特許 7515723 レーザダイオード装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-04

(45)【発行日】2024-07-12

(54)【発明の名称】レーザダイオード装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02208 20210101AFI20240705BHJP

   H01S 5/02257 20210101ALI20240705BHJP

   H01S 5/02218 20210101ALI20240705BHJP

   H01S 5/02315 20210101ALI20240705BHJP

   H01S 5/0239 20210101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02208

H01S5/02257

H01S5/02218

H01S5/02315

H01S5/0239

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023532460

(86)(22)【出願日】2021-09-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-14

(86)【国際出願番号】 EP2021076620

(87)【国際公開番号】W WO2022111884

(87)【国際公開日】2022-06-02

【審査請求日】2023-05-29

(31)【優先権主張番号】102020215033.8

(32)【優先日】2020-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100161908

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 依子

(72)【発明者】

【氏名】ピンター，シュテファン

【審査官】佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１４９５７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１６０５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８０９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４７００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０００３４８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１２３２１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１６６１８１４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ー５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

－ 少なくとも１つのレーザダイオード（５、３６、１２０）を含み、前記レーザダイオード（５、３６、１２０）がエッジエミッタとして形成されており、かつ
－ 透明な光学窓（３、３０）を備えたハウジング（４１、６０）を含み、前記透明な光学窓（３、３０）が前記ハウジング（４１、６０）の第１の側壁（６１）として形成されており、前記ハウジング（４１、６０）が、レーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の外部環境に対して前記レーザダイオード（５、３６、１２０）を気密に遮蔽するために形成されており、前記透明な光学窓（３、３０）が、前記レーザダイオード（５、３６、１２０）によって生成された少なくとも１つのレーザビーム（８、４２）を前記外部環境へと透過させるよう形成されており、
前記レーザダイオード（５、３６、１２０）が、前記ハウジング（４１、６０）の底（６、３８）に少なくとも間接的に固定されているレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）において、
前記ハウジング（４１、６０）の前記側壁（１６、１７、３１、５１、６１、６２）および前記ハウジング底（６、３８）に向かい合って配置されたハウジング蓋（２、３２）が、複数の、とりわけ少なくとも３つのウエハから形成されており、
前記ハウジング（４１、６０）の前記第１の側壁（６１）がガラスウエハ（９０）から形成されており、前記第１の側壁（６１）に向かい合っている前記ハウジング（４１、６０）の第２の側壁（３１、５１、６２）が第１のシリコンウエハ（８３）から形成されており、前記ハウジング（４１、６０）の第３の側壁（１６）および第４の側壁（１７）ならびにハウジング蓋（２、３２）が第２のシリコンウエハ（８０）から形成されていることを特徴とするレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項2】

前記側壁（１６、１７、３１、５１、６１、６２）が長方形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項3】

前記ハウジング（４１、６０）が直方体形に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項4】

これに加えて前記レーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）が、前記ハウジング（４１、６０）に対して独立して配置された固定要素（１０）を有し、前記固定要素（１０）が、前記レーザダイオードによって生成された前記少なくとも１つのレーザビーム（８、４２）が直接的に前記外部環境へと透過するように、前記レーザダイオード（５、３６、１２０）を前記ハウジング（４１、６０）内で固定するために形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項5】

前記ハウジング底（６、３８）がキャリア基板（９８）として形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項6】

前記キャリア基板（９８）が、前記キャリア基板（９８）の下面に、周りを囲んでいる少なくとも１つの第１の凹部（７ａ、７ｂ、９７）を有することを特徴とする請求項５に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項7】

前記ハウジング蓋（２、３２）が少なくとも１つの第２の凹部（３３）を有することを特徴とする請求項５または６に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）。

【請求項8】

－ 少なくとも２つの相並んで配置された請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）と、
－ 光学検出器（４７）とを有するシステム（５０）であって、
前記少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置（１ｂ、１ｃ）の第２のレーザダイオード装置（１ｃ）が、前記第２のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の第２のハウジング（４１、６０）の第２の側壁（３１、５１、６２）の外面（３４ａ、３４ｂ）にミラー面（４５ａ、４５ｂ）を有し、前記ミラー面（４５ａ、４５ｂ）が、前記少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置（１ｂ、１ｃ）の第１のレーザダイオード装置に対し、前記第１のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の第１のレーザダイオード（５、３６、１２０）によって放射された少なくとも１つのレーザビーム（８、４２）が前記ミラー面（４５ａ、４５ｂ）によって前記光学検出器（４７）の方向に偏向されるように方向づけられているシステム（５０）。

【請求項9】

前記システム（５０）がハウジング底（６、３８）として前記少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の１つの共通のキャリア基板（９８）を有し、前記キャリア基板（９８）が、前記第１と第２のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の間の部分領域（４８）内で、開口部（４０ａ、４０ｂ）を有し、前記ミラー面（４５ａ、４５ｂ）が、前記少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置（１ｂ、１ｃ）の前記第１のレーザダイオード装置（１ｂ）に対し、前記第１のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の前記第１のレーザダイオード（５、３６、１２０）によって放射された前記少なくとも１つのレーザビーム（８、４２）が前記ミラー面（４５ａ、４５ｂ）によって前記開口部（４０ａ、４０ｂ）およびビーム経路内で前記開口部（４０ａ、４０ｂ）の後ろに配置された光学検出器（４７）の方向に偏向されるように方向づけられていることを特徴とする請求項８に記載のシステム（５０）。

【請求項10】

請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の製造方法であって、前記方法が、以下のプロセスステップ、すなわち
－ 第２のシリコンウエハ（８０）を用意するプロセスステップ（９９）と、
－ 第１のエッチングステップにより、ＫＯＨエッチングまたはトレンチエッチングにより、前記第２のシリコンウエハ（８０）内に、断面が長方形の貫通孔（８１）を生成するプロセスステップ（１００）と、
－ 第１のシリコンウエハ（８３）を用意するプロセスステップと、
－ 前記第１のシリコンウエハが、前記生成された貫通孔（８１）を前記第２のシリコンウエハ（８０）の下面で塞ぐように、前記第１のシリコンウエハ（８３）と前記第２のシリコンウエハ（８０）を結合するプロセスステップと、
－ ガラスウエハ（９０）を用意するプロセスステップ（１０２）と、
－ 前記ガラスウエハ（９０）が、前記生成された貫通孔（８１）を前記第２のシリコンウエハ（８０）の上面で塞ぐように、前記第２のシリコンウエハ（８０）と前記ガラスウエハ（９０）を結合するプロセスステップ（１０４）と、
－ 第１のシリコンウエハ（８３）および前記第２のシリコンウエハ（８０）ならびに前記ガラスウエハ（９０）を含むウエハスタックを分離平面（８９）に沿って分離し、この場合、前記分離平面（８９）が、前記貫通孔（８１）の主延び方向に沿って走っているプロセスステップ（１１０）と、
－ キャリア基板（８９）の外面でエッジエミッタとして形成されたレーザダイオード（５、３６、１２０）が、前記キャリア基板（９８）と、前記第１のシリコンウエハ（８３）と、前記第２のシリコンウエハ（８０）と、前記ガラスウエハ（９０）とによって形作られたハウジング（４１、６０）内に配置されるように、前記キャリア基板（９８）を、前記第１のシリコンウエハ（８３）、前記第２のシリコンウエハ（８０）、および前記ガラスウエハ（９０）と結合するプロセスステップ（１１３）と
を有する製造方法。

【請求項11】

前記第１のシリコンウエハ（８３）の上面にトレンチビームストッパ構造（８４）が施されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記キャリア基板（９８）と、前記第１のシリコンウエハ（８３）、前記第２のシリコンウエハ（８０）、および前記ガラスウエハ（９０）との前記結合が、前記ハウジング（４１、６０）が気密に密閉されるように行われることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

複数の貫通孔（８１）が前記第２のシリコンウエハ（８０）内で生成され、かつ前記貫通孔（８１）に沿った前記ウエハスタックの前記分離が、複数のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）が生成されるように行われることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

請求項７に記載のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）のハウジング（４１、６０）の気密性の確定方法において、
前記方法が、以下のプロセスステップ、すなわち
－ 前記キャリア基板（９８）と、前記第１のシリコンウエハ（８３）と、前記第２のシリコンウエハ（８０）と、前記ガラスウエハ（９０）とによって形作られた前記ハウジング（４１、６０）内で規定の内圧が生成されるように、前記キャリア基板（９８）を、前記第１のシリコンウエハ（８３）、前記第２のシリコンウエハ（８０）、および前記ガラスウエハ（９０）と結合し、この場合、前記内圧が周囲圧力に対する圧力差を有するプロセスステップと、
－ 前記ハウジング蓋（２、３２）の反りを測定するプロセスステップと、
－ 前記測定された反りに依存して前記ハウジング（４１、６０）の気密性を確定するプロセスステップと
を有することを特徴とする気密性の確定方法。

【請求項15】

請求項８に記載のシステム（５０）の第１のレーザダイオード（５、３６、１２０）の光学機能の確定方法において、
前記方法が、以下のプロセスステップ、すなわち
－ 第１のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の第１のハウジング（４１、６０）内に配置された第１のレーザダイオード（５、３６、１２０）によって少なくとも１つのレーザビーム（８、４２）を放射するプロセスステップと、
－ 前記放射されたレーザビーム（８、４２）を、第２のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の第２のハウジング（４１、６０）の第２の側壁（３１、５１、６２）の外面に配置されたミラー面（４５ａ、４５ｂ）によって光学検出器（４７）へと偏向し、この場合、前記第１と第２のレーザダイオード装置（１ａ、１ｂ、１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）が相並んで配置されているプロセスステップと、
－ 前記第１のレーザダイオード（５、３６、１２０）の前記光学機能を、前記偏向されたレーザビーム（８、４２）の強度分布および／または明るさおよび／または波長に依存して、前記光学検出器（４７）によって確定するプロセスステップと
を有することを特徴とする光学機能の確定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザダイオード装置およびレーザダイオード装置を有するシステムに関する。これに加えて本発明は、レーザダイオード装置の製造方法、レーザダイオード装置のハウジングの気密性の確定方法、およびシステムの第１のレーザダイオードの光学機能の確定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

当業者には、レーザダイオードとしてのエッジエミッタと、レーザダイオードが中に配置されたハウジングとを備えたレーザダイオード装置が知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

これを出発点として、本発明の基礎となる課題は、構造が単純化されており、かつ作製技術的な利点をもたらすレーザダイオード装置を開発することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この課題を解決するために、請求項１に基づくレーザダイオード装置および請求項９に基づくレーザダイオード装置を有するシステムが提案される。これに加えて請求項１１に基づくレーザダイオード装置の製造方法が提案される。そのうえ本発明は、請求項１５に基づくレーザダイオード装置のハウジングの気密性の確定方法および請求項１６に基づくシステムの第１のレーザダイオードの光学機能の確定方法を含む。

【0005】

このレーザダイオード装置は、エッジエミッタとして形成された少なくとも１つのレーザダイオードを含む。これに加えてレーザダイオード装置は、ハウジングの第１の側壁として形成された透明な光学窓を備えたハウジングを含む。ハウジングは、レーザダイオード装置の外部環境に対してレーザダイオードを遮蔽することに役立つ。透明な光学窓は、レーザダイオードによって生成された少なくとも１つのレーザビームを外部環境へと透過させるために形成されている。これに関しレーザダイオードは、ハウジングの底に少なくとも間接的に固定されている。エッジエミッタの場合、レーザビームの出射箇所、チップエッジでは放射密度が非常に高い。環境中に存在する有害な気体物質または固体物質がある場合、放射強度の高い領域では、これらの物質との光化学反応が起こる可能性があり、この反応はレーザダイオードの破壊を引き起こす。この破壊を回避するため、ハウジングは、とりわけレーザダイオード装置の外部環境に対してレーザダイオードを気密に遮蔽するために形成されている。ハウジングの側壁およびハウジング底に向かい合って配置されたハウジング蓋は、複数の、とりわけ少なくとも３つのウエハから形成されている。これにより、ウエハ複合体として形成されており、かつ相対的に少なくて容易に結合され得るウエハから形成されているハウジングが生じる。これに関しレーザダイオードは、レーザダイオードの主放射方向がハウジングの底に対して実質的に平行に、とりわけ底の第１の主広がり平面に対して実質的に平行に方向づけられるように、ハウジング内で固定されている。

【0006】

透明な光学窓としてのハウジングの第１の側壁がガラスウエハから、および第１の側壁に向かい合っているハウジングの第２の側壁が第１のシリコンウエハから形成されていることが好ましい。ハウジングのさらなる側壁、とりわけ第３および第４の側壁ならびにハウジング蓋は第２のシリコンウエハから形成されている。

【0007】

側壁が長方形の断面を有することが好ましい。ハウジングが直方体形に形成されていることが好ましい。この関連でハウジングは、第１、第２、第３、および第４の側壁ならびにハウジング底およびハウジング蓋を有する。

【0008】

これに加えてレーザダイオード装置が、ハウジングに対して独立して配置された固定要素を有することが好ましく、この固定要素は、レーザダイオードによって生成された少なくとも１つのレーザビームが直接的に外部環境へと透過するように、レーザダイオードをハウジング内で固定するために形成されている。つまりレーザビームは、ハウジング内での事前の方向転換なしで、光学的な透明な窓に達する。固定要素がセラミック基板として形成されていることが好ましい。この場合、レーザダイオードは、熱伝導に優れた電気絶縁性のセラミック基板にはんだ付けされる。このセラミックには、電気的導体路、さらには電気的貫通ビアが施されている。レーザダイオードは、はんだ付けおよび／またはワイヤボンディングによって導体路と電気的に接続される。セラミックはこの場合、ハウジング底ともはんだ付けされる。したがってレーザダイオードはセラミック基板と機械的に、電気的に、および熱的に結合されている。

【0009】

ハウジング底がキャリア基板として形成されていることが好ましい。このキャリア基板がセラミック基板として形成されていることが好ましい。代替策として、キャリア基板が電気的貫通ビアを備えたシリコン基板またはガラスウエハ基板として形成されている。これは、ハウジングを引き続き少ないハウジング部品によるウエハ複合体として形成し、シリコン・ガラス技術でのウエハ複合体の作製も同様に簡略化されているという利点を提供する。キャリア基板が、キャリア基板の下面に、少なくとも１つの第１の凹部を有することが好ましい。キャリア基板とハウジングのその他の側壁との接合剤として、ボンディング温度が３００℃超のガラスはんだが使用される場合、ボンディングプロセスは、レーザアシストボンディングプロセスによってのみ行われ得る。キャリア基板の下面での少なくとも１つの、とりわけ周りを囲んでいる第１の凹部は、レーザ出力のより良いカップリングまたは取り込みに役立つ。

【0010】

ハウジング蓋が少なくとも１つの第２の凹部を有し、それによりハウジング蓋が少なくとも局所的に薄化していることが好ましい。この薄化した蓋は、ハウジングの気密性検査、したがってハウジングが実際にどこまで気密に密閉されているのかの検査を実施するために利用され得る。

【0011】

本発明のさらなる対象は、２つの相並んで配置された前述のようなレーザダイオード装置を含むシステムである。システムはこれに加えて、例えばフォトダイオードのような光学検出器を含む。少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置の第２のレーザダイオード装置は、第２のレーザダイオード装置の第２のハウジングの第２の側壁の外面にミラー面を有する。これに関しミラー面は、少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置の第１のレーザダイオード装置に対し、第１のレーザダイオード装置の第１のレーザダイオードによって放射された少なくとも１つのレーザビームがミラー面によって光学検出器の方向に偏向されるように方向づけられている。とりわけ、第２の側壁の外面自体がミラー面として形成されている。このために、とりわけ第２の側壁の外面に凹部が設けられており、この凹部は例えばＫＯＨエッチングによって生成される。システムがハウジング底として１つの共通のキャリア基板を有し、このキャリア基板上に２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置が配置されていることが好ましい。キャリア基板はここでもセラミックから形成されていることが好ましい。代替策として、キャリア基板が電気的貫通ビアを備えたシリコンウエハまたはガラスウエハから形成されている。キャリア基板は、第１と第２のレーザダイオード装置の間の部分領域内で、とりわけ貫通孔として形成された開口部を有する。ミラー面は、少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置の第１のレーザダイオード装置に対し、第１のレーザダイオード装置のレーザダイオードによって放射された少なくとも１つのレーザビームがミラー面によって開口部およびビーム経路内で開口部の後ろに配置された光学検出器の方向に偏向されるように方向づけられている。キャリア基板の下面の方の側に光学検出器を配置することにより、ウエハ複合体の電気試験もレーザダイオードの光学試験も共通の側から実施され得るという利点が生じる。

【0012】

本発明のさらなる対象は、レーザダイオード装置の製造方法である。製造されるレーザダイオード装置は、とりわけ前述のレーザダイオード装置である。これに関し、最初に第２のシリコンウエハが用意される。次に、第１のエッチングステップにより第２のシリコンウエハ内に貫通孔が生成される。貫通孔は、とりわけ長方形の断面で生成される。第１のエッチングステップは、とりわけＫＯＨエッチングまたはトレンチエッチングによって実施される。さらなるプロセスステップで第１のシリコンウエハが用意される。続いて、第１のシリコンウエハが、生成された貫通孔を第２のシリコンウエハの下面で塞ぐように、第１と第２のシリコンウエハが相互に結合される。次にガラスウエハが用意される。次のプロセスステップでは、ガラスウエハが、生成された貫通孔を第２のシリコンウエハの上面で塞ぐように、第２のシリコンウエハとガラスウエハが相互に結合される。次に、第１および第２のシリコンウエハならびにガラスウエハを含むウエハスタックが、分離平面に沿って分離される。言い換えれば、ウエハスタックが分離平面に沿って切断または個別化される。分離平面は、貫通孔の主延び方向に沿って走っており、したがって分離工程後には、個別化されたハウジング部分が、それぞれ１つの横への開口部を有する。次のステップでは、キャリアウエハの外面でエッジエミッタとして形成されたレーザダイオードが、キャリア基板と、第１のシリコンウエハと、第２のシリコンウエハと、ガラスウエハとによって形作られたハウジング内に配置されるように、キャリア基板が、第１のシリコンウエハ、第２のシリコンウエハ、およびガラスウエハと結合される。この最後のプロセスステップのため、個別化されたハウジング部分が９０°回転させられることが好ましく、これにより、製造方法が平面的に、１つの共通の平面内で続けられ得る。

【0013】

第１のシリコンウエハの上面にトレンチビームストッパ構造が施されることが好ましい。このトレンチビームストッパ構造は、とりわけ、例えば粗度の大きなまたは柱状構造をもつビーム吸収性表面を生成するエッチングである。

【0014】

キャリア基板と、第１のシリコンウエハ、第２のシリコンウエハ、およびガラスウエハとの結合は、ハウジングが気密に密閉されるように行われることが好ましい。そのような気密密閉のための接合剤として、ガラスはんだが使用されることが好ましい。

【0015】

複数のレーザダイオード装置が製造されることが好ましい。この関連で、第２のシリコンウエハ内に複数の貫通孔が生成される。この場合、後に行われるウエハスタックの分離または個別化は、貫通孔に沿って、とりわけ貫通孔の主延び方向に沿って走っている分離平面に沿って行われる。

【0016】

本発明のさらなる対象は、レーザダイオード装置のハウジングの気密性の確定方法である。このために、ハウジング蓋が少なくとも１つの第２の凹部を有し、したがって少なくとも局所的に薄化されている前述のレーザダイオード装置が使用される。この第２の凹部を生成するため、貫通孔のエッチングの際にオーバエッチングが実施されることが好ましい。このようなオーバエッチングは、例えばＫＯＨエッチングによって達成され得る。この検査方法では、最初に、キャリア基板と、第１のシリコンウエハと、第２のシリコンウエハと、ガラスウエハとによって形作られたハウジング内で規定の内圧が生成されるように、キャリア基板が、第１のシリコンウエハ、第２のシリコンウエハ、およびガラスウエハと結合される。これに関し内圧は周囲圧力に対する圧力差を有する。次のステップでは、ハウジング蓋の反りが測定される。その後、測定された反りに依存してハウジングの気密性が確定される。これに関してはとりわけ、製造されたハウジングが実際に気密に密閉されているかどうかが確定される。

【0017】

本発明のさらなる対象は、少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置および光学検出器を含む前述のシステムの第１のレーザダイオードの光学機能の確定方法である。光学機能とは、第１のレーザダイオードによって放射されたレーザビームの品質、とりわけ良さのことである。この方法では、最初に、第１のレーザダイオード装置の第１のハウジング内に配置された第１のレーザダイオードによって少なくとも１つのレーザビームが放射される。次に、放射されたレーザビームが、第２のレーザダイオード装置の第２のハウジングの第２の側壁の外面に配置されたミラー面によって光学検出器へと偏向される。次に、偏向されたレーザビームに依存して第１のレーザダイオードの光学機能が確定される。とりわけ、光学機能は、偏向されたレーザビームの強度分布および／または明るさおよび／または波長に依存して、光学検出器によって確定される。述べた方法により、レーザダイオードの光学機能の検査は、製造方法に続く電気光学検査に組み込まれ得る。別々の検査装置は必要ない。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1a】レーザダイオード装置の第１の実施形態を横から見た第１の断面の概略図である。

【図1b】レーザダイオード装置の第１の実施形態を横から見た第２の断面の概略図である。

【図1c】レーザダイオード装置の第１の実施形態を上から見た第３の断面の概略図である。

【図2】２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置を含むシステムを横から見た概略図である。

【図3a】複数のレーザダイオード装置を生成するためのプロセスステップの概略図である。

【図3b】複数のレーザダイオード装置を生成するためのさらなるプロセスステップの概略図である。

【図3c】複数のレーザダイオード装置を生成するためのさらなるプロセスステップの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１ａは、レーザダイオード装置１ａの第１の実施形態を横から見た第１の断面を概略的に示している。これに関しレーザダイオード装置１ａは、エッジエミッタとして形成されたレーザダイオード５を含んでいる。これに加えてレーザダイオード装置は、透明な光学窓３を備えたハウジング６０を含んでいる。これに関し透明な光学窓３は、ハウジング６０の第１の側壁６１として形成されている。ハウジング６０は、レーザダイオード装置１ａの外部環境に対してレーザダイオード５をとりわけ気密に遮蔽するために形成されている。透明な光学窓３は、レーザダイオード５によって生成された少なくとも１つのレーザビーム８を外部環境へと透過させるために形成されている。ビーム９ａおよび９ｂによって示された角度範囲は、レーザビーム８が放射され得る範囲を表す。ビーム９ａおよび９ｂによって示された角度範囲は、例えばレーザビームの波長に依存する。レーザダイオード５は、この実施形態では独立した固定要素１０を介して間接的に、ハウジング６０の底６に固定されている。この図で示したハウジング６０の第１の側壁６１、ハウジング６０の第２の側壁６２、およびハウジング底６に向かい合って配置されたハウジング蓋２は、３つのウエハから形成されている。接合剤２０ａ～２０ｄとして、この第１の実施形態ではガラスはんだが使用されている。

【0020】

ハウジング底６は、この実施形態ではキャリア基板として形成されている。キャリア基板もまたこの場合はシリコンから成っており、かつここでは図示されていない貫通ビアを有する。キャリア基板は、レーザアシストボンディングプロセスの際にレーザ出力をより良くカップリングするため、キャリア基板の下面に、第１の周りを囲んでいる凹部７ａおよび７ｂを有する。

【0021】

ハウジング６０の第１の側壁６１はこの実施形態ではガラスウエハから形成されている。ハウジング６０の第２の側壁６２は第１のシリコンウエハから形成されており、ハウジング蓋２は第２のシリコンウエハから形成されている。

【0022】

側壁６１および６２は長方形の断面を有し、ハウジング６０は直方体形に形成されている。
ハウジング６０に対して独立して配置された固定要素１０は、レーザダイオード５によって生成されたレーザビーム８が直接的に外部環境へと透過するように、レーザダイオード５をハウジング６０の内部１１において固定するために形成されている。これに関し固定要素１０はセラミック基板として形成されている。このセラミック基板には、ここでは図示されていない電気的導体路、さらには電気的貫通ビアが施されている。レーザダイオード５は、はんだ付けおよび／またはワイヤボンディングによって導体路と電気的に接続される。セラミックはこの場合、ハウジング底６ともはんだ付けされている。したがってレーザダイオード５は固定要素１０と機械的に、電気的に、および熱的に結合されている。

【0023】

レーザダイオード５はさらに、レーザダイオード５の主放射方向が底６の第１の主広がり平面１２に対して実質的に平行に方向づけられるように、ハウジング６０内で固定されている。

【0024】

図１ｂは、レーザダイオード装置１ａの第１の実施形態を横から見た第２の断面を示している。これに関し切断面は、図１ａでの切断平面１４に沿って生成された。ここでは追加的に、ハウジング６０の第３の側壁１６および第４の側壁１７が見える。これらの側壁１６および１７は第２のシリコンウエハから形成されている。さらにハウジング底６内の追加的な凹部７ｃおよび７ｄが認識され得る。

【0025】

図１ｃは、レーザダイオード装置１ａの第１の実施形態を上から見た第３の断面を示している。これに関し切断面は、図２ａでの切断平面１４に沿って生成された。ここでは追加的に、この場合はガラスはんだとして形成されている接合剤２０ｅおよび２０ｆが見える。

【0026】

図２は、２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置１ｂおよび１ｃを含むシステム５０を横から見て概略的に示している。ただしこの図では、簡略化のため第１のレーザダイオード装置１ｂだけがより正確に図示されている。加えてシステム５０は光学検出器４７を含んでいる。図１ａ～図１ｃで示したレーザダイオード装置１ａとは異なり、第１のレーザダイオード装置１ｂも第２のレーザダイオード装置１ｃも、それぞれの第２の側壁３１および５１の外面３４ａおよび３４ｂにミラー面４５ａおよび４５ｂを有する。これに関し第２のレーザダイオード装置１ｃのミラー面４５ｂは、第１のレーザダイオード装置１ｂに対し、第１のレーザダイオード装置１ｂの第１のレーザダイオード３６によって放射された少なくとも１つのレーザビーム４２がミラー面４５ｂによって光学検出器４７の方向に偏向されるように方向づけられている。光学検出器４７は、第１のレーザダイオード３６の光学機能を、偏向されたレーザビーム４２に依存して、とりわけ強度分布および／または明るさおよび／または波長に依存して確定するために形成されている。この関連でシステム５０はさらに、少なくとも２つの相並んで配置されたレーザダイオード装置１ｂおよび１ｃの１つの共通のキャリア基板を有し、このキャリア基板が、第１のレーザダイオード装置１ｂのハウジング底３８として用いられる。キャリア基板はここでも、キャリア基板の下面に、周りを囲んでいる２つの凹部３９ａおよび３９ｂを有する。キャリア基板は、第１のレーザダイオード装置１ｂと第２のレーザダイオード装置１ｃの間の部分領域４８内で、ここでは貫通孔として形成された開口部４０ｂを有する。ミラー面４５ｂは第１のレーザダイオード装置１ｂに対し、レーザダイオード３６によって放射されたレーザビーム４２が光学的な透明な窓３０を経てミラー面４５ｂによって開口部４０ｂおよびビーム経路内で開口部４０ｂの後ろに配置された光学検出器４７の方向に偏向されるように方向づけられている。

【0027】

これに加えて第１のレーザダイオード装置１ｂのハウジング蓋３２は、図１ａ～図１ｃで示したレーザダイオード装置１ａとは異なり、第２の凹部３３を有する。第２の凹部３３は、この場合はオーバエッチングによって生成された。このようなオーバエッチングは、例えばＫＯＨエッチングによって達成され得る。薄化したハウジング蓋３２は、第１のレーザダイオード装置１ｂのハウジング４１の気密性の確定に役立つ。この関連で、ハウジング４１をハウジング底３８としてのキャリアウエハと接合する際に、ハウジング空洞内の気体圧力を、周囲圧力に対して圧力差が生じるように調整する。この圧力差が、薄化したハウジング蓋３２をアーチ状に湾曲させる。気密性試験は、この反りの測定／検査を介して行われる。

【0028】

図３ａは、複数のレーザダイオード装置の製造方法の第１の部分ステップを概略的に示している。これに関しては、最初に第１のプロセスステップ９９で第２のシリコンウエハ８０が用意される。次のプロセスステップ１００では、第１のエッチングステップにより第２のシリコンウエハ内に断面が長方形の貫通孔が生成される。第１のエッチングステップは、とりわけＫＯＨエッチングまたはその代わりにトレンチエッチングである。次のプロセスステップ１０１では、第２のシリコンウエハ８０の下面に接合剤８２が施される。その次にプロセスステップ１０２では第１のシリコンウエハ８３が用意され、次のプロセスステップ１０３では、シリコンウエハ８３の上面にトレンチビームストッパ構造８４が施される。トレンチビームストッパ構造８４は、とりわけ、例えば粗度の大きなまたは柱状構造をもつビーム吸収性表面を発生させるエッチングである。次のプロセスステップ１０４では、第１のシリコンウエハ８３が、生成された貫通孔８１を第２のシリコンウエハ８０の下面で塞ぐように、第１のシリコンウエハ８３と第２のシリコンウエハ８０が接合剤８２によって相互に結合される。次のプロセスステップ１０５では、第２のシリコンウエハの上面に接合剤８６が施される。

【0029】

図３ｂは、複数のレーザダイオード装置の製造方法の続きとして、この方法のさらなる部分ステップを示している。プロセスステップ１０５の次のプロセスステップ１０７ではガラスウエハ９０が用意され、次のステップ１０８では全面的に反射防止コーティング９１が付与される。プロセスステップ１０８の次のプロセスステップ１０９では、ガラスウエハ９０が、生成された貫通孔８１を第２のシリコンウエハ８０の上面で塞ぐように、第２のシリコンウエハ８０とガラスウエハ９０が相互に結合される。次のプロセスステップ１１０では、ウエハスタックが分離平面８９に沿って分離され、したがって個々の生成されたハウジング部分またはウエハスタック要素が互いから分離される。これに関しハウジング部分の個別化は、貫通孔８１の主延び方向に沿って走っている分離平面８９に沿って行われる。

【0030】

図３ｃは、複数のレーザダイオード装置の製造方法の続きとして、この方法のさらなる部分ステップを示している。プロセスステップ１１０の次のプロセスステップ１１２では、ハウジング部分が９０°回転されて、保持装置９４ａ～９４ｄとしての、開口部１５０を有するトレイ１５１内に配置される。加えて、ガラスウエハ９０の側面および第１のシリコンウエハ８３の側面に、接合剤９５ａおよび９５ｂとしてガラスはんだが施される。プロセスステップ１１２の次のプロセスステップ１１３では、キャリア基板９８が押圧板９６により、ハウジング部分を備えたトレイ１５１に対して位置合わせされ、かつキャリアウエハの外面でエッジエミッタとして形成されたレーザダイオード１２０が、キャリア基板９８と、第１のシリコンウエハ８３と、第２のシリコンウエハ８０と、ガラスウエハ９０とによって形作られたハウジング内に配置されるように、キャリア基板９８が、第１のシリコンウエハ８３、第２のシリコンウエハ８０、およびガラスウエハ９０と結合される。キャリア基板９８とハウジング部分が相互にボンディングされる。この例示的実施形態では接合剤として、ボンディング温度が実質的に３００℃超のガラスはんだが使用される。したがってボンディングプロセスは、レーザアシストボンディングプロセスによってのみ行われ得る。この関連で、レーザ出力をより良くカップリングするため、キャリア基板９８が第１の周りを囲んでいる凹部９７を有する。接合ステップ中に弾性板１２１がトレイ１５１の開口部１５０内にアーチ状に湾曲し、これによりハウジング部分への押圧力を生成する。レーザダイオードは独立した固定要素によってキャリア基板９８と結合されている。プロセスステップ１１３の次のプロセスステップ１１４では、レーザダイオード装置１２２ａ～１２２ｃがまた個別化される。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】