JP3396293B2 - レーザダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域の応力の測定方法 - Google Patents
レーザダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域の応力の測定方法Info
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- JP3396293B2 JP3396293B2 JP10254294A JP10254294A JP3396293B2 JP 3396293 B2 JP3396293 B2 JP 3396293B2 JP 10254294 A JP10254294 A JP 10254294A JP 10254294 A JP10254294 A JP 10254294A JP 3396293 B2 JP3396293 B2 JP 3396293B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同一ロットで得られた
複数のレーザダイオードの中から良品を選別するための
レーザダイオードの選別方法に関するものであり、不良
の原因となるレーザダイオードの活性領域の応力を測定
する方法に関する。
複数のレーザダイオードの中から良品を選別するための
レーザダイオードの選別方法に関するものであり、不良
の原因となるレーザダイオードの活性領域の応力を測定
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザダイオードの活性層の残留応力を
見積るための方法として、まず、応力によってレーザ光
の偏光度が変化することから、偏光度の変化から残留応
力を見積ることができる、と考えられる。また、活性層
の残留応力によりレーザ光の発振波長が変化することか
ら、レーザ光の発振波長の変化から残留応力を見積るこ
とができる、と考えられる。
見積るための方法として、まず、応力によってレーザ光
の偏光度が変化することから、偏光度の変化から残留応
力を見積ることができる、と考えられる。また、活性層
の残留応力によりレーザ光の発振波長が変化することか
ら、レーザ光の発振波長の変化から残留応力を見積るこ
とができる、と考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したような偏光度
の変化から残留応力を見積る方法を考えた場合、レーザ
ダイオードの活性層の中に赤外線を通す必要がある。こ
れは非常に面倒なことであり、この方法をレーザダイオ
ードの中から良品を選別するのに用いる場合、少数のレ
ーザダイオードについて実験的に行うには良いが、迅速
に行うには困難である。したがって、この方法をレーザ
ダイオードの量産化ラインなど迅速に良品を選別する場
合に用いることは実用的ではない。
の変化から残留応力を見積る方法を考えた場合、レーザ
ダイオードの活性層の中に赤外線を通す必要がある。こ
れは非常に面倒なことであり、この方法をレーザダイオ
ードの中から良品を選別するのに用いる場合、少数のレ
ーザダイオードについて実験的に行うには良いが、迅速
に行うには困難である。したがって、この方法をレーザ
ダイオードの量産化ラインなど迅速に良品を選別する場
合に用いることは実用的ではない。
【０００４】また、レーザ光の発振波長の変化から残留
応力を見積る方法を考えた場合、デューティ比を変化さ
せてレーザダイオードをパルス発振させ、このとき生じ
る微小波長シフト量を測定する必要がある。この手法は
複数の動作条件における複数の測定ポイントを必要とす
るため、やはり迅速に行うには困難で、実用的ではな
い。
応力を見積る方法を考えた場合、デューティ比を変化さ
せてレーザダイオードをパルス発振させ、このとき生じ
る微小波長シフト量を測定する必要がある。この手法は
複数の動作条件における複数の測定ポイントを必要とす
るため、やはり迅速に行うには困難で、実用的ではな
い。
【０００５】そこで、本発明はより簡便にできるレーザ
ダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域
の応力を測定する方法を提供することをその目的とす
る。
ダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域
の応力を測定する方法を提供することをその目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のレーザダイオードの選別方法は、同一ロッ
トで得られた複数のレーザダイオードの水平放射角を測
定し、水平放射角の平均値と水平放射角の分散との和よ
りも大きな水平放射角をもつレーザダイオードを除去す
ることによって、同一ロットで得られたレーザダイオー
ドの中から良品を選別する。
に、本発明のレーザダイオードの選別方法は、同一ロッ
トで得られた複数のレーザダイオードの水平放射角を測
定し、水平放射角の平均値と水平放射角の分散との和よ
りも大きな水平放射角をもつレーザダイオードを除去す
ることによって、同一ロットで得られたレーザダイオー
ドの中から良品を選別する。
【０００７】上記レーザダイオードの水平放射角をレー
ザダイオードのスクリーニングの際に測定し、前記スク
リーニングによって異常の現れたもの（例えば、光出力
の低下、発光効率やＩ−Ｖ特性などのパラメータの変化
など）を除去して選別することを特徴としても良い。
ザダイオードのスクリーニングの際に測定し、前記スク
リーニングによって異常の現れたもの（例えば、光出力
の低下、発光効率やＩ−Ｖ特性などのパラメータの変化
など）を除去して選別することを特徴としても良い。
【０００８】上記レーザダイオードは、その活性領域の
断面の縦方向の長さが５０以上１０4 μｍ以下の範囲に
あり、横方向の長さが０．１以上２μｍ以下の範囲にあ
ること（ブロードエリアダイオード）を特徴としても良
い。
断面の縦方向の長さが５０以上１０4 μｍ以下の範囲に
あり、横方向の長さが０．１以上２μｍ以下の範囲にあ
ること（ブロードエリアダイオード）を特徴としても良
い。
【０００９】レーザダイオードの測定方法は、同一ロッ
トで得られた複数のレーザダイオードの水平放射角を測
定し、水平放射角とレーザダイオードの活性領域の応力
との相関から活性領域の応力を求める。
トで得られた複数のレーザダイオードの水平放射角を測
定し、水平放射角とレーザダイオードの活性領域の応力
との相関から活性領域の応力を求める。
【００１０】ここで、異なったハンダ材でチップをヒー
トシンクに接着して異なった応力を持つレーザダイオー
ド複数を作製し、こうして得た異なった応力を持つレー
ザダイオードそれぞれについて、応力を求めるとともに
水平放射角を測定して相関を予め求めることを特徴とし
ても良い。
トシンクに接着して異なった応力を持つレーザダイオー
ド複数を作製し、こうして得た異なった応力を持つレー
ザダイオードそれぞれについて、応力を求めるとともに
水平放射角を測定して相関を予め求めることを特徴とし
ても良い。
【００１１】
【作用】レーザダイオードの活性領域の内部応力が小さ
いほど、転位、欠陥の発生、伸長が抑制されるため信頼
性の高い素子であるといえる。レーザダイオードの水平
放射角と活性領域の応力との間には、相関関係があるこ
とが本件発明者により見出だされ、レーザダイオードの
活性領域の応力を求め得ることが明らかにされた。これ
が本件のレーザダイオードの測定方法である。そして、
本発明のレーザダイオードの選別方法はこれを利用した
もので、同一ロットで得られた複数のレーザダイオード
の水平放射角が大きければ、活性領域の応力の大きなも
のである。これを除去することにより同一ロットで得ら
れたレーザダイオードの中から良品を選別しようとする
ものである。
いほど、転位、欠陥の発生、伸長が抑制されるため信頼
性の高い素子であるといえる。レーザダイオードの水平
放射角と活性領域の応力との間には、相関関係があるこ
とが本件発明者により見出だされ、レーザダイオードの
活性領域の応力を求め得ることが明らかにされた。これ
が本件のレーザダイオードの測定方法である。そして、
本発明のレーザダイオードの選別方法はこれを利用した
もので、同一ロットで得られた複数のレーザダイオード
の水平放射角が大きければ、活性領域の応力の大きなも
のである。これを除去することにより同一ロットで得ら
れたレーザダイオードの中から良品を選別しようとする
ものである。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】まず、レーザダイオードの製作を行った。
【００１４】図１（ａ）に示すようなｎ型ＧａＡｓ基板
１１０上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ型ＧａＡｌＡｓのクラッ
ド層１２０，ガイド層１３０と、アンドープのＧａ1-y
Ａｌy Ａｓの活性層１４０，ｐ型ＧａＡｌＡｓのガイド
層１５０，クラッド層１６０，キャップ層１７０を形成
する（図２（ａ））。
１１０上にＭＯＣＶＤ法で、ｎ型ＧａＡｌＡｓのクラッ
ド層１２０，ガイド層１３０と、アンドープのＧａ1-y
Ａｌy Ａｓの活性層１４０，ｐ型ＧａＡｌＡｓのガイド
層１５０，クラッド層１６０，キャップ層１７０を形成
する（図２（ａ））。
【００１５】つぎに、上記各層を積層したＧａＡｓ基板
１１０を切り出し、ストライプ状にＳｉＯ2 の絶縁膜１
８０ａ，ｂを形成する（図２（ｂ）参照）。そして、ス
トライプ状のｐ+ 電極１８０ｃおよび基板１１０にｎ電
極を形成する（図１（ｂ））。これをへき開して、端面
をコーティングした後（図１（ｃ））、分割してチップ
２００を形成する（図１（ｄ））。こうして得られたチ
ップ２００をＣｕのヒートシンク２１０上にハンダ剤で
接着してレーザダイオードを完成する。
１１０を切り出し、ストライプ状にＳｉＯ2 の絶縁膜１
８０ａ，ｂを形成する（図２（ｂ）参照）。そして、ス
トライプ状のｐ+ 電極１８０ｃおよび基板１１０にｎ電
極を形成する（図１（ｂ））。これをへき開して、端面
をコーティングした後（図１（ｃ））、分割してチップ
２００を形成する（図１（ｄ））。こうして得られたチ
ップ２００をＣｕのヒートシンク２１０上にハンダ剤で
接着してレーザダイオードを完成する。
【００１６】こうして製作したレーザダイオードはＧａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ系のストライプ型のブロードエリア
・レーザダイオードであり、図２（ｂ）はそのチップ構
造の概略を示したものである。このレーザダイオード
は、厚さ１００μｍ、共振長６５０μｍであり、活性層
１４０は１μｍ以下に形成されている。また、絶縁膜１
８０ａ，ｂに挾まれたｐ+ 電極１８０ｃはその幅２００
μｍに形成されている。このレーザダイオードの活性領
域は、その厚さａがおよそ１μｍ、その幅ｂがおよそ２
００μｍになっているものと考えられる（図２
（ｃ））。
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ系のストライプ型のブロードエリア
・レーザダイオードであり、図２（ｂ）はそのチップ構
造の概略を示したものである。このレーザダイオード
は、厚さ１００μｍ、共振長６５０μｍであり、活性層
１４０は１μｍ以下に形成されている。また、絶縁膜１
８０ａ，ｂに挾まれたｐ+ 電極１８０ｃはその幅２００
μｍに形成されている。このレーザダイオードの活性領
域は、その厚さａがおよそ１μｍ、その幅ｂがおよそ２
００μｍになっているものと考えられる（図２
（ｃ））。
【００１７】このレーザダイオードは、室温下で繰り返
し周波数７．５ｋＨｚ、パルスの半値幅５０ｎｓ、ピー
ク電流４Ａで駆動させて大出力レーザパルスを得るため
のもので、大出力パルスレーザ用である。
し周波数７．５ｋＨｚ、パルスの半値幅５０ｎｓ、ピー
ク電流４Ａで駆動させて大出力レーザパルスを得るため
のもので、大出力パルスレーザ用である。
【００１８】同じＧａＡｓ基板１１０で得られたレーザ
ダイオード即ち同一ロットのレーザダイオード複数を、
まず、作製時に素子内部に欠陥が導入されてしまってい
るものを排除するために、スクリーニングを行った。こ
のスクリーニングは、レーザダイオードを室温下で繰り
返し周波数５ｋＨｚ、パルスの半値幅５μｓ、ピーク電
流４Ａで１００時間パルス駆動させる、という条件で行
った。そして、光出力の低下や、諸パラメータに変化が
見られる素子を除去した。こうして、予め欠陥のあるレ
ーザダイオードを除去して選別する。
ダイオード即ち同一ロットのレーザダイオード複数を、
まず、作製時に素子内部に欠陥が導入されてしまってい
るものを排除するために、スクリーニングを行った。こ
のスクリーニングは、レーザダイオードを室温下で繰り
返し周波数５ｋＨｚ、パルスの半値幅５μｓ、ピーク電
流４Ａで１００時間パルス駆動させる、という条件で行
った。そして、光出力の低下や、諸パラメータに変化が
見られる素子を除去した。こうして、予め欠陥のあるレ
ーザダイオードを除去して選別する。
【００１９】また、スクリーニングの際に各素子の放射
角測定を行った。放射角測定には、図３に示すように、
スクリーニングの際にレーザ発振させているレーザダイ
オード２００を距離Ｌをおいて水平方向の光ビームの広
がりＡと垂直方向の光ビームの広がりＢとを測定する。
光ビームの広がりは、強度が十分に小さくなった部分の
間隔を測定する。水平放射角は距離Ｌと広がりＡとから
求められ、垂直放射角は距離Ｌと広がりＢとから求めら
れる。
角測定を行った。放射角測定には、図３に示すように、
スクリーニングの際にレーザ発振させているレーザダイ
オード２００を距離Ｌをおいて水平方向の光ビームの広
がりＡと垂直方向の光ビームの広がりＢとを測定する。
光ビームの広がりは、強度が十分に小さくなった部分の
間隔を測定する。水平放射角は距離Ｌと広がりＡとから
求められ、垂直放射角は距離Ｌと広がりＢとから求めら
れる。
【００２０】同一ロットのレーザダイオードの水平放射
角にはバラツキがあり、図３（ａ）に示すように水平方
向の光ビームがあまり広がらないものと、図３（ｂ）に
示すように広がっているものとがある。図３（ａ）のよ
うに水平放射角が大きくならない場合と図３（ｂ）のよ
うに水平放射角が大きい場合とは、活性領域の歪みの有
無に起因するものと考えられる（この点に付いては後述
する）。
角にはバラツキがあり、図３（ａ）に示すように水平方
向の光ビームがあまり広がらないものと、図３（ｂ）に
示すように広がっているものとがある。図３（ａ）のよ
うに水平放射角が大きくならない場合と図３（ｂ）のよ
うに水平放射角が大きい場合とは、活性領域の歪みの有
無に起因するものと考えられる（この点に付いては後述
する）。
【００２１】図４は、同一ロットのレーザダイオードの
水平放射角のヒストグラムを模式的に示したものであ
る。同一ロットの水平放射角の測定結果から、水平放射
角の平均値（μ）と水平放射角の分散（σ）とを求め、
図の斜線部のように水平放射角の平均値（μ）と水平放
射角の分散（σ）との和よりも大きな水平放射角をもつ
レーザダイオードを除去する。このように除去すること
によって、製品寿命の短い不良品が除去され、信頼性の
高いレーザダイオードが得られる。
水平放射角のヒストグラムを模式的に示したものであ
る。同一ロットの水平放射角の測定結果から、水平放射
角の平均値（μ）と水平放射角の分散（σ）とを求め、
図の斜線部のように水平放射角の平均値（μ）と水平放
射角の分散（σ）との和よりも大きな水平放射角をもつ
レーザダイオードを除去する。このように除去すること
によって、製品寿命の短い不良品が除去され、信頼性の
高いレーザダイオードが得られる。
【００２２】表１〜５は、５つのロット（LOT A ，LOT
B ，LOT C ，LOT D ，LOT E ）について水平放射角を測
定結果を示したものである。表１は、ロットＡ（LOT A
）で得られたレーザダイオードの各サンプルの水平放
射角を測定し、その分布を示したものである。ロットＡ
（LOT A ）のサンプル数は２０であり、水平放射角の平
均値（μ）は７．１度、分散（σ）は０．４２１であっ
た。図５は、ロットＡ（LOT A ）についてのヒストグラ
ムを示したものである。
B ，LOT C ，LOT D ，LOT E ）について水平放射角を測
定結果を示したものである。表１は、ロットＡ（LOT A
）で得られたレーザダイオードの各サンプルの水平放
射角を測定し、その分布を示したものである。ロットＡ
（LOT A ）のサンプル数は２０であり、水平放射角の平
均値（μ）は７．１度、分散（σ）は０．４２１であっ
た。図５は、ロットＡ（LOT A ）についてのヒストグラ
ムを示したものである。
【００２３】
【表１】
【００２４】表２は、ロットＢ（LOT B ）で得られたレ
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＢ（LOT B ）のサン
プル数は２５であり、水平放射角の平均値（μ）は６．
８８度、分散（σ）は０．５８５であった。
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＢ（LOT B ）のサン
プル数は２５であり、水平放射角の平均値（μ）は６．
８８度、分散（σ）は０．５８５であった。
【００２５】
【表２】
【００２６】表３は、ロットＣ（LOT C ）で得られたレ
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＣ（LOT C ）のサン
プル数は１１であり、水平放射角の平均値（μ）は７．
３度、分散（σ）は０．５０９であった。図６は、ロッ
トＣ（LOT C ）についてのヒストグラムを示したもので
ある。
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＣ（LOT C ）のサン
プル数は１１であり、水平放射角の平均値（μ）は７．
３度、分散（σ）は０．５０９であった。図６は、ロッ
トＣ（LOT C ）についてのヒストグラムを示したもので
ある。
【００２７】
【表３】
【００２８】表４は、ロットＤ（LOT D ）で得られたレ
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＤ（LOT D ）のサン
プル数は２０であり、水平放射角の平均値（μ）は７．
４度、分散（σ）は０．４４５であった。
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＤ（LOT D ）のサン
プル数は２０であり、水平放射角の平均値（μ）は７．
４度、分散（σ）は０．４４５であった。
【００２９】
【表４】
【００３０】表５は、ロットＥ（LOT E ）で得られたレ
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＥ（LOT E ）のサン
プル数は２０であり、水平放射角の平均値（μ）は７．
４６度、分散（σ）は０．２５２であった。
ーザダイオードの各サンプルの水平放射角を測定し、そ
の分布を示したものである。ロットＥ（LOT E ）のサン
プル数は２０であり、水平放射角の平均値（μ）は７．
４６度、分散（σ）は０．２５２であった。
【００３１】
【表５】
【００３２】また、表６はロットＣ（LOT C ）について
各サンプルの水平放射角の実測値を示したものである。
各サンプルの水平放射角の実測値を示したものである。
【００３３】
【表６】
【００３４】これらの表から明らかなように、水平放射
角の平均値（μ）と水平放射角の分散（σ）は、ロット
毎に異なる。活性領域の歪みは、結晶成長時やマウント
時などに生じることが多いのであるが、ロット毎に異な
ったものになっていると考えられる。また、レーザダイ
オードの構造や用途にも依存するものと考えられる。従
って、平均値（μ）と分散（σ）の和により相対的に活
性領域の歪みの大きいと考えられるレーザダイオードを
除去し、同一ロットで得られたレーザダイオードの中か
ら良品を選別しているのである。
角の平均値（μ）と水平放射角の分散（σ）は、ロット
毎に異なる。活性領域の歪みは、結晶成長時やマウント
時などに生じることが多いのであるが、ロット毎に異な
ったものになっていると考えられる。また、レーザダイ
オードの構造や用途にも依存するものと考えられる。従
って、平均値（μ）と分散（σ）の和により相対的に活
性領域の歪みの大きいと考えられるレーザダイオードを
除去し、同一ロットで得られたレーザダイオードの中か
ら良品を選別しているのである。
【００３５】表７〜１１は、５つのロット（LOT A ，LO
T B ，LOT C ，LOT D ，LOT E ）で得られた各サンプル
について、寿命試験の結果を示したものである。この寿
命試験は、室温下で繰り返し周波数５ｋＨｚ、パルスの
半値幅５μｓ、ピーク電流４Ａでパルス駆動させる、と
いう条件で行った（スクリーニングに引き続いて行っ
た）。初期の光出力を「１」として時間が経過したとき
の光出力の実測値を相対的に表して光出力の変化を示し
ている（なお、表の左端の「TIME」は「時間（hour）」
を示す。また、スペースの関係上代表的な一部のサンプ
ルに付いて示してある）。
T B ，LOT C ，LOT D ，LOT E ）で得られた各サンプル
について、寿命試験の結果を示したものである。この寿
命試験は、室温下で繰り返し周波数５ｋＨｚ、パルスの
半値幅５μｓ、ピーク電流４Ａでパルス駆動させる、と
いう条件で行った（スクリーニングに引き続いて行っ
た）。初期の光出力を「１」として時間が経過したとき
の光出力の実測値を相対的に表して光出力の変化を示し
ている（なお、表の左端の「TIME」は「時間（hour）」
を示す。また、スペースの関係上代表的な一部のサンプ
ルに付いて示してある）。
【００３６】
【表７】
【００３７】
【表８】
【００３８】
【表９】
【００３９】
【表１０】
【００４０】
【表１１】
【００４１】図７は、ロットＡ（LOT A ）について寿命
試験の結果をグラフで示したものであり、ロットＡ（LO
T A ）の各サンプルの光出力の実測値の相対的変化を示
したものである。また、図８は、ロットＣ（LOT C ）に
ついて寿命試験の結果をグラフで示したものであり、ロ
ットＣ（LOT C ）の各サンプルの光出力の実測値の相対
的相対的変化を示したものである。
試験の結果をグラフで示したものであり、ロットＡ（LO
T A ）の各サンプルの光出力の実測値の相対的変化を示
したものである。また、図８は、ロットＣ（LOT C ）に
ついて寿命試験の結果をグラフで示したものであり、ロ
ットＣ（LOT C ）の各サンプルの光出力の実測値の相対
的相対的変化を示したものである。
【００４２】この寿命試験の結果から明らかなように、
４つのロット（LOT A ，LOT B ，LOT D ，LOT E ）で
は、光出力の実測値の相対的変化はなかったが、ロット
Ｃ（LOT C ）については、スクリーニングで除去できな
かったサンプルの中に他よりも光出力の低下が早いサン
プル（C3，C6）があった。これらのサンプル（C3，C6）
は、表９および図８から明らかなように、２５０時間、
６５０時間付近で劣化が見られた。
４つのロット（LOT A ，LOT B ，LOT D ，LOT E ）で
は、光出力の実測値の相対的変化はなかったが、ロット
Ｃ（LOT C ）については、スクリーニングで除去できな
かったサンプルの中に他よりも光出力の低下が早いサン
プル（C3，C6）があった。これらのサンプル（C3，C6）
は、表９および図８から明らかなように、２５０時間、
６５０時間付近で劣化が見られた。
【００４３】寿命の短いこれらのサンプル（C3，C6）
は、表３、表６および図６から明らかなように、そのロ
ットにおける水平放射角の平均値（μ）と水平放射角の
分散（σ）との和よりも大きな水平放射角をもつ。この
ようなレーザダイオードを除去することで、寿命の短い
信頼性の低いものが除去されるので、長寿命で信頼性の
高い良品のレーザダイオードを得ることができる。
は、表３、表６および図６から明らかなように、そのロ
ットにおける水平放射角の平均値（μ）と水平放射角の
分散（σ）との和よりも大きな水平放射角をもつ。この
ようなレーザダイオードを除去することで、寿命の短い
信頼性の低いものが除去されるので、長寿命で信頼性の
高い良品のレーザダイオードを得ることができる。
【００４４】本件発明者は、活性領域の歪みと水平放射
角との関係とを次のような実験をして突き止め、活性領
域の歪みによってレーザダイオードの寿命が短くなるこ
とを見出した。
角との関係とを次のような実験をして突き止め、活性領
域の歪みによってレーザダイオードの寿命が短くなるこ
とを見出した。
【００４５】まず、図１に示した工程で得られたチップ
２００をＣｕのヒートシンク２１０上に、表１２に示す
ハンダ剤各種を用いて接着する。
２００をＣｕのヒートシンク２１０上に、表１２に示す
ハンダ剤各種を用いて接着する。
【００４６】
【表１２】
【００４７】ハンダ剤の融点の違いからチップ２００を
ヒートシンク２１０に接着する際の温度が異なり、チッ
プ２００をヒートシンク２１０の熱膨張係数の違いから
ハンダ剤の種類によって接着する際のチップ２００およ
びヒートシンク２１０の機械的な寸法が微妙に異なる。
そのため、接着し終えた後常温下でチップ２００に２軸
性の応力が作用する。この応力σは、一般的な曲率半径
ｒから応力を求める公式を用いて長さｌと加重ｗが活性
領域全体において同程度であると近似できることから、
次の式（１）で近似することができる。
ヒートシンク２１０に接着する際の温度が異なり、チッ
プ２００をヒートシンク２１０の熱膨張係数の違いから
ハンダ剤の種類によって接着する際のチップ２００およ
びヒートシンク２１０の機械的な寸法が微妙に異なる。
そのため、接着し終えた後常温下でチップ２００に２軸
性の応力が作用する。この応力σは、一般的な曲率半径
ｒから応力を求める公式を用いて長さｌと加重ｗが活性
領域全体において同程度であると近似できることから、
次の式（１）で近似することができる。
【００４８】
応力σ＝Ｅｂ2 ／｛６（１−ν）ｒｄ｝ ……（１）
但し Ｅはヤング率、ｂは基板１１０の厚さ、νはポワ
ッソン比、ｄは薄膜１２０〜１７０の厚さ、ｒは曲率半
径。
ッソン比、ｄは薄膜１２０〜１７０の厚さ、ｒは曲率半
径。
【００４９】表１３は、ハンダ剤各種を用いて得られた
レーザダイオードについて活性領域の応力を式（１）か
ら求めたものを示したものである。そして、各レーザダ
イオードについて水平放射角、垂直放射角といった放射
特性を実測し、求めた応力との関係を示したのが図９で
ある。
レーザダイオードについて活性領域の応力を式（１）か
ら求めたものを示したものである。そして、各レーザダ
イオードについて水平放射角、垂直放射角といった放射
特性を実測し、求めた応力との関係を示したのが図９で
ある。
【００５０】
【表１３】
【００５１】図９から明らかなように、放射特性の水平
横モードである水平放射角と活性領域の応力との間に一
定の相関があり、図２（ｂ）の構造を持つレーザダイオ
ードについては、予め作成された図９のグラフから直線
近似或いはｘ（ｘは正の実数）乗近似などにより水平放
射角から活性領域の応力の近似値を得ることができる。
例えば、図２（ｂ）の構造を持つレーザダイオードで
は、水平放射角が約７．５度，約８．５度，約９度であ
れば、活性領域の応力は約２．０×１０9 ，約３．８×
１０9 ，約４．５×１０9 となり、水平放射角がこれら
の角度の間の値であれば、活性領域の応力は上記値から
図９のグラフから直線近似で求めることができる。
横モードである水平放射角と活性領域の応力との間に一
定の相関があり、図２（ｂ）の構造を持つレーザダイオ
ードについては、予め作成された図９のグラフから直線
近似或いはｘ（ｘは正の実数）乗近似などにより水平放
射角から活性領域の応力の近似値を得ることができる。
例えば、図２（ｂ）の構造を持つレーザダイオードで
は、水平放射角が約７．５度，約８．５度，約９度であ
れば、活性領域の応力は約２．０×１０9 ，約３．８×
１０9 ，約４．５×１０9 となり、水平放射角がこれら
の角度の間の値であれば、活性領域の応力は上記値から
図９のグラフから直線近似で求めることができる。
【００５２】また、他の構造のレーザダイオードについ
ても同様の方法により、図９のような活性領域の応力と
水平放射角と相関グラフを予め作成しておくことによ
り、水平放射角から活性領域の応力の近似値を得ること
ができる。なお、図９のような相関グラフの作成の際、
チップ２００を接着しない状態の水平放射角を測定して
おくと応力のない状態のプロットを得ることができる。
ても同様の方法により、図９のような活性領域の応力と
水平放射角と相関グラフを予め作成しておくことによ
り、水平放射角から活性領域の応力の近似値を得ること
ができる。なお、図９のような相関グラフの作成の際、
チップ２００を接着しない状態の水平放射角を測定して
おくと応力のない状態のプロットを得ることができる。
【００５３】この実験結果から明らかなように、水平放
射角の変化は活性領域の応力と関連があり、表９および
図８に示すように寿命の短いサンプル（C3，C6）は活性
領域の応力が大きいものと結論できる。前述したように
活性領域の歪みは結晶成長時やマウント時などに生じる
ことが多いため、これを完全に除去するのは難しく、活
性領域の応力即ち活性層（図２でいえば符号１４０）の
残留応力は、良く知られているように、転位や暗線とい
った不良の原因を発生させ、これらの不良の原因を加速
することになる。したがって、活性層の内部応力が小さ
いほど信頼性の高い素子であるといえる。
射角の変化は活性領域の応力と関連があり、表９および
図８に示すように寿命の短いサンプル（C3，C6）は活性
領域の応力が大きいものと結論できる。前述したように
活性領域の歪みは結晶成長時やマウント時などに生じる
ことが多いため、これを完全に除去するのは難しく、活
性領域の応力即ち活性層（図２でいえば符号１４０）の
残留応力は、良く知られているように、転位や暗線とい
った不良の原因を発生させ、これらの不良の原因を加速
することになる。したがって、活性層の内部応力が小さ
いほど信頼性の高い素子であるといえる。
【００５４】本発明のレーザダイオードの選別方法で
は、同一ロット中で平均からある範囲より大きい素子
は、活性層の残留応力が大きく寿命特性が悪いものと考
えられることから、このような素子を除去することによ
り信頼性の高い良品が得られる。特に、本発明のレーザ
ダイオードの選別方法では、「水平放射角を測定し、水
平放射角の平均値（μ）と水平放射角の分散（σ）との
和よりも大きな水平放射角をもつレーザダイオードを除
去する」という簡便で実用的な方法で、良品のレーザダ
イオードを得ることができる。そして、水平放射角をス
クリーニングの際に測定することにより、より簡便なも
のになる。
は、同一ロット中で平均からある範囲より大きい素子
は、活性層の残留応力が大きく寿命特性が悪いものと考
えられることから、このような素子を除去することによ
り信頼性の高い良品が得られる。特に、本発明のレーザ
ダイオードの選別方法では、「水平放射角を測定し、水
平放射角の平均値（μ）と水平放射角の分散（σ）との
和よりも大きな水平放射角をもつレーザダイオードを除
去する」という簡便で実用的な方法で、良品のレーザダ
イオードを得ることができる。そして、水平放射角をス
クリーニングの際に測定することにより、より簡便なも
のになる。
【００５５】特に、活性領域の横方向の長さが非常に大
きいため、図３（ｂ）のように、水平放射角に大きな変
化が現れるものと考えられる。したがって、活性領域の
横方向の長さが断面の縦方向の長さよりも大きないわゆ
るブロードエリア・レーザダイオードの選別に用いると
効果的に良品の選別が行えるものと考えられる。
きいため、図３（ｂ）のように、水平放射角に大きな変
化が現れるものと考えられる。したがって、活性領域の
横方向の長さが断面の縦方向の長さよりも大きないわゆ
るブロードエリア・レーザダイオードの選別に用いると
効果的に良品の選別が行えるものと考えられる。
【００５６】図２（ｂ）に示すサンプルは、その製造時
の誤差を考慮すれば、図２（ｃ）に示すようにその活性
領域の断面の横方向の長さａに対して縦方向の長さｂ
が、「 1.5×10-4＜ｂ／ａ＜0.1 」にあるので、この範
囲にあるブロードエリア・レーザダイオードの選別に用
い得る。また、活性領域の横方向の長さが非常に大きい
レーザダイオード、特に大出力パルスレーザ用であれ
ば、本発明の選別方法で効果的に良品の選別が行えるも
のと考えられるので、レーザダイオードの活性領域の断
面の横方向の長さが５０以上１０4 μｍ以下の範囲にあ
り、縦方向の長さが０．１以上２μｍ以下の範囲にある
ようなレーザダイオードについて本発明の選別方法で良
品の選別が行えるものと考えられる。
の誤差を考慮すれば、図２（ｃ）に示すようにその活性
領域の断面の横方向の長さａに対して縦方向の長さｂ
が、「 1.5×10-4＜ｂ／ａ＜0.1 」にあるので、この範
囲にあるブロードエリア・レーザダイオードの選別に用
い得る。また、活性領域の横方向の長さが非常に大きい
レーザダイオード、特に大出力パルスレーザ用であれ
ば、本発明の選別方法で効果的に良品の選別が行えるも
のと考えられるので、レーザダイオードの活性領域の断
面の横方向の長さが５０以上１０4 μｍ以下の範囲にあ
り、縦方向の長さが０．１以上２μｍ以下の範囲にある
ようなレーザダイオードについて本発明の選別方法で良
品の選別が行えるものと考えられる。
【００５７】
【発明の効果】以上の通り、本発明のレーザダイオード
の選別方法によれば、簡便な方法により、同一ロットで
得られたレーザダイオードの中から良品を得ることがで
きる。また、本発明のレーザダイオードの測定方法によ
れば、レーザダイオードの活性領域の応力を求め得るこ
とができる。
の選別方法によれば、簡便な方法により、同一ロットで
得られたレーザダイオードの中から良品を得ることがで
きる。また、本発明のレーザダイオードの測定方法によ
れば、レーザダイオードの活性領域の応力を求め得るこ
とができる。
【図１】実施例に用いたレーザダイオードの製作工程を
示す図。
示す図。
【図２】実施例に用いたレーザダイオードの構造を説明
するための図。
するための図。
【図３】放射角測定の様子を示す図。
【図４】同一ロットのレーザダイオードの水平放射角の
ヒストグラムを模式的に示した図。
ヒストグラムを模式的に示した図。
【図５】ロットＡ（LOT A ）についてのヒストグラムを
示した図。
示した図。
【図６】ロットＣ（LOT C ）についてのヒストグラムを
示した図。
示した図。
【図７】ロットＡ（LOT A ）について寿命試験の結果を
示した図。
示した図。
【図８】ロットＣ（LOT C ）について寿命試験の結果を
グラフで示した図。
グラフで示した図。
【図９】放射特性と応力との関係を示した図。
１１０…ＧａＡｓ基板１１０、１４０ａ…活性領域、２
００…チップ、２１０…ヒートシンク。
００…チップ、２１０…ヒートシンク。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松井 謙
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(72)発明者 鈴木 修司
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(72)発明者 菅 博文
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(56)参考文献 特開 平２−126130（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−163981（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 31/26
H01S 3/00 - 3/30
Claims (5)
- 【請求項１】 同一ロットで得られた複数のレーザダイ
オードの水平放射角を測定し、前記水平放射角の平均値
と前記水平放射角の分散との和よりも大きな水平放射角
をもつレーザダイオードを除去することによって、前記
同一ロットで得られたレーザダイオードの中から良品を
選別するレーザダイオードの選別方法。 - 【請求項２】 前記レーザダイオードの水平放射角を前
記レーザダイオードのスクリーニングの際に測定し、前
記スクリーニングによって異常の現れたものを除去して
選別することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオ
ードの選別方法。 - 【請求項３】 前記レーザダイオードは、その活性領域
の断面の横方向の長さが５０以上１０4 μｍ以下の範囲
にあり、縦方向の長さが０．１以上２μｍ以下の範囲に
あることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード
の選別方法。 - 【請求項４】 同一ロットで得られた複数のレーザダイ
オードの水平放射角を測定し、前記水平放射角と前記レ
ーザダイオードの活性領域の応力との相関から前記活性
領域の応力を求めるレーザダイオードの測定方法。 - 【請求項５】 異なったハンダ材でチップをヒートシン
クに接着して異なった応力を持つレーザダイオード複数
を作製し、これら異なった応力を持つレーザダイオード
それぞれについて、応力を求めるとともに水平放射角を
測定して前記相関を予め求めることを特徴とする請求項
４記載のレーザダイオードの測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10254294A JP3396293B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | レーザダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域の応力の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10254294A JP3396293B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | レーザダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域の応力の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311238A JPH07311238A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3396293B2 true JP3396293B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=14330146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10254294A Expired - Fee Related JP3396293B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | レーザダイオードの選別方法及びレーザダイオードの活性領域の応力の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396293B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6021307B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2016-11-09 | キヤノン株式会社 | 半導体レーザの劣化兆候検出装置及び半導体レーザの劣化兆候検出方法 |
-
1994
- 1994-05-17 JP JP10254294A patent/JP3396293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07311238A (ja) | 1995-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |