JP2009070847A

JP2009070847A - 半導体レーザの製造方法および組立装置

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Publication number: JP2009070847A
Application number: JP2007234459A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Yoshida; 保明吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】ＬＤチップの端面近傍における劣化を防止する半導体レーザの製造方法を提供する。
【解決手段】この発明に係るＬＤの製造方法は、バルブ６０を介してガスボンベ５８に接続された給気口５６とバルブ６６を介して真空ポンプ６４に接続された排気口６２とを有する密閉室５２にＬＤ本体トレー６８に搭載したＬＤ本体１２とキャップトレー７０に搭載したキャップ１４とを入れ、バルブ６０を閉じてバルブ６６を開き密閉室５２を減圧する工程と、この工程に続きバルブ６０を開き減圧されている密閉室５２に乾燥気体を注入する工程と、この乾燥気体中でキャップ１４とＬＤ本体１２のステム１６の表面とを電気溶接装置５４により溶接し気密封止する工程とを含むものである。
【選択図】図７

Description

この発明は、半導体レーザの製造方法およびこれに用いる組立装置に係り、特にレーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップを有する半導体レーザの製造方法およびこれに用いる組立装置に関する。

近年、光ディスクの高密度化のために、青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体レーザの研究開発が盛んに行われている。このような青紫色レーザダイオード（以下レーザダイオードをＬＤと記載する）に使用されるＧａＮ系化合物半導体としては、例えば、ＧａＮ，ＧａＰＮ、ＧａＮＡｓ、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどがある。ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系半導体を用いたＧａＮ系半導体レーザは既に実用化している。

代表的な化合物半導体にはＩＩＩ族元素とＶ族元素とが結合したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体があり、複数のＩＩＩ族原子やＶ族原子が結合することにより様々な組成比を有する混晶化合物半導体が得られる。青紫色ＬＤに使用されるＧａＮ系化合物半導体としては、例えば、ＧａＮ，ＧａＰＮ、ＧａＮＡｓ、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮなどがある。

このようなＬＤは次のような製造方法で形成される。
まず、ウエハプロセス終了後、ウエハを劈開により共振器長に相当する幅を有するバーに分離する。次いでこのバーの劈開面を上下にして並列し治具に固定して真空装置内に置かれる。次いで真空蒸着法やスパッタリング法により表裏の劈開面にコーティング膜が形成される。コーティング膜を形成した後、治具を真空装置から取り出し、バーの劈開面に直交する方向に切断し、チップとして分離することにより、単体のＬＤチップが得られる。

次にリードピンが貫通して封止されたステム（台座）上に、ＬＤチップを装着する。ＬＤチップはサブマウントに接着され、サブマウントがブロックに接着され、このブロックがステム上に接着される。さらにＬＤチップとリードピンとの間をワイヤボンディングされる。
リードピンを備えたステム上にＬＤチップが装着されたＬＤ本体とこのＬＤ本体のステム上に露呈したＬＤチップ、ワイヤ、リードピン、ブロック等を覆うためにかぶせるキャップとを加熱炉に入れ、ベーキングを行った後、キャッピング装置を用いてステムとキャップとを溶接し、キャップ内部を封止する。このようにしてＬＤとして仕上がる。

公知のレーザモジュールの製造方法として例えば、半導体レーザ素子を容器内に設置して気密封止するレーザモジュールの製造方法に関して次のように開示されている。
ＧａＮ系半導体レーザ素子を用いたレーザモジュール内に付着している炭化水素化合物やケイ素化合物を除去するために、プラズマ照射装置の真空槽内の固定台に半導体レーザ素子など各部品が固設されたステムをセットし、１×１０^−２Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、マイクロ波、アルゴンガスを導入し電力を印加してプラズマを発生させ６０分以下の時間、プラズマ照射を行う。その後プラズマ照射装置から各部品が設置されたステムを取り出し、ドライエア雰囲気中で、無反射コーティングが施された窓ガラスを備えた容器により、リングウエルド封止する。（例えば、特許文献１、段落番号［００２６］〜［００２９］及び図１、図２参照）。

また公知の電子部品の封止方法として、金属ステム上に配置された電子部品素体を金属キャップにより気密的に封止する方法が次のように開示されている。
電子部品素体が配置された金属ステムの所定の位置に金属キャップが載置される。具体的には金属キャップの鍔部の下面が金属ステムの段差部の上面側平面と当接するようにする。この状態でベーキング処理する炉、抵抗溶接を行う炉（これの処理を一括的に行う一つの炉であってもよい）に投入する。ベーキング炉では昇温処理、真空引き処理、封入ガス供給処理が行われる。昇温処理によって、金属ステムと金属キャップとによって形成された空間（電子部品素体が存在する）の水分を除去し、真空引き処理、封入ガス供給処理によって、該空間から酸素を除去して、同時に窒素ガスやアルゴンガスなどの封入ガスを供給することが開示されている。そして同一雰囲気の抵抗溶接を行う炉で金属ステムと金属キャップとの間に加圧して金属ステムと金属キャップと接合部分に気密的に封止を行う（例えば、特許文献２、段落番号［０００２］〜［００１０］及び図１参照）。

また、公知のパッケージされた半導体レーザ、特に５０ｍＷ以上のハイパワーレーザにおいて、レーザ・エンクロージャ内に充填する雰囲気をすくなくとも１００ｐｐｍの酸素を含み約１０００ｐｐｍ以下の水分を含むことが、レーザの寿命を長くするために望ましいと開示されている。このレーザはレーザ本体の前部及び後部切り子面が、珪素のパッシベーション層により保護され、前部のパッシベーション層の上にレーザ波長の約４分の１の厚さの前部切り子面ミラーで被覆されている。（例えば、特許文献３、段落番号［０００７］〜［００１０］、［００１６］〜［００１７］参照）

さらに公知の発光装置の組立方法において、ＧａＮ／ＧａＩｎＮ系半導体レーザを備えたＣＡＮパッケージ発光装置を製造する場合、半導体レーザの発光部に堆積物を生成するのを防ぎつつかつ量産性の低下を防ぐために、パッケージを水分を除いたオゾン（ドライオゾン）雰囲気中において封止を行い、光取り出し部を介して封止されたパッケージ内に４００ｎｍ以下の波長を有する光、例えば紫外光を照射することが開示されている（例えば、特許文献４、段落番号［００２８］〜［００２９］、図４参照）。

特開２００４−２２９１８号公報特開平９−２７０４７１号公報特開平７−１４７４５７号公報特開２００４−２７３９０８号公報

しかしながら、上述したように半導体レーザを構成する部材の汚染物質を除去し、酸素を含むドライエア雰囲気中でＬＤ本体にキャップをかぶせキャッピング装置を用いて気密封止し、発光点付近に堆積物が生成することを防いでも、青色ＬＤチップではなお端面において劣化が発生し、動作寿命が短くなる場合があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第１の目的はＬＤチップの端面近傍における劣化を防止する半導体レーザの製造方法を提供することで、第２の目的はこの製造方法に用いる半導体レーザの組立装置を提供することである。

この発明に係る半導体レーザの製造方法は、互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体、この基体の第１の主面上に台座を介して配設され、レーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップ、及び基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して基体に固着されるとともに信号線を介して半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子を備えた半導体レーザ本体を準備するとともに半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を準備する工程と、半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去する工程と、半導体レーザチップの被覆膜から水分を除去する工程に続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により蓋状体を取りかこむ工程と、半導体レーザ本体と蓋状体とが取りかこまれた乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止する工程と、を含むものである。

この発明に係る半導体レーザの製造方法は、半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去し、続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により蓋状体も取りかこみ、この乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止するので、半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去された後、蓋状体と基体の第１の主面とを封止するまでの間にレーザ光出射端面上の被覆膜は外気に接触せず、この被覆膜に水分が再度吸収されることがなく、レーザ光により被覆膜を含む劈開面近傍が変質することがない。延いては半導体レーザの出射端面における劣化がなく半導体レーザの寿命を長くすることができる。

以下の説明においてはＧａＮ系の青紫色ＬＤについて説明するが、ＧａＮ系の青紫色ＬＤだけでなく、レーザ発光時に水分により半導体界面近傍の酸化が促進され、端面劣化が起きる他の半導体レーザにおいても用いることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。また図２はこの発明の一実施の形態に係る半導体レーザ本体の斜視図、図３はこの発明の一実施の形態に係る半導体レーザのキャップの斜視図である。なお、図において、同じ符号は同じものかまたは相等のものを示す。
図１において、ＬＤ１０は、半導体レーザ本体としてのＬＤ本体１２とこのＬＤ本体１２にかぶせられた蓋状体としてのキャップ１４とから構成されている。ＬＤ本体１２とキャップ１４とは、キャップ１４の鍔部１４ａとＬＤ本体１２の基体としてのステム１６とは電気溶接により固着され、キャップ１４に覆われた内部は気密封止されている。

図２において、ＬＤ本体１２のステム１６には棒状端子としてのリードピン１８が固着されている。ここに示されたＬＤ本体１２は一例としてリードピン１８が３本の場合であるが、さらに多くの本数のリードピン１８が配設されている場合もある。
リードピン１８はステム１６の第２の主面としての裏面１６ｂから突出している。ただステム１６とリードピン１８とが電気的に導通しても良い場合には、リードピン１８がステム１６に溶接により固着されるので、この場合には貫通孔２０の数はリードピン１８の数より少なくなる。
ステム１６は金属製、例えば直径が３〜１０ｍｍ程度の鉄製の円板でリードピン１８が挿入される貫通孔２０がリードピン１８の個数に対応して、２〜３個穿孔されている。リードピン１８はガラス製のハーメチック２２によりステム１６に固着される。またこのハーメチックにより貫通孔２０とリードピン１８との隙間が封止されている。
ステム１６の第１の主面としての表面１６ａの上にはブロック２４がハンダで固着され、このブロック２４の上にさらにサブマウント２６がハンダで固着され、このサブマウント２６にＬＤチップ２８がハンダにより固着されている。ＬＤチップ２８はＧａＮ系の青紫色ＬＤチップである。
このＬＤチップ２８は信号線としてのワイヤ３０によりステム１６の表面１６ａ側でリードピン１８と接続される。

図３において、金属製のキャップ１４は鍔部１４ａとキャップ本体１４ｂとを有し、キャップ本体１４ｂはステム１６の表面１６ａ側にあるリードピン１８の突出部、ワイヤ３０、ブロック２４、サブマウント２６、およびＬＤチップ２８などのＬＤ本体１２の構成部分を覆う。キャップ１４の鍔部１４ａとステム１６ａの表面とは電気溶接により封止され、キャップ本体１４ｂ内部の空間は気密封止される。
キャップ本体１４ｂの頂部はガラス製の窓１４ｃが設けられており、この窓からレーザ光が出射される。

次にＬＤ１０の製造工程を説明する。
図４から図６はこの発明の一実施の形態に係る半導体レーザの製造方法の一工程を示す斜視図である。特に図４〜図６はＬＤチップの製造工程を示している。
図４を参照し、まず、半導体レーザを形成するためのウエハプロセスの終了後、ウエハ４０を劈開により共振器長に相当する幅を有するレーザバー４２に分離する。
図５を参照して、次いでこのレーザバー４２の劈開面を上下にして並列し、治具（図示せず）に固定して真空装置（図示せず）内に置かれる。
次いで真空蒸着法やスパッタリング法により表裏の劈開面に被覆膜としてのコーティング膜４４が形成される。矢印はスパッタリングの方向を示す。コーティング膜４４の材料はアルミナ等が使用される。
ＧａＡｓ系材料やＡｌＧａＡｓ系材料やＩｎＰ系材料やＡｌＧａＩｎＰ系材料を使用した従来のＬＤでは、端面近傍の活性層を無秩序化しバンドギャップを拡げた窓構造を形成する。この窓構造により端面近傍で光吸収が起こらないようにし、ＬＤのＣＯＤ耐性を高めている。

しかしながらＧａＡｓ系材料やＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いたＬＤにおいて、窓構造を形成するために使用されているＺｎやＳｉなどの不純物を、ＧａＮ系材料を用いたＬＤに使用した場合、光の吸収が大きくなり有効な窓構造を形成することができない。
このためにＧａＮ系材料を用いたＬＤチップ２８の出射端面側の劈開面に、レーザ光の（１／４）波長に相当する厚みを有するアルミナなどの単層のコーティング膜４４を形成し、端面の劣化を防止している。
図６を参照して、コーティング膜４４を形成した後、治具を真空装置から取り出し、レーザバー４２の劈開面に直交する方向に切断し、チップとして分離することにより、単体のＬＤチップ２８が得られる。

図２を参照して、次にリードピン１８が取り付けられたステム１６上に、ＬＤチップ２８を装着する。
ＬＤチップ２８はサブマウント２６に接着され、サブマウント２６がブロック２４に接着され、このブロック２４がステム１６上に接着される。これらのダイボンドはハンダを用いて行われる。
さらにＬＤチップ２８とリードピン１８との間をワイヤ３０によりワイヤボンディングされる。このようにしてＬＤ本体１２が組み立てられる。

図７はこの発明の一実施の形態に係るキャッピング装置を示す模式図である。
図７において、半導体レーザ組立装置としてのキャッピング装置５０は、第１の密閉室としての密閉室５２とこの密閉室５２内に設置された封止装置としての電気溶接装置５４とにより構成される。
密閉室５２は、乾燥気体供給系統として給気口５６、この給気口５６を介して密閉室５２に乾燥気体を供給する乾燥気体供給源としてのガスボンベ５８、および給気口５６とガスボンベ５８との間を開閉する第１の開閉弁としてのバルブ６０を備えている。
乾燥気体としては、ここでは乾燥空気を使用しているが、この他に乾燥した窒素や酸素でもよい。
また排気系統として排気口６２、この排気口６２から空気を排出する減圧ポンプとしての真空ポンプ６４、および排気口６２と真空ポンプ６４との間を開閉する第２の開閉弁としてのバルブ６６を備えている。
また、ＬＤ本体１２を搭載した第１の搬送容器としてのＬＤ本体トレー６８、及びキャップ１４を搭載した第２の搬送容器としてのキャップトレー７０を密閉室５２に入出するための開口部７２とこの開口部７２を密閉する扉７４を備えている。
さらにＬＤ本体トレー６８に搭載したＬＤ本体１２およびキャップトレー７０に搭載したキャップ１４を真空中でベーキングするための加熱装置としてのヒーター７６を備えている。
なおキャッピング装置５０には、ＬＤ本体トレー６８からＬＤ本体１２の取り出し、キャップトレー７０からのキャップ１４の取り出し、溶接のためのＬＤ本体１２とキャップ１４の装着、溶接後のＬＤ１０のトレーへの収納など、必要に応じて、自動化装置が備えられていることはいうまでもない。

次に図７を参照して、ＬＤ本体トレー６８に搭載したＬＤ本体１２およびキャップトレー７０に搭載したキャップ１４をキャッピング装置５０の密閉室５２に搬入し、扉７４を閉じる。この後バルブ６６を開き、真空ポンプ６４を作動させ、密閉室５２の空気を排出し、１０^−３Ｔｏｒｒ以下の真空に引いた後、密閉室５２を真空に保持したままで、ヒーター７６を作動させ、真空中で１２０℃でベーキングを行う。ベーキング温度はコーティング膜４４表面や各部材に吸着した水分や有機物を除去するために１００℃以上で行われる。但しダイボンドに用いたハンダの溶融温度を越えないように２５０℃以下で行われる。
ベーキングに関しては、キャッピング装置に前置されたベーキング炉を用いて行ってもかまわない。通常の気圧で窒素雰囲気中でベーキングを行う時には１時間のベーキング時間を要するが、キャッピング装置５０の密閉室５２を用いて真空中でベーキングを行うことにより、ベーキングに要する時間をより短くすることができる。

真空中でベーキングを終了した後、バルブ６６を閉じ密閉室５２を真空に保つ。さらにバルブ６０を開き密閉室５２に乾燥空気を流入させ、密閉室５２を乾燥空気で満たし、大気圧に戻す。
密閉室５２の内部が大気圧に戻った後、乾燥空気雰囲気中でＬＤ本体１２とキャップ１４を電気溶接装置５４に装着し、ステム１６の表面１６ａ側にあるリードピン１８の突出部、ワイヤ３０、ブロック２４、サブマウント２６、およびＬＤチップ２８をキャップ本体１４ｂにより覆う。次いで電気溶接装置５４を用いて、乾燥空気雰囲気中でキャップ１４の鍔部１４ａとステム１６ａの表面とを電気溶接により封止する。
これによりキャップ本体１４ｂ内部の空間は気密封止され、ＬＤチップ２８は乾燥空気が封入されたキャップ本体１４ｂ内部に気密封止され、ＣＡＮパッケージとしてＬＤ１０が完成する。

この実施の形態によるＬＤの製造方法において、ＬＤ本体１２を真空中で保持した後、直ちにＬＤチップ２８とキャップ１４とを外気に触れさせることなく、ＬＤチップ２８とキャップ１４とを乾燥空気中に包み込み、乾燥空気中において電気溶接によりＬＤ本体１２の表面にキャップ１４を固着し、キャップ１４内部にＬＤチップ２８を封止している。このことは次のように理由によるものである。
先の図４に示したレーザバー４２の劈開面に真空蒸着法やスパッタリング法によりコーティング膜４４を形成する際に、コーティング膜４４の厚み測定は水晶振動子厚み計が用いられる。水晶振動子厚み計の水晶振動子はコーティング膜４４が形成されるレーザバー４２に隣接して成膜装置内に設置される。レーザバー４２の劈開面に真空蒸着法やスパッタリング法によりコーティング膜４４を形成するのに伴って、水晶振動子の表面にもコーティング膜４４と同等のコーティング膜が形成され付着する。コーティング膜が水晶振動子の表面に付着することにより、コーティング膜の形成前後における水晶振動子の振動数が変化することを利用し、コーテイング膜の膜厚を測定することができる。
これが通常の水晶振動子厚み計の使い方であるが、J.Vac.Sci.Technol,Vol.6,p733(1969)および「光学薄膜技術」（トリケップス社、ＷＳ１２１、ｐ１０１〜１０４（１９９１））には、成膜装置の内部を真空から大気を導入すると、水晶振動子の振動数が変化することがあり、さらに成膜装置の内部を大気開放と真空状態とに変化させると、水晶振動子の振動数が可逆的に変化することが開示されている。

図８は公知文献の水晶振動子厚み計の変化を説明する模式図である。
図８において、縦軸は水晶振動子厚み計の振動数、横軸は時間経過である。矢印Ａは成膜開始点でありこの時の振動数はｆ_０である。矢印Ｂは成膜終了点であり、そのときの振動数はｆ_１である。従って矢印Ａから矢印Ｂの間が成膜中であることを示している。矢印Ｃは成膜装置の内部の大気開放を開始した点でここからしばらく振動数が変化し振動数ｆ_２になって飽和する。
矢印Ｄは成膜装置の内部を真空状態にするため真空引きを開始した点である。成膜装置の内部を真空状態にするとｆ_１とｆ_２との中間にある振動数ｆ_３で飽和する。矢印Ｃにおいて再び成膜装置の内部の大気開放を開始すると、ここから振動数が変化し振動数ｆ_２になって飽和する。さらにこれを繰り返すと振動数ｆ_２と振動数ｆ_３との間を可逆的に変化する。
この可逆的な変化はコーティング膜を構成する材料の柱状構造の間に、水分を含んだ大気が取り込まれ、水晶振動子厚み計で測定されるコーティング膜の実効的な密度が変化し、真空に引くとコーティング膜を構成する材料の柱状構造の間の水分を含んだ大気が除去されるために元に戻るためである。また大気が水分を含まなければｆ_２とｆ_３は等しくなると考えられる。

J.Vac.Sci.Technol,Vol.6,p733(1969)の知見は、コーティング膜の屈折率を変化させることになり、レーザ特性に対しても少しは影響を与えると思える。しかしながらＧａＮ系の青紫色ＬＤにおいては、ＬＤの劈開面に直接コーティング膜が形成されるので、コーティング膜に含まれる水分は、酸化作用によるＬＤの出射端面の変質という点でレーザ特性、特に端面劣化に大きく影響を与えると考えられる。
ＬＤの製造工程においては、コーティング膜の成膜工程からＬＤ本体の表面にキャップを載置し電気溶接を行うキャッピング工程までの間が長いために、コーティング膜の柱状構造の隙間が水分を含んだ大気で満たされている場合が多い。
キャッピング工程は乾燥空気または窒素雰囲気中で行われるが、柱状構造の隙間に満たされた水分を含んだ大気は簡単には乾燥空気や窒素に十分に置換されず、大気に含まれる水分が柱状構造の隙間に残ったままキャッピング工程により気密封止される。
従ってレーザ発光時にはコーティング膜の柱状構造の隙間に残された水分により、ＬＤの劈開面近傍における酸化が促進され、コーティング膜の変質が起こり、端面劣化に繋がる。
特にこの現象は化学作用としての特性を有しているために、赤色レーザよりも波長の短いＧａＮ系の青紫色レーザにおいて著しくなると考えられる。
しかしながらこの実施の形態における製造方法においては、ＬＤ本体１２を真空中で保持した後、直ちにＬＤ本体１２とキャップ１４とを乾燥空気中に包み込んでいる。そしてＬＤチップ２８を外気に触れさせることがない状態で、ＬＤ本体１２の表面にキャップ１４を載置し電気溶接を行、キャップ１４の内側のＬＤチップ２８を気密封止している。
このために単にベーキングのみでは除去し得なかった、ＬＤチップ２８のコーティング膜４４内部の水分が、真空中に保持させることにより十分除去される。
これによりレーザ光の出射とコーティング膜４４内部の水分とに起因して発生するＬＤチップ２８の劈開面近傍の酸化を防止することができ、コーティング膜４４内部における変質を防止することができる。延いてはコーティング膜４４内部における変質に基づく端面劣化を防ぐことができ、ＬＤの長寿命化を図ることができる。

以上のように、この実施の形態に係る半導体レーザの製造方法は、互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体、この基体の第１の主面上に台座を介して配設され、レーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップ、及び基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して基体に固着されるとともに信号線を介して半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子を備えた半導体レーザ本体を準備するとともに半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を準備する工程と、半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去する工程と、半導体レーザチップの被覆膜から水分を除去する工程に続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により蓋状体を取りかこむ工程と、半導体レーザ本体と蓋状体とが取りかこまれた乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止する工程と、を含むものである。
従って、この実施の形態に係る半導体レーザの製造方法においては、半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去された後、蓋状体と基体の第１の主面とを封止するまでの間、レーザ光出射端面上の被覆膜は外気に接触せず、この被覆膜に水分が再度吸収されることがなく、レーザ光により被覆膜を含む劈開面近傍が変質することがない。延いては半導体レーザの出射端面における劣化がなく半導体レーザの寿命を長くすることができる。

さらに、半導体レーザチップのレーザ光出射端面に形成された被覆膜から水分を除去する工程が、第１の開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口と第２の開閉弁を介して減圧ポンプに接続された排気口とを有する単一の第１の密閉室に半導体レーザ本体と蓋状体とを入れる工程と、この第１の開閉弁を閉じて第２の開閉弁を開き第１の密閉室を減圧する工程と、を含むもので、簡単な工程により被覆膜から水分を除去することができる。

また、この実施の形態に係る半導体レーザ組立装置は、互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体とこの基体の第１の主面上に台座を介して配設されレーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップと基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して基体に固着されるとともに信号線を介して半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子とを備えた半導体レーザ本体を搭載する第１の搬送容器と半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を搭載する第２の搬送容器とが入出し、密閉可能とされた開口部と、開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口と、開閉弁を介して減圧ポンプに接続された排気口とを有する密閉室と、この密閉室の中に配設され、密閉室の中に搬送された第１の搬送容器から半導体レーザ本体を、また第２の搬送容器から蓋状体をそれぞれ取り出し、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と半導体レーザ本体の基体の第１の主面とを封止する封止装置とを備えたものである。
従って、この実施の形態に係る半導体レーザ組立装置においては、半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去し、続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により蓋状体も取りかこみ、この乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止することが、簡単な構成により遂行することができる。延いては半導体レーザの出射端面における劣化がなく寿命の長い半導体レーザを安価に製造することができる。

実施の形態２．
図９はこの発明の一実施の形態に係るキャッピング装置を示す模式図である。
図９において、半導体レーザ組立装置としてのキャッピング装置８０は、第２の密閉室としての密閉室８２とこの密閉室８２内に設置された封止装置としての電気溶接装置５４とにより構成される。
密閉室８２は乾燥気体供給系統として給気口５６、この給気口５６を介して密閉室８２に乾燥気体を供給する乾燥気体供給源としてのガスボンベ５８、および給気口５６とガスボンベ５８との間を開閉する第４の開閉弁としてのバルブ６０を備えている。乾燥気体としては、ここでは乾燥空気を使用しているが、この他に乾燥した窒素や酸素でもよいことは実施の形態１の場合と同じである。
また排気系統として大気開放されている排気口６２を備えている。
さらに、ＬＤ本体１２を搭載した第１の搬送容器としてのＬＤ本体トレー８４、及びキャップ１４を搭載した第２の搬送容器としてのキャップトレー７０を密閉室８２に入出するための開口部７２とこの開口部７２を密閉する扉７４を備えている。

この実施の形態に用いるＬＤ本体トレー８４は、半導体レーザ本体１２を収納する収納容器８６、この収納容器８６を内蔵するとともに収納容器８６に収納された半導体レーザ本体１２の取り出しが可能な開口部８８、この開口部８８を密閉する蓋部９０、排気口９１、この排気口９１に第３の開閉弁としてのバルブ９２を介して接続され、真空ポンプ（図示せず）と接続或いは分離が可能なコネクター９４を備えた密封容器９６を備えている。さらに密封容器９６内部を加熱するヒーター９８を備えている。
キャッピング装置８０を使用した場合について、ＬＤ１０の製造工程を説明する。
半導体レーザを形成するためのウエハプロセスからレーザバー４２の形成、コーティング膜４４の形成、ＬＤチップ２８の形成、およびＬＤ本体１２の組み立てまでの製造工程は実施の形態１と同様である。
なおキャッピング装置８０には、ＬＤ本体トレー８４からのＬＤ本体１２の取り出し、キャップトレー７０からのキャップ１４の取り出し、溶接のためのＬＤ本体１２とキャップ１４の装着、溶接後のＬＤ１０のトレーへの収納など、必要に応じて、自動化装置が備えられていることは、実施の形態１の場合と同様である。

図９を参照して、まずＬＤ本体トレー８４の収納容器８６にＬＤ本体１２を収納し、開口部８８を蓋部９０により密閉する。次いでコネクター９４を真空ポンプ（図示せず）に接続し、バルブ９２を開いて、真空ポンプを作動させ１０^−３Ｔｏｒｒ以下の真空にし、真空引きをしながらヒーター９８を作動させてＬＤ本体１２を加熱する。これによりＬＤ本体１２の真空ベーキングを行う。
所定の時間加熱した後、バルブ９２を閉じて真空ポンプをコネクター９４から分離する。この後、ＬＤ本体トレー８４の真空を保ったまま、ＬＤ本体トレー８４を開口部７２からキャッピング装置８０の密閉室８２に搬入する。
次いで、別途ベーキングを行ったキャップ１４を搭載したキャップトレー７０を開口部７２から密閉室８２に搬入し、扉７４を閉じて内部を密閉する。
次に、バルブ６０を開け、ガスボンベ５８から給気口５６を介して密閉室８２に乾燥空気を流入させる。密閉室８２の排気口から密閉室８２内の空気を排出しながら、密閉室８２内を乾燥空気で置換させる。

密閉室８２内が乾燥空気により置換された後、ＬＤ本体トレー８４のバルブ９２を開き、ＬＤ本体トレー８４の内部を乾燥空気で満たし、大気圧に戻す。
次にＬＤ本体トレー８４の蓋部９０を開き、ＬＤ本体１２をキャッピング装置８０が取り出せる状態にし、ＬＤ本体１２とキャップ１４とを電気溶接装置５４に装着する。この後、電気溶接を行いＬＤ１０を完成させる工程は実施の形態１で述べたものと同じである。
なおバルブ９２と蓋部９０の開閉は、電磁弁で行ってもよいしグローブボックスを設けて手動で行ってもよい。

この実施の形態によるＬＤの製造方法において、ＬＤ本体１２を真空中で保持した後、ＬＤチップ２８を外気に触れさせることなく、直ちにＬＤチップ２８とキャップ１４とを乾燥空気中に包み込み、電気溶接によりＬＤ本体１２の表面にキャップ１４を固着し、キャップ１４内部にＬＤチップ２８を封止している。この理由は実施の形態１で述べたのと同様である。
従って、単にベーキングのみでは除去し得なかった、ＬＤチップ２８のコーティング膜４４内部の水分が、ＬＤチップ２８を真空中に保持させることにより除去される。このためレーザ光の出射とコーティング膜４４内部の水分とに起因するＬＤチップ２８の劈開面近傍の酸化を防止することができ、コーティング膜４４内部における変質を防止することができる。
さらにこの実施の形態では動作部の多いキャッピング装置に真空用気密機構や加熱機構を設ける必要がなく、製造工程の安定性が高くなる。
延いてはコーティング膜４４内部における変質に基づく端面劣化を防ぐことができ、ＬＤの長寿命化を図ることができるとともに歩留まりを高くすることができる。

以上のように、この実施の形態に係る半導体レーザの製造方法は、互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体、この基体の第１の主面上に台座を介して配設され、レーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップ、及び基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して基体に固着されるとともに信号線を介して半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子を備えた半導体レーザ本体を準備するとともに半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を準備する工程と、半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去する工程と、半導体レーザチップの上記被覆膜から水分を除去する工程に続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により上記蓋状体を取りかこむ工程と、半導体レーザ本体と蓋状体とが取りかこまれた乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止する工程と、を含み、
さらに半導体レーザチップのレーザ光出射端面に形成された被覆膜から水分を除去する工程が、減圧ポンプと接続或いは切断が可能な接続部品が第３の開閉弁を介して接続された排気口と半導体レーザ本体の取り出しかつ密閉が可能とされた開口部とを有する密封容器に蓋状体を除き半導体レーザ本体を入れ開口部を密閉し密封容器を減圧する工程を含むものである。

従って、この実施の形態に係る半導体レーザの製造方法においては、半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分が除去された後、蓋状体と基体の第１の主面とを封止するまでの間にレーザ光出射端面上の被覆膜は外気に接触せず、この被覆膜に水分が再度吸収されることがなく、レーザ光により被覆膜を含む劈開面近傍が変質することがない。延いては半導体レーザの出射端面における劣化がなく半導体レーザの寿命を長くすることができる。さらに動作部の多いキャッピング装置に真空用気密機構や加熱機構を設ける必要がなく、製造工程の安定性が高くなる。

また、この実施の形態に係る半導体レーザ組立装置は、互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体とこの基体の第１の主面上に台座を介して配設されレーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップと基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して基体に固着されるとともに信号線を介して半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子とを備えた半導体レーザ本体を収納する収納容器、およびこの収納容器を内蔵し半導体レーザ本体の取り出しかつ密閉が可能とされた開口部を有するとともに減圧ポンプと接続或いは分離が可能な接続部品が開閉弁を介して接続された排気口を有する密閉容器を有する第１の搬送容器と半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を搭載する第２の搬送容器とが入出し、密閉可能とされた開口部、開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口、および開放された排気口とを有する密閉室と、この密閉室の中に配設され第１の搬送容器から半導体レーザ本体を、また第２の搬送容器から蓋状体をそれぞれ取り出し、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と半導体レーザ本体の基体の第１の主面とを封止する封止装置と、を備えたものである。

従って、この実施の形態に係る半導体レーザ組立装置においては、半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去し、続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により蓋状体も取りかこみ、この乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止することが、簡単な構成により遂行することができる。延いては半導体レーザの出射端面における劣化がなく寿命の長い半導体レーザを歩留まりよく製造することができる。

以上のように、この発明は、半導体レーザの製造方法およびこれに用いる組立装置に係り、特にレーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップを有する半導体レーザの製造およびこれに用いる組立装置に有用である。

この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ本体の斜視図である。この発明の一実施の形態に係る半導体レーザのキャップの斜視図である。この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの製造方法の一工程を示す斜視図である。この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの製造方法の一工程を示す斜視図である。この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの製造方法の一工程を示す斜視図である。この発明の一実施の形態に係るキャッピング装置を示す模式図である。公知文献の水晶振動子厚み計の変化を説明する模式図である。この発明の一実施の形態に係るキャッピング装置を示す模式図である。

符号の説明

１６ステム、２８ＬＤチップ、１８リードピン、１２ＬＤ本体、１４キャップ、４４コーティング膜、６０バルブ、５８ガスボンベ、５６給気口、６６バルブ、６４真空ポンプ、６２排気口、５２密閉室、９４コネクター、９２バルブ、８８開口部、９６密封容器、８２密閉室、８６収納容器、５４電気溶接装置、７６ヒーター、９８ヒーター。

Claims

互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体、この基体の第１の主面上に台座を介して配設され、レーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップ、及び上記基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して上記基体に固着されるとともに信号線を介して上記半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子を備えた半導体レーザ本体を準備するとともに半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を準備する工程と、
半導体レーザ本体に配設された半導体レーザチップのレーザ光出射端面上の被覆膜から水分を除去する工程と、
半導体レーザチップの上記被覆膜から水分を除去する工程に続けて半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により上記蓋状体を取りかこむ工程と、
半導体レーザ本体と蓋状体とが取りかこまれた乾燥気体中において、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と基体の第１の主面とを封止する工程と、
を含む半導体レーザの製造方法。
半導体レーザチップのレーザ光出射端面に形成された被覆膜から水分を除去する工程が、第１の開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口と第２の開閉弁を介して減圧ポンプに接続された排気口とを有する単一の第１の密閉室に半導体レーザ本体と蓋状体とを入れる工程と、この第１の開閉弁を閉じて第２の開閉弁を開き第１の密閉室を減圧する工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により上記蓋状体を取りかこむ工程が、第１の開閉弁を開き減圧されている第１の密閉室に乾燥気体を注入する工程を含むことを特徴とした請求項２記載の半導体レーザの製造方法。
第１の密閉室を減圧する工程に加え、第１の密閉室を同時に加熱する工程を加えることを特徴とした請求項２または３に記載の半導体レーザの製造方法。
半導体レーザチップのレーザ光出射端面に形成された被覆膜から水分を除去する工程が、減圧ポンプと接続或いは切断が可能な接続部品が第３の開閉弁を介して接続された排気口と半導体レーザ本体の取り出しかつ密閉が可能とされた開口部とを有する密封容器に蓋状体を除き半導体レーザ本体を入れ開口部を密閉し密封容器を減圧する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
半導体レーザ本体を乾燥気体により取りかこむとともにこの乾燥気体により上記蓋状体を取りかこむ工程が、第４の開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口と開放された排気口とを有する単一の第２の密閉室に密封容器と蓋状体とを入れる工程と、第４の開閉弁を開け乾燥気体を第２の密閉室に流す工程と、第３の開閉弁を開け乾燥気体を密封容器に導入した後、密封容器の開口部を開ける工程とを含むことを特徴とした請求項５記載の半導体レーザの製造方法。
密封容器を減圧する工程に加え、密封容器を同時に加熱する工程を加えることを特徴とした請求項５または６に記載の半導体レーザの製造方法。
互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体とこの基体の第１の主面上に台座を介して配設されレーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップと上記基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して上記基体に固着されるとともに信号線を介して上記半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子とを備えた半導体レーザ本体を搭載する第１の搬送容器と上記半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を搭載する第２の搬送容器とが入出し、密閉可能とされた開口部と、開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口と、開閉弁を介して減圧ポンプに接続された排気口とを有する密閉室と、
この密閉室の中に配設され、に搬送された第１の搬送容器から半導体レーザ本体を、また第２の搬送容器から蓋状体をそれぞれ取り出し、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と半導体レーザ本体の基体の第１の主面とを封止する封止装置と、
を備えた半導体レーザ組立装置。
密閉室内を加熱する加熱装置を更に備えたことを特徴とする請求項８記載の半導体レーザ組立装置。
互いに対向する第１と第２の主面を有しこの第１と第２の主面を貫通する複数の貫通孔を有する基体とこの基体の第１の主面上に台座を介して配設されレーザ光出射端面に被覆膜が形成された半導体レーザチップと上記基体の貫通孔に挿入されこの基体の第２の主面に突出し封止材を介して上記基体に固着されるとともに信号線を介して上記半導体レーザチップに接続された複数の棒状端子とを備えた半導体レーザ本体を収納する収納容器、およびこの収納容器を内蔵し半導体レーザ本体の取り出しかつ密閉が可能とされた開口部を有するとともに減圧ポンプと接続或いは分離が可能な接続部品が開閉弁を介して接続された排気口を有する密閉容器を有する第１の搬送容器と上記半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上にかぶせる蓋状体を搭載する第２の搬送容器とが入出し、密閉可能とされた開口部、開閉弁を介して乾燥気体供給源に接続された給気口、および開放された排気口とを有する密閉室と、
この密閉室の中に配設され第１の搬送容器から半導体レーザ本体を、また第２の搬送容器から蓋状体をそれぞれ取り出し、半導体レーザ本体の半導体レーザチップ上に蓋状体をかぶせ、蓋状体と半導体レーザ本体の基体の第１の主面とを封止する封止装置と、
を備えた半導体レーザ組立装置。
密封容器内を加熱する加熱装置を更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザ組立装置。