JP3235571B2 - 活性層と位置決めマークとの相対位置を測定する測定方法 - Google Patents

活性層と位置決めマークとの相対位置を測定する測定方法

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    • H01S5/02375—Positioning of the laser chips

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パッシブアライメ
ント実装などのための位置決めマークを有する活性層と
位置決めマークとの相対位置を測定する測定方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図６に従来の活性層と位置決めマークと
の相対位置を測定する測定方法を示す平面図、図７に断
面図を示す。各図において、１０は所定の層構造を有す
る半導体レーザの本体、１は活性層、２、３、４はＡｕ
メタライズ層、５、６は位置決めマークである。近年、
レーザダイオードモジュールの組立工数の低減のため、
従来から行われている半導体レーザと光ファイバとの光
軸調整を行う方法に代わって、パッシブアライメント実
装方式と呼ばれる光軸調整を伴わない組立方式の検討が
進められている。パッシブアライメントは、半導体レー
ザと光ファイバをそれぞれあらかじめ決められた位置に
実装・固定することにより半導体レーザと光ファイバと
の結合系を構築する方法である。
【０００３】通常、半導体レーザと光ファイバとの結合
を十分効率よく行うためにはサブμｍ精度での実装が必
要となる。このような高精度の実装を行うためには、半
導体レーザ本体に埋め込まれている活性層１の位置を正
確に認識する必要がある。活性層１は通常、直接外観上
で確認できないため、本体１０の表面に位置決めマーク
５、６を設け、位置決めマーク５、６を確認することに
より半導体レーザの位置決めを行うのが一般的である。
従って、パッシブアライメントにおいては、位置決めマ
ーク５、６と活性層１との相対位置精度が非常に重要と
なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザの活性層
１と位置決めマーク５、６との相対位置を確認するに
は、半導体レーザ本体の断面観察により直接位置精度を
測定する方法が最も正確である。しかしながら従来の半
導体レーザでは、図６および図７に示すように、位置決
めマーク５、６と活性層１との距離が５０μｍ〜１００
μｍあったため、位置決めマーク５、６と活性層１との
相対位置精度を測定する際の測定誤差が２〜３μｍ以上
と大きく、サブμｍ精度が必要なパッシブアライメント
実装に対して十分な認識精度を得ることができないとい
う問題があった。
【０００５】尚、従来の半導体レーザで位置決めマーク
５、６と活性層１との距離が５０μｍ〜１００μｍと遠
くなっていた理由は、活性層１に面した位置には、放熱
のためＳｉ基板などのヒートシンクに半田接合する必要
があるため、活性層１に面した位置は半田接合のための
Ａｕメタライズ層２を設けており、位置決めマーク５、
６のようなある程度広い面積を必要とするマークのパタ
ーニングが困難であったためである。
【０００６】従って、本発明は、パッシブアライメント
実装に必要な位置決めマークと半導体レーザの活性層と
の相対位置を精度よく測定できるようにすることを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による活性層と位置決めマークとの相対位
置を測定する測定方法においては、レーザ光を放射する
活性層の近傍に形成された測定用マークと、本体表面の
活性層近傍の金属層に測定用マークと同一マスクを用い
て形成された位置決めマークとを有し、測定用マークに
対する位置決めマークの位置の測定により、この位置決
めマークと活性層との相対的な位置の測定を可能とした
ことを特徴としている。
【０００８】また、測定用マークは、活性層の真上に配
してよく、あるいは真上に配しかつ活性層と略同じ幅で
形成したものであってよく、あるいは金属層を細い複数
の平行な直線に形成したものであってもよい。
【０００９】また、位置決めマークは活性層を挟む所定
位置に一対設けられ、各位置決めマークに対して一対の
測定用マークを設けてもよい。また、位置決めマーク
は、パッシブアライメント実装用のものであってよく、
金属層は、半田接合用のものであってよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態による活性層と位置決めマークとの相対位置を測定す
る測定方法を示すもので、図６、図７と同一部分には同
一番号を付して重複する説明は省略する。半導体レーザ
の活性層１と位置決めマーク５、６との相対位置を確認
するには、半導体レーザの断面観察により直接位置精度
を測定する方法が最も確実である。
【００１１】本実施の形態による半導体レーザは、活性
層１の近傍の表面に、測定用マーク７、８を位置決めマ
ーク５、６と同時に形成したことを特徴とする。図１、
図２において、半導体レーザ本体１０内部にはレーザ光
を放射する活性層１が形成され、活性層１の近傍のＡｕ
メタライズ層２に測定用マーク７、８を形成している。
測定用マーク７、８としては幅５μｍ程度の細い直線で
十分なため、半田接合に影響を及ぼすことなくマークを
形成することができる。測定用マーク７、８と位置決め
マーク５、６とは半導体レーザの製造プロセスにおい
て、同一マスクを用いて形成することにより、０．１〜
０．２μｍと高精度な相対位置を実現できる。
【００１２】従って、測定用マーク７、８と活性層１と
の相対位置を測定すれば、位置決めマーク５、６と活性
層１との相対位置を測定したのと同様の結果を得ること
ができる。活性層１と測定用マーク７、８との相対位置
に応じて半導体レーザの実装位置を調整することによ
り、位置決めマーク５、６を使って半導体レーザを実装
した場合でも、活性層１を常に同じ位置にすることが可
能となる。
【００１３】例えば、活性層１の位置が測定用マーク
７、８に対して１μｍ左側にずれていた場合には、半導
体レーザ素子を実装する際に位置決めマーク５、６を１
μｍ右側にずらして実装することにより、活性層１の位
置は設計値通りの位置にくることになる。
【００１４】活性層１と測定用マーク７、８との相対位
置の測定は、半導体レーザの断面観察により直接行う。
ウェハから抜き取られた半導体レーザの断面カットを行
った後、端面をエッチングすることにより活性層部分を
窪ませ、活性層１の位置が認識できるようにする。測定
用マーク７、８は半導体レーザの表面にＡｕでパターニ
ングされているため、図２のように測定用マーク部分の
Ａｕメタライズ層２の段差により位置の確認ができる。
そして、ＳＥＭなどの高精度に距離測定ができる設備を
用い、活性層１と測定用マーク７、８とを同時に観察し
ながら相対位置を測定する。
【００１５】図１のように測定用マーク７、８を活性層
１の両側に設けた場合、両側の測定用マーク７、８の中
心に活性層１が位置するように設計しておくことによ
り、測定時の絶対値の誤差を補正することが可能にな
る。まず、測定用マーク７と活性層１との距離および測
定用マーク８と活性層１との距離をそれぞれ測定し、ま
た、測定用マーク７と測定用マーク８との距離を測定し
ておく。測定用マーク７と測定用マーク８は、半導体プ
ロセスでの形成時にマスク精度に応じて形成されている
ため、例えば１０μｍと設計した場合は略１０μｍの値
となっている。
【００１６】ここで、測定値が１０．５μｍだったとす
ると、使用している測定系での測定値は１０／１０．５
と約％小さくなっていることが判る。次に、測定用マー
ク７と活性層１との距離および測定用マーク８と活性層
１との距離のそれぞれに先ほど求めた補正値１０／１
０．５を乗ずることにより、真の値を計算することがで
きる。最後に補正値により計算した測定用マーク７と活
性層１との距離および測定用マーク８と活性層１との距
離を比較することにより、実際の測定用マークと活性層
の相対位置を求めることができる。
【００１７】実際には、活性層１と測定用マークとの横
方向の距離は５μｍ以下にできるため、測定精度５％と
しても０．２〜０．３μｍ程度の誤差で相対位置の測定
を行うことができる。この誤差量は位置決めマーク５、
６を使って測定した場合の１／１０以下となり、格段に
測定精度を向上させることができる。
【００１８】測定用マークと活性層の相対位置の測定
は、半導体レーザの同一ウェハ内から数点抜き取って行
う。半導体レーザの製造プロセス上、同一ウェハ内での
活性層と表面パターンとの相対位置は非常に均一である
ため、ウェハ内の数点を抜き取って精度を把握しておけ
ば、同一ウェハ内の他の半導体レーザ素子についても同
一の精度と見なすことができる。従って、活性層と測定
用マークとの相対位置ズレ量はウェハ内で同一と考える
ことにより、半導体レーザを実装する際のオフセットと
して使用することができる。
【００１９】また、測定用マークを形成するに際して
も、位置決めマークを形成するためのマスクのパターン
に測定用マークを追加するだけであり、半導体レーザの
製造プロセスには何ら影響を及ぼすことなく実現可能で
あるため、半導体レーザの生産性を落とすことなく形成
することができる。
【００２０】次に第２の実施の形態を説明する。第１の
実施の形態では、測定用マークを細い直線としていた
が、半田接合に影響を及ぼさない範囲で、様々な形状に
することができる。例えば、円形、四角形などでもＡｕ
メタライズの段差は発生するため、同様に使用すること
ができる。当然、活性層の両側に形成することで、絶対
値の補正を行うことも可能である。
【００２１】図３は第３の実施の形態を示すもので、図
示のように、測定用マーク９を活性層１の真上に配置す
ることにより、位置決めマーク５、６と活性層１との相
対位置ズレ量を把握しやすくすることができる。さら
に、測定用マーク９の幅を活性層１の幅と同じにしてお
けば、より相対位置精度を把握しやすくできる。
【００２２】図４、図５は第４の実施の形態を示すもの
で、測定用マーク１１を平行な細い直線を複数並べて形
成することにより確実に測定することができる。図４に
示すように、測定用マーク１１を細い直線を複数並べて
形成した場合、断面は図５のように段々になる。Ａｕメ
タライズによる測定用マークでは０．４μｍ程度の段差
しかないため、一つの段に合わせて測定しようとした場
合、何らかの原因で段差の認識ができなくなる可能性が
ある。このため複数の直線を測定用マーク１１として形
成しておくことにより、段差の認識を確実に行うことが
でき、測定用マークと活性層との相対位置の測定を確実
に行うことができる。当然、複数の細い直線に限るもの
ではなく、複数の段差を形成できる形状であれば測定用
マーク形状の制限は特にない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パッシブアライメント用などの半導体レーザにおいて、
位置決めマークに対して位置決めされた測定用マークを
活性層近傍の金属層に設けたことにより、半導体レーザ
の活性層と位置決めマークとの相対位置を精度よく測定
することができる。
【００２４】また、測定用マークを活性層の真上に配置
することにより、位置決めマークと活性層との相対位置
ズレ量を把握しやすくすることができる。さらに、測定
用マークの幅を活性層の幅と同じにすることにより、相
対位置精度をより把握しやすくできる。
【００２５】測定用マークとして複数の細い平行な直線
の金属層を形成することにより、段差の認識を確実に行
うことができ、測定用マークと活性層との相対位置の測
定を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による活性層と位置
決めマークとの相対位置を測定する測定方法を示す平面
図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による活性層と位置
決めマークとの相対位置を測定する測定方法を示す断面
図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態による活性層と位置
決めマークとの相対位置を測定する測定方法を示す平面
図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態による活性層と位置
決めマークとの相対位置を測定する測定方法を示す平面
図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態による活性層と位置
決めマークとの相対位置を測定する測定方法を示す断面
図である。
【図６】従来の半導体レーザの平面図である。
【図７】従来の半導体レーザの断面図である。
【符号の説明】
１ 活性層 ２、３、４ Ａｕメタライズ層 ５、６ 位置決めマーク ７、８、９、１１ 測定用マーク １０ 半導体レーザの本体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−145965（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−144998（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−230050（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−238936（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−256664（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−148623（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145177（ＪＰ，Ａ) ＩＥＩＣＥ ＴＲＡＮＳ．ＥＬＥＣＴ ＲＯＮ．，Ｖｏｌ−Ｅ80−Ｃ，Ｎｏ. １，ｐ．1107−111 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光を放射する活性層の近傍に形成
    された測定用マークと、 本体表面の前記活性層近傍の金属層に前記測定用マーク
    と同一マスクを用いて形成された位置決めマークとを有
    し、 前記測定用マークに対する前記位置決めマークの位置の
    測定により、該位置決めマークと前記活性層との相対的
    な位置の測定を可能としたことを特徴とする活性層と位
    置決めマークとの相対位置を測定する測定方法。
  2. 【請求項２】 前記測定用マークは、前記活性層の真上
    に配したものであることを特徴とする請求項１記載の活
    性層と位置決めマークとの相対位置を測定する測定方
    法。
  3. 【請求項３】 前記測定用マークは、前記活性層の真上
    に前記活性層と略同じ幅で形成したものであることを特
    徴とする請求項１記載の活性層と位置決めマークとの相
    対位置を測定する測定方法。
  4. 【請求項４】 前記測定用マークは、前記金属層を細い
    複数の平行な直線に形成したものであることを特徴とす
    る請求項１記載の活性層と位置決めマークとの相対位置
    を測定する測定方法。
  5. 【請求項５】 前記位置決めマークは前記活性層を挟む
    所定位置に一対設けられ、前記各位置決めマークに対し
    て一対の前記測定用マークが設けられていることを特徴
    とする請求項１記載の活性層と位置決めマークとの相対
    位置を測定する測定方法。
  6. 【請求項６】 前記位置決めマークは、パッシブアライ
    メント実装用のものであることを特徴とする請求項１記
    載の活性層と位置決めマークとの相対位置を測定する測
    定方法。
  7. 【請求項７】 前記金属層は、半田接合用のものである
    ことを特徴とする請求項１記載の活性層と位置決めマー
    クとの相対位置を測定する測定方法。
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