JP3466830B2 - 半導体装置の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子の
製造方法、それに用いられる半導体製造の製造装置、ス
ペーサ及びホルダーに関し、特に半導体発光素子の発光
面に反射膜を形成する方法と、それに用いられる半導体
装置の製造装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、多方面でＧａＡｓ系やＩｎＰ系な
どの半導体レーザが使用されている。こうした半導体レ
ーザにおいて、例えばＧａＡｓ系の半導体レーザでは、
光出力が増加して端面が破壊されたり、端面が酸化され
たりして特性が劣化することを防ぐため、レーザ素子の
両端面に誘電体膜が形成される。

【０００３】また、レーザの特性を改善するためにも、
ＧａＡｓ系の半導体レーザでは、活性層や素子の構造を
改良する他に、素子の両端面に誘電体多層反射膜が形成
される。例えば、大きな光出力を得るために、光が出力
される前端面に低反射膜が形成され、後端面に高反射膜
が形成される。

【０００４】一方、ＩｎＰ系の半導体レーザでは、Ｇａ
Ａｓ系のレーザのような端面破壊や端面の酸化は殆ど起
こらない。しかし、市場で要求される性能を実現するた
め、片端面あるいは両端面に反射膜を形成することが多
い。例えば、温度特性を改善するために、レーザ素子の
両端面に互いに反射率の異なる高反射膜が形成される。

【０００５】また、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系に限らず、分
布帰還型（ＤＦＢ）構造のレーザ素子では、不必要なモ
ードにおける発振を抑制するために、少なくとも一方の
端面に極めて低い反射率の反射防止膜が形成される。

【０００６】このように、半導体レーザでは端面の活性
層付近に反射制御膜を形成することが不可欠となってい
る。以下、半導体レーザの端面に反射膜を形成する一般
的な方法を説明する。

【０００７】まず、ウェハに半導体レーザを形成し、こ
のウェハを劈開加工してレーザバーを形成する。図１１
（ａ）は、レーザバーの斜視図を示す。レーザバー１の
長手方向の長さは、例えば８〜１２ｍｍであり、レーザ
バー１の幅すなわち共振長は例えば３００μｍであり、
レーザバーの厚さは例えば１００μｍである。レーザバ
ー１には、活性層２がレーザバー１の長手方向に０．３
ｍｍ間隔で設けられている。レーザバー１の上面３及び
下面４にはそれぞれｐ電極とｎ電極が設けられる。

【０００８】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）中のｂｂ線
における断面、すなわち活性層２を含むようにレーザバ
ー１を切断したときの断面を示す。活性層２は、レーザ
バー１の上面から例えば３〜５μｍの位置にあり、端面
５、６において上端部から３〜５μｍの位置で露出され
る。活性層２の断面は、例えば１μｍ×１μｍの程度で
ある。

【０００９】図１２は、こうしたレーザバーを収容する
ホルダー治具を示す。ホルダー治具１０には、バー１の
両端を保持する溝１１が設けられている。次に、ホルダ
ー治具１０の溝１１にレーザバー１をその上面３及び下
面４が互いに接するように積み重ねて収容する。レーザ
バーの端面５、６は図１２に示すようにホルダー治具の
開口部１０ａから露出される。

【００１０】続いて、プラズマＣＶＤ法、電子ビーム蒸
着法あるいはスパッタ法を用いて反射膜をレーザバー１
の露出されている端面５、６に形成する。その後、レー
ザバー１をホルダー治具から取り出し、活性層２が中央
にあるようにレーザバーを例えば０．３ｍｍ間隔で切り
出す。図１１（ｃ）は、こうして切り出されたレーザ素
子７を示す。レーザ素子７のｐ電極及びｎ電極に電圧を
印加すると、端面に露出された活性層２すなわち発光部
１２からレーザ光８が出力される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１３は、ホルダー治
具に重ねて保持されたレーザバー１の断面を示す。ホル
ダー治具１０にレーザバー１を重ねて入れる際、レーザ
バー１の幅のばらつきやホルダー治具１０の溝１１の面
精度、あるいはホルダー治具１０のわずかな傾きに起因
して、レーザバー１間に数μｍ程度のわずかな段差が生
じることがある。その結果、各レーザバー１の端面５、
６の面位置が揃わず、レーザバー１の発光部１２が上ま
たは下に位置するレーザバー１の影１３になることがあ
る。

【００１２】その後、プラズマＣＶＤ法や電子ビーム蒸
着を用いて誘電体膜を形成すると、この庇の影の部分１
３での誘電体の膜厚が周囲よりも薄くなってしまう。こ
のように発光部における誘電体膜厚にばらつきが生じる
と、反射率がばらつく。その結果、レーザ素子の歩留ま
りが低下するという問題が生じる。

【００１３】一方、発光部１２が影に入らないようにレ
ーザバーを周囲より過剰に突出させると、レーザバーの
上面３あるいは下面４にも誘電体膜が形成される。この
ような場所に形成された誘電体膜は、場合によっては剥
がれたり、素子の放熱を阻害したり、あるいは電極に半
田がのりにくくするといった問題を引き起こす。本発明
は、上記課題に鑑みてなされたもので、レーザバーの突
出を最小にしながら発光部上に均一な厚さの反射膜を形
成することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、レーザバーの両
端部を保持しつつレーザバーを一方向に積み重ねて収容
する溝と前記レーザバーの端面を露出させる開口部を有
するホルダー治具の溝に、発光部を有するレーザバーと
前記発光部を突出させるためのスペーサとを交互に差し
込み、前記発光部に反射膜を堆積させ、前記スペーサ
は、前記レーザバーの発光部近傍の面と接する第１の面
の幅が前記レーザバーの幅よりも狭く、前記第１の面と
平行である第２の面の幅が前記レーザバーの幅と同一で
あることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【００１７】上記課題を解決するため、本発明の半導体
装置の製造装置は、レーザバーの両端部を保持しつつレ
ーザバーを一方向に積み重ねて収容する溝と前記レーザ
バーの端面を露出させる開口部を有するホルダー治具
と、前記発光部を突出させるため前記溝に前記レーザバ
ーと交互に挿入されるスペーサとを具備し、前記スペー
サは、レーザバーの発光部近傍の面と接する第１の面の
幅が前記レーザバーの幅より狭く、前記第１の面と平行
である第２の面の幅が前記レーザバーの幅と同じである
ことを特徴とする。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明の第１の
実施例を示す。以下、同一の構成要素には同一の符号を
付し、説明を省略する。

【００２２】本実施例では、図２に示す形状をした例え
ばＳｉよりなるスペーサを用いる。このスペーサ１４の
長手方向の長さはレーザバー１と同じであり、両端部１
４ａ、１４ｂの幅はレーザバーと同一である。スペーサ
１４の両端部１４ａ、１４ｂ間の中間部は、スペーサの
長手方向と直交する方向の端面１４ｃ、１４ｄがエッチ
ングあるいは切削加工により削られている。したがっ
て、スペーサの中間部の断面は長方形であるが、レーザ
バーよりも幅が狭い。

【００２３】上記の構成において、レーザバーの端面に
誘電体膜を堆積する際、図１２に示した従来と同様のホ
ルダー治具に、端面１４ｃ、１４ｄが露出されるように
レーザバー１とスペーサ１４とを交互に挿入する。続い
て、ホルダー治具の上部の蓋を締め、レーザバーとスペ
ーサを上下方向に締め付ける。図１は、ホルダー治具の
溝に交互に差し入れられたレーザバー１とスペーサ１４
の断面を示す。

【００２４】上述のようにホルダー治具の溝に差し入れ
られたスペーサ１４の中間部の幅はレーザバーより狭い
ため、図１に示すようにレーザバー１の発光部１２を上
下のスペーサ１４の端面１４ｃに対して突出させること
ができる。上下のスペーサ１４の幅が狭いため、レーザ
バー１が膜堆積方向に多少ずれても、スペーサ１４が突
出することはない。

【００２５】その後、従来例と同様に、プラズマＣＶＤ
法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等により、レーザバ
ーの端面５に反射膜を形成する。この際、レーザバー１
の発光部１２は上下のスペーサ１４の影となっていない
ので、発光部１２上に形成される反射膜はどこでも均一
に成長する。したがって、レーザ素子の誘電体膜の反射
特性を一様にすることが可能となる。

【００２６】図３及び図４は、本発明の第２の実施例を
示す。図３は、本実施例に用いられるスペーサの斜視図
である。このスペーサ１５は例えばＳｉよりなり、その
長手方向と直交する断面はどこでも同一で台形状であ
る。スペーサ１５の平行な一組の面のうち上面１６の幅
はレーザバー１と同じ幅であり、下面１７の幅はレーザ
バーよりも狭い。このスペーサ１５は、エッチングや切
削加工により製作される。

【００２７】このスペーサ１５は、図１２に示したホル
ダー治具１０の溝１１にレーザバー１と交互に挿入され
る。この際、レーザバー１の発光部１２の近傍にある上
面３とスペーサ１５の下面１７とが重なるように入れら
れる。図４は、ホルダー治具１０の溝１１に積み重ねら
れたレーザバー１とスペーサ１５の断面を示す。図６か
ら分かるように、レーザバー１の発光部１２はスペーサ
１５の下面１７より突出している。続いて、ホルダー治
具１０の上部の蓋を締め、レーザバー１とスペーサ１５
を上下方向に締め付ける。

【００２８】次に、例えばプラズマＣＶＤ法により反射
膜をレーザバー１の発光部１２上に形成する。その際、
発光部１２は庇により影となることがないため、すべて
の発光部１２上の反射膜の反射特性を一様にすることが
できる。

【００２９】また、第２の実施例においてスペーサの断
面の形状は台形に限られるものではない。例えば図５に
示すように断面が六角形のものでもよく、ホルダー治具
１０にスペーサとレーザバー１とを挿入したときレーザ
バー１の発光部１２が突出する形状であればよい。すな
わち、図５に示すスペーサ１８のように、上面の幅がレ
ーザバー１の幅と同じであり、下面の幅がレーザバー１
の幅よりも狭くなっていればよい。

【００３０】図６は、図５に示したスペーサの製造方法
の一例を示す。まず図６（ａ）に示すウェハ１９を選択
的にエッチングして、断面が三角形状の溝２０を形成す
る。図６（ｂ）は、この段階における断面を示す。その
後、ウェハ１９を溝２０に対応した切断面２１で切断
し、スペーサ１８を得る。

【００３１】なお、第１及び第２の実施例ではスペーサ
の基材としてＳｉを用いているが、それに限られるもの
ではなく、ＩｎＰやＧａＡｓなど反射膜の形成やレーザ
素子の性能あるいは信頼性に影響を与えない材料であれ
ばよい。

【００３２】また、第１及び第２の実施例ではレーザバ
ーとスペーサを交互にホルダー治具に挿入しているが、
それに限られるものではなく、レーザバーの発光部が突
出するような入れ方であればよい。

【００３３】図７及び図８は、本発明の第３の実施例を
示す。図７は、本発明のホルダー治具を示す。ホルダー
治具１０において、溝１１の下部に溝の底部の傾斜角を
変えることができる例えば回転板２２が設けられ、この
傾斜角はホルダー治具１０に設置されたつまみ２３によ
り調節される。その他の構成は、図１２に示した従来の
ホルダー治具と同様である。

【００３４】反射膜を堆積するため、このホルダー治具
１０にレーザバー１の上面と下面を一方向に揃えて差し
入れ、ホルダー治具の上部の蓋を締める。上述の実施例
と異なり、スペーサは用いない。この際、ホルダー治具
の溝の下部の傾斜角を調整して、膜の堆積方向に対して
レーザバー１の端面５側の発光部１２がその上方のレー
ザバーの下面より突出するようにしておく。傾斜角は、
例えば１０度ないし２０度が適切である。図８（ａ）
は、この状態におけるレーザバーの断面を示す。

【００３５】続いて、例えばプラズマＣＶＤ法により発
光部１２上に堆積させる。発光部１２は反射膜の堆積方
向に対して突出しているため、反射膜は一様に堆積す
る。その結果、レーザ素子毎の反射特性のばらつきを小
さくすることができる。

【００３６】その後、ホルダー治具１０の上部の蓋を取
り外し、レーザバーの上下方向の締め付けを解除する。
続いて、ホルダー治具の溝の下部の傾斜を操作して、反
射膜がまだ形成されていない端面６の発光部１２を突出
させる。図８（ｂ）は、この状態におけるレーザバーの
断面を示す。

【００３７】続いて、端面６に対して例えばプラズマＣ
ＶＤ法により反射膜を形成する。端面６の発光部１２は
いずれも上方のレーザバーの下面より突出しているた
め、一様な反射特性を有する反射膜を端面６側にも形成
することができる。

【００３８】このように、本実施例ではスペーサを用い
ずに、発光部に均一な反射膜を形成することができる。
図９及び図１０は、本発明の第４の実施例を示す。

【００３９】図９に示すように、ホルダー治具２４の底
部には、レーザバー１を収容する溝２５が少なくとも１
つ形成されている。溝２５は、レーザバー１の厚さより
も浅い深さで掘られている。図１０に示すように、溝２
５はレーザバー１を横に２本並べて収容する程度の大き
さを有する。

【００４０】まず、この溝２５に発光部１２が突出する
ようにレーザバーを２個入れる。その後、マスク２６を
ホルダー治具２４上に固定する。マスク１６には、レー
ザバー１の上面３の大部分を覆い、レーザバー１の発光
部１２近傍のエッジ２７は覆わないように開口２６ａが
設けられている。図１０は、この段階におけるホルダー
治具、レーザバー及びマスクの断面を示す。

【００４１】次に、プラズマＣＶＤ法など指向性が少な
い膜形成方法を用いて、レーザバーに反射膜を堆積させ
る。この際、レーザバーの端面は堆積源に対面していな
い。そのため、レーザバーの発光部１２では回り込みに
よって膜が堆積される。

【００４２】本実施例では、レーザバーの発光部はいず
れも堆積源に対して同一の位置にあるため、ほぼ同一の
厚さの膜が形成される。なお、図９、図１０に示した実
施例において、溝２５にはレーザバーを２個収容する幅
があるが、２個分の幅に限られるものではなく、１個分
の幅でもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザバーの発光部が必ず突出し、堆積源に対する発光
部の位置の条件が同一であるため、均一な厚さの反射膜
を形成することができ、レーザ素子の歩留まりを上げる
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図。

【図２】本発明の第１のスペーサを示す斜視図。

【図３】本発明の第２のスペーサを示す斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す断面図。

【図５】本発明の断面が六角形状のスペーサを示す図。

【図６】図５に示したスペーサの製造方法を示す図。

【図７】本発明の第３の実施例を示す斜視図。

【図８】本発明の第３の実施例を示す断面図。

【図９】本発明の第４の実施例を示す斜視図。

【図１０】本発明の第４の実施例を示すものであり、図
９の一部を示す断面図。

【図１１】一般的なレーザバーを示す斜視図。

【図１２】従来のホルダー治具を示す斜視図。

【図１３】従来例における問題を説明する断面図。

【符号の説明】

１…レーザバー、 ２…活性層、 ３…レーザバーの上面、 ４…レーザバーの下面、 ５、６…端面、 １０…ホルダー治具、 １１…溝、 １２…発光部、 １３…影、 １４、１５、１８…スペーサ、 １６…スペーサの上面、 １７…スペーサの下面、 １９…ウェハ、 ２０…溝、 ２１…切断面、 ２２…傾斜角を変える構造、 ２３…つまみ、 ２４…ホルダー治具、 ２５…溝、 ２６…マスク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−45690（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−38199（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−83072（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−172162（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−84971（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザバーの両端部を保持しつつレーザ
   バーを一方向に積み重ねて収容する溝と前記レーザバー
   の端面を露出させる開口部を有するホルダー治具の溝
   に、発光部を有するレーザバーと前記発光部を突出させ
   るためのスペーサとを交互に差し込み、前記発光部に反
   射膜を堆積させ、前記スペーサは、前記レーザバーの発
   光部近傍の面と接する第１の面の幅が前記レーザバーの
   幅よりも狭く、前記第１の面と平行である第２の面の幅
   が前記レーザバーの幅と同一であることを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記スペーサは、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ｓ
   ｉのいずれかよりなることを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 レーザバーの両端部を保持しつつレーザ
   バーを一方向に積み重ねて収容する溝と前記レーザバー
   の端面を露出させる開口部を有するホルダー治具と、前
   記発光部を突出させるため前記溝に前記レーザバーと交
   互に挿入されるスペーサとを具備し、 前記スペーサは、レーザバーの発光部近傍の面と接する
   第１の面の幅が前記レーザバーの幅より狭く、前記第１
   の面と平行である第２の面の幅が前記レーザバーの幅と
   同じである ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
4. 【請求項４】 前記スペーサは、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、Ｓ
   ｉのいずれかによりなることを特徴とする請求項３記載
   の半導体装置の製造装置。