TWI599131B - 半導體雷射元件 - Google Patents

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Description

半導體雷射元件
本發明係關於一種半導體雷射元件。
作為用以提高半導體雷射元件之散熱性之方法，已知有向下連接接合(Junction-Down)之方法。所謂向下連接接合係將形成有隆脊之側安裝於載具之方法(例如專利文獻1)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-140141號公報
然而，在進行向下連接接合之情形下會產生各種問題。例如，專利文獻1之段落13中，記載著隆脊為凸形狀故相對載具而言半導體雷射元件易傾斜等情形。
本發明係鑒於上述問題而完成者，目的在於提供一種能夠抑制向下連接接合時之傾斜，且散熱性較高之隆脊型半導體雷射元件。
本發明之半導體雷射元件，其特徵為包含：基板；半導體部，其係設置於上述基板上且於上述基板之相反側之面具有隆脊；電極，其係設置於上述隆脊上；絕緣膜，其係設置於上述隆脊之兩側之半導體部上；及焊墊電極，其係設置於上述電極上；且該半導體雷射元件將 上述焊墊電極側作為安裝面側，且，上述焊墊電極係於上述絕緣膜上延伸設置；於自上述半導體部與上述焊墊電極之間之上述隆脊分離的一部分上設置有隔板部。
如以上所構成之本發明之半導體雷射元件，於基板上向下連接安裝時，係利用隆脊上之焊墊電極表面與設置於自上述隆脊離開之位置上之隔板部上之焊墊電極表面，支持於支持構件上，故可抑制向下連接接合時之傾斜。
即，在未設置有隔板部之情形下，因隆脊兩側較低故以隆脊為中心進行搖動，從而產生傾斜。
然而，如本發明，藉由於自隆脊離開之位置上設置隔板部，在安裝時至少可利用隆脊與隔板部予以支持，故可抑制向下連接接合時之傾斜。
再者，本發明之半導體雷射元件，於自上述半導體部與上述焊墊電極之間之上述隆脊離開之一部分上設置有隔板部，故如於隆脊兩側之大致整面形成隔板部時般，不會使散熱性惡化。
以下，一面參照圖式一面就用以實施本發明之半導體雷射元件之形態進行說明。但以下所示之形態，係用以將本發明之技術思想具體化之例示，並非將本發明限定於以下者。又，各圖式所示構件之位置或大小等，為作明確說明而有誇大之情形。關於同一名稱、符號，原則上顯示同一 或者同質之構件，重複之說明適當省略。
將從上方觀察本發明之一實施形態之端面發光型之半導體雷射元件100之俯視圖顯示於圖1，將圖1之一點鏈線A-A'部之剖面圖顯示於圖2，將圖1之一點鏈線B-B'部之剖面圖顯示於圖3，將圖1之一點鏈線C-C'部之剖面圖顯示於圖4，將圖1之一點鏈線D-D'部之剖面圖顯示於圖5。此處，為方便說明，本說明書將圖2至4所示之剖面圖之下側表示為「下」且將上側表示為「上」。但，只要該等之位置關係為相對者即可，例如將各圖上下逆轉亦屬本發明之範圍內此點不言而喻。
半導體雷射元件100如圖2等所示，具有基板1、設置於基板上且於上側具有隆脊2a之半導體部2、設置於隆脊2a上之電極3、設置於隆脊2a之兩側之絕緣膜4及4'、及設置於電極3上之焊墊電極6。又，半導體雷射元件100係將焊墊電極6側作為安裝面側之所謂向下連接安裝用之元件。半導體雷射元件100，於絕緣膜4上局部地設置有包含第1隔板部5a與第2隔板部5b之隔板，同樣地，於絕緣膜4'上局部地設置有包含第1隔板部5'a與第2隔板部5'b之隔板。本實施形態中，第1隔板部5a與第1隔板部5'a係以在出射端面附近於隆脊2a之兩側相互分離之方式設置，第2隔板部5b與第2隔板部5'b係以在反射端面附近於隆脊2a之兩側相互分離之方式設置。又，焊墊電極6係以覆蓋第1隔板部5a之一部分、第1隔板部5'a之一部分、第2隔板部5b之一部分、及第2隔板部5'b之一部分之方式，而設置於電極3上與絕緣 膜4、4'上。
如上所構成之實施形態之半導體雷射元件中，係令第1隔板部5a、第1隔板部5'a、第2隔板部5b及第2隔板部5'b上所形成的焊墊電極之上表面之高度，高於未設置有隔板之部位上所形成之絕緣膜上之焊墊電極之高度，故在向下連接接合時，可抑制半導體雷射元件100之傾斜。第1隔板部5a、第1隔板部5'a、第2隔板部5b及第2隔板部5'b較好為以與上部電極3之高度大致相同之厚度形成，藉此，可使第1隔板部5a、第1隔板部5'a、第2隔板部5b及第2隔板部5'b之上所形成之焊墊電極之上表面之高度與隆脊上(電極3上)所形成之焊墊電極6之上表面之高度為大致相同之高度，從而可更有效地抑制半導體雷射元件100之傾斜。
如上所述，根據本實施形態之半導體雷射元件，可在向下連接接合時抑制半導體雷射元件100之傾斜，進而可提高散熱性。以下作具體說明。
圖6係顯示將半導體雷射元件100向下連接安裝於支持構件8上之狀態。圖6係向下連接安裝時包含第1隔板部5a之剖面圖。半導體雷射元件100經由導電構件9，使焊墊電極6與支持構件8之配線(未圖示)連接。此處，半導體雷射元件100於絕緣膜4上局部地設置有第1隔板部5a，於第1隔板部5a之上設置有焊墊電極6。藉此，可抑制向下連接安裝時與隆脊垂直之方向之半導體雷射元件100之傾斜。即，在未介隔第1隔板部5a而直接於絕緣膜4上設置焊墊電極6之情形，隆脊2a上表面與絕緣膜4上表面之高度差增大， 故易傾斜，但藉由介隔第1隔板部5a而於絕緣膜4上設置焊墊電極6，可縮小隆脊2a上表面與第1隔板部5a上表面之高度差，故可抑制與隆脊垂直之方向之元件之傾斜，即，可抑制以隆脊為中心之搖動。
再者，由於係局部地設置有包含第1隔板部5a之隔板部，故於較薄之絕緣膜4上未介隔隔板部地設置有焊墊電極6。藉此，與將隔板部設置於大致整面之情形相比，可提高散熱性。即，於隆脊2a之兩側之大致整面設置有隔板部之情形下，於包含熱傳導率較大的金屬之焊墊電極6與半導體層之間，有較厚的熱傳導較差的隔板部大致整面存在，隔板部內熱量堆積從而溫度上升。與此相對，若局部地設置隔板部，則熱量會有效地傳達至相對較薄的絕緣膜上之焊墊電極，熱傳導會藉由良好的焊墊電極散熱。
如此，若在平行於隆脊2a之長度方向之方向(例如圖1所示之沿C-C'線之方向)上，存在介隔隔板部而形成有絕緣膜之部分與未介隔隔板部而形成有絕緣膜之部分(並置)，則可抑制半導體雷射元件100之傾斜，進而可提高散熱性。
換言之，半導體雷射元件100在諧振器長度方向上，分為用以抑制傾斜之區域(即設置有隔板部之區域)與用以散熱之區域(即未設置有隔板部之區域)。藉此，即使為簡單的構造仍可兼得各者之特性。
以下說明半導體雷射元件100之主要之構成要件。
(基板1)
基板1可使用各種材料。在半導體部2包含氮化物半導體 之情形下，基板1亦使用窒化物半導體較佳。此處，基板1具有導電性，於基板1上形成有直接下部電極7。另，所謂「氮化物半導體」係含有氮之半導體，典型的可用InxAlyGa1-x-yN(0≦x，0≦y，x+y≦1)表示。
(半導體2)
半導體部2可採用各種材料及構造。半導體部2例如可自基板1側依序具備下部覆蓋層、下部引導層、活性層、上部引導層、上部覆蓋層及上部接觸層(未圖示)。再者，半導體部2於其上側具有隆脊2a。隆脊2a係設置於半導體部2之上側之條狀之凸部，典型為可藉由自半導體部2之上側將成為隆脊部分以外之部分以任意之深度去除而獲得。半導體部2其上表面自隆脊2a之側面起連續於隆脊外側露出。另，本說明書中，將「隆脊上表面」、自隆脊2a之上表面起於兩側連續延伸之「隆脊側面」、自隆脊2a之側面起於外側連續延伸之「半導體部上表面」區別使用。
半導體部2具有成為出射雷射光之側之出射端面與成為反射雷射光之側之反射端面。圖1中上側為出射端面，下側為反射端面。各端面可用劈裂或蝕刻之方式形成。隆脊2a係朝與各端面相交之方向(較好為與各端面大致垂直之方向)延伸。
如圖2及圖3所示，半導體部2之緣部可具備朝隆脊2a之延伸方向(紙面深度之方向)延伸之階差部。階差部由絕緣膜(絕緣膜4、4')覆蓋。
該階差部有以下之意義。
即，如圖6所示在向下連接安裝時，支持構件8與焊墊電極6雖藉由導電構件9接合，但此時導電構件9有攀升至半導體部2側面之可能性。
為此，如圖2、圖3所示，藉由設置階差部且於階差部上形成絕緣膜，可防止導電構件9之攀升，從而可抑制因導電構件9之攀升而發生漏泄。另，為容易理解圖式，圖1中未顯示階差部。
隆脊2a較佳自晶片之中心橫向偏移配置。又，在檢查晶片狀態下之LD振盪特性時，簡單地用針接觸焊墊電極進行通電之情形，若隆脊位於中央則容易使隆脊上之焊墊電極受損。若此，在向下連接安裝時會產生空隙等，而有使其部分之散熱性惡化之虞。特別是隆脊上之發熱較大其影響也較大。因此，藉由將隆脊自晶片中心橫向偏移配置，可不使針接觸隆脊上而進行LD振盪特性檢查。用以接觸針之焊墊電極之區域之寬度為50 μm以上，較好之為70 μm以上。
(上部電極3)
上部電極3係設置於隆脊2a上之電極。上部電極3與隆脊2a之上表面所接觸之區域可任意設定。但，如圖1等所示，較好為設為隆脊2a上表面之大致全區域。另，形成上部電極3之區域不僅限於隆脊2a上表面，亦可介隔絕緣膜4及4'延伸至半導體部2之上表面。作為上部電極3之材料，例如可包含Pd、Pt、Ni、Au、Ti、W、Cu、Ag、Zn、Sn、In、AI、Ir、Rh或ITO中之任一者。
(絕緣膜4及4')
圖1中，以符號4表示設置於隆脊2a之右側之絕緣膜，以符號4'表示設置於隆脊2a之左側之絕緣膜。絕緣膜4及4'亦稱為埋入膜，為便於將光封閉於隆脊內而含有折射率比半導體部2更低之構件。於向下連接時介隔絕緣膜4進行散熱。但是，絕緣膜一般熱傳導率低。因此期望在不對光之封閉造成影響的範圍內，儘可能削薄膜厚地成膜。因此，絕緣膜4及4'之上表面通常比隆脊2a之上表面低，係自半導體部2之上表面跨隆脊2a側面而形成。亦可自隆脊2a側面使絕緣膜4及4'之一部分於隆脊2a上表面延伸，除上部電極3所形成之區域以外亦於隆脊之上表面形成絕緣膜。作為其材料，可舉出例如Si、Zr、Al或Zn之氧化物、氮化物或氮氧化物。
(隔板部)
本發明之隔板部之基板功能係抑制向下連接安裝時之半導體雷射元件之傾斜。為發揮其基本功能，隔板部可設置於絕緣膜4或4'中至少一方之上表面之至少一部分。例如，形成一處隔板部之情形，隔板部較好為形成於焊墊電極6之下且離隆脊2a之兩端最遠之位置。如此，可用隆脊2a與隔板部支持半導體雷射元件，從而可有效地抑制半導體雷射元件之傾斜。
又，隔板部並未於隆脊2a兩側之絕緣膜4、4'上之大致整面形成而是局部地形成，藉此，用形成有隔板部之部分抑制安裝時之傾斜，另一方面，在未形成隔板部之部分，於 絕緣膜4、4'上直接形成焊墊電極，藉此確保良好的熱傳導。
該隔板部，可如上所述至少有一個，但亦可包含除上述防止傾斜之功能外兼備各種功能之複數個隔板部。
(第1隔板部5a及5'a)
圖1等所示之第1隔板部5a及5'a除了向下連接安裝時抑制半導體雷射元件之傾斜之基本功能外，進一步具有後述之功能。
圖1中，於隆脊2a之兩側設置有第1隔板部，設置於隆脊2a之右側之第1隔板部用符號5a表示，設置於隆脊2a之左側之第1隔板部用符號5'a表示。以下主要係就符號5a說明第1隔板部，但關於第1隔板部5'a亦相同此點不言而喻。
第1隔板部5a係設置於絕緣膜4之局部，用以分隔絕緣膜4與焊墊電極6之構件。即，藉由使第1隔板部5a介於絕緣膜4與焊墊電極6之間，可增高隆脊2a之橫側區域之焊墊電極6之上表面。藉此，可抑制向下連接安裝時之半導體雷射元件100之傾斜。半導體雷射元件100於隆脊2a之左右具有第1隔板部5a及5'a，故與隆脊2a之單側具有第1隔板部之情形比較，可進一步抑制元件自身之傾斜。
如圖1所示，第1隔板部5a可設置於出射端面或反射端面中任意一方之附近(本實施形態係將第1隔板部5a及5'a設置於出射端面附近)。藉此，可進一步提高自半導體部2向焊墊電極6側之散熱性。即，於半導體雷射元件上將反射鏡成膜(例如，濺鍍)時，如圖12及13所示，藉由板狀之夾具 60夾持條體(半導體雷射元件)，使反射鏡成膜於半導體雷射元件之端面上。此時，若端面附近無第1隔板部5a，則如圖13所示，會因上部電極3上表面與絕緣膜4上表面之高低差而於夾具60與焊墊電極6之間產生空隙60s。因此，導致濺鍍時鏡面成份向焊墊電極上表面(半導體部2之上面)通過空隙而堆積。若如此於焊墊電極上表面堆積鏡面成份，則會阻礙焊墊電極上表面與載具上之(兼備作為載具之功能)導電構件之共晶而產生洞穴，有散熱性惡化之可能性。再者，通常構成鏡面之構件含有熱傳導率較低之介電質。因此，來自半導體部2之熱量係經由鏡面成份而擴散至焊墊電極6側，故恐有散熱性進一步惡化之虞。因此，藉由於端面附近形成第1隔板部5a，且填埋與鏡面成膜時使用之板狀之夾具之空隙，可減輕向鏡面成份之半導體部2之上表面之堆積，進而可有效地進行自半導體部2向支持構件8側之散熱。又，作為載具材料，可舉出AlN、SiC等。另，鏡面之形成一般係以複數個元件連接之狀態進行，圖12及圖13就一元件作描述進行說明。
第1隔板部5a可配置於隆脊2a之附近。藉此，例如可有效抑制濺鍍時鏡面成份向焊墊電極上表面堆積，可進一步提高自半導體部2向焊墊電極6側之散熱。與此相對，若隆脊2a與第1隔板部5a分離，則會於其部分產生寬度較大之階差。因此，鏡面成膜時固定於板狀夾具之時，會在板與半導體部產生寬度較大之空隙，有在該空隙部分或通過空隙於半導體部上堆積鏡面成份之可能性。特別是由於半導 體部2主要在電流集中之隆脊正下方發熱，故半導體部2上表面之隆脊2a附近區域之散熱極為重要。因此，藉由將第1隔板部5a配置於隆脊2a之附近，可抑制熱傳導率較差之鏡面成份堆積於隆脊附近，故可進一步提高散熱性。隆脊2a與隔板部之距離，可設為較好為小於10 μm，更好為小於5 μm，再更好為小於2 μm。
第1隔板部5a可作為絕緣材料。藉此，可防止因第1隔板部5a引起之漏泄。特別是，在將第1隔板部5a配置於出射端面或反射端面任一者附近之情形下，若第1隔板部5a係用容易伸縮之金屬等之導電性材料，則自晶圓分割成條狀時或自條狀分割成各半導體雷射元件時，恐有第1隔板部5a之一部分延伸而接觸半導體部2從而發生漏泄之虞。因此，藉由將第1隔板部5a作為伸縮性較少之絕緣材料防止第1隔板部5a與半導體部2之接觸，可進一步降低漏泄的發生。用於第1隔板部5a之絕緣材料，可採用較好的是Si、Zr、Al或Zn之氧化物、氮化物或氮氧化物，更好的是Si、Zr、Al之氧化物，再更的是Si之氧化物。這是因為形成容易且光之吸收少。
第1隔板部5a之上表面可設為與上部電極3之上表面大致相同之高度(參照圖2)。藉此，可進一步抑制向下連接安裝時之半導體雷射元件100之傾斜。這是因為藉由將上部電極3與第1隔板部5a設為大致相同之高度，可在之後之步驟使成膜之焊墊電極6之上表面之高度一致。例如，第1隔板部5a之上表面比上部電極3之上表面更高時，之後之步驟 中成膜之焊墊電極6之上表面之高度亦會比第1隔板部5a上之上部電極3更高。因此上部電極3上用板狀之夾具固定鏡面成膜時會產生空隙，恐有鏡面堆積之虞。另一方面，第1隔板部5a之上表面比上部電極3之上表面低時，之後之步驟中成膜之焊墊電極6之上表面之高度亦會比隔板部5a上之上部電極3更低。因此第1隔板部5a上，用板狀之夾具固定鏡面成膜時會產生空隙，恐有鏡面堆積之虞。因此，較好的是，以鏡面通過空隙不堆積之程度，使上部電極3與第1隔板部5a之高度一致。兩者之高低差可設為較好為小於50 nm，更好為小於30 nm。
(第2隔板部5b及5'b)
設置有第1隔板部之絕緣膜上表面，可進而設置第2隔板部。圖1中，設於隆脊2a右側之第2隔板部用符號5b表示，設於隆脊2a左側之第2隔板部用符號5'b表示。以下主要就第2隔板部5b進行說明，關於第2隔板部5'b亦相同此點不言而喻。
第2隔板部5b係用以分隔絕緣膜4與焊墊電極6之構件。藉由使第2隔板部5b介於絕緣膜4與焊墊電極6之間，可增高隆脊2a之橫側區域之焊墊電極6之上表面。藉此，除了可抑制以隆脊之長度方向之中心軸為中心之搖動以外，還可進一步抑制向下連接安裝時半導體雷射元件100之諧振器長度方向之傾斜(可抑制以正交於隆脊之長度方向之中心軸之中心軸為中心之搖動。)。即，於絕緣膜4上僅形成第1隔板部5a之情形，除隆脊2a以外之區域，係介隔焊墊 電極6以第1隔板部5a之一處予以支持，進而藉由設置第2隔板部5b，可於諧振器長度方向以兩處予以支持，故能夠更為安定地進行向下連接安裝。
如圖1所示，將第1隔板部5a設置於出射端面或反射端面中任一方附近之情形，可將第2隔板部5b設置於出射端面或反射端面中另一方附近(本實施形態係將第1隔板部5a及5'a設置於出射端面附近，將第2隔板部5b及5'b設置於反射端面附近。)。藉此，可進一步提高散熱性。其理由與第1隔板部5a之情形相同故在此不作重複說明。
第2隔板部5b可配置於隆脊2a附近。藉此，可進一步提高散熱性。其理由與第1隔板部5a之情形相同故在此不作重複說明。
第2隔板部5b可採用絕緣材料。藉此，可防止因第1隔板部5a引起的漏泄。其理由與第1隔板部5a之情形相同故在此不做重複說明。
第2隔板部5b之上表面可設為與上部電極3之上表面大致相同之高度(參照圖2)。藉此，可進一步抑制向下連接安裝時之半導體雷射元件100之傾斜。其理由與第1隔板部5a之情形相同故在此不做重複說明。
(區塊部5c及5'c)
圖1中設於隆脊2a之右側之區塊部用符號5c表示，設於隆脊2a之左側之區塊部用符號5'c表示。以下主要說明關於設於隆脊2a之右側之區塊部5c。但，該說明亦適用於設於隆脊2a之左側之區塊部5'c此點不言而喻。
區塊部5c係在與隆脊2a垂直之方向，與焊墊電極6分開而形成於絕緣膜4上，焊墊電極6與區塊部5c之間形成有凹部(參照圖3)。藉由凹部，可抑制向下連接安裝時導電構件之無用的擴大，故可抑制因導電構件引起的漏泄之發生。
圖1中，第1隔板部5a、第2隔板部5b及區塊部5c係一體形成，但亦可將各構件個別設置。
另，第1隔板部5a、第2隔板部5b及區塊部5c以一體形成之情形，將連結第1隔板部5a與第2隔板部5b之部分作為區塊部5c。
(焊墊電極6)
焊墊電極6在諧振器長度方向之一直線上至少覆蓋第1隔板部5a與絕緣膜4。焊墊電極6無須覆蓋第1隔板部5a上表面之整面，只要覆蓋至少其一部分即可。如圖4所示介隔第1隔板部5a而設置於半導體部2上表面之焊墊電極6上表面，比未介隔第1隔板部5a而設置於半導體部2上表面之焊墊電極6上表面更高。作為焊墊電極6之材料，可使用熱傳導率優良之金屬材料，例如，可含有Ni、Ti、Au、Pt、Pd、W之至少一種。
如圖1等所示，焊墊電極6可在諧振器長度方向上，一體覆蓋第1隔板部5a之上表面、絕緣膜4之上表面及第2隔板部5'a之上表面。這是因為焊墊電極6自身之形成較容易，可大幅確保散熱區域(焊墊電極6與絕緣膜4直接相接之區域)。
(其他形態)
作為與半導體雷射元件100不同之形態，亦可採用如圖7所示之半導體雷射元件200之構成。半導體雷射元件200係於絕緣膜4上具有隔板部50，不具備第2隔板部及區塊部。再者，隔板部50並非設置於端面附近，而是設置於隆脊2a之延伸方向之中央部。該構成雖不能期待藉由抑制鏡面成分之迂迴而提高散熱性及利用區塊部抑制漏泄之效果，但可以期待一定水準之向下連接安裝時防止半導體雷射200之傾斜及散熱性。
[實施例]
<實施例>
首先，於含有n型GaN之晶圓狀之基板1上，依序積層以下各層而構成半導體部2：由摻雜有Si之Al0.02Ga0.98N(膜厚1.6μm)構成之基礎層、由摻雜有Si之In0.05Ga0.95N(膜厚0.15μm)構成之龜裂防止層、由摻雜有Si之Al0.07Ga0.93N(膜厚0.9μm)構成之下部覆蓋層、由摻雜有Si之GaN(膜厚0.15μm)及無摻雜之GaN(膜厚0.15μm)構成之下部引導層、MQW之活性層、由摻雜有Mg之Al0.12Ga0.88N(膜厚1.5nm)及摻雜有Mg之Al0.16Ga0.84N(膜厚8.5nm)構成之載體封閉層、由無摻雜之GaN(膜厚0.15μm)與摻雜有Mg之GaN(膜厚0.35μm)構成之上部引導層、及由摻雜有Mg之GaN(膜厚15nm)構成之上部接觸層。另，MQW活性層從基板1側依序具備：由摻雜有Si之In0.03Ga0.97N(膜厚170nm)構成之障壁層、由無摻雜之In0.14Ga0.86N(膜厚3nm)構成之井層、由無摻雜之GaN(膜厚14nm)構成之障壁層、由 無摻雜之In0.14Ga0.86N(膜厚3 nm)構成之井層、及由無摻雜之In0.03Ga0.97N(膜厚70 nm)構成之障壁層。
其次，藉由RIE以上部引導層露出之深度為500 nm之方式形成具有30 μm之寬度之條狀隆脊2a。
繼而，以200 nm之膜厚於隆脊2a上形成由ITO構成之上部電極3。上部電極3如圖1至3及5所示，係與除隆脊2a上表面之周緣區域以外之部分接合。
再者，以200 nm之膜厚形成由SiO2構成之絕緣膜4及4'。絕緣膜4及4a如圖1至4所示，覆蓋半導體部2上表面、隆脊2a側面及隆脊2a上表面之周緣區域。
其次，以500 nm之膜厚形成由SiO2構成之第1隔板部5a及5'a、第2隔板部5b及5'b、區塊部5c及5'c。第1隔板部5a、第2隔板部5b及區塊部5c係一體形成，同樣，第1隔板部5'a、第2隔板部5'b及區塊部5'c亦一體形成。各隔板部與隆脊2a之距離設為5 μm。此階段，第1隔板部5a與第2隔板部5b之間有絕緣膜4露出，第1隔板部5'a與第2隔板部5'b之間有絕緣膜4'露出。
其次，形成由Ni(膜厚8 nm)/Pd(膜厚200 nm)/Au(膜厚800 nm)/Pt(膜厚200 nm)/Au(膜厚300 nm)構成之焊墊電極6。焊墊電極6俯視(圖1)時呈矩形狀，不僅覆蓋上部電極3，還覆蓋第1隔板部5a及5'a、第2隔板部5b及5'b、第1隔板部5a與第2隔板部5b之間露出之絕緣膜4、第1隔板部5'a與第2隔板部5'b之間露出之絕緣膜4'。最終層之膜厚300 nm之Au在向下連接安裝時藉由與AuSn之共晶而合金化。
其後，於基板1之下表面形成由Ti(膜厚6 nm)/Au(膜厚200 nm)/Pt(膜厚200 nm)/Au(膜厚300 nm)構成之下部電極7。
將具有以上構成之晶圓從基板側研磨成80 μm後，以M面作為解理面將晶圓劈裂成條狀，成為複數個條狀晶圓。詳細而言，藉由將在2個條狀晶圓間跨鄰接之2個元件形成之SiO2在中央予以分割，同時形成一元件之第1隔板部5a與另一元件之第2隔板部5b(關於第1隔板部5'a與第2隔板部5'b亦相同)。此時，各元件之隔板部5a、5'a、5b及5'b之諧振器長度方向之寬度各自設為25 μm。另，第1隔板部5a及5'a，其一側面與半導體部2之出射端面成齊平面。同樣，第2隔板部5b及5'b，其一側面與半導體部之反射端面成齊平面。
其次，於條狀晶圓之出射端面以膜厚132 nm形成Al2O3作為出射端面保護膜(出射側鏡面)。又，於條狀晶圓之反射端面以膜厚50 nm形成ZrO2之後，形成SiO2(膜厚74 nm)/ZrO2(膜厚50 nm)計6對，作為反射端面保護膜(反射側鏡面)。
其次，在平行於隆脊之方向切斷條狀晶圓，以諧振器長度(平行於隆脊之方向之長度)1200 μm獲得寬度(與隆脊垂直之方向之長度)150 μm之半導體雷射元件100。
再者，將半導體雷射元件100作為支持構件8而向下連接安裝於形成有配線之由AlN構成之載具上。導電構件9使用AuSn共晶。如以上製作之實施例之半導體雷射元件100可 在向下連接安裝時有效抑制傾斜，可實現安定之安裝。驅動安裝的半導體雷射裝置，確認設主波長為445 nm之多模雷射振盪。
<比較例>
向下連接安裝時，為有效抑制傾斜，亦考慮有於隆脊2a之兩側之大致整面上形成500 nm厚度之SiO2，將焊墊電極6之表面整體實質性平坦化之構成。但，若如此而構成，如上述之散熱特性會惡化。為確認此點，作為比較例，如圖11所示，於隆脊2a之兩側，製作於絕緣膜4、4'之大致整面上均一地形成SiO2之半導體雷射元件600，與實施例之半導體雷射元件比較散熱性。即，比較例之半導體雷射元件600係在實施例之半導體雷射元件中代替以包圍外周之方式形成之第1隔板部5a、5'a、第2隔板部5b、5'b及區塊部5c、5'c，而於隆脊2a之兩側形成覆蓋絕緣膜4、4'之大致整面之SiO2，除此之外與半導體雷射元件100具有相同之構成。
(評估)
圖8顯示過渡熱阻測定結果。縱軸顯示熱阻值之相對值，橫軸顯示通電脈衝時間。顯示晶片與載具間之熱阻值時考慮之PT=0.01 Sec左右之熱阻值存在差異，可確認比比較例更小。從該結果來看，可理解到半導體雷射元件100與載具間之散熱性相較於比較例更優良。該熱阻之差看起來可能很小，但作成W等級之高輸出半導體雷射元件之情形，在高電流區域中發熱量增大，故會因熱阻之微差而使 發熱量產生較大之差。實際上，可理解即使如此之微差，亦可使如後述之I-L特性或壽命特性產生較大之差。
圖9中，顯示實施例與比較例之I-L特性(電流-光輸出特性)。實線係實施例，虛線係比較例。圖9中橫軸係電流值，縱軸係相對光輸出。從圖9中可明確，在實施例中若增大電流值則光輸出亦與其大致成比例地提高；在比較例中即使增大電流值，光輸出仍不會線性上揚。
認為由於實施例之散熱性優於比較例，故出現如此結果。
圖10顯示實施例與比較例之壽命特性。實線係實施例，虛線係比較例。圖10中橫軸係驅動時間，縱軸係相對光輸出。從圖9中可明確，在實施例中即使長時間驅動，光輸出仍很少下降；而在比較例中若長時間驅動，光輸出會大幅下降。認為由於實施例之散熱性優於比較例，故出現如此結果。
如上所述，可確認本發明之實施例之半導體雷射元件100可抑制向下連接接合時之傾斜，且散熱性較高。
1‧‧‧基板
2‧‧‧半導體部
3‧‧‧上部電極
4‧‧‧絕緣膜
4'‧‧‧絕緣膜
5a‧‧‧第1隔板部
5'a‧‧‧第1隔板部
5b‧‧‧第2隔板部
5'b‧‧‧第2隔板部
5c‧‧‧連結部
5'c‧‧‧連結部
6‧‧‧焊墊電極
7‧‧‧下部電極
8‧‧‧支持構件
9‧‧‧導電構件
100‧‧‧半導體雷射元件
200‧‧‧半導體雷射元件
圖1係實施形態1之半導體雷射元件之俯視圖。
圖2係圖1之一點鏈線A-A'部之剖面圖。
圖3係圖1之一點鏈線B-B'部之剖面圖。
圖4係圖1之一點鏈線C-C'部之剖面圖。
圖5係圖1之一點鏈線D-D'部之剖面圖。
圖6係顯示將實施形態1之半導體雷射元件向下連接安裝 之狀態之圖。
圖7係實施形態2之半導體雷射元件之俯視圖。
圖8係顯示實施例及比較例之過渡熱阻測定結果之圖表。
圖9係顯示實施例及比較例之I-L特性之圖表。
圖10係顯示實施例及比較例之壽命特性之圖表。
圖11係比較例之半導體雷射元件之俯視圖。
圖12係形成反射鏡之步驟中，觀察本發明之半導體雷射元件之反射端面之端面圖。
圖13係形成反射鏡之步驟中，觀察先前之半導體雷射元件之反射端面之端面圖。
2a‧‧‧隆脊
3‧‧‧上部電極
4‧‧‧絕緣膜
4'‧‧‧絕緣膜
5a‧‧‧第1隔板部
5'a‧‧‧第1隔板部
5b‧‧‧第2隔板部
5'b‧‧‧第2隔板部
5c‧‧‧連結部
5'c‧‧‧連結部
6‧‧‧焊墊電極
100‧‧‧半導體雷射元件

Claims (8)

  1. 一種半導體雷射元件，其特徵為包含：基板；半導體部，其係設置於上述基板上且於與上述基板為相反側之面具有隆脊(ridge)；電極，其係設置於上述隆脊上；絕緣膜，其係設置於上述隆脊之兩側之半導體部上；及焊墊電極，其係設置於上述電極上；且該半導體雷射元件將上述焊墊電極側作為安裝面側；其中上述焊墊電極係於上述絕緣膜上延伸設置；上述半導體部與上述焊墊電極之間的一部分上設置有隔板(spacer)部；上述隔板部包含配置於上述半導體部之出射端面附近之第1隔板部、及配置於上述半導體部之反射端面附近之第2隔板部；上述第1隔板部與上述第2隔板部之間之絕緣膜相接於上述焊墊電極。
  2. 如請求項1之半導體雷射元件，其中包含區塊部，其係平行於上述隆脊而沿著上述基板之側面配置，且形成為與上述隔板部實質上相同之高度。
  3. 如請求項2之半導體雷射元件，其中上述第1隔板部、上述第2隔板部與上述區塊部為一體化。
  4. 如請求項1至3中任一項之半導體雷射元件，其中上述隔 板部包含絕緣材料。
  5. 如請求項1至3中任一項之半導體雷射元件，其中位於上述隆脊上之焊墊電極之上表面、與位於上述隔板部之上方之焊墊電極之上表面處於實質上相同之高度。
  6. 如請求項4之半導體雷射元件，其中位於上述隆脊上之焊墊電極之上表面、與位於上述隔板部之上方之焊墊電極之上表面處於實質上相同之高度。
  7. 如請求項1至3中任一項之半導體雷射元件，其中上述隆脊與上述隔板部係分開。
  8. 如請求項1至3中任一項之半導體雷射元件，其中於上述半導體部之緣部包含於上述隆脊之延伸方向延伸的階差部；且於上述階差部形成有上述絕緣膜。
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