved by a method having the features of claim 14. In the dependent claims various developments are given.
  • a laser device comprises an edge-emitting first laser chip having an upper side, a lower side, an end side and a side surface.
  • an emission region is formed on the front side of the first laser chip.
  • the sides ⁇ surface is orien advantage ⁇ perpendicular to the top and to the front side.
  • a first metallization is arranged ⁇ .
  • a step is formed, through which a part of the side surface adjoining the upper side is set back. In the recessed portion of the side surface, a passivation layer is disposed.
  • the side surface of the first laser ⁇ chips can be designed as break surface and thus have a small surface roughness be ⁇ Sonders.
  • Example ⁇ example may have the side surface of the first laser chip, a top psychrautechnik in the range of 50 nm.
  • the side surface of the first laser chip vorteilhaf ⁇ ingly is a particularly good mechanical and thermal coupling to an upper ⁇ surface of a carrier.
  • the laser chip is arranged on a carrier.
  • the side surface of the first laser chip faces a surface of the Trä ⁇ gers.
  • a first solder contact arranged on the surface of the carrier is electrically conductively connected to the first metallization.
  • this laser component during the operation of the laser device in the first laser chip accumulating waste heat is dissipated via the side surface of the carrier.
  • the resulting in an active region of the first laser chip waste heat has only a short distance to Be ⁇ ten Design cover by the first laser chip.
  • the passivation layer disposed in the recessed portion of the side surface advantageously prevents an electrical short between the first solder contact disposed on the surface of the carrier and the side surface of the laser chip. As a result, a short circuit of the laser ⁇ chip itself is prevented.
  • the first laser chip is arranged with its side surface on the surface of the carrier, an active region of the first laser chip is advantageously oriented perpendicular to the surface of the carrier ⁇ .
  • Characterized comprises a beam emitted by the first laser chip laser beam of the laser device in the direction perpendicular to the surface of the carrier vorteilhaf ⁇ ingly, only a small beam divergence.
  • This allows light ⁇ it advantageously to arrange the end face of the first laser ⁇ chips at some distance from an outer edge of the support of the laser device, without the wearer shades the light emitted by the first laser chip laser beam.
  • this increases a Montageto ⁇ leranz in the manufacture of the laser device, which allows a simple and inexpensive production of the laser device.
  • the side surface of the first laser chip is connected to the carrier via a second solder contact arranged on the surface of the carrier.
  • an electrical voltage can be applied to the first laser chip of the laser component between the first solder contact and the second solder contact on the surface of the carrier. Since the first solder contact and the second solder contact are coplanarly arranged on the surface of the carrier, the first laser chip can advantageously be easily and inexpensively mounted to the surface of the carrier by a surface mount method.
  • the second solder contact is electrically conductively connected to the underside of the first laser chip.
  • the laser device is on the bottom side of the first laser chip, a second metallization on ⁇ sorted.
  • this allows an electrically conductive connection between the second solder contact of the carrier and the first laser chip with a particularly low
  • the first metallization connects the top side of the first laser chip to an upper side of a second laser chip.
  • the laser component thereby has at least two laser chips, as a result of which the laser component can have a particularly high optical output power.
  • Each laser chip of the laser device needs to make only a part of the optical output power of the laser device ⁇ , whereby the thermal load on the laser chip and the load of the end facets of the laser chip is limited.
  • the laser component of the second laser chip is formed and arranged in mirror image to the first laser chip.
  • the laser component is characterized particularly simple and inexpensive to produce.
  • Au ⁇ ßerdem results from the mirror-image formation of the first laser chip and the second laser chip in a particularly compact design of the laser device.
  • a distance between the emission region of the first laser chip and an emission region of the second laser chip is less than 20 ⁇ m.
  • the modes of the laser light emitted by the two laser chips of the laser device of laser beams advantageously not optically coupled, so that the first laser chip and the second La ⁇ serchip of the laser device do not affect each other and can be controlled separately.
  • the Belas ⁇ tions of the emission regions on the Auskoppelfacetten the two laser chips of the laser device is limited despite the mögli ⁇ chen high optical output power of the laser device, whereby an occurrence of an optically induced, thermal destruction can be prevented.
  • a Be ⁇ ten Design of the second laser chip is connected via a arranged on the surface of the carrier third solder contact with the carrier.
  • the first laser chip and the second laser chip of the laser component can thereby be controlled separately from each other.
  • the arrangement of the first laser chip and the second laser chip with the surface of the carrier side faces facing the bearing surface of the laser chips on the surface of the carrier is advantageously lower than would be the case with an arrangement of the laser chips with the surface of the carrier facing lower sides. This makes it possible to form the carrier from an expensive and good heat conducting material.
  • a distance between the top of the first laser chip and the TERMS ⁇ ons Scheme of the first laser chip is smaller than 10 ym. ⁇ advantage adhesive enough, this allows a particularly short distance between the emission region of the first laser chip and an emission range of a possible second laser chip of the laser device.
  • the recessed portion of the side surface of the first laser chip is recessed by 1 ym to 10 ym.
  • the Hughesver ⁇ set part of the side surface may be set back by 5 ym.
  • the recessed portion of the side surface extends from the top of the first laser chip 10 ym to 50 ym toward the bottom of the first laser chip.
  • the to-set-back part of the side surface of the top 30 may ym far in the direction of the underside of the first laser chip réellere ⁇ CKEN.
  • this value has been found to be sufficient to ensure a secure electrical separation between the first solder contact and the non-recessed portion of the side surface of the first laser chip.
  • a p-doped region of the first laser chip adjoins the upper side of the first laser chip.
  • An n-doped region of the first laser chip adjoins the underside of the first laser chip.
  • the first laser chip may also be formed such that an n-doped region adjoins the upper side and a p-doped region adjoins the underside.
  • the laser device is the first
  • the step also compensates for a large offset of the recessed portion of the side surface of the first laser chip.
  • a method of manufacturing a laser device includes steps of providing a wafer with a first laser. serchip and a second laser chip, for applying a trench, which extends from an upper side of the first laser chip and the second laser chip into the wafer, wherein the trench is arranged between the first laser chip and the second laser chip, the trench parallel to a resonator of the first laser chip, for arranging a passivation layer in the trench, for arranging a first metallization on the upper side of the first laser chip, for separating the first laser chip and the second laser chip along a parting plane that runs through the trench, wherein Side surfaces of the first La ⁇ serchips and the second laser chip are formed on the parting plane, and for arranging the first laser chip on a carrier, wherein the side surface of the first laser chip faces a surface of the carrier, wherein a surface disposed on the first solder contact electrically is conductively connected to the first Metalli ⁇ tion.
  • this method enables a simple and cost-effective production of the laser component.
  • the method enables a parallel manufacture of a plurality of laser chips.
  • the separation of the first laser chip and the second laser chip along the parting plane can be done in this method, for example by breaking. Then, the side surface of the first laser chip is formed as a fracture surface and can thereby advantageously have a particularly low surface roughness. Thereby, the side surface of the first laser chip advantageously especially well mecha nically ⁇ and thermally couple to the surface of the carrier can be.
  • the first laser chip is arranged with its side surface on the surface of the carrier in this method, an active region of the first laser chip is advantageously oriented perpendicular to the surface of the carrier.
  • a signal generated by the first laser chip of the laser ment emitted laser beam in the direction perpendicular to the surface of the carrier advantageously only a small
  • this comprises an additional step for connecting the upper side of the first laser chip to an upper side of a third laser chip with ⁇ means of the first metallization.
  • the joining of the top of the first laser chip to the top of the third laser ⁇ chips can occur for example by soldering.
  • the first metallization on the upper side of the first laser chip for example, gold and a metallization on the upper side of the third laser chip, for example tin aufwei ⁇ sen.
  • the by this method he ⁇ bibliche laser device at least two laser chips, whereby the laser device may have a particularly high optical output power from ⁇ .
  • the first solder contact is connected to the first metallization by reflow soldering.
  • the production of the electrically conductive connection between the first solder contact and the first metallization is advantageously particularly simple and can be automated for mass production.
  • FIG. 1 is a perspective view of part of a wafer in a first processing state
  • FIG. 2 shows the part of the wafer after the application of a trench
  • FIG. 3 shows the part of the wafer after the application of a passivation layer and a first metallization
  • Figure 4 is a plan view of an end face of a first laser ⁇ chip
  • FIG. 5 is a plan view of the first laser chip and a second laser chip connected to the first laser chip;
  • Figure 6 is a side view of a laser device
  • Figure 7 is a plan view of the laser device.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of a part of a wafer 10.
  • the wafer 10 is produced using the methods of semiconductor technology and has a plurality of laser chips in a regular arrangement, of which in FIG. 1 a first laser chip 100 and a second laser chip 200 are shown.
  • the wafer 10 and the laser chips 100, 200 may, for example, have an InGaN material system.
  • the laser chip 100, 200 are formed as edge-ter ⁇ semiconducting laser diodes.
  • the first laser chip 100 and the second laser chip 200 are mirror images of each other.
  • the first laser chip 100 will be explained in greater detail below by way of example.
  • the first laser chip 100 has an upper side 101 and a lower side 102 opposite the upper side 101.
  • the upper ⁇ sides 101 of the laser chip 100, 200 and the bottoms 102 of the laser chip 100, 200 are part of the top side and the bottom side of the wafer 10th
  • the first laser chip 100 has an n-doped region 110 and a p-doped region 120.
  • the n-doped region 110 adjoins the underside 102 of the first laser chip 100.
  • the p-doped region 120 adjoins the top side 101 of the first laser chip 100.
  • a planar p / n junction is formed, which is oriented parallel to the upper side 101 and to the lower side 102 of the first laser chip 100.
  • the p-doped region 120 is patterned on the upper surface 101 of the ERS ⁇ th laser chip 100 to form a narrow and Langge ⁇ coated waveguide structure 140th A perpendicular to the top surface 101 below the Wellenleiterstruk- structure 140 arranged in the direction of part of the p / n junction forms a ak ⁇ tive area 130 of the first laser chip 100th
  • the first laser chip 100 comprises adjacent the top 101 and bottom 102, a front side 103, a first side surface 104 and a second side surface 105.
  • the end face 103 is perpendicular to the top surface 101 and perpendicular to the longitudinal Rich ⁇ processing of the waveguide structure 140 oriented.
  • the first side surface 104 and 104 towards ⁇ opposite second side surface 105 are oriented perpendicular to the top surface 101, perpendicular to the front face 103 and parallel to the longitudinal Rich ⁇ processing of the waveguide structure 140 of the first side surface.
  • the front side 103 and the side surfaces 104, 105 of the first laser chip 100 are not exposed, but are connected to end faces and side surfaces of further laser chips of the wafer 10.
  • the first side surface 104 of the first laser chip 100 is connected to the mirror-image-shaped first side surface of the second laser chip 200. Only in a subsequent processing step, the laser chips 100, 200 of the wafer 10 are separated, whereby the end faces 103 and the side surfaces 104, 105 are formed. For example, the first laser chip 100 and the second laser chip are separated at a separating plane 11 200, whereby the first seeflä ⁇ surface 104 of the first laser chip 100 and the first mirror-image side surface of the second laser chip 200 are exposed.
  • Zvi ⁇ rule the mirror facets is a resonator 141 of the first laser chip 100 educated.
  • the end face 103 of the first La ⁇ serchips 100 forms an output facet of the first laser ⁇ chips 100.
  • a sectional area between the active region 130 of the first laser chip 100 and the output facet forming end face 103 forms an emission area 131 in which the operation of the first laser chip 100 a laser beam is emitted. The laser beam is emitted in the direction perpendicular to the end face 103.
  • the emission region 131 has a distance 132 from the top side 101 of the first laser chip 100 in the direction perpendicular to the top side 101 of the first laser chip 100.
  • the distance 132 is preferably less than 10 ym.
  • Figure 2 shows a schematic perspective view of the wafer 10 in one of the representation of Figure 1 in time subsequent processing status.
  • a trench 150 has been applied.
  • the trench 150 extends centrally between the waveguide structures 140 of the first laser chip 100 and the second laser chip 200 and is parallel to the shafts ⁇ conductor patterns 140 of the laser chip 100, 200 oriented.
  • Zvi ⁇ rule the laser chip 100, 200 and another laser chips of the wafer 10 can be arranged, which are oriented parallel to the trench 150 corresponding further trenches.
  • the trench 150 may be applied, for example, by an etching process.
  • the trench 150 extends from the top 101 of the ERS ⁇ th laser chip 100 and the second laser chip 200 in the ers ⁇ th laser chip 100 and the second laser chip 200 into it.
  • the trench 150 preferably to an approximately right ⁇ polygonal cross-section with the upper side 101 of the first laser ⁇ chips 100 vertical side walls and a parallel to the top surface 101 of the first laser chip 100 bottom surface.
  • the trench 150 has a width 151 and a depth 152.
  • the width 151 of the trench 150 is preferably between 4 ym and 20 ym.
  • the width 151 of the trench 150 may be 10 ym.
  • the depth 152 of the trench 150 is preferably between 10 ym and 50 ym.
  • the trench 150 may have a depth 152 of 30 ym. In each case, the trench 150 is so deep that it extends into the n-doped region 110 of the first laser chip 100.
  • Figure 3 shows a schematic perspective view of the wafer 10 in one of the representation of Figure 2 temporally subsequent processing status.
  • a passivation layer 160 and a first metallization 170 were applied.
  • a second metallization 180 was applied.
  • the passivation layer 160 has an electrically insulate ⁇ of the material.
  • the passivation layer 160 covers the Top 101 of the first laser chip 100 in the waveguide ⁇ conductor structure 140 surrounding areas. By contrast, in the area of the waveguide structure 140, the upper side 101 of the first laser chip 100 is not covered by the passivation layer 160.
  • the passivation layer 160 also extends into the trench 150 and covers the sidewalls and bottom surface of the trench 150.
  • the first metallization 170 comprises an electrically conductive material.
  • the first metallization 170 may have ⁇ example, gold or tin.
  • the first metallization 170 is disposed on the passivation layer 160 and is in the region of the waveguide structure 140 in contact with the top 101 of the laser chip 100. 170
  • the first metallization in Be ⁇ reaching the waveguide structure 140 electrically connected to the p-doped region 120 of the first laser chip 100.
  • the first metallization 170 also extends into the trench 150 and is located there on the sidewalls and the bottom surface of the trench 150 on the passivation layer 160.
  • the first metallization 170 is electrically ge ⁇ gen the n-doped region 110 and the p-doped region 120 of the first laser chip 100 is isolated by the passivation layer 160 in the region of the trench 150th
  • the second metallization 180 comprises an electrically conductive material.
  • the second metallization may comprise 180 gold.
  • the second metallization 180 covering the bottom 102 of the first laser chip 100 area and thereby is in electrically conductive contact to n-doped region 110 of the first laser chip 100.
  • the second metallization ⁇ tion 180 can be omitted.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the first laser chip 100 after the first laser chip 100 has been singulated.
  • the first laser chip 100 has been formed by the second laser chip 200 along the dividing plane 11 extending centrally through the trench 150. separates. Accordingly, the first laser chip 100 has been separated from further laser chips of the wafer 10 which adjoin the laser chip 100.
  • the singulation of the first laser chip 100 can be done, for example, by breaking. In this case, the side surfaces 104, 105 formed by the separation of the first laser chip 100 and the end face 103 may be made very smooth. However, the singulation of the laser chip 100 can also be done, for example, by sawing the wafer 10.
  • the trench 150 has been divided between the first laser chip 100 and the second laser chip 200.
  • the half of the trench 150 formed on the first laser chip 100 now forms a step 153 formed on the first side surface 104 of the first laser chip 100.
  • a portion of the first side surface 104 adjacent to the top side 101 of the first laser chip 100 forms a recessed portion 154 opposite to the remaining parts of the first side surface 104 of the first laser chip 100 is set back by a mounting depth 155.
  • the mounting depth 155 is about half the width 151 of the trench 150.
  • the mounting depth 155 may be 5 ym.
  • the first metallization 170 in the recessed part 154 is electrically insulated by the passivation layer 160 from the n-doped region 110 and the p-doped region 120 of the first laser chip 100.
  • the first metallization 170 is electrically conductively connected to the p-doped region 120 of the first laser chip 100 in the region of the waveguide structure 140 on the upper side 101 of the first laser chip 100.
  • first side surface 104 opposite second side surface 105 of the first laser chip 100 may be formed symmetrical to the step 153 stage.
  • the second side surface 105 has a recessed portion into which the passivation layer 160 and the first metallization 170 extend.
  • a step on the second side surface 105 is not shown in the illustration of FIG. 4 and can also be dispensed with.
  • Figure 5 shows a schematic representation of the first laser chip 100 in one of the representation of Figure 4 temporally subsequent processing status.
  • the first laser chip 100 is substantially mirror-inverted to the first laser chip
  • the third laser chip 300 may be formed, for example, by the second laser chip 200 adjacent to the first laser chip 100 in the wafer 10. However, the third laser chip 300 may also be another appropriately designed laser chip. The third laser chip 300 may also originate from a different wafer than the first laser chip 100.
  • the first laser chip 100 and the third laser chip 300 are joined together such that the top surface 101 of the first La ⁇ serchips 100 of the upper surface of the third laser chip 300 discloses Benach ⁇ opposite.
  • the waveguide structure 140 of the first laser chip 100 is oriented parallel to the waveguide structure of the third laser chip 300.
  • the first side surface 104 of the first laser chip 100 is arranged coplanar with the first side surface of the third laser chip 300 with the highest possible accuracy.
  • the first laser chip 100 is thereby connected to the third laser chip 300 that are arranged on the upper side 101 of the first La ⁇ serchips 100 first metallization 170, as example ⁇ by brazing, is electrically conductively connected to the first metallization of the third laser chip 300th.
  • first metallizations 170 of the first laser chip 100 and the third La ⁇ serchips 300 can be, for example, produce ⁇ particularly simple if the first metallization 170 of the first laser chip 100 comprises gold and the first metallization of the third laser chips 300 tin.
  • the first laser chip 100 and the third laser chip 300 are from different wafers.
  • the recessed portion 154 on the first side surface 104 of the first laser chip 100 includes approximately coplanar with the ⁇ back staggered portion of the first side surface of the third laser chip 300 at. Together, the recessed parts form
  • the mounting trench 190 has in the direction perpendicular to the first side surface 104 of the first laser chip 100, the mounting depth
  • the mounting trench 190 has a mounting width
  • the assembly width 156 corresponds to about twice the depth 152 of the wafer 10 created in the trench 150. In ⁇ play, the assembly width 156 of the mounting groove 190 may be 60 ym.
  • FIG. 6 shows a side view of a laser component 500.
  • FIG. 7 shows a plan view of the laser component 500.
  • the laser device 500 includes the interconnected laser chip 100, 300 of Figure 5. Furthermore, the building lasers ⁇ element 500 comprises a carrier 400.
  • the carrier 400 has an upper surface 401 on.
  • the carrier 400 has a thermally good lei ⁇ tendes material and is formed at least on the surface 401 electrically insulating.
  • the carrier 400 may be formed in ⁇ example, as a metal core board.
  • the Trä ⁇ ger 400 but can for example also have a thermally especially well-conductive material such as diamond.
  • a first Lotkon ⁇ clock 410, a second solder contact 420 and a third solder contact 430 are arranged on the surface 401 of the carrier 400.
  • the solder contacts 410, 420, 430 are each ⁇ electrically isolated from each other.
  • the solder contacts 410, 420, 430 are preferably designed as SMD solder contacts which are suitable for surface mounting, for example for surface mounting by reflow soldering (reflow soldering).
  • the first solder contact 410 is arranged centrally between the second solder contact ⁇ 420 and the third solder contact 430th
  • the first solder contact 410 has a width 411.
  • the width 411 is smaller than the mounting width 156 of the mounting trench 190 of the combination of the first laser chip 100 and the third laser chip 300.
  • the width 411 of the first solder contact 410 may be 30 ym.
  • the second solder contact 420 and the third solder contact 430 are formed as stripes and have a length of approximately the length Side surfaces 104, 105 of the laser chips 100, 300 in the upper sides 101 of the laser chips 100, 300 pa ⁇ parallel direction corresponds.
  • the packet by the first laser chip 100 and the third laser chip 300 formed is so arranged on the surface 401 of the Trä ⁇ gers 400 that the first side surfaces 104 of the laser chip 100, 300 of the surface 401 of the carrier 400 are supplied ⁇ Wandt.
  • the mounting trench 190 is arranged approximately centered over the first solder contact 410.
  • the part of the first metallization 170 that is accessible in the assembly trench 190 is connected in an electrically conductive manner to the first solder contact 410.
  • the Verbin ⁇ connection between the first metallization 170 and the first solder contact 410 may, for example, by a soldering process, such as by reflow soldering, be made.
  • the first metallization 170 there is an electrically conductive connection between the first solder contact 410 at the Surface 401 of the carrier 400 and the p-doped regions 120 of the first laser chip 100 and the third laser chip 300.
  • the passivation layer 160 of the first laser chip 100 and the third laser chip 300 the first solder contact 410 in the region of the mounting trench 190 against the n-doped Be ⁇ rich 110 of the laser chips 100, 300 isolated.
  • the width 411 of the first solder contact 410 is less than the mounting width 156 of the mounting trench 190 and the mounting trench 190 is approximately centered above the first solder contact 410, there is also no electrically conductive connection between the first solder contact 410 and the n-doped regions 110 at the first side surfaces 104 of the laser chips 100, 300 outside of the mounting trench 190th
  • the first side surface 104 of the first laser chip 100 is in electrically conductive contact with the second solder contact 420 on the surface 401 of the carrier 400. Accordingly, the first side surface of the third laser chip 300 is in electrically conductive contact with the third solder contact 430 on the surface 401 of the carrier 400.
  • the connections between the second solder contact 420 and the first side surface 104 of the first laser chip 100 as well as between the third solder contact 430 and the first side surface of the third laser chip 300 are also preferably by soldering, for example, re-reflow ⁇ prepared.
  • Be ⁇ represents an electrically conductive connection between the second solder contact 420 on the surface 401 of the carrier 400 and the n-doped region 110 of the first laser chip 100 on the first side surface of the third laser chip 300 on the first side surface 104 of the first laser chip 100 is a electrically conductive connection between the third solder contact 430 on the surface 401 of the carrier 400 and the n-doped region of the third laser chip 300.
  • the electrically conductive connections between the solder contacts 420, 430 and the n-doped regions 110 of the laser chips 100, 300 advantageously be designed to be particularly reliable and low impedance.
  • the second metallizations 180 can also be omitted.
  • an electrical voltage across the active area 130 of the first laser chip 100 can be applied to ⁇ to cause the first laser chip 100 for emitting a laser beam.
  • the laser beam is emitted by the first laser chip 100 in the emission region 131 in a direction perpendicular to the end face 103 emission direction 510.
  • an electric current flows from the first solder contact 410 via the first metallization 170, the p-doped region 120 in the waveguide structure 140 of the first laser chip 100, the active region 130 of the first laser chip 100 and the n-doped region 110 of the first laser chip 100 second solder contact 420 of the carrier 400.
  • an electrical voltage can be applied across the active region of the third laser chip 300 to cause the third laser chip 300 to emit a laser beam.
  • the laser beam is emitted from the third laser chip 300 in the emission region of the third laser chip 300 into the approximately oriented perpendicular to the end face of the third laser chip 300 ⁇ radiating direction 510th
  • an electric current flows from the first solder contact 410 through the first metallization 170, the p-doped region in the waveguide structure of the third laser chip 300 over the active region of the third laser chip 300 to the n-doped region of the third laser chip 300 and further to the third solder contact 430 of the carrier 400.
  • the laser component 500 makes it possible to drive the first laser chip 100 and the third laser chip 300 separately from one another.
  • the emission regions 131 of the first laser chip 100 and of the third laser chip 300 of the laser component 500 have a distance 501 from one another.
  • the distance 501 between the emission regions 131 corresponds approximately to the sum of the doubling of the distance 132 of the emission region 131 of the first laser chip 100 from the top side 101 of the first laser chip 100 and the thickness of the two first metallizations 170 of the laser chips 100, 300 501 of the emission regions 131 is preferably less than 20 ym.
  • the short distance 501 between the emission regions 131 of the laser chips 100, 300 of the laser component 500 advantageously makes it possible to optically treat the laser beams emitted by the two laser chips 100, 300 of the laser component 500 as a common laser beam.
  • the laser device 500 may comprise, for example, a suitable common ⁇ same optics for the two by the laser chip 100, 300 emit laser beams ⁇ oriented.
  • the light emitted by the laser ⁇ chips 100, 300 of the laser device 500 ⁇ laser beams are not optically coupled. This means that the ak ⁇ tive regions 130 and resonators 141 of the laser chip 100, 300 and the light emitted by the laser chip 100, 300 laser beams do not mutually influence each other.
  • the laser beam through the optical interconnection of the radiation emitted by the laser chip 100, 300 of the laser device 500 laser ⁇ formed can have a high optical output power off. Since the light emitted by the laser chip 100, 300 sub-beams but emits at separate emission regions 131 of the laser chip 100, 300 ⁇ to the facets load on the emission areas 131 of the first laser chip 100 and the third laser chip 300 is overall ring, so that only a small Risk of optically induced, thermal destruction exists.
  • resulting waste heat can flow from the active regions 130 of the laser chips 100, 300 via the first side surfaces 104 of the laser chips 100, 300 in the carrier 400.
  • the waste heat vorteilhaf ⁇ ingly has only the short distance between the active preparation ⁇ surfaces 130 and the first side surfaces 104 of the laser chip 100, cover 300, whereby only a low heat resistance is obtained for the effluent waste heat.
  • the laser beams emitted by the laser chips 100, 300 of the laser component 500 have a lower beam divergence in the direction perpendicular to the surface 401 of the carrier 400 than in the direction parallel to the surface 401 of the carrier 400.
  • the laser beams emitted by the laser chips 100, 300 can travel in the direction perpendicular to the surface 401 of the carrier 400, a beam divergence of 8 ° and in the direction parallel to the surface 401 of the carrier 400 have a beam divergence of 22 °.
  • the low beam divergence of the laser beams emitted by the laser chips 100, 300 in a direction perpendicular to the surface 401 of the carrier 400 makes it possible to arrange the end faces 103 of the laser chips 100, 300 of the laser component 500 back against an edge of the carrier 400 without touching it the edge of the carrier 400 to a shadowing of the laser chips 100, 300 emitted laser beams comes. This advantageously results in a certain mounting tolerance in the arrangement of the package of the laser chips 100, 300 on the surface 401 of the carrier 400.
  • the first side surfaces 104 of the laser chips 100, 300 of the laser component 500 can be produced by breaking during the dicing of the wafer 10, the first side surfaces 104 of the laser chips 100, 300 can have a particularly low surface roughness.
  • the first side surfaces 104 of the laser chips 100, 300 may have a surface roughness in the range of 50 nm.
  • the arrangement of the first side surfaces 104 of the laser chips 100, 300 particularly a ⁇ times on the surface 401 of the carrier 400 and there are good thermal and electrical Kon ⁇ contacts between the side surfaces 104 of the laser chip 100, 300 and the LotANDen 420, 430 at the surface 401 of the carrier 400th
  • a further advantage of the arrangement of the laser chips 100, 300 of the laser component 500 is that the laser chips 100, 300 have a smaller space requirement on the surface 401 of the carrier 400 than in the case of an arrangement of the laser chips 100, 300, in which the Tops 101 or the Un ⁇ terodor 102 of the laser chips 100, 300 of the surface 401 of the carrier 400 are facing, which would be the case.
  • the carrier 400 of the laser component 500 can be formed thereby with a particularly small surface 401, which makes it possible to form the carrier 400 from an expensive material ⁇ . It is possible, on the surface 401 of the carrier 400 a
  • the first solder contact 410 is arranged at the top of the step and thereby in the direction perpendicular to the surface 401 of the carrier 400 significantly higher than the second solder contact 420 and the third solder contact 430.
  • the mounting depth 155 for example, a value between 10th ym and 100 ym.

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Abstract

Ein Laserbauelement (500) umfasst einen kantenemittierenden ersten Laserchip (100) mit einer Oberseite (101), einer Unterseite (102), einer Stirnseite (103) und einer Seitenfläche (104,105). An der Stirnseite ist ein Emissionsbereich (131) ausgebildet. Die Seitenfläche ist senkrecht zur Oberseite und zur Stirnseite orientiert. An der Oberseite ist eine erste Metallisierung (170) angeordnet. An der Seitenfläche ist eine Stufe ausgebildet, durch die ein an die Oberseite angrenzender Teil der Seitenfläche zurückversetzt ist. Im zurückversetzten Teil der Seitenfläche ist eine Passivierungsschicht (160) angeordnet. Der Laserchip ist auf einem Träger (400) z.B. aus Diamant angeordnet. Dabei ist die Seitenfläche (104) des ersten Laserchips (100) einer Oberfläche des Trägers (400) zugewandt. Ein an der Oberfläche des Trägers angeordneter erster Lötkontakt (410) ist elektrisch leitend mit der ersten Metallisierung (170) verbunden. Durch elektrisches Verbinden der ersten Metallisierung (170) des ersten Laserchips (100) mit derjenigen des dritten Laserchips (300) und einer SMD-Montage mittels Lötkontakten (410,420,430) kann eine Laserbauelement mit hoher Leistung, verbesserter Kühlung und ohne störende Interferenzen bereit gestellt werden weil sich die beiden Emissionsbereiche (131) sich nur maximal 20 μιη voneinander entfernt befinden (501).

Description

Beschreibung
Laserbauelement und Verfahren zum Herstellen eines Laserbau¬ elements
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements gemäß Patentanspruch 14. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 216 527.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Laserbauelemente mit halbleiterbasierten Laserchips (Laserdi- oden) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei halbleiterbasierten Laserchips ist eine maximale optische Ausgangsleis¬ tung, insbesondere im Dauer-Betrieb, im Wesentlichen durch zwei Faktoren begrenzt. Zum einen muss eine im Betrieb in dem Laserchip anfallende Abwärme aus dem Laserchip abgeführt wer- den, um ein thermisches Abbiegen oder Überrollen der Laserkennlinie und/oder eine Zerstörung des Laserchips zu verhin¬ dern. Zum anderen darf die im Emissionsbereich an einer Auskoppelfacette des Laserchips auftretende optische Dichte ei¬ nen Maximalwert nicht überschreiten, da es andernfalls zu ei- ner optisch induzierten, thermischen Zerstörung (Catastrophic Optical Damage; COD) kommen kann. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen bekannt, um die Wärmeabfuhr aus Laserchips zu optimieren. Außerdem sind verschiedene Möglich¬ keiten bekannt, einzelne Laserchips mit mehreren Emitterbe- reichen auszustatten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Laserbauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Laserbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht da¬ rin, ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Laserbauelement umfasst einen kantenemittierenden ersten Laserchip mit einer Oberseite, einer Unterseite, einer Stirnseite und einer Seitenfläche. An der Stirnseite des ersten Laserchips ist ein Emissionsbereich ausgebildet. Die Seiten¬ fläche ist senkrecht zur Oberseite und zur Stirnseite orien¬ tiert. An der Oberseite ist eine erste Metallisierung ange¬ ordnet. An der Seitenfläche ist eine Stufe ausgebildet, durch die ein an die Oberseite angrenzender Teil der Seitenfläche zurückversetzt ist. Im zurückversetzten Teil der Seitenfläche ist eine Passivierungsschicht angeordnet.
Vorteilhafterweise kann die Seitenfläche des ersten Laser¬ chips als Bruchfläche ausgebildet sein und dadurch eine be¬ sonders geringe Oberflächenrauigkeit aufweisen. Beispiels¬ weise kann die Seitenfläche des ersten Laserchips eine Ober- flächenrauigkeit im Bereich von 50 nm aufweisen. Dadurch lässt sich die Seitenfläche des ersten Laserchips vorteilhaf¬ terweise besonders gut mechanisch und thermisch an eine Ober¬ fläche eines Trägers ankoppeln.
Der Laserchip ist auf einem Träger angeordnet. Dabei ist die Seitenfläche des ersten Laserchips einer Oberfläche des Trä¬ gers zugewandt. Ein an der Oberfläche des Trägers angeordne- ter erster Lotkontakt ist elektrisch leitend mit der ersten Metallisierung verbunden.
Vorteilhafterweise wird bei diesem Laserbauelement während des Betriebs des Laserbauelements im ersten Laserchip anfal- lende Abwärme über die Seitenfläche an den Träger abgeführt. Dadurch muss die in einem aktiven Bereich des ersten Laserchips anfallende Abwärme nur eine kurze Strecke bis zur Sei¬ tenfläche durch den ersten Laserchip zurücklegen. Dadurch ergibt sich für den Abfluss der Abwärme nur ein geringer Wärmewiderstand .
Die im zurückversetzten Teil der Seitenfläche angeordnete Passivierungsschicht verhindert vorteilhafterweise einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem an der Oberfläche des Trägers angeordneten ersten Lotkontakt und der Seitenfläche des Laserchips. Dadurch wird auch ein Kurzschluss des Laser¬ chips selbst verhindert.
Da der erste Laserchip mit seiner Seitenfläche auf der Oberfläche des Trägers angeordnet ist, ist ein aktiver Bereich des ersten Laserchips vorteilhafterweise senkrecht zur Ober¬ fläche des Trägers orientiert. Dadurch weist ein durch den ersten Laserchip des Laserbauelements emittierter Laserstrahl in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägers vorteilhaf¬ terweise nur eine geringe Strahldivergenz auf. Dies ermög¬ licht es vorteilhafterweise, die Stirnseite des ersten Laser¬ chips in einiger Entfernung von einer Außenkante des Trägers des Laserbauelements anzuordnen, ohne dass der Träger den durch den ersten Laserchip emittierten Laserstrahl abschattet. Vorteilhafterweise erhöht sich hierdurch eine Montageto¬ leranz bei der Herstellung des Laserbauelements, was eine einfache und kostengünstige Herstellung des Laserbauelements ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist die Seitenfläche des ersten Laserchips über einen an der Oberfläche des Trägers angeordneten zweiten Lotkontakt mit dem Träger ver- bunden. Vorteilhafterweise kann zwischen dem ersten Lotkontakt und dem zweiten Lotkontakt an der Oberfläche des Trägers eine elektrische Spannung an den ersten Laserchip des Laserbauelements angelegt werden. Da der erste Lotkontakt und der zweite Lotkontakt koplanar an der Oberfläche des Trägers an- geordnet sind, kann der erste Laserchip vorteilhafterweise einfach und kostengünstig durch ein Verfahren zur Oberflächenmontage an der Oberfläche des Trägers montiert werden. In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der zweite Lotkontakt elektrisch leitend mit der Unterseite des ersten Laserchips verbunden. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine großflächige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Lotkontakt des Trägers und dem ersten Laserchip, wodurch ein geringer elektrischer Widerstand der elektrischen Verbindung sichergestellt ist.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist an der Un- terseite des ersten Laserchips eine zweite Metallisierung an¬ geordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Lotkontakt des Trägers und dem ersten Laserchip mit besonders niedrigem
elektrischen Widerstand.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements verbindet die erste Metallisierung die Oberseite des ersten Laserchips mit einer Oberseite eines zweiten Laserchips. Vorteilhafterweise weist das Laserbauelement dadurch mindestens zwei Laserchips auf, wodurch das Laserbauelement eine besonders hohe optische Ausgangsleistung aufweisen kann. Dabei muss jeder Laserchip des Laserbauelements nur einen Teil der optischen Ausgangs¬ leistung des Laserbauelements leisten, wodurch die thermische Belastung der Laserchips und die Belastung der Laserfacetten der Laserchips begrenzt ist.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der zweite Laserchip spiegelbildlich zu dem ersten Laserchip ausgebildet und angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Laserbauelement dadurch besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Au¬ ßerdem ergibt sich durch die spiegelbildliche Ausbildung des ersten Laserchips und des zweiten Laserchips eine besonders kompakte Ausführung des Laserbauelements. In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist ein Abstand zwischen dem Emissionsbereich des ersten Laserchips und einem Emissionsbereich des zweiten Laserchips kleiner als 20 ym. Dadurch können zwei durch die beiden Laserchips des Laserbau¬ elements emittierte Laserstrahlen als ein einziger Laserstrahl behandelt werden. Dieser gemeinsame Laserstrahl kann eine höhere optische Ausgangsleistung aufweisen, als sie mit nur einem Laserchip erreichbar wäre. Dennoch sind die Lasermoden der durch die beiden Laserchips des Laserbauelements emittierten Laserstrahlen vorteilhafterweise optisch nicht gekoppelt, sodass sich der erste Laserchip und der zweite La¬ serchip des Laserbauelements nicht gegenseitig beeinflussen und getrennt voneinander gesteuert werden können. Die Belas¬ tungen der Emissionsbereiche an den Auskoppelfacetten der beiden Laserchips des Laserbauelements ist trotz der mögli¬ chen hohen optischen Ausgangsleistung des Laserbauelements jeweils begrenzt, wodurch ein Auftreten einer optisch indu- zierten, thermischen Zerstörung verhindert werden kann.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist eine Sei¬ tenfläche des zweiten Laserchips über einen an der Oberfläche des Trägers angeordneten dritten Lotkontakt mit dem Träger verbunden. Vorteilhafterweise können der erste Laserchip und der zweite Laserchip des Laserbauelements dadurch getrennt voneinander gesteuert werden. Durch die Anordnung des ersten Laserchips und des zweiten Laserchips mit der Oberfläche des Trägers zugewandten Seitenflächen ist die Auflagefläche der Laserchips auf der Oberfläche des Trägers vorteilhafterweise geringer, als dies bei einer Anordnung der Laserchips mit der Oberfläche des Trägers zugewandten Unterseiten der Fall wäre. Dies erlaubt es, den Träger aus einem teuren und dafür gut wärmeleitenden Material auszubilden.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist ein Abstand zwischen der Oberseite des ersten Laserchips und dem Emissi¬ onsbereich des ersten Laserchips kleiner als 10 ym. Vorteil¬ hafterweise ermöglicht dies einen besonders geringen Abstand zwischen dem Emissionsbereich des ersten Laserchips und einem Emissionsbereich eines eventuellen zweiten Laserchips des Laserbauelements . In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der zurückversetzte Teil der Seitenfläche des ersten Laserchips um 1 ym bis 10 ym zurückversetzt. Beispielsweise kann der zurückver¬ setzte Teil der Seitenfläche um 5 ym zurückversetzt sein. Vorteilhafterweise lässt sich eine Stufe dieser Größe mit ge¬ ringem Aufwand ausbilden. Gleichzeitig ist der Versatz des zurückversetzten Teils der Seitenfläche ausreichend klein, um den Versatz mit dem Material des ersten Lotkontakts zu fül¬ len .
In einer Ausführungsform des Laserbauelements erstreckt sich der zurückversetzte Teil der Seitenfläche von der Oberseite des ersten Laserchips 10 ym bis 50 ym in Richtung der Unterseite des ersten Laserchips. Beispielsweise kann sich der zu- rückversetzte Teil der Seitenfläche von der Oberseite 30 ym weit in Richtung der Unterseite des ersten Laserchips erstre¬ cken. Vorteilhafterweise hat sich dieser Wert als ausreichend erwiesen, um eine sichere elektrische Trennung zwischen dem ersten Lotkontakt und dem nicht zurückversetzten Teil der Seitenfläche des ersten Laserchips zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform des Laserbauelements grenzt ein p- dotierter Bereich des ersten Laserchips an die Oberseite des ersten Laserchips an. Ein n-dotierter Bereich des ersten La- serchips grenzt an die Unterseite des ersten Laserchips an.
Der erste Laserchip kann allerdings auch so ausgebildet sein, dass ein n-dotierter Bereich an die Oberseite angrenzt und ein p-dotierter Bereich an die Unterseite angrenzt. In einer Ausführungsform des Laserbauelements ist der erste
Lotkontakt an einer an der Oberfläche des Trägers ausgebilde¬ ten Stufe angeordnet. Vorteilhafterweise kann durch die Stufe ein auch großer Versatz des zurückversetzten Teils der Seitenfläche des ersten Laserchip ausgeglichen werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Wafers mit einem ersten La- serchip und einem zweiten Laserchip, zum Anlegen eines Grabens, der sich von einer Oberseite des ersten Laserchips und des zweiten Laserchips in den Wafer hinein erstreckt, wobei der Graben zwischen dem ersten Laserchip und dem zweiten La- serchip angeordnet ist, wobei der Graben parallel zu einem Resonator des ersten Laserchips orientiert ist, zum Anordnen einer Passivierungsschicht in dem Graben, zum Anordnen einer ersten Metallisierung auf der Oberseite des ersten Laserchips, zum Trennen des ersten Laserchips und des zweiten La- serchips entlang einer Trennebene, die durch den Graben verläuft, wobei an der Trennebene Seitenflächen des ersten La¬ serchips und des zweiten Laserchips gebildet werden, und zum Anordnen des ersten Laserchips auf einem Träger, wobei die Seitenfläche des ersten Laserchips einer Oberfläche des Trä- gers zugewandt wird, wobei ein an der Oberfläche angeordneter erster Lotkontakt elektrisch leitend mit der ersten Metalli¬ sierung verbunden wird.
Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine einfache und kostengünstige Herstellung des Laserbauelements. Insbe¬ sondere ermöglicht das Verfahren eine parallele Herstellung einer Mehrzahl von Laserchips.
Das Trennen des ersten Laserchips und des zweiten Laserchips entlang der Trennebene kann bei diesem Verfahren beispielsweise durch Brechen erfolgen. Dann ist die Seitenfläche des ersten Laserchips als Bruchfläche ausgebildet und kann dadurch vorteilhafterweise eine besonders geringe Oberflä- chenrauigkeit aufweisen. Dadurch lässt sich die Seitenfläche des ersten Laserchips vorteilhafterweise besonders gut mecha¬ nisch und thermisch an die Oberfläche des Trägers ankoppeln.
Da der erste Laserchip bei diesem Verfahren mit seiner Seitenfläche auf der Oberfläche des Trägers angeordnet wird, wird ein aktiver Bereich des ersten Laserchips vorteilhafterweise senkrecht zur Oberfläche des Trägers orientiert.
Dadurch weist ein durch den ersten Laserchip des Laserbauele- ments emittierter Laserstrahl in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägers vorteilhafterweise nur eine geringe
Strahldivergenz auf. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die Stirnseite des ersten Laserchips in einiger Entfernung von einer Außenkante des Trägers des Laserbauelements anzu¬ ordnen, ohne dass der Träger den durch den ersten Laserchip emittierten Laserstrahl abschattet. Dadurch ist bei der Anordnung des ersten Laserchips vorteilhafterweise eine gewisse Montagetoleranz zulässig, wodurch sich das Verfahren einfach und kostengünstig durchführen lässt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen zusätzlichen Schritt zum Verbinden der Oberseite des ersten Laserchips mit einer Oberseite eines dritten Laserchips mit¬ tels der ersten Metallisierung. Das Verbinden der Oberseite des ersten Laserchips mit der Oberseite des dritten Laser¬ chips kann beispielsweise durch Löten erfolgen. Dabei kann die erste Metallisierung an der Oberseite des ersten Laserchips beispielsweise Gold und eine Metallisierung an der Oberseite des dritten Laserchips beispielsweise Zinn aufwei¬ sen. Vorteilhafterweise weist das durch dieses Verfahren er¬ hältliche Laserbauelement mindestens zwei Laserchips auf, wodurch das Laserbauelement eine besonders hohe optische Aus¬ gangsleistung aufweisen kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der erste Lot¬ kontakt durch Wiederaufschmelzlöten mit der ersten Metallisierung verbunden. Dadurch gestaltet sich die Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Lotkontakt und der ersten Metallisierung vorteilhafterweise besonders einfach und lässt sich für eine Massenproduktion automatisieren .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Wafers in einem ersten Bearbeitungsstand;
Figur 2 den Teil des Wafers nach Anlegen eines Grabens; Figur 3 den Teil des Wafers nach dem Anlegen einer Passivie- rungsschicht und einer ersten Metallisierung;
Figur 4 eine Aufsicht auf eine Stirnseite eines ersten Laser¬ chips ;
Figur 5 eine Aufsicht auf den ersten Laserchip und einen mit dem ersten Laserchip verbundenen zweiten Laserchip;
Figur 6 eine Seitenansicht eines Laserbauelements; und
Figur 7 eine Aufsicht auf das Laserbauelement.
Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils eines Wafers 10. Der Wafer 10 ist mit den Metho- den der Halbleitertechnologie hergestellt und weist in einer regelmäßigen Anordnung eine Mehrzahl an Laserchips auf, von denen in Figur 1 ein erster Laserchip 100 und ein zweiter Laserchip 200 dargestellt sind. Der Wafer 10 und die Laserchips 100, 200 können beispielsweise ein InGaN-Materialsystem auf- weisen.
Die Laserchips 100, 200 sind als kantenemittierende Halblei¬ ter-Laserdioden ausgebildet. Der erste Laserchip 100 und der zweite Laserchip 200 sind spiegelbildlich zueinander ausge- bildet. Nachfolgend wird exemplarisch der erste Laserchip 100 genauer erläutert. Der erste Laserchip 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf. Die Ober¬ seiten 101 der Laserchips 100, 200 und die Unterseiten 102 der Laserchips 100, 200 sind Teil der Oberseite und der Un- terseite des Wafers 10.
Der erste Laserchip 100 weist einen n-dotierten Bereich 110 und einen p-dotierten Bereich 120 auf. Der n-dotierte Bereich 110 grenzt an die Unterseite 102 des ersten Laserchips 100 an. Der p-dotierte Bereich 120 grenzt an die Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 an. Es wäre allerdings auch mög¬ lich, den n-dotierten Bereich 110 und den p-dotierten Bereich 120 derart zu vertauschen, dass der n-dotierte Bereich 110 an die Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 und der p-do- tierte Bereich 120 an die Unterseite 102 des ersten Laser¬ chips 100 angrenzt. Am Übergang zwischen dem n-dotierten Bereich 110 und dem p-dotierten Bereich 120 ist ein flächiger p/n-Übergang ausgebildet, der parallel zur Oberseite 101 und zur Unterseite 102 des ersten Laserchips 100 orientiert ist.
Der p-dotierte Bereich 120 ist an der Oberseite 101 des ers¬ ten Laserchips 100 strukturiert, um eine schmale und langge¬ zogene Wellenleiterstruktur 140 zu bilden. Ein in Richtung senkrecht zur Oberseite 101 unterhalb der Wellenleiterstruk- tur 140 angeordneter Teil des p/n-Übergangs bildet einen ak¬ tiven Bereich 130 des ersten Laserchips 100.
Der erste Laserchip 100 umfasst neben der Oberseite 101 und der Unterseite 102 eine Stirnseite 103, eine erste Seitenflä- che 104 und eine zweite Seitenfläche 105. Die Stirnseite 103 ist senkrecht zur Oberseite 101 und senkrecht zur Längsrich¬ tung der Wellenleiterstruktur 140 orientiert. Die erste Seitenfläche 104 und die der ersten Seitenfläche 104 gegenüber¬ liegende zweite Seitenfläche 105 sind senkrecht zur Oberseite 101, senkrecht zur Stirnseite 103 und parallel zur Längsrich¬ tung der Wellenleiterstruktur 140 orientiert. Im Verbund des Wafers 10 liegen die Stirnseite 103 und die Seitenflächen 104, 105 des ersten Laserchips 100 nicht frei, sondern sind mit Stirnseiten und Seitenflächen weiterer Laserchips des Wafers 10 verbunden. Im in Figur 1 gezeigten Ausschnitt des Wafers 10 ist die erste Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 mit der spiegelbildlichen ersten Seitenfläche des zweiten Laserchips 200 verbunden. Erst in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt werden die Laserchips 100, 200 des Wafers 10 vereinzelt, wodurch die Stirnseiten 103 und die Seitenflächen 104, 105 gebildet werden. Beispielsweise werden der erste Laserchip 100 und der zweite Laserchip 200 an einer Trennebene 11 getrennt, wodurch die erste Seitenflä¬ che 104 des ersten Laserchips 100 und die spiegelbildliche erste Seitenfläche des zweiten Laserchips 200 freigelegt wer- den.
Nach dem Vereinzeln des ersten Laserchips 100 bilden die Stirnseite 103 des ersten Laserchips 100 und eine der Stirn¬ seite 103 gegenüberliegende weitere Stirnseite des ersten La- serchips 100 Spiegelfacetten des ersten Laserchips 100. Zwi¬ schen den Spiegelfacetten ist ein Resonator 141 des ersten Laserchips 100 ausgebildet. Die Stirnseite 103 des ersten La¬ serchips 100 bildet eine Auskoppelfacette des ersten Laser¬ chips 100. Ein Schnittbereich zwischen dem aktiven Bereich 130 des ersten Laserchips 100 und der die Auskoppelfacette bildenden Stirnseite 103 bildet einen Emissionsbereich 131, in dem im Betrieb des ersten Laserchips 100 ein Laserstrahl emittiert wird. Der Laserstrahl wird dabei in Richtung senkrecht zur Stirnseite 103 abgestrahlt.
Der Emissionsbereich 131 weist in Richtung senkrecht zur Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 einen Abstand 132 von der Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 auf. Der Abstand 132 ist bevorzugt kleiner als 10 ym.
Figur 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Wafers 10 in einem der Darstellung der Figur 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Zwischen dem ersten Laserchip 100 und dem zweiten Laserchip 200 ist ein Graben 150 angelegt worden. Der Graben 150 erstreckt sich mittig zwischen den Wellenleiterstrukturen 140 des ersten Laserchips 100 und des zweiten Laserchips 200 und ist parallel zu den Wellen¬ leiterstrukturen 140 der Laserchips 100, 200 orientiert. Zwi¬ schen den Laserchips 100, 200 und weiteren Laserchips des Wafers 10 können entsprechende weitere Gräben angeordnet sein, die parallel zum Graben 150 orientiert sind. Der Graben 150 kann beispielsweise durch einen Ätzprozess angelegt sein.
Der Graben 150 erstreckt sich von der Oberseite 101 des ers¬ ten Laserchips 100 und des zweiten Laserchips 200 in den ers¬ ten Laserchip 100 und den zweiten Laserchip 200 hinein. Dabei weist der Graben 150 bevorzugt einen näherungsweise recht¬ eckigen Querschnitt mit zur Oberseite 101 des ersten Laser¬ chips 100 senkrechten Seitenwänden und einer zur Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 parallelen Bodenfläche auf. Der Graben 150 weist eine Breite 151 und eine Tiefe 152 auf. Die Breite 151 des Grabens 150 liegt bevorzugt zwischen 4 ym und 20 ym. Beispielsweise kann die Breite 151 des Grabens 150 10 ym betragen. Die Tiefe 152 des Grabens 150 liegt bevorzugt zwischen 10 ym und 50 ym. Beispielsweise kann der Graben 150 eine Tiefe 152 von 30 ym aufweisen. Der Graben 150 ist dabei in jedem Fall so tief, dass er sich bis in den n-dotierten Bereich 110 des ersten Laserchips 100 hinein erstreckt.
Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Wafers 10 in einem der Darstellung der Figur 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. An den Oberseiten 101 des ersten Laserchips 100 und des zweiten Laserchips 200 wurden eine Passivierungsschicht 160 und eine erste Metallisierung 170 angelegt. An den Unterseiten 102 des ersten Laserchips 100 und des zweiten Laserchips 200 wurde eine zweite Metalli- sierung 180 angelegt.
Die Passivierungsschicht 160 weist ein elektrisch isolieren¬ des Material auf. Die Passivierungsschicht 160 bedeckt die Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 in den die Wellen¬ leiterstruktur 140 umgebenden Bereichen. Im Bereich der Wellenleiterstruktur 140 ist die Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 hingegen nicht durch die Passivierungsschicht 160 bedeckt. Die Passivierungsschicht 160 erstreckt sich außerdem in den Graben 150 hinein und bedeckt die Seitenwände und die Bodenfläche des Grabens 150.
Die erste Metallisierung 170 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Die erste Metallisierung 170 kann beispiels¬ weise Gold oder Zinn aufweisen. An der Oberseite 101 des ers¬ ten Laserchips 100 ist die erste Metallisierung 170 auf der Passivierungsschicht 160 angeordnet und steht im Bereich der Wellenleiterstruktur 140 in Kontakt mit der Oberseite 101 des Laserchips 100. Damit ist die erste Metallisierung 170 im Be¬ reich der Wellenleiterstruktur 140 elektrisch leitend mit dem p-dotierten Bereich 120 des ersten Laserchips 100 verbunden. Die erste Metallisierung 170 erstreckt sich außerdem in den Graben 150 hinein und liegt dort an den Seitenwänden und der Bodenfläche des Grabens 150 auf der Passivierungsschicht 160 auf. Somit ist die erste Metallisierung 170 im Bereich des Grabens 150 durch die Passivierungsschicht 160 elektrisch ge¬ gen den n-dotierten Bereich 110 und den p-dotierten Bereich 120 des ersten Laserchips 100 isoliert.
Die zweite Metallisierung 180 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Beispielsweise kann die zweite Metallisierung 180 Gold aufweisen. Die zweite Metallisierung 180 bedeckt die Unterseite 102 des ersten Laserchips 100 flächig und steht dadurch in elektrisch leitendem Kontakt zum n-dotierten Bereich 110 des ersten Laserchips 100. Die zweite Metallisie¬ rung 180 kann jedoch auch entfallen.
Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht des ersten Laserchips 100 nach dem Vereinzeln des ersten Laserchips 100. Der erste Laserchip 100 wurde entlang der mittig durch den Graben 150 verlaufenden Trennebene 11 von dem zweiten Laserchip 200 ge- trennt. Entsprechend wurde der erste Laserchip 100 von weite¬ ren an den Laserchip 100 angrenzenden Laserchips des Wafers 10 getrennt. Das Vereinzeln des ersten Laserchips 100 kann beispielsweise durch Brechen erfolgt sein. In diesem Fall können die durch das Vereinzeln des ersten Laserchips 100 gebildeten Seitenflächen 104, 105 und die Stirnseite 103 sehr glatt ausgebildet sein. Das Vereinzeln des Laserchips 100 kann aber beispielsweise auch durch Zersägen des Wafers 10 erfolgt sein.
Durch das Trennen des ersten Laserchips 100 von dem zweiten Laserchip 200 ist der Graben 150 zwischen dem ersten Laserchip 100 und dem zweiten Laserchip 200 zerteilt worden. Die an dem ersten Laserchip 100 ausgebildete Hälfte des Grabens 150 bildet nun eine an der ersten Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 ausgebildete Stufe 153. Ein an die Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 angrenzender Teil der ersten Seitenfläche 104 bildet einen zurückversetzten Teil 154, der gegenüber den übrigen Teilen der ersten Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 um eine Montagetiefe 155 zurückversetzt ist. Die Montagetiefe 155 beträgt etwa die Hälfte der Breite 151 des Grabens 150. Beispielsweise kann die Montagetiefe 155 5 ym betragen. Im zurückversetzten Teil 154 der ersten Seitenfläche 104 sind Teile der Passivierungsschicht 160 und der ersten Metallisie¬ rung 170 angeordnet. Dabei ist die erste Metallisierung 170 im zurückversetzten Teil 154 durch die Passivierungsschicht 160 elektrisch gegen den n-dotierten Bereich 110 und den p- dotierten Bereich 120 des ersten Laserchips 100 isoliert. Die erste Metallisierung 170 ist jedoch im Bereich der Wellenleiterstruktur 140 an der Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 elektrisch leitend mit dem p-dotierten Bereich 120 des ersten Laserchips 100 verbunden.
An der der ersten Seitenfläche 104 gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 105 des ersten Laserchips 100 kann eine zur Stufe 153 symmetrische Stufe ausgebildet sein. In diesem Fall weist auch die zweite Seitenfläche 105 einen zurückversetzten Teil auf, in den sich die Passivierungsschicht 160 und die erste Metallisierung 170 erstrecken. Eine Stufe an der zweiten Seitenfläche 105 ist in der Darstellung der Figur 4 nicht gezeigt und kann auch entfallen.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Laserchips 100 in einem der Darstellung der Figur 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Der erste Laserchip 100 ist mit einem im Wesentlichen spiegelbildlich zum ersten Laserchip
100 ausgebildeten dritten Laserchip 300 verbunden worden. Der dritte Laserchip 300 kann beispielsweise durch den im Wafer 10 dem ersten Laserchip 100 benachbarten zweiten Laserchip 200 gebildet sein. Der dritte Laserchip 300 kann jedoch auch ein anderer, entsprechend ausgebildeter Laserchip sein. Der dritte Laserchip 300 kann auch von einem anderen Wafer stammen als der erste Laserchip 100.
Der erste Laserchip 100 und der dritte Laserchip 300 sind derart zusammengefügt, dass die Oberseite 101 des ersten La¬ serchips 100 der Oberseite des dritten Laserchips 300 benach¬ bart gegenüberliegt. Die Wellenleiterstruktur 140 des ersten Laserchips 100 ist parallel zur Wellenleiterstruktur des dritten Laserchips 300 orientiert. Die erste Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 ist mit möglichst hoher Genauigkeit koplanar zur ersten Seitenfläche des dritten Laserchips 300 angeordnet .
Der erste Laserchip 100 ist dadurch mit dem dritten Laserchip 300 verbunden, dass die an der Oberseite 101 des ersten La¬ serchips 100 angeordnete erste Metallisierung 170, beispiels¬ weise durch Löten, elektrisch leitend mit der ersten Metallisierung des dritten Laserchips 300 verbunden ist. Die
elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Metalli- sierungen 170 des ersten Laserchips 100 und des dritten La¬ serchips 300 lässt sich beispielsweise besonders einfach her¬ stellen, wenn die erste Metallisierung 170 des ersten Laserchips 100 Gold aufweist und die erste Metallisierung des dritten Laserchips 300 Zinn aufweist. In diesem Fall stammen der erste Laserchip 100 und der dritte Laserchip 300 von unterschiedlichen Wafern. Der zurückversetzte Teil 154 an der ersten Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 schließt etwa koplanar an den zu¬ rückversetzten Teil der ersten Seitenfläche des dritten Laserchips 300 an. Gemeinsam bilden die zurückversetzten Teile
154 des ersten Laserchips 100 und des dritten Laserchips 300 einen Montagegraben 190. Im Montagegraben 190 sind die elektrisch leitend miteinander verbundenen ersten Metallisierungen 170 des ersten Laserchips 100 und des dritten Laser¬ chips 300 zugänglich. Der Montagegraben 190 weist in Richtung senkrecht zur ersten Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 die Montagetiefe
155 auf. In Richtung senkrecht zur Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 weist der Montagegraben 190 eine Montagebreite
156 auf. Die Montagebreite 156 entspricht etwa dem Doppelten der Tiefe 152 des im Wafer 10 angelegten Grabens 150. Bei¬ spielsweise kann die Montagebreite 156 des Montagegrabens 190 60 ym betragen.
Figur 6 zeigt eine Seitenansicht eines Laserbauelements 500. Figur 7 zeigt eine Aufsicht auf das Laserbauelement 500.
Das Laserbauelement 500 umfasst die miteinander verbundenen Laserchips 100, 300 der Figur 5. Ferner umfasst das Laserbau¬ element 500 einen Träger 400. Der Träger 400 weist eine Ober- fläche 401 auf. Der Träger 400 weist ein thermisch gut lei¬ tendes Material auf und ist zumindest an der Oberfläche 401 elektrisch isolierend ausgebildet. Der Träger 400 kann bei¬ spielsweise als Metallkernplatine ausgebildet sein. Der Trä¬ ger 400 kann aber beispielsweise auch einen thermisch beson- ders gut leitenden Werkstoff wie Diamant aufweisen. An der Oberfläche 401 des Trägers 400 sind ein erster Lotkon¬ takt 410, ein zweiter Lotkontakt 420 und ein dritter Lotkontakt 430 angeordnet. Die Lotkontakte 410, 420, 430 sind je¬ weils elektrisch gegeneinander isoliert. Die Lotkontakte 410, 420, 430 sind bevorzugt als SMD-Lotkontakte ausgebildet, die sich für eine Oberflächenmontage eignen, beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow- Löten) . Der erste Lotkontakt 410 ist mittig zwischen dem zweiten Lot¬ kontakt 420 und dem dritten Lotkontakt 430 angeordnet. Der erste Lotkontakt 410 weist eine Breite 411 auf. Die Breite 411 ist kleiner als die Montagebreite 156 des Montagegrabens 190 der Kombination aus erstem Laserchip 100 und drittem La- serchip 300. Beispielsweise kann die Breite 411 des ersten Lotkontakts 410 30 ym betragen. In Richtung senkrecht zur Verbindungsrichtung zwischen erstem Lotkontakt 410, zweitem Lotkontakt 420 und drittem Lotkontakt 430 sind der erste Lot¬ kontakt 410, der zweite Lotkontakt 420 und der dritte Lotkon- takt 430 als Streifen ausgebildet und weisen eine Länge auf, die etwa der Länge der Seitenflächen 104, 105 der Laserchips 100, 300 in zu den Oberseiten 101 der Laserchips 100, 300 pa¬ rallele Richtung entspricht. Das durch den ersten Laserchip 100 und den dritten Laserchip 300 gebildete Paket ist derart an der Oberfläche 401 des Trä¬ gers 400 angeordnet, dass die ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 der Oberfläche 401 des Trägers 400 zuge¬ wandt sind. Der Montagegraben 190 ist etwa zentriert über dem ersten Lotkontakt 410 angeordnet. Der im Montagegraben 190 zugängliche Teil der ersten Metallisierung 170 ist elektrisch leitend mit dem ersten Lotkontakt 410 verbunden. Die Verbin¬ dung zwischen der ersten Metallisierung 170 und dem ersten Lotkontakt 410 kann beispielsweise durch einen Lötprozess, etwa durch Wiederaufschmelzlöten, hergestellt sein.
Über die erste Metallisierung 170 besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Lotkontakt 410 an der Oberfläche 401 des Trägers 400 und den p-dotierten Bereichen 120 des ersten Laserchips 100 und des dritten Laserchips 300. Durch die Passivierungsschicht 160 des ersten Laserchips 100 und des dritten Laserchips 300 ist der erste Lotkontakt 410 im Bereich des Montagegrabens 190 gegen die n-dotierten Be¬ reiche 110 der Laserchips 100, 300 isoliert. Da die Breite 411 des ersten Lotkontakts 410 geringer als die Montagebreite 156 des Montagegrabens 190 ist und der Montagegraben 190 etwa zentriert über dem ersten Lotkontakt 410 angeordnet ist, be- steht auch keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Lotkontakt 410 und den n-dotierten Bereichen 110 an den ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 außerhalb des Montagegrabens 190.
Die erste Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 steht in elektrisch leitendem Kontakt mit dem zweiten Lotkontakt 420 an der Oberfläche 401 des Trägers 400. Entsprechend steht die erste Seitenfläche des dritten Laserchips 300 in elektrisch leitendem Kontakt zu dem dritten Lotkontakt 430 an der Oberfläche 401 des Trägers 400. Die Verbindungen zwischen dem zweiten Lotkontakt 420 und der ersten Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 sowie zwischen dem dritten Lotkontakt 430 und der ersten Seitenfläche des dritten Laserchips 300 sind bevorzugt ebenfalls durch Löten, beispielsweise Wieder¬ aufschmelzlöten, hergestellt.
Über die erste Seitenfläche 104 des ersten Laserchips 100 be¬ steht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Lotkontakt 420 an der Oberfläche 401 des Trägers 400 und dem n-dotierten Bereich 110 des ersten Laserchips 100. Über die erste Seitenfläche des dritten Laserchips 300 besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten Lotkontakt 430 an der Oberfläche 401 des Trägers 400 und dem n- dotierten Bereich des dritten Laserchips 300. Bevorzugt be- steht außerdem eine direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Lotkontakt 410 und der zweiten Metallisierung 180 an der Unterseite 102 des ersten Laserchips 100. Entsprechend besteht bevorzugt auch eine direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Metallisierung an der Unterseite des dritten Laserchips 300. In diesem Fall können die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Lotkontakten 420, 430 und den n-dotierten Bereichen 110 der Laserchips 100, 300 vorteilhafterweise besonders zuverlässig und niederohmig ausgebildet sein. Die zweiten Metallisierungen 180 können aber auch entfallen.
Zwischen dem ersten Lotkontakt 410 und dem zweiten Lotkontakt 420 des Trägers 400 kann eine elektrische Spannung über den aktiven Bereich 130 des ersten Laserchips 100 angelegt wer¬ den, um den ersten Laserchip 100 zur Emission eines Laserstrahls zu veranlassen. Der Laserstrahl wird durch den ersten Laserchip 100 im Emissionsbereich 131 in eine zur Stirnseite 103 etwa senkrechte Abstrahlrichtung 510 emittiert. Ein elektrischer Strom fließt dabei vom ersten Lotkontakt 410 über die erste Metallisierung 170, den p-dotierten Bereich 120 in der Wellenleiterstruktur 140 des ersten Laserchips 100, den aktiven Bereich 130 des ersten Laserchips 100 und den n-dotierten Bereich 110 des ersten Laserchips 100 zum zweiten Lotkontakt 420 des Trägers 400. Zwischen dem ersten Lotkontakt 410 und dem dritten Lotkontakt 430 des Trägers 400 kann eine elektrische Spannung über den aktiven Bereich des dritten Laserchips 300 angelegt werden, um den dritten Laser- chip 300 zur Emission eines Laserstrahls zu veranlassen. Der Laserstrahl wird von dem dritten Laserchip 300 im Emissionsbereich des dritten Laserchips 300 in die etwa senkrecht zur Stirnseite des dritten Laserchips 300 orientierte Abstrahl¬ richtung 510 abgestrahlt. Ein elektrischer Strom fließt dabei vom ersten Lotkontakt 410 durch die erste Metallisierung 170, den p-dotierten Bereich in der Wellenleiterstruktur des dritten Laserchips 300 über den aktiven Bereich des dritten Laserchips 300 zum n-dotierten Bereich des dritten Laserchips 300 und weiter zum dritten Lotkontakt 430 des Trägers 400. Das Laserbauelement 500 ermöglicht es, den ersten Laserchip 100 und den dritten Laserchip 300 getrennt voneinander anzusteuern . Die Emissionsbereiche 131 des ersten Laserchips 100 und des dritten Laserchips 300 des Laserbauelements 500 weisen einen Abstand 501 voneinander auf. Der Abstand 501 zwischen den Emissionsbereichen 131 entspricht etwa der Summe aus dem Dop- pelten des Abstands 132 des Emissionsbereichs 131 des ersten Laserchips 100 von der Oberseite 101 des ersten Laserchips 100 und der Dicke der beiden ersten Metallisierungen 170 der Laserchips 100, 300. Der Abstand 501 der Emissionsbereiche 131 ist bevorzugt kleiner als 20 ym.
Der geringe Abstand 501 zwischen den Emissionsbereichen 131 der Laserchips 100, 300 des Laserbauelements 500 erlaubt es vorteilhafterweise, die durch die beiden Laserchips 100, 300 des Laserbauelements 500 emittierten Laserstrahlen optisch als einen gemeinsamen Laserstrahl zu behandeln. Hierzu kann das Laserbauelement 500 beispielsweise eine geeignete gemein¬ same Optik für die beiden durch die Laserchips 100, 300 emit¬ tierten Laserstrahlen aufweisen. Trotz ihres geringen Abstands 501 sind die durch die Laser¬ chips 100, 300 des Laserbauelements 500 emittierten Laser¬ strahlen optisch nicht gekoppelt. Das bedeutet, dass die ak¬ tiven Bereiche 130 und Resonatoren 141 der Laserchips 100, 300 und die durch die Laserchips 100, 300 emittierten Laser- strahlen sich gegenseitig nicht beeinflussen.
Der durch die optische Zusammenschaltung der durch die Laserchips 100, 300 der Laserbauelements 500 emittierten Laser¬ strahlen gebildete Laserstrahl kann eine hohe optische Aus- gangsleistung aufweisen. Da die durch die Laserchips 100, 300 emittierten Teilstrahlen jedoch an voneinander getrennten Emissionsbereichen 131 der Laserchips 100, 300 emittiert wer¬ den, ist die Facettenbelastung an den Emissionsbereichen 131 des ersten Laserchips 100 und des dritten Laserchips 300 ge- ring, sodass nur ein geringes Risiko einer optisch induzierten, thermischen Zerstörung besteht. Während des Betriebs des Laserbauelements 500 im ersten La¬ serchip 100 und im dritten Laserchip 300 anfallende Abwärme kann von den aktiven Bereichen 130 der Laserchips 100, 300 über die ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 in den Träger 400 abfließen. Dabei muss die Abwärme vorteilhaf¬ terweise nur die kurze Wegstrecke zwischen den aktiven Berei¬ chen 130 und den ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 zurücklegen, wodurch sich für die abfließende Abwärme nur ein geringer Wärmewiderstand ergibt.
Die durch die Laserchips 100, 300 des Laserbauelements 500 emittierten Laserstrahlen weisen in Richtung senkrecht zur Oberfläche 401 des Trägers 400 eine geringere Strahldivergenz auf als in Richtung parallel zur Oberfläche 401 des Trägers 400. Beispielsweise können die durch die Laserchips 100, 300 emittierten Laserstrahlen in Richtung senkrecht zur Oberfläche 401 des Trägers 400 eine Strahldivergenz von 8° und in Richtung parallel zur Oberfläche 401 des Trägers 400 eine Strahldivergenz von 22° aufweisen. Die geringe Strahldiver- genz der durch die Laserchips 100, 300 emittierten Laserstrahlen in Richtung senkrecht zur Oberfläche 401 des Trägers 400 erlaubt es, die Stirnseiten 103 der Laserchips 100, 300 des Laserbauelements 500 zurückversetzt gegen eine Kante des Trägers 400 anzuordnen, ohne dass es an der Kante des Trägers 400 zu einer Abschattung der durch die Laserchips 100, 300 emittierten Laserstrahlen kommt. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise eine gewisse Montagetoleranz bei der Anordnung des Pakets der Laserchips 100, 300 an der Oberfläche 401 des Trägers 400.
Da die ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 des Laserbauelements 500 während des Zerteilens des Wafers 10 durch Brechen hergestellt sein können, können die ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 eine besonders geringe Oberflächenrauigkeit aufweisen. Beispielsweise können die ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 eine Ober- flächenrauigkeit im Bereich von 50 nm aufweisen. Hierdurch ist die Anordnung der ersten Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 an der Oberfläche 401 des Trägers 400 besonders ein¬ fach und es ergeben sich gute thermische und elektrische Kon¬ takte zwischen den Seitenflächen 104 der Laserchips 100, 300 und den Lotkontakten 420, 430 an der Oberfläche 401 des Trä- gers 400.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung der Laserchips 100, 300 des Laserbauelements 500 besteht darin, dass die Laserchips 100, 300 an der Oberfläche 401 des Trägers 400 einen geringe- ren Platzbedarf aufweisen, als dies bei einer Anordnung der Laserchips 100, 300, bei der die Oberseiten 101 oder die Un¬ terseiten 102 der Laserchips 100, 300 der Oberfläche 401 des Trägers 400 zugewandt sind, der Fall wäre. Dies ermöglicht es, das Laserbauelement 500 besonders kompakt auszubilden. Außerdem kann der Träger 400 des Laserbauelements 500 dadurch mit besonders kleiner Oberfläche 401 ausgebildet sein, was es ermöglicht, den Träger 400 aus einem teuren Material auszu¬ bilden . Es ist möglich, an der Oberfläche 401 des Trägers 400 eine
Stufe vorzusehen. In diesem Fall ist der erste Lotkontakt 410 an der Oberseite der Stufe angeordnet und dadurch in Richtung senkrecht zur Oberfläche 401 des Trägers 400 deutlich höher als der zweite Lotkontakt 420 und der dritte Lotkontakt 430. In diesem Fall kann die Montagetiefe 155 beispielsweise einen Wert zwischen 10 ym und 100 ym aufweisen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er- findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt.
Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Bezugs zeichenliste
10 Wafer
11 Trennebene
100 erster Laserchip
101 Oberseite
102 Unterseite
103 Stirnseite
104 erste Seitenfläche
105 zweite Seitenfläche 110 n-dotierter Bereich 120 p-dotierter Bereich 130 aktiver Bereich
131 Emissionsbereich
132 Abstand
140 Wellenleiterstruktur
141 Resonator
150 Graben
151 Breite
152 Tiefe
153 Stufe
154 zurückversetzter Teil 155 Montagetiefe
156 Montagebreite
160 Passivierungsschicht
170 erste Metallisierung
180 zweite Metallisierung 190 Montagegraben
200 zweiter Laserchip
300 dritter Laserchip 400 Träger
401 Oberfläche
410 erster Lotkontakt
411 Breite zweiter Lotkontakt dritter Lotkontakt Laserbauelement Abstand
Abstrahlrichtung

Claims

Laserbauelement (500)
mit einem kantenemittierenden ersten Laserchip (100) mit einer Oberseite (101), einer Unterseite (102), einer Stirnseite (103) und einer Seitenfläche (104),
wobei an der Stirnseite (103) ein Emissionsbereich (131) ausgebildet ist,
wobei die Seitenfläche (104) senkrecht zur Oberseite (101) und zur Stirnseite (103) orientiert ist,
wobei an der Oberseite (101) eine erste Metallisierung (170) angeordnet ist,
wobei an der Seitenfläche (104) eine Stufe (153) ausge¬ bildet ist, durch die ein an die Oberseite (101) angren¬ zender Teil (154) der Seitenfläche zurückversetzt ist, wobei im zurückversetzten Teil (154) der Seitenfläche (104) eine Passivierungsschicht (160) angeordnet ist, wobei der Laserchips (100) auf einem Träger (400) ange¬ ordnet ist,
wobei die Seitenfläche (104) einer Oberfläche (401) des Trägers (400) zugewandt ist,
wobei ein an der Oberfläche (401) des Trägers (400) ange ordneter erster Lotkontakt (410) elektrisch leitend mit der ersten Metallisierung (170) verbunden ist.
Laserbauelement (500) gemäß Anspruch 1,
wobei die Seitenfläche (104) des ersten Laserchips (100) über einen an der Oberfläche (401) des Trägers (400) an¬ geordneten zweiten Lotkontakt (420) mit dem Träger (400) verbunden ist.
Laserbauelement (500) gemäß Anspruch 2,
wobei der zweite Lotkontakt (420) elektrisch leitend mit der Unterseite (102) des ersten Laserchips (100) verbun¬ den ist.
Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche, wobei an der Unterseite (102) des ersten Laserchips (100) eine zweite Metallisierung (180) angeordnet ist.
5. Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An- Sprüche,
wobei die erste Metallisierung (170) die Oberseite (101) des ersten Laserchips (100) mit einer Oberseite eines zweiten Laserchips (300) verbindet. 6. Laserbauelement (500) gemäß Anspruch 5,
wobei der zweite Laserchip (300) spiegelbildlich zu dem ersten Laserchip (100) ausgebildet und angeordnet ist.
7. Laserbauelement (500) gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, wobei ein Abstand (501) zwischen dem Emissionsbereich
(131) des ersten Laserchips (100) und einem Emissionsbe¬ reich des zweiten Laserchips (300) kleiner als 20 ym ist.
8. Laserbauelement (500) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine Seitenfläche des zweiten Laserchips (300) über einen an der Oberfläche (401) des Trägers (400) angeord¬ neten dritten Lotkontakt (430) mit dem Träger (400) verbunden ist. 9. Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei ein Abstand (132) zwischen der Oberseite (101) und dem Emissionsbereich (131) kleiner als 10 ym ist. 10. Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei der zurückversetzte Teil (154) der Seitenfläche (104) um 1 ym bis 10 ym zurückversetzt ist. 11. Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei sich der zurückversetzte Teil (154) der Seitenflä¬ che (104) von der Oberseite (101) des ersten Laserchips (100) 10 ym bis 50 ym in Richtung der Unterseite (102) des ersten Laserchips (100) erstreckt.
12. Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei ein p-dotierter Bereich (120) des ersten Laserchips (100) an die Oberseite (101) angrenzt,
wobei ein n-dotierter Bereich (110) des ersten Laserchips (100) an die Unterseite (102) angrenzt.
13. Laserbauelement (500) gemäß einem der vorhergehenden An¬ sprüche,
wobei der erste Lotkontakt (410) an einer an der Oberflä¬ che (401) des Trägers (400) ausgebildeten Stufe angeord¬ net ist.
14. Verfahren zum Herstellen eines Laserbauelements (500) mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Wafers (10) mit einem ersten Laserchip (100) und einem zweiten Laserchip (200);
- Anlegen eines Grabens (150), der sich von einer Oberseite (101) des ersten Laserchips (100) und des zweiten Laserchips (200) in den Wafer (10) hinein erstreckt, wobei der Graben (150) zwischen dem ersten Laserchip (100) und dem zweiten Laserchip (200) angeordnet ist, wobei der Graben (150) parallel zu einem Resonator (141) des ersten Laserchips (100) orientiert ist;
- Anordnen einer Passivierungsschicht (160) in dem Graben (150) ;
- Anordnen einer ersten Metallisierung (170) auf der Oberseite (1019 des ersten Laserchips (100);
- Trennen des ersten Laserchips (100) und des zweiten La¬ serchip (200) entlang einer Trennebene (11), die durch den Graben (150) verläuft, wobei an der Trennebene (11) Seitenflächen (104) des ersten Laserchips (100) und des zweiten Laserchips (200) gebildet werden;
- Anordnen des ersten Laserchips (100) auf einem Träger (400), wobei die Seitenfläche (104) des ersten Laserchips (100) einer Oberfläche (401) des Trägers (400) zugewandt wird,
wobei ein an der Oberfläche (401) angeordneter erster Lotkontakt (410) elektrisch leitend mit der ersten Metal- lisierung (170) verbunden wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14,
wobei das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst :
- Verbinden der Oberseite (101) des ersten Laserchips
(100) mit einer Oberseite eines dritten Laserchips (300) mittels der ersten Metallisierung (170).
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 und 15,
wobei der erste Lotkontakt (410) durch Wiederaufschmelz löten mit der ersten Metallisierung (170) verbunden wir
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