JP6938762B2 - 複数のレーザダイオードを製造する方法およびレーザダイオード - Google Patents

Description

ここで示されるのは、複数のレーザダイオードを製造する方法である。特に、結合体に存在する複数のレーザバーから、レーザダイオードが個別化される。さらにここでは、この方法によって製造可能なレーザダイオードが示される。

結合体に配置されたレーザバーを個別化するための考えられ得る方法は、レーザバーを破断することである。この際に結合体は、好適には所期のように、レーザバーに使用される材料の結晶面において破断され、これにより、製造すべきレーザダイオードのレーザ面が構成されるようにする。理想的には、レーザ動作に適したわずかな粗さおよび十分な光学反射率を有するようにするために、破断面は、原子レベルで平坦である。

しかしながらこのレーザ面を構成することは、技術的な挑戦である。というのは、例えば、破断プロセスの種類、入れられた刻み目における破断の開始、ならびにレーザバー結合体の大局的および局所的な応力比のような種々異なる要因により、レーザ面の品質に影響が及ぼされるからである。例えば、応力比が不適切であると、結晶の段がレーザ面に発生することがあり、この結晶の段は、第１には、反射率を悪化させて光出力をより少なくしてしまい、第２には、品質危険を生じさせる。というのは結晶の段は、自発的な破損に結び付き得るからである。しかしながら、レーザバー結合体の根本的な構造は、容易に変更することはできない。というのは、この構造の変更は、第１には、破断を損ない、第２には、完成したレーザダイオードの機能を損ない得るからである。

本発明の課題は、複数のレーザダイオードを製造する改善された方法を示すことである。この課題は、特に、方法についての独立請求項の特徴を有する製造方法によって解決される。

本発明の別の課題は、改善された品質を備えたレーザダイオードを示すことである。この課題は、特に、レーザダイオードについての独立請求項の特徴を有するレーザダイオードによって解決される。

製造方法およびレーザダイオードの有利な発展形態は、従属請求項の対象である。

少なくとも１つの実施形態によれば、複数のレーザダイオードを製造する方法は、以下の方法ステップを有する。すなわち、
・結合体に複数のレーザバーを準備するステップを有し、ここでレーザバーは、並んで配置された複数のレーザダイオード素子をそれぞれ含んでおり、レーザダイオード素子は、共通の基板と、基板に配置されたそれぞれ１つの半導体積層体とを有しており、隣接した２つのレーザバー間に延びるそれぞれ１つの長手方向分離面において結合体を切り分けることにより、製造すべきレーザダイオードのレーザ面を形成し、
上記方法はさらに、
・少なくとも１つの長手方向分離面において結合体を構造化し、基板に構造化領域を形成するステップを有する。

上で述べた方法ステップは、示した順番で実行される。

有利には、光学反射率のために半導体積層体ほど重要でない基板を構造化することにより、レーザ設計に根本的に介入することを避けることができる。

結合体に複数のレーザバーを準備するステップには、好適には、基板と、複数の半導体層を含む半導体積層体とを準備することが含まれる。半導体積層体は、好適には、それぞれのレーザダイオード素子に半導体積層体を対応付けできるように構造化されている。

半導体積層体には、特に、電磁ビームを形成するのに適した少なくとも１つの活性ゾーンが含まれている。半導体積層体の層は、好適には、少なくとも１つのＩＩＩ／Ｖ族半導体材料、例えば、材料系ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰ、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮまたはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＡｓ、ただしそれぞれ０≦ｘ、ｙ≦１かつｘ＋ｙ≦１、からの材料を含んでいる。ＩＩＩ／Ｖ族半導体材料は、紫外のスペクトル領域（ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ）において、可視のスペクトル領域（特に青から緑のビームについてはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ、または特に黄色から赤色のビームについてはＩｎｘＧａｙＡｌｌ−ｘ−ｙＰ）にわたり、赤外のスペクトル領域（ＩｎｘＧａｙＡｌｌ−ｘ−ｙＡｓ）までにおいて、特に適している。基板用の材料としては、例えばサファイア、ＳｉＣ、ＩｎＰ、ＧａＡｓおよび／またはＧａＮが対象となる。基板は、例えば、半導体積層体が層状に順次に成長させられる成長基板である。

半導体積層体の活性ゾーンは、好適には、ビーム形成のためにｐｎ接合部、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）または多量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する。量子井戸構造という語には、本発明の枠内において、特に、閉じ込め（コンファインメント）により、荷電粒子が、複数のエネルギ状態に量子化される任意の構造が含まれる。特に、量子井戸構造という語には、量子化の次元について規定は含まれていない。したがって量子井戸構造には、特に、量子井戸、量子細線および量子ドットおよびこれらの構造の任意の組み合わせが含まれる。

さらに、半導体積層体は、特にｎ型半導体領域およびｐ型半導体領域を有し、これらの間には活性ゾーンが配置されている。ｎ型半導体領域、活性ゾーンおよびｐ型半導体領域は、１つ以上の層をそれぞれ有していてよい。ｎ型半導体領域と、活性ゾーンと、ｐ型半導体領域とが、ドーピングされていない１つ以上の層を含むことが可能である。

長手方向分離面は、好適には、個々のレーザバーに沿って、特に個々のレーザバーの配向方向に対して平行に配置されている。好適には、長手方向分離面と、長手方向分離面に対して横方向に延びる横方向分離面とにおいて、結合体を複数のレーザダイオードに個別化する。この方法の好ましい一実施形態では、長手方向分離面および横方向分離面において破断することにより、結合体を個別化する。結合体において、有利には、基板とは反対側の面に、結合体を所期のように切り分けるために設けられる分離箇所を長手方向分離面の面に形成する。さらに、結合体は、基板とは反対側の面に、横方向分離面に沿って、別の複数の分離箇所を有するように形成可能である。これらの分離箇所は、特に、所期の切り分けを可能にする、結合体における凹みである。

「レーザ面」とは、本発明において、完成したレーザダイオードにおいて光共振器の一部を形成する、レーザダイオード素子のそれぞれ１つの境界面、特に側面のことと理解される。レーザ面は、平坦に形成されている点が特徴である。ここで「平坦」とは、特に、レーザ面の表面粗さが、このレーザダイオードによって動作時に形成される光の波長よりも格段に小さく、好ましくは波長の半分よりも、特に好ましくは波長の４分の１よりも小さいことである。

この方法の好ましい一実施形態において、レーザダイオード素子は、１つのコンタクト領域、特にｐ導電型コンタクト領域を第１主面にそれぞれ有するように形成されている。完成したレーザダイオードにおいて、このコンタクト領域は、電気接続領域として使用される。さらに、レーザダイオード素子は、第１主面とは反対側の第２主面に、別のコンタクト領域、特にｎ導電型のコンタクト領域をそれぞれ有するように形成可能である。完成したレーザダイオードにおいて、この別のコンタクト領域は、別の電気接続領域として使用される。コンタクト領域用の適切な材料は、導電性材料、好適には純粋な金属または金属化合物である。

結合体の構造化は、機械的なソーイングを用いて、またはエッチング手法を用いて行うことが可能である。考えられ得るエッチング手法は、例えば、レーザエッチング、湿式化学エッチングまたは乾式エッチングである。この構造化には、特に、基板の材料の削り取りが含まれており、すなわち基板の厚さが局所的に減少される。

この構造化により、長手方向分離面に配置される構造化領域を基板に形成可能である。好適には、この構造化領域は、レーザバーの配向方向に対して平行に延びる主延在方向を有する。特に好ましくは、この構造化領域は、長手方向分離面に関して軸対称に構成される。

所期のように設けられた構造化領域により、応力分布に有利に影響を及ぼすことが可能である。発明者が発見したのは、この構造化領域を用いれば、レーザバー結合体の第１主面に加わる最大の引張強さを増大できることである。さらに、この構造化領域を用いれば、第１主面とは反対側の第２主面に加わる最大の圧縮強さを増大させることができる。例えば、レーザバー結合体の厚さを局所的に２０％だけ減少させると、最大の引張強さを２倍〜１０倍に増大させることができる。達成可能な値は、構造化領域の形状に依存して変化する。第１主面において最大の引張強さを増大させることにより、切り分けプロセスに特に有利に影響が及ぼされ、レーザ面の品質が改善される。

少なくとも１つの実施形態によれば、構造化領域は、長手方向分離面に沿って、もしくはその主延在方向に沿って、連続的に、すなわちつながって延びる凹設部を有する。この構造化領域は、特にただ１つの凹設部だけを有する。このただ１つの凹設部は、長手方向分離面に沿って、大部分がレーザバー結合体を貫通して延在する。択一的には、この構造化領域は、長手方向分離面に沿って互いに分離された複数の凹設部を有していてよく、隣接する２つの凹設部は、基板領域によってそれぞれ互いに分離されている。好適には、少なくとも１つの凹設部は、水平方向に、すなわち基板の主延在面に対して平行な方向に、少なくとも部分的に基板によって画定される。少なくとも１つの凹設部の深さは、好適には、両端の値を含めて、結合体の厚さの１０〜９０％である。特に、この深さは、両端の値を含めて１μｍ〜１００μｍである。

好ましい一実施形態において、連続的に延びる凹設部は、角柱状、例えば平行６面体状、または（半）円柱状の形状を有する。この場合に、長手方向分離面に対して平行に配置される長手方向断面において、凹設部は、特に多角形の形状を有する。例えば、連続的に延びる凹設部は、長手方向分離面に対して平行に配置される長手方向断面において、矩形の形状を有していてよい。特に、この際には、凹設部の深さは、長手方向分離面に沿って変化しない。

さらに、連続的に延びる凹設部は、長手方向分離面に沿って、深さが異なりかつ交互に配置される領域を有していてよい。特に、深い方の領域は、レーザダイオード素子の領域に配置されており、これにより、特にレーザダイオード素子の領域において、応力比に影響を及ぼすことができる。好適には、深い方の領域は、レーザダイオード素子の幅よりも大きな幅をそれぞれ有する。

連続的に延びる凹設部は、組み合わされた形状を有していてよい。例えば、この組み合わせられた形状は、大きい方の部分領域と、この大きい方の部分領域に隣り合う複数の小さい方の部分領域とから構成可能である。好適には、小さい方の部分領域は、大きい方の部分領域に垂直方向に続いている。垂直方向とは、特に、半導体積層体が基板に続いている方向のことである。例えば、大きい方の部分領域は角柱、特に平行６面体の形状を有していてよい。さらに、小さい方の部分領域は、角柱、特に平行６面体、角錐または半球の形状を有していてよい。特に、深い方の領域は、大きい方の部分領域の一部分と、小さい方の部分領域とからそれぞれ組み合わせされ、これに対し、別の領域は、大きい方の部分領域の一部分から構成される。好適には、小さい方の部分領域は、レーザダイオード素子の幅よりも大きな幅をそれぞれ有する。レーザダイオード素子もしくはレーザダイオードの幅は、好適には、両端の値を含めて５０μｍ〜１０００μｍであり、特に好ましくは１００μｍ〜４００μｍである。特に、深い方の領域もしくは小さい方の部分領域の幅は、レーザダイオード素子もしくはレーザダイオードの２倍である。

少なくとも１つの実施形態によれば、構造化領域は、複数の凹設部を有する。これらの凹設部は、長手方向分離面に対して平行に配置された長手方向断面において、多角形または半円の形状をそれぞれ有していてよい。凹設部は、角柱、特に平行６面体、角錐、円柱または半球の形状を有していてよい。好適には、凹設部は、レーザダイオード素子の幅よりも大きな幅をそれぞれ有する。

好ましい一実施形態において、構造化領域は、長手方向分離面に対して垂直に配置された横断面において、多角形または半円の形状を有する。特に、少なくとも１つの凹設部は、横断面において多角形の形状、例えば矩形の形状、または、例えば半楕円または半円に似た半円状の形状を有していてよい。長手方向分離面に対して垂直に定められる、構造化領域の最大の横方向寸法は、好適には、両端の値を含めて０．５〜５０μｍである。

少なくとも１つの実施形態によれば、構造化領域は、半導体積層体とは反対側を向いた、基板の表面から出発して基板に入り込んで延在している。好適には、半導体積層体とは反対側を向いた、基板の表面は、レーザバー結合体の第２主面によって定められる、レーザバー結合体の背面に配置されている。構造化領域は、少なくとも部分的に基板を突き抜けている。言い換えると、構造化領域は、基板において終端するか、または基板を貫通して延在し、基板を完全に突き抜けることが可能である。

この方法の少なくとも１つの実施形態によれば、レーザダイオード素子の半導体積層体は、ウェブ構造部を有するようにそれぞれ形成されている。特にこのウェブ構造部は、特に、横方向分離面に対して平行に延びる主延在方向を有しかつ半導体積層体の盛り上がった領域によって形成される。完成したレーザダイオードは、好適には、いわゆるリッジ導波路レーザダイオードであり、ウェブ構造部は、放射光用のラテラル導波路として作用する。択一的には、レーザダイオードをブロードエリアレーザとして構成可能である。この際には、ウェブ構造部の形成が省略される。

レーザダイオードの少なくとも１つの実施形態によれば、このレーザダイオードは、基板と、電磁ビームを形成するのに適した活性ゾーンを含みかつ基板に配置された半導体積層体とを有する半導体基体を含んでいる。半導体基体は、第１主面と、第１主面とは反対側の第２主面と、第１主面および第２主面に対してそれぞれ横方向に配置されている少なくとも１つの第１および第２レーザ面とを有する。「横方向」とは、レーザ面のそれぞれの法線ベクトルが、第１主面および／または第２主面の法線ベクトルに対して平行に延びていないことを意味する。好適には、レーザ面は、それぞれ水平方向に半導体基体を画定している。水平方向は、特に、基板の主延在面に対して平行に配置されている平面内に配置されている。第１主面とは、好適には、基板とは反対側を向いた、活性ゾーンの側で半導体基体を画定する、半導体積層体の表面のことである。半導体基体は、レーザ面の他に、第１主面および第２主面に対してそれぞれ横方向に配置されている別の側面を有していてよい。

有利には、レーザダイオードは、第２主面と、２つのレーザ面のうちの少なくとも１つとの間の移行部に設けられている少なくとも１つの構造化面領域を有する。構造化面領域は、凹部を有する。半導体基体は、凹部の領域において厚さが減少されている。凹部は、特に、片側が開放されており、すなわち凹部は、水平方向に最大でも部分的に半導体基体によって画定される。構造化面領域により、レーザ面は、少なくとも近似的に平坦に構成されており、したがって高い光反射率を有する。

構造化面領域は、第２主面とレーザ面との間の移行部に設けられている、半導体基体のエッジに対して平行に延在していてよい。

有利な一実施形態において、凹部は、基板から出発し、半導体積層体を貫通し、最大で活性ゾーンまで延在している。特に、レーザダイオードは、活性ゾーンの領域において広範囲にわたって構造化されないままである。凹部は、均一な深さを有していてよい。凹部は、凹設部に対応して、両端の値を含めて１μｍ〜１００μｍの深さを有していてよい。

凹部は、最大でレーザダイオードの幅に対応する第１横方向寸法を有し、すなわち凹部は、最大でレーザダイオードの幅全体にわたって延在している。好適には、凹部は、両端の値を含めて５０μｍ〜１０００μｍ、特に好ましく１００μｍ〜４００μｍの第１横方向寸法を有する。さらに、凹部は、好適には、構造化領域もしくは少なくとも１つの凹設部の横方向寸法の半分に対応する第２横方向寸法を有し、すなわち、凹部は、好ましくは、両端の値を含めて０．２５〜２５μｍの第２横方向寸法を有する。

さらに、凹部は、レーザ面に対して平行に配置された横断面において、多角形、特に矩形の形状を有していてよい。さらに、凹部は、レーザ面に対して垂直に配置された長手方向断面において、多角形の形状または４分楕円もしくは４分円の形状を有していてよい。

レーザダイオードは、好適には端面発光型放射器である。レーザビームは、動作時に、２つのレーザ面のうちの１つにおいて、レーザ面の法線に対して平行に放射される。

上記の方法ならびにレーザダイオードの別の有利かつ好ましい実施形態および発展形態は、図１〜１６Ｂについての説明から明らかになる。

第１実施例によるレーザバー結合体の概略斜視図である。 第１実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 第１実施例によるレーザバー結合体の概略横断面の一部分を示す図である。 比較例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 比較例によるレーザバー結合体の概略横断面の一部分を示す図である。 一実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 別の一実施形態によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略長手方向断面図である。 一実施例によるレーザバー結合体の概略横断面図である。 別の一実施例によるレーザバー結合体の概略横断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略横断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略横断面図である。 さらに別の一実施例によるレーザバー結合体の概略横断面図である。 一実施例によるレーザダイオードの概略横断面図である。 一実施例によるレーザダイオードの概略長手方向断面図である。

図１〜１５に関連して、方法およびレーザバー結合体の種々異なる実施例を説明する。

図１には、複数のレーザバー２を有する結合体２０の概略斜視図が示されている。結合体２０は、図示したレーザバー２よりもはるかに多くのレーザバーを有していてよい。レーザバー２は、並んで配置された複数のレーザダイオード素子３をそれぞれ有しており、それらの個数は、図示した個数とは異なっていてよい。図２Ａおよび４〜１０には、レーザバー結合体の種々異なる実施例の、長手方向分離面ｙ−ｙ’に沿った概略長手方向断面図が、図１１〜１５には、レーザバー結合体の種々異なる実施例の、横方向分離面ｘ−ｘ’に沿った概略横断面図示されている。

複数のレーザダイオード１（図１６Ａおよび１６Ｂを参照されたい）を製造する方法の一実施形態では、まず、レーザバー２から成る結合体２０を準備する。レーザバー２は、並んで配置された複数のレーザダイオード素子３をそれぞれ含み、これらのレーザダイオード素子３は、共通の基板４と、基板４に配置されたそれぞれ１つの半導体積層体５とを有する。

結合体２０を準備した後、長手方向分離面ｙ−ｙ’における、結合体２０の構造化、すなわち構造変更を行い、基板４に構造化領域８を形成する。この構造化には、特に、基板４の材料の削り取りが含まれ、すなわち基板４の厚さが局所的に減少される。この構造化は、機械的なソーイングを用いて、またはエッチング手法を用いて行うことが可能である。考えられ得るエッチング手法は、例えば、レーザエッチング、湿式化学エッチングまたは乾式エッチングである。

好適には、構造化領域８は、レーザバー２の配向方向に対して平行に延びる主延在方向Ｈを有する。構造化領域８は、長手方向分離面ｙ−ｙ’もしくは主延在方向Ｈに関して、軸対称に構成可能である。

レーザダイオード素子３は、第１主面において、コンタクト領域１０、特にｐ導電型のコンタクト領域を有するようにそれぞれ構成可能である。完成したレーザダイオード１において、コンタクト領域１０は、電気的な接続領域として使用される。コンタクト領域１０用の適切な材料は、導電性材料、好適には純粋な金属または金属化合物である。

結合体２０において、基板４とは反対側の面に、結合体２０を所期のように切り分けるために設けられる分離箇所１１Ａを長手方向分離面ｙ−ｙ’に形成する。さらに結合体２０は、基板４とは反対側の面に、横方向分離面ｘ−ｘ’に沿って、別の分離箇所１１Ｂを有するように構成可能である。分離箇所１１Ａ、１１Ｂは、所期の切り分けを可能にする、結合体２０における凹みである。分離箇所１１Ａ、１１Ｂは、図１〜５および７〜１５の実施例において、最大で基板４に入り込むまで延在しており、構造化領域８、９の上方で終端する。

複数のレーザバー２への結合体２０の切り分けは、隣接した２つのレーザバー２間に延びる長手方向分離面ｙ−ｙ’においてそれぞれ行われる。さらに、切り離されたレーザバー２は、隣接した２つのレーザダイオード素子３間に延びかつ長手方向分離面ｙ−ｙ’に対して横方向に、特に垂直方向に延びる横方向分離面ｘ−ｘ’において、複数のレーザダイオード１に個別化される。特に、結合体２０の個別化は、長手方向分離面ｙ−ｙ’および横方向分離面ｘ−ｘ’において破断することによって行われ、分離箇所１１Ａ、１１Ｂは、目標破断箇所として使用される。好適には、切り分けプロセスは、結合体２０の背面から出発して、すなわち基板４の面から出発して行われる。破断プロセスは、例えば、３点曲げ試験の場合のように行われる。

隣接した２つのレーザバー２の間に延びるそれぞれの長手方向分離面ｙ−ｙ’において、結合体２０を切り分けることにより、レーザダイオード素子３では、レーザダイオード１のレーザ面１Ｃがそれぞれ形成される。図１および２Ａに示した実施例において、構造化領域８は、長手方向分離面ｙ−ｙ’に沿って連続的に延びる凹設部９を有する。凹設部９は、角柱状もしくは平行６面体状の形状を有する（図２Ｂを参照されたい）。さらに凹設部９は、図２Ａに示したように、長手方向分離面ｙ−ｙ’に対して平行に配置された長手方向断面において、矩形の形状を有する。特に、ここでは凹設部９の深さＴは、長手方向分離面ｙ−ｙ’に沿って変化しない。深さＴは、両端の値を含めて１μｍ〜１００μｍであってよい。長手方向分離面ｙ−ｙ’に対して垂直に定められる、凹設部９の最大横方向寸法Ａは、好適には、両端の値を含めて０．５μｍ〜５０μｍである。

所期のように設けられた凹設部９により、もしくは構造化領域８により、結合体２０における応力分布に有利に影響を及ぼすことができる。このことは、図２Ｂおよび３Ｂにより、明確に示されている。

２つの図２Ｂおよび３Ｂからわかるように、引張強さＰ_ｔは、結合体２０の第１主面２０Ａから出発して、応力のない中立領域Ｎまで線形に減少する。圧縮強さＰ_ｋは、結合体２０の第２主面２０Ｂから出発して、応力のない中立領域Ｎまで線形に減少する。構造化領域８を用いることにより、第１主面２０Ａの方向に中立領域Ｎをシフトさせることできる。これにより、第１主面２０Ａに発生する最大の引張強さＰ_ｔを増大させることができる。さらに、これにより、第２主面２０Ｂに加わる最大の圧縮強さＰ_ｋも増大される。例えば、レーザバー結合体２０の厚さＤを２０％だけ局所的に減少させると、最大の引張強さＰ_ｔを２〜１０倍に増大させることができる。第１主面２０Ａにおける最大の引張強さＰ_ｔの増大は、切り分けプロセスに特に有利に影響を及ぼし、レーザ面１Ｃの品質が改善される。

図４〜９には、構造化領域８が、第１実施例の場合と同様に、連続的に延びかつレーザバー結合体２０を貫通して延在する、ただ１つの凹設部９をそれぞれ有するレーザバー結合体２０の別の実施例が示されている。しかしながら第１実施例とは異なり、凹設部９の深さは、長手方向分離面ｙ−ｙ’に沿って変化している。凹設部９は、交互に配置されかつ深さＴ１、Ｔ２の異なる領域９Ａ、９Ｂをそれぞれ有する。特に、深い方の領域９Ｂは、レーザダイオード素子３の領域に配置されており、これにより、特にレーザダイオード素子３の領域において、応力比に影響を及ぼすことが可能である。

連続的に延びる凹設部９は、組み合わせされた形状を有していてよい。例えば、この組み合わせられた形状は、１つの大きい方の部分領域９０と、大きい方の部分領域９０に隣り合う複数の小さい方の部分領域９１とから構成可能である。好適には、小さい方の部分領域９１は、垂直方向Ｖに大きい方の部分領域９０に続いている。特に、深い方の領域９Ｂは、大きい方の部分領域９０の一部分と、小さい方の部分領域９１とからそれぞれ構成されており、これに対し、別の領域９Ａは、大きい方の部分領域９０の一部分から成る。例えば、大きい方の部分領域９０は、角柱の、特に平行６面体の形状を有していてよい。さらに、小さい方の部分領域９１は、角柱、特に平行６面体、角錐、円柱または半球の形状を有していてよい。好適には、小さい方の部分領域９１もしくは深い方の領域９Ｂは、レーザダイオード素子３の幅Ｂよりも大きな幅Ｂ２をそれぞれ有する。レーザダイオード素子３もしくはレーザダイオード１の幅Ｂは、好適には、両端の値を含めて５０μｍ〜１０００μｍであり、特に好ましくは１００μｍ〜４００μｍである。特に、小さい方の部分領域９１もしくは深い方の領域９Ｂの幅は、レーザダイオード素子３もしくはレーザダイオード１の２倍である。

図４、５および６に示した実施例において、凹設部９の形状は、大きい方の角柱形状の、特に平行６面体形状の１つの部分領域９０と、小さい方の角柱形状の、特に平行６面体形状の複数の部分領域９１とからそれぞれ構成されている。図５に示した実施例において、深い方の部分領域９Ｂは、垂直方向Ｖに分離箇所１１Ａ間まで延在しており、これにより、その幅Ｂ２は、図４に示した実施例よりも減少されている。このことは、図６に示した実施例にも当てはまる。さらに、この実施例では、分離箇所１１Ａは、構造化領域８まで延在している。構造化領域８と分離箇所１１Ａとを連続して構成することにより、結合体２０の個別化を容易にすることが可能である。

図７および８に示した実施例において、凹設部９の形状は、角柱状の、特に平行６面体状の１つの大きい方の部分領域９０と、球状の複数の小さい方の部分領域９１とから構成されている。図８に示した実施例において、深い方の領域９Ｂは、図７に示した実施例の場合よりも、大きな深さＴ２を有する。

図９に示した実施例において、凹設部９の形状は、角柱状の、特に平行６面体状の１つの大きい方の部分領域９０と、角錐状または角柱状の複数の小さい方の部分領域９１とから構成されている。

図１０には、構造化領域８が、ただ１つの凹設部領域９ではなく、互いに分離された複数の凹設部９を有する点が、先行の複数の実施例とは異なる、レーザバー結合体２０の別の一実施例が示されており、ここでは、隣接した２つの凹設部９は、基板領域、すなわち基板４の一領域によってそれぞれ互いに分離されている。凹設部９は、長手方向分離面ｙ−ｙ’に対して平行に配置された長手方向断面において矩形の形状を有する。凹設部９は、角柱の、特に平面６面体の、または円柱の３次元形状を有していてよい。凹設部９は、レーザダイオード素子３の幅Ｂよりも大きい幅Ｂ２をそれぞれ有する。凹設部９は、レーザダイオード３の領域に配置されており、これにより、特にレーザダイオード素子３の領域において応力比に影響を及ぼすことが可能である。

図１１〜１５には、横方向分離面ｘ−ｘ’に対して平行に配置された横断面において、レーザバー結合体２０の種々異なる実施例が示されている。図１１〜１４に示した実施例において、構造化領域８は、多角形の形状を有する。多角形の形状は、矩形（図１１を参照されたい）、５角形（図１２を参照されたい）、４角形（図１３を参照されたい）または３角形（図１４を参照されたい）であってよい。図１５に示した実施例において、構造化領域８は、例えば、半楕円または半円に似た半円形状の形状を有する。

図２Ａ、４、５、６および１０に示した実施例にそれぞれについて、図１１〜１５の実施例による構造化領域８の横断面形状が対象となる。図７および８に示した実施例については、特に、図１５の実施例による、構造化領域８の横断面形状が対象となる。さらに、図９に示した実施例については、特に、図１２の実施例による構造化領域８の横断面形状が対象となる。

図１６Ａおよび１６Ｂには、特に、図１、２Ａ、４、５、６、９および１０の実施例による結合体から、もしくは一方法によって製造可能なレーザダイオード１の一実施例が示されている。

レーザダイオード１には、基板４と、電磁ビームを形成するのに適した活性ゾーン６を含みかつ基板４に配置された半導体積層体５とが含まれている。さらに、半導体積層体５は、特に、ｎ型半導体領域５Ａおよびｐ型半導体領域５Ｂを有しており、これらの間に活性ゾーン６が配置されている。さらに、半導体基体７は、第１主面１Ａと、第１主面１Ａとは反対側にある第２主面１Ｂと、第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂに対してそれぞれ横方向に配置されている少なくとも１つの第１および第２レーザ面１Ｃとを有する。「横方向」とは、レーザ面１Ｃのそれぞれ法線ベクトルが、第１主面１Ａおよび／または第２主面１Ｂの法線ベクトルに対してそれぞれ平行に延びていないことを意味する。２つのレーザ面１Ｃは、それぞれ水平方向Ｌ２、−Ｌ２において半導体基体７を画定している（図１６Ｂを参照されたい）。水平方向Ｌ２、−Ｌ２は、基板４の主延在面Ｌ１−Ｌ２に対して平行に配置されている面内に配置されている。第１主面１Ａとは、好適には、基板４とは反対側を向いた、活性ゾーン６の側で半導体基体７を画定する半導体積層体５の表面のことである。半導体基体７は、レーザ面１Ｃの他に、第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂに対してそれぞれ横方向に配置されている別の側面１Ｄを有する。

レーザダイオード１は、ウェブ構造部１５を有する。このウェブ構造部１５は、第１主面１Ａに配置されており、これにより、半導体積層体５の第１主面１Ａは、複数の部分面によって構成される面である。すなわちレーザダイオード１は、いわゆるリッジ導波路レーザダイオードであり、ウェブ構造部１５は、放射光用のラテラル導波路として作用する。さらに、レーザダイオード１は、半導体基体７とコンタクト領域１０との間に配置されているパッシベーション層１４を有する。パッシベーション層１４は、特に、ラテラル導波路の一部分である。パッシベーション層１４用の適切な材料は、電気的に弱いまたは非導電性の材料、特に酸化ケイ素または窒化ケイ素である。

レーザダイオード１は、第１主面１Ｂと、２つのレーザ面１Ｃとの間の移行部にそれぞれ設けられている２つの構造化面領域１３を有する。構造化面領域１３は、凹部１２をそれぞれ有する。凹部１２の領域において、半導体基体７は、厚さが小さくなっている。凹部１２は、切り分けの際にレーザバー結合体の種々異なる凹設部から生じる。

構造化面領域１３は、第２主面１Ｂとレーザ面１Ｃとの間の移行部に設けられている、半導体基体７のエッジに対してそれぞれ平行に延在している。図示した実施例において、凹部１２は、レーザダイオード１の幅Ｂ全体にわたってそれぞれ延在している。凹部１２は、好適には、両端の値を含めて５０μｍ〜１０００μｍの、特に好ましくは１００μｍ〜４００μｍの第１横方向寸法Ａ１を有する。第１横方向寸法Ａ１は、第１横方向Ｌ１に対して平行に定められる。さらに、凹部１２は、第２水平方向Ｌ２に対して平行に定められる第２横方向寸法Ａ２を有する。第２横方向寸法Ａ２は、好適には、構造化領域８の横方向寸法Ａの半分に対応する（図２Ｂを参照されたい）。凹部１２は、好適には、両端の値を含めて０．２５〜２５μｍの第２横方向寸法Ａ２を有する。レーザダイオード１は、１０％の見込まれる偏差で６００〜１２００μｍの第２横方向寸法Ａ２’を有する。

凹部１２は、基板領域に限定されており、活性ゾーン６にまでは延在しない。すなわちレーザダイオード１は、活性ゾーン６の領域において、構造化されないままである。凹部１２は、均一な深さＴを有する。深さＴは、両端の値を含めて１μｍ〜１００μｍであってよい。

凹部１２は、レーザ面１Ｃに対して平行に配置された横断面においても、レーザ面１Ｃに対して垂直に延びる長手方向断面においても共に多角形もしくは矩形の形状を有する。

レーザダイオード１は、好適には端面発光型放射器である。動作の際、レーザビームは、２つのレーザ面１Ｃのうちの１つにおいて、レーザ面１Ｃの法線ベクトルに対して平行に放射される。

本発明は、実施例に基づく説明によって限定されない。むしろ本発明には、あらゆる新たな特徴および特徴の組み合わせが含まれるのであり、これには、特に、特許請求の範囲における特徴のあらゆる組み合わせが含まれており、これは、この特徴または組み合わせそれ自体が、特許請求の範囲または実施例に明示的に示されていない場合であっても含まれる。

この特許明細書は、独国特許公開第１０２０１７１１７１３６．３号明細書に優先権を主張するものであり、その開示内容は、参照により、ここに取り込まれものである。

１ レーザダイオード
１Ａ 第１主面
１Ｂ 第２主面
１Ｃ レーザ面
１Ｄ 側面
２ レーザバー
３ レーザダイオード素子
４ 基板
５ 半導体積層体
６ 活性ゾーン
７ 半導体基体
８ 構造化領域
９ 凹設部
９Ａ、９Ｂ 凹設部の領域
９０、９１ 凹設部の部分領域
１０ コンタクト領域
１１Ａ、１１Ｂ 分離箇所
１２ 凹部
１３ 構造化面領域
１４ パッシベーション層
１５ ウェブ構造部
２０ レーザバー結合体
２０Ａ 第１主面
２０Ｂ 第２主面
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ２’ 横方向寸法
Ｂ、Ｂ２ 幅
Ｄ 厚さ
Ｈ 主延在方向
Ｌ１、Ｌ２ 横方向
Ｎ 中立領域
Ｐ_ｔ 引張強さ
Ｐ_ｋ 圧縮強さ
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ 深さ
Ｖ 垂直方向
Ｘ−Ｘ’ 横方向分離面
Ｙ−Ｙ’ 長手方向分離面

Claims (14)

1. 複数のレーザダイオード（１）を製造する方法であって、
   前記方法は、以下の方法ステップ、すなわち、
   ・結合体（２０）に複数のレーザバー（２）を準備するステップを有し、前記レーザバー（２）は、並んで配置された複数のレーザダイオード素子（３）をそれぞれ含み、前記レーザダイオード素子（３）は、共通の基板（４）と、前記基板（４）に配置されたそれぞれ１つの半導体積層体（５）とを有しており、隣接した２つのレーザバー（２）間に延びるそれぞれ１つの長手方向分離面（ｙ−ｙ’）において前記結合体（２０）を切り分けることにより、製造すべき前記レーザダイオード（１）のレーザ面（１Ｃ）を形成し、
   上記方法はさらに、
   ・少なくとも１つの長手方向分離面（ｙ−ｙ’）において前記結合体（２０）を構造化し、前記基板（４）に構造化領域（８）を形成するステップを有し、
   前記構造化領域（８）は、前記長手方向分離面（ｙ−ｙ’）に沿って連続的に延びる凹設部（９）を有し、前記凹設部（９）は、前記長手方向分離面（ｙ−ｙ’）に沿って、深さ（Ｔ１、Ｔ２）が異なりかつ交互に配置される領域（９Ａ、９Ｂ）を有し、深い方の前記領域（９Ｂ）は、前記レーザダイオード素子（３）の幅（Ｂ）よりも大きな幅（Ｂ２）をそれぞれ有する、複数のレーザダイオード（１）を製造する方法。
2. 連続的に延びる前記凹設部（９）は、角柱状または半円柱状の形状を有する、請求項１記載の方法。
3. 連続的に延びる前記凹設部（９）は、１つの大きい方の部分領域（９０）と、大きい方の前記部分領域（９０）に隣り合う複数の小さい方の部分領域（９１）とから組み合わされた形状を有し、小さい方の前記部分領域（９１）は、大きい方の前記部分領域（９０）に垂直方向（Ｖ）に続いている、請求項１または２記載の方法。
4. 大きい方の前記部分領域（９０）は、角柱、特に平行６面体の形状を有する、請求項３記載の方法。
5. 小さい方の前記部分領域（９１）は、角柱、特に平行６面体、角錐、半球の形状を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 小さい方の前記部分領域（９１）は、前記レーザダイオード素子（３）の幅（Ｂ）よりも大きな幅（Ｂ２）をそれぞれ有する、請求項３から５までのいずれか１記載の方法。
7. 前記構造化領域（８）は、前記半導体積層体（５）とは反対側を向いた、前記基板（４）の表面から出発して前記基板（４）に入り込んで延在している、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記構造化領域（８）は、前記基板（４）を少なくとも部分的に突き抜けている、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. レーザエッチングを用いて前記構造化を行う、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記長手方向分離面（ｙ−ｙ’）と、前記長手方向分離面（ｙ−ｙ’）に対して横方向に延びる横方向分離面（ｘ−ｘ’）とにおいて、前記結合体（２０）を破断することにより、前記結合体（２０）を複数のレーザダイオード（１）に個別化する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 前記結合体（２０）において、前記基板（４）とは反対側の面に、前記結合体（２０）を所期のように切り分けるために設けられる分離箇所（１１Ａ）を長手方向分離面（ｙ−ｙ’）に形成する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. ・基板（４）と、電磁ビームを形成するのに適した活性ゾーン（６）を含みかつ前記基板（４）に配置された半導体積層体（５）とを有する半導体基体（７）を含み、前記半導体基体（７）は、第１主面（１Ａ）と、前記第１主面（１Ａ）とは反対側の第２主面（１Ｂ）と、前記第１主面（１Ａ）および前記第２主面（１Ｂ）に対してそれぞれ横方向に配置されている少なくとも１つの第１および第２レーザ面（１Ｃ）とを有し、
    さらに
    ・前記第２主面（１Ｂ）と、２つの前記レーザ面（１Ｃ）のうちの少なくとも１つとの間の移行部に設けられている少なくとも１つの構造化面領域（１３）を有し、前記構造化面領域（１３）は、前記基板（４）から出発し、前記半導体積層体（５）を貫通して最大で前記活性ゾーン（６）まで延在する凹部（１２）を有する、レーザダイオード（１）。
13. 前記凹部（１２）は、前記レーザ面（１Ｃ）に対して垂直に配置された長手方向断面において、多角形の形状または４分楕円または４分円の形状を有する、請求項１２記載のレーザダイオード（１）。
14. 前記凹部（１２）は、均一な深さ（Ｔ）を有しかつ最大で前記レーザダイオード（１）の幅（Ｂ）全体にわたって延在している、請求項１２または１３記載のレーザダイオード（１）。

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