JPH10335741A - Semiconductor laser element and its manufacture - Google Patents

Semiconductor laser element and its manufacture

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JPH10335741A
JPH10335741A JP15780597A JP15780597A JPH10335741A JP H10335741 A JPH10335741 A JP H10335741A JP 15780597 A JP15780597 A JP 15780597A JP 15780597 A JP15780597 A JP 15780597A JP H10335741 A JPH10335741 A JP H10335741A
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JP
Japan
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layer
semiconductor laser
light emitting
region
laser device
Prior art date
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Application number
JP15780597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Nitori
耕一 似鳥
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element in high mass productivity capable of assembling without causing any defective crystal or transposition in the light emitting region of the semiconductor element. SOLUTION: In a semiconductor laser element 1, a first clad layer 3, an active layer 4, a second clad layer 5, a current strangulated layer 6, a contact layer 7 are successively laminated at least on one surface of a semiconductor substrate 2 while an ohmic electrode 11 is formed on the other surface, a light emitting region B and an electric connection region C are separated by a separating part 8 formed at least in such a manner as separating the first clad layer 3 from the contact layer 7, while a laser outgoing part A is provided in a light emitting region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アッセンブリを行
う際の信頼性を向上させるための有効な構造の半導体レ
−ザ素子及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device having an effective structure for improving reliability during assembly and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レ−ザ素子は、光ピックアップや
レ−ザプリンタ等の民生機器用の光源として広く用いら
れ、高い信頼性が求められている。この半導体レ−ザ素
子をアッセンブリする際には、信頼性を低下させる原因
となる結晶欠陥や転位を半導体レ−ザ素子に、特に活性
層に発生させないようにすることが重要である。このた
めの半導体レ−ザ素子の構造やアッセンブリ方法につい
ては、様々な形態のものが考えられている。
2. Description of the Related Art Semiconductor laser elements are widely used as light sources for consumer equipment such as optical pickups and laser printers, and are required to have high reliability. When assembling the semiconductor laser device, it is important to prevent crystal defects and dislocations that cause a reduction in reliability from being generated in the semiconductor laser device, particularly in the active layer. Various forms of a semiconductor laser element and an assembling method for this purpose are considered.

【0003】図9は、従来の半導体レ−ザ素子の断面図
である。半導体レ−ザ素子100は、n−GaAs基板
101上に、n−GaAlAsクラッド層102、ノン
ド−プGaAs活性層103、p−GaAlAsクラッ
ド層104を順次積層し、このp−GaAlAsクラッ
ド層104上には、pオ−ミック電極105を形成す
る。なお、積層方向と反対側のn−GaAs基板101
には、nオ−ミック電極106を形成した構造である。
FIG. 9 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device. The semiconductor laser device 100 includes an n-GaAs substrate 101, an n-GaAlAs cladding layer 102, a non-doped GaAs active layer 103, and a p-GaAlAs cladding layer 104, which are sequentially stacked. Then, a p-ohmic electrode 105 is formed. The n-GaAs substrate 101 on the opposite side of the lamination direction
Has a structure in which an n-ohmic electrode 106 is formed.

【0004】この半導体レ−ザ素子100のサブマウン
ト基板108へのアッセンブリは以下のようにして行
う。図10は、半導体レ−ザ素子100の第1のアッセ
ンブリ方法を示す断面図であり、図9の構成と同一構成
部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
まず、nオ−ミック電極106側をサブマウント基板1
08と対向配置させて、ろう材107を介してサブマウ
ント基板108に半導体レ−ザ素子100を接着する。
pオ−ミック電極105上には、Auワイヤ109の一
端を超音波ワイヤボンデングし、他端を図示しない外部
装置に超音波ワイヤボンデングし、電気的接続を行う構
成としている。超音波ワイヤボンデングはpオ−ミック
電極105上にAuワイヤ109を接触させた後、Au
ワイヤ109を圧着すると同時に超音波振動させながら
行うので、pオ−ミック電極105上のAuワイヤ10
9の先端は、押しつぶされ、横に広がった形状となる。
一般的にワイヤボンデング方法として、超音波ワイヤボ
ンデングは、半導体レ−ザ素子100に圧着し、超音波
振動を発生するだけで、容易にワイヤボンデングでき、
量産効果が期待できることから、広く、一般的に行われ
ている。
The assembly of the semiconductor laser device 100 on the submount substrate 108 is performed as follows. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a first assembly method of the semiconductor laser device 100. The same components as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
First, the n-ohmic electrode 106 side is connected to the submount substrate 1.
The semiconductor laser element 100 is adhered to the submount substrate 108 via the brazing material 107 so as to face the semiconductor laser element 100.
On the p-ohmic electrode 105, one end of the Au wire 109 is ultrasonically bonded to the wire, and the other end is ultrasonically bonded to an external device (not shown) to perform electrical connection. Ultrasonic wire bonding is performed by bringing an Au wire 109 into contact with the p-ohmic electrode 105 and then applying Au.
Since this is performed while ultrasonically oscillating the wire 109 at the same time as the wire 109 is pressed, the Au wire 10 on the p-ohmic electrode 105 is
9 has a shape that is crushed and spread laterally.
Generally, as a wire bonding method, ultrasonic wire bonding can be easily performed by simply pressing the semiconductor laser element 100 and generating ultrasonic vibration.
It is widely and commonly used because mass production effects can be expected.

【0005】しかしながら、このような半導体レ−ザ素
子100への超音波ワイヤボンデングでは、ノンド−プ
GaAs活性層103はpオ−ミック電極105から数
十μm以内の位置に形成されているので、超音波ワイヤ
ボンデングの際の荷重や衝撃が直接的に、ノンド−プG
aAs活性層103に加わり、結晶欠陥や転位を発生さ
せる原因となってしまう。このため、半導体レ−ザ素子
100はしきい値電流の増加や熱劣化を生じ、信頼性が
著しく損なわれる。そこで、半導体レ−ザ素子100の
上下を逆にし、超音波ワイヤボンデングの際の荷重や衝
撃を緩和するアッセンブリ方法が考案された。
However, in such an ultrasonic wire bonding to the semiconductor laser element 100, the non-doped GaAs active layer 103 is formed at a position within several tens μm from the p-type ohmic electrode 105. The load and impact during ultrasonic wire bonding are directly
In addition to the aAs active layer 103, it causes crystal defects and dislocations. For this reason, the semiconductor laser element 100 causes an increase in threshold current and thermal deterioration, which significantly impairs the reliability. In view of this, an assembly method has been devised in which the semiconductor laser element 100 is turned upside down to reduce the load and impact during ultrasonic wire bonding.

【0006】図11は、半導体レ−ザ素子100の第2
のアッセンブリ方法を示す断面図であり、図9、図10
の構成と同一構成部分には同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。図11は、図10において、半導体
レ−ザ素子100の上下を逆にし、pオ−ミック電極1
05側を下方にであるサブマント基板108側に向け
て、このサブマウント基板108にろう材107を介し
て半導体レ−ザ素子100を接着したものである。この
場合には、nオ−ミック電極106側に超音波ワイヤボ
ンデングすることになるため、ノンド−プGaAs活性
層103とワイヤボンデング位置との距離が遠くなるの
で、超音波ワイヤボンデングの際のノンド−プGaAs
活性層103への衝撃は緩和される。しかしながら、半
導体レ−ザ素子100は、pオ−ミック電極105とろ
う材107及びサブマウント基板108との間の合金化
反応によりサブマウント基板108に接着されるが、p
オ−ミック電極105、ろう材107及びサブマウント
基板108との間の熱膨張係数の違いにより、pオ−ミ
ック電極105に熱歪みや応力が生じ、その影響がノン
ド−プGaAs活性層103にも及び、ノンド−プGa
As活性層103に結晶欠陥や転位を発生させる原因と
なってしまう。このように、nオ−ミック電極106側
に超音波ワイヤボンデングするようにしてみても、第1
のアッセンブリ方法と同様に、半導体レ−ザ素子100
は、しきい値電流の増加や熱劣化を生じることになり信
頼性が損なわれる。そこで、更に、超音波ワイヤボンデ
ングの衝撃を緩和し、かつ、pオ−ミック電極105、
ろう材107及びサブマウント基板108との合金化反
応の影響を和らげるために、図10と同様にして、半導
体レ−ザ素子100をサブマウント基板108に載置
し、pオ−ミック電極105上にワイヤボンデングの際
の衝撃が加わらないように超音波を用いないで行うソフ
トボンデングするアッセンブリ方法が考案された。
FIG. 11 shows a second example of the semiconductor laser device 100.
10 is a cross-sectional view showing an assembly method of FIG.
The same reference numerals are given to the same components as those described in the above, and the detailed description thereof will be omitted. FIG. 11 shows the semiconductor laser device 100 of FIG.
The semiconductor laser device 100 is bonded to the submount substrate 108 via a brazing material 107 with the 05 side facing downward on the submount substrate 108 side. In this case, since ultrasonic wire bonding is performed on the n-ohmic electrode 106 side, the distance between the non-doped GaAs active layer 103 and the wire bonding position becomes longer, so that the ultrasonic wire bonding is performed. Non-doped GaAs
The impact on the active layer 103 is reduced. However, the semiconductor laser element 100 is bonded to the submount substrate 108 by an alloying reaction between the p-ohmic electrode 105 and the brazing material 107 and the submount substrate 108.
Due to the difference in the thermal expansion coefficient between the ohmic electrode 105, the brazing material 107 and the submount substrate 108, thermal strain and stress are generated in the p-ohmic electrode 105, and the influence is exerted on the non-doped GaAs active layer 103. And non-doped Ga
This causes crystal defects and dislocations to occur in the As active layer 103. As described above, even when the ultrasonic wire bonding is performed on the n-ohmic electrode 106 side, the first
Semiconductor laser device 100 as in the assembly method of FIG.
In this case, the threshold current increases and thermal degradation occurs, and reliability is impaired. Therefore, the impact of the ultrasonic wire bonding is further reduced, and the p-ohmic electrode 105,
In order to reduce the effect of the alloying reaction with the brazing material 107 and the submount substrate 108, the semiconductor laser element 100 is placed on the submount substrate 108 and the A soft bonding assembly method has been devised which does not use an ultrasonic wave so that a shock at the time of wire bonding is not applied.

【0007】図12は半導体レ−ザ素子100の第3の
アッセンブリ方法を示す断面図であり、図9乃至図11
の構成と同一構成部分には同一の符号を付し、説明を省
略する。図12は、図10において、Auワイヤ109
をpオ−ミック電極105上にワイヤボンデングする代
わりに、pオ−ミック電極105上の所定の位置にはん
だ材110を載せ、Auワイヤ109をはんだ材110
に接触させた後、はんだ材110を加熱融着し、その
後、硬化させてワイヤボンデングしたものである。この
ようにした場合は、ワイヤボンデングがソフトボンデン
グになるので、ノンド−プGaAs活性層103への衝
撃が緩和される。また、nオ−ミック電極106側を下
方にした状態で半導体レ−ザ素子100をサブマウント
基板108に接着し、ノンド−プGaAs活性層103
とサブマウント基板108との距離を遠くしているの
で、ろう材107との合金化の際に及ぼされる熱歪みや
応力の影響がノンド−プGaAs活性層103へ伝搬し
にくくなる。このため、熱歪みや応力等によるノンド−
プGaAs活性層103に発生する結晶欠陥や転位の発
生がなく、信頼性の高い半導体レ−ザ素子100が得ら
れる。
FIG. 12 is a sectional view showing a third method of assembling the semiconductor laser device 100, and FIGS.
The same reference numerals are given to the same components as those described in the above, and the description is omitted. FIG. 12 is a view similar to FIG.
Instead of wire bonding on the p-ohmic electrode 105, a solder material 110 is placed at a predetermined position on the p-ohmic electrode 105, and the Au wire 109 is attached to the solder material 110.
After that, the solder material 110 is heated and fused, then cured and wire-bonded. In this case, since the wire bonding becomes the soft bonding, the impact on the non-doped GaAs active layer 103 is reduced. Further, the semiconductor laser element 100 is bonded to the submount substrate 108 with the n-ohmic electrode 106 side down, and the non-doped GaAs active layer 103 is bonded.
And the submount substrate 108, the influence of thermal strain and stress exerted upon alloying with the brazing material 107 is less likely to propagate to the non-doped GaAs active layer 103. For this reason, non-drain due to thermal strain, stress, etc.
No crystal defects or dislocations are generated in the GaAs active layer 103, and a highly reliable semiconductor laser device 100 can be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レ−ザ素子100の寸法は数百μm程度と非常に微小な
大きさであり、はんだ材110が広がり易いため、この
半導体レ−ザ素子100のpオ−ミック電極105上の
所定の位置にはんだ材110を精度良く形成することは
難しく、このため精度の良いソフトボンデングができな
かった。また、Auワイヤ109をはんだ材110に接
触させた後、加熱融着し、その後、硬化させる工程が必
要なため生産性を低下させていた。そこで、本発明は、
上記のような問題点を解消するためになされたもので、
半導体レ−ザ素子の発光領域に結晶欠陥や転位を発生さ
せることなく、量産性の高いアッセンブリを行うことが
可能な構造の半導体レ−ザ素子を提供することを目的と
する。
However, the size of the semiconductor laser element 100 is very small, about several hundreds of micrometers, and the solder material 110 is easy to spread. It is difficult to form the solder material 110 at a predetermined position on the p-ohmic electrode 105 with high accuracy, so that accurate soft bonding cannot be performed. Further, after the Au wire 109 is brought into contact with the solder material 110, a step of heating and fusing and then curing is required, so that the productivity is reduced. Therefore, the present invention
It was made to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a structure capable of performing assembly with high mass productivity without generating crystal defects or dislocations in a light emitting region of the semiconductor laser device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明になる半導体レ−
ザ素子は、第1の発明として、少なくとも、半導体基板
の一面に、第1クラッド層、活性層、第2クラッド層、
電流狭窄層、コンタクト層を順次積層し、かつ他面にn
オ−ミック電極を形成した半導体レ−ザ素子であって、
この半導体レ−ザ素子は、前記コンタクト層より少なく
とも第1クラッド層を分離するよう形成された分離部に
よって、発光領域と電気接続領域とに分離され、かつ前
記発光領域にはレ−ザ出射部を設けたことを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor laser according to the present invention is provided.
According to a first aspect of the present invention, as a first invention, at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer,
A current confinement layer and a contact layer are sequentially laminated, and n
A semiconductor laser device having an ohmic electrode formed thereon,
The semiconductor laser device is separated into a light emitting region and an electric connection region by a separating portion formed so as to separate at least the first cladding layer from the contact layer, and a laser emitting portion is provided in the light emitting region. Is provided.

【0010】第2の発明として、請求項1記載の半導体
レ−ザ素子において、前記分離部は、少なくとも、前記
第1クラッド層の途中までエッチングして形成された溝
であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first aspect, the separation portion is a groove formed by etching at least halfway through the first cladding layer. .

【0011】本発明になる半導体レ−ザ素子の製造方法
は、半導体基板上に、レ−ザ光を出射する発光領域と、
この発光領域に電気的に接続する電気接続領域とを分離
形成する第1の工程と、前記発光領域と前記電気接続領
域とを電気的に接続するための金属層を、前記発光領域
上、前記電気接続領域上、前記発光領域と前記電気接続
領域との間の前記半導体基板上に、一体形成する第2の
工程とを備えたことを特徴とする。
According to the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, a light emitting region for emitting laser light is provided on a semiconductor substrate;
A first step of separately forming an electric connection region electrically connected to the light emitting region; and forming a metal layer for electrically connecting the light emitting region and the electric connection region on the light emitting region. A second step of integrally forming on the semiconductor substrate between the light emitting region and the electric connection region on the electric connection region.

【0012】本発明の半導体レ−ザ素子及びその製造方
法によれば、以下の作用がある。前記レ−ザ光出射部を
設けた前記発光領域とこの発光領域と電気的接続を行う
ための前記電気接続領域が分離部によって分離され、前
記電気接続領域へのワイボンデングの際の前記発光領域
への物理的衝撃が緩和されるので、前記レ−ザ光出射部
への結晶欠陥や転位の発生が大幅に減少し、信頼性の高
い半導体レ−ザ素子が得られる。
According to the semiconductor laser device and the method of manufacturing the same of the present invention, the following operations are provided. The light emitting region provided with the laser light emitting portion and the electric connection region for making an electrical connection to the light emitting region are separated by a separating portion, and the light emitting region is connected to the light emitting region when bonding to the electric connection region. Is reduced, the occurrence of crystal defects and dislocations in the laser light emitting portion is greatly reduced, and a highly reliable semiconductor laser device can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明による半導体レ−ザ素子の
一実施例について図を参照しながら以下に説明する。図
1は、本発明の半導体レ−ザ素子1の断面図である。図
2は、本発明の半導体レ−ザ素子1のアッセンブリ方法
を示す断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device 1 according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a method of assembling the semiconductor laser device 1 according to the present invention.

【0014】本発明の半導体レ−ザ素子1は、以下に示
す構造である。n−GaAs基板2上に厚さ0.8μm
のn−GaAlAsクラッド層3、厚さ0.06μmの
ノンド−プGaAs活性層4、厚さ0.8μmのp−G
aAlAsクラッド層5、厚さ0.8μmのn一GaA
s電流狭窄層6を順次積層し、このn一GaAs電流狭
窄層6の一部には、p−GaAlAsクラッド層5まで
エッチング除去された溝6aを形成する。このため、n
一GaAs電流狭窄層6は溝6aを挟んで2つの領域6
1、62が形成される。更に、これらn一GaAs電流狭
窄層領域61、62及びp−GaAlAsクラッド層5上
には厚さ1μmのp−GaAlAsコンタクト層7を形
成する。このp−GaAlAsコンタクト層7は、n一
GaAs電流狭窄層領域61、62の形状に沿って積層さ
れているので溝6a上に凹部7aが形成される。
The semiconductor laser device 1 of the present invention has the following structure. 0.8 μm thick on n-GaAs substrate 2
N-GaAlAs cladding layer 3, non-doped GaAs active layer 4 having a thickness of 0.06 μm, p-G having a thickness of 0.8 μm
aAlAs clad layer 5, n-type GaAs 0.8 μm thick
An s current confinement layer 6 is sequentially stacked, and a groove 6 a is formed in a part of the n-GaAs GaAs current confinement layer 6 by etching up to the p-GaAlAs cladding layer 5. Therefore, n
One GaAs current confinement layer 6 has two regions 6 with a groove 6a interposed therebetween.
1, 6 2 are formed. Furthermore, to form these n one GaAs current confinement layer region 6 1, 6 2 and p-GaAlAs cladding layer 5 thickness 1μm is formed on p-GaAlAs contact layer 7. The p-GaAlAs contact layer 7, n one GaAs current confinement layer region 6 1, 6 2 of the recess 7a on the groove 6a so are stacked along the shape is formed.

【0015】更に、p−GaAlAsコンタクト層7を
略2分するよう、このp−GaAlAsコンタクト層7
からn−GaAs基板2の途中までをエッチング除去し
て溝8を形成する。従って、このp−GaAlAsコン
タクト層7にも2つの領域71、72が形成される。ここ
で、ノンド−プGaAs活性層4で発光した光について
考察してみる。ノンド−プGaAs活性層4で発光した
光は、積層方向或いは積層方向と逆方向に広がるが、n
−GaAs電流狭窄層領域61、62の屈折率はp−Ga
AlAsクラッド層5よりも高く設計されているため、
n−GaAs電流狭窄層6が吸収層として働き、そこ
に、ノンド−プGaAs活性層4で発光した光は、吸収
されてしまう。その結果、p−GaAlAsクラッド層
5を介して、n−GaAs電流狭窄層領域61、62で挟
持されたp−GaAlAsコンタクト層7下部のノンド
−プGaAs活性層4の領域Aで発光した光だけがレ−
ザ発振に寄与する。このため、ノンド−プGaAs活性
層4の領域Aはレ−ザ出射部となる。このように、溝8
は、レ−ザ光を出射するレ−ザ出射部Aを有する発光領
域Bと、発光に寄与しないがワイヤボンデング等を行っ
て電気接続を行うことに利用できる電気接続領域Cとに
分離する。
Further, the p-GaAlAs contact layer 7 is divided into approximately two parts.
To the middle of the n-GaAs substrate 2 to form a groove 8 by etching. Therefore, the p-GaAlAs contact layer 7 two regions 7 to 1, 7 2 is formed. Here, the light emitted from the non-doped GaAs active layer 4 will be considered. The light emitted from the non-doped GaAs active layer 4 spreads in the stacking direction or the direction opposite to the stacking direction.
-GaAs current blocking layer regions 6 1, the refractive index of the 6 2 p-Ga
Since it is designed higher than the AlAs cladding layer 5,
The n-GaAs current confinement layer 6 functions as an absorption layer, in which light emitted from the non-doped GaAs active layer 4 is absorbed. As a result, through the p-GaAlAs cladding layer 5, n-GaAs current confining layer region 6 1, the 6 2 p-GaAlAs contact layer 7 sandwiched between the lower throat - in the light-area A of the flop GaAs active layer 4 Only light is ray
Contributes to the oscillation. Therefore, the region A of the non-doped GaAs active layer 4 becomes a laser emitting portion. Thus, the groove 8
Is separated into a light emitting region B having a laser emitting portion A for emitting laser light, and an electric connecting region C which does not contribute to light emission but can be used for making electrical connection by wire bonding or the like. .

【0016】更に、発光領域Bのp−GaAlAsコン
タクト層71の一部、及び溝8、電気接続領域72の全て
を覆うようにして絶縁層9を形成する。次に、p−Ga
AlAsコンタクト層7及び絶縁層9の上にpオ−ミッ
ク電極10を形成する。また、積層方向と反対側のn−
GaAs基板2には、nオ−ミック電極11を形成す
る。
Furthermore, p-GaAlAs contact layer 71 of a portion of the light emitting region B, and the groove 8 so as to cover all of the electrical connection regions 7 2 to form an insulating layer 9. Next, p-Ga
A p-ohmic electrode 10 is formed on the AlAs contact layer 7 and the insulating layer 9. Also, n- on the opposite side to the laminating direction
An n-ohmic electrode 11 is formed on the GaAs substrate 2.

【0017】pオ−ミック電極10から電流が注入され
ると、電流は、pオ−ミック電極10、n−GaAs電
流狭窄層領域61、62で挟まれたp−GaAlAsコン
タクト層7、p−GaAlAsクラッド層5、ノンド−
プGaAs活性層4、n−GaAlAsクラッド層3、
n−GaAs基板2、nオ−ミック電極11を流れ、発
振しきい値以上になると、ノンド−プGaAs活性層4
のレ−ザ出射部Aからレ−ザ光が出射する。
[0017] p o - when current is injected from the ohmic electrodes 10, current, p o - ohmic electrode 10, n-GaAs current confining layer region 6 1, 6 2 p-GaAlAs contact layer 7 sandwiched between, p-GaAlAs clad layer 5, non-doped
GaAs active layer 4, n-GaAlAs clad layer 3,
After flowing through the n-GaAs substrate 2 and the n-ohmic electrode 11 and exceeding the oscillation threshold, the non-doped GaAs active layer 4
The laser light is emitted from the laser emission part A of FIG.

【0018】この半導体レ−ザ素子1のサブマウント基
板13へのアッセンブリは以下のようにして行う。図2
に示すように、nオ−ミック電極11側をサブマウント
基板13と対向配置させて、In、Agペ−スト等のろ
う材12を介して半導体レ−ザ素子1をサブマウント基
板13に接着する。次に、電気接続領域Cのpオ−ミッ
ク電極10上にAuワイヤ14の一端部を超音波ワイヤ
ボンデングし、他端部も図示しない外部接続装置に超音
波ワイヤボンデングして半導体レ−ザ素子1との電気接
続を行う。
The assembly of the semiconductor laser device 1 on the submount substrate 13 is performed as follows. FIG.
As shown in FIG. 5, the semiconductor laser element 1 is bonded to the sub-mount substrate 13 via a brazing material 12 such as In or Ag paste with the n-ohmic electrode 11 side facing the sub-mount substrate 13. I do. Next, one end of the Au wire 14 is ultrasonically bonded to the p-ohmic electrode 10 in the electric connection region C, and the other end is ultrasonically bonded to an external connection device (not shown). The electrical connection with the element 1 is made.

【0019】ここで、発光領域Bと電気接続領域Cは、
溝8によって分離されているので、Auワイヤ14を電
気接続領域Cのpオ−ミック電極10へ超音波ワイヤボ
ンデングする際、発光領域Bにその衝撃が伝搬すること
が緩和される。このため、発光領域B、特にノンド−プ
GaAs活性層4での結晶欠陥や転位の発生がなくな
る。また、半導体レ−ザ素子1をnオ−ミック電極11
側を下方にした状態でろう材12を介してサブマウント
基板13に接着しているので、ノンド−プGaAs活性
層4とサブマウント基板13との距離が遠くなり、半導
体レ−ザ素子1、ろう材12及びサブマウント基板13
との合金化の際の熱歪みや応力の影響がノンド−プGa
As活性層4へ伝搬しにくくなり、ノンド−プGaAs
活性層4に発生する結晶欠陥や転位を防止できる。その
結果、半導体レ−ザ素子1は、しきい値電流の増加や熱
劣化がないので、高い信頼性が得られる。なお、溝8
は、電気接続領域Cでの超音波ボンデング時の衝撃がノ
ンド−プGaAs活性層4に伝搬しないように、発光領
域B側と分離されていればよいので、この溝8の深さ
は、少なくとも、n−GaAlAsクラッド層3まで達
していればよい。
Here, the light emitting region B and the electric connection region C are
Since the Au wire 14 is separated by the groove 8, when the Au wire 14 is bonded to the p-ohmic electrode 10 in the electric connection region C by ultrasonic wire bonding, the propagation of the shock to the light emitting region B is reduced. Therefore, the occurrence of crystal defects and dislocations in the light emitting region B, especially in the non-doped GaAs active layer 4, is eliminated. Further, the semiconductor laser element 1 is connected to the n-ohmic electrode 11.
Since the non-doped GaAs active layer 4 and the sub-mount substrate 13 are adhered to each other via the brazing material 12 with the side facing down, the distance between the non-doped GaAs active layer 4 and the sub-mount substrate 13 is increased. Brazing material 12 and submount substrate 13
The effect of thermal strain and stress during alloying with non-doped Ga
Propagation to the As active layer 4 becomes difficult, and non-doped GaAs
Crystal defects and dislocations generated in the active layer 4 can be prevented. As a result, the semiconductor laser device 1 has high reliability because there is no increase in threshold current and no thermal deterioration. The groove 8
It is sufficient that the groove 8 is at least separated from the light-emitting region B so that the shock at the time of ultrasonic bonding in the electric connection region C does not propagate to the non-doped GaAs active layer 4. , N-GaAlAs cladding layer 3.

【0020】次に、本発明の実施例の半導体レ−ザ素子
1の製造方法について説明する。図3乃至図8は本発明
の半導体レ−ザ素子1の製造工程図である。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser device 1 according to the embodiment of the present invention will be described. 3 to 8 are views showing the steps of manufacturing the semiconductor laser device 1 of the present invention.

【0021】(第1工程)図示しないMOCVD(Me
tal Organic Chemical Vapo
r Deposition)法によりn−GaAs基板
2上に厚さ0.8μmのn−GaAlAsクラッド層
3、厚さ0.06μmのノンド−プGaAs活性層4、
厚さ0.8μmのp−GaAlAsクラッド層5、厚さ
0.8μmのn一GaAs電流狭窄層6を順次積層する
(図3)。
(First Step) MOCVD (Me not shown)
tal Organic Chemical Vapo
an n-GaAlAs cladding layer 3 having a thickness of 0.8 μm, a non-doped GaAs active layer 4 having a thickness of 0.06 μm on an n-GaAs substrate 2 by an r Deposition method,
A 0.8 μm thick p-GaAlAs cladding layer 5 and a 0.8 μm thick n-GaAs current confinement layer 6 are sequentially stacked (FIG. 3).

【0022】(第2工程)次に、このn一GaAs電流
狭窄層6上に図示しないフォトレジストを塗布し、フォ
トリソ法によりフォトレジストパタ−ンを形成後、硫
酸:過酸化水素水:水=3:1:1からなる硫酸混合液
を用いて、n一GaAs電流狭窄層6をp−GaAlA
sクラッド層5までエッチングして、溝6aを挟んで2
つのn一GaAs電流狭窄層領域61、62を形成する。
この後、図示しないフォトレジストパタ−ンを有機溶剤
を用いて除去する(図4)。
(Second Step) Next, a photoresist (not shown) is applied on the n-GaAs current confinement layer 6, a photoresist pattern is formed by a photolithography method, and then sulfuric acid: hydrogen peroxide solution: water = Using a 3: 1: 1 sulfuric acid mixture, the n-GaAs current confinement layer 6 is formed of p-GaAlA.
Etch to the s-cladding layer 5 and sandwich the groove 6a
One of the n one GaAs current confinement layer region 6 1, to form a 6 2.
Thereafter, the photoresist pattern (not shown) is removed using an organic solvent (FIG. 4).

【0023】(第3工程)次に、図示しないMOCVD
法により第2回目の成長により、n一GaAs電流狭窄
層領域61、62の上に厚さ1μmのp−GaAlAsコ
ンタクト層7を積層する。p−GaAlAsコンタクト
層7は電流狭窄層領域61、62の形状に沿って積層され
るので溝6a上に凹部7aを有した形状となる(図
5)。ここで、p−GaAlAsクラッド層5を介して
n−GaAs電流狭窄層領域61、62に挟持されたp−
GaAlAsコンタクト層7下部のノンド−プGaAs
活性層4はレ−ザ出射部Aとなる。
(Third Step) Next, MOCVD (not shown)
The second round of growth by law, laminating the p-GaAlAs contact layer 7 having a thickness of 1μm on the n one GaAs current confinement layer region 6 1, 6 2. p-GaAlAs contact layer 7 has a shape having a recess 7a on the groove 6a so are stacked along the shape of the current confinement layer region 6 1, 6 2 (Fig. 5). Here, interposed through the p-GaAlAs cladding layer 5 in n-GaAs current confining layer region 6 1, 6 2 p-
Non-doped GaAs below the GaAlAs contact layer 7
The active layer 4 becomes the laser emission part A.

【0024】(第4工程)次に、このp−GaAlAs
コンタクト層7上に図示しないフォトレジストを塗布
し、フォトレジストパタ−ンを形成し、n−GaAs基
板2の途中まで、燐酸:過酸化水素水:水=8:1:1
からなる燐酸混合液を用いて、エッチング除去して、溝
8を形成する。従って、このp−GaAlAsコンタク
ト層7にも2つの領域71、72が形成される。この後、
図示しないフォトレジストパタ−ンを有機溶剤を用いて
除去する(図6)。こうして、溝8によって、分離され
たレ−ザ出射部Aを有する発光領域Bとワイヤボンデン
グ等を行うことに利用できる電気接続領域Cとが形成さ
れる。燐酸混合液は、GaAs及びGaAlAsに対し
てエッチングレ−トをほぼ等しく、速く、かつ、p−G
aAlAsコンタクト層7、電流狭窄層6、p−GaA
lAs第2クラッド層5、ノンド−プGaAs活性層4
及びn−GaAlAs第1クラッド層3の厚さ合計が4
μm程度と薄いので、短時間のエッチングで溝8を形成
できる。このため、各層のエッチング面と同一面内のサ
イドエッチング量は非常に少なく、設計通りの溝8が形
成できる。
(Fourth Step) Next, the p-GaAlAs
A photoresist (not shown) is applied on the contact layer 7 to form a photoresist pattern, and phosphoric acid: hydrogen peroxide: water = 8: 1: 1 until the middle of the n-GaAs substrate 2.
The groove 8 is formed by etching using a phosphoric acid mixed solution consisting of Therefore, the p-GaAlAs contact layer 7 two regions 7 to 1, 7 2 is formed. After this,
The photoresist pattern (not shown) is removed using an organic solvent (FIG. 6). Thus, the light emitting region B having the separated laser emitting portion A and the electric connection region C which can be used for performing wire bonding or the like are formed by the grooves 8. The phosphoric acid mixed solution has almost the same etching rate for GaAs and GaAlAs, is fast, and has p-G
aAlAs contact layer 7, current confinement layer 6, p-GaAs
1As second cladding layer 5, non-doped GaAs active layer 4
And the total thickness of the n-GaAlAs first cladding layer 3 is 4
Since it is as thin as about μm, the groove 8 can be formed by etching in a short time. Therefore, the amount of side etching in the same plane as the etching surface of each layer is very small, and the groove 8 can be formed as designed.

【0025】(第5工程)更に、このp−GaAlAs
コンタクト層7上及び溝8の全てを覆うよう図示しない
スパッタ法によりAl2 3 からなる絶縁層9を形成す
る。次に、この絶縁層9の上に図示しないフォトレジス
トを塗布し、フォトレジストパタ−ンを形成し、発光領
域B上のp−GaAlAsコンタクト層7の凹部7aの
周辺部のみエッチング除去する。この後、図示しないフ
ォトレジストパタ−ンを有機溶剤を用いて除去する(図
7)。
(Fifth Step) Further, the p-GaAlAs
An insulating layer 9 made of Al 2 O 3 is formed by a sputtering method (not shown) so as to cover the contact layer 7 and the entire groove 8. Next, a photoresist (not shown) is applied on the insulating layer 9 to form a photoresist pattern, and only the periphery of the concave portion 7a of the p-GaAlAs contact layer 7 on the light emitting region B is etched away. Thereafter, the photoresist pattern (not shown) is removed using an organic solvent (FIG. 7).

【0026】(第6工程)この後、図示しないスパッタ
法により、このp−GaAlAsコンタクト層7及び絶
縁層9上にAu系のpオ−ミック電極10を形成する
(図8)。更に、積層方向と反対側のn−GaAs基板
2にAu系のnオ−ミック電極11を形成して図1に示
す半導体レ−ザ素子1を得る。
(Sixth Step) Thereafter, an Au p-type ohmic electrode 10 is formed on the p-GaAlAs contact layer 7 and the insulating layer 9 by a sputtering method (not shown) (FIG. 8). Further, an Au-based n-ohmic electrode 11 is formed on the n-GaAs substrate 2 on the side opposite to the lamination direction to obtain the semiconductor laser device 1 shown in FIG.

【0027】このように、燐酸混合液は、GaAs及び
GaAlAsに対してのエッチングレ−トがほぼ等し
く、かつ速いので、エッチング面と同一面内のサイドエ
ッチング量が少なくてすみ、安定した形状の溝8が得ら
れる。しかも、この溝8によりレ−ザ光を出射するレ−
ザ出射部Aを有した発光領域Bと発光に寄与しないがワ
イヤボンデング等を行って電気接続を行うことに利用で
きる電気接続領域Cとが形成できる。この結果、電気接
続領域Cに超音波ワイヤボンデングを行った際の超音波
ワイヤボンデングの衝撃が発光領域Bに伝搬しないの
で、ノンド−プGaAs活性層4への結晶欠陥や転位の
発生が防止でき、信頼性の高い半導体レ−ザ素子1を得
ることができる。
As described above, since the etching rate of the phosphoric acid mixed solution for GaAs and GaAlAs is almost equal and fast, the amount of side etching in the same plane as the etching surface can be small, and a stable shape can be obtained. A groove 8 is obtained. In addition, the groove 8 emits laser light.
A light emitting region B having the light emitting portion A and an electric connection region C which does not contribute to light emission but can be used for performing electric connection by performing wire bonding or the like can be formed. As a result, the impact of the ultrasonic wire bonding when the ultrasonic wire bonding is performed on the electric connection region C does not propagate to the light emitting region B, so that crystal defects and dislocations in the non-doped GaAs active layer 4 are not generated. Thus, a highly reliable semiconductor laser device 1 can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の半導体レ−ザ素子及びその製造
方法によれば、レ−ザ光出射部を設けた発光領域とこの
発光領域と同一の積層構成を有する電気接続領域が分離
部によって分離され、前記電気接続領域へのワイボンデ
ングの際の前記発光領域への物理的衝撃が緩和されるの
で、前記活性層への結晶欠陥や転位の発生が大幅に減少
し、信頼性の高い半導体レ−ザ素子が得られる。また、
第1クラッド層、前記活性層及び第2クラッド層に対し
てのエッチングレ−トが等しくかつ、速い燐酸混合液を
用いて、溝を形成するので、エッチング面と同一面内の
サイドエッチング量が非常に少なくできるので安定した
形状の溝が得られる。
According to the semiconductor laser device and the method of manufacturing the same of the present invention, the light emitting region provided with the laser light emitting portion and the electric connection region having the same laminated structure as the light emitting region are separated by the separating portion. The active layer is separated and the physical impact on the light emitting region during bonding to the electrical connection region is reduced, so that the occurrence of crystal defects and dislocations in the active layer is greatly reduced, and a highly reliable semiconductor laser is obtained. -The element is obtained. Also,
Since the grooves are formed by using a phosphoric acid mixture having the same etching rate for the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer, and a high-speed mixture of phosphoric acid, the amount of side etching in the same plane as the etching surface is reduced. Since it can be made very small, a groove having a stable shape can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における半導体レ−ザ素子を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】本発明における半導体レ−ザ素子をサブマウン
ト基板に接着し、ワイヤボンデングを行った構造を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure in which a semiconductor laser element according to the present invention is bonded to a submount substrate and wire bonding is performed.

【図3】本発明における半導体レ−ザ素子の製造工程の
第1工程を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a first step of a manufacturing process of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図4】本発明における半導体レ−ザ素子の製造工程の
第2工程を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図5】本発明における半導体レ−ザ素子の製造工程の
第3工程を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a third step in the process of manufacturing the semiconductor laser device according to the present invention.

【図6】本発明における半導体レ−ザ素子の製造工程の
第4工程を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a fourth step in the process of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention.

【図7】本発明における半導体レ−ザ素子の製造工程の
第5工程を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a fifth step in the process of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention.

【図8】本発明における半導体レ−ザ素子の製造工程の
第6工程を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a sixth step in the process of manufacturing the semiconductor laser device according to the present invention.

【図9】従来における半導体レ−ザ素子を示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser device.

【図10】従来における半導体レ−ザ素子の第1のアッ
センブリ方法を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a first method of assembling a semiconductor laser device in the related art.

【図11】従来における半導体レ−ザ素子の第2のアッ
センブリ方法を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a second method for assembling a semiconductor laser device in the related art.

【図12】従来における半導体レ−ザ素子の第3のアッ
センブリ方法を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a third conventional method for assembling a semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レ−ザ素子、2…n−GaAs基板、3…n
−GaAlAsクラッド層、4…ノンド−プGaAs活
性層、5…p−GaAlAsクラッド層、6…n−Ga
As電流狭窄層、7…p−GaAlAsコンタクト層、
8…溝、9…絶縁層、10…pオ−ミック電極、11…
nオ−ミック電極、12…ろう材、13…マウント基
板、14…Auワイヤ、A…レ−ザ出射部、B…発光領
域、C…電気接続領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser element, 2 ... n-GaAs substrate, 3 ... n
-GaAlAs cladding layer, 4 ... non-doped GaAs active layer, 5 ... p-GaAlAs cladding layer, 6 ... n-Ga
As current confinement layer, 7 ... p-GaAlAs contact layer,
8 ... groove, 9 ... insulating layer, 10 ... p-ohmic electrode, 11 ...
n-ohmic electrode, 12: brazing material, 13: mounting substrate, 14: Au wire, A: laser emitting portion, B: light emitting region, C: electric connection region

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、半導体基板の一面に、第1ク
ラッド層、活性層、第2クラッド層、電流狭窄層、コン
タクト層を順次積層し、かつ他面にnオ−ミック電極を
形成した半導体レ−ザ素子であって、この半導体レ−ザ
素子は、前記コンタクト層より少なくとも第1クラッド
層を分離するよう形成された分離部によって、発光領域
と電気接続領域とに分離され、かつ前記発光領域にはレ
−ザ出射部を設けたことを特徴とする半導体レ−ザ素
子。
1. A semiconductor in which a first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, a current confinement layer, and a contact layer are sequentially laminated on at least one surface of a semiconductor substrate, and an n-ohmic electrode is formed on the other surface. The semiconductor laser element is separated into a light emitting region and an electric connection region by a separation portion formed so as to separate at least the first cladding layer from the contact layer. A semiconductor laser device, wherein a laser emitting portion is provided in a region.
【請求項2】前記分離部は、少なくとも、前記第1クラ
ッド層の途中までエッチングして形成された溝であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体レ−ザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said separation portion is a groove formed by etching at least halfway through said first cladding layer.
【請求項3】半導体基板上に、レ−ザ光を出射する発光
領域と、この発光領域に電気的に接続する電気接続領域
とを分離形成する第1の工程と、 前記発光領域と前記電気接続領域とを電気的に接続する
ための金属層を、前記発光領域上、前記電気接続領域
上、前記発光領域と前記電気接続領域との間の前記半導
体基板上に、一体形成する第2の工程とを備えたことを
特徴とする半導体レ−ザ素子の製造方法。
3. A first step of separately forming, on a semiconductor substrate, a light emitting region for emitting laser light and an electrical connection region electrically connected to the light emitting region; Forming a metal layer for electrically connecting a connection region to the light emitting region, the electric connection region, and the semiconductor substrate between the light emitting region and the electric connection region; And a method of manufacturing a semiconductor laser device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012524421A (en) * 2009-04-20 2012-10-11 コーニング インコーポレイテッド Damage resistant metal film pattern for semiconductor laser

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