JP2013143449A - Semiconductor laser device manufacturing method, optical module manufacturing method and vacuum collet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ装置を作製する方法、光モジュールを作製する方法、及び真空コレットに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser device, a method of manufacturing an optical module, and a vacuum collet.
特許文献1には、半導体レーザチップを吸着して持ち上げる真空コレットが記載されている。
特許文献1の真空コレットの一形態は、二股形状に成形された2つの先端部を有する。真空コレットの別の形態は、筒状に成形された単一の先端部を有する。真空コレットの更なる別の形態は、筒状に成形された単一の先端部に設けられた2個の凹部を有する。いずれの形態の真空コレットを用いる際に、コレット先端部の接触部位は、真空コレットは、半導体レーザチップのリッジに対向する部分を避けて半導体レーザチップを吸着する。真空コレットが押し付けられることによりリッジがダメージを受けることを防止する。このように、特許文献1では、真空コレットを半導体レーザチップの移動のために用いられる。
One form of the vacuum collet of
発明者の知見によれば、III族窒化物を含む半導体レーザの電極特性は、搭載部材に実装する際の熱に敏感であり、実装の前後で異なる。これ故に、半導体レーザの電極特性の変動を低減することが求められている。 According to the inventor's knowledge, the electrode characteristics of a semiconductor laser containing a group III nitride are sensitive to heat at the time of mounting on a mounting member, and are different before and after mounting. Therefore, it is required to reduce fluctuations in the electrode characteristics of the semiconductor laser.
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法を提供することを目的とし、また、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、光モジュールを作製する方法を提供することを目的とし、さらに、これらの方法に用いられる真空コレットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor laser device that reduces variations in electrode characteristics before and after mounting the semiconductor laser on a mounting member. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical module that reduces fluctuations in electrode characteristics before and after mounting a semiconductor laser on a mounting member, and further provides a vacuum collet used in these methods. For the purpose.
本発明に係る発明は、光モジュールを作製する方法に係る。この方法は、(a)第1の方向に延在する窪みと、第1及び第2接触面をそれぞれ有する第1及び第2突起とを有する真空コレットを準備する工程と、(b)前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザを搭載部品の上に置く工程と、(c)前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する工程とを備える。前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、前記第1及び第2接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、前記第1及び第2突起は前記窪みを規定し、前記第1及び第2接触面の各々は前記第1の方向に延在し、前記半導体レーザは、前記第1部分及び第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分とを含み、前記半導体レーザの前記第3部分はリッジ構造を有し、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触しており、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第1突起と前記第2突起との間に位置する。 The invention according to the present invention relates to a method of manufacturing an optical module. The method includes (a) preparing a vacuum collet having a recess extending in a first direction and first and second protrusions having first and second contact surfaces, respectively, and (b) the vacuum A step of placing a semiconductor laser having a ridge structure on a mounting component by using a collet; and (c) the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are respectively set to a first portion and a first portion of the semiconductor laser. And a step of raising and lowering the temperature of the mounting component without pressing the vacuum collet away from the semiconductor laser to fix the semiconductor laser to the mounting component. The semiconductor laser includes a group III nitride, the first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of a gallium nitride semiconductor, and the first and second protrusions define the recess. And each of the first and second contact surfaces extends in the first direction, and the semiconductor laser is provided between the first portion and the second portion, and between the first portion and the second portion. The third portion of the semiconductor laser has a ridge structure, and the ridge structure of the semiconductor laser is cooled in the step of fixing the semiconductor laser to the mounting component. As described above, the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are in contact with the first portion and the second portion of the semiconductor laser, respectively, and the semiconductor laser is fixed to the mounting component. In the process, The ridge structure of conductor laser, positioned between the second protrusion and the first projection of said vacuum collet.
本発明に係る発明は、半導体レーザ装置を作製する方法に係る。この方法は、(a)第1の方向に延在する窪みと、第1及び第2接触面をそれぞれ有する第1及び第2突起とを有する真空コレットを準備する工程と、(b)前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザをサブマウントの上に置く工程と、(c)前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記サブマウントの温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する工程とを備える。前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、前記第1及び第2接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、前記第1及び第2突起は前記窪みを規定し、前記第1及び第2接触面の各々は前記第1の方向に延在し、前記半導体レーザは、前記第1部分及び第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分とを含み、前記半導体レーザの前記第3部分はリッジ構造を有し、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触しており、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第1突起と前記第2突起との間に位置する。 The invention according to the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser device. The method includes (a) preparing a vacuum collet having a recess extending in a first direction and first and second protrusions having first and second contact surfaces, respectively, and (b) the vacuum A step of placing a semiconductor laser having a ridge structure on a submount by using a collet; and (c) the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are respectively a first portion and a first portion of the semiconductor laser. A step of raising and lowering the temperature of the submount without pressing the vacuum collet away from the semiconductor laser by pressing against the two portions, and fixing the semiconductor laser to the submount. The semiconductor laser includes a group III nitride, the first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of a gallium nitride semiconductor, and the first and second protrusions define the recess. And each of the first and second contact surfaces extends in the first direction, and the semiconductor laser is provided between the first portion and the second portion, and between the first portion and the second portion. The third portion of the semiconductor laser has a ridge structure, and the ridge structure of the semiconductor laser is cooled in the step of fixing the semiconductor laser to the submount. As described above, the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are in contact with the first portion and the second portion of the semiconductor laser, respectively, and the semiconductor laser is fixed to the submount. Odor in process The ridge structure of the semiconductor laser is positioned between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet.
半導体レーザ装置及び光モジュールを作製する方法(以下、「作製方法」と記す)によれば、III族窒化物を含む半導体レーザの実装では、搭載部品やサブマウントの温度の上昇及び降下を行って半導体レーザを搭載部品に固定する。この実装の際の加熱が、III族窒化物と異なる他の材料系の半導体レーザに比べて、III族窒化物半導体のリッジ構造に接触を成す電極の特性を変化させることがある。半導体レーザの第3部分がリッジ構造を有するので、リッジ構造は半導体レーザの第1部分及び第2部分から盛り上がっており、真空コレットの窪みは半導体レーザのリッジ構造の盛り上がりを受け入れ可能である。半導体レーザを搭載部品に固定する際に、半導体レーザのリッジ構造が真空コレットの第1突起と第2突起との間に位置すると共に、真空コレットの第1接触面及び第2接触面がそれぞれ半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触している。該第1及び第2接触面は窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなると共に所定の方向に延在するので、真空コレットは、半導体レーザを搭載部品に固定するために搭載部品の温度の上昇及び降下を行う際に、半導体レーザのリッジ構造の温度上昇を低減するために役立つ。 According to a method of manufacturing a semiconductor laser device and an optical module (hereinafter referred to as “manufacturing method”), in mounting of a semiconductor laser containing a group III nitride, the temperature of mounted components and submounts is increased and decreased. The semiconductor laser is fixed to the mounted component. Heating during this mounting may change the characteristics of the electrodes that are in contact with the ridge structure of the group III nitride semiconductor as compared to semiconductor lasers of other materials that are different from group III nitride. Since the third portion of the semiconductor laser has a ridge structure, the ridge structure rises from the first portion and the second portion of the semiconductor laser, and the depression of the vacuum collet can accept the rise of the ridge structure of the semiconductor laser. When the semiconductor laser is fixed to the mounting component, the ridge structure of the semiconductor laser is located between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet, and the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are each a semiconductor. In contact with the first and second portions of the laser. Since the first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor and extend in a predetermined direction, the vacuum collet is mounted to fix the semiconductor laser to the mounting component. When raising and lowering the temperature of the component, it helps to reduce the temperature rise of the ridge structure of the semiconductor laser.
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面の各々における長さは、前記半導体レーザの前記リッジ構造の長さより大きいことが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that a length of each of the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet is larger than a length of the ridge structure of the semiconductor laser.
この作製方法によれば、真空コレットの第1接触面及び第2接触面の各々における長さが半導体レーザのリッジ構造の長さより大きいので、半導体レーザにおけるリッジ構造の延在方向の全体にわたって半導体レーザのリッジ構造の温度上昇が低減できる。 According to this manufacturing method, since the length of each of the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet is larger than the length of the ridge structure of the semiconductor laser, the semiconductor laser extends over the entire extending direction of the ridge structure of the semiconductor laser. The temperature rise of the ridge structure can be reduced.
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザは、III族窒化物の半極性主面を有する基板を含み、前記半導体レーザのエピタキシャル層構造は、前記基板の前記半極性主面上に設けられ、前記エピタキシャル層構造は、III族窒化物半導体からなる活性層を含むことが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the semiconductor laser includes a substrate having a semipolar main surface of a group III nitride, and the epitaxial layer structure of the semiconductor laser is provided on the semipolar main surface of the substrate, The epitaxial layer structure preferably includes an active layer made of a group III nitride semiconductor.
この作製方法によれば、半導体レーザは、半極性面上に作製される。この発光素子の電極の性能は、III族窒化物半導体素子のなかでも実装の際の熱に敏感である。上記の作製方法によれば、実装の際における電極性能の低下を抑制できる。 According to this manufacturing method, the semiconductor laser is manufactured on a semipolar plane. The performance of the electrode of this light emitting element is sensitive to heat during mounting among group III nitride semiconductor elements. According to the manufacturing method described above, it is possible to suppress a decrease in electrode performance during mounting.
本発明に係る作製方法では、前記第1突起は前記窪みを規定する第1側面を有すると共に、前記第2突起は前記窪みを規定する第2側面を有しており、前記第1側面と前記第2側面との間隔は、50μm以下であることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the first protrusion has a first side surface that defines the recess, and the second protrusion has a second side surface that defines the recess, and the first side surface and the The distance from the second side surface is preferably 50 μm or less.
この作製方法によれば、真空コレットの先端部における第1側面と第2側面との間隔が50μm以下であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による、リッジ構造の近傍の温度上昇が低減できる。 According to this manufacturing method, since the distance between the first side surface and the second side surface at the tip of the vacuum collet is 50 μm or less, the temperature rise in the vicinity of the ridge structure due to the heat propagating through the semiconductor laser is increased. Can be reduced.
本発明に係る作製方法では、前記第1突起は前記窪みを規定する第1側面を有すると共に、前記第2突起は前記窪みを規定する第2側面を有しており、前記第1側面と前記第2側面との間隔は、10μm以上であることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the first protrusion has a first side surface that defines the recess, and the second protrusion has a second side surface that defines the recess, and the first side surface and the The distance from the second side surface is preferably 10 μm or more.
この作製方法によれば、真空コレットの先端部における第1側面と第2側面との間隔が10μm以上であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による温度上昇をリッジ構造の近傍において低減できると共に、真空コレットの先端部の接触がリッジ構造に損傷を与えることを低減できる。 According to this manufacturing method, since the distance between the first side surface and the second side surface at the tip of the vacuum collet is 10 μm or more, the temperature rise due to the heat propagating inside the semiconductor laser is reduced in the vicinity of the ridge structure. In addition, the contact of the tip of the vacuum collet can be reduced from damaging the ridge structure.
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面は、熱伝導率300W/m・K以上の材料からなることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are made of a material having a thermal conductivity of 300 W / m · K or more.
この作製方法によれば、半導体レーザの内部を伝搬してリッジ構造に到達した熱が伝わる。これ故に、実装の際の熱によりリッジ構造の温度が過度に上昇することを避けることができる。 According to this manufacturing method, heat that has propagated through the semiconductor laser and reached the ridge structure is transmitted. For this reason, it is possible to avoid an excessive rise in the temperature of the ridge structure due to heat during mounting.
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面は金属からなることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are made of metal.
この作製方法によれば、金属製の真空コレットの先端部が金属からなるので、実装の際の熱によりリッジ構造の過度な温度上昇を避けることができる。 According to this manufacturing method, since the tip of the metal vacuum collet is made of metal, it is possible to avoid an excessive temperature rise of the ridge structure due to heat during mounting.
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの先端部は前記第1接触面及び前記第2接触面を含み、前記先端部は、銅、又は銅を含む銅合金を備えることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the tip of the vacuum collet includes the first contact surface and the second contact surface, and the tip includes copper or a copper alloy containing copper.
この作製方法によれば、実装の際の熱によりリッジ構造の大きな温度上昇を避けるために、金属製の真空コレットの先端部が銅、又は銅を含む銅合金を含むことが好ましい。 According to this manufacturing method, in order to avoid a large temperature rise in the ridge structure due to heat during mounting, it is preferable that the tip of the metal vacuum collet contains copper or a copper alloy containing copper.
本発明に係る作製方法では、前記搭載部品に前記半導体レーザは半田材を介して固定されており、前記半田材はAuSnを含むことが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the semiconductor laser is fixed to the mounting component via a solder material, and the solder material contains AuSn.
この作製方法によれば、AuSn半田を用いる実装を半導体レーザに適用可能になる。 According to this manufacturing method, mounting using AuSn solder can be applied to a semiconductor laser.
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットは、減圧装置に接続された排気通路を有し、前記排気通路は前記窪みの連通し、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する際に、前記搭載部品の温度上昇から温度降下の期間において、前記減圧装置を用いて前記排気通路から排気を行うことが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the vacuum collet has an exhaust passage connected to a decompression device, the exhaust passage communicates with the recess, and the mounting is performed when the semiconductor laser is fixed to the mounting component. Exhaust is preferably performed from the exhaust passage using the pressure reducing device during a period from temperature rise to temperature drop of the component.
この作製方法によれば、排気を続けることによって、リッジレーザ表面に空気の流れを提供でき、この空気流よりリッジ構造の冷却が可能になる。 According to this manufacturing method, by continuing the exhaust, an air flow can be provided on the surface of the ridge laser, and the ridge structure can be cooled by this air flow.
本発明に係る作製方法は、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定した後に、前記真空コレットを前記半導体レーザから離す工程と、前記真空コレットを前記半導体レーザから離した後に、前記真空コレットの先端部の温度を下げる工程と、前記真空コレットの先端部の温度を下げた後に、該真空コレットを用いて、リッジ構造を有する別の半導体レーザを別の搭載部品の上に置く工程と、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面をそれぞれ前記別の半導体レーザの第1部分及び第2部分に押しつけて前記真空コレットを前記別の半導体レーザから離すことなく前記別の搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する工程とを更に備えることができる。前記別の半導体レーザはIII族窒化物を含み、前記別の半導体レーザは、前記第1部分及び第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分を含み、前記別の半導体レーザの前記第3部分はリッジ構造を有し、前記別の半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面が、それぞれ、前記別の半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触しており、前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第1突起と前記第2突起との間に位置することが好ましい。 The manufacturing method according to the present invention includes a step of separating the vacuum collet from the semiconductor laser after fixing the semiconductor laser to the mounting component, and a tip of the vacuum collet after separating the vacuum collet from the semiconductor laser. A step of lowering the temperature of the vacuum collet, a step of lowering the temperature of the tip of the vacuum collet, and using the vacuum collet, placing another semiconductor laser having a ridge structure on another mounting component, and the vacuum collet The first contact surface and the second contact surface of the second semiconductor laser are pressed against the first and second portions of the other semiconductor laser, respectively, so that the vacuum collet is not separated from the other semiconductor laser and the temperature of the other mounted component And a step of fixing the another semiconductor laser to the other mounting component by raising and lowering. The another semiconductor laser includes a group III nitride, and the another semiconductor laser includes a first portion and a second portion, and a third portion provided between the first portion and the second portion. The third portion of the another semiconductor laser has a ridge structure, and in the step of fixing the other semiconductor laser to the mounting component, the ridge structure of the other semiconductor laser is cooled. The first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are in contact with the first part and the second part of the other semiconductor laser, respectively, and the other semiconductor laser is used as the other mounting component. In the fixing step, it is preferable that the ridge structure of the another semiconductor laser is positioned between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet.
この作製方法によれば、真空コレットを半導体レーザから離した状態で真空コレットの先端部の温度を下げた後に、別の半導体レーザ及び別の搭載部材に実装工程を適用できるので、真空コレットの先端部を用いて実装工程の温度管理が可能になる。 According to this manufacturing method, since the temperature of the tip of the vacuum collet is lowered while the vacuum collet is separated from the semiconductor laser, the mounting process can be applied to another semiconductor laser and another mounting member. The temperature control of the mounting process can be performed using the unit.
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記先端部の温度を下げる前記工程では、前記真空コレットの前記先端部の温度は摂氏80度以下であることがこのましい。 In the manufacturing method according to the present invention, in the step of lowering the temperature of the tip of the vacuum collet, the temperature of the tip of the vacuum collet is preferably 80 degrees Celsius or less.
この作製方法によれば、真空コレットの先端部の管理温度として、例えば摂氏80度以下の温度が好適である。 According to this manufacturing method, a temperature of 80 degrees Celsius or less is suitable as the management temperature of the tip of the vacuum collet, for example.
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザは、前記リッジ構造のp型III族窒化物半導体に接触を成す電極を含み、前記電極はパラジウムを含むことが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the semiconductor laser includes an electrode in contact with the p-type group III nitride semiconductor having the ridge structure, and the electrode includes palladium.
この作製方法によれば、真空コレットを用いた実装時の温度制御は、pアップ形態での実装に効果を発揮する。 According to this manufacturing method, temperature control during mounting using a vacuum collet is effective for mounting in the p-up mode.
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザ素子は、窒化ガリウム系半導体からなる主面上に設けられた光ガイド層と活性層を有し、前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記窒化ガリウム系半導体のc軸と前記窒化ガリウム系半導体のm軸とによって規定されるc−m面に直交しており、前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記c軸の方向を示すc軸ベクトルから前記m軸の方向を示すm軸ベクトルに向かう方向に、前記c軸に直交するc面から角度ALPHAの傾斜を成すことが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the semiconductor laser element has a light guide layer and an active layer provided on a main surface made of a gallium nitride semiconductor, and an interface between the active layer and the light guide layer is: The c-m plane defined by the c-axis of the gallium nitride semiconductor and the m-axis of the gallium nitride semiconductor is orthogonal to the interface between the active layer and the light guide layer. It is preferable that an inclination of an angle ALPHA is formed from a c-plane orthogonal to the c-axis in a direction from a c-axis vector indicating the m-axis to the m-axis vector indicating the m-axis direction.
この作製方法によれば、真空コレットを用いた実装時の温度制御が有効な作用する半極性面の一形態は、例えば上記の界面がc軸ベクトルからm軸ベクトルに向かう方向にc面から傾斜する。 According to this manufacturing method, one form of the semipolar surface on which temperature control during mounting using a vacuum collet is effective is, for example, that the interface is inclined from the c-plane in the direction from the c-axis vector to the m-axis vector. To do.
本発明に係る作製方法では、前記角度ALPHAは、63度以上80度未満の範囲にあることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the angle ALPHA is preferably in the range of 63 degrees or more and less than 80 degrees.
この作製方法によれば、真空コレットを用いた実装時の温度制御は、上記の界面がc軸ベクトルからm軸ベクトルに向かう方向にc面から上記の角度で傾斜する半導体レーザのpアップ形態での実装に特に効果を発揮する。 According to this manufacturing method, the temperature control during mounting using a vacuum collet is a p-up configuration of a semiconductor laser in which the above-described interface is inclined at the above-mentioned angle from the c-plane in the direction from the c-axis vector to the m-axis vector. It is especially effective for the implementation.
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザの発振波長は、400nm以上550nm以下の範囲にあることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is preferably in the range of 400 nm to 550 nm.
この作製方法によれば、上記の発光波長範囲の半導体レーザの実装に適用可能である。 This manufacturing method can be applied to mounting of a semiconductor laser in the above emission wavelength range.
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザの発振波長は、480nm以上540nm以下の範囲にあることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is preferably in the range of 480 nm to 540 nm.
この作製方法によれば、緑発光波長を含む発光波長範囲の半導体レーザの実装に適用可能である。 This manufacturing method can be applied to mounting of a semiconductor laser having an emission wavelength range including a green emission wavelength.
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザの発振波長は、510nm以上540nm以下の範囲にあることが好ましい。 In the manufacturing method according to the present invention, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is preferably in the range of 510 nm or more and 540 nm or less.
この作製方法によれば、優れた緑発光特性の発光波長範囲の半導体レーザの実装に適用可能である。 This manufacturing method can be applied to mounting of a semiconductor laser having an emission wavelength range with excellent green emission characteristics.
本発明に係る真空コレットは、リッジ構造を有する半導体レーザを組み立てる際に用いられる真空コレットであって、(a)第1の方向に延在する窪みと、第1及び第2接触面をそれぞれ有する第1及び第2突起とを有する先端部と、(b)前記先端部を支持する支持部とを備え、前記先端部は300W/m・K以上の材料からなり、前記第1及び第2接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、前記第1及び第2突起は前記窪みを規定し、前記第1及び第2接触面の各々は前記第1の方向に延在し、前記第1接触面及び前記第2接触面は、それぞれ、前記半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられ、前記窪みは、前記半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられる。 A vacuum collet according to the present invention is a vacuum collet used when assembling a semiconductor laser having a ridge structure, and includes (a) a recess extending in a first direction and first and second contact surfaces. A tip portion having first and second protrusions; and (b) a support portion for supporting the tip portion. The tip portion is made of a material of 300 W / m · K or more, and the first and second contacts. The surface is made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor, the first and second protrusions define the recess, and each of the first and second contact surfaces is in the first direction. The first contact surface and the second contact surface are respectively provided so as to be able to be pressed against the surface of the semiconductor laser, and the recess is adapted to receive the ridge structure of the semiconductor laser. Provided.
この真空コレットは、半導体レーザ装置を作製する方法に適用可能である。上記の真空コレットは、III族窒化物を含む半導体レーザの実装において、搭載部品の温度の上昇及び降下を行って半導体レーザを搭載部品に固定する際に用いられる。この実装の際の加熱が、III族窒化物と異なる他の材料系の半導体レーザに比べて、III族窒化物半導体のリッジ構造に接触を成す電極の特性を変化させることがある。半導体レーザを搭載部品に固定する際に、半導体レーザのリッジ構造が真空コレットの第1突起と第2突起との間に位置すると共に、真空コレットの第1接触面及び第2接触面がそれぞれ半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触している。該第1及び第2接触面は窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなると共に所定の方向に延在するので、真空コレットは、半導体レーザを搭載部品に固定するために搭載部品の温度の上昇及び降下を行う際に、半導体レーザのリッジ構造の温度上昇を低減するために役立つ。 This vacuum collet can be applied to a method of manufacturing a semiconductor laser device. The above-described vacuum collet is used when mounting a semiconductor laser containing a group III nitride, by fixing the semiconductor laser to the mounting component by raising and lowering the temperature of the mounting component. Heating during this mounting may change the characteristics of the electrodes that are in contact with the ridge structure of the group III nitride semiconductor as compared to semiconductor lasers of other materials that are different from group III nitride. When the semiconductor laser is fixed to the mounting component, the ridge structure of the semiconductor laser is located between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet, and the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are each a semiconductor. In contact with the first and second portions of the laser. Since the first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor and extend in a predetermined direction, the vacuum collet is mounted to fix the semiconductor laser to the mounting component. When raising and lowering the temperature of the component, it helps to reduce the temperature rise of the ridge structure of the semiconductor laser.
本発明に係る真空コレットでは、前記先端部は前記窪みの連通する排気通路を有し、前記第1突起は前記窪みを規定する第1側面を有すると共に、前記第2突起は前記窪みを規定する第2側面を有しており、前記第1側面と前記第2側面との間隔は、50μm以下であり、前記第1側面と前記第2側面との間隔は、10μm以上であることが好ましい。 In the vacuum collet according to the present invention, the tip has an exhaust passage communicating with the depression, the first protrusion has a first side surface defining the depression, and the second protrusion defines the depression. It has a 2nd side, It is preferred that the space between the 1st side and the 2nd side is 50 micrometers or less, and the space between the 1st side and the 2nd side is 10 micrometers or more.
この真空コレットによれば、その先端部における第1側面と第2側面との間隔が50μm以下であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による、リッジ構造の近傍の温度上昇を低減できる。また、真空コレットの先端部における第1側面と第2側面との間隔が10μm以上であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による温度上昇をリッジ構造の近傍において低減できると共に、真空コレットの先端部が接触してリッジ構造が損傷を受けることを低減できる。 According to this vacuum collet, since the distance between the first side surface and the second side surface at the tip is 50 μm or less, the temperature rise in the vicinity of the ridge structure due to the heat propagating inside the semiconductor laser can be reduced. . Further, since the distance between the first side surface and the second side surface at the tip of the vacuum collet is 10 μm or more, the temperature rise due to heat propagating inside the semiconductor laser can be reduced in the vicinity of the ridge structure, and the vacuum collet It is possible to reduce the damage of the ridge structure due to contact of the tip of the ridge.
以上説明したように、本発明によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法が提供される。また、本発明によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、光モジュールを作製する方法が提供される。さらに、本発明によれば、これらの方法に用いられるコレットが提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor laser device that reduces fluctuations in electrode characteristics before and after mounting the semiconductor laser on the mounting member. In addition, according to the present invention, there is provided a method for producing an optical module that reduces variations in electrode characteristics before and after mounting a semiconductor laser on a mounting member. Furthermore, according to this invention, the collet used for these methods is provided.
引き続いて、添付図面を参照しながら、光モジュールを作製する方法、半導体レーザ装置を作製する方法、及び真空コレットに係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。 Subsequently, embodiments of the present invention relating to a method of manufacturing an optical module, a method of manufacturing a semiconductor laser device, and a vacuum collet will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、本実施の形態に係る、光モジュールを作製する方法、半導体レーザ装置を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図2は、当該作製方法において使用可能な真空コレットの一形態を示す図面である。工程S101では、光モジュール及び半導体レーザ装置を作製するための組み立て装置、光モジュール及び半導体レーザ装置を作製するための部品を準備する。部品は、例えばステム10a、サブマウント3、ヒートシンクや半導体レーザ11等を含み、組み立て装置60は、例えばヒータ60a、設置台60c、コレット51及び冷却装置を備える。組み立て装置60の設置台60c上には、ステム10a、サブマウント3、ヒートシンク等を載置する。ヒータ60aは、設置台60cの温度を制御する。コレットは、真空吸着により部品を把持すると共に移動する。具体的には、工程S102では、組み立て装置を準備する。工程S103では、光モジュールのためのステム10aを準備する。工程S104では、半導体レーザ11aを搭載するサブマウント3及び/又はヒートシンクを準備する。本実施例では、半導体レーザ11は、リッジ構造を有する表面と、基板の裏面に設けられ電極を有する裏面とを有する。
FIG. 1 is a drawing showing main steps in a method for manufacturing an optical module and a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present embodiment. FIG. 2 is a view showing one embodiment of a vacuum collet that can be used in the manufacturing method. In step S101, an assembly device for manufacturing the optical module and the semiconductor laser device, and a component for manufacturing the optical module and the semiconductor laser device are prepared. The components include, for example, the
図2の(a)部を参照すると、コレット(例えば真空コレット)の一形態が示されている。コレット51は、本実施例では、リッジ構造を有する半導体レーザを組み立てる際に用いられる。コレット51は、先端部51a及び支持部51bを含む。支持部51bは、先端部51aを支持する。コレット51は、減圧装置55に接続された排気通路51cを有する。
Referring to FIG. 2A, one form of a collet (for example, a vacuum collet) is shown. In this embodiment, the
先端部51aは、第1の方向に延在する窪み52と、第1突起53及び第2突起54を有する。第1突起53及び第2突起54は窪み52を規定する。第1及び第2突起53、54は、それぞれ、第1及び第2接触面53a、54aを有する。第1及び第2接触面53a、54aの各々は第1の方向に延在する。また、第1及び第2突起53、54は、それぞれ、第1及び第2側面53b、54bを有する。第1及び第2側面53b、54bの各々は第1の方向に延在しており、これらの側面53b、54bは窪み52を規定する。排気通路51cは窪み52に連通する。
The
第1接触面53a及び第2接触面54aは、それぞれ、半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられる。窪み52は半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられ、例えば窪み52の幅d1、高さ(又は深さ)d2は、それぞれ、半導体レーザのリッジ構造の幅d3及び深さd4より大きい。リッジ構造の幅d3は例えば1μm〜5μmの範囲にあり、リッジ構造の高さd4は例えば0.5μm〜1μmの範囲にある。これに応じて、窪み52の幅d1は例えば10μm〜50μmの範囲にあり、窪み52の深さd2は例えば10μm〜20μmの範囲にあることが好ましい。
The
第1及び第2接触面53a、54aは、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなることができる。例えば、これらの接触面53a、54aを含む先端部51aも、また窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率のコレット材料からなることができる。接触面53a、54aの幅は、例えば50μm〜100μmの範囲にあることが好ましい。また、先端部51a及び支持部51bが、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなることができる。
The first and second contact surfaces 53a and 54a can be made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor. For example, the
コレット51の第1接触面53a及び第2接触面54aの各々における長さd5は、半導体レーザ11のリッジ構造の長さd6より大きいことが好ましい。また、コレット51の第1及び第2突起53、54の各々における長さd5は、半導体レーザ11のリッジ構造の長さd6より大きいことが好ましい。さらに、コレット51の側面53b、54bの各々における長さd5は、半導体レーザ11のリッジ構造の長さd6より大きいことが好ましい。またさらに、コレット51の窪み52は導体レーザ11のリッジ構造の長さd6より大きいことが好ましい。真空コレット51に係る長さd5が半導体レーザ11のリッジ構造の長さd6より大きいので、半導体レーザ11におけるリッジ構造の延在方向の全体にわたって半導体レーザ11のリッジ構造の温度上昇を低減できる。図2の(b)部に示されるように、好適な実施例では、コレット51の先端部51aの接触面53a、53bの長さd5は、半導体レーザ11の共振器の長さ又はリッジ構造RDGの長さd6より長い。これ故に、コレット51の先端部51aの接触面53a、53bはリッジ構造RDGの全長にわたって冷却を行うことができる。
The length d5 of each of the
工程S105では、図3の(a)部に示されるように、組み立て装置60上にステム10aを配置する。本実施例では、ステム10aは組み立て装置60のヒータ60a上に載置される。工程S106では、図3の(a)部に示されるように、ステム10a上にサブマウント3を配置する。本実施例では、サブマウント3はステム10aの台座上に載置される。この載置は、コレットを用いて為されることができる。このコレットとして、コレット51を用いることができるが、これに限定されるものではない。工程S107では、図3の(b)部に示されるように、サブマウント3上に半導体素子(本実施例では半導体レーザ11)を配置する。本実施例では、半導体レーザ11はサブマウント3の搭載面3a上に載置される。この載置は、コレット51を用いて為されることができる。半導体レーザ11は、第1部分11a、第2部分11b及び第3部分11cを含む。これらの部分11a〜11cは一方向に延在しており、この一方向に直交する別の方向に配列されている。第3部分11cは第1部分11aと第2部分11bとの間に設けられ、またリッジ構造を含む。第3部分11cは第1部分11aと第2部分11bの上面から突出してリッジ構造RDGを構成する。
In step S105, the
ヒータ60aの温度変更に先立って、図4に示されるように、コレット51に加重Wを行う。この加重Wのために、例えば30グラムの重錘を用いることができる。
Prior to the temperature change of the
工程S108では、組み立て装置60を用いて半導体素子(例えば半導体レーザ11)をサブマウント3に固定する。この固定のために、ヒータ60aの温度制御は、例えば図5の(a)部に示されるような温度制御プロファイルに従って行われることができる。ヒータ60aは、時刻t1まで、例えば一定の温度に保たれる。この温度は、例えば摂氏80度又はこれ以下の温度であることができる。時刻t1から軸t2の期間に、ヒータ60aの温度を上昇させる。次いで、時刻t2から軸t3の期間では、半導体レーザ11とサブマウント3との間に設けられた導電性接着剤(例えば半田)を溶融可能な温度範囲にヒータ60aの温度を保つ。この温度は例えば摂氏340度又はこれ以上の温度であることができる。この後に、時刻t3から軸t4の期間に、ヒータ60aの温度を降下させる。
In step S <b> 108, the semiconductor device (for example, the semiconductor laser 11) is fixed to the
この降下の後に、或いはこの降下の際に、工程S109では、組み立て装置60の冷却装置60bを用いて、ある温度以下にコレット51の温度を下げる。この温度は、例えば摂氏80度以下であることができる。本実施例では、半導体レーザ11及びコレット51の温度を下げるために、図6に示されるように、冷却装置60bを用いて冷却ガスGASを半導体レーザ11及びコレット51に吹き付けることができる。冷却ガスGASとしては、例えば窒素ガスが用いられる。冷却ガスの温度は、例えば摂氏15度〜摂氏25度であることができる。
After or during this descent, in step S109, the temperature of the
半導体レーザ11を搭載部品に固定する際に、搭載部品の温度上昇から温度降下の期間において、減圧装置55を用いて前記排気通路から排気を行うことが好ましい。この排気の継続によって、リッジレーザ表面にそった空気の流れを提供でき、この空気流よりリッジ構造の冷却が可能になる。
When fixing the
ヒータ60aの加熱では、図5の(b)部に示されるように、ヒータ60aからの熱エネルギがステム10a及びサブマウント3を伝搬する。この熱エネルギにより、半導体レーザ11とサブマウント3との間に設けられた導電性接着剤(例えば半田)が溶融される。一方、半導体レーザ11のリッジ構造の近傍の温度は、サブマウント3から半導体レーザ11に伝搬した熱HTが、コレット51の働きによりリッジ構造に伝わるよりもコレット51に伝わる。この結果、コレット51には、散逸のための熱の流れHD1、HD2が生じる。
In the heating of the
次の工程では、半導体レーザ11をサブマウント3に固定した後に、コレット51を半導体レーザ11から離す。また、コレット51を半導体レーザから離した後に、コレット51の先端部51aの温度を下げることを行ってもよい。さらに、製造工程は、コレット51の先端部51aの温度を下げた後に、該コレット51を用いて、リッジ構造を有する別の半導体レーザ(別の半導体レーザは半導体レーザ11と実質的に同じ構造を有する)を別のサブマウント(別のサブマウントはサブマウント3と実質的に同じ構造を有する)に置くための次の製造サイクルに進むことができる。この作製方法によれば、コレット51を半導体レーザ11から離した状態でコレット51の先端部51aの温度を下げた後に、別の半導体レーザ及び別のサブマウントに実装工程を適用できるので、コレット51の先端部51aの温度管理を利用して実装工程の品質管理が可能になる。
In the next step, after the
コレット51は、光モジュール及び半導体レーザ装置を作製する方法に適用可能である。上記のコレット51は、III族窒化物を含む半導体レーザ11の実装において、搭載部品(例えばステムやサブマウント、ヒートシンク)の温度の上昇及び降下を行って半導体レーザを搭載部品に固定する際に用いられる。この実装の際の加熱が、III族窒化物と異なる他の材料系の半導体レーザ11に比べて、III族窒化物半導体のリッジ構造に接触を成す電極の特性を変化させることがある。半導体レーザ11を搭載部品に固定する際に、半導体レーザ11のリッジ構造がコレット51の第1突起52と第2突起53との間に位置すると共に、コレット51の第1接触面53a及び第2接触面54aがそれぞれ半導体レーザ11の第1部分11a及び第2部分11bに接触している。第1及び第2接触面53a、54aは窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなると共に所定の方向に延在するので、コレット51は、半導体レーザ11を搭載部品に固定するために搭載部品の温度の上昇及び降下を行う際に、半導体レーザ11のリッジ構造の温度上昇を低減するために役立つ。コレット51が半導体レーザ11に接触している際に、コレット51の第1突起52及び第2突起53が、半導体レーザ11のリッジ構造の側面から離れてリッジ構造に沿って延在する。
The
真空コレット51に係る長さd5が半導体レーザ11のリッジ構造の長さd6より大きいので、コレット51の先端部51aが半導体レーザ11の表面に接触を為すとき、半導体レーザ11の両端の端面から真空コレット51の第1突起53及び第2突起54がはみ出している。これ故に、半導体レーザ11におけるリッジ構造の延在方向の全体にわたって半導体レーザ11のリッジ構造の温度上昇を低減できる。
Since the length d5 related to the
第1突起53の第1側面53bと第2突起54の第2側面54bとの間隔は、例えば50μm以下であることが好ましい。このコレット51によれば、先端部51aにおける第1側面53bと第2側面54bとの間隔が50μm以下であるとき、半導体レーザ11の内部を伝搬してくる熱による温度上昇(リッジ構造の近傍の温度上昇)を低減できる。
The distance between the
第1突起53の第1側面53bと第2突起54の第2側面54bとの間隔は、10μm以上であることが好ましい。この真空コレット51によれば、先端部51aにおける第1側面53bと第2側面54bとの間隔が10μm以上であるとき、半導体レーザ11の内部を伝搬してくる熱による温度上昇をリッジ構造の近傍において低減できると共に、コレット51の先端部51aの接触がリッジ構造に損傷を与えることを低減できる。
The distance between the
コレット51の第1接触面53a及び第2接触面54aは熱伝導率300W/(m・K)以上の材料からなることが好ましい。半導体レーザ11の内部を伝搬してリッジ構造に熱が伝わるけれども、実装の際の熱によりリッジ構造の温度が過度に上昇することを避けることができる。コレット51の第1接触面53a及び第2接触面54aは金属からなることが好ましい。また、コレット51の先端部51aが金属からなるとき、実装の際の熱によりリッジ構造の過度な温度上昇を避けることができる。
The
コレット51の先端部51aの第1接触面53a及び第2接触面54aが、銅、又は銅を含む銅合金を備えることが好ましい。このコレット51によれば、実装の際の熱によりリッジ構造の大きな温度上昇を避けるために、金属製の真空コレットの先端部が銅、又は銅を含む銅合金を含むことが好ましい。
It is preferable that the
図7は、本実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。図7を参照すると、窒化物からなる半導体レーザ装置1及び光モジュール10が示され、また半導体発光素子として、III族窒化物からなる半導体レーザ11が示される。光モジュール10は窒化物半導体レーザ装置1を含む。光モジュール10は窒化物半導体レーザ装置1を搭載するステム10aと、ステム10a上の窒化物半導体レーザ装置1を覆うキャップ10bとを含む。窒化物半導体レーザ装置1はサブマウント3及び半導体レーザ11を含む。サブマウント3は、搭載面3a及び裏面3bを有する。サブマウント3の材料は、例えばAlN、GaN、SiC、ダイヤモンド等からなる。サブマウント3の搭載面3aは、デバイスを搭載するように設けられる。サブマウント3の厚みは例えば100μm以上300μm以下であることが好ましい。サブマウント3の熱伝導率は例えば100W/(m・K)以上であることが好ましい。サブマウント3の搭載面3aには、必要な場合には、電極5が設けられることができる。サブマウント3の搭載面3aは半導体レーザ11といった窒化物半導体発光素子を搭載する。半導体レーザ11は、レーザ構造体13及び電極15、41を含む。
FIG. 7 is a drawing schematically showing the optical module according to the present embodiment. Referring to FIG. 7, a
半導体レーザ11には、リッジ型の構造を適用される。III族窒化物半導体レーザ11は、レーザ構造体13及び電極15を備える。レーザ構造体13は、III族窒化物半導体からなるエピタキシャル半導体積層(以下、「半導体積層」と記す)19を搭載する基板17を含む。半導体積層19は基板17の主面17a上に設けられる。電極15は半導体積層19上に設けられる。基板17は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、また主面17a及び裏面17bを有する。また、基板17の主面17aは、基板17の窒化ガリウム系半導体のc軸に直交する第1基準面(例えば面Sc)に対して傾斜を成し、またc面の極性と異なる極性特性を有することができ、又はc面の極性を有していてもよい。半導体積層19は活性層25を含み、一実施例では、活性層25は、III族窒化物半導体レーザ11の発振波長が400nm以上550nm以下の範囲にあるように設けられる。半導体積層19におけるc軸(ベクトルVCの方向に向く軸)は基板17の主面17aに対する法線軸NXに対して傾斜する。
A ridge type structure is applied to the
この光モジュール10及び窒化物半導体レーザ装置1によれば、400nm以上550nm以下の範囲内の発振波長は、半導体レーザ11に高い投入電力を必要とする。
According to the
本実施例では、窒化物半導体レーザ装置1はステム10a上に搭載される。半導体レーザ11はいわゆるpアップ形態でサブマウント3の搭載面3aに実装されることができる。pアップ形態では、半導体レーザ11のカソードがサブマウントの搭載面3aに向く。アノードには、カソードに対してプラスの電位にある。
In this embodiment, the nitride
窒化物半導体レーザ装置1は半導体レーザ11とサブマウント3との間に設けられる接着部材7を更に備えることができる。接着部材7は、半導体レーザ11をサブマウント3の搭載面3aに実装するために用いられる。接着部材7は導電性を有する。半導体レーザ11をサブマウント3の搭載面3aに実装する際に、半導体レーザ11が加熱される。この加熱は、半導体レーザ11の電極15の電気特性の劣化及び変動の原因になる可能性がある。好適な実施例では、接着部材7は、AuSn、SnAgCu、SnAg、およびBiSnの少なくともいずれかであることが好ましい。SnAgCu、SnAg、およびBiSnは、低い融点を有するので、実装の際の熱に起因する電極特性の劣化を低減できる。一実施例では、半導体レーザ11は搭載部品に半田材を介して固定されており、この半田材は、高い信頼性を提供できるAuSnを含むことが好ましい。コレット51を用いた実装では、比較的高い融点のAuSn半田を用いる実装を半導体レーザに適用可能になる。
The nitride
サブマウント3はデバイスを搭載するための搭載面3aを有する。サブマウント3の熱膨張係数は2.5×10−6/K以上6.5×10−6/K以下の範囲にあることができる。熱膨張係数におけるこの範囲の値は、窒化物半導体の熱膨張係数である3×10−6/K以上6×10−6/Kに近いので好ましい。
The
半導体レーザ11はサブマウント3の電極5上に位置し、pアップ実装の例では、窒化物半導体発光素子のカソードは、電極5に接着される。電極5は金属層を含む。電極5をボンディングワイヤといった導電部材を介してリード端子に接続されていても良い。また、窒化物半導体発光素子11のアノードは、ボンディングワイヤといった導電部材を介してステムのリード端子に接続されていても良い。半導体レーザ11は、接着部材7によりサブマウント3の電極5に固定されていることが好ましい。
The
光モジュール10及び窒化物半導体レーザ装置1では、半導体レーザ11の基板17は、窒化ガリウム系半導体からなることができ、例えばGaNからなることが好ましい。
In the
半導体レーザ11の一形態では、基板17の窒化ガリウム系半導体の主面は、c面又はc面から僅かなオフ角を有していても良い。或いは、半導体レーザ11の別の形態では、基板17の窒化ガリウム系半導体のc軸(ベクトルVC)は、該III族窒化物半導体のa軸又はm軸の方向に傾斜を成すことができる。III族窒化物半導体レーザ11がa軸又はm軸の方向に傾斜したc軸の基板17を用いて作製されるとき、III族窒化物半導体レーザ11は異方的な熱膨張係数を有する。この半導体レーザ11では、半導体積層19は、電極15が接触を成すp型III族窒化物半導体(例えば「層33」)を含み、基板17の主面17aは、第1基準面(例えばSc)に対して10度以上の角度で傾斜することが好ましい。この光モジュール10及び窒化物半導体レーザ装置1によれば、半導体積層19が基板17の主面17a上に設けられるので、電極15とp型窒化ガリウム系半導体層との接合面30aも基準面(例えば面Sc)に対して10度以上の角度で傾斜する。また、接合面30aも基準面(例えば面Sc)に対して170度以下の角度で傾斜する。
In one form of the
基板17の半極性面17aが該六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸に対してm軸の方向に63度以上80度以下の範囲内の角度ALPHAで傾斜するとき、電極15と該電極15が接触を成すp型コンタクト層33との界面30aも、上記の角度ALPHAで傾斜する。
When the semipolar surface 17a of the substrate 17 is inclined with respect to the c-axis of the hexagonal gallium nitride semiconductor at an angle ALPHA within a range of not less than 63 degrees and not more than 80 degrees in the m-axis direction, the
上記の角度範囲では、III族窒化物半導体レーザ11のp側の電極15は、電流−電圧特性の劣化を引き起こしやすい。電流−電圧特性の劣化の一例では、良好なオーミック特性が失われて、電極15の電流−電圧特性がショットキー特性又はショットキー特性に近い特性を示すように劣化する。このような電極特性劣化は、発明者の知見によれば、窒化ガリウム系半導体の半極性面上に形成される電極15において顕著に生じる。III族窒化物半導体レーザ11が、例えば製造後の摂氏200度程度のプロセス温度によるストレスにさらされるとき、電極15の電流−電圧特性は容易に劣化してしまう。しかしながら、高い熱伝導性を有するコレット51を用いた実装では、実装の際の電極の特性劣化(つまり、熱劣化)を低減できる。また、サブマウント3の熱膨張係数を窒化ガリウム系半導体の熱膨張係数に近いとき、電極の特性劣化(つまり、熱劣化)だけでなく、サブマウントの熱望膨張係数とIII族窒化物半導体レーザ11との熱膨張係数との差により特性変動を低減できる。
In the above angle range, the p-
図7を参照すると、電極15は、レーザ構造体13の半導体積層19上に設けられる。半導体積層19は、第1のクラッド層21と、第2のクラッド層23と、活性層25とを含む。第1のクラッド層21は、第1導電型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばn型AlGaN、n型InAlGaN等からなる。第2のクラッド層23は、第2導電型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばp型AlGaN、p型InAlGaN等からなる。活性層25は、第1のクラッド層21と第2のクラッド層23との間に設けられる。活性層25は窒化ガリウム系半導体層を含み、この窒化ガリウム系半導体層は例えば井戸層25aである。活性層25は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層25bを含み、井戸層25aは障壁層25bの間に設けられており、これら層25a、25bは交互に配列されている。井戸層25aは、例えばInGaN等からなり、障壁層25bは例えばGaN、InGaN等からなる。活性層25は量子井戸構造を含むことができる。第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25は、半極性の主面17aの法線軸NXに沿って配列されている。半極性の主面17aの利用により、波長480nm以上540nm以下の光の発生に好適である。この窒化物半導体レーザ装置1及び光モジュール10によれば、III族窒化物半導体レーザ11は、緑色及びその隣接色の光を示す上記波長範囲内のレーザ発振を提供できる。また、半導体レーザ11では、活性層25は510nm以上540nm以下の範囲に発振波長を有するように設けられることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置1及び光モジュール10によれば、半導体レーザ11は、緑色光を示す上記波長範囲内のレーザ発振を提供できる。
Referring to FIG. 7, the
本実施例における半導体レーザ11では、六方晶系III族窒化物半導体のc軸は六方晶系III族窒化物半導体のm軸の方向に傾斜している。これ故に、レーザ構造体13は、六方晶系III族窒化物半導体のm軸及び法線軸NXによって規定されるm−n面に交差する第1の端面27及び第2の端面29を含む。なお、六方晶系III族窒化物半導体のc軸は六方晶系III族窒化物半導体のa軸の方向に傾斜していることができ、この傾斜のとき、レーザ構造体13の第1の端面27及び第2の端面29は、六方晶系III族窒化物半導体のa軸及び法線軸NXによって規定されるa−n面に交差し、へき開面ではない割断面からなる。或いは、第1の端面27及び第2の端面29は、基板17の主面17aとm−n面(又はa−n面)との両方に直交する面に交差していてもよい。
In the
図7を参照すると、直交座標系S及び結晶座標系CRが描かれている。法線軸NXは、直交座標系SのZ軸の方向に向く。主面17aは、直交座標系SのX軸及びY軸により規定される所定の平面に平行に延在する。また、代表的なc面Scが描かれている。基板17の六方晶系III族窒化物半導体のc軸は、六方晶系III族窒化物半導体のm軸の方向に法線軸NXに対してゼロより大きい角度ALPHAで傾斜している。 Referring to FIG. 7, an orthogonal coordinate system S and a crystal coordinate system CR are drawn. The normal axis NX is directed in the direction of the Z axis of the orthogonal coordinate system S. The main surface 17a extends in parallel to a predetermined plane defined by the X axis and the Y axis of the orthogonal coordinate system S. Further, a representative c-plane Sc is drawn. The c-axis of the hexagonal group III nitride semiconductor of the substrate 17 is inclined at an angle ALPHA greater than zero with respect to the normal axis NX in the m-axis direction of the hexagonal group III nitride semiconductor.
半導体レーザ11は、絶縁膜31を更に備える。絶縁膜31はレーザ構造体13の半導体積層19の表面19aを覆っており、半導体積層19は絶縁膜31と基板17との間に位置する。基板17は六方晶系III族窒化物半導体からなる。絶縁膜31は開口31aを有し、開口31aは半導体積層19の表面19aと上記のm−n面との交差線LIXの方向に延在し、例えばストライプ形状を成す。電極15は、開口31aを介して半導体積層19の表面19a(例えば第2導電型のコンタクト層33)に接触を成しており、上記の交差線LIXの方向に延在する。半導体レーザ11では、レーザ導波路は、第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25を含み、また上記の交差線LIXの方向に延在する。電極15及び絶縁膜31上には、コレット51に接触するパッド電極16が設けられていてもよい。
The
基板17の主面17aは六方晶系窒化ガリウム系半導体からなり、基板17の主面17は該六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸に対して傾斜した半極性面を有する。半導体積層19は基板17の主面17a上にエピタキシャルに成長された複数の半導体層21、20、23、33を含む。この窒化物半導体レーザ装置によれば、六方晶系窒化ガリウム系半導体の半極性面上に半導体積層を作製可能である。基板17の主面17aは六方晶系窒化ガリウムからなることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置1によれば、良好な結晶品質のGaN上に半導体積層を作製可能である。
The main surface 17a of the substrate 17 is made of a hexagonal gallium nitride semiconductor, and the main surface 17 of the substrate 17 has a semipolar surface inclined with respect to the c-axis of the hexagonal gallium nitride semiconductor. The
半導体レーザ11では、既に説明したように、c軸がm軸の方向に傾斜するとき、第1の端面27及び第2の端面29は、六方晶系III族窒化物半導体のm軸及び法線軸NXによって規定されるm−n面に交差する(或いは、c軸がa軸の方向に傾斜するとき、第1の端面27及び第2の端面29は、六方晶系III族窒化物半導体のm軸及び法線軸NXによって規定されるa−n面に交差する)。III族窒化物半導体レーザ11のレーザ共振器は第1及び第2の端面27、29を含み、第1の端面27及び第2の端面29の一方から他方への導波路軸の方向に、レーザ導波路が延在している。レーザ構造体13は第1の面13a及び第2の面13bを含み、第1の面13aは第2の面13bの反対側の面である。これらの端面は、c軸の傾斜方向とレーザ導波路の延在方向とに応じて、へき開面或いは割断面であることができる。第1及び第2の端面27、29は、第1の面13aのエッジ13cから第2の面13bのエッジ13dまで延在する。本実施例では、レーザ導波路はn−m面にそって延在しており、第1及び第2の端面27、29は、c面、m面又はa面といったこれまでのへき開面とは異なり、光共振器のための割断面からなる。基板17は、例えばGaN等からなることができる。該窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な端面27、29を得ることができる。
In the
この半導体レーザ11によれば、レーザ共振器を構成する第1及び第2の端面27、29がm−n面に交差する。これ故に、m−n面と半極性面17aとの交差線の方向に延在するレーザ導波路を設けることができる。これ故に、III族窒化物半導体レーザ11は、低しきい値電流を可能にするレーザ共振器を有することになる。
According to this
第1及び第2の端面27、29の少なくとも一方、又はそれぞれに設けられた誘電体多層膜43a、43bを更に備えることができる。これらの端面27、29にも端面コートを適用できる。誘電体多層膜43a、43bにより、端面コートにより反射率を調整できる。
半導体レーザ11は、n側光ガイド層35及びp側光ガイド層37を含む。n側光ガイド層35は、第1の部分35a及び第2の部分35bを含み、n側光ガイド層35は例えばGaN、InGaN等からなる。p側光ガイド層37は、第1の部分37a及び第2の部分37bを含み、p側光ガイド層37は例えばGaN、InGaN等からなる。キャリアブロック層39は、例えば第1の部分37aと第2の部分37bとの間に設けられる。
The
半導体レーザ11は、窒化ガリウム系半導体からなる主面上に設けられた光ガイド層35と活性層25との界面30bは、窒化ガリウム系半導体のc軸と窒化ガリウム系半導体のm軸とによって規定されるc−m面に直交している。活性層25と光ガイド層35との界面30bは、c軸の方向を示すc軸ベクトルからm軸の方向を示すm軸ベクトルに向かう方向に、c軸に直交するc面から角度ALPHAの傾斜を成していることができる。真空コレット51を用いた実装時の温度制御が有効な作用する半極性面の一形態は、例えば上記の界面がc軸ベクトルからm軸ベクトルに向かう方向にc面から傾斜する。
In the
基板17の裏面17bには別の電極41が設けられ、電極41は例えば基板17の裏面17bを覆っている。上記の光ガイド層35、37及び活性層25は、発光層20を構成する。
Another
半導体積層19は光ガイド層35を含み、光ガイド層35は活性層25と接触を成し、活性層25と光ガイド層35との界面30bは、窒化ガリウム系半導体のc軸に直交するc面から角度ALPHAの傾斜を成すことができる。活性層25と光ガイド層35との界面30bが上記の傾斜を成すとき、III族窒化物半導体レーザ11では、角度ALPHAは活性層25の面方位を規定する。例えば、角度ALPHAが63度以上80度未満の範囲にあるとき、緑色及びその隣接波長の光を生成するIII族窒化物半導体レーザの作製に好適である。
The
半導体レーザ11では、半導体積層19は、第1導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層21、35a)、発光層20及び第2導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層37a、23、33)を含む。第1導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層21、35a)、発光層20及び第2導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層37b、23、33)は法線軸NXの方向に順に配列されている。電極15は、第2導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層37a、23、33)の主面に接触を成す。第1導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層21、35a)、発光層20及び第2導電型III族窒化物半導体領域(例えば半導体層37b、23、33)は、それぞれ、法線軸NXに直交する第1〜第3の基準平面R1、R2、R3に沿って延在する。
In the
窒化物半導体レーザ装置1では、基板17が半導体レーザ11の半導体積層19とサブマウント3との間に設けられている。この窒化物半導体レーザ装置1では、いわゆるpアップ形態でIII族窒化物半導体レーザ11が実装される。活性層25が基板17に比べてサブマウント3の主面3aから離れている。窒化物半導体レーザ装置1は、半導体レーザ11の電極(例えば電極15)とサブマウント3の主面3aとの間に位置する(例えば、半田)接着部材7を介して熱的プロセスを介して形成される接合を含む。電極41はサブマウント3の電極5に接着部材7を介して固定される。
In the nitride
窒化物半導体レーザ装置1では、無極性又は半極性の主面17aは、該六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸に対して10度以上170度以下の範囲内の角度ALPHAで傾斜していることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置1によれば、上記の角度範囲においては、緑色領域の発光に適した活性層を作製するうことができる。極性の主面17aは0度以上10度以下の範囲内にあることができる。
In the nitride
基板17の半極性の主面17aが該六方晶系窒化ガリウム系半導体のc軸に対してm軸の方向に10度以上170度以下の範囲内の角度ALPHAで傾斜するとき、活性層25の発光のピーク波長は500nm以上540nm以下の範囲にあることができる。III族窒化物半導体レーザ11の半導体積層19がc面ではなく主面17a上に作製されるので、このIII族窒化物半導体レーザ11は上記の波長範囲の発光(例えば緑色の発光)を提供できる。電極5のための金属層が、半田材と異なり該半田材より高い融点の金属からなる。
When the semipolar main surface 17a of the substrate 17 is inclined at an angle ALPHA within a range of 10 degrees to 170 degrees in the m-axis direction with respect to the c-axis of the hexagonal gallium nitride semiconductor, the
半導体レーザ11では、基板17がIII族窒化物の半極性主面17aを有する。また、半導体レーザ11のエピタキシャル層構造は、基板17の半極性主面17a上に設けられ、III族窒化物半導体からなる活性層を含むことが好ましい。この半導体レーザ11は、半極性面17a上に作製される。この発光素子の電極の性能は、III族窒化物半導体素子のなかでも実装の際の熱に敏感である。コレット51を用いた上記の作製方法によれば、実装の際における電極性能の低下を抑制できる。
In the
図8は、図1に示された工程フローに通して作製された半導体レーザモジュールを示す図面である。図8の(a)部を参照すると、半導体レーザモジュール71aが示される。図8の(b)部には、リッジ構造の拡大が示される。ステム73aは、第1方向に延在する貫通孔及び該貫通孔に保持されたリード端子77a、77b、77cを含む金属ベースと、該金属ベースの上に設けられ側面を有する金属台座75とを含む。半導体レーザ装置61aは、ステム73aの金属ベース上の金属台座(例えば、ヒートシンク)75の側面上に搭載される。III族窒化物半導体レーザ12はサブマウント3に導電性接着剤を介してしっかりと固定される。III族窒化物半導体レーザ12は、リッジ構造を有する点を除いてIII族窒化物半導体レーザ11と同じ構造を有することができる。ステム73a上に、レンズ74を保持するレンズキャップ73bが設けられ、ステム73a及びレンズキャップ73bはパッケージ73を構成する。金属製のステム73aは例えば鉄製であり、レンズキャップ73bの金属部分も鉄製である。金属台座(ヒートシンク)75は熱伝導性に優れた例えば銅製である。ステム73aはリード端子77a、77b、77cを支持している。リード端子77aは、ボンディングワイヤ79aを介して半導体レーザ11のアノード電極に接続される。リード端子77bは、サブマウント3の搭載面3a上の電極層にボンディングワイヤ79bを介して接続される。リード端子77cは、ステム73に接続される。この光モジュール71aによれば、窒化物半導体レーザ装置1のIII族窒化物半導体レーザ12からの熱は金属台座75を介して金属ベースに伝導する。
FIG. 8 is a drawing showing a semiconductor laser module fabricated through the process flow shown in FIG. Referring to FIG. 8A, a
(実施例1)
窒化物半導体レーザ装置の一実施例を説明する。III族窒化物半導体レーザ素子を準備する。本実施例では、III族窒化物半導体レーザ素子を以下の工程により形成することによって準備する。
Example 1
An embodiment of a nitride semiconductor laser device will be described. A group III nitride semiconductor laser device is prepared. In this example, a group III nitride semiconductor laser device is prepared by forming the following steps.
(III族窒化物半導体レーザ素子の作製)
図9に示すレーザダイオード構造を作製する。c軸がm軸方向に75度オフしたGaNウエハ90を準備した。このGaNウエハ90の主面の面方位は{20−21}面である。GaNウエハ90を成長炉に配置した後に、アンモニア及び水素の雰囲気中で熱処理を行う。熱処理温度は摂氏1100度であり、熱処理時間は約10分である。熱処理の後に、TMG(98.7μmol/分)、TMA(8.2μmol/分)、NH3(6slm)、SiH4を成長炉に供給して、クラッド層のためのn型AlGaN層91をGaNウエハ90上に摂氏1150度で成長する。n型AlGaN層91の厚さは2300nmである。n型AlGaN層91の成長速度は46.0nm/分である。n型AlGaN層91のAl組成は0.04である。
(Production of Group III Nitride Semiconductor Laser Device)
The laser diode structure shown in FIG. 9 is produced. A
次いで、TMG(98.7μmol/分)、NH3(5slm)、SiH4を成長炉に供給して、n型AlGaN層91上にn型GaN層92を摂氏1150度で成長する。n型GaN層92の厚さは50nmである。n型GaN層92の成長速度は58.0nm/分である。TMG(24.4μmol/分)、TMI(4.6μmol/分)、NH3(6slm)を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープInGaN層93aをn型GaN層94上に摂氏840度で成長する。n型InGaN層93aの厚さは65nmである。n型InGaN層93aの成長速度は6.7nm/分である。アンドープInGaN層93aのIn組成は0.05である。次いで活性層94を形成する。TMG(15.6μmol/分)、TMI(29.0μmol/分)、NH3(8slm)を成長炉に供給して、アンドープInGaN井戸層を摂氏745度で成長する。InGaN層の厚さは3nmである。InGaN層の成長速度は3.1nm/分である。
Next, TMG (98.7 μmol / min), NH 3 (5 slm), and SiH 4 are supplied to the growth reactor to grow the n-
次いで、成長炉の温度を摂氏745度に維持しながら、TMG(15.6μmol/分)、TMI(0.3μmol/分)、NH3(8slm)を成長炉に供給して、アンドープGaN層をInGaN層上に摂氏745度で成長する。GaN層の厚さは1nmである。GaN層の成長速度は3.1nm/分である。アンドープGaN層を成長した後に、成長炉の温度を摂氏745度から摂氏870度に変更する。TMG(24.4μmol/分)、TMI(1.6μmol/分)、NH3(6slm)を成長炉に供給して、障壁層のためのアンドープInGaN層をアンドープInGaN井戸層上に摂氏870度で成長する。InGaN層の厚さは15nmである。InGaN層の成長速度は6.7nm/分である。アンドープInGaN層のIn組成は0.02である。 Next, while maintaining the temperature of the growth furnace at 745 degrees Celsius, TMG (15.6 μmol / min), TMI (0.3 μmol / min), NH 3 (8 slm) was supplied to the growth furnace, and the undoped GaN layer was formed. Grows on the InGaN layer at 745 degrees Celsius. The thickness of the GaN layer is 1 nm. The growth rate of the GaN layer is 3.1 nm / min. After growing the undoped GaN layer, the temperature of the growth furnace is changed from 745 degrees Celsius to 870 degrees Celsius. TMG (24.4 μmol / min), TMI (1.6 μmol / min), NH 3 (6 slm) was supplied to the growth reactor, and an undoped InGaN layer for the barrier layer was formed on the undoped InGaN well layer at 870 degrees Celsius. grow up. The thickness of the InGaN layer is 15 nm. The growth rate of the InGaN layer is 6.7 nm / min. The In composition of the undoped InGaN layer is 0.02.
次いで、成長炉の温度を摂氏870度から摂氏745度に変更する。この後に、TMG(15.6μmol/分)、TMI(29.0μmol/分)、NH3(8slm)を成長炉に供給して、アンドープInGaN井戸層をInGaN層上に摂氏745度で成長する。InGaN層の厚さは3nmである。InGaN層の成長速度は3.1nm/分である。アンドープInGaN層のIn組成は0.25である。 Next, the temperature of the growth furnace is changed from 870 degrees Celsius to 745 degrees Celsius. Thereafter, TMG (15.6 μmol / min), TMI (29.0 μmol / min), and NH 3 (8 slm) are supplied to the growth reactor to grow an undoped InGaN well layer on the InGaN layer at 745 degrees Celsius. The thickness of the InGaN layer is 3 nm. The growth rate of the InGaN layer is 3.1 nm / min. The In composition of the undoped InGaN layer is 0.25.
井戸層及び障壁層の成長を2回繰り返して行う。この後に、TMG(13.0μmol/分)、TMI(4.6μmol/分)、NH3(6slm)を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープInGaN層93bを活性層94上に摂氏840度で成長する。InGaN層93bの厚さは65nmである。InGaN層93bの成長速度は6.7nm/分である。次いで、TMG(98.7μmol/分)、NH3(5slm)を成長炉に供給して、アンドープGaN層96をInGaN層93b上に摂氏1100度で成長する。GaN層96の厚さは50nmである。GaN層96の成長速度は58.0nm/分である。アンドープInGaN層93bのIn組成は0.05である。
The growth of the well layer and the barrier layer is repeated twice. Thereafter, TMG (13.0 μmol / min), TMI (4.6 μmol / min), and NH 3 (6 slm) are supplied to the growth reactor, and an
次いで、TMG(16.6μmol/分)、TMA(2.8μmol/分)、NH3(6slm)、Cp2Mgを成長炉に供給して、p型AlGaN層97をGaN層96上に摂氏1100度で成長する。AlGaN層97の厚さは20nmである。AlGaN層97の成長速度は4.9nm/分である。p型AlGaN層97のAl組成は0.15である。TMG(36.6μmol/分)、TMA(3.0μmol/分)、NH3(6slm)、Cp2Mgを成長炉に供給して、p型AlGaN層98をp型AlGaN層97上に摂氏1100度で成長する。AlGaN層98の厚さは400nmである。Alの組成は0.06である。AlGaN層98の成長速度は13.0nm/分である。また、TMG(34.1μmol/分)、NH3(5slm)、Cp2Mgを成長炉に供給して、p型GaN層99をp型AlGaN層98上に摂氏1100度で成長する。GaN層99の厚さは50nmである。p型GaN層99の成長速度は18.0nm/分である。これらの工程によってエピタキシャルウエハが作製される。
Next, TMG (16.6 μmol / min), TMA (2.8 μmol / min), NH 3 (6 slm), and Cp 2 Mg are supplied to the growth reactor, and the p-
このエピタキシャルウエハを用いてリッジ構造及びアノードANを形成すると共に、エピタキシャルウエハを用いてカソードCTを形成して基板生産物を作製する。この後に、基板生産物を分離して個々のレーザダイオードを作製できる。アノード電極は、例えばリッジ構造の上面に設けられた10マイクロメートル幅のストライプ窓を有する絶縁膜95を介してp型GaN層に電気的に接続される。この基板生産物を切断して一対の共振器のための端面を形成する。600マイクロメートルの共振器長及び2マイクロメートルのリッジ幅のレーザダイオードLD0を作製する。
A ridge structure and an anode AN are formed using this epitaxial wafer, and a cathode CT is formed using the epitaxial wafer to produce a substrate product. After this, the substrate products can be separated to produce individual laser diodes. The anode electrode is electrically connected to the p-type GaN layer via an insulating
図10は、p型窒化ガリウム系半導体に接触を成すアノード電極にパラジウム電極において、アノード電極を形成した後に加わる熱処理の温度とアノード電極の接触抵抗との関係を示す図面である。図10の特性では、横軸に熱処理の温度をアニール温度として示し、縦軸に接触抵抗を示す。図10に示されるように、窒化ガリウム系半導体のp型オーミック電極は、c面及び半極性面(例えばm軸方向にc面から75度傾斜した半極性面)の両方においても熱処理に対する変動を示す。半極性面における変動は、c面に比べて半極性面で大きい。半極性面では、アニール温度が摂氏200度を超えると、接触抵抗の変動が大きくなる。接触抵抗におけるこのような振る舞いは、m軸方向にc面から10度〜170度の角度範囲で傾斜した半極性面において観察される。接触抵抗の許容上限は、例えば1×10−2Ω・cm2程度であり、好ましくは、5×10−3Ω・cm2程度である。 FIG. 10 is a drawing showing the relationship between the temperature of the heat treatment applied after the anode electrode is formed and the contact resistance of the anode electrode in the case where the anode electrode in contact with the p-type gallium nitride semiconductor is a palladium electrode. In the characteristics shown in FIG. 10, the horizontal axis indicates the heat treatment temperature as the annealing temperature, and the vertical axis indicates the contact resistance. As shown in FIG. 10, the p-type ohmic electrode of a gallium nitride-based semiconductor exhibits fluctuations due to heat treatment both in the c-plane and the semipolar plane (for example, a semipolar plane inclined 75 degrees from the c-plane in the m-axis direction). Show. The fluctuation in the semipolar plane is larger in the semipolar plane than in the c plane. On the semipolar surface, when the annealing temperature exceeds 200 degrees Celsius, the contact resistance varies greatly. Such behavior in the contact resistance is observed in a semipolar plane inclined in an angle range of 10 degrees to 170 degrees from the c plane in the m-axis direction. The allowable upper limit of the contact resistance is, for example, about 1 × 10 −2 Ω · cm 2 , and preferably about 5 × 10 −3 Ω · cm 2 .
図11及び図12は、コレットの冷却性能を評価するシミュレーション結果を示す。シミュレーションのモデルを以下に示す。図11は、レーザとコレットとの全体的な温度分布を示す。図11では、コレットにおける温度分布を示し、摂氏229度から摂氏72度までの範囲においていくつかの等温線が描かれている。ここで、「T72」という表記は、摂氏72度の等温線を示し、他の数値も同様に温度を表す。図12は、レーザとコレットとの接触部分を拡大してその温度分布を示す。図12では、コレット及び半導体レーザにおける温度分布を示し、摂氏340度から摂氏103度までの範囲においていくつかの等温線が描かれている。
・半導体レーザ。
熱伝導率:130W/(m・K)、窒化ガリウムの熱伝導率の値。
厚さ:100μm。
幅:400μm。
・コレット。
先端部の接触面の幅:20μm。
先端部の接触面の間隔:20μm。
先端部の熱伝導率:398W/(m・K)、銅の熱伝導率の値。
・温度の境界条件。
半導体レーザの裏面温度:摂氏340度。
半導体レーザ及びコレットの雰囲気の温度:摂氏25度。
例えばリッジ構造の幅は2μm程度であり、リッジ構造の高さは1μmであるので、簡単のために半導体レーザの表面は平坦であるモデルを用いる。
11 and 12 show simulation results for evaluating the cooling performance of the collet. The simulation model is shown below. FIG. 11 shows the overall temperature distribution of the laser and collet. In FIG. 11, the temperature distribution in the collet is shown, and several isotherms are drawn in a range from 229 degrees Celsius to 72 degrees Celsius. Here, the notation “T72” indicates an isotherm of 72 degrees Celsius, and the other numerical values similarly represent temperatures. FIG. 12 shows the temperature distribution by enlarging the contact portion between the laser and the collet. FIG. 12 shows temperature distributions in the collet and the semiconductor laser, and several isotherms are drawn in a range from 340 degrees Celsius to 103 degrees Celsius.
・ Semiconductor laser.
Thermal conductivity: 130 W / (m · K), the value of thermal conductivity of gallium nitride.
Thickness: 100 μm.
Width: 400 μm.
・ Collet.
The width of the contact surface at the tip: 20 μm.
Distance between contact surfaces at the tip: 20 μm.
Thermal conductivity at the tip: 398 W / (m · K), copper thermal conductivity value.
• Temperature boundary conditions.
Semiconductor laser back surface temperature: 340 degrees Celsius.
Temperature of semiconductor laser and collet atmosphere: 25 degrees Celsius.
For example, since the width of the ridge structure is about 2 μm and the height of the ridge structure is 1 μm, a model in which the surface of the semiconductor laser is flat is used for simplicity.
図12を参照すると、コレット先端部の突起部の温度は摂氏250度と見積もられ、半導体レーザの表面及びリッジ部分も同じ温度であると見積もられる。発明者の知見によれば、コレットの接触面積、半導体レーザの厚み、コレット接触面の間隔等によって半導体レーザにおける温度分布は変化する。 Referring to FIG. 12, the temperature of the protrusion at the tip of the collet is estimated to be 250 degrees Celsius, and the surface of the semiconductor laser and the ridge portion are estimated to be the same temperature. According to the inventor's knowledge, the temperature distribution in the semiconductor laser varies depending on the contact area of the collet, the thickness of the semiconductor laser, the interval between the collet contact surfaces, and the like.
図13は、実施例に従って半極性面上に形成された半導体レーザの順方向の駆動電圧Vfの変動に係る特性図面であり、半導体レーザの実装の前後において駆動電圧Vf(前)、Vf(後)を測定したとき、これらの駆動電圧の差(△V=Vf(後)−Vf(前))を単位(ボルト)で示している。図13を参照すると、△Vは、横軸の温度が摂氏250度あたりまでは僅かな増加を示しながら、横軸の温度が摂氏250度と摂氏300度の間の当たりで大きく変動している。図13の特性からは、電極形成後の熱処理温度は摂氏250度以下であることが好ましい。また、図13の特性と様々な他の実験結果とから、電極形成後の熱処理温度は、摂氏250度よりも大きな摂氏260度以下であってもよいことが示される。 FIG. 13 is a characteristic diagram relating to fluctuations in the forward drive voltage Vf of the semiconductor laser formed on the semipolar surface according to the embodiment. The drive voltages Vf (front) and Vf (rear) before and after mounting the semiconductor laser. ) Is measured, the difference between these drive voltages (ΔV = Vf (rear) −Vf (front)) is shown in units (volts). Referring to FIG. 13, ΔV shows a slight increase up to about 250 degrees Celsius while the temperature on the horizontal axis shows a slight increase up to about 250 degrees Celsius, while the temperature on the horizontal axis varies greatly between about 250 degrees Celsius and 300 degrees Celsius. . From the characteristics of FIG. 13, the heat treatment temperature after electrode formation is preferably 250 degrees Celsius or less. Further, the characteristics of FIG. 13 and various other experimental results indicate that the heat treatment temperature after electrode formation may be 260 degrees centigrade or higher, which is larger than 250 degrees centigrade.
緑色半導体レーザは半極性GaN領域上に作製される。この半極性GaNに接触を成すPd電極(p側電極)は比較的低温の熱処理(例えば摂氏210度、5秒)にさらすと、オーミック的特性からショットキ特性のような特性への変化を示すようになる。このため、摂氏200度の融点程度の低温半田(例えばSnAg)が実装に適用可能である。AuSn半田の使用は、半導体レーザの信頼性に関しては良い結果を提供でき、例えば数百〜数千時間の動作時間を越える動作において良い結果を提供できる。電極のショットキ化を避けながら、半田材の選択肢を広げると共に比較的高い融点の半田(例えば摂氏305度の融点のAuSn半田)の使用を可能にすることが好ましい。 The green semiconductor laser is fabricated on the semipolar GaN region. When the Pd electrode (p-side electrode) in contact with the semipolar GaN is exposed to a relatively low temperature heat treatment (for example, 210 degrees Celsius, 5 seconds), it shows a change from ohmic characteristics to characteristics such as Schottky characteristics. become. For this reason, low-temperature solder (for example, SnAg) having a melting point of about 200 degrees Celsius is applicable for mounting. The use of AuSn solder can provide good results with respect to the reliability of the semiconductor laser, such as good results in operation exceeding operating times of hundreds to thousands of hours. While avoiding Schottky of the electrodes, it is preferable to expand the choice of solder materials and enable the use of solder having a relatively high melting point (for example, AuSn solder having a melting point of 305 degrees Celsius).
本実施の形態で説明されたコレットを使用することにより、半導体レーザチップ裏面の温度を摂氏305度にまで加熱した際に、半導体レーザチップ表面の電極近傍の温度を摂氏210度以下の温度に保つことができる。また、リッジ構造を有する半導体レーザをpアップ形態で実装する際にも、適用可能な製造方法が提供される。リッジ構造で規定される導波路全体を延在方向にわたって冷却することができる。コレットの突起部の間隔は、リッジ構造の幅(例えば2μm)より大きく、実装時にコレットの操作の制御性を考慮して例えば10μm以上であることが好ましい。リッジ部に十分な冷却性能を提供するために、コレットの突起部の間隔は例えば50μm以下であることが好ましい。また、コレットからの放熱性を良くするため、コレット先端部は熱伝導率の高い材料からなることが好ましい。好ましくは、コレット先端部の材料は銅であり、発明者の見積もりから熱伝導率300W/(m・K)以上の材料、金属であることが好ましい。 By using the collet described in this embodiment, when the temperature of the back surface of the semiconductor laser chip is heated to 305 degrees Celsius, the temperature in the vicinity of the electrode on the surface of the semiconductor laser chip is maintained at a temperature of 210 degrees Celsius or less. be able to. Also, a manufacturing method applicable to mounting a semiconductor laser having a ridge structure in a p-up configuration is provided. The entire waveguide defined by the ridge structure can be cooled in the extending direction. The interval between the protrusions of the collet is preferably larger than the width of the ridge structure (for example, 2 μm) and is, for example, 10 μm or more in consideration of controllability of the operation of the collet during mounting. In order to provide sufficient cooling performance to the ridge portion, the interval between the protrusions of the collet is preferably 50 μm or less, for example. In order to improve the heat dissipation from the collet, the collet tip is preferably made of a material having high thermal conductivity. Preferably, the material of the tip of the collet is copper, and it is preferable that the material is a metal or a metal having a thermal conductivity of 300 W / (m · K) or more from the inventors' estimation.
このような構造の真空コレットにおいて、c面GaN基板上に形成される半導体レーザの実装時には、コレットで真空吸着を行ってチップ搬送を行う。一方、加熱を行う実装時には真空吸着を止めることができるけれども、半導体レーザのリッジ部を冷却するためには、加熱を行う実装時にも真空吸着を続けることが好ましい。真空吸着の持続によりリッジ構造の両側の位置する突起部にそって気体の流れが生じるので、コレットの先端構造に基づく作用だけでなく、コレットの先端構造及び実装時(はんだ融着のための加熱時)における真空吸着からの流体の流れの作用によっても、冷却が行われる。 In the vacuum collet having such a structure, when the semiconductor laser formed on the c-plane GaN substrate is mounted, the chip is conveyed by vacuum suction with the collet. On the other hand, although vacuum suction can be stopped at the time of mounting for heating, it is preferable to continue vacuum suction at the time of mounting for heating in order to cool the ridge portion of the semiconductor laser. Since the gas flow is generated along the protrusions located on both sides of the ridge structure due to the continuous vacuum adsorption, not only the action based on the collet tip structure but also the collet tip structure and mounting (heating for solder fusion) Cooling also takes place by the action of the fluid flow from the vacuum suction at the time.
これらの冷却機構により、リッジ構造の半導体レーザを実装するとき、チップ裏面の温度をはんだ融点まで高くしても、リッジ構造の近傍温度上昇を抑制することができる。これにより、窒化ガリウム系半導体の半極性基板上に作成される半導体レーザにp側電極(例えばPd電極)の特性変動を低減できる。具体的には、p型窒化ガリウム系半導体に接触を成すPd電極を熱劣化させずに、AuSn半田の融点程度に高い熱処理を適用できる。さらに、AuSn半田の使用により、高い長期信頼性を半導体レーザ装置や光モジュールに提供できる。 With these cooling mechanisms, when a semiconductor laser having a ridge structure is mounted, an increase in the temperature in the vicinity of the ridge structure can be suppressed even if the temperature on the back surface of the chip is raised to the solder melting point. Thereby, the characteristic fluctuation of the p-side electrode (for example, Pd electrode) can be reduced in the semiconductor laser formed on the semipolar substrate of the gallium nitride semiconductor. Specifically, a heat treatment that is as high as the melting point of AuSn solder can be applied without thermally degrading the Pd electrode that contacts the p-type gallium nitride semiconductor. Furthermore, by using AuSn solder, high long-term reliability can be provided to the semiconductor laser device and the optical module.
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment.
以上説明したように、本実施の形態によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法が提供される。また、本実施の形態によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、光モジュールを作製する方法が提供される。さらに、本実施の形態によれば、これらの方法に用いられるコレットが提供される。 As described above, according to the present embodiment, there is provided a method for manufacturing a semiconductor laser device that reduces fluctuations in electrode characteristics before and after mounting a semiconductor laser on a mounting member. Further, according to the present embodiment, there is provided a method for manufacturing an optical module that reduces fluctuations in electrode characteristics before and after mounting a semiconductor laser on a mounting member. Furthermore, according to this Embodiment, the collet used for these methods is provided.
1…窒化物半導体レーザ装置、3…サブマウント、3a…搭載部材主面、5…電極、7…接着部材、11…半導体レーザ、13…レーザ構造体、13a…第1の面、13b…第2の面、15…電極、17…基板、17a…主面、17b…裏面、19…半導体積層、19a…半導体領域表面、21…第1のクラッド層、23…第2のクラッド層、25…活性層、25a…井戸層、25b…障壁層、27、29…割断面、ALPHA…角度、Sc…c面、NX…法線軸、31…絶縁膜、31a…絶縁膜開口、35…n側光ガイド層、37…p側光ガイド層、39…キャリアブロック層、41…電極、43a、43b…誘電体多層膜、51…コレット、52…窪み、53、54…突起部、53a、54a…接触面、53b、54b…側面、71a、71b…半導体レーザモジュール、73a…ステム、73b…レンズキャップ、75…ヒートシンク、77a〜77c…リード端子、79a、79b…ボンディングワイヤ。
DESCRIPTION OF
Claims (21)
第1の方向に延在する窪みと、第1接触面及び第2接触面をそれぞれ、有する第1突起及び第2突起と、を含む真空コレットを準備する工程と、
前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザを搭載部品の上に置く工程と、
前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する工程と、
を備え、
前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、
前記第1及び第2接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、
前記第1及び第2突起は前記窪みを規定し、
前記第1及び第2接触面の各々は前記第1の方向に延在し、
前記半導体レーザは、前記第1部分及び第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分を含み、
前記半導体レーザの前記第3部分はリッジ構造を有し、
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの前記第1部分及び第2部分に接触しており、
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第1突起と前記第2突起との間に位置する、ことを特徴とする光モジュールを作製する方法。 A method for producing an optical module comprising:
Providing a vacuum collet that includes a recess extending in a first direction, and a first protrusion and a second protrusion, each having a first contact surface and a second contact surface;
Using the vacuum collet, placing a semiconductor laser having a ridge structure on a mounting component;
The first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are pressed against the first portion and the second portion of the semiconductor laser, respectively, and the temperature of the mounting component is increased without separating the vacuum collet from the semiconductor laser; Performing a descent to fix the semiconductor laser to the mounting component;
With
The semiconductor laser includes a group III nitride,
The first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor,
The first and second protrusions define the depression;
Each of the first and second contact surfaces extends in the first direction;
The semiconductor laser includes a first portion and a second portion, and a third portion provided between the first portion and the second portion,
The third portion of the semiconductor laser has a ridge structure;
In the step of fixing the semiconductor laser to the mounting component, the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are respectively formed on the semiconductor laser so as to cool the ridge structure of the semiconductor laser. Contacting the first part and the second part;
In the step of fixing the semiconductor laser to the mounting component, the ridge structure of the semiconductor laser is located between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet. How to make.
前記半導体レーザのエピタキシャル層構造は、前記基板の前記半極性主面上に設けられ、
前記エピタキシャル層構造は、III族窒化物半導体からなる活性層を含む、請求項1又は請求項2に記載された光モジュールを作製する方法。 The semiconductor laser includes a substrate having a semipolar main surface of a group III nitride,
The epitaxial layer structure of the semiconductor laser is provided on the semipolar main surface of the substrate,
The method for manufacturing an optical module according to claim 1, wherein the epitaxial layer structure includes an active layer made of a group III nitride semiconductor.
前記第1側面と前記第2側面との間隔は、50μm以下である、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The first protrusion has a first side surface that defines the recess, and the second protrusion has a second side surface that defines the recess,
The method for producing the optical module according to claim 1, wherein an interval between the first side surface and the second side surface is 50 μm or less.
前記第1側面と前記第2側面との間隔は、10μm以上である、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The first protrusion has a first side surface that defines the recess, and the second protrusion has a second side surface that defines the recess,
The method for producing the optical module according to claim 1, wherein an interval between the first side surface and the second side surface is 10 μm or more.
前記先端部は、銅、又は銅を含む銅合金を備える、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The tip of the vacuum collet includes the first contact surface and the second contact surface,
The said front-end | tip part is a method of producing the optical module described in any one of Claims 1-7 provided with the copper alloy containing copper or copper.
前記半田材はAuSnを含む、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The semiconductor laser is fixed to the mounting component via a solder material,
The method for producing an optical module according to claim 1, wherein the solder material includes AuSn.
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する際に、前記搭載部品の温度上昇から温度降下の期間において、前記減圧装置を用いて前記排気通路から排気を行う、請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The vacuum collet has an exhaust passage connected to a decompression device, and the exhaust passage communicates with the recess,
10. The semiconductor laser according to claim 1, wherein when the semiconductor laser is fixed to the mounting component, exhaust is performed from the exhaust passage using the decompression device during a period from a temperature increase to a temperature decrease of the mounting component. A method for producing the optical module according to one item.
前記真空コレットを前記半導体レーザから離した後に、前記真空コレットの先端部の温度を下げる工程と、
前記真空コレットの前記先端部の温度を下げた後に、該真空コレットを用いて、リッジ構造を有する別の半導体レーザを別の搭載部品の上に置く工程と、
前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面をそれぞれ前記別の半導体レーザの第1部分及び第2部分に押しつけて前記真空コレットを前記別の半導体レーザから離すことなく前記別の搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する工程と、
を更に備え、
前記別の半導体レーザはIII族窒化物を含み、
前記別の半導体レーザは、前記第1部分及び第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分を含み、
前記別の半導体レーザの前記第3部分はリッジ構造を有し、
前記別の半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面が、それぞれ、前記別の半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触しており、
前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第1突起と前記第2突起との間に位置する、請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 Separating the vacuum collet from the semiconductor laser after fixing the semiconductor laser to the mounting component;
Lowering the temperature of the tip of the vacuum collet after separating the vacuum collet from the semiconductor laser;
After lowering the temperature of the tip of the vacuum collet, using the vacuum collet, placing another semiconductor laser having a ridge structure on another mounting component;
The first and second contact surfaces of the vacuum collet are pressed against the first and second portions of the other semiconductor laser, respectively, so that the vacuum collet is not separated from the other semiconductor laser and the other mounting. A step of raising and lowering the temperature of the component to fix the another semiconductor laser to the other mounted component;
Further comprising
The another semiconductor laser includes a group III nitride,
The another semiconductor laser includes the first part and the second part, and a third part provided between the first part and the second part,
The third portion of the another semiconductor laser has a ridge structure;
In the step of fixing the other semiconductor laser to the mounting component, the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are respectively cooled so as to cool the ridge structure of the other semiconductor laser. Contacting the first and second portions of the other semiconductor laser;
In the step of fixing the another semiconductor laser to the other mounting component, the ridge structure of the another semiconductor laser is located between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet. The method to produce the optical module as described in any one of Claims 1-10.
前記電極はパラジウムを含む、請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The semiconductor laser includes an electrode in contact with the p-type group III nitride semiconductor having the ridge structure,
The method for producing an optical module according to claim 1, wherein the electrode contains palladium.
前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記窒化ガリウム系半導体のc軸と前記窒化ガリウム系半導体のm軸とによって規定されるc−m面に直交しており、
前記活性層と前記光ガイド層との前記界面は、前記c軸の方向を示すc軸ベクトルから前記m軸の方向を示すm軸ベクトルに向かう方向に、前記c軸に直交するc面から角度ALPHAの傾斜を成す、請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。 The semiconductor laser has a light guide layer and an active layer provided on a main surface made of a gallium nitride based semiconductor,
The interface between the active layer and the light guide layer is orthogonal to the cm plane defined by the c-axis of the gallium nitride semiconductor and the m-axis of the gallium nitride semiconductor;
The interface between the active layer and the light guide layer is angled from a c-plane orthogonal to the c-axis in a direction from a c-axis vector indicating the c-axis direction to an m-axis vector indicating the m-axis direction. The method of producing the optical module as described in any one of Claims 1-13 which makes | forms the inclination of ALPHA.
第1の方向に延在する窪みと、第1接触面及び第2接触面をそれぞれ、有する第1突起及び第2突起とを有する先端部と、
前記先端部を支持する支持部と、
を備え、
前記先端部は300W/(m・K)以上の材料からなり、
前記第1及び第2接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、
前記第1及び第2突起は前記窪みを規定し、
前記第1及び第2接触面の各々は前記第1の方向に延在し、
前記第1接触面及び前記第2接触面は、それぞれ、前記半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられ、
前記窪みは、前記半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられる、真空コレット。 A vacuum collet used in assembling a semiconductor laser having a ridge structure,
A tip portion having a recess extending in a first direction, and a first protrusion and a second protrusion, each having a first contact surface and a second contact surface;
A support part for supporting the tip part;
With
The tip portion is made of a material of 300 W / (m · K) or more,
The first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor,
The first and second protrusions define the depression;
Each of the first and second contact surfaces extends in the first direction;
The first contact surface and the second contact surface are each provided so as to be able to be pressed against the surface of the semiconductor laser,
The said hollow is a vacuum collet provided so that the ridge structure of the said semiconductor laser can be received.
前記第1突起は前記窪みを規定する第1側面を有すると共に、前記第2突起は前記窪みを規定する第2側面を有しており、
前記第1側面と前記第2側面との間隔は、50μm以下であり、
前記第1側面と前記第2側面との間隔は、10μm以上である、請求項19に記載された真空コレット。 The tip has an exhaust passage communicating with the depression,
The first protrusion has a first side surface that defines the recess, and the second protrusion has a second side surface that defines the recess,
An interval between the first side surface and the second side surface is 50 μm or less,
The vacuum collet according to claim 19, wherein a distance between the first side surface and the second side surface is 10 μm or more.
第1の方向に延在する窪みと、第1接触面及び第2接触面をそれぞれ、有する第1突起及び第2突起とを有する真空コレットを準備する工程と、
前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザをサブマウントの上に置く工程と、
前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記サブマウントの温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する工程と、
を備え、
前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、
前記第1及び第2接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、
前記第1及び第2突起は前記窪みを規定し、
前記第1及び第2接触面の各々は前記第1の方向に延在し、
前記半導体レーザは、前記第1部分及び第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分を含み、
前記半導体レーザの前記第3部分はリッジ構造を有し、
前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第1接触面及び前記第2接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの第1部分及び第2部分に接触しており、
前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第1突起と前記第2突起との間に位置する、半導体レーザ装置を作製する方法。 A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
Providing a vacuum collet having a recess extending in a first direction and a first protrusion and a second protrusion, respectively, having a first contact surface and a second contact surface;
Placing a semiconductor laser having a ridge structure on a submount using the vacuum collet;
The first and second contact surfaces of the vacuum collet are pressed against the first and second portions of the semiconductor laser, respectively, to increase the temperature of the submount without separating the vacuum collet from the semiconductor laser and Performing a descent to fix the semiconductor laser to the submount; and
With
The semiconductor laser includes a group III nitride,
The first and second contact surfaces are made of a material having a thermal conductivity larger than that of the gallium nitride semiconductor,
The first and second protrusions define the depression;
Each of the first and second contact surfaces extends in the first direction;
The semiconductor laser includes a first portion and a second portion, and a third portion provided between the first portion and the second portion,
The third portion of the semiconductor laser has a ridge structure;
In the step of fixing the semiconductor laser to the submount, the first contact surface and the second contact surface of the vacuum collet are respectively formed on the semiconductor laser so as to cool the ridge structure of the semiconductor laser. Contacting the first part and the second part,
In the step of fixing the semiconductor laser to the submount, a method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein the ridge structure of the semiconductor laser is located between the first protrusion and the second protrusion of the vacuum collet .
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2012
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