JP4925118B2 - Manufacturing method of semiconductor laser device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor laser device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4925118B2 JP4925118B2 JP2007155343A JP2007155343A JP4925118B2 JP 4925118 B2 JP4925118 B2 JP 4925118B2 JP 2007155343 A JP2007155343 A JP 2007155343A JP 2007155343 A JP2007155343 A JP 2007155343A JP 4925118 B2 JP4925118 B2 JP 4925118B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- layer
- ridge portion
- solder
- laser element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は、半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法に関し、より特定的にはダブルチャネル型としたリッジ導波路型半導体レーザ素子をジャンクション・ダウンでマウントされた半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device and a method for manufacturing the semiconductor laser device, and more specifically, a semiconductor laser device in which a ridge waveguide semiconductor laser element having a double channel type is mounted junction-down, and manufacturing of the semiconductor laser device Regarding the method.
近年、情報化社会が浸透し、パーソナルコンピュータからビデオに至るまで、これらのデータを光ディスクに記録するようになってきた。情報量は増大に一途をたどっており、ディスクもCD(Compact Disc)からDVD(Digital Versatile Disc)およびBD(Blue−ray Disc)へと大容量化が図られている。光源として用いられる半導体レーザ素子は、赤外(780nm帯)から赤色(650nm帯)および青紫色(405nm帯)などの短波長光源を用いることにより、大容量化を実現している。さらに、記録速度の高速化も進んでおり、半導体レーザ素子の高出力化への要求が高まっている。高出力の半導体レーザ素子は、高効率で動作電圧(Vop)が低く、温度特性や高出力時の高いモード安定性など、厳しいスペックが求められる。 In recent years, the information society has permeated, and from the personal computer to the video, these data have been recorded on the optical disk. The amount of information is steadily increasing, and the capacity of discs is increasing from CD (Compact Disc) to DVD (Digital Versatile Disc) and BD (Blue-ray Disc). A semiconductor laser element used as a light source achieves a large capacity by using a short wavelength light source such as infrared (780 nm band) to red (650 nm band) and blue-violet (405 nm band). Furthermore, the recording speed has been increased, and the demand for higher output of the semiconductor laser element is increasing. High output semiconductor laser devices are required to have strict specifications such as high efficiency, low operating voltage (Vop), temperature characteristics, high mode stability at high output, and the like.
このような半導体レーザ素子に電流を注入すると、半導体レーザ素子の活性領域で、注入された電子とホールとの再結合により光エネルギーが発生する。再結合により注入した電流が全て光エネルギーに変換されれば発熱は生じないが、実際には、電気エネルギーは光エネルギー(発光)と熱エネルギー(発熱)に変換される。具体的には、電流の広がりにより、発光に寄与しない再結合電流により発熱が生じる。また、半導体レーザ素子の発振光が活性領域周辺で吸収を起こすことにより発熱が生じる。また、半導体レーザ素子の抵抗成分によりジュール熱が生じる。このような要因により、半導体レーザ素子は発熱する。 When current is injected into such a semiconductor laser element, light energy is generated by recombination of injected electrons and holes in the active region of the semiconductor laser element. If all of the current injected by recombination is converted into light energy, heat is not generated, but in reality, electric energy is converted into light energy (light emission) and heat energy (heat generation). Specifically, due to the spread of current, heat is generated by a recombination current that does not contribute to light emission. Further, heat is generated by the oscillation light of the semiconductor laser element being absorbed around the active region. Also, Joule heat is generated by the resistance component of the semiconductor laser element. Due to such factors, the semiconductor laser element generates heat.
半導体レーザ素子の注入電流を上げて光出力を大きくしていくと、光出力(光エネルギー)が大きくなるに伴い、発熱量も大きくなる。特に、素子抵抗によるジュール熱は動作電圧が大きくなるほど発熱量も大きくなる。そのため、半導体レーザ素子の高出力駆動時には、これらの発熱を低減し、また効率よく放熱させる必要がある。したがって、半導体レーザ素子の放熱は、半導体レーザ素子をサブマウントを介してたとえば銅製のステムにマウントすることにより、熱を逃がして行なわれている。 When the optical output is increased by increasing the injection current of the semiconductor laser element, the amount of heat generation increases as the optical output (optical energy) increases. In particular, the Joule heat generated by the element resistance increases as the operating voltage increases. Therefore, when the semiconductor laser device is driven at a high output, it is necessary to reduce these heat generations and to dissipate heat efficiently. Therefore, the heat radiation of the semiconductor laser element is performed by releasing the heat by mounting the semiconductor laser element on, for example, a copper stem via the submount.
半導体レーザ素子において発熱源は活性層近傍であるため、活性層をなるべくステムに近づけるほど放熱性は良くなる。半導体レーザ素子は厚さが100μm程度であるが、活性層は通常表面から1μm程度のところに位置しており、マウントする向きにより大きく放熱性が変わる。 In the semiconductor laser element, since the heat source is in the vicinity of the active layer, the heat dissipation is improved as the active layer is as close as possible to the stem. The semiconductor laser element has a thickness of about 100 μm, but the active layer is usually located about 1 μm from the surface, and the heat dissipation greatly varies depending on the mounting direction.
活性層側を上(ジャンクション・アップ)にしてマウントすると、良好なビーム形状が得られることや、活性層側は加工を施したり、電極パターンを形成しているため、マウントのしやすさや、配線のとり易さなどのメリットがある。一方、活性層側を下(ジャンクション・ダウン)に配置、すなわちステム側にマウントすると、放熱性が良くなるメリットがある。そのため、半導体レーザ素子をより高出力で使用する場合には、半導体レーザ素子の発熱が増大することによる放熱性を向上するために、ジャンクション・ダウンでマウントすることが望まれる。 When mounted with the active layer side up (junction up), a good beam shape can be obtained, and the active layer side is processed and an electrode pattern is formed. There are advantages such as ease of taking. On the other hand, when the active layer side is disposed below (junction down), that is, mounted on the stem side, there is an advantage that heat dissipation is improved. For this reason, when the semiconductor laser device is used at a higher output, it is desired to mount it at junction-down in order to improve heat dissipation due to increased heat generation of the semiconductor laser device.
また、より高出力を得るために、クラッド層からコンタクト層までの層など活性層上の層にリッジストライプ形状を形成することにより、光の閉じ込めと電流の閉じ込めとを行なうリッジ導波路型半導体レーザ素子が広く用いられている。リッジ導波路型半導体レーザは1回の結晶成長で作製できることから、コストダウンが可能である。しかし、半導体レーザ素子の幅が数百μmに対して、リッジストライプの幅は数μm〜数十μmと狭い。そのため、このリッジ導波路型半導体レーザ素子をジャンクション・ダウンによりマウントすると、リッジストライプにマウントの応力が集中してリッジが破壊するおそれがある。そこで、リッジストライプの両側にこれと同じ高さのダミーリッジを設ける(以下、ダブルチャネルとも記す)と、ダミーリッジにより半導体レーザ素子を支えることができるため、リッジストライプへの応力の集中を低減することができ、リッジストライプの破壊を防ぐことができる。 In order to obtain higher output, a ridge waveguide semiconductor laser that confines light and confines current by forming a ridge stripe shape on the active layer, such as the layers from the cladding layer to the contact layer. Devices are widely used. Since the ridge waveguide type semiconductor laser can be manufactured by one crystal growth, the cost can be reduced. However, the width of the ridge stripe is as narrow as several μm to several tens of μm while the width of the semiconductor laser element is several hundred μm. For this reason, when this ridge waveguide type semiconductor laser device is mounted by junction-down, the mount stress may concentrate on the ridge stripe and the ridge may be destroyed. Therefore, if dummy ridges having the same height as these are provided on both sides of the ridge stripe (hereinafter also referred to as a double channel), the semiconductor laser element can be supported by the dummy ridge, so that the concentration of stress on the ridge stripe is reduced. And the destruction of the ridge stripe can be prevented.
このようなダブルチャネル型半導体レーザ素子をジャンクション・ダウンによりマウントした例として、特開2005−223070号公報(特許文献1)および特開2003−86877号公報(特許文献2)が挙げられる。特許文献1には、半導体レーザ素子とサブマウントとの間に空洞が形成されない半導体レーザ装置が開示されている。また、特許文献2には、半導体レーザ素子においてリッジとダミーリッジとの間の溝と、サブマウントとの間に空洞を形成し、それ以外の部分には空洞が形成されない半導体レーザ装置が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1および2のダブルチャネル型半導体レーザ素子をジャンクション・ダウンによりマウントしているが、動作電圧の上昇を十分抑制できず、未だ改善の余地がある。 However, although the double channel semiconductor laser elements of Patent Documents 1 and 2 are mounted by junction down, the increase in operating voltage cannot be sufficiently suppressed, and there is still room for improvement.
それゆえ本発明は、上記問題を解決し、ジャンクション・ダウンによりマウントしても、動作電圧の上昇を抑制することにより、高出力で高信頼動作が可能な半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the above-described problems and suppresses a rise in operating voltage even when mounted by junction down, thereby enabling a semiconductor laser device capable of high-output and high-reliability operation and a method for manufacturing the semiconductor laser device. The purpose is to provide.
本発明者は、鋭意研究の結果、ダブルチャネル型としたリッジ導波路型半導体レーザ素子を上記特許文献1および2に開示されているようにジャンクション・ダウンでマウントすると、ジャンクション・アップでマウントした場合に比べて動作電圧が上昇し、信頼性も低下することを見出した。また、本発明者は、ジャンクション・ダウンでマウントされた半導体レーザ装置の動作電圧の上昇は、半導体レーザ素子がワイヤボンドされる際に衝撃が加えられることにより、半導体レーザ素子へダメージが加えられることに起因することを見出した。 As a result of diligent research, the present inventor has mounted a ridge waveguide type semiconductor laser device of a double channel type in a junction-down manner as disclosed in Patent Documents 1 and 2 above, and a case where the junction-up type is mounted. It was found that the operating voltage increased and the reliability decreased. In addition, the present inventor has found that an increase in operating voltage of a semiconductor laser device mounted with junction down causes damage to the semiconductor laser element due to an impact applied when the semiconductor laser element is wire-bonded. It was found to be due to.
そこで本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、被マウント基台と、ワイヤとを備えている。半導体レーザ素子は、基板と、基板上に形成された活性層と、活性層上に形成された他の層と、他の層上に形成された電極とを含み、他の層における活性層に対向する側と反対側の表面には、リッジ部と、リッジ部を挟んでリッジ部と平行に延びるダミーリッジ部とが形成されている。被マウント基台は、半導体レーザ素子における他の層と電気的に接続されている。ワイヤは、半導体レーザ素子の基板に電気的に接続されている。リッジ部の頂面上に形成された電極と被マウント基台との間には空洞が形成され、半導体レーザ素子においてリッジ部の頂面上に形成された電極の少なくとも一部は空洞に露出している。 Therefore, the semiconductor laser device of the present invention includes a semiconductor laser element, a mounted base, and a wire. The semiconductor laser element includes a substrate, an active layer formed on the substrate, another layer formed on the active layer, and an electrode formed on the other layer. A ridge portion and a dummy ridge portion extending in parallel with the ridge portion with the ridge portion interposed therebetween are formed on the surface opposite to the opposite side. The mounted base is electrically connected to other layers in the semiconductor laser element. The wire is electrically connected to the substrate of the semiconductor laser element. A cavity is formed between the electrode formed on the top surface of the ridge portion and the mount base, and at least a part of the electrode formed on the top surface of the ridge portion in the semiconductor laser element is exposed to the cavity. ing.
また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、準備する工程と、他の層と被マウント基台とを固定する工程と、基板とワイヤとを電気的に接続する工程とを備えている。準備する工程では、基板と、基板上に形成された活性層と、活性層上に形成された他の層と、他の層上に形成された電極とを含み、他の層における活性層に対向する側と反対側の表面にはリッジ部とリッジ部を挟んでリッジ部と平行に延びるダミーリッジ部とが形成された半導体レーザ素子を準備する。他の層と被マウント基台とを固定する工程では、半導体レーザ素子における他の層と被マウント基台とを固定する。基板とワイヤとを電気的に接続する工程では、半導体レーザ素子の基板とワイヤとを電気的に接続する。他の層と被マウント基台とを固定する工程では、リッジ部の頂面上に形成された電極と被マウント基台との間には空洞が形成され、半導体レーザ素子においてリッジ部の頂面上に形成された電極の少なくとも一部を空洞に露出させる工程を含んでいる。 The method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention includes a step of preparing, a step of fixing another layer and the mount base, and a step of electrically connecting the substrate and the wire. The preparing step includes a substrate, an active layer formed on the substrate, another layer formed on the active layer, and an electrode formed on the other layer. A semiconductor laser device is prepared in which a ridge portion and a dummy ridge portion extending in parallel with the ridge portion are formed on the opposite surface and the opposite surface. In the step of fixing the other layer and the mount base, the other layer in the semiconductor laser element and the mount base are fixed. In the step of electrically connecting the substrate and the wire, the substrate of the semiconductor laser element and the wire are electrically connected. In the step of fixing the other layer and the mounted base, a cavity is formed between the electrode formed on the top surface of the ridge portion and the mounted base, and the top surface of the ridge portion in the semiconductor laser device. Exposing at least a portion of the electrode formed thereon to the cavity.
本発明の半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法によれば、他の層と被マウント基台とを固定する工程において、ジャンクション・ダウンでマウントする際に半導体レーザ素子のリッジ部の頂面上に形成された電極と被マウント基台との間に空洞が形成され、半導体レーザ素子においてリッジ部の頂面上に形成された電極の少なくとも一部を空洞に露出される。そのため、空洞により、基板とワイヤとを電気的に接続する工程時にリッジ部に与えられる衝撃を低減できるので、半導体レーザ素子へのダメージが低減される。よって、半導体レーザ装置の動作電圧の上昇を抑制でき、効率の劣化が無く、信頼性を向上できる。すなわち、ジャンクション・ダウンによりマウントしても、動作電圧の上昇を抑制することにより、高出力で高信頼動作が可能な半導体レーザ装置が得られる。 According to the semiconductor laser device and the manufacturing method of the semiconductor laser device of the present invention, in the step of fixing the other layer and the mount base, the top surface of the ridge portion of the semiconductor laser device is mounted at the junction down A cavity is formed between the formed electrode and the mount base, and at least a part of the electrode formed on the top surface of the ridge portion in the semiconductor laser element is exposed to the cavity. For this reason, the cavity can reduce the impact applied to the ridge portion during the process of electrically connecting the substrate and the wire, thereby reducing damage to the semiconductor laser element. Therefore, an increase in the operating voltage of the semiconductor laser device can be suppressed, efficiency is not degraded, and reliability can be improved. That is, a semiconductor laser device capable of high-output and high-reliability operation can be obtained by suppressing an increase in operating voltage even when mounted by junction down.
上記半導体レーザ装置において好ましくは、ダミーリッジ部と被マウント基台との間に配置される金属膜をさらに備えている。 Preferably, the semiconductor laser device further includes a metal film disposed between the dummy ridge portion and the mount base.
上記半導体レーザ装置の製造方法において好ましくは、他の層と被マウント基台とを固定する工程は、ダミーリッジ部および被マウント基台におけるダミーリッジ部と対向する表面の少なくともいずれか一方上に金属膜を配置する工程と、金属膜を介して、ダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程とを含んでいる。 Preferably, in the method of manufacturing the semiconductor laser device, the step of fixing the other layer and the mount base is a metal on at least one of the dummy ridge portion and the surface of the mount base facing the dummy ridge portion. The method includes a step of disposing a film and a step of fixing the dummy ridge portion and the mount base through the metal film.
これにより、他の層と被マウント基台とを固定する工程において、金属膜によりリッジ部と被マウント基台との間に空洞を容易に設けることができる。 Thus, in the step of fixing the other layer and the mount base, a cavity can be easily provided between the ridge portion and the mount base by the metal film.
上記半導体レーザ装置において好ましくは、ダミーリッジ部と被マウント基台との間に配置される半田をさらに備えている。 Preferably, the semiconductor laser device further includes solder disposed between the dummy ridge portion and the mount base.
上記半導体レーザ装置の製造方法において好ましくは、他の層と被マウント基台とを固定する工程は、ダミーリッジ部に接するように半田を配置する工程と、半田を介して、ダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程とを含んでいる。 Preferably, in the method of manufacturing the semiconductor laser device, the step of fixing the other layer and the mount base includes a step of placing solder so as to be in contact with the dummy ridge portion, and a step of fixing the dummy ridge portion and the target base via the solder. And a step of fixing the mount base.
また、上記半導体レーザ装置の製造方法において好ましくは、他の層と被マウント基台とを固定する工程は、被マウント基台においてダミーリッジ部と対向する表面に半田を配置する工程と、半田を介して、ダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程とを含んでいる。 Preferably, in the method of manufacturing the semiconductor laser device, the step of fixing the other layer and the mount base includes a step of placing solder on the surface of the mount base facing the dummy ridge portion, And a step of fixing the dummy ridge portion and the mounted base.
これにより、他の層と被マウント基台とを固定する工程において、半田によりリッジ部と被マウント基台との間に空洞を容易に設けることができる。 Thus, in the step of fixing the other layer and the mount base, a cavity can be easily provided between the ridge portion and the mount base by solder.
上記半導体レーザ装置の製造方法において好ましくは、半田で空洞を埋め込む工程をさらに備えている。 Preferably, the semiconductor laser device manufacturing method further includes a step of filling the cavity with solder.
これにより、基板とワイヤとを電気的に接続する工程時には空洞によりリッジ部に加えられる衝撃を低減するとともに、半導体レーザ装置の使用時には空洞に埋めこめられた半田により放熱性を向上できる。 Thus, the impact applied to the ridge portion by the cavity during the process of electrically connecting the substrate and the wire can be reduced, and the heat dissipation can be improved by the solder embedded in the cavity when the semiconductor laser device is used.
上記半導体レーザ装置において好ましくは、ダミーリッジ部と被マウント基台との間に配置される融点の異なる2種以上の半田をさらに備えている。 Preferably, the semiconductor laser device further includes two or more kinds of solders having different melting points disposed between the dummy ridge portion and the mount base.
また、上記半導体レーザ装置の製造方法において好ましくは、他の層と被マウント基台とを固定する工程は、ダミーリッジ部および被マウント基台の少なくともいずれか一方上に、融点の異なる2種以上の半田を配置する工程と、半田のうち相対的に低い融点の半田が溶ける一方、相対的に高い融点の半田が溶けない温度に加熱することにより、相対的に低い融点の半田を介して、ダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程とを含み、半田のうち相対的に高い融点の半田が溶ける温度に加熱することにより、相対的に高い融点の半田を介して空洞を埋め込む工程をさらに備えている。 Preferably, in the method of manufacturing the semiconductor laser device, the step of fixing the other layer and the mount base is performed on at least one of the dummy ridge portion and the mount base with two or more different melting points. The solder having a relatively low melting point is heated, and the solder having a relatively low melting point is melted while being heated to a temperature at which the solder having a relatively high melting point is not melted. Including a step of fixing the dummy ridge portion and the mount base, and a step of embedding the cavity through the solder having a relatively high melting point by heating to a temperature at which the solder having a relatively high melting point is melted. Is further provided.
これにより、他の層と被マウント基台とを固定する工程において、相対的に低い融点の半のみを溶解させることにより、他の層と被マウント基台とを固定できる。その際、相対的に高い融点の半田によりリッジ部上に形成された電極と被マウント基台との間に空洞を容易に設けることができる。また、基板とワイヤとを電気的に接続する工程後に相対的に高い融点の半田を溶解することにより、基板とワイヤとを電気的に接続する工程時には空洞により半導体レーザ素子に加えられる衝撃を低減するとともに、半導体レーザ装置の使用時には相対的に高い融点の半田により放熱性を向上できる。 Thus, in the step of fixing the other layer and the mounted base, the other layer and the mounted base can be fixed by dissolving only half of the relatively low melting point. At that time, a cavity can be easily provided between the electrode formed on the ridge portion and the mounted base with a solder having a relatively high melting point. Also, by melting the solder with a relatively high melting point after the step of electrically connecting the substrate and the wire, the impact applied to the semiconductor laser element by the cavity during the step of electrically connecting the substrate and the wire is reduced. In addition, when the semiconductor laser device is used, heat dissipation can be improved by solder having a relatively high melting point.
本発明の半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法によれば、ジャンクション・ダウンでマウントする際にリッジ部上に形成された電極と被マウント基台との間に空洞が設けられ、リッジ部上に形成された電極が空洞に露出しているので、ジャンクション・ダウンによりマウントしても、動作電圧の上昇を抑制することにより、高出力で高信頼動作が可能な半導体レーザ装置が得られる。 According to the semiconductor laser device and the manufacturing method of the semiconductor laser device of the present invention, a cavity is provided between the electrode formed on the ridge portion and the mount base when mounting at the junction down, Since the electrodes formed in the above are exposed in the cavity, a semiconductor laser device capable of high output and high reliability operation can be obtained by suppressing an increase in operating voltage even when mounted by junction down.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置を示す概略斜視図である。図1を参照して、本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置について説明する。本実施の形態における半導体レーザ装置100aは、図1に示すように、半導体レーザ素子117と、被マウント基台と、ワイヤ116aとを備えている。半導体レーザ素子117は、基板100と、基板100上に形成された活性層104と、活性層104上に形成された他の層117aと、他の層117a上に形成された電極とを含んでいる。他の層117aにおける活性層104に対向する側と反対側の表面には、リッジ部117bと、リッジ部117bを挟んでリッジ部117bと平行に延びるダミーリッジ部117cとが形成されている。リッジ部117bの頂面上に形成された電極と被マウント基台との間には空洞130が形成され、半導体レーザ素子117におけるリッジ部117bの頂面上に形成された電極は空洞130に露出している。なお、図1に示すように、半導体レーザ装置100aは、重力方向に対して基板100が上側(被マウント基台から見て他の層117aより遠い側)になるように配置された半導体レーザ素子117と被マウント基台とが固定されたジャンクション・ダウン構造である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a semiconductor laser device according to Embodiment 1 of the present invention. With reference to FIG. 1, a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the
本実施の形態における半導体レーザ装置100aは、図1に示すように、半導体レーザ素子117と、ステム115と、サブマウント118と、ワイヤ116a,116bと、金属膜111と、リード線119a,119bとを備えている。
As shown in FIG. 1, the
半導体レーザ素子117は、基板100と、n型バッファ層101と、n型クラッド層102と、n型ガイド層103と、活性層104と、p型蒸発防止層105と、p型クラッド層106と、p型コンタクト層107と、絶縁膜108と、p型電極層109と、n型電極層110とを含んでいる。
The
基板100は、たとえばn型GaN(窒化ガリウム)などの導電性材料からなっており、厚みは100μmである。n型バッファ層101は、基板100に接して設けられ、たとえばn型GaNからなっており、厚みは0.2μmである。n型クラッド層102は、n型バッファ層101に接して設けられ、たとえばAlGaN(窒化アルミニウムガリウム)からなっており、厚みは2μmである。n型ガイド層103は、n型クラッド層102に接して設けられ、たとえばGaNからなっており、厚みは20nmである。活性層104は、n型ガイド層103に接して設けられ、たとえばInGaN(窒化インジウムガリウム)井戸層とGaNバリア層とがそれぞれ3層ずつ積層された多重量子井戸構造であり、井戸層の厚みが4nm、バリア層の厚みが8nmである。
The
本実施の形態における他の層117aは、p型蒸発防止層105と、p型クラッド層106と、p型コンタクト層107とを含んでいる。p型蒸発防止層105は、活性層104に接して設けられ、たとえばAlGaNからなっており、厚みは20nmである。p型クラッド層106は、p型蒸発防止層105に接して設けられ、たとえばAlGaNからなっており、厚みは0.55μmである。p型コンタクト層107は、p型クラッド層106に接して設けられ、たとえばGaNからなっており、厚みは0.1μmである。
The
絶縁膜108は、リッジ部117bを除く領域のp型コンタクト層107に接して設けられ、リッジ部117bのみに電流を注入する役割りを担う。絶縁膜108は、たとえばSiO2(酸化シリコン)からなっており、厚みは0.2μmである。p型電極層109は、リッジ部117bではp型コンタクト層107に接して設けられ(図1においてp型電極層109のうち、リッジ部117bの頂面上に形成された部分はp型電極層109a)、リッジ部117b以外の領域(ダミーリッジ部117c、および、ダミーリッジ部117cとリッジ部117bとの間に形成された溝)では絶縁膜108に接して設けられ、たとえばPd(パラジウム)およびAu(金)からなっており、Pdの厚みが50nm、Auの厚みが0.2μmである。n型電極層110は、基板100においてn型バッファ層101が形成された面と反対側の面に接して設けられ、たとえばHf(ハフニウム)、Pt(白金)およびAuからなっており、Hfの厚みが50nm、Ptの厚みが100nm、Auの厚みが0.2μmである。
The insulating
半導体レーザ素子117は、p型コンタクト層107、およびp型クラッド層106の一部に渡って溝が形成された構造、すなわちストライプ状のリッジ部117bおよびダミーリッジ部117cのダブルチャネル構造である。なお、リッジ部117bとは、溝に挟まれた断面形状が略台形の部分である。リッジ部117bの頂面にはp型電極層109aが接して設けられ、リッジ部117bの側面には絶縁膜108が接して設けられている。また、ダミーリッジ部117cとは、リッジ部117bと溝を介して平行に延びる部分である。ダミーリッジ部117cおよびダミーリッジ部117cとリッジ部117bとの間の溝には絶縁膜108およびp型電極層109の積層体が絶縁膜108側と接して設けられている。
The
なお、本実施の形態では、半導体レーザ素子117として窒化物半導体レーザ素子を使用したが、特にこれに限定されず、半導体レーザ素子117として赤色半導体レーザ素子、赤外半導体レーザ素子などを用いてもよい。また、半導体レーザ素子117の各層の構成なども、上述した層に限定されない。
In this embodiment, a nitride semiconductor laser element is used as the
金属膜111は、ダミーリッジ部117cと被マウント基台との間に配置されている。本実施の形態の金属膜111は、ダミーリッジ部117c、および、他の層117aの表面においてダミーリッジ部117cとリッジ部117bとの間に形成された溝と、サブマウント118との間に、絶縁膜108およびp型電極層109を介して形成されている。金属膜111は、たとえばAuなどからなるメッキ導電層などを用いることができる。
The
図1に示すように、金属膜111においてリッジ部117bから突出している厚みLは、空洞130が保持されやすい観点から、0.5μm以上5μm以下が好ましい。
As shown in FIG. 1, the thickness L of the
ワイヤ116aは、半導体レーザ素子117の基板100に電気的に接続している。本実施の形態におけるワイヤ116aは、基板100と、電極引き出し用のリード線119aとを電気的に接続している。ワイヤ116aは、たとえばAuなどを用いることができる。
The
ワイヤ116bは、被マウント基台に電気的に接続している。本実施の形態におけるワイヤ116bは、サブマウント118のサブマウント電極層113bと電極引き出し用のリード線119bとを電気的に接続している。ワイヤ116bは、たとえばAuなどを用いることができる。
The
被マウント基台は、サブマウント118と、サブマウント118と接続されているステム115とを含んでいる。
The mounted base includes a
サブマウント118は、半導体レーザ素子117における他の層117aと接続されている。サブマウント118は、サブマウント材112と、サブマウント電極層113a,113bと、半田層114a,114bとを含んでいる。サブマウント材112は、たとえばSiC(炭化珪素)からなっている。サブマウント電極層113a,113bは、サブマウント材112の表面上および裏面上に形成され、たとえばTi(チタン)とPt(白金)とAuとが積層されてなる。半田層114a、114bは、サブマウント電極層113a,113bの表面上に形成され、たとえばAuSn(金錫)からなっている。半田層114bは、ダミーリッジ部117cと固定されている。
The
サブマウント118において半導体レーザ素子117と接続されない側の半田層114aは、ステム115と接続されている。ステム115は、たとえばCu(銅)からなっている。
The
次に、図1〜図7を参照して、本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置の製造方法について説明する。なお、図2は、本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置の製造方法を示すフローチャートである。図3は、本発明の実施の形態1における準備する工程を説明するための模式図である。図4は、本発明の実施の形態1における準備する工程を説明するための別の模式図である。図5は、本発明の実施の形態1におけるダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程を説明するための模式図である。図6は、本発明の実施の形態1におけるダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程を実施した後の状態を示す模式図である。図7は、本発明の実施の形態1における空洞を半田で埋め込む工程を説明するための模式図である。 Next, with reference to FIGS. 1-7, the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus in Embodiment 1 of this invention is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a preparation step in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is another schematic diagram for explaining the preparation step in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a process of fixing the dummy ridge portion and the mounted base in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram showing a state after performing the step of fixing the dummy ridge portion and the mounted base in the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a process of filling the cavity with solder in the first embodiment of the present invention.
図2および図3に示すように、まず、基板100と、基板100上に形成された活性層104と、活性層104上に形成された他の層117aと、他の層117a上に形成された電極とを含み、他の層117aにおける活性層104に対向する側と反対側の表面にはリッジ部117bとリッジ部117bを挟んでリッジ部117bと平行に延びるダミーリッジ部117cとが形成された半導体レーザ素子117を準備する工程(S10)を実施する。準備する工程(S10)では、たとえば上述した半導体レーザ素子117を準備する。
As shown in FIGS. 2 and 3, first, the
具体的には、図3に示すように、たとえばGaNなどの導電性材料からなる基板100を準備する。そして、基板100上に、GaNからなるn型バッファ層101、AlGaNからなるn型クラッド層102、GaNからなるn型ガイド層103、InGaN井戸層とGaNガイド層とが積層された多重量子構造の活性層104、AlGaNからなるp型蒸発防止層105、AlGaNからなるp型クラッド層106、およびGaNからなるp型コンタクト層107をこの順で、たとえばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長)法により結晶成長させることにより形成する。引き続き、たとえばp型コンタクト層107においてリッジ部117bおよびダミーリッジ部117cとなるべき領域上にマスク層を形成し、p型コンタクト層107およびp型クラッド層106の途中までエッチングにより溝を掘る。マスク層を除去すると、リッジ部117bおよびダミーリッジ部117cを形成でき、ダブルチャネル構造にできる。
Specifically, as shown in FIG. 3, a
その後、リッジ部117b上にマスク層を形成して、リッジ部117b以外の領域に、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法により絶縁膜108を形成する。マスク層を除去した後、リッジ部117bを含みダミーリッジ部117cに至る領域まで(リッジ部117bにおけるp型コンタクト層107、溝、およびダミーリッジ部117cにおける絶縁膜108の上に)、たとえば蒸着法によりp型電極層109を形成する。
Thereafter, a mask layer is formed on the
その後、基板100の裏面(基板100においてn型バッファ層101が形成された面と反対側の面)を研磨して厚みをたとえば100μmにし、裏面上にn型電極層110をたとえば蒸着法により形成する。そして、へき開により反射端面を形成し、端面に端面反射膜を形成し、最後にチップに分割して半導体レーザ素子117を作製する。
Thereafter, the back surface of the substrate 100 (the surface opposite to the surface on which the n-
なお、準備する工程(S10)では、半導体レーザ素子117の成長条件および成長方法などは特にこれに限定されず、たとえばMBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシ)法などの他の結晶成長法を採用してもよい。
In the preparation step (S10), the growth conditions and growth method of the
次に、図2〜図4に示すように、半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)を実施する。この工程(S20)では、リッジ部117bの頂面上に形成された電極と被マウント基台との間には空洞130が形成され、半導体レーザ素子117におけるリッジ部117bの頂面上に形成された電極を空洞130に露出させる工程を含んでいる。
Next, as shown in FIGS. 2 to 4, a step (S <b> 20) of fixing the
本実施の形態における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)は、ダミーリッジ部117cおよび被マウント基台におけるダミーリッジ部117cと対向する表面の少なくともいずれか一方上に金属膜111を配置する工程(S21)と、金属膜111を介して、ダミーリッジ部117cと被マウント基台とを固定する工程(S22)とを含んでいる。
In the step (S20) of fixing the
具体的には、図3に示すように、サブマウント材112を準備し、その両面にTi、PtおよびAuを順に蒸着法により形成することにより、サブマウント電極層113a,113bを形成する。そして、サブマウント電極層113a,113b上に半田層114a,114bを形成する。これにより、サブマウント118を準備できる。なお、サブマウント118の半導体レーザ素子117と対向する側の半田層114bは、サブマウント材112の全面に形成されずに、端部においてサブマウント電極層113bが露出するように形成することが好ましい。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
続いて、たとえば、リッジ部117b上にマスク層を形成して、図3に示すように、リッジ部117b以外の領域のp型電極層109上に電解メッキ法により金属膜111を形成する。また、たとえば、サブマウント118の半田層114bにおいてリッジ部117bに対向する領域上にマスク層を形成して、図4に示すように、リッジ部117bと対向する領域以外の領域の半田層114b上に電解メッキ法により金属膜111を形成する。その後、マスク層を除去すると、図3および図4に示すように、ダミーリッジ部117cおよび被マウント基台(本実施の形態ではサブマウント118)におけるダミーリッジ部117cと対向する表面の少なくともいずれか一方上に金属膜111を配置する工程(S21)を実施できる。
Subsequently, for example, a mask layer is formed on the
なお、金属膜111の形成方法は特に限定されず、たとえば他の蒸着法やスパッタ法などを採用できるが、比較的容易に厚い金属膜111を形成できるので、電気メッキ法により形成することが好ましい。
Note that the method for forming the
その後、図3および図4に示す半導体レーザ素子117およびサブマウント118を上下の方向を逆にして、図5に示すように、サブマウント118の半田層114bと半導体レーザ素子117における他の層117aの表面(リッジ部117bが形成された面およびダミーリッジ部117cが形成された面)とが対向するように、サブマウント118上に半導体レーザ素子117を載せる。
Thereafter, the
また、図5に示すように、ステム115を準備する。そして、サブマウント118の半田層114aとステム115とが対向するように、ステム115上にサブマウント118を載せる。すなわち、ステム115上にサブマウント118を載せ、その上に半導体レーザ素子117をリッジ部117b側を下向きにして載せる。
Further, as shown in FIG. 5, a
図5に示す半導体レーザ素子117をサブマウント118を介してステム115にマウントした状態(ジャンクション・ダウンでマウントされた状態)では、金属膜111がリッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aと対向する位置に配置されていないので、半導体レーザ素子117のリッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aと被マウント基台(本実施の形態ではサブマウント118)との間には空洞が形成される。
In a state where the
そして、この状態で、半田層114a,114bが融解する温度以上(本実施の形態ではたとえば310℃)に上昇させると、図6に示すように、半田層114a,114bが融解して、ステム115、サブマウント118および半導体レーザ素子117が一体化される。これにより、金属膜111を介して、ダミーリッジ部117cと被マウント基台(本実施の形態ではサブマウント118)とを固定する工程(S22)を実施できる。
In this state, when the temperature is raised to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the
半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)では、半導体レーザ素子117と被マウント基台との間の領域であって、リッジ部117bを除いた領域に、金属膜111が突出するように形成されているため、リッジ部117bとサブマウント118の間には空洞130が形成される。なお、固定する工程(S22)で温度を上げると、半田層114a,114bは溶けて空洞130に流れ込むが、リッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aは空洞130に露出する。空洞130が保持されやすい観点から、金属膜111を配置する工程(S21)では、金属膜111においてリッジ部117bから突出している厚みL(図1参照)を0.5μm以上5μm以下になるように金属膜111を形成することが好ましい。
In the step (S20) of fixing the
次に、図1および図2に示すように、半導体レーザ素子117の基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)を実施する。この工程(S30)では、たとえばキャピラリーを用いたボールボンディングを行なう。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2, a step (S30) of electrically connecting the
具体的には、半導体レーザ素子117のn型電極層110から電極引き出し用のリード線119aにワイヤ116aをボンディングする。また、サブマウント電極層113bからp型電極引き出し用のリード線119bにワイヤ116bをボンディングする。ワイヤボンディング時には、キャピラリーにより基板100を介して半導体レーザ素子117を押さえつけ、超音波によりボンディングする。この際、リッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aとサブマウント118との間には空洞130が形成されているので、空洞130がクッションとなり、リッジ部117bへ加えられる衝撃が抑制される。そのため、半導体レーザ素子117へのダメージが低減されるので、半導体レーザ装置100aの動作電圧の上昇を抑制でき、効率の劣化が無く、信頼性を向上でき、出力を向上できる。
Specifically, the
なお、基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)でボンディングする方法は、ボールボンディングに特に限定されず、一般公知の方法を採用できる。他の方法であっても、熱と荷重とが基板100上から加えられるが、空洞130により半導体レーザ装置100aの動作電圧の上昇を抑制できる。
The method of bonding in the step of electrically connecting the
以上の工程(S10〜S30)を実施することにより、本実施の形態における図1に示す半導体レーザ装置100aが得られる。なお、半導体レーザ素子117の基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)後に、空洞130を半田140で埋め込む工程(S40)をさらに実施してもよい。半田140は、熱伝導率が高い材料からなることが好ましい。工程(S40)を実施すると、図7に示すように、半田140により、半導体レーザ装置100aの放熱効果を向上できる。
By performing the above steps (S10 to S30),
以上説明したように、本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置100aによれば、リッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aとサブマウント118との間には空洞130が形成され、半導体レーザ素子117においてリッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aが形成された面を空洞130に露出している。そのため、基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)時にリッジ部117bに与えられる衝撃を低減できるので、半導体レーザ素子117へのダメージが低減される。よって、半導体レーザ装置100aの動作電圧の上昇を抑制でき、効率の劣化が無く、信頼性が向上するので、高出力の半導体レーザ装置100aが得られる。
As described above, according to
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置を示す断面図である。図8を参照して、本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置を説明する。図8に示すように、実施の形態2における半導体レーザ装置100bは、基本的には図1に示す実施の形態1における半導体レーザ装置100aと同様の構成を備えているが、半田層114bおよび金属膜111の代わりに、ダミーリッジ部117cと被マウント基台との間に配置される半田層114cを備えている点においてのみ異なる。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. With reference to FIG. 8, a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, the
具体的には、被マウント基台はステム115とサブマウント118とを含んでいる。サブマウント118は、半田層114cを介してダミーリッジ部117cと固定されている。半田層114cは、たとえばAuSnなどを用いることができる。
Specifically, the mounted base includes a
次に、図8〜図12を参照して、本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置の製造方法を説明する。なお、図9は、本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置の製造方法を示すフローチャートである。図10は、本発明の実施の形態2における準備する工程を説明するための模式図である。図11は、本発明の実施の形態2におけるダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程を説明するための模式図である。図12は、本発明の実施の形態2におけるダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程を実施した後の状態を示す模式図である。 Next, with reference to FIGS. 8-12, the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus in Embodiment 2 of this invention is demonstrated. FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor laser device in the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a preparation step in the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a process of fixing the dummy ridge portion and the mounted base in the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a schematic diagram showing a state after performing the step of fixing the dummy ridge portion and the mounted base in the second embodiment of the present invention.
図9および図10に示すように、まず、基板100と、基板100上に形成された活性層104と、活性層104上に形成された他の層117aと、他の層117a上に形成された電極とを含み、他の層117aにおける活性層104に対向する側と反対側の表面にはリッジ部117bとリッジ部117bを挟んでリッジ部117bと平行に延びるダミーリッジ部117cとが形成された半導体レーザ素子117を準備する工程(S10)を実施する。この工程(S10)は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。
As shown in FIGS. 9 and 10, first, the
次に、図9および図10に示すように、半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)を実施する。この工程(S20)は、被マウント基台においてダミーリッジ部117cと対向する表面に半田(半田層114c)を配置する工程(S23)と、半田層114cを介して、ダミーリッジ部117cと被マウント基台とを固定する工程(S24)とを含んでいる。
Next, as shown in FIGS. 9 and 10, a step (S20) of fixing the
具体的には、図10に示すように、サブマウント118を準備する。準備されるサブマウント118は、実施の形態1と基本的には同様であるが、半田層114bを形成しない点においてのみ異なる。
Specifically, as shown in FIG. 10, a
続いて、たとえば、サブマウント118のサブマウント電極層113bにおいてリッジ部117bと対向する領域にマスク層を形成する。そして、マスク層が形成されていない領域に半田層114cを、たとえば蒸着法により形成する。そして、マスク層を除去すると、図10に示すように、半導体レーザ素子117のリッジ部117bを挟むように分割されたストライプ状の半田層114cが形成される。これにより、被マウント基台(本実施の形態ではサブマウント118)においてダミーリッジ部117cと対向する表面に半田(半田層114c)を配置する工程(S23)を実施できる。
Subsequently, for example, a mask layer is formed in a region facing the
その後、図11に示すように、サブマウント118の半田層114aとステム115とが対向するように、ステム115上にサブマウント118を載せる。また、半導体レーザ素子117の上下方向を逆にして、サブマウント118の半田層114cと半導体レーザ素子117のダミーリッジ部117cとが対向するように、サブマウント118上に半導体レーザ素子117を載せる。図11に示すジャンクション・ダウンでマウントされた状態では、サブマウント118の半田層114cがリッジ部117bと対向する位置に配置されていないので、半導体レーザ素子117のリッジ部117bと接して設けられているp型電極層109aとサブマウント118との間には空洞が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 11, the
そして、半田層114cが融解する温度以上(本実施の形態では310℃)に上昇させると、図12に示すように、半田層114cが融解して、ステム115、サブマウント118および半導体レーザ素子117が一体化される。これにより半田層114cを介して、ダミーリッジ部117cと被マウント基台(本実施の形態ではサブマウント118)とを固定する工程(S22)を実施できる。
When the temperature is raised to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the
次に、図8および図9に示すように、半導体レーザ素子117の基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)を実施する。この工程(S30)は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, a step (S30) of electrically connecting the
以上の工程(S10〜S30)を実施することにより、図8に示す本実施の形態における半導体レーザ装置100bを製造することができる。また、実施の形態1と同様に、半導体レーザ素子117の基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)後に、空洞130を半田140で埋め込む工程(S40)をさらに実施してもよい。
By performing the above steps (S10 to S30), the
次に、図13を参照して本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置の変形例の製造方法について説明する。なお、図13は、本発明の実施の形態2の変形例における準備する工程を説明するための模式図である。 Next, a manufacturing method of a modification of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a preparation step in the modification of the second embodiment of the present invention.
変形例における半導体レーザ装置の製造方法は、基本的には実施の形態2における半導体レーザ装置の製造方法と同様の構成を備えているが、半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)においてのみ異なる。
The manufacturing method of the semiconductor laser device in the modified example basically has the same configuration as the manufacturing method of the semiconductor laser device in the second embodiment, but the
具体的には、半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台(本変形例ではサブマウント118)とを固定する工程(S20)は、図13に示すように、ダミーリッジ部117cに接するように半田層114eを配置する工程と、半田層114eを介して、ダミーリッジ部117cと被マウント基台とを固定する工程とを含んでいる。なお、半田層114eは、上述した半田層114cと同じ材料を用いることができる。
Specifically, the step (S20) of fixing the
以上説明したように、本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置100bによれば、ダミーリッジ部117cと被マウント基台との間に配置される半田層114c,114eをさらに備えている。これにより、他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)において、半田層114c,114eによりリッジ部117bの頂面上に形成されたp型電極層109aとサブマウント118との間に空洞130を容易に設けることができる。
As described above, the
(実施の形態3)
図14は、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置を示す断面図である。図14を参照して、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置を説明する。図14に示すように、実施の形態3における半導体レーザ装置100cは、基本的には実施の形態1における半導体レーザ装置100aと同様の構成を備えているが、金属膜111の代わりにダミーリッジ部117cと被マウント基台との間に配置される融点の異なる2種以上の半田(第1半田層121bおよび第2半田層120)を備えている点においてのみ異なる。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. With reference to FIG. 14, a semiconductor laser device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. As shown in FIG. 14, the
具体的には、図14に示すように、ダミーリッジ部117cと接するように設けられた絶縁膜108およびp型電極層109の積層体におけるp型電極層109に接するように、第2半田層120が形成されている。すなわち、第2半田層120は、リッジ部117bを挟んで形成されたダミーリッジ部117c上のp型電極層109に接するように設けられている。また、第1半田層121bは、第2半田層120と接するとともに、サブマウント118におけるサブマウント電極層113bと接するように形成されている。また、第1半田層121aは、サブマウント118においてサブマウント電極層113a上に形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 14, the second solder layer is in contact with the p-
半導体レーザ素子117と対向する側の面に形成された第1半田層121bの融点は、第2半田層120の融点よりも低い。そのため、半導体レーザ装置100cにおいて、第1半田層121bは溶解および硬化されてなるので、形状が変形している。一方、第2半田層120は溶解および硬化されていない。
The melting point of the
第1半田層121bは、第2半田層120の融点よりも低い材料からなっていれば特に限定されないが、たとえばSnAgCu(錫、銀および銅の合金)を用いることができる。また、第2半田層120は、たとえばAuSnを用いることができる。また、ステム115と対向する側の面に形成された第1半田層121aは、半導体レーザ素子117と対向する側の面に形成された第1半田層121bと同じ材料からなっていてもよいし、異なる材料からなっていてもよい。
The
次に、図14〜図18を参照して、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置の製造方法について説明する。なお、図15は、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置の製造方法を示すフローチャートである。図16は、本発明の実施の形態3における準備する工程を説明するための模式図である。図17は、本発明の実施の形態3におけるダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程を説明するための模式図である。図18は、本発明の実施の形態3における空洞を埋め込む工程を説明するための模式図である。 Next, with reference to FIGS. 14-18, the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus in Embodiment 3 of this invention is demonstrated. FIG. 15 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a preparation step in the third embodiment of the present invention. FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a process of fixing the dummy ridge portion and the mounted base in the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the step of filling the cavity in the third embodiment of the present invention.
図15および図16に示すように、基板100と、基板100上に形成された活性層104と、活性層104上に形成された他の層117aと、他の層117a上に形成された電極とを含み、他の層117aにおける活性層104に対向する側と反対側の表面にはリッジ部117bとリッジ部117bを挟んでリッジ部117bと平行に延びるダミーリッジ部117cとが形成された半導体レーザ素子117を準備する工程(S10)を実施する。この工程(S10)は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
次に、図15〜図17に示すように、半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)を実施する。この工程(S20)は、ダミーリッジ部117cおよび被マウント基台の少なくともいずれか一方上に、融点の異なる2種以上の半田(本実施の形態では第1半田層121bおよび第2半田層120)を配置する工程(S25)と、半田のうち相対的に低い融点の半田(本実施の形態では第1半田層121b)が溶ける一方、相対的に高い融点の半田(本実施の形態では第2半田層120)が溶けない温度に加熱することにより、相対的に低い融点の半田を介して、ダミーリッジ部117cと被マウント基台とを固定する工程(S24)とを含んでいる。
Next, as shown in FIGS. 15 to 17, a step (S20) of fixing another
具体的には、図16に示すように、サブマウント118を準備する。準備されるサブマウント118は、実施の形態1と基本的には同様であるが、半田層114a,114bの代わりに、第2半田層120よりも融点の低い第1半田層121a,121bを形成する点においてのみ異なる。
Specifically, as shown in FIG. 16, a
続いて、図16に示すように、半導体レーザ素子117においてリッジ部117bを挟んだダミーリッジ部117c上に第2半田層120を形成する。これにより、図16に示すように、ダミーリッジ部117c上に相対的に融点が高い第2半田層120を、サブマウント118において半導体レーザ素子117と対向する側に相対的に融点が低い第1半田層121bを配置することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 16, the
その後、図17に示すように、サブマウント118の第1半田層114bとステム115とが対向するように、ステム115上にサブマウント118を載せる。また、サブマウント118の第1半田層121bと半導体レーザ素子117のダミーリッジ部117cとが対向するように、半導体レーザ素子117の上下方向を反対にしてサブマウント118上に半導体レーザ素子117を載せる。
Thereafter, as shown in FIG. 17, the
そして、図17に示すジャンクション・ダウンでマウントされた状態で、第1半田層121bの融点以上第2半田層120の融点未満の温度(本実施の形態ではたとえば270℃)になるように加熱する。これにより、第1半田層121bのみが溶解し、第2半田層120は溶解しない。そのため、第1半田層121bおよび第2半田層120を介して、ダミーリッジ部117cとサブマウント118とを固定することができる。この際、第2半田層120がリッジ部117bと接して設けられていないので、半導体レーザ素子117のリッジ部117bとサブマウント118との間には空洞が形成される。
Then, with the junction mounted as shown in FIG. 17, heating is performed so that the temperature is equal to or higher than the melting point of the
また、第1半田層121a,121bが同じ材料である場合には、ステム115、サブマウント118、および半導体レーザ素子117を同時に一体化できる。そのため、工程を減らすことができるので、第1半田層121a,121bが同じ材料であることが好ましい。
When the
次に、図14および図15に示すように、半導体レーザ素子117の基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)を実施する。この工程(S30)は実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。
Next, as shown in FIGS. 14 and 15, a step (S30) of electrically connecting the
以上の工程(S10〜S30)を実施することによって、図14に示す半導体レーザ装置100cが得られる。
By performing the above steps (S10 to S30), the
なお、放熱効果を向上するため、図15および図18に示すように、半田(本実施の形態では第1半田層121bおよび第2半田層120)のうち相対的に高い融点の半田(本実施の形態では第2半田層120)が溶ける温度に加熱することにより、相対的に高い融点の半田を介して空洞130を埋め込む工程(S40)をさらに実施することが好ましい。
In order to improve the heat dissipation effect, as shown in FIG. 15 and FIG. 18, a solder having a relatively high melting point (this embodiment) among the solder (
具体的には、第2半田層120が溶解する温度(本実施の形態ではたとえば310℃)まで再度昇温して、第2半田層120を溶解させる。その結果、空洞130を第2半田層120が埋め込む。この工程(S40)を実施することによって、図18に示す半導体レーザ装置100dが得られる。
Specifically, the temperature is increased again to a temperature at which the
次に、図15および図19を参照して、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置の変形例1の製造方法について説明する。なお、図19は、本発明の実施の形態3の変形例1における準備する工程を説明するための模式図である。 Next, with reference to FIG. 15 and FIG. 19, a manufacturing method of Modification Example 1 of the semiconductor laser device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a preparation step in the first modification of the third embodiment of the present invention.
図15および図19に示すように、変形例1における準備する工程(S10)は、基本的には実施の形態3における準備する工程(S10)と同様であるが、第2半田層120を、サブマウント118においてダミーリッジ部117cと対向する位置に、第1半田層121bと接するように設けられている点においてのみ異なる。
As shown in FIGS. 15 and 19, the preparation step (S10) in Modification 1 is basically the same as the preparation step (S10) in Embodiment 3, but the
次に、図15および図20を参照して、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置の変形例2の製造方法について説明する。なお、図20は、本発明の実施の形態3の変形例2における準備する工程を説明するための模式図である。 Next, with reference to FIGS. 15 and 20, a manufacturing method of Modification 2 of the semiconductor laser device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a preparation step in Modification 2 of Embodiment 3 of the present invention.
図15および図20に示すように、変形例2における準備する工程(S10)は、基本的には実施の形態3と同様であるが、第1半田層121bを、半導体レーザ素子117においてダミーリッジ部117c上に第2半田層120と接するように設けられている点においてのみ異なる。
As shown in FIGS. 15 and 20, the preparation step (S10) in Modification 2 is basically the same as that in Embodiment 3, except that the
なお、上述した図16〜図20の構造に特に限定されず、融点の異なる2種以上の半田を配置する工程(S25)では、第1半田層121bを第2半田層120の融点よりも高い材料からなる別の構造としてもよい。
16 to 20 described above, the
以上説明したように、本発明の実施の形態3における半導体レーザ装置100c,100dによれば、ダミーリッジ部117cとサブマウント118との間に配置される融点の異なる2種以上の半田である第1半田層121bおよび第2半田層120をさらに備えている。相対的に高い融点の第2半田層120により、リッジ部117bとサブマウント118との間に空洞130を容易に設けることができる。
As described above, according to the
また、基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)後に相対的に高い融点の第1半田層120を溶解することにより、基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)時には空洞130により半導体レーザ素子117に加えられる衝撃を低減するとともに、半導体レーザ装置100dの使用時には相対的に高い融点の第1半田層121bにより放熱性を向上できる。
Also, after the step of electrically connecting the
(実施の形態4)
図21は、本発明の実施の形態4における半導体レーザ装置を示す断面図である。図21を参照して、本発明の実施の形態4における半導体レーザ装置を説明する。図21に示すように、実施の形態4における半導体レーザ装置100eは、基本的には実施の形態3と同様の構成を備えているが、サブマウント118を備えていない点において異なる。
(Embodiment 4)
FIG. 21 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. With reference to FIG. 21, a semiconductor laser device according to Embodiment 4 of the present invention will be described. As shown in FIG. 21, the
具体的には、半導体レーザ装置100eにおいて、半導体レーザ素子117は、ステム115に第1半田層123を介して接続されている。すなわち、半導体レーザ素子117は、サブマウントを用いず、直接ステム115にジャンクション・ダウンによりマウントされている。第1半田層123は、たとえばSnAgCuなどを用いることができる。
Specifically, in the
次に、図21〜図24を参照して、本発明の実施の形態4における半導体レーザ装置の製造方法について説明する。なお、図22は、本発明の実施の形態4における準備する工程を説明するための模式図である。図23は、本発明の実施の形態4におけるダミーリッジ部と被マウント基台とを固定する工程を説明するための模式図である。図24は、本発明の実施の形態4における空洞を埋め込む工程を説明するための模式図である。 Next, with reference to FIGS. 21-24, the manufacturing method of the semiconductor laser apparatus in Embodiment 4 of this invention is demonstrated. FIG. 22 is a schematic diagram for explaining a preparation step in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a process of fixing the dummy ridge portion and the mounted base in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 24 is a schematic diagram for explaining the step of filling the cavity in the fourth embodiment of the present invention.
具体的には、図15および図21に示すように、まず、基板100と、基板100上に形成された活性層104と、活性層104上に形成された他の層117aと、他の層117a上に形成された電極を含み、他の層117aにおける活性層104に対向する側と反対側の表面にはリッジ部117bとリッジ部117bを挟んでリッジ部117bと平行に延びるダミーリッジ部117cとが形成された半導体レーザ素子117を準備する工程(S10)を実施する。この工程(S10)は、実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。
Specifically, as shown in FIGS. 15 and 21, first, the
次に、図15および図22に示すように、半導体レーザ素子117における他の層117aと被マウント基台とを固定する工程(S20)を実施する。この工程(S20)は、基本的には実施の形態3と同様である。
Next, as shown in FIGS. 15 and 22, a step (S20) of fixing the
具体的には、図22に示すように、半導体レーザ素子117のダミーリッジ部117c上に第2半田層120を形成する。続いて、図23に示すように、被マウント基台としてステム115を準備する。そして、ステム115において半導体レーザ素子117と対向する側の面に接するように、第1半田層123を形成する。そして、半導体レーザ素子117を上下方向を反対にして、ステム115と半導体レーザ素子117のダミーリッジ部117cが形成された側とが対向するように、ステム115上に半導体レーザ素子117を載せる。このジャンクション・ダウンでマウントされた状態で、第1半田層123が溶解する温度(本実施の形態では270℃)に上昇し、第1半田層123のみ融解させる。これにより、ステム115上に第1半田層123および第2半田層120を介して半導体レーザ素子117を固定できる。
Specifically, as shown in FIG. 22, the
次に、半導体レーザ素子117の基板100とワイヤ116aとを電気的に接続する工程(S30)を実施する。この工程(S30)は実施の形態1と同様であるので、その説明は繰り返さない。以上の工程(S10〜S30)を実施することによって図21に示す半導体レーザ装置100eを製造できる。
Next, a step (S30) of electrically connecting the
次に、半田(本実施の形態では第1半田層123および第2半田層120)のうち相対的に高い融点の半田(本実施の形態では第2半田層120)が溶ける温度に加熱することにより、相対的に高い融点の半田を介して空洞130を埋め込む工程(S40)を実施する。この工程(S40)は実施の形態3と同様であるので、その説明は繰り返さない。
Next, heating is performed to a temperature at which a relatively high melting point solder (
以上の工程(S10〜S40)を実施することにより、図24に示す半導体レーザ装置100fを製造できる。
By performing the above steps (S10 to S40), the
以上説明したように、本発明の実施の形態4における半導体レーザ装置100fによれば、被マウント基台はステム115からなる。これにより、半導体レーザ装置100fの構成部材を低減できるので、製造コストを低減できる。
As described above, according to the
(本発明例1)
本発明例1の半導体レーザ装置は、実施の形態1における半導体レーザ装置の製造方法に従って製造した。具体的には、準備する工程(S10)では、n型GaNからなっており、厚みが100μmである基板100と、n型GaNからなっており、厚みが0.2μmであるn型バッファ層101と、AlGaNからなっており、厚みが2.0μmであるn型クラッド層102と、GaNからなっており、厚みが20nmであるn型ガイド層103と、InGaN井戸層とGaNバリア層とがそれぞれ3層ずつ積層された多重量子井戸構造であり、井戸層の厚みが4nmでバリア層の厚みが8nmの活性層104と、AlGaNからなっており、厚みが20nmであるp型蒸発防止層105と、AlGaNからなっており、厚みが0.55μmであるp型クラッド層106と、GaNからなっており、厚みが0.1μmであるp型コンタクト層107と、SiO2からなっており、厚みが0.2μmである絶縁膜108と、PdおよびAuからなっており、Pdの厚みが50nmでAuの厚みが0.2μmであるp型電極層109と、Auからなっており、Hfの厚みが50nm、Ptの厚みが0.1μm、Auの厚みが0.2μmであるn型電極層110とを含む半導体レーザ素子を準備した。
(Invention Example 1)
The semiconductor laser device of Example 1 of the present invention was manufactured according to the manufacturing method of the semiconductor laser device in the first embodiment. Specifically, in the preparing step (S10), the
次に、金属膜111は、厚み(図1における厚みL)が0.5μmであり、Auからなっているメッキ層を半導体レーザ素子117のダミーリッジ部117c上に形成されたp型電極層109上に形成した。
Next, the
次に、サブマウント118として、SiCからなっており、厚みが300μmであるサブマウント材112と、TiとPtとAuとが積層されており、Tiの厚みが0.1μm、Ptの厚みが0.2μm、Auの厚みが0.2μmであるサブマウント電極層113a,113bと、AuSnからなっており、厚みがそれぞれ5μmおよび3μmである半田層114a,114bを準備した。次に、Cuからなっており、厚みが1mmであるステムを準備した。
Next, as the
次に、ステム115上にサブマウント118を配置し、サブマウント118上に半導体レーザ素子117を配置して、温度を310℃として半田層114a,114bを融解および硬化させることにより、半田層114a,114bを介して一体化した。これにより、半導体レーザ素子117における他の層と被マウント基台とを固定した。
Next, the
次に、半導体レーザ素子117の基板100上にキャピラリーを落としてワイヤボンディングを行ない、半導体レーザ素子117の基板100と、Auからなるワイヤ116a,116bとを電気的に接続した。
Next, a capillary was dropped on the
以上の工程を実施することによって、本発明例1における半導体レーザ装置100aを製造した。本発明例1の半導体レーザ装置は、リッジ部117bの頂面上に形成された電極と被マウント基台との間には空洞130が形成され、半導体レーザ素子117におけるリッジ部117bの頂面上に形成された電極は空洞130に露出していた。
By performing the above steps, the
(本発明例2)
本発明例2の半導体レーザ装置は、基本的に本発明例1と同様に製造したが、金属膜111の厚みを5μm、とした点においてのみ異なる。
(Invention Example 2)
The semiconductor laser device of Example 2 of the present invention was manufactured basically in the same manner as Example 1 of the present invention, except that the thickness of the
(本発明例3)
本発明例3の半導体レーザ装置は、基本的に本発明例1と同様に製造したが、金属膜111の厚みを3μmとした点においてのみ異なる。
(Invention Example 3)
The semiconductor laser device of Inventive Example 3 was manufactured basically in the same manner as in Inventive Example 1, except that the thickness of the
(本発明例4)
本発明例4の半導体レーザ装置は、基本的に本発明例1と同様に製造したが、金属膜111の厚みを0.2μmとした点においてのみ異なる。
(Invention Example 4)
The semiconductor laser device of Inventive Example 4 was manufactured basically in the same manner as in Inventive Example 1, except that the thickness of the
(本発明例5)
本発明例5の半導体レーザ装置は、基本的に本発明例1と同様に製造したが、金属膜111の厚みを10μmとした点においてのみ異なる。
(Invention Example 5)
The semiconductor laser device of Inventive Example 5 was manufactured basically in the same manner as in Inventive Example 1, except that the thickness of the
(比較例1)
比較例1における半導体レーザ装置は、基本的には本発明例1と同様に製造したが、半導体レーザ素子117の基板100とサブマウント118とを固定(ジャンクション・アップでマウント)した点、および、リッジ部117b上に形成されたp型電極層109aにキャピラリーを落としてワイヤボンディングを行ない、半導体レーザ素子とワイヤとを電気的に接続した点においてのみ異なる。
(Comparative Example 1)
The semiconductor laser device in Comparative Example 1 was basically manufactured in the same manner as in Example 1 of the present invention, except that the
(比較例2)
比較例2における半導体レーザ装置は基本的には比較例1と同様であるが、ダミーリッジ部上のp型電極にキャピラリーを落としてワイヤボンディングをした点においてのみ異なる。
(Comparative Example 2)
The semiconductor laser device in Comparative Example 2 is basically the same as that in Comparative Example 1, except that the capillary is dropped on the p-type electrode on the dummy ridge and wire bonding is performed.
(比較例3)
比較例3における半導体レーザ装置は基本的には比較例1と同様であるが、ジャンクション・ダウンで半導体レーザ素子とサブマウントとを空洞を設けずに固定し、基板上にキャピラリーを落としてワイヤボンディングした点においてのみ異なる。
(Comparative Example 3)
The semiconductor laser device in Comparative Example 3 is basically the same as in Comparative Example 1, but the semiconductor laser element and the submount are fixed without a cavity by junction down, and the capillary is dropped on the substrate to perform wire bonding. It differs only in the point made.
(測定方法)
本発明例1〜5および比較例1〜3における半導体レーザ装置について、動作電圧Vopを半導体レーザ装置に電流を注入し、光出力が100mWになったときの電圧値を測定した。
(Measuring method)
For the semiconductor laser devices in Invention Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, the operating voltage Vop was injected into the semiconductor laser device, and the voltage value was measured when the optical output reached 100 mW.
(測定結果)
リッジ部上にキャピラリーを落としてワイヤボンドした比較例1の半導体レーザ装置は、リッジ部に当たらないようにキャピラリーを落としてワイヤボンドした比較例2の半導体レーザ装置よりも動作電圧Vopが上昇したことがわかった。これは、ワイヤボンド時にキャピラリーをリッジ部上に降ろしたときの衝撃、およびボンディングする際の超音波による衝撃により、リッジ部に強い応力がかかり、動作電圧Vopが上昇したと本発明者は考えた。
(Measurement result)
The operating voltage Vop of the semiconductor laser device of Comparative Example 1 in which the capillary was dropped on the ridge portion and wire-bonded was higher than that of the semiconductor laser device of Comparative Example 2 in which the capillary was dropped and not bonded to the ridge portion. I understood. The present inventor considered that this is because the strong stress was applied to the ridge due to the impact when the capillary was lowered onto the ridge during wire bonding and the impact caused by the ultrasonic wave during bonding, and the operating voltage Vop increased. .
また、半導体レーザ素子とサブマウントとの間に空洞を設けないジャンクション・ダウンでキャピラリーを落としてワイヤボンドした比較例3の半導体レーザ装置は、ジャンクション・アップでリッジ上にキャピラリーを落としてワイヤボンドした比較例1と同様に、ジャンクション・アップでリッジに当たらないようにキャピラリーを落としてワイヤボンドした比較例2と比べて、動作電圧Vopが上昇したことがわかった。これは、ジャンクション・ダウンにより、リッジ部がサブマウントに押さえつけられている状態でワイヤボンドすることになるため、リッジ部に応力がかかり動作電圧Vopが上昇したと本発明者は考えた。 In addition, the semiconductor laser device of Comparative Example 3 in which the capillary was dropped by junction-down without providing a cavity between the semiconductor laser element and the submount and wire-bonded by dropping the capillary on the ridge by junction-up. As in Comparative Example 1, it was found that the operating voltage Vop was increased as compared with Comparative Example 2 in which the capillary was dropped so as not to hit the ridge by junction-up and wire bonding was performed. The inventor considered that this is because wire bonding is performed in a state where the ridge portion is pressed against the submount due to the junction down, and stress is applied to the ridge portion to increase the operating voltage Vop.
以上より、本発明者は、従来のダブルチャネル型とした半導体レーザ素子をジャンクション・ダウンでマウントすると、ジャンクション・アップでマウントした場合に比べて動作電圧が上昇し、信頼性も低下することを見出した。また、ジャンクション・ダウンでマウントされた半導体レーザ装置の動作電圧の上昇は、半導体レーザ素子がワイヤボンドされる際に衝撃が加えられることにより、半導体レーザ素子へダメージが加えられることに起因することを本発明者は見出した。 From the above, the present inventor has found that when a conventional semiconductor laser device of a double channel type is mounted with junction-down, the operating voltage is increased and the reliability is lowered as compared with the case of mounting with junction-up. It was. In addition, the increase in operating voltage of the semiconductor laser device mounted at the junction down is caused by damage to the semiconductor laser element due to an impact applied when the semiconductor laser element is wire-bonded. The inventor found.
一方、本発明例1〜5の半導体レーザ装置は、通常のジャンクション・アップによるマウントした比較例2の半導体レーザ装置と比べて、動作電圧Vopの上昇は見られなかった。そのため、本発明例1〜5の半導体レーザ装置は、ジャンクション・ダウンによりマウントされたので、ジャンクション・アップによりマウントした半導体レーザ装置と比べて、高出力動作でも信頼性の高い半導体レーザ装置が得られたことを確認できた。 On the other hand, in the semiconductor laser devices of Examples 1 to 5 of the present invention, the operating voltage Vop was not increased as compared with the semiconductor laser device of Comparative Example 2 mounted by normal junction up. For this reason, since the semiconductor laser devices of Examples 1 to 5 of the present invention are mounted by junction-down, a highly reliable semiconductor laser device can be obtained even at high output operation as compared with the semiconductor laser device mounted by junction-up. I was able to confirm.
本発明例1〜5の半導体レーザ装置の動作電圧は、比較例2と同程度であった。特に、金属膜の厚みが0.5μm以上5μm以下の本発明例1および2は、空洞が十分に、かつ大きすぎずに設けられたので、動作電圧を低減でき、かつ放熱効果が良好であった。以上より、金属膜111の厚みが0.5μm以上5μm以下のときに、動作電圧Vopと信頼性とが両立できたことを確認した。
The operating voltages of the semiconductor laser devices according to Invention Examples 1 to 5 were almost the same as those of Comparative Example 2. In particular, Examples 1 and 2 of the present invention having a metal film thickness of 0.5 μm or more and 5 μm or less were provided with a sufficient and not too large cavity, so that the operating voltage could be reduced and the heat dissipation effect was good. It was. From the above, it was confirmed that the operating voltage Vop and the reliability were compatible when the thickness of the
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
100a,100b,100c,100d,100e,100f 半導体レーザ装置、100 基板、101 n型バッファ層、102 n型クラッド層、103 n型ガイド層、104 活性層、105 p型蒸発防止層、106 p型クラッド層、107 p型コンタクト層、108 絶縁膜、109,109a p型電極層、110 n型電極層、111 金属膜、112 サブマウント材、113a,113b サブマウント電極層、114a,114b,114c,114e 半田層、115 ステム、116a,116b ワイヤ、117 半導体レーザ素子、117a 他の層、117b リッジ部、117c ダミーリッジ部、118 サブマウント、119a,119b リード線、120 第2半田層、121a,121b,123 第1半田層、130 空洞、140 半田。 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f Semiconductor laser device, 100 substrate, 101 n-type buffer layer, 102 n-type cladding layer, 103 n-type guide layer, 104 active layer, 105 p-type evaporation prevention layer, 106 p-type Cladding layer, 107 p-type contact layer, 108 insulating film, 109, 109a p-type electrode layer, 110 n-type electrode layer, 111 metal film, 112 submount material, 113a, 113b submount electrode layer, 114a, 114b, 114c, 114e solder layer, 115 stem, 116a, 116b wire, 117 semiconductor laser element, 117a other layer, 117b ridge portion, 117c dummy ridge portion, 118 submount, 119a, 119b lead wire, 120 second solder layer, 121a, 121b , 123 1st Solder layer, 130 cavity, 140 solder.
Claims (2)
前記半導体レーザ素子における前記他の層と被マウント基台とを固定する工程と、
前記半導体レーザ素子の前記基板とワイヤとを電気的に接続する工程と、
前記基板と前記ワイヤとを電気的に接続する工程の後、前記半導体レーザ素子と前記被マウント基台との間に形成される空洞を埋め込む工程とを備え、
前記他の層と前記被マウント基台とを固定する工程は、
前記ダミーリッジ部および前記被マウント基台の少なくともいずれか一方の上に、融点の異なる2種以上の半田を配置する工程と、
前記半田のうち相対的に低い融点の前記半田が溶ける一方、相対的に高い融点の前記半田が溶けない温度に加熱することにより、前記リッジ部の頂面上に形成された前記電極と前記被マウント基台との間には前記空洞が形成され、前記半導体レーザ素子における前記リッジ部の前記頂面上に形成された前記電極を前記空洞に露出させるように、前記相対的に低い融点の前記半田を介して、前記ダミーリッジ部と前記被マウント基台とを固定する工程とを含み、
前記空洞を埋め込む工程は、前記半田のうち相対的に高い融点の前記半田が溶ける温度に加熱することにより、前記相対的に高い融点の前記半田を介して前記空洞を埋め込む工程を含む、半導体レーザ装置の製造方法。 A substrate, an active layer formed on the substrate, another layer formed on the active layer, and an electrode formed on the other layer, and the active layer in the other layer Preparing a semiconductor laser device in which a ridge portion and a dummy ridge portion extending in parallel with the ridge portion with the ridge portion interposed therebetween are formed on the surface opposite to the opposite side;
Fixing the other layer and the mount base in the semiconductor laser element;
Electrically connecting the substrate and the wire of the semiconductor laser element;
After electrically connecting the substrate and the wire, a step of filling a cavity formed between the semiconductor laser element and the mounted base,
The step of fixing the other layer and the mounted base includes
Disposing two or more kinds of solders having different melting points on at least one of the dummy ridge portion and the mount base; and
By heating to a temperature at which the solder having a relatively low melting point of the solder melts while the solder having a relatively high melting point does not melt, the electrode formed on the top surface of the ridge portion and the coated layer are heated. The cavity is formed between the mount base and the relatively low melting point so as to expose the electrode formed on the top surface of the ridge portion of the semiconductor laser element to the cavity. A step of fixing the dummy ridge portion and the mounted base through solder,
The step of filling the cavity includes a step of filling the cavity through the solder having a relatively high melting point by heating to a temperature at which the solder having a relatively high melting point of the solder is melted. Device manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007155343A JP4925118B2 (en) | 2007-06-12 | 2007-06-12 | Manufacturing method of semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007155343A JP4925118B2 (en) | 2007-06-12 | 2007-06-12 | Manufacturing method of semiconductor laser device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008311292A JP2008311292A (en) | 2008-12-25 |
JP4925118B2 true JP4925118B2 (en) | 2012-04-25 |
Family
ID=40238674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007155343A Active JP4925118B2 (en) | 2007-06-12 | 2007-06-12 | Manufacturing method of semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4925118B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5465514B2 (en) * | 2009-11-19 | 2014-04-09 | 日本オクラロ株式会社 | Optical semiconductor device |
JP6125166B2 (en) * | 2012-07-17 | 2017-05-10 | ウシオオプトセミコンダクター株式会社 | Multi-beam semiconductor laser device |
WO2018012289A1 (en) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | パナソニック株式会社 | Nitride semiconductor laser and nitride semiconductor laser device |
JP6960480B2 (en) | 2019-02-05 | 2021-11-05 | シャープ株式会社 | Semiconductor laser element |
JP2022180674A (en) * | 2019-11-18 | 2022-12-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | optical semiconductor device |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2994235B2 (en) * | 1995-08-04 | 1999-12-27 | 古河電気工業株式会社 | Light receiving / emitting element module and method of manufacturing the same |
JPH1197789A (en) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser |
JPH11251679A (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor laser |
JP2002314184A (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-25 | Nec Corp | Optical semiconductor module |
JP2003023200A (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
JP4131623B2 (en) * | 2001-09-12 | 2008-08-13 | 三洋電機株式会社 | Electrode structure and manufacturing method thereof |
JP2003163402A (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Denso Corp | Semiconductor laser element and sub-mount for loading semiconductor laser element |
JP4583058B2 (en) * | 2003-03-31 | 2010-11-17 | 三洋電機株式会社 | Semiconductor laser element |
JP4377779B2 (en) * | 2003-11-11 | 2009-12-02 | シャープ株式会社 | Semiconductor laser device, manufacturing method thereof, optical disc apparatus, and optical transmission system |
JP2005223070A (en) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Toshiba Corp | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting device |
-
2007
- 2007-06-12 JP JP2007155343A patent/JP4925118B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008311292A (en) | 2008-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4466503B2 (en) | Semiconductor laser | |
US8619825B2 (en) | Light-emitting device having a thermal conductive member with wiring function and method of manufacturing the same | |
US8275013B2 (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP5465514B2 (en) | Optical semiconductor device | |
JP2000252593A (en) | Two-wavelength semiconductor laser element and its manufacture | |
JP4514376B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP5521611B2 (en) | Optical device and optical device | |
JP4925118B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
US8654810B2 (en) | Light-emitting device and method of manufacturing the same | |
US8138663B2 (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
JP2002118331A (en) | Laminated semiconductor light emitting device and its manufacturing method | |
JP4583058B2 (en) | Semiconductor laser element | |
JP2007027572A (en) | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method | |
JP4952000B2 (en) | OPTICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND OPTICAL DEVICE | |
US20050141579A1 (en) | Semiconductor laser and method for fabricating the same | |
JP5227666B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
US8509278B2 (en) | Light emitting device and optical apparatus using the same | |
JP4573882B2 (en) | Semiconductor laser device | |
JP4885434B2 (en) | Semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system | |
JP2013179210A (en) | Array type semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
KR101136161B1 (en) | Laser Diode | |
JP2008294421A (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method | |
JP2002232063A (en) | Semiconductor laser device and light pickup device | |
JP2010016095A (en) | Semiconductor laser apparatus and method of manufacturing the same | |
JP2008060180A (en) | Semiconductor laser device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090805 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110427 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120110 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120201 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4925118 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |