KR20080083043A - 별도의 기판상에 외부 공진기를 포함하며 광학적으로펌핑된 수직 발광형 반도체 - Google Patents

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Abstract

광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치(1)의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 기계적으로 상호 간에 견고하게 결합되어 있는 다수 개의 연결 캐리어들(14)을 포함하는 연결 캐리어 집합체(50)를 준비하는 단계, 상기 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14) 상에 표면 발광형 반도체 몸체(1)를 배치하는 단계 및 상기 연결 캐리어 집합체(50)를 개별 반도체 장치들로 개별화하는 단계를 포함한다. 이 때, 에지 발광형 요소(2)는 렌즈들(3, 5, 6) 및 거울(7)에 의해 반도체 장치(1)를 펌핑한다. 반도체 장치(1)는 거울(31), 비선형 매체(32), 그리고 조합된 편향- 및 출력 부재(33)를 구비한 외부 공진기를 포함할 수 있다.
표면 발광형 반도체 몸체, 연결 캐리어, 비선형 결정, 외부 공진기, 펌프 복사

Description

별도의 기판상에 외부 공진기를 포함하며 광학적으로 펌핑된 수직 발광형 반도체{VERTICALLY EMITTING, OPTICALLY PUMPED SEMICONDUCTOR HAVING AN EXTERNAL RESONATOR ON A SEPARATE SUBSTRATE}
광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 과제는 반도체 장치를 매우 비용 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 상기 방법은 연결 캐리어 집합체(connection carrier group)를 준비하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 연결 캐리어 집합체란 다수 개의 연결 캐리어들을 포함하는 패널(panel)을 의미한다. 즉, 연결 캐리어 집합체는 상호 간에 기계적으로 견고하게 결합되어 있는 다수 개의 연결 캐리어들을 포함한다. 연결 캐리어 집합체가 개별화된 이후, 상기 연결 캐리어 집합체의 각 연결 캐리어는 별도의 연결 캐리어를 형성한다. 바람직하게는, 연결 캐리어 집합체는 동일한 종류의 연결 캐리어들을 포함한다. 연결 캐리어 집합체가 개별화되기 전에, 상기 집합체의 연결 캐리어들은 전기적으로 도전되며 상호 간에 결합되어 있을 수 있다.
연결 캐리어 집합체의 연결 캐리어는 예컨대 전기적 절연성 및 양호한 열 전도성을 가진 물질로 구성되는 기본 몸체를 포함한다. 연결 캐리어의 표면에는 전기적 도전성을 가진 물질로 이루어진 도전로들(conductive paths)이 배치된다. 예컨대, 상기 연결 캐리어상에 배치된 반도체 소자는 상기 도전로들에 의해 전기적으로 접촉될 수 있다. 바람직하게는, 연결 캐리어 집합체의 모든 연결 캐리어들은 공통의 기본 몸체를 포함하고, 상기 기본 몸체에 의해 상기 집합체의 연결 캐리어들은 상호 간에 기계적으로 결합되어 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 표면 발광형 반도체 몸체는 연결 캐리어 집합체의 연결 캐리어상에 배치된다. 바람직하게는, 연결 캐리어 집합체의 각 연결 캐리어 상에 표면 발광형 반도체 몸체가 배치된다. 더욱 바람직하게는, 상기 집합체의 각 연결 캐리어 상에 정확하게 하나의 표면 발광형 반도체 몸체가 배치된다. 바람직하게는, 표면 발광형 반도체 몸체들이란 동일하거나 유사한 물리적 특성들을 가지는 동일한 종류의 반도체 몸체들을 의미한다. 예컨대, 이러한 반도체 몸체들은 함께 제조될 수 있다.
바람직하게는, 반도체 몸체는 복사 투과면을 포함하고, 상기 복사 투과면에 의해 전자기 복사(radiation)가 반도체 몸체로 입력되거나 상기 반도체 몸체로부터 출력될 수 있다. 특히, 반도체 몸체는 상기 복사 투과면에 의해 광학적으로 펌핑할 수 있다. 즉, 복사 투과면에 의해 반도체 몸체로 입력되는 펌프 복사는 반도체 몸체에서 전자기 복사의 생성을 자극하고, 상기 전자기 복사는 다시 상기 복사 투과면에 의해 상기 반도체 몸체로부터 방출된다. 이 때, 반도체 몸체는 외부에 배치되는 즉 상기 반도체 몸체로부터 이격되어 배치되는 공진기 거울을 사용하여 레이저 복사를 생성하는 데 적합하다. 바람직하게는, 반도체 몸체는 연결 캐리어 상에 배치되되, 상기 몸체의 복사 투과면이 상기 연결 캐리어로부터 멀어지는 방향으로 향하도록 한다. 이 때 더욱 바람직하게는, 복사 투과면은 연결 캐리어에 대해 평행하게 형성된다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 연결 캐리어 집합체는 다른 방법 단계에서 개별 연결 캐리어들로 개별화된다. 개별 연결 캐리어들은 광학적으로 펌핑할 수 있는 각 반도체 장치의 연결 캐리어들을 나타낸다.
광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법에 대한 적어도 하나의 실시예에 따르면, 상기 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다: 우선 상호간에 기계적으로 견고하게 결합된 다수 개의 연결 캐리어들을 포함하는 연결 캐리어 집합체를 준비한다. 이어서, 표면 발광형 반도체 몸체를 상기 연결 캐리어 집합체의 연결 캐리어 상에 배치한다. 마지막 방법 단계에서, 개별 반도체 장치들은 예컨대 연결 캐리어 집합체가 개별화되면서 제조된다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 상기 방법은 펌프 복사원을 상기 연결 캐리어 집합체의 연결 캐리어상에 배치하는 방법 단계를 더 포함한다. 예컨대, 펌프 복사원은 에지 발광형(edge-emitting) 반도체 레이저 또는 에지 발광형 반도체 레이저바(laser bar)를 포함할 수 있다. 또한, 펌프 복사원은 열 전도 부재를 포함할 수 있고, 상기 열 전도 부재 상에 상기 반도체 레이저가 배치된다. 바람직하게는, 상기 집합체의 각 연결 캐리어 상에 정확하게 하나의 펌프 복사원이 배치되고, 상기 펌프 복사원은 바로 그 연결 캐리어 상에 배치된 표면 발광형 반도체 몸체를 광학적으로 펌핑하는 데 적합하다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 여기에 기재된 방법의 방법 단계에서, 펌프 복사를 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 데 적합한 광학 부재는 연결 캐리어 집합체의 연결 캐리어 상에 배치된다. 바람직하게는, 연결 캐리어 집합체의 각 연결 캐리어 상에 상기와 같은 적어도 하나의 광학 부재가 배치된다. 바람직하게는, 광학 부재는 연결 캐리어 상에 배치되되, 펌프 복사를 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 데 적합해야 한다. 즉, 펌프 복사는, 완성된 반도체 장치의 구동 중에 펌프 복사원으로부터 반도체 몸체의 복사 투과면으로 직접 향하는 것이 아니라, 상기 펌프 복사를 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 적어도 하나의 광학 부재에 입사되거나 상기 광학 부재를 투과한다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 부재는 펌프 복사를 광학적 굴절에 의해 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 데 적합하다. 즉, 펌프 복사는 상기 광학 부재의 복사 투과면을 투과할 때 상기 광학 부재와 주변 물질-예컨대 공기-의 굴절률 차에 의해 편향되어, 상기 펌프 복사가 광학 부재를 투과한 이후 반도체 몸체의 복사 투과면으로 향하게 된다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 부재는 펌프 복사를 반사에 의해 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 데 적합하다. 즉, 광학 부재란 반사성 광학 부재를 의미한다. 바람직하게는, 광학 부재는 펌프 복사를 단일 반사에 의해 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 데 적합하다. 즉, 바람직하게는, 상기 광학 부재는 다중 반사에 의해 펌프 복사를 편향시키는 광섬유를 의미하지 않는다. 예컨대, 상기 광학 부재는 고 반사성 거울을 의미한다.
방법에 따라 제조된 반도체 장치의 구동 중에, 펌프 복사는 예컨대 적어도 구간방식으로 우선 반도체 몸체의 복사 투과면에 대해 평행하거나 실질적으로 평행하게 주행한다. 예컨대, 펌프 복사는 반도체 몸체의 복사 투과면을 지나쳐서 진행할 수 있다. 즉, 펌프 복사는 반도체 몸체에 입사되지 않고 우선 반도체 몸체를 지나쳐서 진행한다. 반사성 광학 부재는 펌프 복사의 방향으로 상기 반도체 몸체 다음에 배치된다. 펌프 복사는, -반도체 몸체 및 상기 반도체 몸체의 복사 투과면을 건너뛴 이후- 반사성의 광학 부재에 입사된다. 반사성의 광학 부재로부터, 상기 펌프 복사는 반사에 의해 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도된다.
이 때, 상기 편향된 펌프 복사는- 적어도 짧은 구간에 있어서는- 상기 펌프 복사가 반사성의 광학 부재에 입사되기 전의 방향과 반대되는 방향으로 진행할 수 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 부재는 펌프 복사를 반도체 몸체의 실장면 방향으로 유도하기에 적합하도록 배치된다. 즉, 펌프 복사는 광학 부재에 입사되기 전에 우선 특정한 구간에서 실장면에 대해 평행하거나 상기 실장면으로부터 멀어지는 방향으로 향한다. 어느 경우이든, 펌프 복사는 상기 구간에서 특정한 높이로 실장면 위에서 진행하며 바람직하게는 반도체 몸체의 복사 투과면 위에서 진행한다. 광학 부재는, 펌프 복사를 아래쪽으로-실장면의 방향 및 반도체 몸체의 복사 투과면의 방향으로- 유도하기에 적합하다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 반도체 몸체는 상기 몸체의 실장면에서 펌프 복사원과 광학 부재 사이에 배치된다. 즉, 펌프 복사는 반도체 몸체의 복사 투과면에 유도되기 전에 상기 몸체를 지나쳐서 주행한다. 예컨대, 펌프 복사원, 반도체 몸체 및 광학 부재는 이러한 순서로 직선을 따라 배치될 수 있다.
광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법에 대한 적어도 하나의 실시예에 따르면, 연결 캐리어들은 연결 캐리어 집합체에서 매트릭스 형태로 배치된다. 즉, 연결 캐리어 집합체는 다수 개의 행과 열을 포함하고, 이 때 연결 캐리어 집합체의 각 연결 캐리어가 매트릭스 요소를 형성한다. 즉, 상기 집합체의 각 연결 캐리어에는 특정한 행- 및 열 번호가 일대일 대응 방식으로 부속된다. 연결 캐리어 집합체의 매트릭스 형태 구조에 의해, 예컨대 다수 개의 부재들이 결합하여 연결 캐리어 집합체 상에, 그리고 그로 인해 상기 집합체의 각 연결 캐리어 상에 매우 간단한 방식으로 동시에 배치될 수 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 동일한 종류의 부재들이 결합하여 연결 캐리어 집합체 상에 배치된다. 예컨대, 동일한 종류의 부재들이란 광학 부재들을 의미할 수 있다. 광학 부재들은 예컨대 스트립(strip) 형태의 집합체를 형성할 수 있다. 예컨대, 연결 캐리어 집합체의 열의 개수는 각 집합체가 포함하는 광학 부재들의 개수에 상응할 수 있다. 바람직하게는, 동일한 종류의 부재들로 이루어진 상기와 같은 집합체는 연결 캐리어 집합체의 적어도 두 개의 행들에 배치된다. 더욱 바람직하게는, 동일한 종류의 부재들로 이루어진 상기와 같은 집합체는 연결 캐리어 집합체의 각 행에 배치된다. 즉, 집합체의 각 연결 캐리어 상에는 동일한 개수의 부재들, 예컨대 정확하게 하나의 상기와 같은 부재가 구비된다. 이 때, 연결 캐리어 집합체의 개별 행들이 구성되는 것은 연속적으로 또는 동시에 이루어질 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 연결 캐리어 집합체는 적어도 두 개의 메인 정렬 마크들(main alignment marks)을 포함한다. 연결 캐리어 집합체 상에서 상기 메인 정렬 마크들은 예컨대 자동 구성 장치 내에서 이미지 처리 체계를 이용하여 연결 캐리어 집합체의 방향 설정을 하기 위해 기능한다. 연결 캐리어 집합체의 개별 연결 캐리어들 상에서 개별 부재들에 대한 적어도 대략적인 파일링 지점들(filing positions)은 두 개의 메인 정렬 마크들의 위치에 따라 산정될 수 있다. 이 때 "적어도 대략적인"이란, 메인 정렬 마크들을 이용하면 적어도 집합체 내에서의 개별 연결 캐리어의 위치가 얻어질 수 있다는 것을 의미한다. 연결 캐리어들 자체 위에는, 이미지 처리 체계를 위한 또 다른 방향 설정 보조제들 예컨대 서브 정렬 마크들(sub alignment marks)이 배치될 수 있다.
메인 정렬 마크들은 예컨대 연결 캐리어 집합체의 상측에서 연결 캐리어 집합체의 대각선으로 마주 놓인 두 개의 모서리에 구비될 수 있다. 상기 연결 캐리어 집합체의 상측에는 위에 언급한 부재들이 파일링된다. 메인 정렬 마크들이란, 연결 캐리어 집합체의 패터닝들(patternings) 또는 정렬 칩(alignment chips)들을 의미할 수 있으며, 이들은 상기 연결 캐리어 집합체가 구성되기 전에 상기 연결 캐리어 집합체 상에 고정된다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 연결 캐리어 집합체의 적어도 하나의 연결 캐리어는 적어도 하나의 서브 정렬 마크를 포함한다. 바람직하게는, 상기 집합체의 각 연결 캐리어는 적어도 하나의 서브 정렬 마크를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 각 연결 캐리어는 다수 개의 서브 정렬 마크들을 포함한다. 서브 정렬 마크들은 예컨대 파일링 패턴들(filing patterns)로 형성되고, 상기 패턴들은 연결 캐리어 상에서 개별 부재들의 파일링 지점들(filing positions)을 표시한다. 파일링 패턴들이란 예컨대 사진 기술적으로 패터닝된 박막들(thin layers)을 의미할 수 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 방법 단계에서 상기 집합체의 연결 캐리어 상에 공진기 상부 구조가 배치된다. 바람직하게는, 상기 집합체의 각 연결 캐리어 상에 정확하게 하나의 공진기 상부 구조가 배치된다. 이 때, 공진기 상부 구조는 반도체 몸체의 주 출사 방향으로 상기 반도체 몸체의 복사 투과면 다음에 배치된다.
공진기 상부 구조는 예컨대 제2 캐리어- 공진기 거울이 고정되는 개별 캐리어-일 수 있다. 바람직하게는, 공진기 상부 구조는 반도체 몸체의 실장면 위에서 상기 반도체 몸체의 실장면에 대해 평행하거나 실질적으로 평행하게 배치된다.
예컨대, 각 연결 캐리어 상에는 이격 부재들이 배치되고, 상기 이격 부재들 상에 공진기 상부 구조가 고정된다. 이격 부재들은 예컨대 상기 연결 캐리어 상에 고정된다. 공진기 상부 구조는 상기 이격 부재들 상에 고정된다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 이격 부재는 광학 부재를 포함하거나, 광학 부재로 구성된다. 이 때, 예컨대 이격 부재는 펌프 복사를 반도체 몸체의 복사 투과면으로 유도하는 광학 부재를 포함하거나, 상기 광학 부재로 구성될 수 있다.
또한, 반도체 장치의 이격 부재들은 다른 광학 기능들을 가질 수도 있다. 예컨대, 이격 부재들 중 하나의 이격 부재는 펌프 복사의 방향을 변경시켜, 펌프 복사가 상기 이격 부재를 투과한 이후 반도체 몸체의 실장면으로부터 멀어지는 방향으로 향하도록 한다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 공진기 상부 구조는 연결 캐리어 상에 배치되기 위해 다음의 단계들로 완성된다: 우선, 캐리어 집합체를 준비한다. 캐리어 집합체는 바람직하게는 기계적으로 상호 간에 견고하게 결합된 다수 개의 개별 캐리어 영역들을 포함한다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 각 개별 캐리어 영역 상에 공진기 거울이 배치된다. 바람직하게는, 각 개별 캐리어 영역 상에 정확하게 하나의 공진기 거울이 배치된다. 다른 방법 단계에서, 공진기 상부 구조는 예컨대 캐리어 집합체가 개별 캐리어로 개별화됨으로써 완성된다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 복사 편향 부재는 캐리어 집합체의 개별 캐리어 영역 상에 배치된다. 바람직하게는, 복사 편향 부재란 편향 거울을 의미하고, 상기 거울은 공진기 내에서 주행하는 기본 파장의 전자기 복사에 대해 높은 반사성을 가진다. 바람직하게는, 각 개별 캐리어 영역 상에 정확하게 하나의 편향 부재가 배치된다. 편향 부재란 예컨대 편향 거울을 의미할 수 있다. 구동 중에 반도체 몸체로부터 방출되는 전자기 복사는 우선 편향 부재에 입사되고, 이 지점으로부터 공진기 거울에 입사된다. 공진기 거울로부터, 레이저 복사는 다시 편향 부재로 반사되고, 상기 거울은 상기 광을 복사 투과면을 투과하여 반도체 몸체로 유도한다. 반도체 몸체는 예컨대 반사성 층시퀀스(layer sequence), 예컨대 브래그-거울(bragg-mirror)을 포함하며, 상기 브래그 거울은 상기와 같이 형성된 레이저 공진기의 또 다른 공진기 거울을 형성한다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 개별 캐리어들은 캐리어 집합체 내에서 매트릭스 형태로 배치된다. 즉, 캐리어 집합체는 다수 개의 행과 열을 포함하고, 이 때 캐리어 집합체의 각 개별 캐리어 영역은 매트릭스 요소를 형성한다. 즉, 캐리어 집합체의 각 개별 캐리어에 특정한 행- 및 열 번호가 일대일 대응 방식으로 부속된다. 캐리어 집합체가 매트릭스 형태로 형성됨으로써, 예컨대 다수 개의 부재들이 결합하여 캐리어 집합체 및 그로 인한 각 개별 캐리어 영역 상에 매우 간단한 방식으로 동시에 배치될 수 있다. 따라서, 방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 동일한 종류의 부재들이 결합하여 상기 캐리어 집합체 상에 배치된다. 예컨대, 동일한 종류의 부재들이란 광학 부재들을 의미할 수 있고 상기 광학 부재로는 예컨대 공진기 거울이 있다. 광학 부재들은 예컨대 스트립(strip) 형태의 집합체를 형성할 수 있다. 상기와 같은 스트립 형태의 집합체가 포함하는 광학 부재들의 개수는 캐리어 집합체의 열의 개수에 상응하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 캐리어 집합체의 각 행에는 동일한 종류의 부재들로 이루어진 상기와 같은 스트립 형태의 집합체가 배치되고, 따라서 집합체의 각 개별 캐리어 영역 상에는 동일한 개수의 부재들- 예컨대 각각 정확하게 하나의 상기와 같은 부재-이 배치된다. 이 때, 캐리어 집합체의 각각의 행의 구성은 연속적으로 또는 동시에 이루어질 수 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 캐리어 집합체의 개별 캐리어 영역 상에는 적어도 하나의 부재가 본딩을 이용하여 고정된다. 바람직하게는, 각 개별 캐리어 영역 상에 적어도 하나의 부재가 본딩을 이용하여 고정된다. 예컨대, 상기 부재들은 "직접 본딩(direct bonding)" 또는 양극 본딩(anodic bonding)을 이용하여 고정될 수 있다. 바람직하게는, 상기 부재들은 편향 부재, 공진기 거울, 주파수 변환 부재에서 선택되는 적어도 하나의 부재를 의미한다. 본딩을 이용하면, 특히, 캐리어 집합체 상에 배치되는 부재들이 동시에 고정될 수 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 캐리어 집합체 상에 부재들이 배치되기 전에, 개별 캐리어 영역 상에 패터닝된 금속 코팅이 적층된다. 바람직하게는, 각 개별 캐리어 영역 상에는 패터닝된 금속 코팅이 적층된다. 금속 코팅은 바람직하게는 금속 코팅의 접촉을 위한 전기적 접촉부들을 포함한다. 바람직하게는, 각 개별 캐리어 영역은 금속 코팅을 포함하고, 상기 금속 코팅을 이용하면 상기 방법에 따라 제조된 반도체 장치에서 공진기 상부 구조의 온도가 증가되고 및/또는 산출될 수 있다. 바람직하게는, 공진기 상부 구조의 온도는 금속 코팅을 이용하여 증가되고 산출될 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속 코팅이란 패터닝된 금속 코팅을 의미한다. 예컨대, 금속 코팅은 굽이진(meander) 형태로 형성되거나, 상기 금속 코팅이 다수 개의 리세스들(recesses)을 포함한다. 바람직하게는, 금속 코팅은 백금, 금에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하거나 그것으로 구성된다.
또한, 바람직하게는, 금속 코팅은 접촉부들을 포함하고, 상기 접촉부들을 이용하여 상기 금속 코팅은 전기적으로 접촉될 수 있다. 금속 코팅에 전류를 인가함으로써, 완성된 반도체 장치의 구동 중에 공진기 상부 구조의 온도가 목적에 맞게 증가될 수 있다. 이러한 방식으로, 주파수 변환 부재는 예컨대 소정의 구동 온도에서 가열될 수 있다. 또한, - 예컨대 금속 코팅의 온도 종속적인 전기 저항을 계측함으로써- 금속 코팅의 온도 뿐만 아니라 공진기 상부 구조 및 주파수 변환 부재의 온도도 산출될 수 있다.
이를 위해, 바람직하게는, 금속 코팅은 제어 장치와 결합하고, 상기 제어 장치는 외부로부터 정해지는 금속 코팅의 온도를 조정하고 제어하는 데 적합하다. 제어 장치는 예컨대 마이크로 컨트롤러(micro-controller)를 포함할 수 있다. 제어 장치는 반도체 장치의 연결 캐리어 상에 배치될 수 있다. 이를 위해, 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법의 방법 단계에서, 제어 장치는 연결 캐리어 집합체의 각 연결 캐리어 상에 배치될 수 있다. 그러나, 제어 장치가 반도체 장치의 외부에 배치되고 상기 반도체 장치와 전기적으로 도전되며 결합될 수도 있다.
방법의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 각 공진기 상부 구조는 연결 캐리어와 전기적으로 도전되며 결합되되, 상기 연결 캐리어 상에 공진기 상부 구조가 배치된다. 이러한 점은 예컨대 연결 와이어들에 의해 이루어질 수 있는데, 상기 와이어들은 금속 코팅의 접촉부들을 상기 연결 캐리어와 결합시킨다.
여기에 기재되는 방법 및 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치는 실시예들 및 그에 따른 도면들을 통해 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1a는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 장치의 제1 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 단면도로 도시한다.
도 1b는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치의 제1 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 평면도로 도시한다.
도 1c는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제2 실시예에 따른 반도체 장치를 개략적 단면도로 도시한다.
도 1d는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제2 실시예에 따른 반도체 장치를 개략적 사시도로 도시한다.
도 1e는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 장치의 제1 또는 제2 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 단면도로 도시한다.
도 1f는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치의 제1 또는 제2 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 평면도로 도시한다.
도 2a는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치의 제3 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 사시도로 도시한다.
도 2b는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치를 제1 각도에서 관찰한 개략적 사시도로 도시한다.
도 2c는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장치를 제2 각도에서 관찰하여 도시한다.
도 2d는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장치를 개략적 평면도로 도시한다.
도 2e 및 도 2f는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장치를 서로 다른 관찰 방향에서 본 개략적 측면도들을 도시한다.
도 2g는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치의 제3 실시예에 따른 펌프 유닛을 도시하되, 수동적 광학 부재들이 장착되기 전의 상태를 개략적 측면도로 도시한다.
도 2h는 도 2g에 따른 개략적 평면도를 도시한다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 여기에 기재된 방법의 일 실시예에 따른 공진기 상부 구조(40)의 제조에 대한 개략적 평면도들을 도시한다.
도 3e는 상기와 같이 제조된 공진기 상부 구조(40)의 개략적 측면도를 도시한다.
도 3f는 상기와 같이 제조된 공진기 상부 구조(40)의 개략적 평면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 여기에 기재된 방법의 일 실시예에 따라 사용되는 것과 같은 공진기 거울(31)을 제조하기 위한 제조 방법을 도시한다.
도 5는 여기에 기재된 방법의 일 실시예에서 사용되는 것과 같은 매트릭스 형태로 배치되는 다수 개의 연결 캐리어들(14)을 포함하는 연결 캐리어 집합체(50)를 도시한다.
도 6a는 여기에 기재된 방법의 다른 실시예에서 사용되는 것과 같은 매트릭스 형태로 배치되는 다수 개의 연결 캐리어들(14)을 포함하는 연결 캐리어 집합체(50)를 개략적 평면도로 도시한다.
도 6b는 연결 캐리어 집합체(50)의 후측에 대한 개략적 배면도를 도시한다.
도 6c는 연결 캐리어 집합체(50)의 개략적 측면도를 도시한다.
도 6d는 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14)를 개략적 평면도로 도시한다.
실시예들 및 도면들에서 동일하거나 동일하게 작용하는 구성 요소들은 각각 동일한 참조번호로 표시된다. 도시된 요소들은 축척에 맞는 것으로 볼 수 없고, 오히려, 개별 요소들은 보다 나은 이해를 위해 과장되어 확대 도시될 수 있다.
도 1a는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치에 있어서, 상기 반도체 장치의 제1 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 단면도로 도시한다.
펌프 유닛은 연결 캐리어(14)를 포함한다. 여기에 기재된 표면 발광형 반도체 레이저 장치의 밑면-즉 연결 캐리어(14)의 밑면-은 바람직하게는 30과 150 제곱 밀리미터 사이값이다. 여기에 도시된 실시예에서, 연결 캐리어(14)는 기본 몸체(12), 하측 금속 배선(11) 및 패터닝된 상측 금속 배선(13)을 포함한다. 연결 캐리어(14)란 바람직하게는 직접 본딩된 구리(DBC, direct bonded copper) 복합 물질을 의미한다. 예컨대, 기본 몸체(12)는 AlN과 같은 세라믹 물질로 구성된다. 기본 몸체(12)의 두께는 바람직하게는 0.2와 0.5 ㎜ 사이값이고, 더욱 바람직하게는 0.38 ㎜이다. 상측 금속 배선(13) 및 하측 금속 배선(11)은 예컨대 구리로 구성되고, 그 두께는 0.1과 0.3 ㎜ 사이값, 바람직하게는 0.2 ㎜이다. 구리는 미터 켈빈(meter kelvin)당 약 400 와트의 높은 열 전도성을 가지는 것이 유리하다. 연결 캐리어가 AlN-기본 몸체(12)와 결합됨으로써, 상기 캐리어의 표면에서 유효 열 팽창 계수가 감소된다. 이러한 점은, 낮은 팽창 계수를 가진 반도체 몸체들을 실장할 때 유용하다.
패터닝된 상측 금속 배선(13)은 도전로들(conductive paths)을 형성하고, 연결 캐리어(14)상에 고정된 능동 반도체 소자들은 상기 도전로들에 의해 전기적으로 접촉될 수 있다.
도 1a와 관련하여 기재된 연결 캐리어(14)에 대한 대안으로서, 예컨대 AlN으로 구성된 세라믹 기본 몸체(12)를 포함하는 연결 캐리어(14)가 사용될 수도 있다. 상기 기본 몸체(12)의 상측에는 상측 금속 배선(13)이 적층될 수 있다. 이를 위해, 예컨대 금 금속 배선이 마스크를 이용하여 상기 기본 몸체(12)상에 직접적으로 -예컨대 스퍼터링 또는 증착을 이용하여- 패터닝된다. 이 때, 금층의 두께는 최대 1 ㎛이고, 바람직하게는 최대 500 ㎚이다. 상기와 같은 연결 캐리어는 DBC-연결 캐리어에 비해 매우 매끄러운 표면을 가진다는 특징이 있다. 이 때 기본 몸체(12)의 두께는 바람직하게는 최대 1 ㎜이고, 더욱 바람직하게는 최대 0.7 ㎜이다. -예컨대 땜납 물질을 위한-금속성 배리어들은 증착 또는 스퍼터링에 의해 연결 캐리어(14)상에 직접적으로 적층되어 패터닝될 수 있다. 상기 금속 배리어들은 예컨대 백금 또는 NiCr로 구성될 수 있거나 상기 물질들 중 적어도 하나의 물질을 포함한다.
연결 캐리어(14)상에 표면 발광형 반도체 몸체(1)가 배치된다. 표면 발광형 반도체 몸체(1)는 예컨대 연결 캐리어(14) 상에 납땜되거나 접착된다. 바람직하게는, 표면 발광형 반도체 몸체(1)는 땜납 결합을 이용하여 상기 연결 캐리어(14) 상에 고정된다. 이를 위해, 특히 박막 땜납(thin layer solder)이 적합하다. 즉, 표면 발광형 반도체 몸체(1)는 스퍼터링 또는 증착에 의해 적층되는 땜납을 이용하여 고정된다. 땜납은 바람직하게는 AuSn, Sn, SnAg, In, InSn에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하거나 그것으로 구성된다. 바람직하게는, 땜납층의 두께는 1과 5 ㎛ 사이값이다.
표면 발광형 반도체 몸체(1)는 반사성 층시퀀스 및 복사 생성 층시퀀스를 포함한다. 반사성 층시퀀스란 바람직하게는 반사성 금속층, 브래그-거울 또는 이러한 반사성 층들의 조합을 의미한다. 바람직하게는, 반사성 층시퀀스는 브래그-거울을 의미하고, 상기 거울은 높은 굴절률 차를 가지는 것이 유리한 다수 개의 반도체 층쌍들을 포함한다. 바람직하게는, 상기 브래그-거울은 일련의 20개 내지 30개 또는 그 이상의 반도체 층쌍들을 포함하고, 따라서, 상기 거울의 매우 높은 반사도는 99.9% 또는 그 이상으로 나타난다. 브래그-거울은 반도체 몸체(1)의 다른 반도체층들과 함께 에피택시얼 제조되는 것이 유리하다. 브래그-거울은 바람직하게는 반도체 몸체(1)의 상기 연결 캐리어(14)를 향한 측에 배치된다.
반도체 몸체의 복사 생성 층시퀀스는 pn-접합 및/또는 단일 양자 우물 구조 및/또는 바람직하게는 다중 양자 우물 구조- 더욱 바람직하게는 도핑되지 않은 다중 양자 우물 구조-를 포함한 활성 영역을 구비하며, 상기 구조는 복사 생성에 적합하다. 기재 내용의 틀에서, 양자 우물 구조란 명칭은 전하 캐리어가 속박("confinement")에 의해 에너지 상태의 양자화를 경험하는 모든 구조를 포괄한다. 특히, 양자 우물 구조란 명칭은 상기 양자화의 차원성에 대해서는 어떤 것도 제시하지 않는다. 상기 명칭은 특히 양자 홈통, 양자 선들 및 양자 점들 그리고 이 구조들의 각 조합을 포괄한다.
바람직하게는, 복사 방출 층시퀀스는 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 물질을 기반으로 한다. 즉, 복사 방출 층시퀀스는 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 물질로 구성되는 적어도 하나의 층을 포함한다. 바람직하게는, 복사 방출 층시퀀스는 질화물-, 인화물- 또는 더욱 바람직하게는 비화물-화합물 반도체를 기반으로 한다.
상기와 관련하여, "질화물-화합물 반도체를 기반으로 한다"는 것은, 복사 방출 층시퀀스 또는 상기 층시퀀스의 적어도 하나의 층은 질화물-Ⅴ-화합물 반도체 물질 바람직하게는 AlnGamIn1 -n- mN을 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1 및 n+m≤1인 것을 의미한다. 이 때 상기 물질은 상기 수식에 따라 수학적으로 정확한 구성 방식을 반드시 포함할 필요는 없다. 오히려, AlnGamIn1 -n- mN-물질의 특징적인 물리적 특성들을 실질적으로 변경시키지 않는 추가적인 구성 요소들 및 단일 또는 다수의 도핑 성분들이 포함될 수 있다. 그러나, 상기 수식은 결정 격자의 실질적인 구성 요소들(Al, Ga, In, N)을 포함하는 것이 간단하다. 비록 이러한 구성 요소들이 미량의 다른 성분으로 부분적으로 대체될 수 있다고 하더라도 말이다.
이와 관련하여, "인화물-화합물 반도체 물질을 기반으로 한다"는 것은, 복사 방출 층시퀀스 또는 상기 층시퀀스의 적어도 하나의 층은 바람직하게는 AlnGamIn1 -n-mP을 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1 및 n+m≤1인 것을 의미한다. 이 때 상기 물질은 상기 수식에 따라 수학적으로 정확한 구성 방식을 반드시 포함할 필요는 없다. 오히려, 상기 물질의 물리적 특성들을 실질적으로 변경시키지 않는 추가적인 구성 요소들 및 단일 또는 다수의 도핑 성분들이 포함될 수 있다. 그러나, 상기 수 식은 결정 격자의 실질적인 구성 요소들(Al, Ga, In, P)을 포함하는 것이 간단하다. 비록 이러한 구성 요소들이 미량의 다른 성분으로 부분적으로 대체될 수 있다고 하더라도 말이다.
이와 관련하여, "비화물-화합물 반도체 물질을 기반으로 한다"는 것은, 복사 방출 층시퀀스 또는 상기 층시퀀스의 적어도 하나의 층은 바람직하게는 AlnGamIn1 -n-mAs을 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1 및 n+m≤1인 것을 의미한다. 이 때 상기 물질은 상기 수식에 따라 수학적으로 정확한 구성 방식을 반드시 가질 필요는 없다. 오히려, 상기 물질의 물리적 특성들을 실질적으로 변경시키지 않는 추가적인 구성 요소들 및 단일 또는 다수의 도핑 성분들이 포함될 수 있다. 그러나, 상기 수식은 결정 격자의 실질적인 구성 요소들(Al, Ga, In, As)을 포함하는 것이 간단하다. 비록 이러한 구성 요소들이 미량의 다른 성분으로 부분적으로 대체될 수 있다고 하더라도 말이다.
이러한 물질들은, 간단히 도달할 수 있는 높은 내부 양자 효율을 가진다는 특징이 있고, 자외선 스펙트럼 영역부터 가시적 스펙트럼 영역을 지나 적외선 스펙트럼 영역에 이르는 복사에 대해 적합한데, 특히 질화물-계 화합물 반도체 물질은 자외선 스펙트럼 영역의 복사에 대해, 인화물-계 화합물 반도체 물질은 가시적 스펙트럼 영역의 복사에 대해, 그리고 비화물-계 화합물 반도체 물질은 적외선 스펙트럼 영역의 복사에 대해 적합하다.
바람직하게는, 반도체 몸체의 복사 생성 층시퀀스는 비화물-화합물 반도체 물질을 기반으로 한다. 적외선 스펙트럼 영역, 특히 800 ㎚과 1100 ㎚사이의 파장 영역에서의 복사는 이러한 물질 체계에서 매우 효율적으로 생성될 수 있다. 예컨대, 캐리어는 갈륨 비화물을 포함하고, 복사 방출 층시퀀스 또는 상기 층시퀀스의 적어도 하나의 층은 0≤n≤1, 0≤m≤1 및 n+m≤1을 포함하는 AlnGamIn1 -n- mAs 물질 체계를 기반으로 한다.
또한, 연결 캐리어(14) 상에 펌프 복사원(2)이 배치된다. 펌프 복사원(2)은 예컨대 에지 발광형 반도체 레이저 및 열 부재(2a)를 포함한다. 바람직하게는, 열 전도 부재(2a)는 예컨대 다이아몬드, 알루미늄 질화물 또는 탄화 규소와 같은 양호한 열 전도성 물질로 구성되거나, 이러한 물질들 중 적어도 하나의 물질을 포함한다. 펌프 복사원(2)은 연결 와이어들(2b)을 이용하여 연결 캐리어(14)와 전기적으로 도전되며 연결된다. 바람직하게는, 펌프 복사원(2)은 땜납 결합을 이용하여 연결 캐리어(14)상에 고정된다. 이를 위해, 특히 박막 땜납이 적합하다. 즉, 펌프 복사원(2)은 스퍼터링 또는 증착에 의해 적층되는 땜납을 이용하여 고정된다. 바람직하게는, 땜납은 AuSn, Sn, SnAg, In, InSn에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하거나 그것으로 구성된다. 바람직하게는, 땜납층의 두께는 1과 5 ㎛ 사이값이다.
펌프 복사원(2) 다음에 렌즈(3)가 배치된다. 예컨대 렌즈(3)는 펌프 복사원(2)으로부터 방출되는 펌프 복사(17)의 빠른 축 시준화(FAC, fast axis collimination)를 위해 기능한다. 이를 위해, 예컨대 상기 렌즈(3)는 비구면으로 만곡된 복사 투과면을 포함하고, GaP와 같은 고 굴절성 물질로 구성될 수 있다.
펌프 복사원(2)의 주 출사 방향에서, 렌즈(3) 다음에 또 다른 광학 부재(4)가 배치된다. 바람직하게는, 상기 광학 부재(4)는 투과하는 펌프 복사의 굴절을 위해 적합하다. 예컨대, 광학 부재(4)는 펌프 복사(17)를 연결 캐리어(14)로부터 멀어지며 굴절시키거나 유도하는 데 적합하다. 광학 부재(4)는 유리를 포함하는 것이 바람직하다.
광학 부재(4) 다음에는 실린더 렌즈(5) 및 구면 렌즈(6)가 배치된다. 상기 렌즈들(5, 6)은 투과하는 펌프 복사의 느린 축 시준화(SAC, slow axis collimination) 및/또는 빠른 축 시준화를 위해 기능한다. 예컨대, 두 개의 렌즈들(5, 6)은 비구면으로 만곡된 복사 투과면을 포함한 단일의 실린더 렌즈로도 대체될 수 있다. 상기 렌즈들(5, 6)에 의해, 펌프 복사는 편향 부재(7)에 도달한다.
편향 부재(7)는 예컨대 유리를 포함하고, 이 때 표면 발광형 반도체 몸체를 향한 면은 펌프 복사에 대해 고 반사성을 가지도록 코팅된다. 편향 부재(7)는 입사되는 펌프 복사를 표면 발광형 반도체 몸체(1)의 복사 투과면(1a)으로 유도하되, 상기 펌프 복사(17)가 바람직하게는 예각(sharp angle)으로 상기 복사 투과면(1a)에 입사되도록 한다.
또한, 이격 부재(8)는 캐리어(14)상에 배치될 수 있다. 상기 부재들(8, 4, 7)은 동일한 방식으로 형성되고, 동일한 물질로 구성된 부재들을 의미할 수 있다. 단, 상기 부재들은, 반사성, 무반사성 또는 비코팅으로 형성되는 표면 및 상기 연결 캐리어(14)상에서의 방향 설정에 있어 구분된다.
도 1b는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치의 제1 실시예에 따른 펌프 유닛을 개략적 평면도로 도시한다.
도 1b에서 확인할 수 있듯이, 연결 캐리어(14)상에 온도 센서(9)가 더 배치되고, 상기 센서는 예컨대 NTC-저항을 포함한다. 상기 온도 센서(9)를 이용하여, 연결 캐리어(14)의 평균 온도가 산출될 수 있다. 예컨대 열 전기 냉각기를 이용하면, 연결 캐리어(14)의 평균 온도에 따라 펌프 유닛의 구동 온도가 조정될 수 있다. 상기 냉각기는 가령 연결 캐리어(14)의 하측에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 펌프 유닛의 구동 온도는 20과 35℃ 사이값이고, 더욱 바람직하게는 25℃이다.
도 1c는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제2 실시예에 따른 반도체 장치를 개략적 단면도로 도시한다.
이 때, 표면 발광형 반도체 몸체(1)의 주 출사 방향에서 공진기 상부 구조(40)는 펌프 유닛 다음에 배치된다.
펌프 유닛은 위에 계속하여 기재된 것과 같은 연결 캐리어(14)를 포함한다. 펌프 유닛은 펌프 복사원(2)을 더 포함하고, 상기 펌프 복사원 다음에 FAC-렌즈(3)가 배치된다. 펌프 복사는 FAC-렌즈(3)로부터 광학 부재(4)를 투과한다. 상기 광학 부재는 펌프 복사(17)를 연결 캐리어(14)로부터 멀어지며 굴절하도록 한다. 이어서, 펌프 복사는 상기 펌프 복사의 시준화를 위해 구비된 비구면 렌즈(16)를 투과한다. 이 지점으로부터, 펌프 복사는 편향 부재(7)에 입사되고, 상기 편향 부재는 펌프 복사(17)를 표면 발광형 반도체 몸체(1)의 복사 투과면(1a)으로 유도한다. 펌프 복사(17)는 반도체 몸체(1)에서 기본 주파수의 레이저 복사(18)의 생성을 자극 한다. 기본 주파수의 레이저 복사(18)은 공진기 상부 구조(40)의 캐리어(34)내에 구비된 리세스(30)를 투과하여 상기 공진기 상부 구조(40)에 진입한다. 예컨대 도브-프리즘(dove-prism)으로 형성되는 편향 부재(33)로부터, 레이저 복사는 공진기 거울(31)의 방향으로 유도된다. 바람직하게는, 레이저 공진기에는 광학적으로 비선형인 결정(31)이 배치되고, 상기 결정은 예컨대 투과하는 레이저 복사의 주파수 다중 배가를 위해 기능한다. 상기와 같이 생성되어 변환된 복사(19)의 대부분은 편향 부재(33)를 투과하여 반도체 장치로부터 출력된다.
바람직하게는, 광학적으로 비선형 결정(31)은 예컨대 LiB3O5(LBO)와 같은 리튬 트리보레이트(Lithium triborate), 예컨대 BiB3O6(BiBO)와 같은 비스뭍 트리보레이트(bismuth triborate), 예컨대 KTiOPO4(KTP)와 같은 포타슘 티타닐 포스페이트(potassium titanyl phosphate), 예컨대 MgO:LiNbO3(MgO:LN)과 같이 마그네슘 산화물로 도핑된 합치 리튬 니오베이트(congruent lithium niobate), 예컨대 MgO:s-LiNbO3(MgO:SLN)와 같이 마그네슘 산화물로 도핑된 화학량론적 리튬 니오베이트(stoichiometric lithium niobate), 예컨대 MgO:LiTaO3(MgO:SLT)와 같이 마그네슘 산화물로 도핑된 화학량론적인 리튬 탄탈레이트(lithium tantalate), 화학량론적인 LiNbO3(SLN), 화학량론적인 LiTaO3(SLT), RTP(RbTiOPO4), KTA(KTiOAsO4), RTA(RbTiOAsO4), CTA(CsTiOAsO4)에서 선택되는 적어도 하나의 결정을 포함한다.
바람직하게는, 광학적으로 비선형 결정은 상기 결정을 투과하는 복사의 주파 수 2 배가를 위해 적합하다.
또한, 레이저 공진기에는 예컨대 에탈론 또는 이중 굴절성 필터와 같은 주파수 선택적 부재가 배치될 수 있고, 상기 부재는 좁은 밴드의 안정적 스펙트럼을 가진 레이저 구동을 용이하게 하는 것이 유리하다.
도 1d는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제2 실시예에 따른 반도체 장치를 개략적 사시도로 도시한다.
도 1e는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제1 또는 제2 실시예에 따른 반도체 장치의 펌프 유닛을 도시하되, 수동적 광학 부재들이 적층되기 전에 개략적 단면도로 도시한다.
도 1f는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제1 또는 제2 실시예에 따른 반도체 장치의 펌프 유닛을 개략적 평면도로 도시한다.
도 1e 및 도 1f에서 확인할 수 있듯이, 연결 캐리어(14)는 서브 정렬 마크들(15)을 포함한다. 서브 정렬 마크들(15)이란 예컨대 파일링 패턴들을 의미하고, 상기 패턴들은 사진 기술적으로 패터닝된 박막들(thin layers)로 형성된다.
서브 정렬 마크들은 이미지 처리 체계를 위한 방향 설정 보조제로 기능하며, 상기 이미지 처리 체계를 이용하면 연결 캐리어(14) 상에서 반도체 장치의 각 개별 부재들의 파일링 지점이 산출된다. 이 때 개별 부재들을 위한 파일링의 정확도는 바람직하게는 +/- 5 ㎛ 내지 +/- 50 ㎛ 사이값이다. 더욱 바람직하게는, 상기 파일링의 정확도는 적어도 +/- 10 ㎛이다.
도 2a는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장 치를 개략적 사시도로 도시한다. 이러한 실시예에서, 반도체 장치의 밑면 즉 연결 캐리어(14)의 면은 앞에 상술된 두 개의 실시예들에 비해 약 30% 만큼 축소된다. 도 1a 내지 1f와 관련하여 기재된 실시예와 달리, 펌프 복사원(2), 표면 발광형 반도체 몸체(1) 및 편향 광학계(7)는 직선을 따라 배치되지 않는다.
펌프 복사는 펌프 복사원(2)으로부터 우선 FAC-렌즈(3)를 투과한다. 이 지점으로부터 펌프 복사는 예컨대 투과 프리즘 또는 평행육면체로 형성된 광학 부재(4)를 투과한다. 펌프 복사는 편향 거울(45)로부터 비구면 실린더 렌즈(46)로 향하게 되고, 이어서, 상기 렌즈는 펌프 복사를 시준한다. 이 지점으로부터 펌프 복사는 편향 광학계(7)에 입사되고, 상기 광학계는 펌프 복사를 표면 발광형 반도체 몸체(1)의 복사 투과면으로 유도한다.
도 2b는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치를 제1 각도에서 관찰한 개략적 사시도로 도시한다. 도 2c는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 반도체 장치를 제2 각도에서 관찰한 제3 실시예에 따라 도시한다.
도 1a 내지 1f와 관련하여 기재된 실시예와 달리, 제3 실시예에서 편향 광학계(33)는 도브-프리즘이 아닌 평행 육면체로 형성된다.
도 2d는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장치를 개략적 평면도로 도시한다.
도 2e 및 도 2f는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장치를 서로 다른 관찰 방향에서 본 개략적 측면도들을 도시한다.
도 2e에서 확인할 수 있듯이, 제2 실시예에 따른 반도체 장치에서는, 경우에 따라 표면 발광형 반도체 몸체(1)의 복사 투과면(1a)에서 반사되는 펌프 복사가 광학적으로 비선형인 결정에 진입하지 않는다. 바람직하게는 이러한 방식으로, 매우 안정적인 주파수 변환이 이루어질 수 있는데, 이러한 이유는 광학적으로 비선형인 결정(32)이 반사된 펌프 복사(17)에 의해 가열될 수 없기 때문이다.
도 2g는 여기에 기재된 방법에 따라 제조되는 제3 실시예에 따른 반도체 장치의 펌프 유닛을 도시하되, 수동적 광학 부재들이 장착되기 전의 상태를 개략적 측면도로 도시하며, 도 2h는 그에 따른 개략적 평면도를 도시한다.
도 2g 및 도 2h에서 확인할 수 있듯이, 연결 캐리어(14)는 서브 정렬 마크들(15)을 포함한다. 즉, 연결 캐리어(14)에는 파일링 패턴들(15)이 패터닝되고, 상기 패턴들은 이미지 처리 체계를 위한 방향 설정 보조제로 기능한다. 서브 정렬 마크들(15)이란 예컨대 파일링 패턴들을 의미하고, 상기 패턴들은 사진기술적으로 패터닝된 박막들로 형성된다.
서브 정렬 마크들은 이미지 처리 체계를 위한 방향 설정 보조제로 기능하고, 상기 이미지 처리 체계를 이용하면 연결 캐리어(14)상에서 반도체 장치의 각 개별 부재들에 대한 파일링 지점들(filing positions)이 산출된다. 이 때, 개별 부재들을 위한 파일링의 정확도는 바람직하게는 +/- 5 ㎛ 내지 +/- 50 ㎛이다. 더욱 바람직하게는, 상기 파일링의 정확도는 적어도 +/- 10 ㎛이다.
예컨대, 연결 캐리어(14)의 폭(y)은 9와 13 ㎜ 사이값이고, 바람직하게는 약 10 ㎜이다. 연결 캐리어(4)의 길이(x)는 바람직하게는 9와 14 ㎜사이값이고, 예컨대 12 ㎜이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 여기에 기재된 방법의 일 실시예에 따른 공진기 상부 구조(40)의 제조에 대한 개략적 평면도를 도시한다. 도 3e는 상기와 같이 제조된 공진기 상부 구조(40)의 개략적 측면도를 도시한다.
도 3a는 캐리어 집합체(80)를 도시하고, 상기 집합체는 매트릭스 형태로 배치된 다수 개의 개별 캐리어 영역들(34)을 포함한다. 캐리어 집합체(80)는 예컨대 규소 웨이퍼로 형성된다. 이 때, 예컨대 6 인치(inch) 또는 8 인치의 규소 웨이퍼를 의미한다. 각 개별 캐리어 영역(34)은 리세스(30)-예컨대 보어(bore)-를 포함한다. 레이저 복사는 상기 리세스를 투과하여 공진기 상부 구조(40)로 진입하거나 상기 공진기 상부 구조로부터 방출된다.
이하의 방법 단계(도 3b 참조)에서, 패터닝된 금속 코팅(60)은 개별 캐리어 영역들(34)상에 패터닝된다. 금속 코팅(60)은 예컨대 굽이진(meander) 형태의 백금 코팅으로 형성되고, 상기 백금 코팅은 접촉부들(61)에 의해 전기적으로 접촉될 수 있다.
도 3c와 관련하여 기재된 방법 단계에서, 편향 거울(33), 광학적으로 비선형인 결정(34) 및 공진기 거울(31)과 같은 광학 부재들은 개별 캐리어 영역들(34)상에 배치된다. 바람직하게는, 광학 부재들은 결합하여-예컨대 다수 개의 공진기 거울들(31)을 포함하는 스트립들(strips)로- 캐리어 집합체(80)상에 배치된다. 이러한 방식으로, 다수 개의 개별 캐리어 영역들(34)상에 상기 광학 부재들이 하나씩 각각 동시에 배치될 수 있다. 광학 부재들은 예컨대 접착될 수 있다. 바람직하게는, 광학 부재들은 본딩, 예컨대 양극 본딩을 이용하여 개별 캐리어 영역들(34)상 에 고정된다.
마지막 방법 단계에서, 캐리어 집합체(80)는 도 3d에 표시된 화살표를 따라 개별화될 수 있다. 이 때, 상호 결합하여 배치된 광학 부재들도 개별화될 수 있다. 따라서, 다수 개의 공진기 상부 구조들(40)이 생성된다. 상기와 같은 공진기 상부 구조는 도 3e에 예시적으로 도시된다.
도 3f는 공진기 상부 구조(40)의 개략적 평면도를 도시한다. 바람직하게는, 공진기 상부 구조(40)의 길이(c)는 8과 12 ㎜ 사이값이고, 예컨대 10 ㎜이다. 공진기 상부 구조의 폭(d)은 바람직하게는 1.75 ㎜와 3 ㎜ 사이값이고, 예컨대 2.15 ㎜이다.
도 4a 내지 도 4d와 관련하여, 여기에 기재된 방법의 실시예에 따라 사용되는 것과 같은 공진기 거울(31)의 제조 방법이 기재된다. 이러한 제조 방법에서, 예컨대 규소 구(sphere)는 규소 웨이퍼(70)로 주조됨으로써, 다수 개의 공진기 거울들(31)이 하나의 어레이(array)에서 생성될 수 있다. 도 4a는 상기와 같이 생성되는 어레이의 개략적 평면도를 도시한다.
도 4b는 선들(lines)(72)을 따라 진행되는 어레이(70)의 개별화를 도시한다. 이를 통해, 도 4c에 도시된 마이크로 거울들(31)의 스트립들이 생성된다. 상기와 같은 마이크로 거울들로 이루어진 스틱(stick)은 예컨대 약 100 ㎜의 길이(l)를 가진다. 개별 마이크로 거울(31) 간의 간격(p)은 약 2 ㎜이다. 상기 스틱의 높이(h)는 바람직하게는 약 2 ㎜이고, 그 폭(b)은 바람직하게는 0.7 과 2.5 ㎜ 사이값이다.
상기와 같은 마이크로 거울 스틱은 예컨대 도 3a 내지 도 3d에 도시된 것과 같은 캐리어 집합체(80)상에 배치되어, 상기 캐리어 집합체(80)와 함께 개별화될 수 있다. 그러나, 상기 스트립은 개별 캐리어 영역들(34)상에 적층되기 전에 개별 공진기 거울들(31)로 개별화될 수도 있다. 상기와 같은 공진기 거울(31)은 도 4d에서 평면도 및 단면도로 개략적으로 도시되어 있다.
도 5는 여기에 기재된 방법의 일 실시예에서 사용되는 것과 같은, 매트릭스 형태로 배치된 다수 개의 연결 캐리어들(14)을 포함하는 연결 캐리어 집합체(50)를 도시한다.
연결 캐리어 집합체(50)는 메인 정렬 마크들(51)을 포함하고, 상기 마크들은 상기 연결 캐리어 집합체(50)의 두 개의 모서리에 배치된다. 메인 정렬 마크들(51)이란 예컨대 연결 캐리어 집합체(50)의 물질 내에서 박막 패터닝들을 의미할 수 있다. 또한, 메인 정렬 마크들(51)은 예컨대 규소, 유리 또는 세라믹으로 구성될 수 있는 정렬 칩들을 의미할 수도 있다. 이러한 정렬 칩들은 박막 패터닝들을 포함할 수 있다. 메인 정렬 마크들은 연결 캐리어 집합체(50)상에서 모든 부재들의 정렬을 위해 기능한다. 이 때, 연결 캐리어 집합체(50)는 패널을 형성한다. 개별 부재들은 상기 패널에서 유닛을 나타내므로, 다음의 실장 공정이 가능하다:
- 스트립으로서의 부재들이 일 단계에서 실장되고 차후에 상기 패널과 함께 개별화되는 공정,
- 프리즘 스트립들 또는 렌즈 스트립들이 적층되는 공정, 및
- 흡입 도구에서 매트릭스 형태로 자가 정렬되며 삽입되는 개별 부품들의 실 장 공정.
연결 캐리어 집합체(50)내에서 연결 캐리어(14)가 매트릭스 형태로 규칙적으로 배치됨으로써, 다수 개의 부재들이 일 단계에서 연속적으로 또는 동시에 배치될 수 있다.
연결 캐리어 집합체의 개별화는 예컨대 톱질을 하거나, 금을 내어 이를 파괴함으로써 이루어질 수 있다. 이 때, 연결 캐리어 집합체(50)는 바람직하게는 하나의 프레임에서 접착 호일(foil) 상에 고정된다.
연결 캐리어 집합체(50)는 바람직하게는 50 ㎜×50 ㎜ 내지 200 ㎜× 200 ㎜의 크기를 가진다. 상기 집합체는 원형이거나 직사각형일 수 있다. 바람직하게는, 연결 캐리어 상측의 표면 거칠기는 1 ㎛보다 작다. 이러한 점은, 연결 캐리어 상에서 개별 부재들을 매우 정확하게 정렬하는 것을 용이하게 한다.
도 6a는 여기에 기재된 방법의 다른 실시예에서 사용되는 것과 같은, 매트릭스 형태로 배치된 다수 개의 연결 캐리어들(14)을 포함하는 연결 캐리어 집합체(50)를 개략적 평면도로 도시한다.
연결 캐리어 집합체(50)의 길이(f)는 예컨대 100과 120 ㎜ 사이값이고, 바람직하게는 110 ㎜이다. 연결 캐리어 집합체(50)의 폭(e)은 바람직하게는 45와 65 ㎜사이값이고, 예컨대 55 ㎜이다. 이러한 실시예에서, 연결 캐리어 집합체(50)는 11×4의 연결 캐리어(14)를 포함한다.
도 6b는 연결 캐리어 집합체(50)의 후측에 대한 개략적 배면도를 도시한다.
도 6c는 연결 캐리어 집합체(50)의 개략적 측면도를 도시한다. 예컨대 알루 미늄 질화물을 포함하거나 그것으로 구성되는 기본 몸체(12)의 폭(j)은 바람직하게는 0.25와 0.45 ㎜ 사이값이고, 예컨대 0.38 ㎜이다. 예컨대 구리로 구성되는 하측 금속 배선(11)의 두께(i)는 바람직하게는 0.2와 0.4 ㎜ 사이값이고, 예컨대 0.3 ㎜이다. 예컨대 구리로 구성되며 패터닝된 상측 금속 배선(13)의 두께(g)는 바람직하게는 0.2와 0.3 ㎜사이값이고, 예컨대 0.25 ㎜이다.
도 6d는 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14)를 개략적 평면도로 도시한다. 연결 캐리어 집합체(14)는 와이어 본딩면들(163)을 포함하고, 상기 본딩면들은 연결 캐리어(14)상에서 부재들이 본딩용 와이어에 의해 전기적으로 접촉되기 위해 구비된다. 또한, 연결 캐리어(14)는 납땜면들(164)을 포함하고, 상기 납땜면들 상에는 능동 부재들이 적층될 수 있다. 또한, 연결 캐리어(14)는 남땜 중지층(165)을 포함한다.
여기에 기재된 방법으로 제조되는 반도체 장치는 특히 매우 콤팩트한 구성 방식을 가진다는 특징이 있다. 따라서, 예컨대 공진기 길이가 수 밀리미터, 바람직하게는 최대 15 ㎜, 더욱 바람직하게는 최대 10 ㎜가 되기 쉽다. 상기와 같이 짧은 공진기 길이 때문에, 예컨대 광학 프로젝션 응용을 위해 유리한 레이저 복사의 매우 빠른 응답 시간이 이루어지기 쉽다. 또한, 여기에 기재된 방법으로 제조되는 반도체 장치는 특히, 펌프 복사원 및 표면 발광형 반도체 몸체와 같이 구동 중에 열을 발생시키는 부재들이 일 캐리어 상에 평면 실장으로 높은 열 전도성을 가지고 적층된다는 특징이 있다. 이를 통해, 구동 중에 발생되는 열은 캐리어에 직접적으로 전달될 수 있고, 예컨대 특정한 각도만큼 편향될 필요가 없다. 또한, 펌프 유닛 과 공진기 상부 구조가 열적으로 분리됨으로써, 광학적으로 비선형인 결정의 온도가 매우 안정적이 되기 쉽다. 이러한 방식으로, 예컨대 가시적 영역의 매우 균일한 레이저 복사가 생성될 수 있다.
본 발명은 실시예들에 의거한 기재 내용에만 한정되지는 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 그 특징들의 각 조합을 포괄하고, 이러한 점은 특히 특징들의 조합으로 특허 청구 범위들에 포함된다. 비록, 이러한 특징들 또는 이러한 조합이 그 자체로 특허 청구 범위들 또는 실시예들에 명확하게 제공되지 않더라도 말이다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 102005063103.7 및 102006017293.0의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 본문에서 반복적으로 포함된다.

Claims (15)

  1. 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    - 기계적으로 상호 간에 견고하게 결합되어 있는 다수 개의 연결 캐리어들(14)을 포함하는 연결 캐리어 집합체(50)를 준비하는 단계;
    - 상기 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14) 상에 표면 발광형 반도체 몸체(1)를 배치하는 단계; 및
    - 적어도 부분적으로 반도체 장치를 완성하는 단계를 포함하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14)상에 펌프 복사원(2)을 배치하는 단계를 더 포함하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    펌프 복사(2)를 상기 반도체 몸체(1)의 복사 투과면(1a)으로 유도하는 데 적합한 적어도 하나의 광학 부재를 상기 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14) 상에 배치하는 단계를 더 포함하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 캐리어(14)는 상기 연결 캐리어 집합체(50)에서 매트릭스 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    동일한 종류의 부재들의 결합물이 상기 연결 캐리어 집합체(50) 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 캐리어 집합체(50)는 두 개의 메인 정렬 마크들(main alignment marks)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 캐리어 집합체(50)의 연결 캐리어(14)는 적어도 하나의 서브 정렬 마크(sub alignment mark)(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 한 항에 있어서,
    연결 캐리어(14)상에 공진기 상부 구조(40)를 배치하는 단계를 더 포함하는 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 광학적으로 펌핑할 수 있는 반도체 장치를 위한 공진기 상부 구조의 제조 방법에 있어서,
    - 기계적으로 상호 간에 견고하게 결합되어 있는 다수 개의 개별 캐리어 영역들(34)을 포함하는 캐리어 집합체(80)를 준비하는 단계;
    - 개별 캐리어 영역 상에 공진기 거울(31)을 배치하는 단계; 및
    - 개별 공진기 상부 구조(40)를 완성하는 단계를 포함하는 공진기 상부 구조의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    - 상기 캐리어 집합체(80)의 개별 캐리어 영역(34) 상에 복사 편향 부재(33)를 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 캐리어 영역들(34)은 상기 캐리어 집합체(80)내에서 매트릭스 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    동일한 종류의 부재들의 결합물이 상기 캐리어 집합체(80) 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 집합체(80)의 개별 캐리어 영역(34)상에 적어도 하나의 부재가 본딩을 이용하여 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 집합체(80)의 개별 캐리어 영역 상에는 패터닝된 금속층(60)이 적층되고, 상기 금속층은 전기적으로 접촉될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14중 어느 한 항에 있어서,
    각 공진기 상부 구조(40)는 그에 속한 상기 연결 캐리어(14)와 전기적으로 도전되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007062047A1 (de) 2007-12-21 2009-07-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Kompaktgehäuse
DE102008009110A1 (de) * 2008-02-14 2009-08-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlasermodul
DE102008009108A1 (de) * 2008-02-14 2009-08-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers sowie Halbleiterlaser
DE102008010297A1 (de) 2008-02-21 2009-10-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Frequenz-Konversions-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Frequenz-Konversions-Vorrichtung
DE102008036254A1 (de) * 2008-08-04 2010-02-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
WO2010104361A2 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Lg Electronics Inc. The method for switching opeeating carrier at a user equipment in wireless communication system
DE102012205513B4 (de) 2012-04-04 2021-12-09 Osram Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Strahlungsanordnung und Strahlungsanordnung
DE102013205594A1 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
JP7166932B2 (ja) * 2016-12-22 2022-11-08 古河電気工業株式会社 半導体レーザモジュールおよび半導体レーザモジュールの製造方法
JP7206494B2 (ja) * 2019-02-15 2023-01-18 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法、発光装置
US11303095B2 (en) 2019-02-15 2022-04-12 Nichia Corporation Method of manufacturing light emitting device, light emitting device, and base member
CN110289555A (zh) * 2019-06-21 2019-09-27 中国科学院半导体研究所 半导体激光光源

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211899C2 (de) * 1992-04-09 1998-07-16 Daimler Benz Aerospace Ag Mikrosystem-Laseranordnung und Mikrosystem-Laser
US5461637A (en) 1994-03-16 1995-10-24 Micracor, Inc. High brightness, vertical cavity semiconductor lasers
US5761227A (en) 1994-08-23 1998-06-02 Laser Power Corporation Efficient frequency-converted laser
DE4440976A1 (de) * 1994-11-17 1996-05-23 Ant Nachrichtentech Optische Sende- und Empfangseinrichtung mit einem oberflächenemittierenden Laser
US6128134A (en) * 1997-08-27 2000-10-03 Digital Optics Corporation Integrated beam shaper and use thereof
US6072815A (en) * 1998-02-27 2000-06-06 Litton Systems, Inc. Microlaser submount assembly and associates packaging method
US5991318A (en) * 1998-10-26 1999-11-23 Coherent, Inc. Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser
WO2002008806A2 (en) 2000-07-21 2002-01-31 Motorola, Inc. Monolithic optical system
US6637885B2 (en) 2001-03-26 2003-10-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method for self-detection of pupillary response
US6853007B2 (en) * 2001-12-28 2005-02-08 Finisar Corporation Submount for vertical cavity surface emitting lasers and detectors
EP1464084A1 (de) * 2002-01-09 2004-10-06 Infineon Technologies AG Photodiodenanordnung und verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einem ersten halbleiterbauelement und einem zweiten halbleiterbauelement
DE10253907A1 (de) * 2002-09-20 2004-04-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optischer Abtastkopf und Verfahren zur Herstellung desselben
US6793407B2 (en) * 2002-09-25 2004-09-21 International Business Machines Corporation Manufacturable optical connection assemblies
DE10313608A1 (de) * 2003-03-26 2004-10-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement mit mehreren oberflächenemittierenden, optisch gepumpten Halbleiterlasern mit externem Resonator
KR100566290B1 (ko) * 2003-09-18 2006-03-30 삼성전자주식회사 스캔 테이블을 이용한 영상 주사방법과 그를 적용한 이산코사인 변환 장치
US7520679B2 (en) * 2003-09-19 2009-04-21 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical device package with turning mirror and alignment post
KR100593995B1 (ko) 2004-01-02 2006-06-30 삼성전자주식회사 수직 공동 표면 발광 레이저 모듈
JP4039367B2 (ja) * 2004-01-15 2008-01-30 株式会社日立製作所 光素子実装基板の製造方法
DE102004012014B4 (de) * 2004-03-11 2009-09-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Scheibenlaser mit einer Pumpanordnung
DE102004050118A1 (de) * 2004-07-30 2006-03-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserbauelement, optische Vorrichtung für ein Halbleiterlaserbauelement und Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung
DE502005006760D1 (de) * 2004-09-22 2009-04-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Seitlich optisch gepumpter oberflächenemittierender halbleiterlaser mit einer integrierten wärmesenke

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