JPH0897496A

JPH0897496A - 半導体レーザ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0897496A
Application number: JP6226143A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Takagi; 守高木; Katsuhiko Kanamori; 勝彦金森; Yuji Kimura; 裕治木村
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】共振器端面に形成する反射膜の膜剥がれを防
止する。【構成】ＧａＡｓやＩｎＰ基板１に、活性層を有する
エピタキシャル層２、オーミックコンタクト電極３、
４、はんだ層５からなる共振器の端面に、少なくともエ
ピタキシャル層２を覆って反射膜６、７を選択的にコー
ティングして形成する。また、その端面の反射膜６、７
が形成されていない領域を露出部２０、２１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザおよび端
面に反射膜をコーティングして半導体レーザを製造する
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に、半導体レーザの構成を示す。半
導体レーザは、ＧａＡｓやＩｎＰ基板１の上に形成され
た活性層を有するエピタキシャル層２、オーミックコン
タクト電極３、４、はんだ層５からなる共振器、および
へき開端面に形成された反射膜６、７等から構成されて
いる。このように構成された半導体レーザは、はんだ層
５によりヒートシンクに接着固定される。そして、活性
層によりレーザ発振した光は、高反射膜７で反射し低反
射膜６から、レーザ光８として出力される。

【０００３】ここで、上記の反射膜６、７は、へき開面
をコーティングして形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この半導体レーザのサ
イズは、例えばキャビティ長（共振器長）Ｗ×バー長さ
Ｌ×バー厚さＨ＝３００〜１０００μｍ×１００００〜
２００００μｍ×５０〜２００μｍと非常に小さいもの
であり、端面コーティングは微小面であるバー厚さ方向
に行わなければならない。

【０００５】従って、このような微小端面にどのように
して端面コーティングするかが問題である。本願発明者
等は、図７に示す金属製のホルダーを用いて端面コーテ
ィングすることを試みた。すなわち、図６に示す半導体
レーザ（レーザチップ）にカットする前のレーザバー１
０を複数本揃え、これを金属製のホルダーを用いて端面
コーティングするものである。図７（ａ）はレーザバー
１０をホールドさせている状態を示し、図７（ｂ）はレ
ーザバー１０に反射膜をコーティングしている断面状態
を示す。

【０００６】まず、へき開により短冊状にしたレーザバ
ー１０と同様に短冊状にしたダミーバー１１を交互かつ
平行に複数個整列させ、図７（ａ）に示すように、金属
板１２〜１５により両端で支持する。そして、図７
（ｂ）に示すように、下側から蒸着ビーム１６によりコ
ーティングを行うと、金属板１２、１３の陰となる両端
部分を除きレーザバー１０の一方の端面に反射膜がコー
ティングされる。また、他方の端面には、図７（ｂ）の
上側にマスク部材を乗せて保持し、金属ホルダーを裏返
して、下側から蒸着ビーム１６によりコーティングを行
う。このようにして、両端面に反射膜６、７が形成され
る。

【０００７】その後、レーザバー１０とダミーバー１１
を分離し、レーザバー１０をカットして、図６に示すレ
ーザチップを作製する。しかしながら、この方法により
コーティングしたレーザチップには以下の問題があるこ
とが判明した。第１に、膜応力により活性層にダメージ
を与えると共に、膜が剥がれ易い。すなわち、全端面に
コーティングすると膜応力が最大となり活性層にダメー
ジを与える。また、膜応力が反射膜６、７とレーザチッ
プ端面の密着強度を上回ると膜剥がれの原因となる。こ
のような問題を解決するには、端面を部分的に選択コー
ティングする必要があるが、上述したように対象物が小
さいため選択コーティングが難しい。

【０００８】また、図７（ａ）に示す金属ホルダ上に整
列させたレーザバー１０とダミーバー１１がつながって
しまい、その後に各バーに分ける際、つながった反射膜
６又は７が引っ張られて膜剥がれの問題も生じる。第２
に、はんだ層５へ付着（回り込み）があり、ヒートシン
クに接着する際の接着強度を低下させる。すなわち、レ
ーザバー１０とダミーバー１１のわずかな隙間から反射
膜蒸着ビームが回り込み、はんだ層５上に反射膜６、７
がコーティングされてしまう。はんだ層５上に反射膜
６、７がコーティングされると、実装工程でヒートシン
クにレーザチップを接着する際の接合面積を減少させ、
接着強度を低下させてしまう。

【０００９】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、端面に形成された反射膜に露出部を設けて上記した
膜応力の問題を解決するとともに、はんだ層への付着を
防止して上記接着強度を低下させないようにした半導体
レーザおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１に記載の発明においては、活性層領
域（２）を有する共振器（１〜５）の端面に反射膜
（６、７）が形成されている半導体レーザにおいて、前
記反射膜（６、７）は少なくとも前記活性層領域（２）
を含む範囲にて形成されており、この範囲以外の前記共
振器（１〜５）端面は端面が露出した露出部（２０、２
１）とされていることを特徴としている。

【００１１】請求項２に記載の発明においては、活性層
領域（２）を有する共振器（１〜５）の端面に反射膜
（６、７）が形成されている半導体レーザであって、前
記共振器（１〜５）の最下層にはんだ層（５）が形成さ
れて、当該半導体レーザが前記はんだ層（５）によりヒ
ートシンク（２３）に接着固定されるものであり、前記
反射膜（６、７）は少なくとも前記活性層領域（２）を
含む範囲にて前記端面に部分的に形成されており、少な
くとも前記はんだ層（５）が形成されている側の端面が
露出部（２０、２１）とされていることを特徴としてい
る。

【００１２】請求項３に記載の発明においては、活性層
領域（２）を有する共振器（１〜５）の端面に反射膜
（６、７）をコーティングして半導体レーザを製造する
方法であって、一方の面に、前記共振器（１〜５）の端
面側から前記共振器（１〜５）が挿入できる大きさの溝
（３２）を有し、他方の面において前記共振器（１〜
５）が前記溝（３２）に挿入された時に前記共振器（１
〜５）における少なくとも前記活性層領域（２）を含む
前記共振器（１〜５）端面の部分的範囲において前記溝
（３２）に開口する開口部（３１）を有する平板状のホ
ルダー（３０）を用意する工程と、前記一方の面から前
記溝（３２）に前記共振器（１〜５）を挿入する工程
と、前記他方の面の前記開口部（３１）から、前記挿入
された共振器（１〜５）端面に前記反射膜（６、７）を
蒸着形成する工程とを有することを特徴としている。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記反射膜（６、７）を蒸着形成し
た共振器（１〜５）を所定の大きさにカットしレーザチ
ップとする工程を有することを特徴としている。請求項
５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の発明にお
いて、前記共振器（１〜５）はその最下層にはんだ層
（５）が形成されたものであって、前記反射膜（６、
７）を形成する工程は、前記共振器（１〜５）における
前記はんだ層（５）が形成されている側の所定範囲の端
面を除く端面に前記開口部（３１）から前記反射膜
（６、７）を蒸着形成する工程であることを特徴として
いる。

【００１４】

【発明の作用効果】請求項１に記載の発明によれば、反
射膜を、少なくとも活性層領域を含む範囲にて形成し、
この範囲以外の共振器端面を、端面が露出した露出部と
しているから、部分的な反射膜の形成により反射膜の膜
応力を低減し、膜応力による膜剥がれを防止することが
できる。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、反射膜
を、少なくとも活性層領域を含む範囲にて端面に部分的
に形成し、少なくともはんだ層が形成されている側の端
面を露出部としているから、請求項１に記載のように反
射膜の膜剥がれを防止するとともに、はんだ層に反射膜
が付着されないため、半導体レーザをヒートシンクに接
着するときの接着強度を低下させないようにすることが
できる。

【００１６】請求項３乃至５に記載の発明によれば、共
振器は挿入される溝およびこの溝に開口する開口部を有
するホルダーを用い、開口部からの反射膜蒸着により、
請求項１又は２に記載した選択部分コーティングの半導
体レーザを製造することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１に、本発明の一実施例を示す半導体レーザの
構成を示す。半導体レーザは、図に示すように、へき開
両端面において反射膜６、７がコーティングされていな
い露出部２０、２１を有している。この露出部２０、２
１の範囲は特に限定されるものでなく、少なくともレー
ザ発振が行われる活性層領域を含むエピタキシャル層２
を覆っていれば良い。他の構成は、図６に示すものと同
じである。

【００１８】この半導体レーザの製造方法について説明
する。ＧａＡｓやＩｎＰ基板１の上にエピタキシャル成
長によりエピタキシャル層２を形成し、結晶中に各動作
領域を設ける。基板１としては、ＧａＡｓのｎ型基板を
用いる。また、動作領域における活性層としては、ダブ
ルヘテロ構造、量子井戸構造等のものを用いることがで
きる。

【００１９】上記エピタキシャル層２を形成した後、オ
ーミックコンタクト電極３、４を形成する。オーミック
電極３は、ｐ型電極を電子ビーム蒸着、スパッタ法など
により所定の厚さに成膜して形成する。この後、チップ
化の際のへき開を容易にするために基板側を研磨する。
次に、ｎ型電極４を電子ビーム蒸着、スパッタ法などに
より所定の厚さに成膜する。

【００２０】次に、はんだ層５を電子ビーム蒸着、抵抗
加熱蒸着、スパッタ法などによりｎ型電極４上に形成す
る。はんだ層５の材料としてはＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓ
ｉ、Ｉｎ、Ｉｎ−Ｐｂ、Ｐｂ−Ｓｎ等が用いられる。次
に、所定のキャビティ長サイズに短冊化する。短冊化し
たものを図２に示す（なお、この段階では反射膜６、７
は形成されていない）。このとき、レーザ光の出力面
は、鏡面でないとレーザ発振が起こらないのでへき開面
とするか、ドライエッチングにより発光端面を作製す
る。

【００２１】この端面に、端面保護と光出力の効率を向
上させるため低反射膜６、高反射膜７を設ける。低反射
膜６の反射率としては２〜２５％程度、高反射膜７は８
０〜１００％程度が望ましい。反射膜は単層膜、多層膜
どの構成でも良いが、低反射膜６は、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ、Ｃ、ＭｇＯ等の単層膜、高反
射膜７は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＮｘ、Ｃ、Ｍｇ
Ｏ等とａ−Ｓｉ、Ｃｒ ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の屈折率差の
ある多層膜で構成するのが望ましい。これらの反射膜
６、７を、電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着、スパッタ
法、Ｐ−ＣＶＤ法などにより形成する。

【００２２】この反射膜６、７は、図１に示すように、
コーティングされない露出部２０、２１を有して形成さ
れるものであるが、この点については後述する。なお、
反射膜６、７を形成したレーザバー１０を図２に示す。
この後、図２中の点線で示す箇所で所定のチップ幅にチ
ップ化し、図１に示すレーザチップを構成する。

【００２３】このレーザチップは、図３に示すようにヒ
ートシンク２３、他の半導体基板や回路基板などに接合
し、実装（ダイボンド）する。この図中の２２はレーザ
チップである。このダイボンドにおいて、レーザチップ
２２をヒートシンク２３の上に複数個積み上げ、この積
み上げたレーザチップ２２をずれないように加圧し、は
んだ層５を溶かしヒートシンク２３に接着させる。

【００２４】ダイボンドの次には、半導体レーザの電気
的コンタクトをとるためにｐ型電極３と駆動回路配線と
をワイヤー２４でボンディングする。その後、必要に応
じてカン封入を行い、半導体レーザの完成品とする。次
に、上記短冊状のレーザバー１０に反射膜６、７を部分
的に選択コーティングする方法について説明する。

【００２５】本実施例では、このような選択的コーティ
ングを行うために、図４（ａ）、（ｂ）に示すホルダー
３０を用いて行う。図４（ａ）はホルダー３０の平面
図、（ｂ）はレーザーバー１０をホルダー３０にセット
した状態を示す斜視図である。このホルダー３０は、異
方性エッチングにより形成した開口面積の異なる２つの
溝３１、３２（開口部）を表面、裏面にそれぞれ複数個
有している。

【００２６】また、溝３１、３２の形成時にそれらの溝
の中心をずらして支持部３０ａを形成する。この支持部
３０ａでレーザバー１０の片側端面の一部を支持する。
そして、ＥＢ蒸発法を用い、基板加熱２００℃で、下側
からコーティングを行うと、支持部３０ａが陰となり、
支持部３０ａ以外の端面に反射膜がコーティングされ、
支持部３０ａと接した部分には反射膜がコーティングさ
れず、図１に示す露出部が形成される。すなわち、支持
部３０ａは、露出部を形成するためのマスクとして機能
する。

【００２７】そして、一方の端面でのコーティングが終
了すると、レーザバー１０の端面を裏返してセットし、
他方の端面のコーティングを上記と同様にして行う。こ
のようにして、レーザバー１０の両端面に反射膜６、７
が形成される。これを、図２の点線で示すチップ幅でカ
ットすると、図１に示すレーザチップが得られる。次
に、上記ホルダー３０の製作方法について説明する。

【００２８】このようなホルダーを作製する場合、特開
平５−１７９４２２号公報に示されるように、２枚の金
属板を異なるパターンでエッチングし重ね合わせてマス
クを形成し、ホルダーとすることが考えられる。しかし
ながら、このものでは２枚の金属板を重ね合わせている
ため、位置精度が悪く精度の良いパターンは形成できな
い等の問題がある。従って、半導体レーザのように対象
物が小さい場合には、精度良く選択的にパターンを形成
することはできない。

【００２９】そこで、本実施例では、半導体加工の技術
を用い、異方性エッチングにより半導体ウェハに溝を堀
り、それをホルダーとして用いている。図５に、ホルダ
ー３０の製作工程を示す。なお、ホルダー３０の材質と
しては半導体加工の技術を採用するため異方性エッチン
グの可能なものを用いる。本実施例では、Ｓｉウエハを
用いている。

【００３０】まず、図５（ａ）に示すように、Ｓｉウエ
ハ４１全面にスパッタ法、Ｐ−ＣＶＤ法、熱酸化法など
によりＳｉＯ₂４２などの酸化膜（ＳｉＮｘなどの窒化
膜を形成して行うことも可能）を２〜３μｍ成膜する。
次に、裏面にフォトレジスト４３を全面に塗布する。そ
の後、レーザバー１０の厚さＨ×レーザバー１０の長さ
Ｌ＝５０〜２００μｍ×１０〜１００ｍｍの長方形の溝
３２ａをフォトレジスト４３に形成する。この時、仕上
がり形状を考慮し、溝３２ａの向きが（１１１）方向に
なるようにする。例えば、（１１０）ウエハの場合、図
４（ａ）に示す向きに対し、図中の溝３２の延びる方向
が（１１１）方向になる。

【００３１】その後、図５（ｂ）に示すようにウェット
エッチングにより、ＳｉＯ₂４２に溝を掘りＳｉウエハ
４１を露出させる。エッチャントはＨＦ／ＮＨ₄Ｆなど
のＨＦ系を用いる。次に、リムーバなどの有機溶剤又は
キャロスにより一度フォトレジスト４３を全て除去す
る。フォトレジスト４３を除去したら、図５（ｃ）に示
すように、ＳｉＯ₂４２をマスクにしてエッチングでＳ
ｉウエハ４１に溝３２を掘る。

【００３２】ここで、図４（ａ）のように、溝３２を
（１１１）方向に合わせるとウエハ表裏面に対し垂直に
エッチングされる。エッチングはドライ、ウエットのど
ちらでも良いがエッチンググレート、加工精度などを考
慮し決定する。エッチャントとしてはＫＯＨを用い、キ
ャビティ長Ｗ＝２００μｍ程度の溝３２を掘る。その
後、図５（ｄ）に示すように、Ｓｉウエハ４１表面に再
度フォトレジスト４３で全面を保護する。次に、裏面フ
ォトレジストで溝３１ａを形成する。この時、表面の溝
３２との位置が合うように両面マスクアライナなどを用
いる。但し、レーザバー１０のセット時にレーザバー１
０の支持部３０ａが必要となるので溝３１ａの中心は、
溝３２に対しずらしておく。この支持部３０ａは、露出
部２０、２１の範囲に対応させて、その大きさを決定す
る。また、裏面の溝３１ａの幅は表面の溝３２の２〜３
倍程度とする。

【００３３】この後、図５（ｅ）に示すように、再度Ｈ
Ｆ系のエッチャントで表面と同様に裏面のＳｉＯ₂４２
に溝を堀り、同様にフォトレジスト４３を除去する。次
に、図５（ｆ）に示すように、表面と同様にアルカリエ
ッチングにより溝３１を掘るが、両側が貫通するまで堀
り最後にＳｉウエハ４１両面に残っているＳｉＯ₂４２
をＨＦ系のエッチャントで全て除去して完成とする。

【００３４】このようにして製作したホルダーの溝３２
に、図４（ｂ）に示すように、レーザバー１０を差し込
んでセット完了とし、コーティングを施すと、支持部３
０ａが陰となり、支持部３０ａ以外のレーザバー１０端
面に反射膜がコーティングされる。上記のようなホルダ
ー３０を用いて反射膜６、７をコーティングすることに
より、従来のような膜剥がれがなく、レーザバー１０の
はんだ層５側がホルダー３０の支持部３０ａの陰となる
ため、はんだ層５に反射膜が付着しない。従って、はん
だ層５を用いてヒートシンク２３に接着固定するときの
接着強度の低下を防ぐことができる。

【００３５】また、ホルダー３０へのレーザバー１０の
セットを、溝３２の側面をガイドとする差し込み式にし
たので、コーティング位置の調整を行わなくても容易に
正確な位置にセットし、コーティングを行うことができ
る。また、マスクとホルダーを一体型にしたのでホルダ
ー３０へのレーザバー１０のセットが容易にでき、ホル
ダーの取扱いが容易になるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体レーザの斜視図
である。

【図２】端面部分選択コーティングが施されたレーザバ
ー１０の斜視図である。

【図３】半導体レーザをヒートシンクにダイボンドした
状態を示す斜視図である。

【図４】本実施例におけるホルダーを示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）はレーザバーをホルダーにセッ
トした状態を示す斜視図である。

【図５】ホルダーの製造方法を示す工程図である。

【図６】従来の半導体レーザの斜視図である。

【図７】金属ホルダーを用いてコーティングを行う方法
を示す図で、（ａ）はレーザバーをホールドしている状
態を示す平面図、（ｂ）はレーザバーに反射膜をコーテ
ィングしている状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ＧａＡｓ基板、２…エピタキシャル層、３…ｐ型電
極、４…ｎ型電極、５…はんだ層、６…低反射膜、７…
高反射膜、８…レーザ光、１０…レーザバー、２０、２
１…露出部、２２…レーザチップ、２３…ヒートシン
ク、３０…ホルダー、３０ａ…支持部、３１、３２…
溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層領域を有する共振器の端面に反射
膜が形成されている半導体レーザにおいて、前記反射膜は少なくとも前記活性層領域を含む範囲にて
形成されており、この範囲以外の前記共振器端面は端面
が露出した露出部とされていることを特徴とする半導体
レーザ。
【請求項２】活性層領域を有する共振器の端面に反射
膜が形成されている半導体レーザであって、前記共振器
の最下層にはんだ層が形成されて、当該半導体レーザが
前記はんだ層によりヒートシンクに接着固定されるもの
であり、前記反射膜は少なくとも前記活性層領域を含む範囲にて
前記端面に部分的に形成されており、少なくとも前記は
んだ層が形成されている側の端面が露出部とされている
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３】活性層領域を有する共振器の端面に反射
膜をコーティングして半導体レーザを製造する方法であ
って、一方の面に、前記共振器の端面側から前記共振器が挿入
できる大きさの溝を有し、他方の面において前記共振器
が前記溝に挿入された時に前記共振器における少なくと
も前記活性層領域を含む前記共振器端面の部分的範囲に
おいて前記溝に開口する開口部を有する平板状のホルダ
ーを用意する工程と、前記一方の面から前記溝に前記共振器を挿入する工程
と、前記他方の面の前記開口部から、前記挿入された共振器
端面に前記反射膜を蒸着形成する工程とを有することを
特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項４】前記反射膜を蒸着形成した共振器を所定
の大きさにカットしレーザチップとする工程を有するこ
とを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザの製造方
法。
【請求項５】前記共振器はその最下層にはんだ層が形
成されたものであって、前記反射膜を形成する工程は、
前記共振器における前記はんだ層が形成されている側の
所定範囲の端面を除く端面に前記開口部から前記反射膜
を蒸着形成する工程であることを特徴とする請求項３又
は４に記載の半導体レーザの製造方法。