JP3210519B2 - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、固体レーザの励起用
光源等に用いられる高出力の半導体レーザ装置製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザは、通常、結晶のへき開性
を利用して鏡面を形成し、共振器としている。したがっ
て、前面と後面の両面からレーザ光が出射されるが、使
用するのは前面からの光だけである。そこで、固体レー
ザの励起用光源等として半導体レーザを用いるために高
出力化が試みられているが、そのほとんどは前面と後面
の反射率を異ならせるものであり、前面の反射率を小さ
くし、後面の反射率を大きくして、前面から高出力の光
を取り出すものである。その後面の反射率を大きくする
1つの方法として、後面の共振器端面に絶縁膜を形成
し、その上に反射膜としてAuを蒸着する方法がある。
以下、この従来の製造方法について説明する。
【0003】図4は、従来例における半導体レーザチッ
プを横からみた断面図である。従来、半導体レーザチッ
プ1の片側の共振器端面に通常のスパッタリング工程に
より絶縁膜2を形成した後、反射膜としてAu膜3を形
成している。半導体レーザチップ1は通常ウエハーをへ
き開し、短冊状にして共振器を形成した後、1つ1つの
チップに分割することにより作製される。反射膜を共振
器端面に形成する場合は、短冊の状態で行われるが、こ
の短冊状態で共振器端面に反射膜を形成する方法を図5
を用いて説明する。
【0004】図5に示すように、まず、短冊状のレーザ
バー6を2つの蒸着用治具4ではさみ、レーザの反射膜
を形成する共振器端面7を上にして固定する。なお、レ
ーザバー6の共振器端面7には絶縁膜2(図4)が形成
され、蒸着用治具4と接する両側面にはP側電極および
N側電極が形成されている。つぎに、蒸着用治具4とと
もにレーザバー6を蒸着装置に入れ、共振器端面7以外
にはAuが蒸着しないようにして、反射膜を形成する。
ところで、へき開装置の精度には限界があり、このた
め、短冊状のレーザバー6の高さ、つまり共振器長には
±10μm程度のばらつきがどうしても生じる。また、
蒸着用治具4も、例えばSi基板を用いて作製される
が、高さ方向に少なくとも±10μmの長さばらつきを
生じる。このため、共振器端面7と蒸着用治具4の上面
5に±20μm程度の高低差が生じることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の方法では、レーザバー6の共振器端面7に蒸着により
Au膜3を形成する際、共振器長(レーザバー6の高
さ)および蒸着用治具4の高さのばらつきによって、絶
縁膜2が形成された共振器端面7と蒸着用治具4の上面
5との間に高低差が生じる。共振器端面7が蒸着用治具
4の上面より高い場合は、その程度によって蒸着のとき
にAu膜3がレーザバー6の側面に形成されたP側電極
とN側電極に回り込みショート不良が発生する場合があ
った。また、共振器端面7が蒸着用治具4の上面5より
低い場合は、その程度によって共振器端面7の活性層部
分が蒸着源に対して陰となり、活性層部分にAuが蒸着
されない場合があった。これらの理由により、反射膜の
形成工程が難しく安定せず、製造歩留まりが悪いという
問題があった。
【0006】この発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、簡単な工程により反射膜を形成し、製造歩留まりを
向上することのできる半導体レーザ装置製造方法を提
供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体レ
ーザ装置の製造方法は、ろう材が表面に形成されたサブ
マウント上に、光取り出し方向側とは反対の共振器端面
に絶縁膜を有する半導体レーザチップを、活性層に近い
側の電極面を下にして載せる工程と、ろう材を加熱溶融
させた状態で半導体レーザチップを光取り出し方向とは
反対の方向に移動させて、共振器端面の活性層部分を絶
縁膜を介して覆うようにろう材の一部を盛り上がらせる
工程とを含んでいる。
【0008】
【0009】
【0010】請求項記載の半導体レーザ装置の製造方
法は、請求項記載の半導体レーザ装置の製造方法にお
いて、ろう材としてAu/Snを用いることを特徴とす
る。
【0011】
【作用】この発明の半導体レーザ装置の製造方法によれ
ば、半導体レーザチップをサブマウントへ接着するのと
同時に、接着用のろう材の一部を盛り上がらせて共振器
端面の活性層部分を絶縁膜を介して覆うことにより、ろ
う材が高反射膜の役割を果たし、非常に簡単な工程で反
射膜を形成でき、高出力の半導体レーザ装置が得られ
る。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1はこの発明を適用した半導体
レーザ装置の断面図である。半導体レーザチップ11
は、上面と下面にP側およびN側電極(図示せず)を形
成し、光取り出し方向(図の右方向)側とは反対の共振
器端面にAl2 3 膜12の絶縁膜を形成している。こ
の半導体レーザチップ11を、Au/Snろう材を用い
てサブマウント13に接着してあり、さらに、Au/S
nろう材が共振器端面の活性層部分をAl2 3 膜12
を介して覆うように、高さ約15μmのAu/Snろう
材の盛り上がり部14を形成している。なお、半導体レ
ーザチップ11は、活性層15に近い側の電極面を接着
面としてサブマウント13に接着してあり、半導体レー
ザチップ11の活性層15は、サブマウント13の表面
から約5μmの高さに位置している。
【0013】このように構成される半導体レーザ装置の
製造方法について説明する。図2はこの発明による半導
体レーザ装置の製造方法における第1の実施例を示す断
面図である。最初に、片側の共振器端面に通常のスパッ
タリング工程により、絶縁膜としてAl2 3 膜12が
形成された半導体レーザチップ11を、図2に示すよう
に、活性層15が表面に近い側が下になるようにコレッ
ト16で真空吸着し、Al23 膜12が形成された共
振器端面を光取り出し方向とは反対の方向に向けて、S
iサブマウント13上に載せる。ここで、光取り出し方
向とは図の右方向である。このとき、共振器端面がSi
サブマウント13の端より20μm図の右方向へ出るよ
うにし、コレット16の上方から鉛直下向きに20gの
荷重をかける。このとき、図に示すように、Siサブマ
ウント13を水平線17に対し約5度の角度で光取り出
し方向が高くなるように傾けておく。なお、Siサブマ
ウント13上には、Au/Snろう材(図示せず)が半
導体レーザチップ11の接着面側に蒸着により約5μm
の厚みで形成されている。
【0014】つぎに、Siサブマウント13をろう材の
融点以上に加熱し、Au/Snろう材を溶融すると、コ
レット16に上方からかけた荷重によって半導体レーザ
チップ11がSiサブマウント13上を約20μm図の
左方向へ移動し、それにより、Au/Snろう材の一部
が押され、Al2 3 膜12の形成された共振器端面に
ろう材が盛り上がる。加熱時間は約5秒で、この盛り上
がりの高さは約15μmであった。その後、冷却するこ
とにより、図1に示すような、共振器端面に高さ約15
μmのAu/Snろう材の盛り上がり部14を形成でき
る。
【0015】つぎに、図3はこの発明による半導体レー
ザ装置の製造方法における第2の実施例を示す断面図で
ある。図3に示すように、Al2 3 膜12が形成され
た半導体レーザチップ11を、活性層15が表面に近い
側が下になるようにしてコレット16で真空吸着し、A
2 3 膜12が形成された共振器端面を光の取り出し
方向とは反対の方向に向けて、Au/Snろう材が約5
μmの厚みで形成されたSiサブマウント13上に載せ
る。このとき、光取り出し方向の共振器端面がSiサブ
マウント13の端より20μm出るようにするのは第1
の実施例と同じである。なお、Siサブマウント13は
水平にしてある。
【0016】つぎに、Siサブマウント13を加熱し、
Au/Snろう材を溶融する。Au/Snろう材が溶融
している状態で、コレット16を図の左方向へ水平線1
7と平行に20μmだけ移動させる。コレット16の移
動とともに、半導体レーザチップ11がSiサブマウン
ト13上を約20μm図の左方向に移動するので、これ
により、Au/Snろう材の一部が押され、Al2 3
膜12の形成された共振器端面にろう材が盛り上がる。
20μmの移動量に対し、約15μmの高さの盛り上が
り部が形成できた。その後、冷却することにより、図1
に示すような、共振器端面に高さ約15μmのAu/S
nろう材の盛り上がり部14を形成できる。
【0017】以上の第1および第2の実施例の製造方法
によれば、半導体レーザチップ11がSiサブマウント
13に接着されると同時に、共振器端面に高さ約15μ
mのAu/Snろう材の盛り上がり部14を形成でき
る。半導体レーザチップ11の活性層15はサブマウン
ト13の表面から約5μmの高さに位置するため、共振
器端面の活性層15部分をAu/Snろう材の盛り上が
り部14によって完全に覆うことができる。また、Au
/Snろう材の盛り上がり部14はAl2 3 膜12が
あるために結晶に直接は接触せず、ショート不良の原因
とならない。
【0018】つぎに、このようして形成した半導体レー
ザをパッケージに接着し、配線を施した後、電流を流
し、その特性を調べた。その結果、最大光出力が300
mW以上という非常に優れた値が、90%の歩留まりで
得られた。この最大光出力は、Auを共振器端面に蒸着
する従来の製造方法で作製した半導体レーザと同等の特
性であり、共振器端面の反射率がAuの蒸着により得ら
れる反射率と遜色ないことを示している。このように、
共振器端面に形成したAu/Snろう材の盛り上がり部
14が高反射膜の役割を果たし、従来の方法におけるA
uの蒸着工程に比べて、非常に簡単な工程により反射膜
となるAu/Snろう材の盛り上がり部14を形成で
き、高出力の半導体レーザ装置が得られる。さらに、従
来の方法による半導体レーザの製造歩留まりが10%以
下であることに対して、製造歩留まりを大幅に向上する
ことができた。
【0019】なお、上記実施例では、ろう材としてAu
/Snを用いたが、他のろう材としてInやPb/Sn
等を用いてもよい。ただし、InやPb/Snに比べ、
Au/Snの方が反射率が高く、反射膜としての効果が
大きかった。
【0020】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、半導体
レーザチップをサブマウントへ接着するのと同時に、接
着用のろう材の一部を盛り上がらせて共振器端面の活性
層部分を絶縁膜を介して覆うことにより、ろう材が高反
射膜の役割を果たし、非常に簡単な工程で反射膜を形成
でき、高出力の半導体レーザ装置が得られる。したがっ
て、従来の製造方法において工程が不安定であるとして
問題であったAuの蒸着工程による高反射膜形成方法に
比べ、製造歩留まりが大幅に向上し、産業上の効果は非
常に大きい。
【0021】なお、ろう材としてAu/Snを用いるこ
とにより、ろう材の反射膜としての効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用した半導体レーザ装置の断面図
である。
【図2】この発明による半導体レーザ装置の製造方法に
おける第1の実施例を示す断面図である。
【図3】この発明による半導体レーザ装置の製造方法に
おける第2の実施例を示す断面図である。
【図4】従来例における半導体レーザチップの断面図で
ある。
【図5】従来例における蒸着用治具の斜視図である。
【符号の説明】
11 半導体レーザチップ 12 Al2 3 膜(絶縁膜) 13 Siサブマウント 14 Au/Snろう材の盛り上がり部 15 活性層 16 コレット 17 水平線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ろう材が表面に形成されたサブマウント
    上に、光取り出し方向側とは反対の共振器端面に絶縁膜
    を有する半導体レーザチップを、活性層に近い側の電極
    面を下にして載せる工程と、 前記ろう材を加熱溶融させた状態で前記半導体レーザチ
    ップを光取り出し方向とは反対の方向に移動させて、前
    記共振器端面の活性層部分を前記絶縁膜を介して覆うよ
    うに前記ろう材の一部を盛り上がらせる工程とを含む半
    導体レーザ装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 ろう材としてAu/Snを用いることを
    特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置の製造方
    法。
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