WO2014026951A1 - Verfahren zur herstellung eines halbleiter-laserelements und halbleiter-laserelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines halbleiter-laserelements und halbleiter-laserelement Download PDF

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Stephan Haneder
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Christoph Walter
Tomasz Swietlik
Harald KÖNIG
Robin Fehse
Mathias KÄMPF
Markus Graul
Markus Horn
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H01S5/02345—Wire-bonding

Definitions

  • a method of manufacturing a semiconductor laser element and a semiconductor laser element is disclosed.
  • An object to be solved is to efficiently manufacture a semiconductor laser element with small positioning tolerances.
  • the method comprises the step of providing at least one
  • Carrier assembly In the carrier assembly, a plurality of carriers is summarized, wherein the carriers are provided for the finished semiconductor laser elements.
  • the carrier assembly is a strip of thermally conductive material that is configured to be divided into the individual carriers.
  • the method comprises the step of generating at least one
  • the breaking point is preferably located between adjacent carriers. Due to the predetermined breaking points of the carrier composite can be separated efficiently to the carriers.
  • at least one laser bar is provided in the method.
  • the laser bar includes a plurality of semiconductor laser diodes.
  • the laser bar is formed from a growth substrate and a semiconductor layer sequence grown thereon.
  • the semiconductor layer sequence comprises one or more active layers for generating a
  • Semiconductor layer sequences preferably extend over the entire laser bar. It is possible for the laser bar, in addition to the growth substrate, to comprise a further, mechanically supporting component such as an auxiliary carrier, at least temporarily.
  • the method comprises the step of attaching the laser bar to one
  • the carrier composite When attaching it is preferably a soldering. Likewise, the attachment can also be made by gluing, in particular with an electrically conductive connecting means.
  • the method comprises the step of uniting with the semiconductor laser elements. This step of unifying becomes after the step of attaching the laser bars to the carrier assembly
  • the method comprises at least the following steps:
  • Process step B) is optional in this case and preferably follows process step A).
  • step B) can be carried out before or after process step C).
  • the method step E) follows the method step D).
  • Light guide is to be coupled.
  • a mode field diameter of a light guide in the monomode regime is approximately 4 ⁇ m to 4.5 ⁇ m.
  • the semiconductor laser diode is precisely mounted relative to the carrier on the carrier.
  • Distribution width of the positioning accuracy of 3 o is a throughput of such placement machines in the
  • the singulation of the laser bar to the semiconductor laser diodes is carried out only after attachment to the carrier assembly.
  • the laser bar and the carrier composite as a whole can be precisely adjusted to each other.
  • a plurality of semiconductor laser diodes are simultaneously relative to
  • the upper side is oriented perpendicular to an end face of the carrier composite.
  • Vertical may mean that the face and the top are perpendicular to each other, in particular with a tolerance of not more than 3 ° or not more than 1,5 ° or not more than 0,5 °.
  • Semiconductor laser diodes in and / or after steps D) and E) flush with the end face It is likewise possible for the end face to project beyond the semiconductor laser diodes.
  • An overhang of the front side over the semiconductor laser diodes is, for example, at least 0.5 ⁇ or at least 1.5 ⁇ . Alternatively or additionally, the supernatant is at most 5 ⁇ or at most 4 ⁇ .
  • Flushing may mean that the end face and the semiconductor laser diodes project beyond one another by at most 3 ⁇ or by at most 1.5 ⁇ or by at most 0.5 ⁇ .
  • the semiconductor laser diodes are edge-emitting lasers. An emission direction of the semiconductor laser diodes is then
  • Edge emitting may mean that the emission direction is perpendicular to a growth direction of the
  • further predetermined breaking points are generated before, after or in step D) on or in the laser bar.
  • Predetermined breaking points can be a separation of the laser bar in step E).
  • the laser bars are preferably provided with the further predetermined breaking points before the laser bars are attached to the carrier assembly, ie before step D).
  • step D) the laser bars are separated to the semiconductor laser diodes by means of scribing, breaking, sawing and / or laser radiation. Simultaneously with this step or after this step, the carrier composite is separated. In this singling of the
  • Carrier composite may also be a scratching, breaking, sawing and / or singulation by means of laser radiation.
  • Carrier composite mechanically no longer directly connected. This may mean that no mechanical
  • resilient, self-supporting connection consists of a carrier to the directly adjacent carrier.
  • adjacent carriers have more constituents of the
  • Carrier composite or by a subcarrier are still mechanically and relatively stable coupled.
  • adjacent carriers still touch, without a sufficient mechanical coupling is given.
  • adjacent carriers no longer touch after singulation.
  • step E one or more of each of the carriers is located on each of the carriers
  • the predetermined breaking point in the carrier composite extends through at least 25% or at least 40% through the carrier composite, in FIG.
  • the predetermined breaking point extends to at most 75% or at most 60% through the carrier composite.
  • the predetermined breaking point is generated by laser radiation.
  • the mechanical integrity between adjacent carriers is not completely destroyed in such a creation of the predetermined breaking point.
  • the laser bar in step D) comprises at least ten or at least 15 or at least 25 of the semiconductor laser diodes.
  • the laser bar in step D) has at most 60 or at most 50 of the semiconductor laser diodes.
  • the semiconductor laser diodes are in each case single-mode lasers. in the
  • the semiconductor laser diodes and the finished semiconductor laser elements then emit laser radiation exactly one mode
  • the semiconductor laser diodes may also be multimode lasers.
  • step D in step D) a plurality of the laser bars and a plurality of the
  • Carrier groups alternately consecutively combined into a horde.
  • all carrier groups and laser bars can be aligned identically within the manufacturing tolerances.
  • a harbors of laser bars and carriers takes place, for example, in the creation of Mirror layers on lateral boundary surfaces of
  • Carrier groups relative to each other in the Horde possible are Carrier groups relative to each other in the Horde possible.
  • one of the laser bars in the rack is fastened to exactly one of the carrier assemblies.
  • the fastening is, for example, a soldering.
  • the carrier, the divided growth substrate and the semiconductor layer sequence within one of the semiconductor laser diodes or semiconductor laser elements preferably have the same widths, in the direction parallel to the front side and in the direction parallel to
  • the side surfaces of the divided growth substrate and the carrier preferably terminate flush with one another.
  • Growth substrates may lie in a common plane.
  • the aforementioned geometric properties are preferably realized with a tolerance of at most 6 ⁇ or at most 4 ⁇ or at most 2 ⁇ .
  • the side surfaces are in particular such
  • Boundary surfaces that are within the manufacturing tolerances are aligned both perpendicular to the front side and perpendicular to the top.
  • the carrier assembly projects beyond the laser bar on a rear side opposite the front side.
  • the carrier assembly is then on the back over the laser bar.
  • the subarea of the laser bar projects beyond the subsection
  • step E in or after step E), the retaining strip is partially or completely removed. The retaining strip is then in the finished
  • the finished semiconductor laser elements have a width of
  • a length of the finished semiconductor laser elements, in the direction perpendicular to the end face and in the direction parallel to the top, is alternatively or additionally at least 175 ⁇ or at least 250 ⁇ and / or at most 700 ⁇ or at most 500 ⁇ .
  • the finished semiconductor laser elements have a thickness, in the direction perpendicular to the upper side, of at least 125 ⁇ m or of at least 200 ⁇ m. Alternatively or additionally, the thickness is at most 600 ⁇ or at most 450 ⁇ or at most 350 ⁇ .
  • the carrier composite and thus the carrier are made of or consist of silicon or aluminum nitride.
  • the carrier composite and thus the carrier are made of or consist of silicon or aluminum nitride.
  • the carrier may be free of internal structure such as vias or pn junctions.
  • the carrier may also be formed of an electrically conductive material, such as of doped silicon or germanium or of a metal such as Mo or a Mo alloy. Is the carrier
  • the semiconductor laser diode can be electrically contacted via the carrier.
  • the carrier can have plated-through holes.
  • one or more electrically conductive coatings are formed at least on the upper side in places or over the entire surface.
  • Coatings can be realized by one or more metal layers. It can be the electrically conductive
  • the semiconductor layer sequence may also have dopants.
  • the semiconductor laser diode is then preferably arranged to emit laser radiation in the wavelength range between 790 nm and 890 nm inclusive, or between 805 nm and 855 nm inclusive.
  • the semiconductor laser diode based on the material system AlInGaN or InP.
  • Carrier composite wherein preferably the n-side faces the top
  • a semiconductor laser element is specified.
  • the semiconductor laser element is preferably made by a method as described in connection with one or more of the above embodiments. Features of the method are therefore also disclosed for the semiconductor laser element and vice versa.
  • the semiconductor laser element comprises a carrier with an end face and a preferably vertically oriented top side. Furthermore, the semiconductor laser element comprises a semiconductor laser diode having a growth substrate and a
  • Semiconductor layer sequence for generating laser radiation comprises.
  • the semiconductor laser diode is mounted on the top.
  • the carrier and the semiconductor laser diode have the same widths and side surfaces of the carrier and the semiconductor laser diode are flush with each other and are preferably aligned parallel to each other, in particular with a tolerance of at most 6 ⁇ or with a tolerance of at most 4 ⁇ or with a Tolerance of at most 2 ⁇ or exactly. Furthermore, the side faces
  • the fact that the side surfaces have singling tracks may mean that the side surfaces are not subsequently ground or polished after being singulated to the semiconductor laser elements.
  • the separating tracks can be formed as a roughening of the side surfaces.
  • traces of a scribe such as
  • Growth substrate or the semiconductor layer sequence, or a laser processing be recognizable.
  • FIGS 1, 2 and 4 are schematic perspective
  • Figure 3 is a schematic perspective view of a
  • FIGS. 1A to 1G A method for producing a semiconductor laser element 1 is schematically illustrated in FIGS. 1A to 1G.
  • a carrier composite 20 is provided.
  • the carrier assembly 20 includes a plurality of carriers 2, which are mechanically integrated with each other in the carrier assembly 20.
  • the carrier assembly 20 has an end face 27 and a perpendicular thereto oriented top 23.
  • the upper side 23 is provided with a metallization 24.
  • the metallization 24 is for example from a
  • a gold layer formed, which follow one another in the direction away from the carrier composite 20.
  • T-shaped areas is the
  • the contact points 5 are preferably formed by an AuSn metallization.
  • the carrier assembly 20 is made of a silicon wafer, for example. A thickness of the carrier composite 20, in
  • a width of the carrier composite 20 is in particular between 10 mm and 30 mm inclusive, for example approximately 20.8 mm.
  • a length of the carrier composite 20 is for example between 0.7 mm and 2.0 mm, in particular approximately 1.2 mm.
  • FIG. 1B illustrates that by means of a
  • Laser radiation R predetermined breaking points 25 are generated in the carrier assembly 20.
  • the predetermined breaking points 25 are oriented perpendicular to the upper side 23 and to the end face 27.
  • the predetermined breaking points 25, in the direction perpendicular to the upper side 23, do not penetrate the carrier composite 20 completely, differently than shown.
  • the predetermined breaking points 25 are not in a holding strip 8 on a back 28 of the
  • Carrier composite 20 made.
  • the back 28 is in this case the end face 27 opposite.
  • the individual carrier 2 is about the holding strip 8 and the individual carrier 2, between which the
  • the method step shown in FIG. 1B is optional.
  • the creation of the predetermined breaking points 25 is preferably a so-called stealth dicing. This is done by nonlinear absorption of a focused, pulsed laser beam having a wavelength for which the carrier composite 20 is transparent at moderate intensities, within the carrier assembly 20 creates a damaged area in the material.
  • the creation of the predetermined breaking points can also be done by scribing or sawing.
  • the laser bar 30 has a
  • the laser bar 30 includes a plurality of semiconductor laser diodes 3.
  • the semiconductor laser diodes 3 are preferably edge emitting lasers with a ridge waveguide.
  • the growth substrate 31 is, for example, a GaAs substrate having a thickness of approximately 100 ⁇ m.
  • Semiconductor layer sequence 32 is particularly based on AlInGaAs and has, for example, a thickness of approximately 10 ⁇ m.
  • the laser bar 30 and thus the semiconductor laser diodes 3 each have a front side 37.
  • a contact point 4 is located on the upper side of the semiconductor laser diodes 3 facing away from the carrier assembly 20. Via the contact point 4, the semiconductor laser diodes can be contacted, for example via a bonding wire, not drawn.
  • the contact point 4 may be formed by a metallization, in particular with a gold layer.
  • optically effective layers such as highly reflective mirror layers or antireflection layers.
  • Predetermined breaking points 35 can be generated by scribing or by means of laser radiation.
  • the laser bar 30 is applied to the carrier composite 20. This is done, for example, with a
  • the laser bar 30 is attached to the
  • Carrier composite 20 preferably soldered.
  • Positioning accuracy between the carrier assembly 20 and the laser bar 30 is preferably in the range of a few microns.
  • the front side 37 of the laser bar 30 terminates, for example, flush with the end face 27,
  • adjacent semiconductor laser diodes 3 are formed by generating
  • Separation areas 9 mechanically separated from each other.
  • the singulation of the laser bar 30 to the semiconductor laser diodes 3 is preferably carried out by breaking along the predetermined breaking points generated by scratches 35, see also Figure IC, or via a local material decomposition by focused laser radiation, alone or in combination with about a break.
  • the breaking can be done with a wedge apparatus. Alternatively to such a break, the
  • Separating the laser bar 30 also by expanding a film on which the laser bar 30 is mounted, performed. Contrary to what is shown, it is possible for the carriers 2 to be separated from one another along the predetermined breaking points 25 in further separating regions 9 simultaneously with the separation of the laser bar 30. This step can be
  • the separating regions 9 in the laser bar 30 as well as in the carrier assembly 20 lie in the direction perpendicular to the upper side 23, preferably congruently one above the other. A lateral offset between the separating regions 9 is located
  • the semiconductor laser diode 3 is surmounted by the carrier 2.
  • the semiconductor laser diode 3 and the carrier 2 have approximately equal widths.
  • Semiconductor laser diode 3 have singulation tracks, not shown on.
  • At a side facing away from the semiconductor laser diode 3 underside of the carrier 2 is preferably another
  • Contact point 5 for example, by one or more Metallizations formed on the bottom.
  • the carrier 2 is then preferably electrically conductive or has at least one not shown via.
  • the contact point 5, unlike drawn, in the region of the carrier top 23 are located, which projects beyond the semiconductor laser diode 3 in the direction away from the front side 37.
  • FIGS. 2A to 2C an alternative attachment of the laser bars 30 to the carrier assemblies 20 is illustrated.
  • FIG. 2A a plurality of laser bars 30 and carrier assemblies 20 are provided and arranged alternately.
  • the laser bars 30 and the carrier assemblies 20 are combined to form a horde.
  • the front sides 37 and the end faces 27 in this case preferably close flush or approximately flush with each other, in particular with a tolerance of at most 4 ⁇ .
  • Carrier assemblies 20 so that each one of the laser bars 30 can be soldered to one of the carrier assemblies 20 approximately.
  • the resulting combination of exactly one laser bar 30 and exactly one carrier assembly 20 mechanically connected thereto is shown in FIG. 2C.
  • Laser bars 30 and the carrier assemblies 20 can be made according to the representation of FIG. 1.
  • a semiconductor laser diode 3 is provided and inserted according to FIG. 3B individual, already separated carrier 2 with a contact point 5.
  • the isolated semiconductor laser diode 3 and the separated carrier 2 are, see Figure 3C, assembled into a semiconductor laser element.
  • Growth substrate 31 and the semiconductor layer sequence 32 is provided. At the top of the semiconductor layer sequence 32 are strip-shaped metallizations for the
  • FIG. 4B it is shown that a multiplicity of holes 26 are produced in the wafer 33, for example via a
  • the holes 26 completely penetrate the growth substrate 31 and the semiconductor layer sequence 32.
  • Singulation lines 9 shaped, such as by a score. Along this separation lines 9, the wafer 33 to the
  • Laser bar 30 parts preferably by breaking.
  • Carrier assembly 20 attached.
  • FIG. 4F Resulting semiconductor laser element 1 is shown schematically in FIG. 4F.
  • Metallization 24 is not covered in places by the semiconductor laser diode 3, so that a further contact point 5 is formed. Through this contact point 5 from the
  • Metallization 24 on the upper side 23 is the semiconductor laser diode 3, in particular together with the contact point 4, electrically contacted.
  • the further contact point 5 is, for example, an n-contact, and a p-contact can be produced via the contact point 4.

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Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Laserelements und Halbleiter-Laserelement
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter- Laserelements und ein Halbleiter-Laserelement angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012107409.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiter- Laserelement mit kleinen Positionierungstoleranzen effizient herzustellen.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch ein Halbleiter-Laserelement mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens wenigstens eines
Trägerverbunds. In dem Trägerverbund ist eine Vielzahl von Trägern zusammengefasst , wobei die Träger für die fertigen Halbleiter-Laserelemente vorgesehen sind. Beispielsweise handelt es sich bei dem Trägerverbund um einen Streifen eines thermisch leitfähigen Materials, der dazu eingerichtet ist, in die einzelnen Träger unterteilt zu werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Erzeugens von mindestens einer
Sollbruchstelle in dem Trägerverbund. Die Sollbruchstelle ist bevorzugt zwischen benachbarten Trägern lokalisiert. Durch die Sollbruchstellen kann der Trägerverbund effizient zu den Trägern vereinzelt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren mindestens ein Laserbarren bereitgestellt. Der Laserbarren beinhaltet eine Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden.
Insbesondere ist der Laserbarren aus einem Aufwachssubstrat und einer darauf aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge gebildet. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine oder mehrere aktive Schichten zur Erzeugung einer
elektromagnetischen Strahlung im Betrieb der Halbleiter- Laserdiode. Das Aufwachssubstrat sowie die
Halbleiterschichtenfolge erstrecken sich bevorzugt über den gesamten Laserbarren. Es ist möglich, dass der Laserbarren, neben dem Aufwachssubstrat , eine weitere, mechanisch tragende Komponente wie einen Hilfsträger zumindest zeitweise umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anbringens des Laserbarrens auf einer
Oberseite des Trägerverbunds. Bei dem Anbringen handelt es sich bevorzugt um ein Löten. Ebenso kann das Anbringen auch über ein Kleben erfolgen, insbesondere mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungsmittel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Vereinzeins zu den Halbleiter-Laserelementen. Dieser Schritt des Vereinzeins wird nach dem Schritt des Anbringens der Laserbarren auf den Trägerverbund
durchgeführt. Das Vereinzeln erfolgt beispielsweise mittels Laserstrahlung und/oder durch Brechen. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen mindestens eines Trägerverbunds mit einer Vielzahl von Trägern für die Halbleiter-Laserelemente,
B) Erzeugen von Sollbruchstellen in dem Trägerverbund
zwischen benachbarten Trägern,
C) Bereitstellen mindestens eines Laserbarrens mit einer Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden, die ein gemeinsames Aufwachssubstrat und eine darauf aufgewachsene
Halbleiterschichtenfolge umfassen,
D) Anbringen des Laserbarrens auf einer Oberseite des
Trägerverbunds, und
E) Vereinzeln zu den Halbleiter-Laserelementen. Die einzelnen Verfahrensschritte können in der angegebenen
Reihenfolge durchgeführt werden. Der Verfahrensschritt B) ist hierbei optional und folgt bevorzugt dem Verfahrensschritt A) nach. Die Kombination der Verfahrensschritte A) und optional
B) kann vor oder nach dem Verfahrensschritt C) erfolgen. Der Verfahrensschritt E) folgt dem Verfahrensschritt D) nach.
Bei der Montage von Laserdioden, insbesondere von Monomoden- Laserdioden, sind in der Regel nur kleine
Herstellungstoleranzen erlaubt und ein präzises Justieren der Laser ist erforderlich. Dies ist insbesondere der Fall, falls Laserstrahlung aus der Halbleiter-Laserdiode in einen
Lichtleiter eingekoppelt werden soll. Etwa für Strahlung im nahinfraroten Spektralbereich liegt ein Modenfelddurchmesser eines Lichtleiters im Monomodenregime bei ungefähr 4 μιη bis 4, 5 μιη. Um eine gute optische Kopplung zwischen einem
Lichtleiter und einem Halbleiter-Laserelement zu erzielen, sind daher in der Regel Herstellungstoleranzen von < 3 μιη oder < 2 μιη erforderlich. Im Rahmen des Herstellungsverfahrens sind hierbei die
einzelnen Halbleiter-Laserdioden, die beispielsweise
epitaktisch auf einem größeren Wafer gewachsen werden, zu vereinzeln und auf einem Träger anzubringen. Zur späteren Vereinfachung der Justage des Halbleiter-Laserelements ist es erforderlich, dass die Halbleiter-Laserdiode präzise relativ zu dem Träger auf dem Träger montiert wird.
Eine solche präzise Montage der Halbleiter-Laserdiode auf dem Träger erfolgt insbesondere über eine Bauteil- Bestückungsmaschine, englisch die bonder. Bei der benötigten hohen Präzision im Bereich von 2 μιη bis 3 μιτι, bei einer
Verteilungsbreite der Positioniergenauigkeit von 3 o, liegt ein Durchsatz solcher Bestückungsmaschinen in der
Größenordnung von 500 bis 1000 Stück/Stunde. Das Bestücken mit solchen Bestückungsmaschinen bei der erforderlichen
Präzision ist aufgrund des relativ geringen Durchsatzes daher ein signifikanter Kostenfaktor bei der Herstellung. Gemäß dem oben angegebenen Herstellungsverfahren erfolgt das Vereinzeln des Laserbarrens zu den Halbleiter-Laserdioden erst nach dem Anbringen an dem Trägerverbund. Hierdurch können der Laserbarren und der Trägerverbund als Ganzes präzise zueinander justiert werden. Somit ist eine Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden gleichzeitig relativ zu dem
Trägerverbund und den zugehörigen Trägern etwa mit einer Bestückungsmaschine positionierbar. Daher ist der Durchsatz von Halbleiter-Laserelementen, bezogen auf die Kapazität einer Bestückungsmaschine, näherungsweise um einen Faktor, der der Anzahl der Halbleiter-Laserdioden in dem Laserbarren entspricht, erhöhbar. Damit kann eine deutliche Kostensenkung bei der Herstellung einhergehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Oberseite senkrecht zu einer Stirnseite des Trägerverbunds orientiert. Senkrecht kann bedeuten, dass die Stirnseite und die Oberseite rechtwinklig aufeinander stehen, insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 3° oder von höchstens 1,5° oder von höchstens 0,5°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließen die
Halbleiter-Laserdioden in und/oder nach den Schritten D) sowie E) bündig mit der Stirnseite ab. Ebenso ist es möglich, dass die Stirnseite die Halbleiter-Laserdioden überragt. Ein Überstand der Stirnseite über die Halbleiter-Laserdioden liegt zum Beispiel bei mindestens 0,5 μιη oder bei mindestens 1,5 μιη. Alternativ oder zusätzlich liegt der Überstand bei höchstens 5 μιη oder bei höchstens 4 μιη. Eine
Herstellungstoleranz hierbei liegt bevorzugt bei höchstens 3 μιη bei einer Verteilungsbreite von 3 o. Bündig kann bedeuten, dass sich die Stirnseite und die Halbleiter-Laserdioden um höchstens 3 μιη oder um höchstens 1,5 μιη oder um höchstens 0,5 μιη gegenseitig überragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den Halbleiter-Laserdioden um kantenemittierende Laser. Eine Emissionsrichtung der Halbleiter-Laserdioden ist dann
bevorzugt senkrecht zu der Stirnseite orientiert.
Kantenemittierend kann bedeuten, dass die Emissionsrichtung senkrecht zu einer Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge orientiert ist und somit
insbesondere parallel zur Oberseite verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden vor, nach oder in dem Schritt D) an oder in dem Laserbarren weitere Sollbruchstellen erzeugt. Entlang dieser Sollbruchstellen kann eine Vereinzelung des Laserbarrens im Schritt E) erfolgen. Die Laserbarren werden bevorzugt mit den weiteren Sollbruchstellen versehen, bevor die Laserbarren an den Trägerverbund angebracht werden, also vor dem Schritt D) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden im Schritt D) die Laserbarren zu den Halbleiter-Laserdioden mittels Ritzen, Brechen, Sägen und/oder Laserstrahlungseinwirkung separiert. Gleichzeitig mit diesem Schritt oder nach diesem Schritt wird der Trägerverbund vereinzelt. Bei diesem Vereinzeln des
Trägerverbunds kann es sich ebenfalls um ein Ritzen, Brechen, Sägen und/oder ein Vereinzeln mittels Laserstrahlung handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die benachbarten Träger in dem Trägerverbund nach dem Vereinzeln des
Trägerverbunds mechanisch nicht mehr unmittelbar miteinander verbunden. Dies kann bedeuten, dass keine mechanisch
belastbare, selbsttragende Verbindung von einem Träger zu dem direkt benachbarten Träger besteht. Es ist jedoch möglich, dass benachbarte Träger über weitere Bestandteile des
Trägerverbunds oder durch einen Hilfsträger nach wie vor mechanisch und relativ zueinander stabil gekoppelt sind.
Ebenso ist es möglich, dass sich benachbarte Träger noch berühren, ohne dass eine hinreichende mechanische Kopplung gegeben ist. Alternativ hierzu berühren sich benachbarte Träger nach dem Vereinzeln nicht mehr.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich nach dem Schritt E) an jedem der Träger eine oder mehrere der
Halbleiter-Laserdioden. Insbesondere besteht eine
eineindeutige Zuordnung zwischen dem Träger und den
Halbleiter-Laserdioden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Sollbruchstelle in dem Trägerverbund zu mindestens 25 % oder zu mindestens 40 % durch den Trägerverbund hindurch, in
Richtung senkrecht zur Oberseite. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Sollbruchstelle zu höchstens 75 % oder zu höchstens 60 % durch den Trägerverbund hindurch.
Beispielsweise ist die Sollbruchstelle durch Laserstrahlung erzeugt. Die mechanische Integrität zwischen benachbarten Trägern ist bei einem solchen Erstellen der Sollbruchstelle nicht gänzlich zerstört.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Laserbarren im Schritt D) mindestens zehn oder mindestens 15 oder mindestens 25 der Halbleiter-Laserdioden. Alternativ oder zusätzlich weist der Laserbarren in Schritt D) höchstens 60 oder höchstens 50 der Halbleiter-Laserdioden auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den Halbleiter-Laserdioden jeweils um Monomodenlaser. Im
bestimmungsgemäßen Gebrauch emittieren die Halbleiter- Laserdioden und die fertig hergestellten Halbleiter- Laserelemente dann Laserstrahlung genau einer Mode,
insbesondere der Grundmode. Alternativ hierzu kann es sich bei den Halbleiter-Laserdioden auch um Multimodenlaser handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden in Schritt D) mehrere der Laserbarren und mehrere der
Trägerverbünde abwechselnd aufeinanderfolgend zu einer Horde zusammengefasst . In der Horde können alle Trägerverbünde und Laserbarren im Rahmen der Herstellungstoleranzen identisch ausgerichtet sein. Ein Einhorden von Laserbarren und Trägern erfolgt beispielsweise auch bei der Erstellung von Spiegelschichten an lateralen Begrenzungsflächen der
Halbleiter-Laserdioden und/oder des Laserbarrens. Bei entsprechend genauer Fertigung und genauen geometrischen Abmessungen der Laserbarren und der Trägerverbünde ist eine präzise Justage einer Vielzahl von Laserbarren und
Trägerverbünde relativ zueinander in der Horde möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird jeweils einer der Laserbarren in der Horde an genau einem der Trägerverbünde befestigt. Das Befestigen ist beispielsweise ein Löten. Nach dem Befestigen der Laserbarren an je einem der Trägerverbünde erfolgt dann bevorzugt der Schritt E) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind, nach dem Schritt E) , Seitenflächen des zerteilten
Aufwachssubstrats , Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge und/oder Seitenflächen der vereinzelten Träger parallel zueinander ausgerichtet. Weiterhin weisen der Träger, das zerteilte Aufwachssubstrat sowie die Halbleiterschichtenfolge innerhalb einer der Halbleiter-Laserdioden oder Halbleiter- Laserelemente bevorzugt gleiche Breiten auf, in Richtung parallel zur Stirnseite und in Richtung parallel zur
Oberseite. Ferner schließen die Seitenflächen des zerteilten Aufwachssubstrats und der Träger bevorzugt bündig miteinander ab. Die Seitenflächen des Trägers und des zerteilten
Aufwachssubstrats können in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die vorgenannten geometrischen Eigenschaften sind bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 6 μιη oder höchstens 4 μιη oder höchstens 2 μιη verwirklicht.
Die Seitenflächen sind hierbei insbesondere solche
Begrenzungsflächen, die im Rahmen der Herstellungstoleranzen sowohl senkrecht zu der Stirnseite als auch senkrecht zu der Oberseite ausgerichtet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens überragt der Trägerverbund den Laserbarren an einer der Stirnseite gegenüberliegenden Rückseite. Der Trägerverbund steht an der Rückseite dann über den Laserbarren über.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bildet der den Laserbarren überragende Teilbereich des
Trägerverbunds an der Rückseite einen Haltestreifen aus. Über den Haltestreifen sind die benachbarten Träger, auch nach dem Erstellen der Sollbruchstellen in dem Trägerverbund oder nach einem mechanischen Separieren benachbarter Träger unmittelbar voneinander, noch mechanisch gekoppelt. Hierdurch ist eine Handhabung erleichtert. Ein solcher Haltestreifen ist
insbesondere in den Schritten D) und/oder E) vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im oder nach dem Schritt E) der Haltestreifen teilweise oder vollständig entfernt. Der Haltestreifen ist dann in den fertigen
Halbleiter-Laserelementen nicht mehr oder nur noch zum Teil vorhanden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die fertigen Halbleiter-Laserelemente eine Breite von
mindestens 100 μιη oder mindestens 150 μιη und/oder von
höchstens 350 μιη oder höchstens 250 μιη auf. Eine Länge der fertigen Halbleiter-Laserelemente, in Richtung senkrecht zur Stirnseite und in Richtung parallel zu der Oberseite, liegt alternativ oder zusätzlich bei mindestens 175 μιη oder bei mindestens 250 μιη und/oder bei höchstens 700 μιη oder bei höchstens 500 μιη. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die fertigen Halbleiter-Laserelemente eine Dicke, in Richtung senkrecht zu der Oberseite, von mindestens 125 μιη oder von mindestens 200 μιη auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke bei höchstens 600 μιη oder bei höchstens 450 μιη oder bei höchstens 350 μιη .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Trägerverbund und somit die Träger aus Silizium oder aus Aluminiumnitrid gefertigt oder bestehen hieraus. Insbesondere weist der
Trägerverbund keine oder nur eine geringe elektrische
Leitfähigkeit auf. Ist der Trägerverbund aus Silizium
gefertigt, so liegt eine Dotierstoffkonzentration
beispielsweise bei höchstens 1 x lO^-^/cm^. Der Träger kann frei sein von einer inneren Struktur wie Durchkontaktierungen oder pn-Übergängen . Alternativ hierzu kann der Träger auch aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, etwa aus dotiertem Silizium oder Germanium oder auch aus einem Metall wie Mo oder einer Mo-Legierung. Ist der Träger
elektrisch leitfähig, so kann die Halbleiter-Laserdiode über den Träger elektrisch kontaktiert sein. Weiterhin kann der Träger Durchkontaktierungen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mindestens an der Oberseite stellenweise oder ganzflächig eine oder mehrere elektrisch leitfähige Beschichtungen ausgebildet. Die
Beschichtungen können durch eine oder mehrere Metallschichten realisiert sein. Es kann die elektrisch leitfähige
Beschichtung zu Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen
strukturiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basieren die
Halbleiterschichtenfolge und/oder die Halbleiter-Laserdiode auf AlnIri]__n_mGamAs mit 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m < 1. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge auch Dotierstoffe aufweisen. Die Halbleiter-Laserdiode ist dann bevorzugt zu einer Emission von Laserstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 790 nm und 890 nm oder zwischen einschließlich 805 nm und 855 nm eingerichtet.
Ebenso ist es möglich, dass die Halbleiter-Laserdiode auf dem Materialsystem AlInGaN oder InP basiert. Eine
Emissionswellenlänge liegt dann insbesondere im
ultravioletten oder blauen Spektralbereich oder im nahen Infrarot, beispielsweise zwischen einschließlich 1,3 ym und 1 , 5 ym. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgen die nachfolgend genannten Schritte bevorzugt in der
angegebenen Reihenfolge, wobei die aufgeführten Schritte unmittelbar aufeinander folgen können:
- Bereitstellen des insbesondere auf Silizium basierenden Trägerverbunds, wobei der Trägerverbund bevorzugt frei von
Sollbruchstellen ist,
- Bereitstellen des Laserbarrens, wobei der Laserbarren
Sollbruchstellen zwischen benachbarten Halbleiter-Laserdioden aufweist und die Sollbruchstellen insbesondere je durch einen Ritz gebildet sind und sich an einer n-Seite der
Halbleiterschichtenfolge befinden können,
- Anbringen des Laserbarrens an der Oberseite des
Trägerverbunds, wobei bevorzugt die n-Seite der Oberseite zugewandt ist, und
- Vereinzeln des Trägerverbunds zu den Trägern mit
anschließendem oder gleichzeitigem Brechen des Laserbarrens. Darüber hinaus wird ein Halbleiter-Laserelement angegeben. Das Halbleiter-Laserelement ist bevorzugt mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für das Halbleiter-Laserelement offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Halbleiter- Laserelement einen Träger mit einer Stirnseite und einer hierzu bevorzugt senkrecht orientierten Oberseite. Ferner weist das Halbleiter-Laserelement eine Halbleiter-Laserdiode auf, die ein Aufwachssubstrat und eine
Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung von Laserstrahlung umfasst. Die Halbleiter-Laserdiode ist an der Oberseite angebracht. Der Träger und die Halbleiter-Laserdiode weisen gleiche Breiten auf und Seitenflächen des Trägers sowie der Halbleiter-Laserdiode schließen bündig miteinander ab und sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet, insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 6 μιη oder mit einer Toleranz von höchstens 4 μιη oder mit einer Toleranz von höchstens 2 μιη oder exakt. Ferner weisen die Seitenflächen
Vereinzelungsspuren auf.
Dass die Seitenflächen Vereinzelungsspuren aufweisen, kann bedeuten, dass die Seitenflächen nach einem Vereinzeln zu den Halbleiter-Laserelementen nicht nachträglich geschliffen oder poliert sind. Die Vereinzelungsspuren können als Aufrauung der Seitenflächen ausgebildet sein. Insbesondere können an den Seitenflächen Spuren eines Ritzens, etwa des
Aufwachssubstrats oder der Halbleiterschichtenfolge, oder einer Laserbearbeitung erkennbar sein.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren sowie ein hier beschriebenes Halbleiter-Laserelement unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1, 2 und 4 schematische perspektivische
Darstellungen von Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen Halbleiter-Laserelementen, und Figur 3 schematische perspektivische Darstellungen einer
Abwandlung eines Halbleiter-Laserelements.
In den Figuren 1A bis IG ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Laserelements 1 schematisch illustriert. Gemäß der perspektivischen Darstellung in Figur 1A wird ein Trägerverbund 20 bereitgestellt. Der Trägerverbund 20 beinhaltet eine Vielzahl von Trägern 2, die mechanisch untereinander in dem Trägerverbund 20 integriert sind. Der Trägerverbund 20 weist eine Stirnseite 27 und eine hierzu senkrecht orientierte Oberseite 23 auf.
Die Oberseite 23 ist mit einer Metallisierung 24 versehen. Die Metallisierung 24 ist beispielsweise aus einer
Titanschicht, einer Platinschicht und einer Goldschicht gebildet, die in Richtung weg von dem Trägerverbund 20 aufeinander folgen. In T-förmigen Bereichen liegt die
Oberseite 23 des Trägerverbunds 20 stellenweise frei, in diesen Bereichen ist keine Metallisierung aufgebracht. Auf der Metallisierung 24 sind stellenweise Kontaktstellen 5 geformt. Für jeden der Träger 2 ist genau eine der
Kontaktstellen 5 vorgesehen. Die Kontaktstellen 5 sind bevorzugt durch eine AuSn-Metallisierung gebildet.
Der Trägerverbund 20 ist beispielsweise aus einem Silizium- Wafer gefertigt. Eine Dicke des Trägerverbunds 20, in
Richtung senkrecht zur Oberseite 23, beträgt zum Beispiel ungefähr 200 μιη. Eine Breite des Trägerverbunds 20 liegt insbesondere zwischen einschließlich 10 mm und 30 mm, zum Beispiel zirka 20,8 mm. Eine Länge des Trägerverbunds 20 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 0,7 mm und 2,0 mm, insbesondere zirka 1,2 mm. In Figur 1B ist illustriert, dass mittels einer
Laserstrahlung R Sollbruchstellen 25 in dem Trägerverbund 20 erzeugt werden. Die Sollbruchstellen 25 sind senkrecht zu der Oberseite 23 und zu der Stirnseite 27 orientiert. Bevorzugt durchdringen die Sollbruchstellen 25, in Richtung senkrecht zur Oberseite 23, den Trägerverbund 20 nicht vollständig, anders als dargestellt. Die Sollbruchstellen 25 werden nicht in einem Haltestreifen 8 an einer Rückseite 28 des
Trägerverbunds 20 gefertigt. Die Rückseite 28 liegt hierbei der Stirnseite 27 gegenüber. Über den Haltestreifen 8 sind die einzelnen Träger 2, zwischen denen sich die
Sollbruchstellen 25 verbinden, mechanisch miteinander
verbunden. Der in Figur 1B gezeigte Verfahrensschritt ist optional . Bei dem Erstellen der Sollbruchstellen 25 handelt es sich bevorzugt um ein so genanntes Stealth Dicing. Hierbei wird durch nichtlineare Absorption eines fokussierten, gepulsten Laserstrahls mit einer Wellenlänge, für die der Trägerverbund 20 bei moderaten Intensitäten transparent ist, innerhalb des Trägerverbunds 20 eine Schadstelle in dem Material erzeugt. Alternativ hierzu kann das Erstellen der Sollbruchstellen auch über ein Ritzen oder Sägen erfolgen.
In Figur IC ist dargestellt, dass ein Laserbarren 30
bereitgestellt wird. Der Laserbarren 30 weist ein
zusammenhängendes Aufwachssubstrat 31 auf, auf das eine bevorzugt ebenfalls zusammenhängende Halbleiterschichtenfolge 32 insbesondere epitaktisch aufgebracht ist. Der Laserbarren 30 umfasst eine Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden 3. Die Halbleiter-Laserdioden 3 sind bevorzugt kantenemittierende Laser mit einem Stegwellenleiter. Das Aufwachssubstrat 31 ist beispielsweise ein GaAs-Substrat mit einer Dicke von ungefähr 100 μιη. Die
Halbleiterschichtenfolge 32 basiert insbesondere auf AlInGaAs und weist zum Beispiel eine Dicke von ungefähr 10 ym auf. Der Laserbarren 30 und somit die Halbleiter-Laserdioden 3 weisen jeweils eine Frontseite 37 auf. An dem Trägerverbund 20 abgewandten Oberseiten der Halbleiter-Laserdioden 3 befindet sich eine Kontaktstelle 4. Über die Kontaktstelle 4 sind die Halbleiter-Laserdioden beispielsweise über einen Bonddraht, nicht gezeichnet, kontaktierbar . Die Kontaktstelle 4 kann durch eine Metallisierung, insbesondere mit einer Goldschicht, ausgebildet sein.
An der Frontseite 37 und optional an einer der Frontseite 37 gegenüberliegenden Rückseite der Halbleiter-Laserdioden 3 können optisch wirksame Schichten wie hoch reflektierende Spiegelschichten oder Antireflex-Schichten aufgebracht sein. Optional werden im Verfahrensschritt gemäß Figur IC an einer den Kontaktstellen 4 gegenüberliegenden Seite oder auch an der Oberseite mit den Kontaktstellen 4 weitere
Sollbruchstellen 35 zwischen benachbarten Halbleiter- Laserdioden 3 in dem Laserbarren 30 erzeugt. Die weiteren
Sollbruchstellen 35 können durch ein Ritzen oder auch mittels Laserstrahlung erzeugt sein.
Gemäß Figur 1D wird der Laserbarren 30 auf den Trägerverbund 20 aufgebracht. Dies erfolgt beispielsweise mit einer
Bestückungsmaschine. Der Laserbarren 30 wird an den
Trägerverbund 20 bevorzugt angelötet. Eine relative
Positioniergenauigkeit zwischen dem Trägerverbund 20 und dem Laserbarren 30 liegt bevorzugt im Bereich weniger Mikrometer. Die Frontseite 37 des Laserbarrens 30 schließt hierbei beispielsweise bündig mit der Stirnseite 27 ab,
beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 2 μιη.
Beim Verfahrensschritt, wie in Figur IE gezeigt, werden benachbarte Halbleiter-Laserdioden 3 durch das Erzeugen von
Vereinzelungsbereichen 9 voneinander mechanisch getrennt. Das Vereinzeln des Laserbarrens 30 zu den Halbleiter-Laserdioden 3 erfolgt bevorzugt über ein Brechen entlang der insbesondere durch Ritzen erzeugten Sollbruchstellen 35, siehe auch Figur IC, oder auch über eine stellenweise Materialzersetzung durch fokussierte Laserstrahlung, alleine oder in Kombination etwa mit einem Brechen. Das Brechen kann mit einem Keilapparat erfolgen. Alternativ zu einem solchen Brechen kann das
Vereinzeln des Laserbarrens 30 auch durch Expandieren einer Folie, an der der Laserbarren 30 angebracht ist, durchgeführt werden . Anders als dargestellt ist es möglich, dass auch gleichzeitig mit dem Vereinzeln des Laserbarrens 30 die Träger 2 entlang der Sollbruchstellen 25 in weiteren Vereinzelungsbereichen 9 voneinander separiert werden. Dieser Schritt kann dem
Vereinzeln des Laserbarrens 30 aber auch nachfolgen. Optional besteht eine mechanische Verbindung zwischen benachbarten Trägern 2 über den Haltestreifen 8.
Die Vereinzelungsbereiche 9 in dem Laserbarren 30 sowie im Trägerverbund 20 liegen, in Richtung senkrecht zur Oberseite 23, bevorzugt deckungsgleich übereinander. Ein lateraler Versatz zwischen den Vereinzelungsbereichen 9 liegt
beispielsweise bei höchstens 6 μιη oder bei höchstens 4 μιη oder bei höchstens 2 μιη.
Im in Draufsicht gezeigten, optionalen Verfahrensschritt gemäß Figur 1F werden, insbesondere mittels
Materialzersetzung durch fokussierte Laserstrahlung und/oder Brechen, die resultierenden Halbleiter-Laserelemente, siehe Figur IG, von dem Haltestreifen 8 getrennt. Die
resultierenden Halbleiter-Laserelemente 1 sind in Figur IG zu sehen .
In Richtung weg von der Stirnseite 27 wird die Halbleiter- Laserdiode 3 von dem Träger 2 überragt. Die Halbleiter- Laserdiode 3 sowie der Träger 2 weisen näherungsweise gleiche Breiten auf. Seitenflächen 29, 39 des Trägers 2 und der
Halbleiter-Laserdiode 3 weisen Vereinzelungsspuren, nicht gezeichnet, auf.
An einer der Halbleiter-Laserdiode 3 abgewandten Unterseite des Trägers 2 befindet sich bevorzugt eine weitere
Kontaktstelle 5, die beispielsweise durch eine oder mehrere Metallisierungen an der Unterseite gebildet ist. Der Träger 2 ist dann bevorzugt elektrisch leitfähig oder weist zumindest eine nicht gezeichnete Durchkontaktierung auf. Alternativ kann sich die Kontaktstelle 5, anders als gezeichnet, in dem Bereich der Trägeroberseite 23 befinden, der die Halbleiter- Laserdiode 3 in Richtung weg von der Frontseite 37 überragt.
In den schematischen, perspektivischen Darstellungen gemäß den Figuren 2A bis 2C ist ein alternatives Anbringen der Laserbarren 30 an den Trägerverbünden 20 dargestellt. Gemäß Figur 2A werden mehrere Laserbarren 30 sowie Trägerverbünde 20 bereitgestellt und abwechselnd angeordnet.
In Figur 2B sind die Laserbarren 30 sowie die Trägerverbünde 20 zu einer Horde zusammengefasst . Die Frontseiten 37 sowie die Stirnseiten 27 schließen hierbei bevorzugt bündig oder näherungsweise bündig miteinander ab, insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 4 μιη. In der Horde erfolgt ein Erhitzen der Laserbarren sowie der
Trägerverbünde 20, sodass jeweils einer der Laserbarren 30 an einen der Trägerverbünde 20 etwa angelötet werden kann. Die resultierende Kombination aus genau einem Laserbarren 30 und genau einem damit mechanisch verbundenen Trägerverbund 20 ist in Figur 2C gezeigt.
Die weiteren Verfahrensschritte sowie der Aufbau der
Laserbarren 30 und der Trägerverbünde 20 können entsprechend zur Darstellung gemäß Figur 1 erfolgen.
In Verbindung mit Figur 3 ist ein herkömmliches
Herstellungsverfahren dargestellt. Gemäß Figur 3A wird eine Halbleiter-Laserdiode 3 bereitgestellt und gemäß Figur 3B ein einzelner, bereits separierter Träger 2 mit einer Kontaktstelle 5. Die vereinzelte Halbleiter-Laserdiode 3 und der separierte Träger 2 werden, siehe Figur 3C, zu einem Halbleiter-Laserelement zusammengesetzt. Da eine
Bestückungsmaschine bei den geforderten kleinen
Herstellungstoleranzen bezüglich der Positionierung des Trägers 2 relativ zu der Halbleiter-Laserdiode 3 nur
vergleichsweise langsam arbeitet, ist ein solches Verfahren mit signifikant geringerem Durchsatz und somit höheren Kosten verbunden als ein Verfahren etwa gemäß der Figuren 1 oder 2.
In Verbindung mit Figur 4 ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens des
Halbleiter-Laserelements in perspektivischen Darstellungen illustriert. Gemäß Figur 4A wird ein Wafer 33 aus dem
Aufwachssubstrat 31 und der Halbleiterschichtenfolge 32 bereitgestellt. An der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 32 sind streifenförmige Metallisierungen für die
Kontaktstellen 4 vorgesehen. Ein optionaler Zwischenträger ist nicht gezeichnet.
In Figur 4B ist gezeigt, dass in den Wafer 33 eine Vielzahl von Löchern 26 gefertigt wird, beispielsweise über ein
Trockenätzen oder über ein Nassätzen. Die Löcher 26 befinden sich jeweils zwischen benachbarten Kontaktstellen 4. Jeweils zwei der Halbleiter-Laserdioden 3, eine hiervon ist in Figur 4B beispielhaft fett umrahmt, teilen sich eines der Löcher 26. Die Löcher 26 durchdringen das Aufwachssubstrat 31 und die Halbleiterschichtenfolge 32 vollständig.
In Richtung senkrecht zu den Streifen, die die Kontaktstellen 4 ausbilden, werden Sollbruchstellen 35 für
Vereinzelungslinien 9 geformt, etwa durch ein Ritzen. Entlang dieser Vereinzelungslinien 9 wird der Wafer 33 zu den
Laserbarren 30 zerteilt, bevorzugt durch Brechen. Ein
resultierender Laserbarren 30 ist in Figur 4C dargestellt. Gemäß Figur 4D wird einer der Laserbarren 30 auf dem
Trägerverbund 20 angebracht.
Im Zusammenhang mit Figur 4E ist das Vereinzeln zu den
Halbleiter-Laserelementen 1 anhand der Vereinzelungslinien 9 und der Sollbruchstellen 25, 35 symbolisiert. Das
resultierende Halbleiter-Laserelement 1 ist schematisch in Figur 4F gezeichnet.
In Figur 4F ist zu sehen, dass die Oberseite 23 mit der
Metallisierung 24 stellenweise nicht von der Halbleiter- Laserdiode 3 bedeckt ist, sodass eine weitere Kontaktstelle 5 gebildet wird. Durch diese Kontaktstelle 5 aus der
Metallisierung 24 an der Oberseite 23 ist die Halbleiter- Laserdiode 3, insbesondere zusammen mit der Kontaktstelle 4, elektrisch kontaktierbar . Bei der weiteren Kontaktstelle 5 handelt es sich beispielsweise um einen n-Kontakt und über die Kontaktstelle 4 kann ein p-Kontakt hergestellt sein.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter- Laserelements (1) mit den Schritten:
A) Bereitstellen mindestens eines Trägerverbunds (20) mit einer Vielzahl von Trägern (2) für die Halbleiter- Laserelemente (1),
C) Bereitstellen mindestens eines Laserbarrens (30) mit einer Vielzahl von Halbleiter-Laserdioden (3) , die ein gemeinsames Aufwachssubstrat (31) und eine darauf aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge (32) umfassen,
D) Anbringen des Laserbarrens (30) auf einer Oberseite (23) des Trägerverbunds (20), und
E) Vereinzeln zu den Halbleiter-Laserelementen (1) nach dem Schritt D) .
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Oberseite (23) senkrecht zu einer
Stirnseite (27) des Trägerverbunds (20) orientiert ist, und das zwischen den Schritten A) und C) umfasst:
B) Erzeugen von Sollbruchstellen (25) in dem
Trägerverbund (20) zwischen benachbarten Trägern (2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stirnseite (27) bündig mit den Halbleiter- Laserdioden (3) abschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor dem Schritt D) an dem Laserbarren (30) weitere Sollbruchstellen (35) erzeugt werden,
wobei eine Vereinzelung des Laserbarrens (30) im
Schritt E) entlang der weiteren Sollbruchstellen (35) erfolgt . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt D) die Laserbarren (30) zu den
Halbleiter-Laserdioden (3) mittels Ritzen, Brechen und/oder Laserstrahlung separiert werden,
und gleichzeitig oder anschließend der Trägerverbund (20) vereinzelt wird, sodass benachbarte Träger (2) mechanisch nicht mehr unmittelbar miteinander verbunden sind und sich an jedem der Träger (2) eine oder mehrere der Halbleiter-Laserdioden (3) befinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Sollbruchstelle (25) zwischen
einschließlich 25 % und 75 % durch den Trägerverbund (20) hindurch erstreckt, in Richtung senkrecht zur Oberseite (23) .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Laserbarren (30) im Schritt D) zwischen einschließlich 10 und 60 der Halbleiter-Laserdioden (3) umfasst ,
wobei die Halbleiter-Laserdioden (3) Monomodenlaser sind .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt D) mehrere der Laserbarren (30) und mehrere der Trägerverbünde (20) abwechselnd
aufeinanderfolgend zu einer Horde zusammengefasst werden,
wobei jeweils einer der Laserbarren (30) an genau einen der Trägerverbünde (20) in der Horde mittels Löten befestigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, nach dem Schritt E) , Seitenflächen (29, 39) des zerteilten Aufwachssubstrats (31), der Halbleiterschichtenfolge (32) und der Träger (2) parallel zueinander ausgerichtet sind und die Träger (2), das zerteilte Aufwachssubstrat (31) und die
Halbleiterschichtenfolge (32) gleiche Breiten aufweisen und bündig miteinander abschließen, je mit einer
Toleranz von höchstens 6 ym.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Trägerverbund (20) den Laserbarren (30) in Richtung senkrecht zur und an einer der Stirnseite (27) gegenüberliegenden Rückseite (28) überragt und
hierdurch ein Haltestreifen (8) des Trägerverbunds (2) ausgebildet wird,
wobei im oder nach dem Schritt E) der Haltestreifen (8) teilweise oder vollständig entfernt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die fertigen Halbleiter-Laserelemente (1) je genau eine der Halbleiter-Laserdioden (3) umfassen, wobei die Halbleiter-Laserelemente (1) eine Breite zwischen einschließlich 100 ym und 350 ym, eine Länge zwischen einschließlich 175 ym und 700 ym und eine Dicke zwischen einschließlich 125 ym und 450 ym
aufweisen .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Trägerverbund (20) und die Träger (2) aus Silizium oder Aluminiumnitrid gefertigt sind und an der Oberseite (23) mindestens stellenweise mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind .
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiter-Laserdiode (3) auf AlInGaAs basiert und zu einer Emission von Laserstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 790 nm und 890 nm eingerichtet ist.
14. Halbleiter-Laserelement (1) mit
- einem Träger (2) mit einer Stirnseite (27) und mit einer hierzu senkrecht orientierten Oberseite (23) , und
- einer Halbleiter-Laserdiode (3) mit einem
Aufwachssubstrat (31) und mit einer
Halbleiterschichtenfolge (32) an der Oberseite (23) zur
Erzeugung von Laserstrahlung,
wobei
- der Träger (2) und die Halbleiter-Laserdiode (3) gleiche Breiten aufweisen und Seitenflächen (29, 39) des Trägers (2) und der Halbleiter-Laserdiode (3) bündig miteinander abschließen, je mit einer Toleranz von höchstens 6 ym, und
- die Seitenflächen (29, 39) parallel zueinander orientiert sind und Vereinzelungsspuren aufweisen.
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