JP2899286B2 - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JP2899286B2 JP2899286B2 JP63084715A JP8471588A JP2899286B2 JP 2899286 B2 JP2899286 B2 JP 2899286B2 JP 63084715 A JP63084715 A JP 63084715A JP 8471588 A JP8471588 A JP 8471588A JP 2899286 B2 JP2899286 B2 JP 2899286B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体発光素子を有する光半導体装置に関
するもので、特に半導体レーザ装置を用いた光情報処理
装置や光通信等の光源として有効である。
するもので、特に半導体レーザ装置を用いた光情報処理
装置や光通信等の光源として有効である。
従来の技術 近年、半導体レーザ装置はコンパクトディスクやビデ
オディスク等の光情報処理装置の光源として広く使用さ
れている。しかしながら、半導体レーザ装置を安価に市
場へ提供するためのコストダウンは決して容易ではな
い。LEDや他の半導体デバイスにくらべて、半導体レー
ザのコストダウンが難しいのは、単に歩留まりの問題だ
けではなく、材料・部品等が高価であることも主因とし
て上げられる。現状の半導体レーザ装置は第５図に示す
ようなキャンタイプであり、約１μｍ厚の金メッキを施
したステム６と反射防止膜コート（以下ARコートと略記
する）の窓ガラス８を有するキャップ７、Siサブマウン
ト４およびレーザチップ３から構成されている。なお、
１はステム６に植設された外部リード、２はフォトダイ
オードである。このような構成ではコストを下げること
は極めて難しく、何らかのブレークスルーがないかぎ
り、半導体レーザのコストダウンは困難を極める。
オディスク等の光情報処理装置の光源として広く使用さ
れている。しかしながら、半導体レーザ装置を安価に市
場へ提供するためのコストダウンは決して容易ではな
い。LEDや他の半導体デバイスにくらべて、半導体レー
ザのコストダウンが難しいのは、単に歩留まりの問題だ
けではなく、材料・部品等が高価であることも主因とし
て上げられる。現状の半導体レーザ装置は第５図に示す
ようなキャンタイプであり、約１μｍ厚の金メッキを施
したステム６と反射防止膜コート（以下ARコートと略記
する）の窓ガラス８を有するキャップ７、Siサブマウン
ト４およびレーザチップ３から構成されている。なお、
１はステム６に植設された外部リード、２はフォトダイ
オードである。このような構成ではコストを下げること
は極めて難しく、何らかのブレークスルーがないかぎ
り、半導体レーザのコストダウンは困難を極める。
さらに、半導体レーザ装置は構造上、出射ビームが楕
円形であるために、それを補正するレンズ系が必要とな
り、光学系を構成するピックアップ全体も高価なものと
なっている。
円形であるために、それを補正するレンズ系が必要とな
り、光学系を構成するピックアップ全体も高価なものと
なっている。
発明が解決しようとする課題 現状のキャンタイプの半導体レーザ装置では、レーザ
チップ以外の部品であるステムやキャップが構成上高価
なため、コストダウンに限界がある。さらに、半導体レ
ーザ装置特有の楕円形出射ビームや非点収差といった光
学的な問題に対して、レーザ構造でこれらの問題を解決
しようとすれば、歩留まりの低下は避けられない。
チップ以外の部品であるステムやキャップが構成上高価
なため、コストダウンに限界がある。さらに、半導体レ
ーザ装置特有の楕円形出射ビームや非点収差といった光
学的な問題に対して、レーザ構造でこれらの問題を解決
しようとすれば、歩留まりの低下は避けられない。
本発明はこのような問題点を解決し、容易かつ安価に
作製できる構造の半導体レーザ装置を提供しようとする
ものである。
作製できる構造の半導体レーザ装置を提供しようとする
ものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本願発明の光半導体装置
は、半導体発光素子の活性領域を含んだ光出射端面に凹
所を設け、その凹所の少なくとも一部を利用して、その
凹所の一部の周辺の屈折率を他部の屈折率と相違させ
て、前記凹所と直近し一体化されたレンズを設けるもの
で、例えば、エッチドキャビティ法（参考文献；和田
他、昭和59年秋応物予稿集13p−Ｒ−５）によって形成
された活性領域近傍の凹所を利用し、成型樹脂がその表
面張力によって凹所のなかに入り込まないように構成さ
れている。
は、半導体発光素子の活性領域を含んだ光出射端面に凹
所を設け、その凹所の少なくとも一部を利用して、その
凹所の一部の周辺の屈折率を他部の屈折率と相違させ
て、前記凹所と直近し一体化されたレンズを設けるもの
で、例えば、エッチドキャビティ法（参考文献；和田
他、昭和59年秋応物予稿集13p−Ｒ−５）によって形成
された活性領域近傍の凹所を利用し、成型樹脂がその表
面張力によって凹所のなかに入り込まないように構成さ
れている。
作用 この構成の半導体レーザ装置は、従来のようにAuメッ
キが施されたステムやARコートの窓ガラス付のキャップ
といった高価な部品を使用することなく通常の樹脂封止
形の半導体装置と同じ材料とプロセスを用いて製作する
ことができる。さらに、プラスチック樹脂の外形をレン
ズ状に成型でき、かつ、活性領域近傍のくぼみのところ
では成型樹脂の表面張力によって、その断面形状をシリ
ンドリカルなレンズ状にすることができることから、出
射ビームの円形化あるいは平行化が可能となる。
キが施されたステムやARコートの窓ガラス付のキャップ
といった高価な部品を使用することなく通常の樹脂封止
形の半導体装置と同じ材料とプロセスを用いて製作する
ことができる。さらに、プラスチック樹脂の外形をレン
ズ状に成型でき、かつ、活性領域近傍のくぼみのところ
では成型樹脂の表面張力によって、その断面形状をシリ
ンドリカルなレンズ状にすることができることから、出
射ビームの円形化あるいは平行化が可能となる。
実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の
構造を示すものである。同図（ａ）は全体の外観斜視
図、同図（ｂ）はレーザチップ近傍の断面図である。
構造を示すものである。同図（ａ）は全体の外観斜視
図、同図（ｂ）はレーザチップ近傍の断面図である。
本発明の半導体レーザ装置は、図示するように、外部
リード１の１本の先端部にフォトダイオード２とレーザ
チップ３が取りつけられたSiサブマウント４とを固着
し、さらに、残余の外部リードとフォトダイオードおよ
びレーザチップの電極との間を金属細線で接続すること
によって形成した組立構体を透明樹脂５で封止した構造
となっている。なお、活性領域近傍に形成した凹所16の
部分は、透明樹脂の表面張力によって透明樹脂の浸入が
阻止されるため、中空部となる。この構造を得るための
構成部品と製造プロセスは、リードフレームを使用する
既知の樹脂封止形半導体装置と同様となる。
リード１の１本の先端部にフォトダイオード２とレーザ
チップ３が取りつけられたSiサブマウント４とを固着
し、さらに、残余の外部リードとフォトダイオードおよ
びレーザチップの電極との間を金属細線で接続すること
によって形成した組立構体を透明樹脂５で封止した構造
となっている。なお、活性領域近傍に形成した凹所16の
部分は、透明樹脂の表面張力によって透明樹脂の浸入が
阻止されるため、中空部となる。この構造を得るための
構成部品と製造プロセスは、リードフレームを使用する
既知の樹脂封止形半導体装置と同様となる。
第２図は本発明の半導体レーザ装置の製造プロセスを
示す図である。本発明の半導体レーザ装置の製造に際し
ては、まず、第２図（ａ）に示すように、エッチドキャ
ビティ形成技術（参考文献；和田他、昭和59年秋応物予
稿集13p−Ｒ−５）を用いて反射端面を形成する。１例
として化学エッチング法による反射端面の形成プロセス
を説明する。
示す図である。本発明の半導体レーザ装置の製造に際し
ては、まず、第２図（ａ）に示すように、エッチドキャ
ビティ形成技術（参考文献；和田他、昭和59年秋応物予
稿集13p−Ｒ−５）を用いて反射端面を形成する。１例
として化学エッチング法による反射端面の形成プロセス
を説明する。
ｎ型GaAs（100）基板９の上にｎ型Ga0.6Al0.4Asクラ
ッド層10、GaAs活性層11、ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層
12、ｐ型GaAsキャップ層13およびアンドープのGa0.5Al
0.5As最上層14を順次成長させる。そのうえに＜011＞方
向にそってストライプ状の開口を持つマスク15を形成し
たのち、開口を通して、硫酸＋過酸化水素形エッチャン
トで前記ｎ型GaAs基板９に達するまでエッチングを行な
い凹所16を形成する。この凹所の側壁面、すなわち、エ
ッチング端面はpn接合面に垂直で、しかも平滑な面であ
り、へき開面とほぼ同等な反射率をもつ。
ッド層10、GaAs活性層11、ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層
12、ｐ型GaAsキャップ層13およびアンドープのGa0.5Al
0.5As最上層14を順次成長させる。そのうえに＜011＞方
向にそってストライプ状の開口を持つマスク15を形成し
たのち、開口を通して、硫酸＋過酸化水素形エッチャン
トで前記ｎ型GaAs基板９に達するまでエッチングを行な
い凹所16を形成する。この凹所の側壁面、すなわち、エ
ッチング端面はpn接合面に垂直で、しかも平滑な面であ
り、へき開面とほぼ同等な反射率をもつ。
次に、反射面となるエッチング端面上にAl2O3膜17を
付け、さらにGa0.5Al0.5As最上層14を除去した後、ｐ型
GaAsキャップ層13にｐ型電極18を、裏面にｎ型電極19を
形成する。このようにして電極形成までが完了したウエ
ハをブレイクして第２図（ｂ）に示すような単体のレー
ザチップ形成し、エピタキシャル層形成面側を下にする
いわゆるアップサイドダウンでSiサブマウント４上にレ
ーザチップをボンディングする。ここで用いるSiサブマ
ウントは第２図（ｃ）に示すように、エッジ部でレーザ
のキャビティ近傍とほぼ同一の断面形状となるように、
あらかじめ深さ15μｍの段差20を設けている。これは、
レーザ光のけられを無くすためだけでなく、樹脂封止の
際に樹脂の表面張力によって出来る活性層近傍のレンズ
形状を理想的なシリンドリカル状にするためでもある。
付け、さらにGa0.5Al0.5As最上層14を除去した後、ｐ型
GaAsキャップ層13にｐ型電極18を、裏面にｎ型電極19を
形成する。このようにして電極形成までが完了したウエ
ハをブレイクして第２図（ｂ）に示すような単体のレー
ザチップ形成し、エピタキシャル層形成面側を下にする
いわゆるアップサイドダウンでSiサブマウント４上にレ
ーザチップをボンディングする。ここで用いるSiサブマ
ウントは第２図（ｃ）に示すように、エッジ部でレーザ
のキャビティ近傍とほぼ同一の断面形状となるように、
あらかじめ深さ15μｍの段差20を設けている。これは、
レーザ光のけられを無くすためだけでなく、樹脂封止の
際に樹脂の表面張力によって出来る活性層近傍のレンズ
形状を理想的なシリンドリカル状にするためでもある。
以上の工程を経てレーザチップが取り付けられたSiサ
ブマウント４をフォトダイオード２とともに第３図
（ａ）に示すリードフレーム21の支持部22の上にボンデ
ィングする。次に、第２図（ｂ）で示すように全線23で
ワイヤボンディングを行った後、この部分を透明樹脂で
封止する。最後に、リードフレーム19を素子単位で切断
することにより第３図（ｃ）に示す個別の半導体レーザ
装置が得られる。
ブマウント４をフォトダイオード２とともに第３図
（ａ）に示すリードフレーム21の支持部22の上にボンデ
ィングする。次に、第２図（ｂ）で示すように全線23で
ワイヤボンディングを行った後、この部分を透明樹脂で
封止する。最後に、リードフレーム19を素子単位で切断
することにより第３図（ｃ）に示す個別の半導体レーザ
装置が得られる。
第４図は、以上のようにして形成された本発明の半導
体レーザ装置の出射ビームの光路と遠視野像の様子を示
した図であり、第４図（ａ）は光路を、第４図（ｂ）は
光路の要部を切断して示した遠視野像の形状である。
体レーザ装置の出射ビームの光路と遠視野像の様子を示
した図であり、第４図（ａ）は光路を、第４図（ｂ）は
光路の要部を切断して示した遠視野像の形状である。
レーザの端面から出射された光の遠視野像は一般にＸ
−Ｘ断面に示すような楕円形を成している。この光が透
明樹脂５のなかにはいるとシリンドリカルなレンズの効
果でpn接合面に垂直な方向の広がりが補正されて、Ｙ−
Ｙ断面に示すようなほぼ円形の形状となる。さらに、空
気中に出るときには透明樹脂の曲面によって、pn接合面
に垂直な方向および水平な方向のいずれにおいても光が
屈曲し、Ｚ−Ｚ断面に示すような円形状の平行光線もし
くは所定の焦点距離を有する集光光線が得られる。
−Ｘ断面に示すような楕円形を成している。この光が透
明樹脂５のなかにはいるとシリンドリカルなレンズの効
果でpn接合面に垂直な方向の広がりが補正されて、Ｙ−
Ｙ断面に示すようなほぼ円形の形状となる。さらに、空
気中に出るときには透明樹脂の曲面によって、pn接合面
に垂直な方向および水平な方向のいずれにおいても光が
屈曲し、Ｚ−Ｚ断面に示すような円形状の平行光線もし
くは所定の焦点距離を有する集光光線が得られる。
発明の効果 本発明の半導体レーザ装置では、従来の半導体レーザ
装置で必要とされたAuメッキの施されたステムやARコー
ト付のキャップといった高価な部品が不要となる。しか
も、通常の樹脂封止形半導体装置と同じ材料とプロセス
をもちいて作ることができるため、大幅なコストダウン
が実現できる。
装置で必要とされたAuメッキの施されたステムやARコー
ト付のキャップといった高価な部品が不要となる。しか
も、通常の樹脂封止形半導体装置と同じ材料とプロセス
をもちいて作ることができるため、大幅なコストダウン
が実現できる。
さらに、プラスチック樹脂の外形をレンズ状に整形で
き、かつ、活性領域近傍の凹所のところでは樹脂の表面
張力によって、その断面形状をシリンドリカルなレンズ
状にすることができることから、出射ビームの円形化あ
るいは平行化が可能となる。このことは、特に、光情報
処理装置において、ピックアップのレンズ系の省略ある
いは簡素化をもたらすところとなり、半導体レーザ装置
を利用する機器そのものの製作コストの低減にもつなが
る。
き、かつ、活性領域近傍の凹所のところでは樹脂の表面
張力によって、その断面形状をシリンドリカルなレンズ
状にすることができることから、出射ビームの円形化あ
るいは平行化が可能となる。このことは、特に、光情報
処理装置において、ピックアップのレンズ系の省略ある
いは簡素化をもたらすところとなり、半導体レーザ装置
を利用する機器そのものの製作コストの低減にもつなが
る。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明にかかる半導体レーザ装
置の外観斜視図および部分拡大断面図、第２図は半導体
レーザチップの製造過程を示す図、第３図は本発明の半
導体レーザ装置の組み立て過程を示す図、第４図は、出
射ビームの光路および遠視野像の様子を示す図、第５図
は従来の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。 １……外部リード、２……フォトダイオード、３……レ
ーザチップ、４……Siサブマウント、５……透明樹脂、
６……Auメッキステム、７……キャップ、８……ARコー
トの窓ガラス、９……ｎ型GaAs（100）基板、10……ｎ
型Ga0.6Al0.4Asクラッド層、11……アンドープGaAs活性
層、12……ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層、13……ｐ型Ga
Asキャップ層、14……アンドープGa0.5Al0.5As最上層、
15……ストライプの開口をもつ状マスク、16……凹所、
17……Al2O3膜、18……ｐ型電極、19……ｎ型電極、20
……段差、21……リードフレーム、22……支持部、23…
…金（Au）線。
置の外観斜視図および部分拡大断面図、第２図は半導体
レーザチップの製造過程を示す図、第３図は本発明の半
導体レーザ装置の組み立て過程を示す図、第４図は、出
射ビームの光路および遠視野像の様子を示す図、第５図
は従来の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。 １……外部リード、２……フォトダイオード、３……レ
ーザチップ、４……Siサブマウント、５……透明樹脂、
６……Auメッキステム、７……キャップ、８……ARコー
トの窓ガラス、９……ｎ型GaAs（100）基板、10……ｎ
型Ga0.6Al0.4Asクラッド層、11……アンドープGaAs活性
層、12……ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層、13……ｐ型Ga
Asキャップ層、14……アンドープGa0.5Al0.5As最上層、
15……ストライプの開口をもつ状マスク、16……凹所、
17……Al2O3膜、18……ｐ型電極、19……ｎ型電極、20
……段差、21……リードフレーム、22……支持部、23…
…金（Au）線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−150796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−131592（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】活性領域を含んで光出射端面に凹所を有す
る光半導体素子の前記凹所の一部の周辺が空所で他部が
樹脂封止されていて前記樹脂が凹所側に凸状になってい
る光半導体装置。 - 【請求項２】光半導体素子の切り欠き部を凹所とした請
求項１の光半導体装置。 - 【請求項３】サブマウントの切り欠き部と光半導体素子
との切り欠き部とが一体となって凹所を形成した請求項
１の光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084715A JP2899286B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084715A JP2899286B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01256188A JPH01256188A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2899286B2 true JP2899286B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=13838369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63084715A Expired - Fee Related JP2899286B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2899286B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5748658A (en) * | 1993-10-22 | 1998-05-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and optical pickup head |
| DE19526389A1 (de) * | 1995-07-19 | 1997-01-23 | Siemens Ag | Halbleiterlaserchip und Infrarot-Emitter-Bauelement |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6063977A (ja) * | 1983-09-17 | 1985-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6063981A (ja) * | 1984-07-27 | 1985-04-12 | Hitachi Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS62131592A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-13 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS62150796A (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63084715A patent/JP2899286B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01256188A (ja) | 1989-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |