CN1309126C - 制造半导体激光装置的方法 - Google Patents

制造半导体激光装置的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1309126C
CN1309126C CNB2004100684322A CN200410068432A CN1309126C CN 1309126 C CN1309126 C CN 1309126C CN B2004100684322 A CNB2004100684322 A CN B2004100684322A CN 200410068432 A CN200410068432 A CN 200410068432A CN 1309126 C CN1309126 C CN 1309126C
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor laser
laser device
binder course
luminous zone
binder
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
CNB2004100684322A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1574518A (zh
Inventor
喜根井聪文
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN1574518A publication Critical patent/CN1574518A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1309126C publication Critical patent/CN1309126C/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
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/0234—Up-side down mountings, e.g. Flip-chip, epi-side down mountings or junction down mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—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
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12042—LASER
    • 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
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0207—Substrates having a special shape
    • 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
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • 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
    • 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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • 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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制造半导体激光装置的方法，包括：在半导体激光器件(21)的安装表面部分(28a)上形成第一结合层(22)，使发光区(26)附近的第一区(31)露出；在下安装件(41)的安装表面部分(43)上形成第二结合层(42)，第二结合层(42)的熔点T2比第一结合层的熔点T1低；在低于第一结合层(22)的熔点T1而高于第二结合层(42)的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)及对第一和第二结合层彼此施压的状态下，加热第一和第二结合层(22、42)，以便将半导体激光器件(21)结合到下安装件(41)上。在将半导体激光器件(21)结合到下安装件(41)上时，第一区(31)用作非结合区。

Description

制造半导体激光装置的方法
技术领域
本发明涉及一种制造半导体激光装置的方法，通过把半导体激光器件结合到基底上构成半导体激光装置。
背景技术
图11是根据现有的第一种制造半导体激光装置的方法生产的半导体激光装置1的结构的示意性正视图。图12是从散热片4侧所看到的半导体激光装置1的半导体激光器件2和第一结合层3的底视图。根据现有的这种制造半导体激光装置的方法，用由钎焊焊料构成的第一结合层3和第二结合层5把半导体激光器件2结合到起基底作用的散热片4上。
预先在半导体激光器件2的整个安装表面部分上形成第一结合层3。预先在散热片4的安装表面部分上形成第二结合层5。定位后将半导体激光器件2安置在散热片4上。在把半导体激光器件2安置到散热片4上后，在对彼此施压的状态下加热第一和第二结合层3和5。这时，只第二结合层5被熔融(fusion)。然后，使第二结合层5和第一结合层3一起冷却，并使之凝固。于是，半导体激光器件2被结合到散热片4上(例如参考日本待审专利公开JP-A 1-259587)。
在这样结合到散热片4上的半导体激光器件2中，随着熔融的第二结合层5的凝固，由于半导体激光器件2和第二结合层5之间热膨胀系数不同将产生应力。这将导致损伤(strain)。当所述损伤出现在半导体激光器件2的发光区6内时，将使半导体激光器件2的特性发生不期望的改变，具体地说，例如使半导体激光器件2发射的激光波长发生改变。此外，所述损伤对半导体激光器件2的使用寿命将产生不利影响。
图13示出了如用光测弹性法所观测到的半导体激光器件2中出现应力的情况。根据光测弹性法，半导体激光器件2的承受应力的那部分呈现出与其余的无应力部分不同的双折射特性。通过使偏振的红外光入射在半导体激光器件2上，仅在应力作用下的部分观察到光干涉产生的条纹。当偏振的红外光入射在已结合到散热片4上的半导体激光器件2上时，在图13示出的阴影部分7中观察到干涉条纹。阴影部分7包括部分发光区6。这意味着发光区6也受到了应力。
为了减小出现在发光区中的损伤，现有的第二种方法是：首先，对形成在散热片上的第二结合层构图以产生孔隙(void)；然后，把半导体激光器件结合到散热片上，使其发光区与第二结合层的孔隙重合(例如参考日本待审专利公开JP-A 63-308991)。
这种现有方法的实施需要高精确度地对半导体激光器件的发光区和第二结合层的孔隙定位。因此，制造过程不可避免地降低了速度，导致制造成本增加。此外，需要能够获得精确定位的昂贵的制造装置。另一缺点是，由于在对第一和第二结合层彼此相对地施压的条件下熔融第二结合层，被熔融的第二结合层在垂直于厚度方向的方向上蔓延。除此以外，部分第二结合层将蔓延到不希望的区域。换句话说，实施这种现有技术，不能方便而有效地减小存在于发光区域中的损伤。
图14是另一种半导体激光装置8的结构的示意性视图，该装置是用类似于制造图11所示的半导体激光装置1的方法的制造半导体激光装置的方法制得的。图15示出了如用光测弹性法所观测到的半导体激光器件2a和2b中出现应力的情况。这种现有的半导体激光装置8被设计为例如用于光学摄像管。
在半导体激光装置8中，如前面描述的那样，分别用第一结合层3a、3b和第二结合层5a、5b把两个半导体激光器件2a和2b结合到单一的一块散热片4上。半导体激光器件2a、2b的靠近其一端面部分9a、9b的部分10a、10b中具有发光区6a、6b。
当偏振后的红外光入射在已结合到散热片4上的半导体激光器件2a、2b上时，在图15中描绘的阴影部分7a、7b中观察到干涉条纹。阴影部分7a、7b包括发光区6a、6b。这意味着发光区6a、6b也承受了应力。此外，还发觉靠近内部设置有发光区6a、6b的一端面部分9a、9b的部分10a、10b承受的应力特别大。
在用这种现有的半导体激光装置制造方法生产的半导体激光装置8中，发光区6a、6b被设置在靠近半导体激光器件2a、2b的一端面部分9a、9b的部分10a、10b中。在这种结构中，发光区6a、6b受到明显的损伤。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种制造半导体激光装置的方法，借此可减小在半导体激光器件的发光区中引起的损伤。
本发明的另一目的是提供一种制造半导体激光装置的方法，在没有进行高精确度定位的情况下把半导体激光器件结合到基底上时，可减小在发光区中引起的损伤。
本发明提供一种制造半导体激光装置的方法，包括如下步骤：
在半导体激光器件上形成第一结合层，该半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向的第一方向上延伸的发光区，用这种方式使第一结合层处于靠近半导体激光器件发光区的厚度方向上的一表面部分上，并且使所述表面部分的至少一部分露在外部；
在基底的结合有半导体激光器件的表面部分上形成第二结合层，第二结合层具有比第一结合层的熔点T1低的熔点T2；以及
在低于第一结合层的熔点T1而高于第二结合层的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)及对第一和第二结合层彼此施压的条件下，加热第一和第二结合层，以把半导体激光器件结合到基底上。
根据本发明，在靠近半导体激光器件发光区的厚度方向上的一表面部分上形成第一结合层，而第二结合层形成在基底的结合有半导体激光器件的那个表面部分上。形成第一和第二结合层后，在对它们彼此施压的状态下加热第一和第二结合层。
将第一和第二结合层设计成使得第二结合层的熔点T2低于第一结合层的熔点T1。如上所述，在低于第一结合层的熔点T1而高于第二结合层的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)及对第一和第二结合层彼此施压的条件下，加热第一和第二结合层。通过加热，仅熔融第一和第二结合层中的第二结合层。在第二结合层熔融后，停止加热，使第二结合层和第一结合层一起冷却。然后，使被熔融的第二结合层凝固，从而将半导体激光器件结合到基底上。
在这样结合到基底上的半导体激光器件中，随着已熔融的第二结合层的凝固，由于半导体激光器件和第二结合层之间的热膨胀系数不同将产生应力。这将导致出现损伤。特别在靠近第二结合层的半导体激光器件内的那部分中引起损伤。半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向的第一方向上延伸的发光区。当损伤出现在发光区内时，将使半导体激光器件的特性发生不期望的改变，具体地说，例如将使从半导体激光器件发射的激光波长发生改变。
考虑到这一点，在半导体激光器件的表面部分上形成第一结合层，使得至少一部分表面部分露在外面。以这种方式，在半导体激光器件与基底结合期间，至少露出的部分能保持为非结合区。在非结合区中，半导体激光器件与基底分离。因此，能在非结合区中释放在半导体激光器件内产生损伤的能量，从而能减小在半导体激光器件的发光区中引起的损伤。这能够抑制由损伤引起的半导体激光器件的发射激光特性的改变，从而可提高发射激光的可靠性。
此外，使第一结合层形成在半导体激光器件的表面部分上，并且只要简单地将半导体激光器件设置在相对于基底的第二结合层的预定位置处。这种结构避免了在现有的第二种方法中所要求的精确定位，尽管如此仍能减小发光区的损伤。因此，与现有的第二种方法相比，能以较快的操作速度把半导体激光器件结合到基底上，从而能降低制造成本。
沿p-n结正向施加电压，驱动半导体激光器件致使从其每个发光端面部分、即在第一方向上发光区的端面部分发射激光。在半导体激光器件发射激光时，在发光区中产生热。发光区中产生的热可从发光区传递到发光区以外的半导体激光器件的其余区域，并且进一步通过第一和第二结合层传递到基底。按照这种方式，由于发光区中产生的热通过第一和第二结合层被传递到基底，所以能防止发光区温度升高。这样能够保护半导体激光器件的特性不恶化，因而可提高半导体激光器件的使用寿命。
在本发明中，确定半导体激光器件表面部分的至少一部分，使之位于发光区的附近。
根据本发明，在半导体激光器件的表面部分上形成第一结合层，位于发光区附近的那部分表面部分露在外部。以这种方式，在半导体激光器件与基底结合期间，半导体激光器件的位于发光区附近的那部分表面部分能保持为非结合区。因此，能有效地减小在发光区中引起的损伤。
在本发明中，确定半导体激光器件表面部分的至少一部分，使之位于发光区的附近，并且位于半导体激光器件的第一方向上的相对端部分之间的区域的中部。
根据本发明，在半导体激光器件的表面部分上形成第一结合层，位于发光区附近并位于半导体激光器件的第一方向上的相对端部分之间的区域的中部的那部分表面部分露在外部。
以这种方式，在半导体激光器件与基底结合期间，位于发光区附近的半导体激光器件的那部分表面部分能保持为非结合区。因此，能有效减小在发光区中引起的损伤。
此外，当驱动半导体激光器件发射激光时，发光端面部分中产生的热能有效地通过第一和第二结合层被传递到基底，于是能防止易热的发光端面部分温度升高。
在本发明中，在垂直于包括半导体激光器件的第一方向和厚度方向的平面的第二方向上，在距离半导体激光器件的一端面部分10μm或大于10μm并小于50μm之处形成发光区。
根据本发明，将垂直于半导体激光器件的厚度方向的第一方向上延伸的发光区和沿垂直于包括半导体激光器件的第一方向和厚度方向的平面的第二方向的一端面部分之间的距离调节在10μm或大于10μm并小于50μm的范围内。
在将发射不同波长的激光束的两个半导体激光器件结合到单一的一个基底上的半导体激光装置中，两半导体激光器件的发光端面部分的中心之间的距离需设置为约100μm。这是因为，这样设置可使从所述半导体激光器件发射的激光共享单一的一个共用的光学系统，例如光学摄像管。为了实现这种半导体激光装置，根据本发明，在所述半导体激光器件中，将其发光区和在第二方向上的其一端面部分之间的距离调节在10μm或大于10μm并小于50μm的范围内。
在本发明中，第二结合层由以Au-Sn为基的金属构成。
根据本发明，第二结合层由以Au-Sn为基的金属构成。以Au-Sn为基的金属的机械强度比其他金属材料例如以Sn-Pb为基的金属的机械强度高。使用这种金属材料可确保半导体激光器件牢固地结合到基底上。
本发明还提供一种制造半导体激光装置的方法，包括如下步骤：
在半导体激光器件上形成第一结合层，该半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向的第一方向上延伸的发光区，用这种方式使第一结合层处于靠近半导体激光器件发光区的厚度方向上的一表面部分上；
在基底的结合有半导体激光器件的表面部分上形成凹面；
在上面形成有凹面的基底的所述表面部分上形成第二结合层，凹面露在外部，第二结合层具有比第一结合层的熔点T1低的熔点T2；
在厚度方向上平行地排列半导体激光器件的发光区与基底的凹面；以及
在低于第一结合层的熔点T1而高于第二结合层的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)及对第一和第二结合层彼此施压的条件下，加热第一和第二结合层，以将半导体激光器件结合到基底上。
根据本发明，在靠近半导体激光器件的发光区的厚度方向上的一表面部分上形成第一结合层；在基底的结合有半导体激光器件的所述表面部分上形成凹面；及在上面形成有凹面的基底的所述表面部分上形成第二结合层。在形成第一和第二结合层后，在彼此施压的状态下加热第一和第二结合层。
将第一和第二结合层设计成使第二结合层的熔点T2低于第一结合层的熔点T1。如上所述，在低于第一结合层的熔点T1而高于第二结合层的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)及对第一和第二结合层彼此施压的条件下，加热第一和第二结合层。通过加热，仅熔融第一和第二结合层中的第二结合层。在熔融第二结合层后，停止加热，使第二结合层和第一结合层一起冷却。然后，使被熔融的第二结合层凝固，从而把半导体激光器件结合到基底上。
在这样结合到基底上的半导体激光器件中，随着被熔融的第二结合层的凝固，由于半导体激光器件和第二结合层之间的热膨胀系数不同将产生应力。这将导致损伤的出现。特别在靠近第二结合层的半导体激光器件内的那部分中引起损伤。半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向的第一方向上延伸的发光区。当损伤出现在半导体激光器件的发光区内时，将使半导体激光器件的特性发生不期望的改变，具体地说，例如将使半导体激光器件发射的激光波长发生改变。
此外，在将半导体激光器件结合到基底上时，由于在彼此相对地对第一和第二结合层施压的条件下熔融第二结合层，被熔融的第二结合层以垂直于厚度方向的方向蔓延开。
考虑前面所述的问题，在基底的表面部分上形成凹面，并且在基底的形成有凹面的所述表面部分上形成第二结合层，使凹面露在外部。在基底上沿厚度方向上彼此平行地设置半导体激光器件的发光区和基底的凹面。然后，使上面形成有第一结合层的半导体激光器件结合。
在这种结构中，以垂直于厚度方向蔓延开的部分被熔融的第二结合层流入凹面。于是，在本发明中，在将半导体激光器件结合到基底上时，夹在半导体激光器件和基底之间的部分区域中能产生空间。因而，面对基底的凹面的半导体激光器件的那部分表面部分能保持为非结合区。在非结合区中，半导体激光器件与基底分离。因此，能在非结合区中释放在半导体激光器件内引起损伤的能量，从而可减小出现在半导体激光器件的发光区中的损伤。这能够抑制由损伤引起的半导体激光器件的发射激光特性的改变，从而可提高发射激光的可靠性。
在本发明中，如上所述，在厚度方向上彼此平行地设置半导体激光器件的发光区和基底的凹面。然后，把半导体激光器件结合到基底上。于是，在半导体激光器件结合到基底上时，预定的区域、即半导体激光器件的靠近发光区的那部分表面部分能保持为非结合区。通过适当地形成凹面，即使发觉定位精确度不如现有的第二种方法那么高，靠近发光区的半导体激光器件的那部分表面部分也能保持为非结合区，从而能够减小在发光区中引起的损伤。
对p-n结正向施加电压，驱动半导体激光器件以便从其每个发光端面部分、即在第一方向上发光区的端面部分发射激光。在半导体激光器件发射激光的时候，在发光区中产生热。发光区中产生的热从发光区被传递到发光区以外的半导体激光器件的其余区域，并进一步通过第一和第二结合层被传递到基底。以这种方式，由于发光区中产生的热通过第一和第二结合层被传递到基底，所以能防止发光区温度升高。这能够保护半导体激光器件的特性不恶化，从而提高了半导体激光器件的使用寿命。
在本发明中，凹面形成在基底的靠近发光区的那部分表面部分上。
根据本发明，凹面形成在基底的靠近发光区的那部分表面部分上。从而，在将半导体激光器件结合到基底上时，半导体激光器件的靠近发光区的那部分表面部分能保持为非结合区。这能够有效地减小出现在发光区中的损伤。
在本发明中，凹面形成在基底的靠近发光区的那部分表面部分上并且还面对半导体激光器件的第一方向上相对端部分之间的中间部分。
根据本发明，凹面形成在基底的靠近发光区的那部分表面部分上并且还面对半导体激光器件的第一方向上相对端部分之间的中间部分。于是，在将半导体激光器件结合到基底上时，半导体激光器件的靠近发光区的那部分表面部分保持为非结合区。这样能够有效减小在发光区中引起的损伤。
此外，当驱动半导体激光器件发射激光时，发光端面部分中产生的热能有效地通过第一和第二结合层被传递到基底，于是能防止易热的发光端面部分温度升高。
在本发明中，在垂直于包括半导体激光器件的第一方向和厚度方向的平面的第二方向上，在距离半导体激光器件的一端面部分10μm或大于10μmc且小于50μm之处形成发光区。
根据本发明，将在垂直于半导体激光器件的厚度方向的第一方向上延伸的发光区和沿垂直于包括半导体激光器件的第一方向和厚度方向的平面的第二方向的一端面部分之间的距离调节在10μm或大于10μm并小于50μm的范围内。
在将发射不同波长的激光束的两个半导体激光器件结合到单一的一个基底上的半导体激光装置中，两个半导体激光器件的发光端面部分的中心之间的距离需设置为约100μm。这是因为这样设置可使从半导体激光器件发射的激光共享单一的一个、共用的光学系统，例如光学摄像管。为了实现这种半导体激光装置，根据本发明，在半导体激光器件中，将其发光区和在第二方向上的其一端面部分之间的距离调节在10μm或大于10μm并小于50μm的范围内。
在本发明中，第二结合层由以Au-Sn为基的金属构成。
根据本发明，第二结合层由以Au-Sn为基的金属构成。以Au-Sn为基的金属的机械强度比其它金属材料例如以Sn-Pb为基的金属的机械强度高。使用这类金属可确保半导体激光器件牢固地结合到基底上。
本发明提供一种制造半导体激光装置的方法，包括如下步骤：
在半导体激光器件上形成第一结合层，该半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向的第一方向上延伸的发光区，以这样的方式使第一结合层设置在靠近半导体激光器件发光区的厚度方向上的一表面部分上；
在基底的结合有半导体激光器件的表面部分上形成第二结合层，第二结合层具有比第一结合层的熔点T1低的熔点T2；
在靠近半导体激光器件的发光区的至少一部分表面部分中形成不结合第一和第二结合层的非结合区；及
在低于第一结合层的熔点T1而高于第二结合层的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)及对第一和第二层彼此施压的条件下，加热第一和第二结合层，以将半导体激光器件结合到基底上。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细说明，通过下述说明可使本发明的其它的和进一步的目的、特征和优点更加清楚。附图中：
图1A至1C是用于说明根据本发明一实施方式的制造半导体激光装置的方法制造半导体激光装置的工艺步骤的视图；
图2是用于概述制造半导体激光装置的工艺步骤的流程图；
图3是从厚度方向上的一侧所看到的图1A中所示半导体激光器件和第一结合层的平面图；
图4图示出了用光测弹性法观测到的出现在半导体激光器件中的应力情况；
图5A至图5C是用于说明根据本发明另一实施方式的制造半导体激光装置的方法制造半导体激光装置的工艺步骤的视图；
图6是用于概述制造半导体激光装置的工艺步骤的流程图；
图7是从厚度方向上的一侧所看到的图5A中所示半导体激光器件和第一结合层的平面图；
图8是本发明又一实施方式的半导体激光装置制造方法生产的半导体激光装置的结构的示意性正视图；
图9A至9C是用于说明根据本发明其他实施方式的制造半导体激光装置的方法制造半导体激光装置的工艺步骤的视图；
图10是用于概述制造半导体激光装置的工艺步骤的流程图；
图11是根据现有的第一种制造半导体激光装置的方法制造的半导体激光装置的结构的示意性正视图；
图12是从散热片侧所看到的半导体激光装置的半导体激光器件和第一结合层的底视图；
图13示出了用光测弹性法观测到的出现在半导体激光器件中的应力情况；
图14示意地示出了另一种半导体激光装置的结构的视图，该半导体激光装置是用与制造图11所示的半导体激光装置的方法类似的制造半导体激光装置的方法生产的；及
图15示出了用光测弹性法所观测到的出现在半导体激光器件中的应力情况。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的优选实施方式。
图1A至1C是用于说明根据本发明一实施方式的制造半导体激光装置的方法制造半导体激光装置20的工艺步骤的视图。图2是用于概述制造半导体激光装置20的工艺步骤的流程图。图3是从厚度方向23上的一例所看到的图1A中所示半导体激光器件21和第一结合层22的平面图。下面将参照这些附图介绍制造步骤。首先，程序从步骤a1开始进行到在半导体激光器件21上形成第一结合层22的步骤a2。
例如，将半导体激光器件21设计成具有增益波导型(gain-waveguide)结构之一的窄电极条结构(narrow-electrode stripe structure)。例如半导体激光器件21包括n型GaAs基底；多层半导体层；SiO2绝缘层；n侧电极；以及p侧电极。n型GaAs基底从平面方面观察为矩形。多层半导体层形成在n型GaAs基底厚度方向上整个一表面部分上。这里，n型GaAs基底的厚度方向等于半导体激光器件21的厚度方向23。根据例如液相外延生长法，按照所列举的顺序相继形成n型AlGaAs覆层(clad layer)、p型GaAs有源层24、p型AlGaAs覆层和p型GaAs覆盖层(cap layer)而获得多层半导体层。
沿厚度方向23在多层半导体层的一个表面部分上形成SiO2绝缘层。在SiO2绝缘层中设置沿n型GaAs基底的纵向延伸的孔隙(void)。该孔隙形成在相对于n型GaAs基底的宽度方向的SiO2绝缘层的中心位置处。
被定义为垂直于半导体激光器件21的厚度方向23的第一方向的n型GaAs基底的纵向方向等于半导体激光器件21的纵向方向25a。同时，被定义为垂直于包括第一方向和半导体激光器件21的厚度方向23的平面的第二方向的n型GaAs基底的宽度方向等于半导体激光器件21的宽度方向25b。
沿厚度方向23在n型GaAs基底的另一整个表面部分上形成n侧电极。形成p侧电极以覆盖SiO2绝缘层在厚度方向23上的一表面部分以及面对孔隙的多层半导体层的所述表面部分的部分。
沿p-n结的正向在半导体激光器件21的n侧电极和p侧电极之间施加电压，电流流过夹在n侧电极和p侧电极之间的区域。如上所述，在n侧电极和p侧电极之间形成SiO2绝缘层，因而限制电流的路径。也就是说，电流流过夹在n侧电极和p侧电极之间的、随孔隙相对于厚度方向23的有效平移伸展的那部分区域，并且还流过邻近的区域。在p型GaAs有源层24中，电流通过的区域构成发光区26。
于是，从平面方面观察是矩形的半导体激光器件21包括在纵向方向25a上线性延伸的发光区26。发光区26是p型GaAs有源层24的一部分，发光区26处于半导体激光器件21的宽度方向25b上的中心位置处，并且还在半导体激光器件21的纵向方向25a上从一端部分27a延伸到另一端部分27b。例如，将发光区26的宽度W1设定在1μm或大于1μm且小于5μm的范围内。
在可供选择的方案中，可将发光区26形成为不沿纵向方向25a延伸，而沿半导体激光器件的宽度方向25b延伸。换句话说，发光区26延伸的第一方向可以是与宽度方向25b对准的方向，而不是与纵向25a对准的方向。
用例如由Au制得的结合金属材料构成第一结合层22。沿半导体激光器件21的厚度方向23在接近发光区26的一表面部分上形成第一结合层22。下文中，沿厚度方向23靠近半导体激光器件21的发光区26的一表面部分被称之为半导体激光器件21的“安装表面部分28a”。
半导体激光器件21的发光区26和安装表面部分28a之间的距离定义为第一距离D1。沿厚度方向23半导体激光器件21的发光区26和另一表面部分28b之间的距离定义为第二距离D2。第一距离D1被设定为小于第二距离D2。
按照如下方法制造第一结合层22。例如，首先用抗蚀剂在半导体激光器件21的安装表面部分28a上形成掩模。然后，在真空淀积装置中加热蒸发Au，使Au蒸汽蒸发到半导体激光器件21的安装表面部分28a上。在Au汽相淀积到半导体激光器件21的安装表面部分28a上之后，除去掩模。于是，得到第一结合层22。
在可供选择的方案中，还可以如下制造第一结合层22。例如，首先，在真空淀积装置中加热蒸发Au，使Au蒸汽蒸发到半导体激光器件21的安装表面部分28a的整个表面上。然后，除去部分汽相淀积的Au层。为了除去汽相淀积的Au层部分，首先，用抗蚀剂在汽相淀积到半导体激光器件21的安装表面部分28a的Au层上形成掩模，随后通过蚀刻除去掩模处露出的部分Au层。接着，除去掩模。
在还要分离的多个半导体激光器件中整个地形成第一结合层22。在分离工序之前形成第一结合层22与分离工序之后形成第一结合层22相比，能简化制造工艺。
在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，如从图1上方以平面方面所观察到的，在包括至少形成发光区26的那部分区域中产生表面露出区。表面露出区设置在发光区26的附近。
具体地说，在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，露出区形成在投影区29及其附近区30上。投影区29是指通过把发光区26投影到相对于厚度方向23的安装表面28a上而得到的确定区域。下文中，具有附近区30的投影区29还被称之为“第一区31”。
沿宽度方向25b，投影区29的宽度方向25b上的边缘部分32a和第一区31的宽度方向25b上的边缘部分33a之间的距离、及投影区29的宽度方向25a上的边缘部分32b和第一区31的宽度方向25b上的边缘部分33b之间的距离在整个纵向方向25a上彼此相当。以相对于宽度方向25b上彼此面对的端面部分用宽度方向25b上的预定间隔分离开的方式，在宽度方向25b上的第一区31的相对侧上设置第一结合层22。
在第一区31的宽度方向25b上的相对边缘部分33a和33b之间的距离、即第一区31的宽度W2被设定成大于发光区26的宽度W1。调节第一区31的宽度W2为发光区26的宽度W1的5倍或大于5倍且小于30倍。第一结合层22的厚度A1设定在至少0.1μm或大于0.1μm且小于1μm的范围内。
在实施步骤a2的同时，在步骤a3中在起基底作用的下安装件41上形成第二结合层42。将下安装件41构建为用于发散半导体激光器件21产生的热的散热片，并使其具有例如正交平行六面体的形状。下安装件41例如由Si构成。第二结合层42例如由以Au-Sn为基的金属制成的钎焊焊料构成。第二结合层42的熔点T2低于第一结合层22的熔点T1。
第二结合层42形成在上面结合有半导体激光器件21的下安装件41的那部分表面部分上。下文中，上面结合有半导体激光器件21的下安装件41的所述表面部分被称之为下安装件41的“安装表面部分43”。下安装件41的安装表面部分43是下安装件41在厚度方向上的一表面部分。
按如下方法制造第二结合层42。例如，首先，用抗蚀剂在下安装件41的安装表面部分43上形成掩模。然后，在真空淀积装置中加热蒸发Au和Sn，使Au和Sn的蒸汽蒸发到下安装件41的安装表面部分43上。在把Au和Sn汽相淀积到下安装件41的安装表面部分43之后，除去掩模。于是，得到第二结合层42。
在下安装件41的安装表面部分43的宽度方向44上相对的边缘部分45a和45b之间的区域中部形成第二结合层42。此外，形成第二结合层42使得其一长边缘与下安装件41的安装表面部分43的纵向方向上的一边缘部分相合。
第二结合层42的宽度方向44上的相对端面部分46a和46b之间的距离、即第二结合层42的宽度L1被设定成小于下安装件41的宽度L2而大于半导体激光器件21的宽度L3。此外，第二结合层42的纵向方向上的相对端面部分之间的距离被设定成小于下安装件41的安装表面部分43的纵向方向上相对边缘部分之间的距离、而大于半导体激光器件21的纵向方向25a上的相对端面部分27a和27b之间的距离。以这种方式，半导体激光器件21能可靠地结合到下安装件41上。
第二结合层42的厚度A2设置在1μm或大于1μm且小于5μm的范围内。如果厚度小于1μm，半导体激光器件21不能可靠地结合到下安装件41上。而且，在对彼此相对的半导体激光器件21和下安装件41施压时，半导体激光器件21受到由所产生的压力引起的损坏。反之，如果厚度为5μm或更厚，那么以垂直于厚度方向蔓延开的部分被熔融的第二结合层42将不合适地粘附到半导体激光器件21的不希望粘附的区域。
在步骤a4，把半导体激光器件21结合到下安装件41上。为了将半导体激光器件21结合到下安装件41上，首先，在定位后把半导体激光器件21安置在下安装件41上，从而确保形成在半导体激光器件21上的第一结合层22和形成在下安装件41上的第二结合层42之间的接触。
这时，半导体激光器件21的宽度方向25b和下安装件41的宽度方向44彼此平行。相对于纵向方向25a，半导体激光器件21的纵向方向25a上的一端部分27a与下安装件41的安装表面部分43的纵向方向上的一边缘部分的位置一致。半导体激光器件21的发光区26位于下安装件41的宽度方向44上的中心位置。
接着，对半导体激光器件21和下安装件41施压到使它们彼此之间极其接近。借此，使形成在半导体激光器件21上的第一结合层22和形成在下安装件41上的第二结合层42被施压成彼此极其接近。这时，对每一第一和第二结合层22和42施加5Mpa或高于5Mpa且低于20Mpa范围内的压力，优选施加10Mpa的压力。
保持这种状态，对第一和第二结合层22和42加热。例如，用加热元件通过下安装件41加热第一和第二结合层22和42。这时，以低于第一结合层22的熔点T1而高于第二结合层42的熔点T2的温度T(T1＞T＞T2)加热第一和第二结合层22和42。在第二结合层42由以Au-Sn为基的金属构成的情况下，以200℃或高于200℃且低于300℃范围内的温度、优选以250℃的温度加热第一和第二结合层22和42。通过这种方式调节加热温度，仅使第二结合层42熔融。
在加热到预定的一段时间后，冷却第一和第二结合层22和42。具体地说，对第一和第二结合层22和42加热时间为1秒或超过1秒且小于20秒，优选5秒。在第二结合层42熔融后，停止加热。此后，使第一结合层22与第二结合层42一起冷却，借此使被熔融的第二结合层42凝固。
随着第二结合层42的凝固，第一结合层22被熔合到下安装件41上。由于第一结合层22形成在半导体激光器件21上，所以，通过第一和第二结合层22和42将半导体激光器件21熔融结合到下安装件41上。在本发明中，术语“熔融”是指热熔融。
最后，程序进行到步骤a5，在步骤a5一系列用于把半导体激光器件21结合到下安装件41的工艺步骤结束。于是，制得包括半导体激光器件21和下安装件41的半导体激光装置20。
在该实施方式中，第一结合层22形成在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，第一区31露在外部。以这种方式，在半导体激光器件21结合到下安装件41期间，第一区31可以保持为非结合区。
在这样被结合到下安装件41上的半导体激光器件21中，随着被熔融的第二结合层42的凝固，由于半导体激光器件21和第二结合层42之间的热膨胀系数不同，将产生应力。这将导致损伤的出现。当损伤出现在半导体激光器件21的发光区26中时，半导体激光器件21的特性将发生不期望的改变，具体地说，例如由半导体激光器件21发射的激光波长将发生不期望的改变。
在用作非结合区的第一区31中，半导体激光器件21与下安装件41分离。因此，能释放半导体激光器件21中引起损伤的能量，从而能减小半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。这能够抑制由损伤引起的半导体激光器件21的发射激光特性的改变，从而提高了发射激光的可靠性。此外，如前面所描述的，由于第一区31形成在发光区26的附近，所以能有效减小出现在半导体激光器件21的发光区26中的损伤。
在该实施方式中，用由以Au-Sn为基的金属制成的钎焊焊料构成第二结合层42。Au-Sn钎焊焊料在机械强度上高于其它钎焊焊料，例如高于由以Sn-Pb为基的金属制成的钎焊焊料。通过使用这种钎焊焊料，半导体激光器件21可以牢固地结合到下安装件41上。此外，在该实施方式中，即使第二结合层42由与其它钎焊焊料相比不容易转变的Au-Sn钎焊焊料构成，但由于在第一区31、即非结合区中，第二结合层42可释放在半导体激光器件21中引起损伤的能量，因而能有效减小半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。
对第一区31的宽度W2进行调节，使其为发光区26的宽度W1的5倍或大于5倍并小于30倍。如果W2小于W1的5倍，则不能有效减小出现在半导体激光器件21的发光区26中的损伤。反之，如果W2是W1的30倍或更大，那么如此宽的非结合区将使半导体激光器件21不能可靠地结合到下安装件41上。再者，半导体激光器件21中产生的热也不能有效地传递到下安装件41。
如上所述，该实施方式另外的优点是，第一结合层22形成在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，并且半导体激光器件21简单地设置在对应下安装件41的第二结合层42的预定位置处。这种结构避免了在现有的第二种方法中精确定位的要求，尽管如此，仍能减小发光区26的损伤。因此，同现有的第二种方法相比，能以较快的操作速度把半导体激光器件21结合到下安装件41上，从而能够降低制造成本。
沿p-n结正向施加电压，驱动半导体激光器件21以便从每个发光端面部分52、即发光区26的纵向方向25a上的端面部分中发射激光。在半导体激光器件21发射激光的时候，在发光区26中产生热。发光区26中产生的热从发光区26被传递到发光区以外的半导体激光器件21的其余区域，并且进一步通过第一和第二结合层22和42被传递到下安装件41。以这种方式，由于发光区26中产生的热通过第一和第二结合层22和42被传递到下安装件41，所以能防止发光区26温度升高。这能够保护半导体激光器件21的特性不恶化，从而增长了半导体激光器件21的使用寿命。
图4示了出用光测弹性法观测到的出现在半导体激光器件21中的应力的情况。根据光测弹性法，半导体激光器件21的受到应力的那部分呈现出与其余无应力的部分不同的双折射特性。通过让已偏振的红外光入射在半导体激光器件21上，仅在处于应力下的部分观察到由光干涉产生的条纹。
当偏振的红外光从纵向方向25a一侧入射在结合到下安装件41上的半导体激光器件21上时，如从纵向方向25a的另一侧看到的那样，在图4的描绘出的阴影部分55中观察到干涉条纹。根据观察，半导体激光器件21的发光区26落在阴影部分55以外。由此可见，减小了半导体激光器件21的发光区26中存在的应力。
图5A至图5C是用于说明根据本发明另一实施方式的制造半导体激光装置的方法制造半导体激光装置60的工艺步骤的视图。图6是用于概述制造半导体激光装置60的工艺步骤的流程图。图7是从厚度方向上的一侧所看到的图5A中所示半导体激光器件21和第一结合层61的平面图。由于该实施方式类似于图1A至1C和图2至4中所示的实施方式，所以用相同的附图标记表示与所述实施方式中的元件相同的元件，并将省略对它们的详细说明。程序从步骤b1开始进行到步骤b2，在步骤b2中在半导体激光器件21上形成第一结合层61。
基本上以与所述实施方式相同的方式，将第一结合层61形成在半导体激光器件21的安装表面部分28a上。如从图5A上方以平面方式所观察到的那样，在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，在包括至少形成有发光区26的部分的区域中产生露出区，使该露出区处于半导体激光器件21的纵向方向25a上的相对端部分27a和27b之间的区域中部。露出区形成在发光区26的附近，使其位于半导体激光器件21的纵向方向25a上的相对端部分27a和27b之间的区域中部。
具体地说，在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，露出区形成在投影区29及其邻近区域30上，使其处于半导体激光器件21的纵向方向25a上的相对端部分27a和27b之间的区域中部。投影区29是指通过把发光区26投影到相对于厚度方向23的安装表面部分28a上而得到的一定区域。下文中，将具有邻近区30的投影区29以及在半导体激光器件21的纵向方向25a上的相对端部分27a和27b之间的中部称之为“第二区62”。
沿宽度方向25b，投影区29的宽度方向25a上的边缘部分32a和第二区62的宽度方向25b上的边缘部分63a之间的距离、及投影区29的宽度方向25a上的边缘部分32b和第二区62的宽度方向25b上的边缘部分63b之间的距离在整个纵向方向25a彼此相当。在第二区62的宽度方向25b上的相对边缘部分63a和63b之间的距离、即第二区62的宽度W3被设定成大于发光区26的宽度W1。将第二区62的宽度W3调节为发光区26的宽度W1的5倍或大于5倍并小于30倍。
第二区62的纵向方向25a上的边缘部分64a和半导体激光器件21的纵向方向25a上的端部分27a之间的距离即宽度W11a、和第二区62的纵向方向25a上的边缘部分64b和半导体激光器件21的纵向方向25a上的端部分27b之间的距离即宽度W11b在整个宽度方向25a上彼此相当。宽度W11a、W11b是指沿纵向方向25a处于第二区62的相对侧上的第一结合层61的那部分的宽度。下文中，将沿纵向方向25a处于第二区62上的相对侧的第一结合层61的那部分称之为“第一部分66”。第一部分66的宽度W11a、W11b被设定在5μm或大于5μm并小于50μm的范围内。
步骤b3至b5的操作基本上与图2的步骤a3至a5的操作相同。在步骤b3中，在下安装件41上形成第二结合层42。在步骤b4，把半导体激光器件21结合到下安装件41上。最后，程序进行到步骤b5，在步骤b5，一系列用于把半导体激光器件21结合到下安装件41的工艺步骤结束。于是，制得包括半导体激光器件21和下安装件41的半导体激光装置60。
在本实施方式中，第一结合层61形成在半导体激光器件21的安装表面部分28a上，第二区62露在外侧。以这种方式，在半导体激光器件21结合到下安装件41期间，第二区62可以保持为非结合区，其优点是能有效地减小在发光区26中引起的损伤。
此外，在本实施方式中，将第二区62的宽度W3调节为发光区26的宽度W1的5倍至30倍。如果W3小于W1的5倍，则不能有效减小在半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。反之，如果W3大于W1的30倍，那么如此宽的非结合区使得半导体激光器件21不能可靠地结合到下安装件41上。再者，半导体激光器件21中产生的热也不能有效地传递到下安装件41。
当驱动半导体激光器件21发射激光时，在发光区26中产生热，特别是在发光端面部分52产生热。发光端面部分52中产生的热通过第一结合层61的第一部分66和第二结合层42被有效地传递到下安装件41。于是，能防止易热的发光端面部分52温度升高。
此外，在本实施方式中，将第一部分66的宽度W11a、W11b调节在5μm或大于5μm并小于50μm的范围内。如果宽度W11a、W11b小于5μm，则不能有效地传递发光端面部分52中产生的热。反之，如果宽度W11a、W11b为50μm或更大，那么不能有效地减小在发光区26中引起的损伤。
图8是根据本发明又一实施方式的半导体激光装置制造方法生产的半导体激光装置70的结构的示意性正视图。由于该实施方式类似于图1A至1C和图2至4中所示的实施方式，所以用相同的附图标记表示与所述实施方式中的元件相同的元件，并将省略对它们的详细说明。
该实施方式的显著特征是将两个半导体激光器件相对于单一的一个下安装件41进行结合。所述两个半导体激光器件发射不同波长的激光束。将半导体激光装置70设计为混合型(hybrid-type)半导体激光装置。两个半导体激光器件中，一个是用于发射用在光盘(简称为CD)拾取器中的红外激光的第一半导体激光器件21a，而另一个是用于发射用在数字通用盘(简称为DVD)拾取器中的红色激光的第二半导体激光器件21b。
第二半导体激光器件21b由包括四元系InGaAlP的材料构成。InGaAlP明显有助于形成自然超晶格(natural superlattice)，结果导致波长更长。为了防止这种现象的发生，应优选采用斜基底(off-substrate)。它有助于抑制自然超晶格的形成，防止由于延长的波长引起的预定波长的偏移。应注意，对第二半导体激光器件21b进行基于解理(cleavage-based)的切片操作，使其具有取决于斜基底的斜角的平行四边形截面轮廓。
第一和第二半导体激光器件21a和21b分别具有发光区26a和26b。发光区26a和26b分别位于靠近宽度方向25b上的一端面部分71a和71b之处。调节发光区26a、26b和端面部分71a、71b之间的距离，使之处于10μm或大于10μm并小于50μm的范围内。下文中，发光区26a、26b和端面部分71a、71b之间的距离被称之为“第三距离D3a、D3b”。
基本上以与图1A至1C和图2至4中所示的所述实施方式相同的方式在第一和第二半导体激光器件21a和21b上分别形成第一结合层22a和22b，第一区31a和31b露在外面。在此实施方式中，第一区31a、31b的宽度方向25b上的一边缘部分与第一和第二半导体激光器件21a、21b的安装表面部分的宽度方向25b上的一边缘部分相合。此外，第一区31a的宽度方向25b上的相对边缘部分之间的距离、即第一区31a的宽度和第一区31b的宽度方向25b上的相对边缘部分之间的距离、即第一区31b的宽度在整个纵向方向25a上彼此相当。
基本上以与图1A至1C和图2至4中所示的所述实施方式相同的方式在下安装件41的安装表面部分43上形成第二结合层42a和42b。用在下安装件41的安装表面部分43的宽度方向44上的相对端部分之间的区域中部的预定间隔使第二结合层42a和42b隔开。
基本上以与图1A至1C和图2至4中所示的所述实施方式相同的方式分别结合第一和第二半导体激光器件21a和21b，它们的端面部分71a和71b彼此面对。例如，将第一和第二半导体激光器件21a和21b之间的距离调节到小于80μm。下文中，第一和第二半导体激光器件21a和21b之间的距离还称之为“第一间隔D11”。
在此实施方式中，调节第三距离D3a、D3b(这里，保持关系式：D3a＝D3b)使之处于10μm或大于10μm并小于50μm的范围内，并调节第一间隔D11，使之小于80μm。将第一半导体激光器件21a的发光端面部分52a的中心和第二半导体激光器件21b的发光端面部分52b的中心之间的距离定义为第二间隔D12，该距离被设定为约100μm。这种设定可使从第一和第二半导体激光器件21a和21b发射的激光共享单一的一个共用的、装在光学摄像管等中的光学系统。
此外，在此实施方式中，在第一和第二半导体激光器件21a和21b上分别形成第一结合层22a、22b，第一区31a、31b露在外面。以这种方式，在把第一和第二半导体激光器件21a和21b结合到下安装件41期间，第一区31a、31b可以保持为非结合区。
在将发光区26a、26b设置在靠近端面部分71a、71b的结构中，发光区26a、26b往往受到严重的损伤。用作非结合区的第一区31a、31b能释放在第一和第二半导体激光器件21a和21b中引起损伤的能量，于是，能减小在第一和第二半导体激光器件21a和21b的发光区26a、26b中引起的损伤。因此，即使在易损伤的结构中，也能抑制由损伤引起的第一和第二半导体激光器件21a和21b的发射激光特性的改变，从而提高了发射激光的可靠性。
图9A至9C是用于说明根据本发明的又一实施方式的制造半导体激光装置的方法制造半导体激光装置80的工艺步骤的视图。图10是用于概述制造半导体激光装置80的工艺步骤的流程图。由于该实施方式类似于图1A至1C和图2至4中所示的所述实施方式，所以用相同的附图标记表示与所述实施方式中的元件相同的元件，并省略对它们的详细说明。
程序从步骤c1开始进行到步骤c2，步骤c2中在半导体激光器件21上形成第一结合层22。步骤c2的操作基本上与图2的步骤b2中的操作相同。
在步骤c3，借助于蚀刻，在下安装件41的安装表面部分43上形成凹面81。此外，在所述安装表面部分上形成第二结合层42。
如从图9C上方以平面方式观察到的那样，在下安装件41的安装表面部分43上，在至少包括形成有发光区26的部分的区域中形成凹面81。也就是说，在发光区26的附近形成凹面81。凹面81形成在下安装件41的安装表面部分43的宽度方向44上的相对边缘部分45a和45b之间的区域的中部。在上面形成有凹面81的下安装件41的安装表面部分43上形成第二结合层42，使得凹面81露在外部。
使凹面81的宽度W21比发光区26的宽度W1宽，具体地说，将其调节成是发光区26的宽度W1的5倍或大于5倍并小于30倍。考虑到第二结合层42的厚度A2等，可调节凹面81的深度A11，使之为其宽度W21的5倍或大于5倍并小于100倍。
在步骤c4，把半导体激光器件21结合到下安装件41上。为了使半导体激光器件21结合到下安装件41上，首先，在定位后把半导体激光器件21放置在下安装件41上，从而确保第一结合层22和第二结合层42之间的接触。这时，使半导体激光器件21的发光区26和下安装件41的凹面81在厚度方向23上彼此平行。使半导体激光器件21的宽度方向25b和下安装件41的宽度方向44彼此平行。使半导体激光器件21的发光区26处于下安装件41的宽度方向44上的中心位置。
接着，对半导体激光器件21和下安装件41施压，使它们彼此之间极其接近。从而，使形成在半导体激光器件21上的第一结合层22和形成在下安装件41上的第二结合层42被施压成彼此极其接近。这时，在压力为5Mpa或高于5Mpa且低于20Mpa范围内、优选在10Mpa的条件下对每一第一和第二结合层22和42施压。在此情况下，基本上以与图1A至1C和图2至4中所示的所述实施方式相同的方式，把半导体激光器件21结合到下安装件41上。
最后，程序进行到步骤c5，在步骤c5，一系列用于把半导体激光器件21结合到下安装件41的工艺步骤结束。于是，制得包括半导体激光器件21和下安装件41的半导体激光装置80。
在本实施方式中，在下安装件41的安装表面部分43上形成凹面81。将该凹面81设置成在厚度方向23上与半导体激光器件21的发光区26平行排列。在施压状态下熔融，第二结合层42沿垂直于半导体激光器件21的厚度方向23的方向上蔓延开。部分已熔融的第二结合层42流入凹面81，从而在夹在半导体激光器件21和发光区26附近的下安装件41之间的区域中产生间隔82。于是，面对下安装件41的凹面81的半导体激光器件21的那部分安装表面部分28a能保持为非结合区。
此外，将凹面81的深度A11调节为凹面81的宽度W21的5倍或大于5倍并小于100倍。这样确保产生间隔82。
如果A11小于W21的5倍，随着已熔融的第二结合层42的流动，不可能产生间隔82。相反，如果A11大于W21的100倍，则不利地增加了形成凹面81所需的时间。
在这样结合到下安装件41上的半导体激光器件21中，随着已熔融的第二结合层42的凝固，由于半导体激光器件21和第二结合层42之间的热膨胀系数的不同将产生应力。这将导致出现损伤。当损伤出现在半导体激光器件21的发光区26中时，使半导体激光器件21的特性发生不期望的改变，具体地说，例如使从半导体激光器件21发射的激光波长发生不期望的改变。
在非结合区中，半导体激光器件21与下安装件41分离。因此，能释放半导体激光器件21中引起损伤的能量，从而能减小在半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。这能够抑制由损伤引起的半导体激光器件21的发射激光特性的改变，从而提高了发射激光的可靠性。而且，能延长半导体激光器件21的使用寿命。此外，如前面所描述的那样，由于间隔82形成在发光区26的附近，所以能有效减小在半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。
将凹面81的宽度W21调节为发光区26的宽度W1的5倍或高于5倍并低于30倍。通过这样做，即使定位精确度不如现有的第二种方法中所得到的那样高，也能有效地减小在半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。如果W21低于W1的5倍，间隔82小得不能有效减小半导体激光器件21的发光区26中引起的损伤。相反，如果W21为W1的30倍或更大，如此宽的非结合区使得半导体激光器件21不能可靠地结合到下安装件41上。此外，半导体激光器件21中产生的热也不能有效地传递到下安装件41。在本实施方式中，可以用图7所示的这种第一结合层22代替图3所示的第一结合层21。
在本实施方式中，可选择地在半导体激光器件21的安装表面部分28a的整个表面上形成第一结合层22。在这种情况下，也能有效地减小在发光区26中引起的损伤。
在本发明的再一实施方式中，在包括面对第二区62的区域的下安装件41的那部分安装表面部分43上形成凹面81。在该实施方式中，通过第一和第二结合层22和42，能将发光端面部分52中产生的热有效地传递到下安装件41，于是，能防止易热的发光端面部分52温度升高。
此外，在图9A至9C和图10所示的所述实施方式中，单一的一个半导体激光器件21被结合到单一的一个下安装件41上。然而，在发明的又一实施方式中，在下安装件41的安装表面部分43上产生两个凹面81。在该实施方式中，像图8所示的实施方式一样，把第一和第二半导体激光器件21a和21b结合到下安装件41上。在这种情况下，也能获得与在图8所示的实施方式中同样的效果。
在所述任一实施方式中，可将半导体激光器件21设计成具有增益波导型结构之一的窄电极条结构。当然，半导体激光器件21的条形结构不限于此窄电极结构。在每种条形结构中，可将发光区26的宽度W1调节在1μm至5μm的范围内。
此外，在所述任一实施方式中，尽管第一结合层由Au构成，但也可以选择由任何其它类似的材料构成，只要其能具有与Au相同水平的导电率和导热率，并且相对于第二结合层具有极好的可湿性。例如，可采用Al。应注意的是，用于形成第一结合层的方法也不局限于图1A至1C和图2至4所示的实施方式介绍的那样，而可以是任一种合适的可获得预期的精确度的方法。
此外，在所述任一实施方式中，尽管用由以Au-Sn为基的金属构成的钎焊焊料构成第二结合层，但也可以选择由以In为基的金属构成的钎焊焊料来构成第二结合层。
再者，在所述任一实施方式中，虽然下安装件由Si构成，但也可选择由SiC、Cu或金刚石构成的下安装件。应考虑给出的导热率、散热特性和其它因素并根据半导体激光器件的性能、例如其输出电平适当选择下安装件的材料。应当注意，在本发明的另一实施方式中，结合有半导体激光器件的基底可以建造成杆状以替代起散热片作用的下安装件。
在不超出本发明的构思和主要特征的前提下，可以用其它的具体形式来实施本发明。因此可以认为这些实施方式如图中示出的所有方面一样是非限制的，所以，本发明的保护范围应由所附的权利要求书而非前述说明限定，其包括落入权利要求书的保护范围内的所有改变和等同替换。

Claims (10)

1.一种制造半导体激光装置的方法，包括如下步骤：
在一半导体激光器件(21、21a、21b)上形成一第一结合层(22、22a、22b、61)，所述半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向(23)的第一方向(25a)上延伸的发光区(26、26a、26b)，以这种方式使所述第一结合层处于沿所述厚度方向(23)靠近所述半导体激光器件(21、21a、21b)的所述发光区(26、26a、26b)的一表面部分上，并使所述表面部分的至少一部分露在外部；
在基底(41)的结合有所述半导体激光器件(21、21a、21b)的一表面部分(43)上形成一第二结合层(42、42a、42b)，该第二结合层(42、42a、42b)具有比所述第一结合层(22、22a、22b、61)的熔点T1低的熔点T2；以及
在低于所述第一结合层(22、22a、22b、61)的熔点T1而高于所述第二结合层(42、42a、42b)的熔点T2的温度T，即T1＞T＞T2，及对所述第一和第二结合层彼此施压的状态下，加热所述第一和第二结合层(22、22a、22b、61；42、42a、42b)，以将所述半导体激光器件(21、21a、21b)结合到所述基底(41)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述半导体激光器件(21、21a、21b)的所述表面部分的至少一部分，使之位于所述发光区(26、26a、26b)的附近。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述半导体激光器件(21)的所述表面部分的至少一部分，使之位于所述发光区(26)的附近，并位于所述半导体激光器件(21)的第一方向(25a)上的相对端部分(27a、27b)之间的区域的中部。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在垂直于包括所述半导体激光器件(21a、21b)的所述第一方向(25a)和所述厚度方向(23)的平面的第二方向(25b)上，在距离所述半导体激光器件(21a、21b)的一端面部分(71a、71b)10μm或大于10μm并小于50μm之处形成所述发光区(26a、26b)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二结合层(42、42a、42b)由以Au-Sn为基的金属构成。
6.一种制造半导体激光装置的方法，包括如下步骤：
在一半导体激光器件(21)上形成一第一结合层(22)，所述半导体激光器件具有在垂直于其厚度方向(23)的第一方向(25a)上延伸的一发光区(26)，以这种方式使所述第一结合层位于在所述厚度方向(23)上靠近所述半导体激光器件(21)的所述发光区(26)的一表面部分(28a)上，使所述表面部分的至少一部分露在外部；
在基底(41)的结合有所述半导体激光器件(21)的一表面部分(43)上形成一凹面(81)；
在上面形成有凹面(81)的基底(41)的所述表面部分(43)上形成一第二结合层(42)，使所述凹面(81)露在外部，所述第二结合层(42)具有比所述第一结合层(22)的熔点T1低的熔点T2；
沿所述厚度方向(23)平行设置所述半导体激光器件(21)的所述发光区(26)和所述基底(41)的所述凹面(81)；以及
在低于所述第一结合层(22)的熔点T1而高于所述第二结合层(42)的熔点T2的温度T，即T1＞T＞T2，及对所述第一和第二结合层彼此施压的状态下，加热所述第一和第二结合层(22、42)，以将所述半导体激光器件(21)结合到所述基底(41)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述凹面(81)形成在所述基底(41)的靠近所述发光区(26)的所述表面部分(43)的部分上。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述凹面(81)形成在所述基底(41)的靠近所述发光区(26)的所述表面部分(43)的部分上，并且还面对所述半导体激光器件(21)的所述第一方向(25a)上相对端部分之间的中间部分。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在垂直于包括所述半导体激光器件(21)的所述第一方向(25a)和所述厚度方向(23)的平面的第二方向(25b)上，在距离所述半导体激光器件(21)的一端面部分10μm或大于10μm并小于50μm之处形成所述发光区(26)。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二结合层(42)由以Au-Sn为基的金属构成。
CNB2004100684322A 2003-05-09 2004-05-09 制造半导体激光装置的方法 Expired - Fee Related CN1309126C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP131756/03 2003-05-09
JP2003131756A JP4202814B2 (ja) 2003-05-09 2003-05-09 半導体レーザ装置の製造方法
JP131756/2003 2003-05-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1574518A CN1574518A (zh) 2005-02-02
CN1309126C true CN1309126C (zh) 2007-04-04

Family

ID=33410587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100684322A Expired - Fee Related CN1309126C (zh) 2003-05-09 2004-05-09 制造半导体激光装置的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6919216B2 (zh)
JP (1) JP4202814B2 (zh)
CN (1) CN1309126C (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7702386B2 (en) * 2002-03-22 2010-04-20 Leptos Biomedical, Inc. Nerve stimulation for treatment of obesity, metabolic syndrome, and Type 2 diabetes
KR100616600B1 (ko) * 2004-08-24 2006-08-28 삼성전기주식회사 수직구조 질화물 반도체 발광소자
US7462502B2 (en) * 2004-11-12 2008-12-09 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Color control by alteration of wavelength converting element
JP2007129162A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Sharp Corp 半導体レーザ装置および半導体レーザ素子
US8283756B2 (en) * 2007-08-20 2012-10-09 Infineon Technologies Ag Electronic component with buffer layer
JP2011049293A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
CN103001119B (zh) * 2011-09-16 2015-06-24 山东浪潮华光光电子有限公司 一种基于SiC衬底的倒装激光器芯片及其制作方法
CN111029269A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 深圳中科光子科技有限公司 一种激光拆键合设备及分离方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308991A (ja) * 1987-06-10 1988-12-16 Nec Corp 半導体レ−ザ用ヒ−トシンク
JPH01259587A (ja) * 1988-04-08 1989-10-17 Seiko Epson Corp 半導体レーザの実装方法
JPH05291696A (ja) * 1992-04-08 1993-11-05 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその作製方法
US6027957A (en) * 1996-06-27 2000-02-22 University Of Maryland Controlled solder interdiffusion for high power semiconductor laser diode die bonding
US6268230B1 (en) * 1998-10-16 2001-07-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US20010026991A1 (en) * 2000-03-14 2001-10-04 Hideki Ichikawa Semiconductor laser device and wire bonding method capable of easily performing reliable wire bonding

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10171957A (ja) * 1996-12-04 1998-06-26 Murata Mfg Co Ltd Ｐｃカードのｃｉｓ切り替え機構
US6259409B1 (en) * 1999-07-22 2001-07-10 3Com Corporation Retractable sliding antenna assembly for wireless communication
JP3825948B2 (ja) * 2000-02-07 2006-09-27 シャープ株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
JP3890278B2 (ja) * 2002-09-11 2007-03-07 Ｎｅｃインフロンティア株式会社 無線ｌａｎ利用可否検知装置および無線ｌａｎ利用可否検知方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308991A (ja) * 1987-06-10 1988-12-16 Nec Corp 半導体レ−ザ用ヒ−トシンク
JPH01259587A (ja) * 1988-04-08 1989-10-17 Seiko Epson Corp 半導体レーザの実装方法
JPH05291696A (ja) * 1992-04-08 1993-11-05 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその作製方法
US6027957A (en) * 1996-06-27 2000-02-22 University Of Maryland Controlled solder interdiffusion for high power semiconductor laser diode die bonding
US6268230B1 (en) * 1998-10-16 2001-07-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US20010026991A1 (en) * 2000-03-14 2001-10-04 Hideki Ichikawa Semiconductor laser device and wire bonding method capable of easily performing reliable wire bonding

Also Published As

Publication number Publication date
US6919216B2 (en) 2005-07-19
JP2004335860A (ja) 2004-11-25
JP4202814B2 (ja) 2008-12-24
US20040224440A1 (en) 2004-11-11
CN1574518A (zh) 2005-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1249528C (zh) 复合波激光光源及曝光装置
CN1241253C (zh) 半导体元件的制造方法
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
JP5167384B2 (ja) 基板の分割方法
CN100352042C (zh) 封装件及其制造方法
TWI639253B (zh) 光裝置
CN1677779A (zh) 集成型半导体激光元件及其制造方法
US9337620B2 (en) Optical device and manufacturing method therefor
CN1501187A (zh) 具有半导体薄膜的半导体装置
CN1717784A (zh) 激光加工方法
CN1645695A (zh) 集成半导体发光元件及其制造方法
CN1436374A (zh) 使用led的光源装置及其制造方法
CN1309126C (zh) 制造半导体激光装置的方法
CN1868054A (zh) 制备和组装基材的方法
US20090110017A1 (en) Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same
US20150064824A1 (en) Optical device and manufacturing method therefor
CN1672303A (zh) 产生高光功率密度的方法和激光设备
CN1522459A (zh) 光电子器件集成
CN1893134A (zh) 半导体发光器件及其制造方法
CN1264258C (zh) 半导体激光器装置的制造方法及半导体激光器装置
CN1610197A (zh) 半导体激光器件
CN1260865C (zh) 半导体激光装置的制造方法
CN1839524A (zh) 半导体激光装置的制造方法
CN1638214A (zh) 半导体激光装置以及其制造方法
CN1846314A (zh) 半导体受光元件及其制造方法

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: 20070404

Termination date: 20130509