JPH118438A - Manufacture of semiconductor laser device - Google Patents

Manufacture of semiconductor laser device

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JPH118438A
JPH118438A JP15887597A JP15887597A JPH118438A JP H118438 A JPH118438 A JP H118438A JP 15887597 A JP15887597 A JP 15887597A JP 15887597 A JP15887597 A JP 15887597A JP H118438 A JPH118438 A JP H118438A
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JP
Japan
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laser device
semiconductor laser
active layer
ridge
layer
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Application number
JP15887597A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Ijichi
哲朗 伊地知
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPH118438A publication Critical patent/JPH118438A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor laser device, which can easily predict a distribution in device characteristics with a high accuracy at an earlier stage of its manufacturing process, to thereby eliminate a defective device and increase the manufacturing yield. SOLUTION: After an active layer has been formed by a sequential epitaxial growth process as disposed between a pair of cladding layers on a semiconductor substrate, the active layer is photo-excited at a stage where having formed a ridge to the epitaxial layer for measuring a photoluminescence in the active layer and for selecting a good element formation region on the basis of its measured result. The selected element formation region is subjected to subsequent manufacturing processes, including electrode formation to manufacture a semiconductor laser device. In particular, the intensity of the photoluminescence and spectrum in the active layer after the ridge formation are measured by scanning a plurality of points on the epitaxial layer or the entire surface thereof.

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、光通信等における
光源として用いるに好適な半導体レーザ装置を歩留り良
く製造することのできる半導体レーザ装置の製造方法に
関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device capable of manufacturing a semiconductor laser device suitable for use as a light source in optical communication and the like with a high yield.

【0002】[0002]

【関連する背景技術】小サイズで低消費電力の半導体レ
ーザ装置は、光情報記録再生装置の光源として、或いは
光通信における光源として用いられ、産業上、重要な役
割を担っている。この種の半導体レーザ装置は、例えば
InPやGaAs等のIII-V族化合物半導体の単結晶基板
上に、一対のクラッド層で挟まれる活性層をエピタキシ
ャル成長させ、このエピタキシャル層にリッジを形成す
る等の微細加工を施すことによって製造される。
2. Related Background Art A semiconductor laser device having a small size and low power consumption is used as a light source of an optical information recording / reproducing device or a light source in optical communication, and plays an important role in industry. This type of semiconductor laser device is, for example, such that an active layer sandwiched between a pair of cladding layers is epitaxially grown on a single crystal substrate of a III-V compound semiconductor such as InP or GaAs, and a ridge is formed on the epitaxial layer. Manufactured by subjecting to fine processing.

【0003】ちなみに上記半導体レーザ装置の製造は、
例えば図1に示すように厚み数百μmのn-GaAs基板
1上に、有機金属気相成長法(MOCVD)や分子線エ
ピタキシー法(MBE)により、先ず2μm厚のn-Al
0.3Ga0.7Asクラッド層2を成長させ、その上に活性層
3,次いで2μm厚のp-Al0.3Ga0.7Asクラッド層
4,更にp-GaAsコンタクト層5を順次エピタキシャ
ル成長させることから開始される。
[0003] Incidentally, the manufacture of the above-mentioned semiconductor laser device is as follows.
For example, as shown in FIG. 1, a 2 μm thick n-Al substrate is first formed on an n-GaAs substrate 1 having a thickness of several hundred μm by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE).
The process is started by growing a 0.3 Ga 0.7 As clad layer 2 and then epitaxially growing an active layer 3 and then a 2 μm thick p-Al 0.3 Ga 0.7 As clad layer 4 and a p-GaAs contact layer 5 thereon.

【0004】尚、上記n-GaAs基板1としては、例え
ば直径50〜100mmのウェハが用いられる。また活
性層3は、例えば100nm厚のAl0.1Ga0.9Asから
なる一対の光閉じ込め層(SHC層)3a,3b間に7
nm厚のIn0.15Ga0.85As量子井戸層3cを挟み込ん
だ構造からなるが、量子井戸層を複数設けた構造であっ
ても良いし、他の機能を持つ層を併せて形成した構造で
あっても良い。また各層の組成や膜厚は上述した例に限
られず、発振波長や発振強度等の仕様に応じて定められ
る。
As the n-GaAs substrate 1, for example, a wafer having a diameter of 50 to 100 mm is used. The active layer 3 is formed between a pair of optical confinement layers (SHC layers) 3a and 3b made of, for example, Al 0.1 Ga 0.9 As having a thickness of 100 nm.
Although it has a structure in which an In 0.15 Ga 0.85 As quantum well layer 3c having a thickness of nm is interposed, a structure in which a plurality of quantum well layers are provided, or a structure in which layers having other functions are also formed. Is also good. Further, the composition and thickness of each layer are not limited to the examples described above, and are determined according to specifications such as the oscillation wavelength and oscillation intensity.

【0005】さて従来一般的には、上述した層構造をな
すエピタキシャルウェハを形成した後、その一部を、図
2に示すように劈開して評価サンプル10として切り出
し、この評価サンプル10を用いて該エピタキシャルウ
ェハの特性を検査している。この検査は、表面状態
(モフォロジ)、各層の厚み、クラッド層2,4の
組成、活性層3の発光波長、更にはキャリヤ濃度や転
移密度等を調べることによってなされる。特に活性層3
の発光波長は、最終的に製造される半導体レーザ装置の
発振波長を左右するものであり、重要な検査項目であ
る。
[0005] Conventionally, generally, after an epitaxial wafer having the above-mentioned layer structure is formed, a part thereof is cleaved as shown in FIG. 2 and cut out as an evaluation sample 10. The characteristics of the epitaxial wafer are inspected. This inspection is performed by examining the surface state (morphology), the thickness of each layer, the composition of the cladding layers 2 and 4, the emission wavelength of the active layer 3, the carrier concentration, the transition density, and the like. Especially the active layer 3
Is an important inspection item because it affects the oscillation wavelength of the semiconductor laser device finally manufactured.

【0006】ちなみに活性層3の発光波長の検査は、例
えば図3に例示するように評価サンプル10の活性層3
にHeNeレーザ光等の励起光11を照射したとき、該活
性層3から放出されるフォトルミネッセンス(PL)光
12を検出して、その発光スペクトルを計測する等して
行われる。この際、励起光11にて活性層3を十分に励
起するべく、過酸化水素と硫酸との水溶液等からなるエ
ッチング液を用いて前記p-GaAsコンタクト層5とp-
Al0.3Ga0.7Asクラッド層4の一部をエッチングし、
該p-Al0.3Ga0.7Asクラッド層4の厚みを1μm程度
まで薄くしてPL光の発光強度を大きくした状態で上記
PL測定が行われる。
Incidentally, the inspection of the emission wavelength of the active layer 3 is performed, for example, as shown in FIG.
Is irradiated with an excitation light 11 such as a HeNe laser beam, the photoluminescence (PL) light 12 emitted from the active layer 3 is detected, and the emission spectrum is measured. At this time, in order to sufficiently excite the active layer 3 with the excitation light 11, the p-GaAs contact layer 5 and the p-GaAs contact layer 5 are etched using an etching solution such as an aqueous solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid.
A part of the Al 0.3 Ga 0.7 As clad layer 4 is etched,
The PL measurement is performed in a state where the thickness of the p-Al 0.3 Ga 0.7 As clad layer 4 is reduced to about 1 μm to increase the PL light emission intensity.

【0007】以上のような評価サンプル10のPL測定
等を行い、その発光波長等の特性が良好であることが確
認されたならば、図2に示すエピタキシャルウェハの残
された領域13,14の全体の諸特性が良好であると看
做している。つまりエピタキシャルウェハの一部(評価
サンプル10)を以て、その全体の特性を評価してい
る。
By performing a PL measurement or the like of the evaluation sample 10 as described above and confirming that the characteristics such as the emission wavelength are good, if the remaining regions 13 and 14 of the epitaxial wafer shown in FIG. The overall characteristics are considered to be good. That is, the characteristics of the entire epitaxial wafer are evaluated using a part (evaluation sample 10).

【0008】しかる後、この場合にはエピタキシャルウ
ェハの上記残された領域13,14に対して、先ず図4
(a)に示すように高さ約2μm、幅約4μmのリッジ6
をピッチ周期250〜350μmでストライプ状に形成
し、その上に図4(b)に示すようにSiNxやSiO2等の
絶縁性酸化膜7を形成する。次いで図4(c)に示すよう
にリッジ6上の絶縁性酸化膜7をリソグラフィ等によっ
て局部的に除去してコンタクト部を形成する。その後、
図4(d)に示すようにn-GaAs基板1の裏面側を10
0μm程度まで研磨し、その上面にはTi/Pt/Auか
らなるP電極8を蒸着形成し、また基板1の裏面側には
AuGeNiからなるN電極9を蒸着形成する。しかる
後、上記ウェハを劈開、スクライブ等して素子分離し、
図5に示す如き半導体レーザ装置(素子)を得る。この
ようにして素子分離された半導体レーザは、キャンパッ
ケージ化されたり、光ファイバを接続したモジュールに
組み込まれる。
Thereafter, in this case, the remaining regions 13 and 14 of the epitaxial wafer are
A ridge 6 having a height of about 2 μm and a width of about 4 μm as shown in FIG.
Is formed in a stripe shape at a pitch period of 250 to 350 μm, and an insulating oxide film 7 such as SiNx or SiO 2 is formed thereon as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4C, the insulating oxide film 7 on the ridge 6 is locally removed by lithography or the like to form a contact portion. afterwards,
As shown in FIG. 4D, the back surface of the n-GaAs substrate 1 is
Polishing is performed to about 0 μm, and a P electrode 8 of Ti / Pt / Au is formed on the upper surface by vapor deposition, and an N electrode 9 of AuGeNi is formed on the lower surface of the substrate 1 by vapor deposition. After that, the wafer is cleaved, scribed, etc. to separate elements,
A semiconductor laser device (element) as shown in FIG. 5 is obtained. The semiconductor laser thus separated from the device is packaged in a can package or incorporated in a module to which an optical fiber is connected.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが上述した如く
製造される半導体レーザ装置においては、エピタキシャ
ル成長における各層の膜厚管理(制御)やリッジの微細
加工等、その製造工程が複雑であり、一般的に製造歩留
りが低いと言う問題がある。特に光通信用の半導体レー
ザ装置、例えば0.98μm帯のリッジ導波路型半導体
レーザ装置は、エルビウムドープの光ファイバアンプに
おける励起光源として用いられるもので、長距離光通信
の要をなす重要なデバイスである。これ故、その特性に
対する仕様が非常に厳しく、高い信頼性と発振波長精度
が要求される。この為、その製造歩留りが10%に満た
ないこともある。
However, in the semiconductor laser device manufactured as described above, the manufacturing processes such as film thickness control (control) of each layer in the epitaxial growth and fine processing of the ridge are complicated. There is a problem that the production yield is low. In particular, a semiconductor laser device for optical communication, for example, a ridge waveguide type semiconductor laser device in the 0.98 μm band is used as an excitation light source in an erbium-doped optical fiber amplifier, and is an important device for long-distance optical communication. It is. Therefore, the specifications for the characteristics are very strict, and high reliability and oscillation wavelength accuracy are required. Therefore, the production yield may be less than 10%.

【0010】特に従来にあってはエピタキシャルウェハ
の一部から評価サンプル10を切り出し、この評価サン
プル10を試験してその全体の特性を評価しているの
で、信頼性に乏しく、製造歩留りの向上が望めなかっ
た。例えばエピタキシャル層の結晶性が悪く、エピタキ
シャルウェハの全体におけるPL波長にバラツキがあっ
ても、上記評価サンプル10からはこれを検出すること
ができないので、製造された半導体レーザ装置の発振波
長にバラツキが生じ、最終的なデバイス特性において歩
留りの低下や信頼性の低下の問題が生じた。
In particular, in the prior art, the evaluation sample 10 is cut out from a part of the epitaxial wafer, and the evaluation sample 10 is tested to evaluate the overall characteristics. Therefore, the reliability is poor and the production yield is improved. I couldn't hope. For example, even if the crystallinity of the epitaxial layer is poor and the PL wavelength in the entire epitaxial wafer varies, it cannot be detected from the evaluation sample 10, so that the oscillation wavelength of the manufactured semiconductor laser device varies. As a result, the yield and the reliability of the final device characteristics are reduced.

【0011】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、製造プロセスの初期段階でデバ
イス特性の分布を簡単に、しかも高精度に予測すること
ができ、初期段階において不良品を排除することでその
製造歩留りを高めることのできる簡易で実用性の高い半
導体レーザ装置の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to easily and accurately predict the distribution of device characteristics at an early stage of a manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a simple and practical method for manufacturing a semiconductor laser device capable of increasing the manufacturing yield by eliminating defective products.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、半導
体基板上に一対のクラッド層に挟まれた活性層を順次エ
ピタキシャル成長させた後、該エピタキシャル層にリッ
ジを形成し、その後、電極を形成する等して半導体レー
ザ装置を製造するに際し、前記リッジの形成後に、前記
活性層を光励起して該活性層におけるフォトルミネッセ
ンスを測定し、この測定結果に基づいて良好な素子形成
領域を選別することを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention comprises the steps of: sequentially growing an active layer sandwiched between a pair of cladding layers on a semiconductor substrate; When manufacturing a semiconductor laser device by forming a ridge on the epitaxial layer and then forming an electrode, etc., after forming the ridge, the active layer is optically excited to measure photoluminescence in the active layer. It is characterized in that good element formation regions are selected based on the results.

【0013】特にリッジ形成後の活性層におけるフォト
ルミネッセンスの強度、またはそのスペクトルを、前記
エピタキシャル層の複数点において、或いはその全面を
走査して測定し、その測定結果に基づいて仕様から外れ
た不良領域を予め予測し、これに基づいて製造歩留りを
予測することを特徴としている。
In particular, the intensity of the photoluminescence in the active layer after the formation of the ridge, or the spectrum thereof, is measured at a plurality of points on the epitaxial layer or by scanning the entire surface thereof, and a defect out of specifications is determined based on the measurement result. The method is characterized in that a region is predicted in advance, and a manufacturing yield is predicted based on the region.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法について説
明する。図6はこの実施形態に係る半導体レーザ装置の
製造方法の処理(工程)手順を示している。半導体レー
ザ装置の製造工程自体は、基本的には前述した従来の手
順と同様であり、先ず所定の半導体基板上に一対のクラ
ッド層に挟まれた活性層を順次エピタキシャル成長させ
ることから開始される[ステップS1]。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 shows a processing (step) procedure of the method for manufacturing a semiconductor laser device according to this embodiment. The manufacturing process itself of the semiconductor laser device is basically the same as the above-described conventional procedure, and is started by sequentially epitaxially growing an active layer sandwiched between a pair of clad layers on a predetermined semiconductor substrate [ Step S1].

【0015】即ち、このエピタキシャル成長は前述した
ようにMOCVD法を用いて、例えばn-GaAs基板
(300μm厚)上にn-Al0.3Ga0.7Asクラッド層
(2μm厚)、一対のAl0.1Ga0.9As光閉じ込め層
(100nm厚)に挟まれたIn0.15Ga0.85As量子井
戸層(7nm厚)からなる活性層、p-Al0.3Ga0.7As
クラッド層(2μm厚)、そしてp-GaAsコンタクト
層を順次成長させることによって行われる。
That is, this epitaxial growth is performed by using the MOCVD method as described above, for example, an n-Al 0.3 Ga 0.7 As clad layer (2 μm thickness) on a n-GaAs substrate (300 μm thickness), and a pair of Al 0.1 Ga 0.9 As Active layer consisting of an In 0.15 Ga 0.85 As quantum well layer (7 nm thick) sandwiched between optical confinement layers (100 nm thick), p-Al 0.3 Ga 0.7 As
This is performed by sequentially growing a cladding layer (2 μm thick) and a p-GaAs contact layer.

【0016】しかる後、上記各層からなるエピタキシャ
ルウェハに対して、リソグラフィやエッチング等により
所定のリッジを形成する[ステップS2]。このリッジ
の形成もまた前述したように、高さ約2μm、幅約4μ
mのリッジを250〜350μmのピッチ周期でストラ
イプ状に形成することによってなされる。このとき、オ
フリッジ高さを1.5μm以下とすることで、リッジ脇
のクラッド層の厚みを1μm以下と十分に薄くする。次
いで上記リッジ領域を含んで、その上にSiNxやSiO2
等の絶縁性酸化膜(絶縁膜)を形成する[ステップS
3]。
Thereafter, a predetermined ridge is formed on the epitaxial wafer composed of the above layers by lithography, etching or the like [Step S2]. As described above, the formation of the ridge is about 2 μm in height and about 4 μm in width.
This is done by forming m ridges in a stripe pattern at a pitch period of 250 to 350 μm. At this time, by setting the off-ridge height to 1.5 μm or less, the thickness of the cladding layer beside the ridge is sufficiently reduced to 1 μm or less. Next, including the above-mentioned ridge region, SiNx and SiO 2 are formed thereon.
Forming an insulating oxide film (insulating film) such as [Step S]
3].

【0017】本発明が特徴とするところは、このように
してリッジを形成した状態(絶縁膜の形成を含む)にお
いて、上記リッジ形成後のエピタキシャルウェハをPL
測定に供し、その活性層におけるフォトルミネッセンス
から発光波長特性等を調べる点にある[ステップS
4]。このとき、上記リッジの形成によって、その側部
のコンタクト層が除去され、またクラッド層が十分薄く
されているので、従来のようにわざわざエッチング処理
を施す必要がない。従ってリッジ形成後、その上に絶縁
性酸化膜を形成した状態のエピタキシャルウェハをその
ままPL測定に供することができる。
The feature of the present invention is that, in the state where the ridge is thus formed (including the formation of the insulating film), the epitaxial wafer after the ridge is formed is
The step is to examine the emission wavelength characteristics and the like from the photoluminescence in the active layer for the measurement [Step S
4]. At this time, the formation of the ridge removes the contact layer on its side and the thickness of the cladding layer is sufficiently thin, so that it is not necessary to perform an etching process as in the related art. Therefore, after the ridge is formed, the epitaxial wafer having the insulating oxide film formed thereon can be directly used for PL measurement.

【0018】このPL測定は、例えば図7に示すように
前記エピタキシャルウェハ21をテーブル22上に載置
し、該エピタキシャルウェハ21の活性層に対して斜め
上方からレーザ装置23から励起光を照射し、この励起
光の照射を受けて活性層に生起されるフォトルミネッセ
ンス光を、その上方に設けたPL検出器24により検出
することによってなされる。尚、励起光としては、活性
層の発光波長よりも短波長で、且つフォトルミネッセン
ス光のスペクトルに重ならないスペクトル特性を有し、
更に1W/cm2以上のフォトルミネッセンス光を励起
し得るものとしてHeNeレーザ、Arレーザ、Krレーザ
等が用いられる。従ってレーザ装置23としては上記高
出力なレーザ光を得る固体レーザ装置やガスレーザ装置
が用いられる。
In this PL measurement, for example, as shown in FIG. 7, the epitaxial wafer 21 is placed on a table 22, and the active layer of the epitaxial wafer 21 is irradiated with excitation light from an obliquely upper side by a laser device 23. The detection is performed by detecting the photoluminescence light generated in the active layer by the irradiation of the excitation light by the PL detector 24 provided thereabove. Incidentally, the excitation light has a wavelength characteristic shorter than the emission wavelength of the active layer, and has a spectral characteristic that does not overlap with the spectrum of the photoluminescence light.
Further, a HeNe laser, an Ar laser, a Kr laser or the like is used as a device capable of exciting a photoluminescence light of 1 W / cm 2 or more. Therefore, as the laser device 23, a solid-state laser device or a gas laser device for obtaining the high-power laser light is used.

【0019】またPL検出器24は、図8に示すように
検出されるフォトルミネッセンスのスペクトル分布か
ら、その強度のみならず、スペクトル成分のピーク波
長、更には半値幅を測定するものとなっている。ちなみ
にフォトルミネッセンスのスペクトルにおけるピーク波
長は、最終的な半導体レーザ装置における発振波長にほ
ぼ対応するするものである。また半値幅はエピタキシャ
ル層の結晶性(結晶品質)を反映したものである。従っ
て半値幅が、例えば30meV以下、或いはそれ以上の
場合には、エピタキシャル層の結晶特性が悪い、または
信頼性が悪いと判断することが可能となる。またその強
度は、エピタキシャル層のドーピング濃度や結晶の品
質、オフリッジ高さ等を反映したものである。従って、
例えば平均的な強度を基準に予めその上下限を設定して
おき、その検出強度を評価することで、最終的なデバイ
ス(半導体レーザ装置)の特性や信頼性に対する影響度
を予測することが可能となる。
The PL detector 24 measures not only the intensity but also the peak wavelength of the spectral component and further the half width from the spectral distribution of the photoluminescence detected as shown in FIG. . Incidentally, the peak wavelength in the photoluminescence spectrum substantially corresponds to the oscillation wavelength in the final semiconductor laser device. In addition, the half width reflects the crystallinity (crystal quality) of the epitaxial layer. Therefore, when the half width is, for example, 30 meV or less, or more, it is possible to determine that the crystal characteristics of the epitaxial layer are poor or the reliability is poor. The strength reflects the doping concentration of the epitaxial layer, crystal quality, off-ridge height, and the like. Therefore,
For example, by setting upper and lower limits in advance based on the average intensity and evaluating the detected intensity, it is possible to predict the degree of influence on the characteristics and reliability of the final device (semiconductor laser device) Becomes

【0020】しかしてこのようなレーザ装置23とPL
検出器24とを用いたエピタキシャルウェハ21のPL
測定は、走査機構25の制御の下で該エピタキシャルウ
ェハ21の複数点に亘って、或いはその全面を600μ
mステップでリッジ部分を避けながら走査して行われ
る。そしてこれらの計測点でのフォトルミネッセンスの
情報(強度,ピーク波長,半値幅)は、スペクトル計測
部26に与えられ、各計測部位に対応付けて記録(マッ
ピング)されるようになっている。この際、上述したよ
うにリッジ部分を意図的に避けなくても、リッジ部分で
はフォトルミネッセンスが検出できないことから、リッ
ジ部分を避けることなくエピタキシャルウェハ21の全
域を走査することも可能である。
The laser device 23 and the PL
PL of epitaxial wafer 21 using detector 24
The measurement is performed over a plurality of points of the epitaxial wafer 21 under the control of the scanning mechanism 25 or over the entire surface thereof by 600 μm.
Scanning is performed in m steps while avoiding the ridge portion. The information (intensity, peak wavelength, half width) of the photoluminescence at these measurement points is provided to the spectrum measurement unit 26 and recorded (mapped) in association with each measurement site. At this time, as described above, even if the ridge portion is not intentionally avoided, since the photoluminescence cannot be detected at the ridge portion, it is possible to scan the entire area of the epitaxial wafer 21 without avoiding the ridge portion.

【0021】かくしてこのようにしてしてエピタキシャ
ルウェハ21の活性層を複数点に亘ってPL測定する
と、例えば図9に示すように複数のエピタキシャルウェ
ハ21に対してピーク波長毎にマッピングされた測定デ
ータを得ることができる。例えば各測定点におけるピー
ク波長を1nm毎に色を変えた計測画像としてマッピン
グすることにより、エピタキシャルウェハ21の全体に
おける活性層のフォトルミネッセンスのピーク波長特性
の分布を求めることができる。
Thus, when the PL measurement of the active layer of the epitaxial wafer 21 is performed at a plurality of points in this manner, for example, as shown in FIG. Can be obtained. For example, by mapping the peak wavelength at each measurement point as a measurement image in which the color is changed every 1 nm, the distribution of the peak wavelength characteristics of the photoluminescence of the active layer in the entire epitaxial wafer 21 can be obtained.

【0022】従ってこのようなマッピングデータから、
例えば978〜981nmのピーク波長を有する領域
(例えば図9における網点領域)を、製造目的とする
(仕様に適合した)発振波長の半導体レーザ装置を実現
可能な素子形成領域であると判定することができる。換
言すればそれ以外の領域(図9における斜線領域や交差
線領域)については、その後の製造工程を進めて半導体
レーザ装置を製作しても、その発振波長が短波長側、或
いは超波長側にずれを生じ、最終的には排除しなければ
ならないと予測することができる。
Therefore, from such mapping data,
For example, it is determined that a region having a peak wavelength of 978 to 981 nm (for example, a dot region in FIG. 9) is an element formation region capable of realizing a semiconductor laser device having an oscillation wavelength intended for manufacturing (conforming to specifications). Can be. In other words, in the other regions (the hatched regions and the cross-line regions in FIG. 9), even if the subsequent manufacturing process is advanced to manufacture the semiconductor laser device, the oscillation wavelength is shifted to the short wavelength side or the super wavelength side. It can be predicted that a shift will occur and that it must eventually be eliminated.

【0023】そこで本発明においては、上述した如く測
定されるエピタキシャルウェハ21のPL測定結果(ピ
ーク波長の分布)から、仕様を満足し得る素子形成領域
を判定している[ステップS5]。そして上記素子形成
領域が所定の割合に満たないエピタキシャルウェハ21
を、その後の製造工程から排除し、仕様を満足し得ると
予測される素子形成領域を持つエピタキシャルウェハ2
1だけをその後の製造工程に送り出すものとなってい
る。
Therefore, in the present invention, an element formation region that satisfies the specifications is determined from the PL measurement result (peak wavelength distribution) of the epitaxial wafer 21 measured as described above [Step S5]. Then, the epitaxial wafer 21 in which the element formation region does not reach a predetermined ratio.
Is removed from the subsequent manufacturing process, and the epitaxial wafer 2 having an element formation region expected to satisfy the specifications
Only one is sent to the subsequent manufacturing process.

【0024】例えば図9に示す例では、左上2枚のウェ
ハについては、網点領域で示される素子形成領域が半分
以下と少なく、その殆どが仕様を満たすことがないと判
断されるので、その後の製造工程には送り出さない。つ
まり排除する。また左下のウェハについては、網点領域
で示される素子形成領域が少ないが、或る程度良好な素
子形成領域が認められるので、その後の製造工程に送り
出す。しかし後述するように素子分離後は上記マッピン
グ情報に基づいて、良好な素子形成領域から求められる
チップだけを抽出する。また右上2枚のウェハについて
は良好な素子形成領域が多くを占めるので、その後の製
造工程を進め、半導体レーザ装置を完成させる。しかし
この場合にも、前記マッピング情報に従って、素子分離
後の良好な素子形成領域から切り出されるチップだけを
抽出する。
For example, in the example shown in FIG. 9, for the two upper left wafers, the element formation region indicated by the halftone dot region is less than half, and it is determined that most of them do not satisfy the specifications. Is not sent to the manufacturing process. That is, it is excluded. In the lower left wafer, although the element formation region indicated by the halftone dot region is small, a somewhat good element formation region is recognized, so that the wafer is sent to the subsequent manufacturing process. However, as will be described later, after element isolation, only chips required from good element formation regions are extracted based on the mapping information. In addition, since the good element formation region occupies a large portion of the two upper right wafers, the subsequent manufacturing process is advanced to complete the semiconductor laser device. However, also in this case, only the chips cut out from the favorable element formation region after element isolation are extracted according to the mapping information.

【0025】さて前述した如く選別されたエピタキシャ
ルウェハ21に対するその後の製造処理は、先ずリッジ
上の絶縁性酸化膜を除去し、コンタクト部を露出させる
ことが開始される[ステップS6]。次いで前述したよ
うにn-GaAs基板の裏面側を研磨した後、前記コンタ
クト部を含む上面にTi/Pt/AuからなるP電極を蒸
着形成する。また前記基板の裏面にはAuGeNiからな
るN電極を蒸着形成する[ステップS7]。その後、上
記ウェハを劈開、スクライブ等して素子分離する[ステ
ップS8]。この段階で、前述したマッピングデータで
示される不良領域に形成されたチップを排除する。
In the subsequent manufacturing process for the epitaxial wafer 21 selected as described above, first, the insulating oxide film on the ridge is removed to start exposing the contact portion [Step S6]. Next, after polishing the back surface of the n-GaAs substrate as described above, a P electrode of Ti / Pt / Au is formed on the upper surface including the contact portion by vapor deposition. An N electrode made of AuGeNi is formed on the back surface of the substrate by vapor deposition [Step S7]. After that, the wafer is cleaved, scribed, etc. to separate elements [Step S8]. At this stage, chips formed in the defective area indicated by the above-described mapping data are excluded.

【0026】その後、素子分離され、且つ選別されたチ
ップ(半導体レーザ装置)に対して電極配線を施してキ
ャンパッケージ化したり、光ファイバと共にモジュール
化する等して最終製品として組み込む[ステップS
9]。この状態で、更に最終的な素子特性の検査が行わ
れ、その品質・特性の確認が行われて、不良品の排除が
行われる。
Thereafter, the chip (semiconductor laser device) separated and separated is provided with electrode wiring to form a can package, or as a module together with an optical fiber to be incorporated as a final product [Step S].
9]. In this state, a final inspection of the element characteristics is performed, the quality and characteristics are checked, and defective products are eliminated.

【0027】以上のようにして半導体レーザ装置を製造
する本製造方法によれば、エピタキシャルウェハに対し
てリッジを形成した段階で、つまり製造プロセスの初期
段階におけるPL測定によってデバイス特性の分布、特
に活性層におけるPLピーク波長等を評価し、最終的に
製造される半導体レーザ装置の発振波長特性を高精度予
測するので、仕様を満たさないと判定される素子形成領
域を、その後の製造工程から排除することができる。し
かもPL(フォトルミネッセンス)の強度や半値幅等か
ら、その信頼性等を予め評価した後、その後の製造プロ
セスを進めることができる。従って素子特性が良好で、
しかも動作信頼性の高い半導体レーザ装置を歩留り良く
製造することが可能となる。
According to the present manufacturing method for manufacturing a semiconductor laser device as described above, the distribution of device characteristics, particularly the activity, is measured by PL measurement at the stage when the ridge is formed on the epitaxial wafer, that is, at the initial stage of the manufacturing process. Since the PL peak wavelength and the like in the layer are evaluated and the oscillation wavelength characteristics of the finally manufactured semiconductor laser device are predicted with high accuracy, the element formation region determined to not satisfy the specifications is excluded from the subsequent manufacturing process. be able to. Moreover, the reliability and the like can be evaluated in advance from the intensity of PL (photoluminescence) and the half width, and the subsequent manufacturing process can be performed. Therefore, the element characteristics are good,
In addition, a semiconductor laser device with high operation reliability can be manufactured with good yield.

【0028】特にエピタキシャルウェハの全面における
PLの分布特性を評価して、その後の製造プロセスに進
める素子形成領域を選別するので、最終的に製造される
半導体レーザ装置の特性が大幅に異なることがなく、そ
の製造歩留りを高めることが可能となる。換言すれば、
素子特性が不明なままの素子形成領域に対して、つまり
評価サンプルに代表されるだけのエピタキシャルウェハ
の素子特性を判断基準として製造工程を進めることがな
いので、エピタキシャル層の膜厚分布等に依存する不良
品の発生を大幅に削減することができる。従って、不本
意な特性の半導体レーザ装置を徒に製造しない分、その
製造原価を低減することができる等の効果が奏せられ
る。
In particular, since the distribution characteristics of PL over the entire surface of the epitaxial wafer are evaluated and the element formation region to be advanced to the subsequent manufacturing process is selected, the characteristics of the finally manufactured semiconductor laser device do not greatly differ. It is possible to increase the production yield. In other words,
Since the manufacturing process does not proceed for the device formation region where the device characteristics remain unknown, that is, based on the device characteristics of the epitaxial wafer only represented by the evaluation sample, it depends on the film thickness distribution of the epitaxial layer, etc. The occurrence of defective products can be greatly reduced. Therefore, since a semiconductor laser device having undesired characteristics is not manufactured without necessity, effects such as reduction in manufacturing cost can be obtained.

【0029】また前述した如くリッジ形成後のエピタキ
シャルウェハをPL測定に供するので、該ウェハをわざ
わざエッチングする等の二次的な作業が不要である。即
ち、リッジの形成過程において、そのリッジ側部のコン
タクト層が除去され、またクラッド層も或る程度薄くさ
れるので、従来のようにPL測定を行うべく、クラッド
層をエッチングによって薄くする等の前処理が全く不要
である。従ってこの点でもPL測定作業の簡単化を図
り、製造プロセス全体の簡易化を図ることができる等の
効果が奏せられる。
As described above, since the epitaxial wafer after the ridge formation is subjected to PL measurement, a secondary operation such as etching the wafer is not required. That is, in the process of forming the ridge, the contact layer on the side of the ridge is removed, and the cladding layer is also thinned to a certain extent. No pre-processing is required. Therefore, also in this respect, effects such as simplification of the PL measurement work and simplification of the whole manufacturing process can be obtained.

【0030】尚、本発明は上述下実施形態に限定される
ものではない。例えば埋め込み型リッジ導波路構造をな
す半導体レーザ装置に同様に適用することができ、要は
活性層が平坦に残されたまま製造・加工される素子構造
の半導体レーザ装置に適用可能である。またPL光の強
度分布を求めて、その特性を評価することも勿論可能で
ある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the present invention can be similarly applied to a semiconductor laser device having a buried ridge waveguide structure, that is, it can be applied to a semiconductor laser device having an element structure manufactured and processed while an active layer remains flat. Further, it is of course possible to obtain the intensity distribution of the PL light and evaluate its characteristics. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上に一対のクラッド層に挟まれた活性層を順次
エピタキシャル成長させた後、該エピタキシャル層にリ
ッジを形成した段階で、前記活性層を光励起して該活性
層におけるフォトルミネッセンスを測定し、この測定結
果に基づいて良好な素子形成領域を選別し、この選別さ
れた素子形成領域に対して前記電極形成を含むその後の
製造処理を進めて半導体レーザ装置を製造するものとな
っている。特にリッジ形成後の活性層におけるフォトル
ミネッセンスの強度、またはそのスペクトルを、前記エ
ピタキシャル層の複数点において、或いはその全面を走
査して測定し、その測定結果に基づいて仕様から外れた
不良領域を予め排除するようにしている。
As described above, according to the present invention, after an active layer sandwiched between a pair of cladding layers is sequentially epitaxially grown on a semiconductor substrate, the active layer is formed at the stage of forming a ridge in the epitaxial layer. Photoexcitation of the layer is performed to measure photoluminescence in the active layer, a good element formation region is selected based on the measurement result, and a subsequent manufacturing process including the electrode formation is performed on the selected element formation region. The semiconductor laser device will be manufactured. In particular, the intensity of the photoluminescence in the active layer after the formation of the ridge, or the spectrum thereof, is measured at a plurality of points on the epitaxial layer or by scanning the entire surface thereof, and based on the measurement result, a defective region out of specifications is determined in advance. I try to eliminate it.

【0032】従って本発明によれば、製造プロセスの初
期段階で、PL測定によって簡単にしかも高精度にデバ
イス特性の分布、特に活性層におけるPLピーク波長等
を評価することができるので、最終的に製造される半導
体レーザ装置の発振波長特性を高精度予測し、また不良
素子形成領域を排除するので、製造プロセスの無駄を省
いてその製造歩留りを高めることができる。従って素子
特性が良好で、しかも動作信頼性の高い半導体レーザ装
置を歩留り良く、しかも効率的に製造することが可能と
なる等の効果が奏せられ、特にGaAs基板を用いた半導
体レーザの製造に好適である。
Therefore, according to the present invention, at the initial stage of the manufacturing process, the distribution of device characteristics, particularly the PL peak wavelength in the active layer, etc. can be easily and accurately evaluated by PL measurement. Since the oscillation wavelength characteristic of the semiconductor laser device to be manufactured is predicted with high accuracy and the defective element formation region is eliminated, the manufacturing yield can be improved without wasting the manufacturing process. Therefore, it is possible to produce a semiconductor laser device having good element characteristics and high operation reliability with a good yield, and it is possible to efficiently manufacture the semiconductor laser device. It is suitable.

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

【図1】半導体レーザ装置をなすエピタキシャルウェハ
の層構造を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a layer structure of an epitaxial wafer forming a semiconductor laser device.

【図2】エピタキシャルウェハからの評価サンプルの切
り出しの概念を示す図。
FIG. 2 is a view showing the concept of cutting out an evaluation sample from an epitaxial wafer.

【図3】活性層に対するフォトルミネッセンス測定の原
理を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the principle of photoluminescence measurement on an active layer.

【図4】エピタキシャルウェハに対するリッジ形成、電
極形成を含む半導体レーザ装置の製造工程を段階的に示
す図。
FIG. 4 is a view showing step by step a manufacturing process of a semiconductor laser device including ridge formation and electrode formation on an epitaxial wafer.

【図5】半導体レーザ装置(チップ)の素子形状を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing an element shape of a semiconductor laser device (chip).

【図6】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の
製造工程を示す流れ図。
FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing process of the semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.

【図7】PL測定装置の概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a PL measurement device.

【図8】PL光のスペクトル特性を示す図。FIG. 8 is a view showing spectral characteristics of PL light.

【図9】PL測定されたエピタキシャルウェハのピーク
波長分布をマッピングした測定画像の例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a measurement image obtained by mapping a peak wavelength distribution of an epitaxial wafer subjected to PL measurement.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n-GaAs基板 2 n-Al0.3Ga0.7Asクラッド層 3 活性層 3a,3b Al0.1Ga0.9As光閉じ込め層(SHC層) 3c In0.15Ga0.85As量子井戸層 4 p-Al0.3Ga0.7Asクラッド層 5 p-GaAsコンタクト層 6 リッジ 7 絶縁性酸化膜(SiNx,SiO2) 8 P電極(AuGeNi) 9 N電極(Ti/Pt/Au) 10 評価サンプル 11 励起光 12 フォトルミネッセンス(PL)光 21 エピタキシャルウェハ 22 テーブル 23 レーザ装置 24 PL検出器 25 走査機構 26 スペクトル計測部Reference Signs List 1 n-GaAs substrate 2 n-Al 0.3 Ga 0.7 As cladding layer 3 active layer 3 a, 3 b Al 0.1 Ga 0.9 As light confinement layer (SHC layer) 3 c In 0.15 Ga 0.85 As quantum well layer 4 p-Al 0.3 Ga 0.7 As Cladding layer 5 p-GaAs contact layer 6 ridge 7 insulating oxide film (SiNx, SiO2) 8 P electrode (AuGeNi) 9 N electrode (Ti / Pt / Au) 10 evaluation sample 11 excitation light 12 photoluminescence (PL) light 21 Epitaxial wafer 22 Table 23 Laser device 24 PL detector 25 Scanning mechanism 26 Spectrum measurement unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に一対のクラッド層に挟ま
れた活性層をエピタキシャル成長させた後、該エピタキ
シャル層にリッジを形成し、その後、電極を形成した
後、素子分離して半導体レーザ装置を製造するに際し、 前記リッジの形成後、前記活性層を光励起して該活性層
におけるフォトルミネッセンスを測定し、この測定結果
に基づいて半導体基板または素子形成領域を選別し、選
別された半導体基板または素子形成領域に対して前記電
極形成を含むその後の製造処理を進めることを特徴とす
る半導体レーザ装置の製造方法。
An active layer sandwiched between a pair of cladding layers is epitaxially grown on a semiconductor substrate, a ridge is formed on the epitaxial layer, an electrode is formed, and then an element is separated. In manufacturing, after the formation of the ridge, the active layer is photoexcited to measure photoluminescence in the active layer, and a semiconductor substrate or an element formation region is selected based on the measurement result. A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein a subsequent manufacturing process including formation of the electrode is performed on a formation region.
【請求項2】 前記フォトルミネッセンスの測定は、該
フォトルミネッセンスの強度、またはそのスペクトルを
測定するものである請求項1に記載の半導体レーザ装置
の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the photoluminescence measurement is performed by measuring the intensity of the photoluminescence or the spectrum thereof.
【請求項3】 前記フォトルミネッセンスの測定は、リ
ッジ形成後のエピタキシャル層の複数点、またはその全
面を走査して行われることを特徴とする請求項1に記載
の半導体レーザ装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the measurement of the photoluminescence is performed by scanning a plurality of points or the entire surface of the epitaxial layer after the ridge is formed.
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