JP2009026819A - アレイ型半導体レーザ装置の組み立て方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザチップ121の窓構造領域に有機物などで形成されたサブマウント124との位置合わせに用いる整合構造120を設ける。またサブマウントには半田層123のパタンを上記整合構造と一致する配列ピッチで設けることにより、特性の劣化を伴わずに狭ピッチのアレイレーザを精度よく組立てる。
【選択図】図10
Description
図5〜11を参照して、本発明の実施例1を説明する。本実施例では、独立して駆動可能な40個のストライプ状導波路111を同一のチップ内に有する半導体レーザチップ121を、レーザチップを支持するとともに、レーザチップ内で発生した熱を放散する機能を持つサブマウント124に半田付けした図10のようなアレイ型半導体レーザ装置を製造する。
以上の構造において、半田接合時の接合構造118の接触不良を防止するため、接合構造118を図12に示すような内部に空隙201を設けた構造とすることも可能である。このような構造は、メッキ電極形成時にメッキ厚よりも幅の狭いホトレジストマスクを設け、メッキ完了後に有機溶剤によりメッキ電極を除去することにより形成したものである。このような構造をチップ保持電極の金メッキよりも基板面から高くなるように形成すると、サブマウントとレーザチップの仮止め接合時に、加重によりこの構造が変形し、固定電極と接合電極の接合が再現性よく実現され、半田付けのむらによる接触不良を防止することが可能となる。
図13〜15を参照して、本発明の第3の実施例を説明する。本実施例では、実施例1の構造と同様の半導体レーザの非通電部分に、サブマウント124とレーザチップ121の接合構造301を、ストライプ状導波路構造111の間隔よりも広い間隔で設ける構造を作製した。本構造においては、SiO2層間絶縁114を形成する工程までは実施例1の構造と同様であり、図13に示すように、窓領域に位置合わせのための突起構造に代わりサブマウントとの接合構造301をレーザ導波路の間隔よりも広く取るための多層配線構造を形成した。SiO2膜114にコンタクト孔115を設ける構造も実施例1と同様であるが、本実施例においては、コンタクト孔115の位置が多層配線の際に第2電極116が交差しないように、ずれて形成されている。
図16〜18を参照して、本発明の実施例4について説明する。
以上の実施例においては、発熱を考慮する必要のない窓領域108を半導体レーザ端面に形成する例について述べたが、比較的低出力で使用し端面保護の必要のない応用では、窓領域をレーザチップの中央に形成することも可能である。本構造の基本的製造方法は実施例1と同様であるが、本実施例においては図16のようにストライプ状導波路構造111の延在する方向に対しレーザチップの中央部分に窓領域401を設けた。この構造の場合は、金メッキによるチップ固定構造119は、図17のようにチップ両端の窓領域以外の領域に形成されている。
図19〜21を参照して、本発明の第5の実施例を説明する。本実施例では、実施例3の構造と同様の半導体レーザの非通電部分に、サブマウント124とレーザチップ121の接合構造301を、ストライプ状導波路構造111の間隔よりも広い間隔で設ける構造を作製した。本構造においては、SiO2層間絶縁114を形成する工程までは実施例1の構造と同様であり、図20に示すように、窓領域に位置合わせのための突起構造に代わりサブマウントとの接合構造301をレーザ導波路の間隔よりも広く取るための多層配線構造を形成した。SiO2膜114にコンタクト孔115を設ける構造も実施例1と同様であるが、本実施例においては、コンタクト孔115の位置が多層配線の際に第2電極116が交差しないように、ずれて形成されている。
2 第1の電極
3 絶縁膜
4 孔
5 第2の電極
6 サブマウント
7 電極層
8 半田層
9 サブマウント電極
10 溝状の整合構造
11 レーザチップ
12 突起部
101 n型GaAs基板
102 n型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層
103 井戸数が3である多重子井戸活性層
104 p型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層
105 p−GaAsキャップ層
106 Ga0.3In0.5P歪量子井戸層
107 (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pバリア層
108 窓領域
109 SiO2マスク
110 SiO2保護膜
111 ストライプ状導波路構造
112 開口部
113 p側第1電極
114 SiO2層間絶縁膜
115 コンタクト孔
116 第2電極
117 金メッキ電極
118 接合構造
119 チップ固定構造
120 突起
121 レーザチップ
122 サブマウント電極
123 半田層
124 サブマウント
125 モニタ用カメラ
126 組立工程制御システム
201 空隙
301 接合構造
401 窓領域
Claims (10)
- サブマウントにアレイ型半導体レーザチップを接着してアレイ型半導体レーザ装置を組み立てる方法において、
半導体結晶基板上に形成された第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層の上に形成された活性層と、前記活性層に複数のストライプ状導波路が所定間隔で平行に形成されるように当該活性層の上に形成された第2のクラッド層と、前記複数のストライプ状導波路に対応する前記活性層の領域にそれぞれ通電するために前記第2のクラッド層の上に形成された複数の電極層と、前記複数のストライプ状導波路の電極層の上に絶縁層を介して形成された金属層とを有し、前記活性層は利得発生領域と窓領域とを有し、前記窓領域には複数の樹脂製の突起が所定のピッチで配置されると共に前記ストライプ状導波路の電極層とそれぞれ電気的に接続された複数の接合構造が配置された半導体レーザチップと、
前記アレイ型半導体レーザチップの利得発生領域からの熱が伝達される第1の半田層と、前記所定ピッチで配置された複数の第2の半田層と、前記複数の第2の半田層のうち少なくとも一部の半田層に接続された電極パタンとを有するサブマントとを用意し、
前記サブマウントの前記複数の第2の半田層に対して前記アレイ型半導体レーザチップの前記複数の突起を嵌め合わせることによりサブマウントとレーザチップを位置合わせし、
前記サブマウントの前記第1の半田層に前記アレイ型半導体レーザチップの前記金属層を接触させると共に、前記サブマウントの前記電極パタンが接続された第2の半田層に前記アレイ型半導体レーザチップの前記複数の接合構造をそれぞれ接触させ、
前記サブマウントと前記アレイ型半導体レーザチップを前記半田層の溶融温度以上に加熱することを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。 - 請求項1記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記突起は先細りの断面形状を有することを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- 請求項1記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記接合構造は、内部に空隙を有する金属により構成されていることを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- 請求項1記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記窓領域は不純物拡散による超格子構造の混晶化により形成され、混晶化後に水素、リチウム又は酸素原子を導入することにより不純物濃度を1×1017cm-3以下に低減させたことを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- 請求項1記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記アレイ型半導体レーザチップの前記複数のストライプ状導波路の両端部側に前記窓領域が形成され、前記サブマウントには前記2つの窓領域に対応して前記複数の第2の半田層が2列に形成されており、前記サブマウントと前記アレイ型半導体レーザチップの両端の接合位置を同時に位置合わせすることを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- 請求項5記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記サブマウントと前記アレイ型半導体レーザチップの両端の接合位置を同時に整合させる際に、前記サブマウントと前記アレイ型半導体レーザチップのなす角度を監視して前記突起1周期分のずれを認識し補正することを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- 請求項1記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記窓領域は前記複数のストライプ状導波路の一領域に形成されていることを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- サブマウントにアレイ型半導体レーザチップを接着してアレイ型半導体レーザ装置を組み立てる方法において、
半導体結晶基板上に形成された第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層の上に形成された活性層と、前記活性層に複数のストライプ状導波路が所定間隔で平行に形成されるように当該活性層の上に形成された第2のクラッド層と、前記複数のストライプ状導波路に対応する前記活性層の領域にそれぞれ通電するために前記第2のクラッド層の上に形成された複数の電極層と、前記複数のストライプ状導波路の電極層の上に絶縁層を介して形成された金属層とを有し、前記活性層は利得発生領域と窓領域とを有し、前記窓領域には前記ストライプ状導波路の電極層とそれぞれ電気的に接続された複数の接合構造が前記ストライプ状導波路の間隔より広い間隔で配置され、前記複数の接続構造の一部は前記第2のクラッド層を跨いで形成された電極によって前記電極層と接続されている半導体レーザチップと、
前記アレイ型半導体レーザチップの利得発生領域からの熱が伝達される第1の半田層と、前記アレイ型半導体レーザチップの前記複数の接続構造と接続される複数の第2の半田層と、前記複数の第2の半田層に接続された電極パタンとを有するサブマントとを用意し、
前記サブマウントの前記第1の半田層に前記アレイ型半導体レーザチップの前記金属層を接触させると共に、前記サブマウントの前記複数の第2の半田層に前記アレイ型半導体レーザチップの前記複数の接合構造をそれぞれ接触させ、
前記サブマウントと前記アレイ型半導体レーザチップを前記半田層の溶融温度以上に加熱することを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。 - 請求項8記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記窓領域は不純物拡散による超格子構造の混晶化により形成され、混晶化後に水素、リチウム、シリコン、酸素などの原子及びガリウムの空孔を導入することにより不純物濃度を1×1017cm-3以下に低減させたことを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
- 請求項8記載のアレイ型半導体レーザ装置の組立方法において、前記窓領域は半導体レーザの両端面に形成されており、一端面側の窓領域には前記接合構造が形成され、他の端面側の窓領域には複数の突起が形成され、チップの両端の接合位置を同時に整合させる機能を有するアレイ型半導体レーザ装置の組立方法。
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