JPS5831751B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放熱特性の良好な半導体レーザの製造方法に関
するものである。

半導体発光素子の一つであるレーザの活性領域で発生し
た熱を有効に逃がすことは、レーザの長寿命化を実現す
る上で非常に重要な点である。

従来この半導体レーザの放熱を良くするために第１図に
示すように、活性領域であるｐ−ＧａＡｓ２に近い表面
にオーミックス電極６を付着し、その面を導電性金属被
膜を蒸着したダイヤモンド１０上にボンディングし、こ
のダイヤモンド１ｏを更に銅等の金属ブロック１１上に
マウントして熱をダイヤモンド１０及び銅ブロック１１
を通して逃がす方法が用いられていた。

第１図において、１はｎ −Ｇ ａ□、７Ａ ｚｏ、３
Ａｓ、３はｐＧ ａｏ、７Ａ ｔｏ、ｓＡｓ、４はＰ−
ＧａＡｓ、５はｎ−ＧａＡｓ、７は電極である。

しかしこの方法では素子のボンディング作業が非常に精
度を必要とするほかその方法如何では放熱特性のバラツ
キはもとより、歩留りの低下をもたらす大きな原因とな
った。

すなわちオーミック電極６の表面の平担塵が悪い場合、
あるいはボンディング時に素子上にかける力が場所的に
不均一である場合などダイヤモンド１０との間に局所的
に隙間ができ、その隙間の部分では熱が逃げないので、
結局部分的に非常に高温な場所ができその場所から劣化
が進み、レーザの寿命を縮めてしまう。

また均一なボンディングを行おうとしてレーザ素子に大
きな力をかけると、素子の端部が欠けて電気的特性に悪
影響を及ぼしたり、極端な場合は素子自体をこわすこと
も多く、歩留低下の主因となるものであった。

本発明は本出願人の提案にかかる特願昭４６−３２８６
４号にもとづく電気メツキ法と選択的なエツチング法を
用いて、放熱体と一体化した半導体レーザを作製する方
法を用いることにより上記問題点を解消するものである
。

本発明の方法を用いて作製した半導体レーザ装置の一例
を第２図に示す。

同図すはメッキ層２０からの光の反射を除いた構造であ
る。

これらはレーザ素子にオーミック電極６を付着し、その
面に更に金、銀などの熱伝導の良い厚い金属メッキ層２
０を付設し、レーザ素子と放熱体を一体として形成する
もので、これをさらに銅ブロック１１などのレーザ装置
のヘッダーとなる放熱体に付着する方法である。

この際メッキ層２０の面積は後述の素子一体としての取
扱いの点も含めて良好な放熱特性を実現するためにレー
ザ素子の電極６の面積の約５〜１０倍とするのが良い。

そのためにレーザ素子の側面およびキャビティとなる二
面は化学エツチングや、イオンエツチング、スパッタ等
のエツチング法で形成することができる。

エツチングでキャビテイ面を作ると、へき開でキャビテ
イ面を作る場合に比べて二つのキャビテイ面が完全に平
行になりにくいため発振しきい値が少し上昇する心配が
あるが特に活性領域近傍において平担かつ平行なエッチ
面が形成される。

適当なエツチング液及び条件を選定すれば、しきい値は
へき開面を用いた場合とほとんど差がないことが実験よ
り確かめられた。

従来のように素子を放熱体にボンディングする場合は、
ボンディング時の圧力の大きさのばらつきのため完成し
た素子間の電気的光学的特性のばらつきも太きいが、本
発明では放熱体とレーザ素子とを一体化して作製してい
るために素子の取扱が容易となりさらにボンディングに
よる素子の劣化とか、素子間のばらつきの問題が非常に
少なく、かつ製造歩留りが大巾に向上した。

さらに放熱体として高価なダイヤモンドを用いる必要が
なく経済的な面からも優れたものである。

以下具体的実施例を挙げて本発明の製造方法を詳細に説
明する。

実施例 １ 第３図とともに説明する。

第３図において、第１図と同一のものには同一番号を付
している。

基板としては１００面でキャリヤ濃度が２Ｘ１０１８Ｃ
ｒｎ−３のｎ−ＧａＡｓ５を用いこの上に周知の液相エ
ピタキシャル法でｎ −Ｇ ａｏ、７Ａ ｌ □、３Ａ
Ｓ １を６ｔｔ ｍ 、 ｐ −ＧａＡｓ ２を０．３
μｍ 、 ｐ−Ｇａ０，７ＡＩ Ａｓ３を０．５μ
ｍ 、 ｐ ＋−ＧａＡｓ４を１０．３ μｍ成長する（第３図ａ）。

次に全体の厚さが５０〜１００μｍになるまでｎ−Ｇａ
Ａｓ５をラッピング及び化学エッチで削り取り、ｐ−Ｇ
ａＡｓ４にはＴｉを０．０３μｍ、Ｐｔを０．２μｍ、
Ａｕを１μｍ順次スパッタで付着し、オーミック電極６
を、またｎ−ＧａＡｓ５にはＡｕ−Ｇｅ合金を１μｍ蒸
着で付着しオーミック電極７を形成する。

（同図ｂ）。次に電極６に厚い金のメッキを施しメッキ
層２０を作る。

メッキ法としては金のシアン化物を用いる。

このメッキ液のメッキ速度は１時間当り１μｍであった
。

放熱特性やメッキ後の取り扱い易さの点から考えてメッ
キ厚は５０〜１００μｍが最適である。

（同図６）又メッキ金属としては全以外に銅あるいは銀
メッキでもよく、それらの多重層も有用である。

次に電極７上にフォトレジスト３０を塗布しフォトエツ
チング技術を用いて第３図（ｄ−２）（図（ｄ−２）は
ウェファの上面図である。

以下同じ）に示したように４００μｍピッチで、＜１０
０＞方向及び＜０１０＞方向に辺をもち一辺が２００μ
ｍの長さの正方形の部分にのみレジスト３０を残し他の
レジストを除去する（同図ｄ）。

次にレジストを除去された部分のＡｕ−Ｇｅコンタクト
７をヨウ化カリウム及びヨウ素の混液で完全に除去し、
ｎ−ＧａＡｓ５を露出させ、次に硫酸と過酸化水素水の
混液を用いてレジスト３０を塗布しである領域以外のＧ
ａＡｓ及びＧａｏ、７Ａｌ。

、３Ａｓをすべてエツチング除去する。

このエツチング液はＧａＡｓ及びＧ ａ□、７Ａ ｌ
ｇ、３ Ａ Ｓに対しエツチング速度がほぼ等しく、従
ってＧａＡｓとＧａＯ，７ＡＩ□、３Ａｓの界面で段差
ができることがなくまたエツチングにより露出した側面
も非常に平担でありその側面をキャビティとして使用し
た場合も、発振しきい値は、へき開を用いた場合とほと
んど差のないことが実験的に確かめられた。

硫酸、過酸化水素水（過酸化水素３１％含有）および水
はその体積比が３二１：１〜２０：１：１で室温でエツ
チングした時がエツチングされた側面の平担性が非常に
良好であった（同図ｅ）。

次にレジスト膜３０をフッ酸で除去し、最後に金メッキ
層２０を、素子が丁度真中に来るように＜１００＞及び
＜０１０＞方向に沿って鋭くかつ薄質ナイフ等で切断す
ることにより放熱体付き素子は完成する（同図ｆ）。

このようにして作製した素子は四面とも反射率が同じで
あるので、キャビティを構成する相対する二面をワック
ス等で保護し、他の二面を過酸化水素水とアンモニア水
の混液でエツチングすることにより荒らすか、糸のこぎ
りで切断するかして荒らす。

必要があれば第２図のように金メッキ層２０を更に銅ブ
ロツク１１上にマウントしてもよい。

実施例 ２ ストライプ型レーザを本発明の製法を用いて作製する方
法を第４図とともに説明する。

基板ｎＧａＡｓ上にｎ Ｇ ａ□、７Ａ ’０．３Ａ
ｓ １ ｓ ｐ −ＧａＡｓ２、ｐ−Ｇａｏ、７ＡＩｏ
、３Ａｓ３を成長するのは実施例１の場合と同じである
。

成長後金体の厚さを５０〜１００μｍとしｐ−ＧａＡｓ
４上にＳｉＯ２膜８を５００ＯＡ化学蒸着法を用いて付
着し、く１００〉方向に２５０μピツチで２０μ巾のス
トライプ状の窓をその先端がｐ−ＧａＡｓ４に達するま
で開ける（第４図ａ及び（ａ−２）図）。

次に５ｉ０２膜８及びストライプ部の全面にＴｉを０．
０３μｍ 、 Ｐ ｔを０．２μｍ 、 Ａ ｕを１μ
ｍスパッタで付着しオーミック電極６を、まりｎＧａＡ
ｓ５にはＡｕ Ｇｅ合金を１μｍ蒸着で付着しオーミ
ック電極７を形成する（同図す及び（ｂ−２）図）。

次に電極６に金メッキ層２０を５０〜１００μｍ形成し
、電極γ上にフォトエツチング技術を用いて、＜１００
＞及び＜０１０＞方向に５００μｍピッチで一辺が２５
０μｍの長さの正方形の部分にのみレジスト３０を付着
する。

但しその際、ストライプ部が付着されたレジスト３０の
直下に来るようにする（同図ｅ及び（ｃ−２））。

以下は実施例１の場合と同様にしてレジスト膜３０が付
着していない領域のＧａＡｓ及びＧ ａ□、７Ａ１□、
３Ａ Ｓをエツチング除去し、メッキ層２０を＜１００
＞及び＜０１０＞方向に５００μｍピッチで切ることに
よりストライプ型レーザが完成する。

その完成図を第４図ｄに示す。

実施例 ３ 金属のメッキ層を選択的に付設すると、工程の最後で金
メッキ層の切断が不要になる。

次に金メッキ層を選択的に付設したストライプ型レーザ
の例を挙げる。

電極用金属６及び７を付着するまでは実施例２と同じで
ある。

電極６にフォトレジスト膜３０′を塗布し、フォトエツ
チング技術を用いて、５００μｍピッチで２０μｍ巾に
レジスト３０′を＜１００＞及び＜０１０＞方向に残す
。

この場合＜１００＞方向のレジスト３０′は１つおきの
ストライプの真上に来るようにする。

（第５図ａ０第５図（ａ−２）の破線で示しであるのは
レジスト３０′の残った部分のみである。

）次に電極６面に金メッキ膜２０を５０〜１００μ厚成
長させる。

この際レジスト３０′を塗布した部分にはメッキ層は形
成されない（同図ｂ）。

次に電極７上にフォトレジスト３０を塗布しフォトエツ
チング技術を用いてく１ｏｏ〉及び＜０１０＞方向に５
００μｍピッチで一辺が２５０μｍの正方形の部分にの
みレジスト３０を残す。

但しその際レジスト３０′で囲まれた正方形領域の丁度
中央部真上にレジスト３０が残るようにする。

（同図Ｃ）以下は実施例１，２の場合と同じである。

この場合、金メッキ層２０は１個ずつのダイオードに対
して分離しているのでエツチングにより各単体素子を残
して溶解除去する最後の工程で金メッキ層の切断が不要
となり、工程の簡易化がはかれる。

上述の３つの例のように半導体レーザ素子と厚いメッキ
層からなる放熱体を一体として形成する本発明は製造が
比較的容易であり、素子に歪を導入することも少なく、
各素子間のマウント工程に依存する特性のばらつきが非
常に少ない。

なお本発明の製法は発光ダイオードや他の半導体発光素
子に適用できるのは勿論のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法により作成されたレーザ素子の構造
断面図、第２図ａ、ｂは本発明を用いて作製したレーザ
素子の概略構成図、第３図ａ −ｆ、第４図ａ ”−ｄ
、第５図ａ −ｅは本発明の各実施例における製造工程
図であって、各図における（ａ〜ｆ−２）は同ａ−ｆの
平面構造図である。 １°−−−−−ｎ −Ｇ ａ□、７Ａ Ｉ 。 、３Ａ ｓ、２−・・ｐ−ＧａＡｓ、：３”””ｐ −
Ｇａ□、７Ａ ｌｏ、３Ａ Ｓ、４ ”−ｐ−ＧａＡｓ
、５・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ１６．７・・・・・・オ
ーミック電極、１０・・・・・・ダイヤモンド、１１・
・・・・・銅ブロック、２０・・・・・・金メッキ層、
３０・・・・・・フォトレジスト、８・・・・・・Ｓ
ｔ ０２膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体レーザの活性領域に近い方の電極面に放熱体
   となる金属膜をメッキにより形成する工程と、前記活性
   領域に遠い方の電極側から硫酸、過酸化水素水（過酸化
   水素３１％含有）および水の体積比３：１：１の混合液
   で選択的エツチングを行いキャビテイ面を形成する工程
   と、前記活性領域に遠い方の電極側から、過酸化水素水
   とアンモニア水の混合液で選択的エツチングを行いキャ
   ビティの側面を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。