CN1270418C - 半导体激光器装置及其制造方法 - Google Patents

半导体激光器装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1270418C
CN1270418C CNB2004100050882A CN200410005088A CN1270418C CN 1270418 C CN1270418 C CN 1270418C CN B2004100050882 A CNB2004100050882 A CN B2004100050882A CN 200410005088 A CN200410005088 A CN 200410005088A CN 1270418 C CN1270418 C CN 1270418C
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
laser apparatus
heat dissipating
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004100050882A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1534638A (zh
Inventor
小原直树
岩元伸行
高森晃
松田俊夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1534638A publication Critical patent/CN1534638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1270418C publication Critical patent/CN1270418C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48464—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area also being a ball bond, i.e. ball-to-ball
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02255—Out-coupling of light using beam deflecting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements

Abstract

一种用于高位置精度发射激光束的半导体蓝光激光器装置以及该装置的制造方法，通过在半导体衬底上以高精度和高可靠性安装半导体激光器元件来获得该装置。在衬底表面内的凹槽具有由SiN层(105)、Ti层(110a)和(110b)、Au层(111a)和(111b)、散热层(113)和焊料层(114)覆盖的p型层(100)。在Au层(111b)上设置并固定半导体激光器元件(10)。散热层(113)插入在Au层(111a)和Ti层(110b)之间并具有大约20μm的厚度。用于反射激光束LB的反射单元(50)在它的表面处包括作为反射层的Al层(116)和介电层(117)，其为蓝光激光束提供高折射率。

Description

半导体激光器装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于在光拾取设备等中使用的半导体激光器装置及其制造方法。
技术背景
光拾取设备包括，例如：用于将激光束发射到目标光盘上的半导体激光器元件；用于接收光盘反射掉的激光束的光检测器元件，以及用于根据接收到的激光束、处理由光检测器元件产生的电信号的信号处理电路。
近年来，为了缩小设备的尺寸并简化对于每个光学元件的对准调整，已经开发了其中在一块半导体衬底基片上淀积上述半导体激光器元件、光检测器元件和信号处理电路的称为光学系统集成驱动型半导体激光器装置(日本特开专利申请号No.64-27288)。
作为光学系统集成驱动型半导体激光器装置的情况下，当在相同衬底上形成半导体激光器元件和光检测器元件时，就必须在给定的位置非常精确地固定半导体激光器元件。这是因为，相对于激光束照射到的光盘，半导体激光器元件位置的精确度会严重影响设备的性能。就是说，如果低精度地设置并粘接半导体激光器元件，就会使设备的性能下降。
日本特开专利申请号No.9-326535公开了一种意在确保将半导体激光器元件粘接到衬底的精度的技术。根据该技术，预先在衬底中形成凹槽，并且在凹槽中插入半导体激光器元件的凸起电极，其作为输出激光束的源。
尽管在日本特开专利申请号No.9-326535中公开的技术在某种程度上成功地提高了半导体激光器元件粘接的精度，但由于以下原因，沿衬底的厚度方向(凹槽深度方向)半导体激光器元件的位置和粘接并不令人满意。半导体激光器元件焊接到由金(Au)构成的电极上，该电极预先形成在半导体衬底的表面上。在通过焊接的粘接工艺期间，在焊料中的锡(Sn)元素和电极中的Au元素之间就会发生化学反应，并使底面和半导体激光器元件之间的距离偏离所需的距离。
在光拾取设备的半导体激光器装置中，从半导体激光器元件发射的激光束被位于半导体激光器元件附近的反射单元反射掉，并沿衬底的厚度方向向设备外侧向上进行输出。这里，如果半导体激光器元件已经沿衬底的厚度方向偏离了所需的位置，那么在反射单元上发射的激光束到达的位置也会偏离所需的位置。沿设备主表面的方向上，就会导致反射的激光束的偏移。当在半导体激光器装置的制造工艺中可以预知这种偏移时，对于每个半导体激光器装置，都必须进行位于半导体激光器元件和光盘之间的光学设备的位置调整(例如，全息图)。然而，这种位置的调整麻烦且复杂。
如上所述，在半导体激光器装置中，从半导体激光器元件发射的激光束被位于半导体激光器元件附近的反射单元反射掉，并沿衬底的厚度方向向上向设备之外输出。应当认为，在上述两个文献中(日本特开专利申请号No.64-27288和No.9-326535)，采用Au层作为反射激光束的反射层，假设从半导体激光器元件发射的激光束具有红光-红外光的波长。然而，从半导体激光器元件还发射蓝光，但Au层并不适合于蓝光。这是因为，由于材料特性，Au层对于蓝光的反射率低于对于红光-红外光的反射率。就是说，假设半导体激光器装置可发射蓝光，就绝对必要采用用于具有高反射率的反射蓝光的反射层。
众所周知，由Al构成的反射层具有反射蓝光的高反射率。然而，在半导体激光器装置中，还没有充分地论述采用Al层作为反射层的可能性，也没有提出过实现它的工艺。
发明内容
因此，本发明的目的是提供：一种半导体激光器装置，用于发射高位置精度的激光束，通过以高精度和高可靠性在半导体衬底上装配半导体激光器元件来获得该半导体激光器装置；以及该装置的制造方法。
(1)上述目的通过一种半导体激光器装置实现，该半导体激光器装置包括：半导体衬底，它的主表面具有凹槽，凹槽的侧壁具有接收激光束并在衬底的厚度方向向外反射接收到的激光束的光反射器；半导体激光器元件，其被装配凹槽中并沿基本上平行于半导体衬底的主表面的方向向光反射器发射激光束；散热层，其形成在凹槽的底面以便沿衬底的厚度方向调整半导体激光器元件的位置并使半导体激光器元件工作时产生的热向半导体衬底释放；粘接层，与半导体激光器元件的一个面向凹槽的底面的表面接触；以及扩散防止层，其嵌入在散热层和粘接层之间，具有导电性，并防止散热层和粘接层之间发生扩散。
如上所述，半导体激光器装置具有在散热层和粘接层之间插入的扩散防止层。当半导体激光器元件与粘接层粘接时，扩散防止层防止散热层和粘接层之间发生扩散，由此防止粘接层和金属电极层体积改变。在常规的半导体激光器装置中，其中散热层直接与粘接层接触，没有其间插入的扩散防止层，各层中的组分彼此之间扩散进入其它层，就难于保证粘接半导体激光器元件的位置精度。相反，由于各层之间插入的扩散防止层避免了各层中的组分在各层彼此间的扩散，所以本发明的半导体激光器装置能够在粘接半导体激光器元件中保证位置精度。
因此，由于高度精确并高度可靠性地将半导体激光器元件装配在半导体衬底上，所以本发明的半导体激光器装置就以高位置精度发射激光束。
(2)在(1)的半导体激光器装置中，扩散防止层可以由一种或多种元素组成，该元素通过与散热层或粘接层反应不形成合金相并具有欧姆电特性。利用这种设置，就可以确保散热层和粘接层之间获得电欧姆特性，并且防止了各层中的组分彼此扩散进入其它层。
(3)在(2)的半导体激光器装置中，粘接层由焊料组成，散热层由Au构成，并且扩散防止层由Ti或TiW构成并比散热层更薄。这种结构除了由半导体激光器装置(2)提供的效果之外，还提供了半导体激光器元件和半导体衬底之间确保高的电导率和热传导性的效果。
(4)在(3)的半导体激光器装置中，由Au或Pt构成的金属薄层可以插入在粘接层和扩散防止层之间。优选这种设置，原因是它增强了粘接层和扩散防止层之间的粘接。
当形成这种设置时，金属薄层中的Au或Pt与粘接层中的Sn反应。然而，由于金属薄层比散热层更薄，因反应就将金属薄层的尺寸的变化限制到一个小范围。
同样，当金属薄层插入在粘接层和扩散防止层之间时，层表面比当用相同的厚度的扩散防止层代替金属薄层(一层结构)时更平坦。这就提供了一种有益的效果；能够将半导体激光器元件以高度位置精度进行粘接(装配)。这还提供了一种有益的效果：由于由Au或Pt构成的金属薄层比扩散防止层更昂贵，因此与整个层由金属薄层构成相比较就节约了成本。
(5)在(3)的半导体激光器装置中，由Ti或TiW构成的层和由Au或Pt构成的金属薄层可以插入在凹槽的底面和散热层之间。优选这种设置，原因是与当仅由散热层限定位置时相比，它能够使半导体激光器元件限定在更高精确的位置上(在衬底的厚度方向)。
(6)在(5)的半导体激光器装置中，金属薄层(Au或Pt)可以比散热层更薄。优选这种设置，原因是它能够以高位置精度粘接(装配)半导体激光器元件。
(7)权利要求3的半导体激光器装置，其中光反射器与由Au或Pt构成的金属薄层共面，并且具有相对于半导体衬底的主表面的基本上45度的倾斜。优选这种设置，原因是它能够使光反射器的表面具有对于激光束(特别是具有不小于600nm波长的激光束)的高反射率的反射结构，由此获得高质量、低成本的半导体激光器装置。
应当注意，这里的基本上45度的倾斜表示45±5度的倾斜。
(8)在(7)的半导体激光器装置中，在光反射器的表面中的金属薄层可以接地。优选这种设置，原因是它保护设备不受干扰。
(9)在(3)的半导体激光器装置中，光反射器可以是叠层，包括由Au或Pt构成的作为底层的金属薄层、由Al构成的层、以及作为顶层的介电层，介电层的表面具有相对于半导体衬底的主表面的基本上45度的倾斜。优选这种设置，原因是它能够使光反射器的表面具有对于蓝光激光束(具有400nm-600nm波长)的高反射率的反射结构，由此获得高质量、低成本的半导体蓝光激光器装置。
应当注意，这里的基本上45度的倾斜表示45±5度的倾斜。
优选介电层由SiOx(x≤2)或MgF2、或Al2O3、AlF3、CaF2、LiF、CeO2等形成。
对于半导体激光器装置，优选具有在金属薄层和由Al构成的层之间插入的由Ti或TiW构成的扩散防止层，原因是扩散防止层防止了金属薄层中的Au和Al之间的反应，有利于确保位置的精度。
(10)在(9)的半导体激光器装置中，在光反射器的表面中的金属薄层可以接地。优选这种设置，原因是它保护设备不受干扰。
(11)在(3)的半导体激光器装置中，半导体衬底可以在邻近凹槽的区域处具有用于接收激光束的光检测器元件单元、用于处理由光检测器元件单元产生的电信号的信号处理电路单元、以及通过其从半导体激光器装置输入信号或将信号输出到半导体激光器装置之外的焊垫单元，并且半导体衬底的最外表面、在其中形成信号处理电路单元和焊垫单元的区域处由Au或Pt构成的金属薄层覆盖。优选这种设置，原因是在半导体衬底的最外表面中的金属薄层具有遮蔽功能并使电路稳定工作，并且当形成导线焊接时在焊垫单元处的金属薄层有利于形成优良的欧姆特性。同样，由Au或Pt构成的金属薄层覆盖的表面有利于保护设备免于侵蚀。
(12)在(11)的半导体激光器装置中，其中覆盖其中形成信号处理电路单元和焊垫单元的区域的金属薄层可以连接到外部端子，以致可以通过外部端子从半导体激光器装置之外施加一个给定的电压。
(13)上述目的还通过具有(1)半导体激光器装置的光拾取设备来实现。这样使光拾取设备具有由(1)的半导体激光器装置提供的有益效果。
(14)上述目的还通过用于制造半导体激光器装置的方法来实现，该方法包括：凹槽形成步骤，用于在半导体衬底中通过各向异性腐蚀形成一个凹槽，以致该凹槽的侧壁相对于半导体衬底的主表面具有基本上45度的倾斜；SiN层形成步骤，用于在凹槽形成步骤之后通过等离子体CVD方法形成SiN层，该SiN层具有在凹槽底面上的所需的厚度；层叠步骤，用于在SiN层形成步骤之后通过溅射方法在包含SiN层的凹槽的整个表面上形成由Ti或TiW构成的层、然后在由Ti或TiW构成的层上形成由Au或Pt构成的层；散热层形成步骤，用于在层叠步骤之后通过电镀在由Au或Pt构成的层上形成由Au构成的散热层；覆盖步骤，用于在散热层形成步骤之后通过溅射方法用由Ti或TiW构成的比散热层更薄的层覆盖散热层，然后用由Au或Pt构成的层覆盖由Ti或TiW构成的层；以及焊接步骤，用于在覆盖步骤之后通过焊接使半导体激光器元件与覆盖散热层的由Au或Pt构成的层粘接，其中在覆盖步骤中，由Au或Pt构成的层形成为比散热层更薄。
如上所述，在半导体激光器装置的制造方法中，通过电镀形成的散热层(Au)由Ti或TiW构成的层覆盖，然后由Au或Pt构成的层覆盖，两层比散热层更薄，并且然后通过焊接用由Au或Pt构成的层粘接半导体激光器元件。当粘接半导体激光器元件时，这种设置防止了焊料中的Sn与散热层中的Au反应，由此使半导体激光器元件能够以高精度和高可靠性地装配在半导体衬底上。
由于该方法能够使半导体激光器元件以高精度和高可靠性地装配在半导体衬底上，因此，本发明的制造方法可以制造以高精确位置发射激光束的半导体激光器装置。
当粘接半导体激光器元件时，在焊料和由Au或Pt构成的层之间可发生扩散。然而，由于由Au或Pt构成的层比散热层更薄，半导体激光器元件的位置精度就会比直接与焊料层粘接的散热层的情况更高。
应当注意，这里的基本上45度的倾斜表示45±5度的倾斜。
(15)、(14)的半导体激光器装置的制造方法还包括在覆盖步骤和焊接步骤之间的第二覆盖步骤，该步骤用于由Al构成的层覆盖由Au或Pt构成的层，然后用介电层覆盖由Al构成的层。
优选这种设置是因为它能够使光反射器的表面对于激光束(具有大约400-600nm波长)具有高反射率的反射结构。
(16)、(14)的半导体激光器装置的制造方法还包括：在覆盖步骤和焊接步骤之间的第二覆盖步骤，用于由Al构成的层覆盖由Au或Pt构成的层，然后用介电层覆盖由Al构成的层；以及去除步骤，用于去除除了用于覆盖凹槽的侧壁区域之外的由Al构成的层和介电层。优选这种设置是因为它能够使倾斜侧壁即光反射器具有对于蓝光激光束(具有400nm-600nm波长)的高反射率的反射结构。因此，能够利用这种制造方法来制造高质量、低成本的半导体蓝光激光器装置。
(17)在(14)的半导体激光器装置的制造方法中，在层叠步骤之前，邻近凹槽区域处的半导体衬底中就已经形成了用于接收激光束的光检测器元件单元、用于处理由光检测器元件单元产生的电信号的信号处理电路单元、以及通过其从半导体激光器输入信号或将信号输出到半导体激光器装置之外的焊垫单元，在层叠步骤中，形成由Ti或TiW构成的层以便进一步覆盖其中已经形成信号处理电路单元和焊垫单元的区域，然后在由Ti或TiW构成的层覆盖的区域上形成由Au或Pt构成的层，以及在覆盖步骤中，在由Au或Pt构成的层覆盖的区域上形成由Ti或TiW构成的另一层、在该区域中已经形成了信号处理电路单元和焊垫单元，然后在由Ti或TiW构成的层覆盖的区域上形成由Au或Pt构成的另一层。
优选这种设置，原因是它能够使电路稳定工作，并且当形成导线粘接时有利于形成优良的欧姆特性。同样，该制造方法提供了一种制造具有良好抗侵蚀的设备的有益效果。
附图说明
本发明的这些和其它目的、优点和特征将从结合附图的以下的说明中变得更加明显，附图说明本发明的具体实施例。
附图中，
图1是本发明的实施例中的光拾取设备1000的透视图；
图2是光拾取设备1000的剖面图；
图3是光拾取设备1000的半导体激光器装置1的透视图；
图4是基本上沿图3中所示的线A-A截取的半导体激光器装置1的剖面图；
图5A是已经形成凹槽115的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图5B是已经形成SiN层105的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图6A是已经形成Ti层110a和Au层111a的工艺中的半导体激光装置1的剖面图；
图6B是在凹槽115的底面上已经形成散热层113的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图7A是已经形成Ti层110b和Au层111b的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图7B是已经形成焊料层114的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图8A是已经形成凹槽11的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图8B是用焊料层114粘接半导体激光器元件1的工艺中的半导体激光器装置1的剖面图；
图9是本发明的实施例2中的光拾取设备的半导体激光器装置2的部分透视图；
图10是基本上沿图9中所示的线B-B截取的半导体激光器装置2的剖面图；
图11是本发明的实施例3中的光拾取设备的半导体激光器装置3的部分透视图；
图12A是已经形成Al层116和介电层117的工艺中的半导体激光器装置3的剖面图；
图12B是已经移除除了覆盖反射单元50的区域的Al层116和介电层117的工艺中的半导体激光器装置3的剖面图。
具体实施方式
实施例1
光拾取设备1000的结构
首先，将参照图1和2描述光拾取设备1000的结构。图1是光拾取设备1000透视图。图2是光拾取设备1000的剖面图。这里应当注意，在以下的说明中，“焦距方向”表示为图1中的Z方向、沿此后将描述的物镜1104的光轴方向；“寻迹方向”表示为图1中的X方向、垂直于沿光记录介质例如CD或DVD的轨迹方向的方向，光记录介质是通过光拾取设备1000记录/再现的目标。
图1中所示的光拾取设备1000是称为光系统集成驱动型的光拾取设备。光拾取设备1000包括可移动单元1100、固定单元1200以及将可移动单元1100连接到固定单元1200的悬置导线1300。光拾取设备1000还包括用于可移置移动单元1100的激励器1400。可移动单元1100包括由树脂制造并容纳光学元件(图1中未示出)的机壳1101。可移动单元1100还包括位于机壳1101表面上并沿Z方向向外侧暴露的物镜1104。
固定单元1200由基板1201和阻滞单元1202组成。阻滞单元1202由树脂等制造并以基本上水平地固定在基板1201上。
如图2所示，半导体激光器装置1固定在可移动单元1100的机壳1101之内的底部。同样，全息光学元件1102、反射镜1103和物镜1104设置在半导体激光器装置1和光记录介质2000的记录表面2001之间的光通路中。
在具有上述结构的光拾取设备1000中，从半导体激光器装置1发射出的激光束LB通过全息光学元件1102和反射镜1103反射、穿过物镜1104并在光记录介质2000的记录表面2001上聚集成一点。然后，激光束LB从记录表面2001以相同的光通路传播、反方向地返回。返回的激光束LB通过全息光学元件1102反射并衍射以便分解为多个光束，然后多个光束聚集在半导体激光器装置1的光检测器元件单元上。
上述结构能够使光拾取设备1000将信息记录到光记录介质2000上、例如CD(压缩磁盘)或DVD(数字通用光盘)，或再现其上记录的信息。
现在，将详细描述半导体激光器装置1，其是光拾取设备1000的主要组成部分之一。
半导体激光器装置1的结构
将参照图3和4描述半导体激光器装置1的结构。
如图3所示，半导体激光器转置1包括光检测器元件单元20，焊垫单元30、遮蔽单元40、反射单元50以及发射激光束LB的半导体激光器元件10。半导体激光器装置1的内部还包含信号处理电路单元60(未说明)。
半导体激光器装置1形状象个盒子。半导体激光器转置1的主表面具有它的中央处的一个凹槽，半导体激光器元件10设置在凹槽的底面上。凹槽的侧壁的较低的部分构成反射单元50并具有45±5度的倾斜。反射单元50的表面用Au层覆盖。利用这种结构，通过反射单元50反射以基本上平行于硅衬底表面的方向从半导体激光器元件10发射出的激光束LB，以致激光束LB从如图3中所示的装置中向上向外发射。
图3还示出了在半导体激光器装置1的表面中形成的六个小凹槽，在中心处的凹槽的每侧上形成三个凹槽，在中心处的凹槽容纳半导体激光器元件10。六个凹槽构成接收从光盘反射回的激光束LB的光检测器元件单元20。
为什么光检测器元件单元20由六个凹槽、半导体激光器元件10的每侧的三个凹槽组成？原因是利用这种设置就能够为信号处理电路单元60(图3中未示出)利用通过六个凹槽反射回的各激光束之间的光量上的差值来进行各种计算，以便检测聚焦误差、寻址误差等并根据检测来输出聚焦误差信号、寻迹误差信号等。
半导体激光器装置1在它的主表面边缘处具有12个焊垫。12个焊垫构成焊垫单元30。焊垫单元30的焊垫用作半导体激光器装置1与外围电路进行连接的端子。
半导体激光器装置1的主表面除了其中形成焊垫单元30的焊垫之外的区域之外用Au层覆盖。Au层构成遮蔽单元40，形成该遮蔽单元40用以防止激光束LB影响装置的内部。
作为遮蔽单元40的Au层还避免装置被侵蚀。
现在，将参照图4描述本实施例中的半导体激光器装置1的内部结构。
图4是基本上沿图3中所示的线A-A截取的剖面图。
如图4所示，半导体激光器装置1具有：由p型层100组成的衬底，n型外延层101，硅热氧化层(下文，称为SiO2层)102，SiN层103，作为层间绝缘层的添加硼磷的SiO2(下文，称为BPSG)层104，以及SiN层105，各层从底部按上述次序形成。
在图4的右手侧，示出了凹槽115。半导体激光器元件10粘接在凹槽115的底面上。凹槽115的底部由p型层100和其上形成的SiN层105构成，没有n型外延层101、SiO2层102、SiN层103和BPSG层104。
在图4的左手侧，示出了凹槽21。作为凹槽21底部的SiN层103暴露到装置的外部。光检测器元件单元20在暴露的SiN层103处接收激光束LB。
在SiN层105上，除了它的一定的区域之外，Ti层110a、Au层111a、Ti层110b和Au层111b以上述次序形成为叠层。Ti层110a和110b各自具有0.2μm的厚度，并且Au层111a和111b各自具有0.4μm的厚度。
Ti层110a、Au层111a、Ti层110b和Au层111b覆盖装置的整个表面除了由凹槽21和凹槽11和31截取的区域之外。
在凹槽21和凹槽115之间的位置处，在p型层100和n型外延层101之间形成n型扩散层106。n型扩散层106渗透在p型层100和n型外延层101之间。
在面向SiO2层102的n型外延层101的表面中形成三个n型外延层107和两个p型扩散层108。
同样，通过嵌入多晶硅等形成的三个隔离层109穿过n型外延层101以便将n型外延层101和SiO2层102之间的边界连接到p型层100。
这里应当注意，这些层是公知的并利用公知技术形成，因此可以省略对这些层的详细描述。
尽管在图4中未示出，具有所需图形的AI导线层形成在BPSG层104的上表面和底面上，并且形成通孔112a和112g以便使两个Al导线层相互连接。
同样，形成通孔112b、112c、112d、112e和112f以便使在BPSG层104的底面上形成的Al导线层与n型扩大散层107和p型扩散层108连接。通过蚀刻开口来形成通孔112a和112g，并且用材料例如W来填充通孔。
如图4的左手侧所示，焊垫单元30的SiN层105在通孔112a的位置处具有一个开口，因此通孔112a就与Ti层110a连接。利用这种结构，焊垫单元30就能够使BPSG层104上表面的Al导线层的一定部分连接到外部用于输入/输出信号或电源。同样，由于Ti层110a和110b以及Au层111a和111b的叠层是隔离的，划分了焊垫单元30的焊垫，所以焊垫单元30的焊垫就彼此电绝缘，并且焊垫单元30就与遮蔽单元40电绝缘。
光检测器元件单元20由凹槽21和通孔112b和112c组成。凹槽21接收从光盘反射回的激光束LB。通孔112b和112c是传输将从凹槽21接收的激光束转换到信号处理电路单元60的电信号的电极。
同样，如图4中所示，在光检测器元件单元20的右手侧，形成信号处理电路单元60。信号处理电路单元60由两个AI导线层(未示出)、n型外延层101、n型扩散层107、p型扩散层108和通孔112d-112g组成。信号处理电路单元60根据从构成光检测器元件单元20的六个凹槽接收到的电信号进行计算，并根据计算结果输出信号(例如，聚焦误差信号或寻迹误差信号)。
如图4中的右手侧所示，凹槽115具有侧壁，它的上部垂直且它的下部分相对于硅衬底表面具有45±5度的倾斜角。凹槽115的各侧壁中一个侧壁(图4中的左手侧上的侧壁)具有Ti层110a和110b以及Au层111a和111b的叠层。特别地，具有45±5度的倾斜的侧壁的下部分作为反射单元50，它的表面由Au层111b组成，用于将从半导体激光器元件10发射出的激光束LB向上反射。
设置半导体激光器元件10并焊接到凹槽115的底面中的突起上。在半导体激光器元件10和p型层100上的SiN层105之间，有散热层113和焊料层114(例如，为0.4μm的厚度)、还有Ti层110a和110b以及Au层111a和111b。
散热层113插入在Au层111a和Ti层110b之间，并且为大约20μm的厚度。从这种结构中应当理解，散热层113比Au层111a和111b更厚(例如，为0.4μm的厚度)。这是因为利用这种结构就能够在衬底的厚度方向上确保位置的精度，在该位置处，将半导体激光器元件10粘接到装置。这里，散热层113具有释放半导体激光器元件工作时产生的热的功能。散热层113还作为半导体激光器元件10的一个侧面上的电极，并且还作为其上设置半导体激光器元件10的基板，并通过散热层113调整衬底的厚度方向上半导体激光器元件10的位置。
由于Ti层110a和110b以及Au层111a和111b的叠层通过半导体激光器元件10和反射单元50之间的凹槽11隔离，所以半导体激光器元件10与凹槽115底面处的反射单元50电绝缘。
半导体激光器装置1的有益效果
在本实施例的上述半导体激光器装置1中，光检测器元件单元20和半导体激光器元件10装配在相同衬底上。这有利于降低装置的尺寸。利用这种结构，半导体激光器装置1就可以减小光检测器元件单元20和发射激光束LB的半导体激光器元件10之间的间隙。这就能够使激光束LB的光通路进行有效设计，并简化在半导体激光器装置1和光盘之间设置的每个光学元件的对准调节。
同样，在组装中的导线焊接工艺期间，直接在焊垫单元30的通孔112a之上形成的Ti层110a和110b以及Au层111a和111b的叠层提供了优良的欧姆形成。
遮蔽单元40和反射单元50的表面都由Au层111b构成。结果，就可以在相同工艺中形成这些单元，结果降低了制造成本。
以一种方式展示了本实施例的主要特征，在该方式中，半导体激光器元件10被装配在衬底上。以下将描述由装配方法提供的有益效果。
通常，装配半导体激光器元件10以便使激光束LB能够从它的侧面进行发射。由于这个原因，本实施例预先形成如图3和4中所示的凹槽115，然后在凹槽115的底面上装配半导体激光器元件10。
在限定位置方面，从凹槽115的底面到半导体激光器元件10的高度是一个非常重要的因素，在该位置处从装置发射出激光束LB。本实施例插入散热层113，结果就在衬底的厚度方向上确保了位置的精度，散热层113提供在半导体激光器元件10之下的构成叠层的各层之间的位置调节作用，然后将半导体激光器元件10焊接到叠层上，因此焊料层114就将半导体激光器元件10焊接到衬底。
这里，假设半导体激光器元件10是直接焊接到散热层113上，然后在散热层113中的Au元素和焊料层114中的Sn元素之间将发生化学反应，半导体激光器元件10和凹槽115的底面之间的距离就会与设计所限定的距离产生偏差。
相反，在本实施例中的半导体激光器元件1中，在焊料层114和散热层113之间存在的Ti层110a和110b以及Au层111a和111b的叠层就防止了在散热层113中的Au元素和焊料层114中的Sn元素之间发生的化学反应，就将半导体激光器元件10和凹槽的底面之间的距离的变化限制为一个非常微小的值。直接连接到焊料层114的Au层111b(例如，为0.4μm的厚度)就远比大约20μm的厚度的散热层113更薄。结果，即使半导体激光器装置1的位置因在Au层111b中的Au元素和焊料层114中的Sn元素之间的反应偏离设计值，变化也会非常小。在半导体激光器装置1中，Au层111b和散热层113之间的Ti层110b作为扩散防止层，用于防止Au层111b和散热层113之间发生的扩散。利用这种结构，就能够高精度地装配半导体激光器元件10，使半导体激光器元件10以高位置精度发射激光束LB。
在本实施例的半导体激光器装置1中，在凹槽115中设置半导体激光器元件10。这防止了当半导体激光器元件10工作时产生的热通过半导体衬底的表面传输到信号处理电路单元60，并防止在其上产生负作用。因此，从稳定信号处理电路单元60工作的观点出发，这种结构是优越的。
在本实施例中的半导体激光器装置1中，优选反射单元50接地。这是因为它防止了通过激光束的辐射产生的载流子引起的反射单元50的充电，保护了衬底中形成的信号处理电路单元60等由充电导致的可能损坏。
半导体激光器装置1可以连接到外部端子，以致通过外部端子就可以将给定的电压施加到遮蔽单元40。利用此性能，就可以抑制由信号处理电路单元60的电路工作在光检测器元件单元20产生的暗电流。例如，给定电压施加到遮蔽单元40可以消除对光检测器元件单元20周围的电场的影响，该电场由通过电路工作而产生的固定电荷引起。当在本实施例的情况下最外表面处的金属薄膜由Au或Pt制造时，由于它防止了由侵蚀或氧化产生的偏压变化，所以就特别地增强了这种效果。
半导体激光器装置1的制造方法
将参照附图5-8描述半导体激光器装置1的制造方法。图5-8分别示出了装配半导体激光器装置1的主要组成部分之一的半导体激光器元件10的工艺。
如图5A所示，n型外延层101、SiO2层102、SiN层103、BPSG层104和SiN层105以所述次序一层接一层地形成在p型层100上。然后通过KOH腐蚀，暴露SiO2层102于外表面。SiO2层102部分形成开口。然后，利用SiO2层102作为掩膜，通过Si各向异性腐蚀形成凹槽，凹槽的侧壁具有相对于装置表面的倾斜角θ(45±5度)。以此方式，形成凹槽115，它的下侧壁具有45±5度的倾斜。
p型层100由具有(100)晶面取向的衬底制成，它的晶轴倾斜9.7度，具有(111)晶面取向的衬底部分用于形成作为半导体激光器装置1的反射单元50的侧壁，该侧壁具有45±5度的倾斜。
在Si各向异性腐蚀中，采用含有20％重量的KOH的水溶液。p型层100的腐蚀深度为大约40μm。
接着，如图5B所示，通过淀积方法，形成SiN层105，用以覆盖包含凹槽115的内壁的衬底的整个表面。
接着，如图6A所示，通过溅射方法，在SiN层105上以所述次序形成Ti层110a和Au层111a。如前面所述，Ti层110a为0.2μm的厚度，并且Au层111a为0.4μm的厚度。
在此应当注意，尽管未示出，但在形成Ti层110a和Au层111a之前，从直接在焊垫单元30中的通孔112a的顶部上的区域部分地移除SiN层105。
在随后步骤中，如图6B所示，通过湿法腐蚀，在凹槽115底部的Au层111a上形成作为基板的散热层113。散热层113的厚度等于沿衬底的厚度方向的用于发射激光束的半导体激光器元件10的所需位置和当位于凹槽115的底部时的半导体激光器元件10的位置之间的差值。例如，散热层113的厚度的中心值为20μm。此处应当注意，该数值根据凹槽115的深度或半导体激光器装置1和光盘之间的光通路的长度而变化。
在图6B中，没有出现散热层113连接到一些的构件，但实际上，散热层113避开反射单元50而延伸到凹槽115的外表面，以致散热层113可以连接到所需的导线。为了这个原因，散热层113可以被划分为作为与导线的连接和作为基板两个部分，并且可以通过湿法腐蚀依次形成两个部分。
接着，如图7A所示，以图6A中所示的相同方式，在其上在凹槽115底部处已经形成了散热层113的SiN层105上形成Ti层110b和Au层111b。与Ti层110a和Au层111a的情况相同，Ti层110b为0.2μm，并且Au层111b为0.4μm。
然后，如图7B所示，通过电镀，在散热层113上叠置的Au层111b的表面上形成焊料层114。焊料层114为0.4μm的厚度。
然后，如图8A所示，通过光刻，从环绕散热层113的区域中部分移除Ti层110a、Au层111a、Ti层110b和Au层111b，形成凹槽11。此处应当注意，保留、没有去除用于连接的散热层113的延伸部分(未示出)。
此处应当注意，尽管未示出，通过去除Ti层110a、Au层111a、Ti层110b和Au层111b，与凹槽11一样，形成凹槽31和凹槽单元20。
最后，如图8B所示，在焊料层114上设置并用焊料层114焊接预先已制造的半导体激光器元件10。这样就完成了半导体激光器装置1。
通过防止这些元素之间的反应，上述制造方法就防止了散热层113中的Au元素扩散进入焊料层114中，并防止了焊料层114中的Sn元素扩散进入散热层113。这就能够以高精度方式将半导体激光器元件10焊接到所需的位置。这是因为，在散热层113和焊料层114之间插入的Ti层110b作为扩散防止层。虽然在Au层111b和焊料层114之间可能发生扩散，但由于Au层111b(0.4μm的厚度)远比散热层113(20μm的厚度)更薄，因此基本上就提高了测量精度。
上述包括参照图5-8的Ti层110a和110b以及Au层111a和111b的制造工艺集中在装配半导体激光器元件10的区域上。然而，实际上Ti层110a和110b以及Au层111a和111b还覆盖半导体激光器装置1的焊垫单元30、遮蔽单元40和反射单元50。就是说，可以以相同工艺来形成这些层。考虑到制造成本这是有利的。
本发明的半导体激光器装置的制造方法在以下方面不限于图5-8中示出的工艺，即该方法包括在散热层113和焊料层114之间插入扩散防止层，通过防止各层中的Au和Sn元素之间的反应来防止在散热层113和焊料层114之间产生的扩散。
在上述说明书中，在散热层113和焊料层114之间插入Ti层110a和110b以及Au层111a和111b。然而，如果用TiW或Mo代替Ti，或者如果用Pt代替Au，可以获得相同的效果。
同样，工艺中使用的方法不限于上述说明书中采用的方法。例如，可以通过除了溅射方法之外的真空蒸发淀积例如化学气相淀积，形成Ti层110a和110b以及Au层111a和111b。
实施例2
将参照图9和10描述实施例2的光拾取设备中的半导体激光器装置2。
除了怎样引出半导体激光器元件10的电极之外，半导体激光器装置2的结构基本上与实施例1中的半导体激光器装置1的相同。在以下的说明中，将只描述与实施例1的差别，而对于这些实施例，相同的部件由相同的参考数字表示。
如图9所示，在凹槽115的边缘和装置的边缘之间扩展形成两个电极15和16。
虽然未示出，但电极15和16由SiN层105上形成的Ti层110a、Au层111a、散热层113、Ti层110b和Au层111b组成。电极16在凹槽115边缘处与半导体激光器元件10与其连接的散热层113等电隔绝。
电极16通过焊接导线17连接到半导体激光器元件10的上侧面上的电极。
电极15沿凹槽115的侧壁、从散热层113之下延伸至衬底边缘。将参照图10更加详细地描述此结构。图10是基本上沿图9中所示的线B-B截取的剖面图。
如图10所示，在半导体激光器装置2中，在散热层113和Au层111a之间插入Au引线电极116。通过湿法腐蚀，形成Au引线电极116以至沿凹槽115的侧壁延伸到衬底边缘。
在具有上述结构的半导体激光器装置2中，其中以上述方式形成电极15和16，半导体激光器元件10就可以在衬底边缘处通过焊接连接到外部电路。与半导体激光器元件10通过焊接直接连接到外部电路相比，此结构就使装置避免了额外的应力。
结果，半导体激光器装置2就提供了以下的有益效果以及由实施例1中的半导体激光器装置1提供的有益效果。就是说，如果半导体激光器装置2从外部接收力，那么焊接到半导体激光器元件10的导线就能抗切断。
对实施例的补充
在实施例1和2中，采用应用于光拾取设备中的半导体激光器装置作为实例，已经解释了本发明的特征和有利效果。然而，本发明不限于应用于光拾取设备中的半导体激光器装置，而且可以应用于组合有半导体激光器元件和反射单元的半导体激光器装置。
本发明在散热层113和焊料层114之间插入的Ti层110b作为防止Au和Sn扩散的扩散防止层方面不限于实施例1和2。例如，在实施例1和2中，Ti层110a和110b形成为扩散防止层。然而，扩散防止层的材料不限于Ti，只要材料具有欧姆电特性并且与散热层113或焊料层114反应不形成合金相即可。例如，可以采用选自Ti、W和Mo组成的组中的至少一种材料来作为扩散防止层的材料。
同样，可以用Pt层代替Au层。
同样，本发明不限于实施例1和2中公开的两层结构。例如，本发明可以应用于三层结构。
当在散热层113和焊料层114之间只插入Ti层110b时，因各层的厚度之差，表面的起伏就会增加，就难于保证半导体激光器元件10位置的精度。这还应用于在这些层之间只插入Au层111b的情况。结果，优选在散热层113和焊料层114之间插入两层或多层。
在实施例1和2中，光检测器元件单元20包括六个凹槽。然而，光检测器元件单元20并不限于这种结构。
实施例3
将参照图11和12描述实施例3的光拾取设备中的半导体激光器装置3。
除了反射单元50的结构之外，半导体激光器装置3的结构基本上与实施例1中的半导体激光器装置1的结构相同。在以下的说明中，只描述与实施例1的差别，与这些实施例相同的部件用相同的参考数字表示。
在实施例1中，反射单元的反射层由Au层111b、Ti层110b、Au层111a和Ti层110a从表面以上述次序组成。在本实施例中，如图11所示，反射单元的Au层111b用Al层116和介电层117覆盖。优选介电层117由具有大约1.3-1.5的折射率(n)的材料制成。虽然可以采用SiOx(x≤2)或MgF2作为介电层117的材料，从工作性和稳定性考虑，优选介电层117由SiOx构成。
介电层117还可以由Al2O3、AlF3、CaF2、LiF、CeO2等形成。
图12A和12B示出了图11中所示的结构的制造工艺。在图7A中所示的步骤之后，进一步叠置Al层116和介电层117。然后，通过光刻，去除除了覆盖反射单元50的区域之外的Al层116和介电层117。在完全形成反射单元之后，工艺进行到图7B中所示的步骤，并以实施例1中的相同方式接着进行各步骤。Al层116例如为400nm的厚度，且介电层117例如为100nm的厚度。
与反射单元50的不同结构之间进行比较，测量反射单元50对于具有410nm波长的光束的折射率。其表面由Au层组成的反射单元50的折射率为28％，并且其表面由Al层116和介电层117组成的本实施例的反射单元50的折射率高达95％。应当清楚，仅仅将Al层116和介电层117增加到反射单元，就获得了对于蓝色激光束的高折射率的反射层。这就能够提供高质量的半导体蓝光激光器装置。
在实施例3中，在Au层111b上叠置Al层116。然而，可以在Al层116和Au层111b之间插入由Ti或TiW构成的扩散防止层。当直接在Au层111b上叠置Al层116时，这些层之间会发生反应，并降低精度。相反，在这些层之间插入扩散防止层就确保了具有高度可靠性的厚度的精度。
在实施例3中，Al层116形成为蓝光激光束的反射层。然而，可以形成Al和Cr的合金层来进行替换，以获得相同的效果。
对实施例的补充
在实施例1-3中，采用应用于光拾取设备中的半导体激光器装置作为实例，已经解释了本发明的特征和优点。然而，本发明不限于应用于光拾取设备中的半导体激光器装置，而且可以应用于组合有半导体激光器元件和反射单元的半导体激光器装置。
图1和2中所示的光拾取设备1000提供为一个实例。本发明不限于光拾取设备1000。例如，本发明独特的结构可以应用于在日本特开专利申请号No.2003-281749或在日本特开专利申请号No.2003-317280中公开的光拾取设备，以获得相同的有益效果。
本发明不限于实施例1和2，只要在散热层113和焊料层114之间插入的Ti层110b作为防止Au和Sn扩散的扩散防止层即可。例如，在实施例1和2中，Ti层110a和110b形成为扩散防止层。然而，扩散防止层的材料不限于Ti，只要材料具有欧姆电特性并且与散热层113或焊料层114反应不形成合金相即可。例如，可以采用选自Ti、W和Mo组成的组中的至少一种材料来作为扩散防止层的材料。
同样，可以用Pt层代替Au层。
虽然能够用Ag层来代替Al层，但从制造工艺期间所需的稳定性考虑，优选采用Al层。
同样，本发明不限于实施例1和2中公开的两层结构。例如，本发明可以应用于三层结构。
当在散热层113和焊料层114之间只插入Ti层110b时，因各层的厚度之差，表面的起伏就会增加，就难于保证半导体激光器元件10位置的精度。这还应用于在这些层之间只插入Au层111b的情况。结果，优选在散热层113和焊料层114之间插入两层或多层。
在实施例1和2中，光检测器元件单元20包括六个凹槽。然而，光检测器元件单元20并不限于这种结构。
尽管利用实例参照附图已经充分地描述了本发明，应当注意，对于本领域普通技术人员，各种变化和修改将是明显的。因此，除非这种变化和修改脱离了本发明的范围，它们都应当解释为包含在本发明中。

Claims (16)

1.一种半导体激光器装置，包括：
半导体衬底，它的主表面具有凹槽，凹槽的侧壁具有接收激光束并以衬底的厚度方向将接收到的激光束向外反射的光反射器；
半导体激光器元件，其设置在该凹槽中并以平行于该半导体衬底的主表面的方向朝光反射器发射激光束；
散热层，其形成在该凹槽的底面以便调整半导体激光器元件在衬底的厚度方向的位置，并向半导体衬底释放半导体激光器元件工作时产生的热；
粘接层，与该半导体激光器元件的表面形成接触，该表面面向该凹槽的底面；以及
扩散防止层，其嵌入在散热层和粘接层之间，具有导电性，并防止在散热层和粘接层之间发生扩散。
2.权利要求1的半导体激光器装置，其中
扩散防止层由一种或多种元素组成，该元素通过与散热层或粘接层反应不会形成合金相并具有欧姆电特性。
3.权利要求2的半导体激光器装置，其中
粘接层由焊料构成，
散热层由Au构成，并且
扩散防止层由选自材料Ti、W、和Mo中的至少一种材料构成并比散热层更薄。
4.权利要求3的半导体激光器装置，其中
在粘接层和扩散防止层之间插入由Au或Pt构成的金属薄层。
5.权利要求3的半导体激光器装置，其中
在凹槽的底面和散热层之间插入由Ti或TiW构成的层和由Au或Pt构成的金属薄层。
6.权利要求5的半导体激光器装置，其中
金属薄层比散热层更薄。
7.权利要求3的半导体激光器装置，其中
光反射器与由Au或Pt构成的金属薄层共表面并且相对于半导体衬底的主表面具有45±5度的倾斜。
8.权利要求7的半导体激光器装置，其中
光反射器的表面中的金属薄层接地。
9.权利要求3的半导体激光器装置，其中
光反射器是一个叠层，包括作为底层的由Au或Pt构成的金属薄层、由Al构成的层、以及作为顶层的介电层，介电层的表面相对于半导体衬底的主表面具有45度±5的倾斜。
10.权利要求9的半导体激光器装置，其中
光反射器的表面中的金属薄层接地。
11.权利要求3的半导体激光器装置，其中
半导体衬底在邻近凹槽的区域处具有光检测器或用于接收激光束的元件单元、用于处理由光检测器元件单元产生的电信号的信号处理电路单元、以及通过其从半导体激光器装置输入信号或将信号输出到半导体激光器装置之外的焊垫单元；以及
其中形成信号处理电路单元和焊垫单元的区域处的半导体衬底的最外侧表面，由Au或Pt构成的金属薄层覆盖。
12.权利要求11的半导体激光器装置，其中
覆盖其中形成信号处理电路单元和焊垫单元的区域的金属薄层，连接到外部端子，以致通过外部端子就可以从半导体激光器装置之外施加给定的电压。
13.一种光拾取设备，具有权利要求1的半导体激光器装置。
14.一种用于半导体激光器装置的制造方法，该方法包括：
凹槽形成步骤，用于在半导体衬底中通过各向异性腐蚀形成一凹槽，以致该凹槽的侧壁相对于半导体衬底的主表面具有45±5度的倾斜；
SiN层形成步骤，用于在凹槽形成步骤之后通过等离子体CVD方法形成SiN层，该SiN层在凹槽底面上具有所需的厚度；
层叠步骤，用于在SiN层形成步骤之后通过溅射方法在包含SiN层的凹槽的整个表面上形成由Ti或TiW构成的层、然后在由Ti或TiW构成的层上形成由Au或Pt构成的层；
散热层形成步骤，用于在层叠步骤之后通过电镀在由Au或Pt构成的层上形成由Au构成的散热层；
覆盖步骤，用于在散热层形成步骤之后通过溅射方法用由Ti或TiW构成的且比散热层更薄的层覆盖散热层，然后用由Au或Pt构成的层覆盖由Ti或TiW构成的层；以及
粘接步骤，用于在覆盖步骤之后通过焊接把半导体激光器元件与覆盖散热层的由Au或Pt构成的层粘接起来，其中
包括Ti或者TiW且覆盖散热层的层是扩散防止层，该扩散防止层防止在散热层和包括焊料的层之间发生扩散，所述焊料用于在粘接步骤中进行焊接，以及
在覆盖步骤中，由Au或Pt构成的层形成为比散热层更薄。
15.权利要求14的半导体激光器装置的制造方法，还包括
第二覆盖步骤，用于在覆盖步骤和焊接步骤之间用由Al构成的层覆盖由Au或Pt构成的层，然后用介电层覆盖由Al构成的层；以及
去除步骤，用于去除除了用于覆盖凹槽的侧壁的区域之外的由Al构成的层和介电层。
16.权利要求14的半导体激光器装置的制造方法，其中
在层叠步骤之前，邻近凹槽区域处在半导体衬底中就已经形成了用于接收激光束的光检测器元件单元、用于处理由光检测器元件单元产生的电信号的信号处理电路单元、以及通过其从半导体激光器装置输入信号或将信号输出到半导体激光器装置之外的焊垫单元，
在层叠步骤中，形成由Ti或TiW构成的层以便进一步覆盖其中已经形成信号处理电路单元和焊垫单元的区域，然后在由Ti或TiW构成的覆盖该区域的层上形成由Au或Pt构成的层，以及
在覆盖步骤中，在由Au或Pt构成的覆盖该区域的层上形成由Ti或TiW构成的另一层，在该区域中已经形成了信号处理电路单元和焊垫单元，然后在由Ti或TiW构成的覆盖该区域的层上形成由Au或Pt构成的另一层。
CNB2004100050882A 2003-01-10 2004-01-10 半导体激光器装置及其制造方法 Expired - Fee Related CN1270418C (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4836/03 2003-01-10
JP4836/2003 2003-01-10
JP2003004836 2003-01-10
JP321904/2003 2003-09-12
JP321904/03 2003-09-12
JP2003321904A JP3803339B2 (ja) 2003-01-10 2003-09-12 半導体レーザ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1534638A CN1534638A (zh) 2004-10-06
CN1270418C true CN1270418C (zh) 2006-08-16

Family

ID=32852641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100050882A Expired - Fee Related CN1270418C (zh) 2003-01-10 2004-01-10 半导体激光器装置及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7075960B2 (zh)
JP (1) JP3803339B2 (zh)
KR (1) KR100588705B1 (zh)
CN (1) CN1270418C (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3803339B2 (ja) 2003-01-10 2006-08-02 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
EP1544966B1 (en) * 2003-12-16 2006-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical semiconductor device and method for fabricating the same
US7268063B1 (en) * 2004-06-01 2007-09-11 University Of Central Florida Process for fabricating semiconductor component
JP2006100369A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法
US8005879B2 (en) 2005-11-21 2011-08-23 Sap Ag Service-to-device re-mapping for smart items
US20070118496A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Christof Bornhoevd Service-to-device mapping for smart items
US8156208B2 (en) * 2005-11-21 2012-04-10 Sap Ag Hierarchical, multi-tiered mapping and monitoring architecture for service-to-device re-mapping for smart items
US7860968B2 (en) * 2005-11-21 2010-12-28 Sap Ag Hierarchical, multi-tiered mapping and monitoring architecture for smart items
US8522341B2 (en) 2006-03-31 2013-08-27 Sap Ag Active intervention in service-to-device mapping for smart items
US7890568B2 (en) * 2006-04-28 2011-02-15 Sap Ag Service-to-device mapping for smart items using a genetic algorithm
US8296408B2 (en) * 2006-05-12 2012-10-23 Sap Ag Distributing relocatable services in middleware for smart items
US8131838B2 (en) 2006-05-31 2012-03-06 Sap Ag Modular monitor service for smart item monitoring
US8296413B2 (en) 2006-05-31 2012-10-23 Sap Ag Device registration in a hierarchical monitor service
US8065411B2 (en) * 2006-05-31 2011-11-22 Sap Ag System monitor for networks of nodes
US8396788B2 (en) 2006-07-31 2013-03-12 Sap Ag Cost-based deployment of components in smart item environments
US20080306798A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Juergen Anke Deployment planning of components in heterogeneous environments
US8527622B2 (en) * 2007-10-12 2013-09-03 Sap Ag Fault tolerance framework for networks of nodes
EP2218113B1 (en) * 2007-11-01 2016-04-27 Insiava (Pty) Limited Optoelectronic device with light directing arrangement and method of forming the arrangement
JP5396669B2 (ja) * 2011-10-07 2014-01-22 株式会社沖データ 表示装置
CN104201560B (zh) * 2014-09-15 2017-11-17 上海理工大学 半导体芯片激光模块及其散热方法
EP3410127A4 (en) * 2016-01-25 2019-08-28 Kyocera Corporation MEASUREMENT SENSOR HOUSING, AND MEASUREMENT SENSOR
JP6304282B2 (ja) * 2016-02-16 2018-04-04 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ装置
JP7277844B2 (ja) * 2020-05-27 2023-05-19 日亜化学工業株式会社 発光装置
EP4199276A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-21 Twenty-One Semiconductors GmbH Optically pumped semiconductor laser arrangement

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59159583A (ja) 1983-03-02 1984-09-10 Hitachi Ltd 半導体発光装置
JPS6427288A (en) 1987-07-22 1989-01-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JPS6427288U (zh) 1987-08-10 1989-02-16
JPH05275673A (ja) 1992-03-24 1993-10-22 Sony Corp 固体撮像素子
JP3201119B2 (ja) 1994-01-12 2001-08-20 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
JP3561084B2 (ja) 1995-07-24 2004-09-02 シャープ株式会社 回路内蔵受光素子、電子部品、光ピックアップ装置および回路内蔵受光素子の製造方法
JPH09326535A (ja) 1996-04-05 1997-12-16 Oki Electric Ind Co Ltd 光半導体装置及びその製造方法
JPH1051065A (ja) 1996-08-02 1998-02-20 Matsushita Electron Corp 半導体レーザ装置
JPH1154850A (ja) 1997-07-31 1999-02-26 Shimadzu Corp 半導体レーザ装置
US7212556B1 (en) 1999-02-17 2007-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device optical disk apparatus and optical integrated unit
JP3456938B2 (ja) 1999-02-17 2003-10-14 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置、光ディスク装置及び光集積化装置
JP2001102676A (ja) 1999-09-27 2001-04-13 Toshiba Electronic Engineering Corp 光集積ユニット、光ピックアップ及び光記録媒体駆動装置
JP2001127375A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Kyocera Corp 光半導体素子搭載用サブマウント
JP4425485B2 (ja) 2000-03-03 2010-03-03 パナソニック株式会社 光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置
US6760297B2 (en) 2000-03-15 2004-07-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Substrate unit for optical head and method for manufacturing the same
US6738403B2 (en) * 2000-04-06 2004-05-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor laser element and semiconductor laser
JP3982284B2 (ja) * 2002-03-06 2007-09-26 住友電気工業株式会社 サブマウントおよび半導体装置
JP2006148163A (ja) 2003-01-10 2006-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置の製造方法
JP2006191135A (ja) 2003-01-10 2006-07-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置とその製造方法、および光ピックアップ装置
JP3803339B2 (ja) 2003-01-10 2006-08-02 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
US20050129077A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Lundqvist Lennart P. Tunable electro-absorption modulator and tunable laser

Also Published As

Publication number Publication date
CN1534638A (zh) 2004-10-06
US7362785B2 (en) 2008-04-22
US20040161002A1 (en) 2004-08-19
JP2004235610A (ja) 2004-08-19
KR100588705B1 (ko) 2006-06-12
US20060227832A1 (en) 2006-10-12
JP3803339B2 (ja) 2006-08-02
US7075960B2 (en) 2006-07-11
KR20040064644A (ko) 2004-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1270418C (zh) 半导体激光器装置及其制造方法
CN1297045C (zh) 光学器件和光学头设备的安装方法
CN1943086A (zh) 半导体发光元件及其制造方法
CN1227721C (zh) 电子部件和半导体装置、其制造方法和装配方法、电路基板与电子设备
CN1251369C (zh) 具有接受监视器用激光的受光元件的半导体激光装置
CN1627178A (zh) 光学装置和图像生成装置
CN1655342A (zh) 器件封装及其制造和测试方法
CN1838424A (zh) 半导体合成装置、打印头和成像装置
CN1677780A (zh) 半导体激光器装置和它的制造方法
CN1093837A (zh) 半导体激光器件
CN1893078A (zh) 电子基板、电子基板的制造方法、及电子设备
CN1157717C (zh) 光学性能优良的拾光头及其制造方法
CN1870259A (zh) 多层布线基片
CN1750337A (zh) 半导体激光器件及其制造方法
CN1132164C (zh) 激光模块和使用它的光头、光学信息记录再现装置
CN1110802C (zh) 光波拾取装置及其制造方法
CN1779811A (zh) 半导体激光器组件及具备半导体激光器组件的光拾取装置
CN1759489A (zh) 双向光学模块及光传输装置
CN1228824C (zh) 制造半导体装置的方法及半导体装置
CN1639837A (zh) 借助于通孔的光学芯片封装
CN1189668A (zh) 光读出装置及含有该装置的光学记录媒体驱动装置
CN1839524A (zh) 半导体激光装置的制造方法
CN1248309C (zh) 半导体装置
CN1258251C (zh) 半导体激光装置和光学读写装置
CN1308322A (zh) 光拾波装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060816

Termination date: 20140110