JP6699182B2 - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor laser and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP6699182B2 JP6699182B2 JP2016002549A JP2016002549A JP6699182B2 JP 6699182 B2 JP6699182 B2 JP 6699182B2 JP 2016002549 A JP2016002549 A JP 2016002549A JP 2016002549 A JP2016002549 A JP 2016002549A JP 6699182 B2 JP6699182 B2 JP 6699182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plating layer
- semiconductor laser
- substrate
- layer
- mesa portion
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 215
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 105
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は半導体レーザーおよびその製造方法に係り、光通信分野での使用に好適な半導体レーザーおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor laser suitable for use in the field of optical communication and a manufacturing method thereof.
特許文献1〜3には、メサ部を備える半導体レーザーが開示されている。また、特許文献1に示す半導体レーザーは、ボンディングパッドの下部およびメサ部において、基板の表面に結晶成長層を備える。 Patent Documents 1 to 3 disclose semiconductor lasers having a mesa portion. The semiconductor laser disclosed in Patent Document 1 includes a crystal growth layer on the surface of the substrate below the bonding pad and at the mesa portion.
結晶成長層は、基板を反らせるストレスを発生させる。このため、結晶成長層を備えた半導体レーザーでは、基板の反りが発生する場合がある。 The crystal growth layer generates stress that warps the substrate. For this reason, in the semiconductor laser provided with the crystal growth layer, the warp of the substrate may occur.
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、第1の目的はメサ部を備えた半導体レーザーについて、基板の反りを抑制することが可能な半導体レーザーを得ることである。
第2の目的は、基板の反りを抑制することが可能な半導体レーザーの製造方法を得ることである。
The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to obtain a semiconductor laser having a mesa portion that can suppress the warp of the substrate.
The second object is to obtain a method for manufacturing a semiconductor laser capable of suppressing the warp of the substrate.
N型およびP型の一方である第1型の基板と、前記基板の表面に配置され、結晶成長層を備えたメサ部と、を含む構造体を備える半導体レーザーであって、前記構造体の前記メサ部の一方の側は、全域にわたり前記基板が露出した第1露出部であり、前記構造体の前記メサ部の他方の側は、前記メサ部に隣接する位置に形成され前記基板が露出した状態となっている第2露出部を有し、前記半導体レーザーは前記構造体を覆い、前記メサ部の上面に開口部を備えた絶縁層と、前記絶縁層の表面において、前記メサ部と前記メサ部の両側の規定領域を含む連続領域を覆い、前記開口部において前記結晶成長層と接触するように設けられたN型及びP型の他方である第2型の電極と、前記第2型の電極の表面に前記連続領域を覆うように配置された表面めっき層と、前記構造体の裏面に配置された第1型の電極と、前記第1型の電極の裏面に配置された裏面めっき層と、を備え、前記表面めっき層および前記裏面めっき層は、前記基板の反りを抑制するような厚さを備える。 What is claimed is: 1. A semiconductor laser comprising a structure including a first-type substrate that is one of an N-type and a P-type, and a mesa portion that is disposed on the surface of the substrate and that includes a crystal growth layer. One side of the mesa portion is a first exposed portion where the substrate is exposed over the entire area, and the other side of the mesa portion of the structure is formed at a position adjacent to the mesa portion and the substrate is exposed. An insulating layer having a second exposed portion that is in a closed state, the semiconductor laser covering the structure, and having an opening on the upper surface of the mesa portion, and the mesa portion on the surface of the insulating layer. A second-type electrode that is the other of the N-type and P-type and is provided so as to cover a continuous region including defined regions on both sides of the mesa portion and to be in contact with the crystal growth layer in the opening; A surface plating layer arranged on the surface of the mold electrode so as to cover the continuous region, a first type electrode arranged on the back surface of the structure, and a back surface arranged on the back surface of the first type electrode. A plating layer, and the front surface plating layer and the back surface plating layer have a thickness that suppresses warpage of the substrate.
N型およびP型の一方である第1型の基板の表面に結晶成長層を形成する工程と、前記結晶成長層をエッチングし、メサ部と、前記メサ部の一方の側で全域にわたり前記基板を露出させる第1露出部と、前記メサ部の他方の側で前記メサ部に隣接する位置に前記基板を露出させる第2露出部と、を形成するメサ部形成工程と、前記結晶成長層および前記基板を覆うように絶縁層を形成する工程と、前記メサ部の上面おいて、前記絶縁層に開口部を形成する工程と、前記絶縁層の表面に、前記メサ部と前記メサ部の両側の規定領域を含む連続領域を覆うようにN型及びP型の他方である第2型の電極を形成する工程と、前記第2型の電極の表面に、前記連続領域を覆うように表面めっき層を形成する表面めっき層形成工程と、前記基板の裏面に第1型の電極を形成する工程と、前記第1型の電極の下面に裏面めっき層を形成する裏面めっき層形成工程と、を備え、前記表面めっき層および前記裏面めっき層は、前記基板の反りを抑制するような厚さに形成される。 Forming a crystal growth layer on the surface of a first type substrate which is one of N-type and P-type; etching the crystal growth layer to form the mesa portion and the substrate over the entire region on one side of the mesa portion; Forming a first exposed portion that exposes the substrate and a second exposed portion that exposes the substrate at a position adjacent to the mesa portion on the other side of the mesa portion; Forming an insulating layer so as to cover the substrate; forming an opening in the insulating layer on the upper surface of the mesa; and forming a surface of the insulating layer on both sides of the mesa and the mesa. Forming a second type electrode, which is the other of the N type and the P type, so as to cover the continuous region including the prescribed region, and surface plating the surface of the second type electrode so as to cover the continuous region. A surface plating layer forming step of forming a layer, a step of forming a first type electrode on the back surface of the substrate, and a back surface plating layer forming step of forming a back surface plating layer on the lower surface of the first type electrode. The front surface plating layer and the back surface plating layer are formed to have a thickness that suppresses warpage of the substrate.
本発明における半導体レーザーでは、メサ部の少なくとも片側の全域において、結晶成長層が除去されている。このため、結晶成長層から基板が受けるストレスが低減される。このとき、基板が受けるストレスの内、表面めっき層および裏面めっき層が基板に与えるストレスの割合が大きくなる。表面めっき層と裏面めっき層は、基板に対して逆向きのストレスを与える。本発明では、表面めっき層と裏面めっき層の厚さが基板の反りを抑制するように調整されている。このため、本発明によれば反りの小さな半導体レーザーを得ることができる。 In the semiconductor laser according to the present invention, the crystal growth layer is removed over the entire area of at least one side of the mesa portion. Therefore, the stress received by the substrate from the crystal growth layer is reduced. At this time, the ratio of the stress applied to the substrate by the front surface plating layer and the back surface plating layer is large among the stresses applied to the substrate. The front surface plating layer and the back surface plating layer give opposite stresses to the substrate. In the present invention, the thicknesses of the front surface plating layer and the back surface plating layer are adjusted so as to suppress the warp of the substrate. Therefore, according to the present invention, a semiconductor laser with a small warp can be obtained.
また、本発明における半導体レーザーの製造方法は、メサ部の少なくとも片側の結晶成長層をすべてエッチングする工程を備える。このため、結晶成長層が小さくなり、結晶成長層から基板が受けるストレスが低減される。このとき、基板が受けるストレスの内、表面めっき層および裏面めっき層が基板に与えるストレスの割合が大きくなる。表面めっき層と裏面めっき層は、基板に対して逆向きのストレスを与える。本発明では、表面めっき層と裏面めっき層の厚さが基板の反りを抑制するように調整されている。このため、本発明によれば反りの小さな半導体レーザーを得ることができる。 Further, the method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention includes a step of etching the crystal growth layer on at least one side of the mesa portion. Therefore, the crystal growth layer becomes smaller, and the stress received by the substrate from the crystal growth layer is reduced. At this time, the ratio of the stress applied to the substrate by the front surface plating layer and the back surface plating layer is large among the stresses applied to the substrate. The front surface plating layer and the back surface plating layer give opposite stresses to the substrate. In the present invention, the thicknesses of the front surface plating layer and the back surface plating layer are adjusted so as to suppress the warp of the substrate. Therefore, according to the present invention, a semiconductor laser with a small warp can be obtained.
本発明の実施の形態に係る半導体レーザーおよびその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。 A semiconductor laser and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.
実施の形態1.
図1〜図7は、実施の形態1に係る半導体レーザー100の製造方法を説明する図である。図1では、基板10の表面に結晶成長層20が設けられている。基板10は第1型のInP基板である。ここで、第1型はN型およびP型の一方を示す。また、第2型はN型およびP型の他方を示す。結晶成長層20は以下に示す工程で形成される。まず、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)により第1型のInPクラッド層、活性層12、第2型のInPクラッド層をこの順に積層する。次に、第2型のInPクラッド層の表面に、絶縁膜で共振方向のストライプパターンを形成する。次にRIE(Reactive Ion Etching)によりエッチングを行い、絶縁膜下にリッジ14を形成する。
Embodiment 1.
1 to 7 are views for explaining the method of manufacturing the
次に、MOCVDにより、第1型のInP層、第2型のInP層16、第1型のInP層をこの順で積層する。これにより、リッジ14の側面が埋められる。また、電流が活性層12に効率よく流れるようになる。次に、絶縁膜をエッチングで除去する。次に、MOCVDにより、第2型のInP層と第2型のInGaAs層をこの順に積層する。InGaAs層は電極とのコンタクト層18となる。以上の工程から、基板10の上に結晶成長層20が形成される。
Next, the first-type InP layer, the second-type InP layer 16, and the first-type InP layer are laminated in this order by MOCVD. As a result, the side surface of the
次に、メサ部形成工程を実施する。メサ部形成工程では、図2に示すように、エッチングによりメサ部22を形成する。この時、メサ部22を除く全ての結晶成長層20がエッチングにより除去される。この結果、メサ部の両側に、基板10が露出した第1露出部32および第2露出部34が形成される。以上から基板10および結晶成長層20を備えた構造体36が形成される。
Next, a mesa portion forming step is performed. In the mesa portion forming step, as shown in FIG. 2, the
次に、図3に示すように、構造体36を覆うように絶縁層24を成膜する。絶縁層24により、結晶成長層20が保護される。また、素子の容量が低減される。次に、メサ部22の上面の絶縁層24を除去する。これにより、絶縁層24に開口部26が形成され、コンタクト層18が露出する。開口部26は、コンタクト層18と電極の接触のために設けられる。
Next, as shown in FIG. 3, the insulating
次に、図4に示すように、絶縁層24の表面に第2型の電極28を成膜する。第2型の電極28はオーミック電極である。第2型の電極28は、開口部26においてコンタクト層18と接触する。開口部26においてコンタクト層18と第2型の電極28が接触することで、活性層12に効率よく電流を流すことが可能になる。また、活性層12に効率よく電流を流すため、第2型の電極28は低抵抗となっている。第2型の電極28は、メサ部22の両側のボンディングワイヤの結線領域39とメサ部22を含む連続領域48(図5参照)を覆うように形成される。
Next, as shown in FIG. 4, a second-
次に、表面めっき層形成工程を実施する。本実施の形態では、電解金めっきによりめっき層を形成する。めっき液はノンシアンの光沢電界めっき液を使用する。めっき形成時の液温は50℃であり、攪拌を実施し、電流密度は4mA/cm−2とする。電解金めっきでは、給電層とフォトレジストパターンを使用した選択めっきが可能である。また、めっきの厚さを調整することが出来る。表面めっき層形成工程では、まず、第2型の電極28の表面に第1めっき層30を形成する。第1めっき層30は、第2型の電極28を給電層として形成する。また、第1めっき層30は、フォトレジストパターンを用いて、ボンディングワイヤの結線領域39とメサ部22を含む連続領域48を覆うように形成する。第1めっき層30により、第2型の電極28と活性層12との間の低抵抗性が向上する。
Next, a surface plating layer forming step is performed. In the present embodiment, the plated layer is formed by electrolytic gold plating. As the plating solution, a non-cyan bright electric field plating solution is used. The liquid temperature at the time of forming the plating is 50° C., stirring is performed, and the current density is 4 mA/cm −2. In electrolytic gold plating, selective plating using a power supply layer and a photoresist pattern is possible. Also, the thickness of plating can be adjusted. In the surface plating layer forming step, first, the
次に、第2めっき層38を形成する。第2めっき層38は、第1めっき層30を給電層として形成する。また、第2めっき層38は、フォトレジストパターンを用いて、ボンディングワイヤの結線領域39に形成する。第2めっき層38は、ワイヤボンディングのためのボンディングパッドとなる。また、矢印46に示すように、第2めっき層38は、上面がメサ部22の上面よりも高くなるように形成される。このため、後工程または組み立て時においてメサ部22を保護することが可能になる。
Next, the
第1めっき層30および第2めっき層38は、表面めっき層40を構成する。表面めっき層40は、表面めっき層形成工程の完了時に、結晶成長層20、第2型の電極28および絶縁層24が基板10を反らせるストレスよりも大きなストレスを基板10に与える厚さに設ける。本実施の形態では、表面めっき層形成工程の完了時に、基板10が表面めっき層40形成側に凸に反るように、表面めっき層40の厚さを設定する。
The
ここで、基板に反りを発生させるストレスの強さは層の厚さに比例する。本実施の形態において、各層の厚さは、結晶成長層20が5μmt、絶縁層24が0.5μmt、第2型の電極28が0.5μmtである。ここで、本実施の形態では結晶成長層20がメサ部22を除いてエッチングされている。このため、結晶成長層20が基板10に与えるストレスは小さくなっている。本実施の形態において、基板10を表面めっき層40形成側に凸に反らせるためには、第1めっき層30の厚さを3μmt以上に形成すればよい。
Here, the strength of stress that causes the substrate to warp is proportional to the layer thickness. In this embodiment, the
本実施の形態では、第1めっき層30の厚さを調整したが、第2めっき層38の厚さを調整して基板10を表面側に凸に反らせるものとしてもよい。また、第1めっき層30および第2めっき層38の両方の厚さを調整しても良い。本実施の形態では、表面めっき層40を、所望の反りが得られるように予め決められた厚さに設定した。これに対し、基板10の反りを測定する工程を設け、測定値から基板10を凸に反らせる表面めっき層40の厚さを決定してもよい。
Although the thickness of the
図5は、図4の状態を示す平面図である。上述したように、第2型の電極28および第1めっき層30は、ボンディングワイヤの結線領域39とメサ部22を含む連続領域48を覆うように設けられる。本実施の形態において、連続領域48は第1めっき層30に覆われる領域である。連続領域48は平面図において十字型である。また、第2型の電極28は連続領域48を含むように設けられる。第2型の電極28は、メサ部22に対して対称に設けられ、基板10の幅と同等の幅を備えるように設けられる。また、本実施の形態では連続領域48を十字型としたが、連続領域48は基板10の全域を覆うものとしても良い。
FIG. 5 is a plan view showing the state of FIG. As described above, the second-
次に、基板10の裏面の加工を行う。図6に示すように、研削またはポリッシュにより基板10を400μmtから100μmt以下に薄くする。次に、基板10の裏面に、第1型の電極42を成膜する。第1型の電極42はオーミック電極である。次に、裏面めっき層形成工程を実施する。裏面めっき層形成工程では、第1型の電極42の裏面に裏面めっき層44を形成する。裏面めっき層44は、フォトレジストパターンを用いて電解金めっきにより形成する。裏面めっき層44の厚さは、裏面めっき層形成工程の完了時に基板10の反りが相殺されるように調整する。図7は、本実施の形態における半導体レーザー100の下面図である。裏面めっき層44は基板10の外周部を除いて形成される。
Next, the back surface of the
本実施の形態において、第1めっき層30と裏面めっき層44の面積比は30対50である。第1めっき層30および裏面めっき層44によるストレスのみによって、基板10の反りが発生すると仮定した場合、裏面めっき層44の厚さは第1めっき層30の30/50となるように設定すればよい。第1めっき層30の厚さが3μmtである場合、裏面めっき層44の厚さは1.8μmtとなる。本実施の形態では、裏面めっき層44を、反りが相殺されるように予め決められた厚さに設定した。これに対し、表面めっき層形成工程の場合と同様に、基板10の反りを測定する工程を備えてもよい。この場合、反りの測定値から基板10の反りを相殺する裏面めっき層44の厚さを決定する。以上でウエハ工程が完了する。
In the present embodiment, the area ratio of
次に、比較例に係る半導体レーザー110の製造方法を説明する。図8は、基板10の表面に活性層12および結晶成長層20を形成した状態を示す。ここまでの製造方法は、本実施の形態における半導体レーザー100の場合と同様である。次に、図9に示すように、メサ部122の両側の一部分について結晶成長層20をエッチングする。この結果、メサ部122の両側に結晶成長層201および202が残る。
Next, a method of manufacturing the
次に、図10に示すように、結晶成長層201および202の表面に絶縁膜パッド211及び212を形成する。次に、図11に示すように、メサ部122、結晶成長層201、202および基板10を覆うように絶縁層124を形成する。また、絶縁層124には、メサ部122の上面において開口部126が形成される。また、絶縁層124の表面には、第2型の電極128および表面めっき層130が形成される。次に、基板10の裏面を加工する。図12に示すように、400μmtの基板10を100μmt以下に薄くする。次に、基板10の裏面に、第1型の電極142および裏面めっき層144を形成する。以上でウエハ工程が完了する。図13は、比較例に係る半導体レーザー110の平面図である。
Next, as shown in FIG. 10, insulating
上述したように、基板に反りを発生させるストレスの強さは層の厚さに比例する。比較例において、結晶成長層20からのストレスが主要因となり、基板10に反りが発生する。なお、図12に示す基板10を薄くした状態では、表面工程の完了時である図11の状態と比較して基板厚がおよそ1/4になっている。この時、表面工程の完了時と比較して、基板10にはおよそ4倍の反りが発生している。
As described above, the strength of stress that causes the substrate to warp is proportional to the thickness of the layer. In the comparative example, the stress from the
半導体レーザーの後工程では、単体の素子を得るために、ウエハをヘキカイしてバーの状態に分割する。ここで、ヘキカイを行う際に、ウエハが反っていると衝撃が均一に伝わらないことがある。このため、分割不良を起こし易くなる。また、光通信分野では通信量の増大による高速化が進んでいる。このため、素子の共振器長が小さくなる傾向にある。共振器長が小さくなると、ヘキカイにおいて細いバーを切り出す必要がある。細いバーを切り出す場合、ウエハ反りの影響により、さらに分割不良を起こし易くなる。また、加工機の励起用光源では高出力化および高効率化のために、素子が複数並んだバーの状態で組立をすることがある。この時、バーの反りが大きいと、半田の回り込み不足が発生する可能性がある。この時、組み立て不良が発生し易くなる。 In the subsequent process of the semiconductor laser, the wafer is divided into bars in order to obtain a single device. Here, the impact may not be transmitted evenly when the wafer is warped during the breaking. For this reason, division failure is likely to occur. In the field of optical communication, the speed of communication is increasing due to the increase in communication volume. Therefore, the resonator length of the element tends to be small. As the resonator length becomes smaller, it is necessary to cut out a thin bar at the end of the cavity. When a thin bar is cut out, the wafer is more likely to cause division defects due to the influence of the warp. Further, in the excitation light source of the processing machine, in order to increase the output and the efficiency, the assembly may be performed in a bar state in which a plurality of elements are arranged. At this time, if the warp of the bar is large, there is a possibility that the solder does not wrap around sufficiently. At this time, assembly failure is likely to occur.
本実施の形態では、結晶成長層20はメサ部22の両側の全域に渡って除去される。従って、結晶成長層20によるストレスは低減される。この結果、基板10が受けるストレスの内、表面めっき層40および裏面めっき層44が基板10に与えるストレスの割合が大きくなる。従って、表面めっき層40および裏面めっき層44を基板10が受けるストレスの主要因とすることが可能になる。このため、表面めっき層40および裏面めっき層44の厚さの調整で、反りを抑制することが可能になる。
In the present embodiment, the
各めっき層は、基板10をめっき形成側に凸に反らせるストレスを発生させる。表面めっき層形成工程において、基板10が表面めっき層40形成側に凸に反るように、表面めっき層40の厚さを調整する。また、裏面めっき層44は、表面めっき層40と逆向きのストレスを発生させる。従って、裏面めっき層44を形成することで、表面方向に凸に反った基板10の反りを抑制することが可能になる。さらに、裏面めっき層44の厚さを調整することで、基板10の反りを相殺することが出来る。従って、ウエハ工程の完了時に、ウエハの反りが緩和される。このため、ウエハの分割不良および組み立て不良を抑制することが可能になる。
Each plating layer generates a stress that causes the
また、PN接合を含む結晶成長層が電極に挟まれた場合、素子容量が大きくなる。素子容量が大きいと、高速通信の妨げとなる場合がある。素子容量を小さくするためには、絶縁層を厚くすることが考えられる。この場合、プロセスが不安定化する場合がある。また、素子容量を小さくする別の方法として、電極面積を小さくすることが考えられる。この場合、ワイヤボンディング工程の効率が低下する可能性がある。 Further, when the crystal growth layer including the PN junction is sandwiched between the electrodes, the device capacitance becomes large. A large element capacity may hinder high-speed communication. In order to reduce the element capacitance, it is possible to increase the thickness of the insulating layer. In this case, the process may become unstable. Further, as another method for reducing the element capacitance, it is conceivable to reduce the electrode area. In this case, the efficiency of the wire bonding process may decrease.
これに対し、本実施の形態では、結晶成長層20の領域が小さい。従って素子容量が低減される。このため、絶縁層24を薄膜化することが出来る。この時、プロセスを安定化させることが可能になる。また、電極面積を大きくすることが出来る。このため、ワイヤボンディング工程の効率を向上させることが可能になる。
On the other hand, in this embodiment, the region of the
本実施の形態では、表面めっき層40を形成してから裏面めっき層44を形成するものとした。本実施の形態の変形例として、先に裏面めっき層を形成するものとしても良い。この場合、第2型の電極28を形成した後に、裏面の加工を実施する。この際、裏面めっき層形成工程では、基板10が裏面めっき層44形成側に凸に反るように裏面めっき層44の厚さを調整する。その後、表面めっき層形成工程を実施する。表面めっき層40は、基板10の反りが相殺されるように厚さが調整される。また、本実施の形態ではめっきは金めっきであるとしたが、白金めっきでもよい。
In the present embodiment, the back
また、本実施の形態では、連続領域48はボンディングワイヤの結線領域39とメサ部22を含むものとした。これに対し、連続領域48はメサ部22の両側の規定領域とメサ部22を含むものとしても良い。ここで、規定領域はボンディングワイヤの結線領域以外の場合も含む。
Further, in the present embodiment, the
実施の形態2.
図14は、本発明の実施の形態2における半導体レーザー200の平面図である。本実施の形態では、絶縁層24の表面に第2型の電極228が形成される。第2型の電極228は、絶縁層24の全域を覆うように形成される。また、第2型の電極228の表面には、第1めっき層230が形成される。第1めっき層230は、第2型の電極228の全域を覆うように形成される。第1めっき層230の表面には、ボンディングワイヤの結線領域39に第2めっき層238が設けられる。さらに、第2めっき層238は、第1めっき層230の四隅にも設けられる。第2めっき層238は、上面がメサ部22の上面よりも高くなるように形成されている。
FIG. 14 is a plan view of
本実施の形態では、第1めっき層230の四隅に第2めっき層238を備える。このため、後工程または組み立て時に半導体レーザー200が受ける衝撃を、均等に分散することが可能になる。従って、実施の形態1と比較して、メサ部22に加わる衝撃を低減することが可能になる。
In this embodiment, the
実施の形態3.
図15は、本発明の実施の形態3における半導体レーザー300の平面図である。本実施の形態は、第1めっき層330の表面に第2めっき層338が形成される。第2めっき層338は、第1めっき層330の四隅にのみ設けられる。また、本実施の形態では、第1めっき層330がボンディングパッドとして用いられる。このため、第1めっき層330はワイヤボンドが可能な厚さを備える。本実施の形態では、実施の形態2と比較して半導体レーザー300の表面の段差が少なくなる。このため、プロセスを安定化させることが可能になる。
Embodiment 3.
FIG. 15 is a plan view of
実施の形態4.
図16は、本発明の実施の形態4における半導体レーザー400の断面図である。本実施の形態では、第2露出部434はメサ部22に隣接した基板10の一部の領域である。また、基板10の表面には、第2露出部434を挟んでメサ部22と対向する領域に結晶成長層420が備えられる。
Fourth Embodiment
FIG. 16 is a sectional view of
また、第2露出部434を挟んでメサ部22と対向する領域において、結晶成長層420の上面には絶縁膜パッド211が形成される。絶縁膜パッド211は、その上部に配置される第1めっき層430の上面が、メサ部22の上面よりも高くなるように設けられる。
In addition, the insulating
本実施の形態では、メサ部22の両側に結晶成長層を備える場合と比較して、結晶成長層420が基板10に与えるストレスを半分程度に低減することが出来る。また、絶縁膜パッド211により、メサ部22を保護することが出来る。このため、第2めっき層を設けなくても、メサ部22を保護することが可能になる。
In the present embodiment, the stress applied to the
実施の形態5.
図17は、本発明の実施の形態5における半導体レーザー500の断面図である。本実施の形態は、第1めっき層430の表面に第2めっき層538が形成される事以外は、実施の形態4と同様である。第2めっき層538は、第1露出部32の上部に形成される。また、第2めっき層538は、上面がメサ部22の上面よりも高くなるように備えられる。従って、絶縁膜パッド211に加え、第2めっき層538によってもメサ部22が保護される。このため、実施の形態4と比較してメサ部22の保護機能を向上出来る。
Embodiment 5.
FIG. 17 is a sectional view of
実施の形態6.
図18は、本発明の実施の形態6における半導体レーザー600の下面図である。本実施の形態では、第1型の電極42の裏面に裏面めっき層644が形成される。裏面めっき層644は、ヘキカイ対応箇所52から一定のスペース50を空けて形成される。ここで、ヘキカイ対応箇所は、ウエハをバーに分割する際にヘキカイを行う箇所である。また、裏面めっき層644は、ヘキカイ方向と平行に分割された状態に形成される。裏面めっき層644のうち、ヘキカイ対応箇所52に隣接した部分の面積は、隣接しない部分の面積と比較して小さくなっている。
Sixth embodiment.
FIG. 18 is a bottom view of
図19は、比較例における半導体レーザー700の下面図である。図19において、半導体レーザー700はヘキカイされる前のウエハ状態である。半導体レーザーは第1型の電極742の裏面に裏面めっき層744を備える。ウエハをバーに分割するとき、ヘキカイを実施する。このとき、ヘキカイ対応箇所は、裏面めっき層744からストレスを受けている。このストレスにより、破線53に示すように、ヘキカイ面が曲がり、分割不良が発生する場合がある。裏面めっき層744からのストレスは、裏面めっき層744とヘキカイ対応箇所の間のスペース54が小さいほど、大きくなる。
FIG. 19 is a bottom view of the
本実施の形態では、裏面めっき層644からのストレスを抑制するため、スペース50を大きく設ける。ダイボンド時の安定性を確保するためには、裏面めっき層644は素子の幅の3分の2の幅を備える必要がある。この幅を確保した場合、スペース50は、最大で素子の幅の6分の1となる。以上から、本実施の形態では、スペース50を素子の幅の6分の1に設定する。素子の大きさが300×200μmである場合、スペース50は33μmとなる。このとき、ヘキカイ対応箇所52が裏面めっき層644から受けるストレスを少なくすることが可能になる。従って、分割不良が抑制される。本実施の形態ではスペース50を、素子の幅の6分の1としたが、分割不良の抑制の効果を得るためには、スペース50を素子の幅の20分の1〜6分の1の任意の値に設定しても良い。
In this embodiment, a
また、ヘキカイ対応箇所52に発生するストレスを低減するためには、ヘキカイ対応箇所52に隣接する裏面めっき層の面積を小さくすることが有効である。本実施の形態では、ヘキカイ方向に平行に、裏面めっき層644を分割して設けている。さらに、裏面めっき層644のうち、ヘキカイ対応箇所52に隣接する部分の面積は、隣接しない部分の面積よりも小さくなるように設定されている。このため、ヘキカイ対応箇所52に発生するストレスが低減される。従って、分割不良の発生が抑制される。
Further, in order to reduce the stress generated in the
本実施の形態では、ヘキカイ対応箇所52との間にスペース50を設けて裏面めっき層644を形成した。さらに、裏面めっき層644を複数に分割した状態に形成した。本実施の形態の変形例として、スペース50を設けたうえで、裏面めっき層644を分割しないで形成するものとしてもよい。この場合、裏面めっき層644の形成工程が容易になる。また、スペース50を設けずに、裏面めっき層644を分割した状態に形成するものとしても良い。この場合、ダイボンド時の安定性が向上する。
In the present embodiment, the
100、200、300、400、500、600 半導体レーザー、10 基板、20、420 結晶成長層、22 メサ部、24 絶縁層、26 開口部、28、228 第2型の電極、30、230、330、430 第1めっき層、32 第1露出部、34、434 第2露出部、36 構造体、38、238、338、538 第2めっき層、39 ボンディングワイヤの結線領域、40 表面めっき層、42 第1型の電極、44、644 裏面めっき層、50 スペース、52 ヘキカイ対応箇所 100, 200, 300, 400, 500, 600 semiconductor laser, 10 substrate, 20, 420 crystal growth layer, 22 mesa portion, 24 insulating layer, 26 opening portion, 28, 228 second type electrode, 30, 230, 330 430 1st plating layer, 32 1st exposed part, 34, 434 2nd exposed part, 36 Structure, 38, 238, 338, 538 2nd plating layer, 39 Bonding wire connection area, 40 Surface plating layer, 42 First type electrode, 44, 644 Backside plating layer, 50 space, 52 Corresponding area
Claims (32)
前記基板の表面に配置され、結晶成長層を備えたメサ部と、
を含む構造体を備える半導体レーザーであって、
前記構造体の前記メサ部の一方の側は、全域にわたり前記基板が露出した第1露出部であり、
前記構造体の前記メサ部の他方の側は、前記メサ部に隣接する位置に形成され前記基板が露出した状態となっている第2露出部を有し、
前記半導体レーザーは
前記構造体を覆い、前記メサ部の上面に開口部を備えた絶縁層と、
前記絶縁層の表面において、前記メサ部と前記メサ部の両側の規定領域を含む連続領域を覆い、前記開口部において前記結晶成長層と接触するように設けられたN型及びP型の他方である第2型の電極と、
前記第2型の電極の表面に前記連続領域を覆うように配置された表面めっき層と、
前記構造体の裏面に配置された第1型の電極と、
前記第1型の電極の裏面に配置された裏面めっき層と、
を備え、
前記表面めっき層および前記裏面めっき層は、前記基板の反りを抑制するような厚さを備えることを特徴とする半導体レーザー。 A first-type substrate that is one of N-type and P-type,
A mesa portion arranged on the surface of the substrate and provided with a crystal growth layer,
A semiconductor laser having a structure including:
One side of the mesa portion of the structure is a first exposed portion in which the substrate is exposed over the entire area,
The other side of the mesa portion of the structure has a second exposed portion that is formed in a position adjacent to the mesa portion and in which the substrate is exposed.
The semiconductor laser covers the structure, and an insulating layer having an opening on the upper surface of the mesa portion;
On the surface of the insulating layer, the N type and the P type which are provided so as to cover the continuous region including the mesa portion and the prescribed regions on both sides of the mesa portion and are in contact with the crystal growth layer in the opening portion are formed. A second type electrode,
A surface plating layer arranged on the surface of the second type electrode so as to cover the continuous region;
A first-type electrode disposed on the back surface of the structure,
A back surface plating layer disposed on the back surface of the first type electrode,
Equipped with
The semiconductor laser, wherein the front surface plating layer and the back surface plating layer have a thickness that suppresses warpage of the substrate.
前記連続領域を覆うように配置された第1めっき層と、
前記第1めっき層の表面において、前記基板と前記絶縁層が接する領域に配置され、上面が前記メサ部の上面よりも高い位置にある第2めっき層と、
を備えることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体レーザー。 The surface plating layer is
A first plating layer arranged to cover the continuous region,
A second plating layer disposed on a surface of the first plating layer in a region where the substrate and the insulating layer are in contact with each other, and a top surface of the second plating layer is higher than a top surface of the mesa portion;
The semiconductor laser according to claim 6, further comprising:
前記構造体は、前記第2露出部を挟んで前記メサ部と対向する領域において、前記基板の表面に前記結晶成長層を備え、
当該領域において前記表面めっき層の上面が前記メサ部の上面よりも高い位置にあることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の半導体レーザー。 The second exposed portion is a partial region of the substrate adjacent to the mesa portion,
The structure includes the crystal growth layer on a surface of the substrate in a region facing the mesa portion with the second exposed portion interposed therebetween,
The semiconductor laser according to claim 1, wherein an upper surface of the surface plating layer is located higher than an upper surface of the mesa portion in the region.
前記連続領域を覆うように配置された第1めっき層と、
前記第1めっき層の表面において、前記第1露出部側の前記規定領域に配置され、上面が前記メサ部の上面よりも高い位置にある第2めっき層と、
を備えることを特徴とする請求項11に記載の半導体レーザー。 The surface plating layer is
A first plating layer arranged to cover the continuous region,
A second plating layer disposed on the surface of the first plating layer in the defined region on the first exposed portion side and having an upper surface at a position higher than an upper surface of the mesa portion;
The semiconductor laser according to claim 11, further comprising:
ヘキカイ対応箇所に隣接する前記裏面めっき層は、前記ヘキカイ対応箇所に隣接しない前記裏面めっき層と比較して面積が小さいことを特徴とする請求項14に記載の半導体レーザー。 The back surface plating layer is divided and provided in parallel with the breaking direction,
15. The semiconductor laser according to claim 14, wherein the area of the back surface plating layer adjacent to the location corresponding to the scribed area is smaller than the area of the back surface plating layer not adjacent to the location corresponding to the scribed area.
前記結晶成長層をエッチングし、メサ部と、前記メサ部の一方の側で全域にわたり前記基板を露出させる第1露出部と、前記メサ部の他方の側で前記メサ部に隣接する位置に前記基板を露出させる第2露出部と、を形成するメサ部形成工程と、
前記結晶成長層および前記基板を覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記メサ部の上面おいて、前記絶縁層に開口部を形成する工程と、
前記絶縁層の表面に、前記メサ部と前記メサ部の両側の規定領域を含む連続領域を覆うようにN型及びP型の他方である第2型の電極を形成する工程と、
前記第2型の電極の表面に、前記連続領域を覆うように表面めっき層を形成する表面めっき層形成工程と、
前記基板の裏面に第1型の電極を形成する工程と、
前記第1型の電極の下面に裏面めっき層を形成する裏面めっき層形成工程と、
を備え、
前記表面めっき層および前記裏面めっき層は、前記基板の反りを抑制するような厚さに形成されることを特徴とする半導体レーザーの製造方法。 Forming a crystal growth layer on the surface of a first type substrate which is one of N type and P type;
The crystal growth layer is etched to form a mesa portion, a first exposed portion that exposes the substrate over one side of the mesa portion, and a position adjacent to the mesa portion on the other side of the mesa portion. A mesa portion forming step of forming a second exposed portion that exposes the substrate;
Forming an insulating layer so as to cover the crystal growth layer and the substrate,
Forming an opening in the insulating layer on the upper surface of the mesa portion;
Forming a second-type electrode, which is the other of the N-type and the P-type, on the surface of the insulating layer so as to cover the mesa portion and a continuous region including defined regions on both sides of the mesa portion;
A surface plating layer forming step of forming a surface plating layer on the surface of the second type electrode so as to cover the continuous region;
Forming a first type electrode on the back surface of the substrate;
A back plating layer forming step of forming a back plating layer on the lower surface of the first type electrode;
Equipped with
The method for manufacturing a semiconductor laser, wherein the front surface plating layer and the back surface plating layer are formed to have a thickness that suppresses warpage of the substrate.
前記基板の反りを測定する工程と、
当該反りが所望の状態となるように、前記表面めっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項17に記載の半導体レーザーの製造方法。 The surface plating layer forming step,
Measuring the warp of the substrate,
A step of forming the surface plating layer so that the warp is in a desired state,
The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 17, further comprising:
前記基板の反りを測定する工程と、
当該反りが所望の状態となるように、前記裏面めっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項19に記載の半導体レーザーの製造方法。 The back plating layer forming step,
Measuring the warp of the substrate,
A step of forming the back plating layer so that the warp is in a desired state,
The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 19, further comprising:
前記連続領域を覆うように第1めっき層を形成する工程と、
前記第1めっき層の表面において、前記基板と前記絶縁層が接する領域に、上面が前記メサ部の上面よりも高くなるように第2めっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項23または24に記載の半導体レーザーの製造方法。 The surface plating layer forming step,
Forming a first plating layer so as to cover the continuous region,
Forming a second plating layer on a surface of the first plating layer in a region where the substrate and the insulating layer are in contact with each other so that an upper surface of the second plating layer is higher than an upper surface of the mesa portion;
25. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 23, further comprising:
当該領域における前記表面めっき層の上面を、前記メサ部の上面よりも高くする工程を備えることを特徴とする請求項16〜22の何れか1項に記載の半導体レーザーの製造方法。 In the mesa portion forming step, etching is performed so as to leave the crystal growth layer in a region facing the mesa portion through the second exposed portion,
23. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 16, further comprising a step of making an upper surface of the surface plating layer in the region higher than an upper surface of the mesa portion.
前記連続領域を覆うように第1めっき層を形成する工程と、
前記第1めっき層の表面において、前記第1露出部側の前記規定領域に、上面が前記メサ部の上面よりも高くなるように第2めっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項28に記載の半導体レーザーの製造方法。 The surface plating layer forming step,
Forming a first plating layer so as to cover the continuous region,
Forming a second plating layer on the surface of the first plating layer in the defined region on the first exposed portion side so that the upper surface is higher than the upper surface of the mesa portion;
29. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 28, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016002549A JP6699182B2 (en) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016002549A JP6699182B2 (en) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017123426A JP2017123426A (en) | 2017-07-13 |
JP6699182B2 true JP6699182B2 (en) | 2020-05-27 |
Family
ID=59306763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016002549A Active JP6699182B2 (en) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6699182B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113783102A (en) * | 2021-09-14 | 2021-12-10 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | Low-warpage semiconductor laser and preparation method thereof |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0936484A (en) * | 1995-07-14 | 1997-02-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser and fabrication thereof |
US6178189B1 (en) * | 1997-04-15 | 2001-01-23 | Opto Power Corporation | Multi-layer semiconductor devices with stress-relief profiles |
JP5959484B2 (en) * | 2013-08-23 | 2016-08-02 | ウシオオプトセミコンダクター株式会社 | Semiconductor laser device and semiconductor laser device |
-
2016
- 2016-01-08 JP JP2016002549A patent/JP6699182B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017123426A (en) | 2017-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9343617B2 (en) | Method of manufacturing light emitting element | |
US10128408B2 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
WO2019111913A1 (en) | Semiconductor light-emitting element and surface mounted device using same, and manufacturing methods thereof | |
JP2017011202A (en) | Light emitting device | |
CN110768105A (en) | Simplified process flow method for manufacturing vertical cavity surface emitting laser | |
JPWO2017154973A1 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
KR102540321B1 (en) | Semiconductor light emitting diode | |
US20200287090A1 (en) | Semiconductor optical device, optical module, and manufacturing method of semiconductor optical device | |
JP6699182B2 (en) | Semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JP5515685B2 (en) | LIGHT EMITTING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME | |
US8592853B2 (en) | Semiconductor light emitting element | |
TWI594455B (en) | Photoelectric semiconductor chip and its manufacturing method | |
JP2017034080A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
US9419411B2 (en) | Semiconductor laser diode | |
JP5136398B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor light emitting device | |
JP2018532274A (en) | Semiconductor laser, semiconductor laser manufacturing method, and wafer | |
JP6225618B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP5678806B2 (en) | Semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JP5803134B2 (en) | Method for producing protective film of semiconductor laser element | |
KR20120112559A (en) | Semiconductor laser | |
JP2014175496A (en) | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same | |
JP2017123441A (en) | Method of manufacturing semiconductor laser element | |
JP7329742B2 (en) | light emitting element | |
JP5511545B2 (en) | Semiconductor laser element | |
JP2023041840A (en) | Vertical resonator surface-emitting laser element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180921 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191001 |
|
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: 20200331 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200413 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6699182 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |