JP2001015861A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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- JP2001015861A JP2001015861A JP11187795A JP18779599A JP2001015861A JP 2001015861 A JP2001015861 A JP 2001015861A JP 11187795 A JP11187795 A JP 11187795A JP 18779599 A JP18779599 A JP 18779599A JP 2001015861 A JP2001015861 A JP 2001015861A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
に関し、特に、ストライプ構造を有する半導体レーザ装
置に関するものである。The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to a semiconductor laser device having a stripe structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、単一基本モード発振を得るた
めに、横モードを制御するためのストライプ構造を備え
た半導体レーザ素子が知られている。通常、これらの半
導体レーザ素子は実装される際、ヒートシンク等にハン
ダを用いてボンディングされるが、このボンディングの
方法には、ジャンクションアップ方式とジャンクション
ダウン方式がある。ジャンクションアップ方式は活性層
に平行な2面のうち活性層から遠い面をヒートシンクに
ボンディングする方法であり、ジャンクションダウン方
式は、活性層から近い面をヒートシンクにボンディング
する方法である。特に、ジャンクションアップ方式は、
ヒートシンクとのボンディング面の歪みが活性層に伝わ
りにくいので、ノイズの少ない出力を得ることができる
という利点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a semiconductor laser device having a stripe structure for controlling a transverse mode in order to obtain a single fundamental mode oscillation. Usually, these semiconductor laser elements are bonded to a heat sink or the like by using solder when they are mounted. The bonding method includes a junction up method and a junction down method. The junction up method is a method of bonding a surface far from the active layer out of two surfaces parallel to the active layer to a heat sink, and the junction down method is a method of bonding a surface near the active layer to a heat sink. In particular, the junction up method
Since distortion of the bonding surface with the heat sink is hardly transmitted to the active layer, there is an advantage that an output with less noise can be obtained.
【0003】ジャンクションアップ方式でボンディング
する際、半導体レーザ素子の中央部にキャピラリー等を
固定して、ヒートシンク上へボンディングするが、特に
リッジ導波型のストライプ構造を有する半導体レーザ装
置では、キャピラリー等の固定する機材により、リッジ
部が傷ついてしまい、良好な出力が得られないという問
題があった。このリッジ構造を有する半導体レーザ装置
のリッジ部を保護する方法として、米国特許第5305340
号に、リッジの両脇にリッジより高い壁を設けることが
記載されている。In bonding by a junction-up method, a capillary or the like is fixed to the center of a semiconductor laser element and bonded onto a heat sink. Particularly, in a semiconductor laser device having a ridge waveguide type stripe structure, the capillary or the like is used. There is a problem that the ridge portion is damaged by the fixing device, and good output cannot be obtained. US Pat. No. 5,305,340 discloses a method for protecting a ridge portion of a semiconductor laser device having this ridge structure.
The issue states that the ridge has walls higher than the ridge on both sides of the ridge.
【0004】しかし、上記の方法には以下に示すような
問題があった。すなわち、リッジの高さは通常1.5〜
2μm程度であるので、例えば金を用いて壁を形成する
場合、金メッキなどの方法で、これ以上の高さが必要で
あるい。しかし、メッキの厚さが厚いと、金の膜の応力
により、膜剥がれを起こすなどの問題が生じる。これを
防止するために、金メッキの厚さを1μm程度つけた後
で、適当な温度、例えば300℃程度でアニールし、再
度金メッキを1μm程度つけることがなされている。こ
れにより、膜剥がれなどを防止できるが、工程数が増加
するため、生産性が良くなく、コストがかかるという問
題がある。However, the above method has the following problems. That is, the height of the ridge is usually 1.5 to
Since the thickness is about 2 μm, for example, when a wall is formed using gold, it is necessary to use a method such as gold plating to increase the height. However, when the plating thickness is large, problems such as peeling of the film occur due to the stress of the gold film. In order to prevent this, after the thickness of the gold plating is about 1 μm, annealing is performed at an appropriate temperature, for example, about 300 ° C., and gold plating is applied again about 1 μm. Thus, film peeling can be prevented, but there is a problem that productivity is not good and cost is increased because the number of steps is increased.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ストラ
イプ構造を有する半導体レーザ装置において、素子をジ
ャンクションアップ方式にてヒートシンクなどにハンダ
などを用いて接着する組立工程では、ストライプ部を傷
つける可能性が高く、また、ストライプ部を傷つけた場
合には、素子特性が低下するという問題があった。例え
ば、発振閾値電流の増加あるいは発光効率の低下、経時
に対する信頼性の低下という問題である。As described above, in a semiconductor laser device having a stripe structure, in the assembly step of bonding elements to a heat sink or the like by using a solder or the like by a junction-up method, the stripe portion may be damaged. And when the stripe portion is damaged, there is a problem that the element characteristics deteriorate. For example, there are problems such as an increase in oscillation threshold current, a decrease in luminous efficiency, and a decrease in reliability over time.
【0006】従って、ストライプ構造を有する半導体レ
ーザ装置において、組立の際に、ストライプ部が傷つか
ないような素子構造を有していることが重要である。Therefore, it is important for a semiconductor laser device having a stripe structure to have an element structure that does not damage the stripe portion during assembly.
【0007】本発明は上記事情に鑑みて、ヒートシンク
などに半導体レーザ素子をボンディングする際にリッジ
部が傷ついて素子特性が低下することを防止し、生産性
の良い、低コストな半導体レーザ装置を提供することを
目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention provides a low-cost semiconductor laser device with good productivity which prevents a ridge portion from being damaged when a semiconductor laser device is bonded to a heat sink or the like and reduces device characteristics. It is intended to provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、基板上に、少なくとも、下部クラッド層、活性
層、上部クラッド層、一部が除去された誘電体膜および
電極がこの順に積層されてなり、該一部が除去された誘
電体膜の部分からキャリアが注入されるストライプ構造
を備えた半導体レーザ素子が、活性層に平行な2つの端
面のうち、活性層から遠い端面をヒートシンク上に接着
されてなる半導体レーザ装置において、ストライプ構造
が、半導体レーザ素子の幅方向の中心からずれた位置に
形成されており、かつ、前記2つの端面のうち、活性層
に近い端面上の、ストライプ構造から離れた位置に、活
性層と電気的に接続された金属製のパッドが形成されて
いることを特徴とするものである。According to a semiconductor laser device of the present invention, at least a lower clad layer, an active layer, an upper clad layer, a partially removed dielectric film and electrodes are laminated in this order on a substrate. And a semiconductor laser device having a stripe structure in which carriers are injected from a part of the dielectric film from which the part is removed, wherein one of two end faces parallel to the active layer, which is far from the active layer, is placed on a heat sink. In the semiconductor laser device bonded to the semiconductor laser device, the stripe structure is formed at a position shifted from the center in the width direction of the semiconductor laser element, and the stripe is formed on one of the two end surfaces near the active layer. A metal pad electrically connected to the active layer is formed at a position away from the structure.
【0009】また、本発明の半導体レーザ装置は、スト
ライプ構造が、リッジ型であり、かつ、前記金属製のパ
ッドの高さが、該リッジ部の高さに比べて同等以上であ
ることを特徴とするものであってもよい。Further, in the semiconductor laser device of the present invention, the stripe structure is a ridge type, and the height of the metal pad is equal to or greater than the height of the ridge portion. May be used.
【0010】[0010]
【発明の効果】これまで、半導体レーザ素子のヒートシ
ンク等へのボンディングの際、発光領域であるストライ
プ部の上部をキャピラリー等で固定していたため、スト
ライプ部が損傷するおそれがあり、また、実際損傷した
場合、出力が低下したり、ついには停止してしまうとい
う問題があったが、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、ストライプ構造を備えた半導体レーザ素子が、活性
層に平行な2つの端面のうち、活性層から遠い端面をヒ
ートシンク上に接着されてなる半導体レーザ装置におい
て、ストライプ構造が、半導体レーザ素子の幅方向の中
心からずれた位置に形成されており、かつ、前記2つの
端面のうち、活性層に近い端面上の、ストライプ構造か
ら離れた位置に、活性層と電気的に接続された金属製の
パッドが形成されていることにより、この金属製のパッ
ド部をキャピラリー等で固定してヒートシンク上へ移動
させることができるので、固定する機材により、ストラ
イプ部が傷つくのを防止することができるので、安定し
た出力特性を得ることができる。As described above, when bonding a semiconductor laser device to a heat sink or the like, the upper portion of the stripe portion, which is the light emitting region, has been fixed by a capillary or the like, so that the stripe portion may be damaged. However, according to the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser device having the stripe structure has two end faces parallel to the active layer. Among them, in a semiconductor laser device having an end face remote from an active layer adhered on a heat sink, a stripe structure is formed at a position shifted from a center in a width direction of the semiconductor laser element, and the two end faces are separated from each other. Of these, a metal pad electrically connected to the active layer is formed at a position on the end face near the active layer and away from the stripe structure. By doing so, the metal pad can be fixed on the heat sink with a capillary or the like, so that the stripes can be prevented from being damaged by the equipment to be fixed. Obtainable.
【0011】また、この金属製パッド部は、活性層と電
気的に接続されているため、組立工程において、金属製
のパッド部にワイヤーボンディングを行うが、仮にワイ
ヤーボンディングの際の歪みが金属製のパッドに加わっ
ても、素子の発光領域まで伝わることがないため、その
歪みによるダメージを発光領域が受けるのを防止するこ
とができるので、高い経時信頼性を得ることができる。Further, since the metal pad portion is electrically connected to the active layer, wire bonding is performed on the metal pad portion in the assembling process. Even if it is applied to the pad, the light does not propagate to the light emitting region of the element, so that it is possible to prevent the light emitting region from being damaged by the distortion, so that high temporal reliability can be obtained.
【0012】また、ストライプ構造がリッジ型である半
導体レーザ素子においても、リッジ部を半導体レーザ素
子の幅方向の中心からずれた位置に形成し、活性層に平
行な2つの端面のうち、活性層に近い端面上の、リッジ
から離れた位置に活性層と電気的に接続された金属製の
パッドを形成することにより、ヒートシンクへのボンデ
ィングの際、リッジ部が機材によって傷つくのを防止す
ることができ、さらに、前記金属製のパッドの高さをリ
ッジ部の高さ以上とすることにより、活性層に近いリッ
ジ部を傷つける可能性が少ないという利点があり、安定
した出力を得ることができる。Also, in a semiconductor laser device having a ridge type stripe structure, the ridge portion is formed at a position shifted from the center in the width direction of the semiconductor laser device, and of the two end faces parallel to the active layer, By forming a metal pad electrically connected to the active layer on the end face close to the ridge and away from the ridge, it is possible to prevent the ridge part from being damaged by equipment when bonding to the heat sink. Further, by setting the height of the metal pad to be equal to or higher than the height of the ridge portion, there is an advantage that the ridge portion near the active layer is less likely to be damaged, and a stable output can be obtained.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0014】図1は本発明の第1の実施の形態による発
振波長950nm帯のリッジ導波型半導体レーザ素子の
コンタクト層までの積層方向の断面図を示す。FIG. 1 is a sectional view of a ridge waveguide type semiconductor laser device having a lasing wavelength of 950 nm up to a contact layer in a laminating direction according to a first embodiment of the present invention.
【0015】図1に示すように、n型GaAs(キャリ
ア濃度7〜20×1017cm-3)基板11上に、半導体結
晶を有機金属気相成長(MOCVD)法、あるいは分子
線エピタキシー(MBE)法などにより、厚さ200〜
600nm程度のn型GaAs(キャリア濃度7〜20
×1017cm-3)バッファ層12、厚さ2μmのn型In
GaP(キャリア濃度5〜15×1017cm-3)クラッド
層13、厚さ45nmのIn1-xGaxAs1-yPy(x=0.78
8、y=0.43、ノンドープ)バリア層14、厚さ9nmのI
nGaAs(ノンドープ)活性層15、厚さ45nmのI
n1-xGaxAs1-yPy(ノンドープ)バリア層16、厚さ
400nmのp型InGaP(キャリア濃度5〜20×
1017cm-3)クラッド層17、厚さ4〜10nm程度の
p型InGaAsP(キャリア濃度5〜15×1017cm
-3)エッチングストップ層18、厚さ1.6μmのp型I
nGaP(キャリア濃度5〜20×1017cm-3)クラ
ッド層19、厚さ150〜500nm程度のp型GaAs
(キャリア濃度5〜30×1018cm-3)コンタクト層
20を順次積層し、半導体結晶を作成する。As shown in FIG. 1, a semiconductor crystal is formed on an n-type GaAs (carrier concentration: 7 to 20 × 10 17 cm −3 ) substrate 11 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE). ) Depending on the method
N-type GaAs of about 600 nm (carrier concentration of 7 to 20)
× 10 17 cm -3) buffer layer 12, 2 μm thick n-type In
GaP (carrier concentration: 5 to 15 × 10 17 cm −3 ) cladding layer 13, In 1-x Ga x As 1-y P y (x = 0.78) having a thickness of 45 nm
8, y = 0.43, undoped) barrier layer 14, 9 nm thick I
nGaAs (non-doped) active layer 15, 45 nm thick I
n 1-x Ga x As 1-y P y (non-doped) barrier layer 16, p-type InGaP having a thickness of 400 nm (carrier concentration 5 to 20 ×
10 17 cm -3) cladding layer 17, a thickness of approximately 4 to 10 nm p-type InGaAsP (carrier concentration 5 to 15 × 10 17 cm
-3 ) Etching stop layer 18, 1.6 μm thick p-type I
nGaP (carrier concentration: 5 to 20 × 10 17 cm −3 ) cladding layer 19, p-type GaAs having a thickness of about 150 to 500 nm
(Carrier concentration 5-30 × 10 18 cm -3 ) Contact layer
20 are sequentially laminated to form a semiconductor crystal.
【0016】次に、前述した半導体結晶の素子化の工程
について述べる。図2に完成した半導体レーザ素子の斜
視図を示し、図3に、図2のA−A’断面における半導
体レーザ素子の作成工程を示す。Next, a description will be given of the above-described process of forming a semiconductor crystal into an element. FIG. 2 shows a perspective view of the completed semiconductor laser device, and FIG. 3 shows a manufacturing process of the semiconductor laser device in the AA ′ section of FIG.
【0017】図3aに示すように、結晶成長後の試料に
通常のフォトリソグラフィ工程により、リッジエッチン
グ加工用のレジストパターン21を作成する。このときリ
ッジのストライプの方向は、結晶表面が(100)面の
場合、メサ形状のリッジを得るためには、(01−1)
面に垂直な方向に形成する。As shown in FIG. 3A, a resist pattern 21 for ridge etching is formed on the sample after crystal growth by a usual photolithography process. At this time, when the crystal surface is the (100) plane, the ridge stripe direction is (01-1) in order to obtain a mesa-shaped ridge.
It is formed in a direction perpendicular to the plane.
【0018】次に、図3bに示すように、例えば硫酸・
過酸化水素系エッチング液によって、p型GaAsコン
タクト層20をエッチング除去し、続いて、塩酸系エッチ
ング液によって、p型InGaPクラッド層19をエッチ
ングする。このとき、塩酸系エッチング液に対して、p
型InGaAsPエッチングストップ層18のエッチング
速度は、p型InGaPクラッド層19と比較して非常に
エッチング速度が遅いために、適当なエッチング時間で
エッチングすることにより、エッチングはエッチング阻
止層18の上部付近で停止し、容易に所望の形状が得られ
る。この後、レジストパターン21を除去する。Next, as shown in FIG.
The p-type GaAs contact layer 20 is removed by etching with a hydrogen peroxide-based etchant, and then the p-type InGaP clad layer 19 is etched with a hydrochloric acid-based etchant. At this time, p
Since the etching rate of the InGaAsP etching stop layer 18 is much lower than that of the p-type InGaP cladding layer 19, the etching is performed at an appropriate etching time so that the etching is performed near the upper portion of the etching stopper layer 18. Stop and easily obtain the desired shape. After that, the resist pattern 21 is removed.
【0019】次に、図3cに示すように、例えばプラズ
マCVD等の方法により、SiO2やSi3N4などの誘
電体膜22を100nm〜200nm程度堆積する。図3
dに示すように、電極接触用の窓をリッジ頂上部に開け
るために、先に述べたフォトリソグラフィ工程により、
レジストをパターニングし、フッ素系ガスを用いたリア
クティブイオンエッチングなどの方法により、誘電体膜
22をエッチング除去する。その後、レジストを除去し、
図3eに示すように、p側電極をパターン化するため
に、フォトリソグラフィ工程により、レジストをパター
ン化し、例えばTi/Pt/Au(各々の膜厚は、例え
ば50nm/80nm/300nm)の順に電子ビーム
蒸着法などにより、蒸着し、リフトオフにより、p側電
極23をパターン化する。Next, as shown in FIG. 3C, a dielectric film 22 such as SiO 2 or Si 3 N 4 is deposited to a thickness of about 100 to 200 nm by a method such as plasma CVD. FIG.
As shown in d, in order to open a window for electrode contact on the top of the ridge, by the photolithography process described above,
The resist is patterned and the dielectric film is formed by a method such as reactive ion etching using a fluorine-based gas.
22 is removed by etching. After that, remove the resist,
As shown in FIG. 3e, in order to pattern the p-side electrode, the resist is patterned by a photolithography process, and the electrons are formed in the order of, for example, Ti / Pt / Au (each film thickness is, for example, 50 nm / 80 nm / 300 nm). The p-side electrode 23 is deposited by a beam evaporation method or the like and patterned by lift-off.
【0020】次に、劈開による共振器面の作成を容易に
するために、試料の厚さを120〜150μm程度まで
研磨する。図3fに示すように、n側電極24を電子ビー
ム蒸着法や抵抗加熱蒸着法を組み合わせて、AuGe/
Ni/Auの順に例えば膜厚50nm、30nm、30
0nm程度堆積する。その後、電極のオーム性接触を得
るために、400℃1分程度電極を反応させる。Next, the sample is polished to a thickness of about 120 to 150 μm in order to facilitate formation of the resonator surface by cleavage. As shown in FIG. 3F, the n-side electrode 24 is formed by combining an AuGe /
In the order of Ni / Au, for example, the film thickness is 50 nm, 30 nm, 30 nm.
Deposit about 0 nm. Thereafter, in order to obtain ohmic contact between the electrodes, the electrodes are reacted at about 400 ° C. for about 1 minute.
【0021】上記のように作成することにより、p側電
極が形成されている面上のほぼ中央部には、p側電極と
同組成の金属製のパッドが形成されている。By forming as described above, a metal pad having the same composition as the p-side electrode is formed substantially at the center of the surface on which the p-side electrode is formed.
【0022】次に、図4に示すように、所定の位置で、
かつ所定の間隔、例えば750μm間隔にてバー状に劈
開する。このバー状の試料41は、半導体レーザ素子が8
個繋がったものである。Next, as shown in FIG. 4, at a predetermined position,
Cleavage is performed at predetermined intervals, for example, at 750 μm intervals in a bar shape. The bar-shaped sample 41 has 8 semiconductor laser elements.
They are connected.
【0023】次に、図5aに示すように、劈開された各
々の端面に誘電体膜によるコーティングを以下のように
実施する。バー劈開された出射側の端面にはこの半導体
レーザ素子の発振波長である950nmに対する反射率
が例えば10%程度になるように、誘電体膜51を形成
し、出射端面とは反対側の端面には、発振波長950n
mに対して反射率が80%以上となるように誘電体多層
膜59を形成する。Next, as shown in FIG. 5A, coating of each cleaved end face with a dielectric film is performed as follows. A dielectric film 51 is formed on the end face on the emission side where the bar is cleaved so that the reflectance with respect to the oscillation wavelength of 950 nm of the semiconductor laser device is, for example, about 10%, and on the end face on the opposite side to the emission end face. Has an oscillation wavelength of 950 n
The dielectric multilayer film 59 is formed so that the reflectance with respect to m is 80% or more.
【0024】図5bに、図5aにおけるバー状の試料の
うちの1個の半導体レーザ素子の拡大図を示す。図5b
に示すように、半導体レーザ素子50の光出射端面に、誘
電体膜51としてアルミナ(Al2O3)を所定の膜厚で、
例えばイオンアシステッド電子ビーム蒸着法などにより
堆積する。さらに、後方端面には同様の方法を用いて、
発振波長950nmに対する反射率が例えば80%以上
になるように、Al2O3の第1層52を、酸化チタン(T
iO2)の第2層53、二酸化シリコン(SiO2)の第3
層54、酸化チタン(TiO2)の第4層55、二酸化シリ
コン(以下SiO2)の第5層56からなる誘電体多層膜5
9を所定の厚さに堆積する。その後、バー状の試料41を
所定の位置で劈開し、素子化する。その後、各々の素子
を電気的評価選別を行い、半導体レーザ素子50を、例え
ば、錫、銀、銅、ビスマス(Sn/Ag/Cu/Bi)
系の鉛フリーハンダなどを用いて、上下面がメタライズ
してあるセラミックヒートシンクにはんだ付けをする。FIG. 5B is an enlarged view of one semiconductor laser device of the bar-shaped sample in FIG. 5A. FIG.
As shown in FIG. 5, alumina (Al 2 O 3 ) is formed on the light emitting end face of the semiconductor laser element 50 as a dielectric film 51 with a predetermined thickness.
For example, it is deposited by an ion assisted electron beam evaporation method. Furthermore, using the same method for the rear end face,
The first layer 52 of Al 2 O 3 is made of titanium oxide (T) so that the reflectance for an oscillation wavelength of 950 nm is, for example, 80% or more.
The second layer 53 of iO 2), third silicon dioxide (SiO 2)
A dielectric multilayer film 5 comprising a layer 54, a fourth layer 55 of titanium oxide (TiO 2 ), and a fifth layer 56 of silicon dioxide (hereinafter SiO 2 ).
9 is deposited to a predetermined thickness. Thereafter, the bar-shaped sample 41 is cleaved at a predetermined position to form an element. After that, each element is subjected to electrical evaluation and sorting, and the semiconductor laser element 50 is replaced with tin, silver, copper, bismuth (Sn / Ag / Cu / Bi)
Solder to a ceramic heat sink with metallized upper and lower surfaces using lead-free solder.
【0025】このとき、従来のようにリッジ部が中央部
にあると、チップを真空を用いて持ち上げる際に、傷つ
けてしまい、出力に影響を及ぼすことがあった。しか
し、図6に示すように、キャピラリー61がリッジ部にふ
れることなく、また、持ち上げる時の重量のバランスも
よくチップ中央近傍にて持ち上げることができる。ま
た、チップ中央部近傍を持つことは以下の理由により重
要である。ステムに接着する際に、ハンダとの密着をあ
げるためには、なるべく平行、かつ、チップが大きく傾
くことはなく、適当な加重で押さえつけながら、ヒート
シンクを昇温してハンダ付けすることができる。よっ
て、ハンダの塗れ性も良く、ひいてはチップとヒートシ
ンクの接着強度が強く、経時動作にて位置ずれなどの不
具合を生じない、信頼性の高い半導体レーザ装置を容易
に作成することができる。At this time, if the ridge is located at the center as in the prior art, the chip may be damaged when the chip is lifted by using a vacuum, which may affect the output. However, as shown in FIG. 6, the capillary 61 can be lifted in the vicinity of the center of the chip without having to touch the ridge portion and with a good weight balance. It is important to have the vicinity of the center of the chip for the following reasons. In order to increase the adhesion to the solder when adhering to the stem, it is possible to raise the temperature of the heat sink and to solder while holding down the chip with an appropriate load while keeping the chip parallel and as much as possible without tilting the chip significantly. Therefore, a highly reliable semiconductor laser device that has good solder coatability, high bond strength between the chip and the heat sink, and does not cause a problem such as a position shift with the passage of time can be easily manufactured.
【0026】その後、図7に示すように、半導体レーザ
素子50が接着されたヒートシンク71を、銅製のヘッダー
72にハンダ付けなどにより接着する。その後、銅製ヘッ
ダー72とは電気的に絶縁された上面メタライズしてある
アルミナなどのセラミック74上と素子のプラス側、マイ
ナス側各々を金ワイヤー73にて、加熱併用超音波ボンデ
ィングにて結線し、半導体レーザ装置を完成させる。Thereafter, as shown in FIG. 7, the heat sink 71 to which the semiconductor laser element 50 is adhered is placed on a copper header.
Adhere to 72 by soldering. After that, the copper header 72 is connected to the ceramic 74 such as alumina which has been metallized on the upper surface electrically insulated and the plus side and the minus side of the element by a gold wire 73 by heating and ultrasonic bonding, respectively, Complete the semiconductor laser device.
【0027】図7に示すように、素子中央部のピックア
ップ用の台形部分は、リッジ頂上部の電極とは電気的に
つながっているために、この部分にワイヤーボンディン
グを行う。これにより、半導体レーザ素子の発光部分か
ら離れた部分にワイヤーボンディングを行うので、仮に
ワイヤーボンディング時の歪みなどが加わっても、素子
の発光領域つまり、リッジ部分にまで、及ぶことはな
く、これらの組立時のダメージが素子の発光領域近傍に
及ぶのを防止できるので、高い経時信頼性が得られる。As shown in FIG. 7, since the trapezoidal portion for pickup at the center of the element is electrically connected to the electrode on the top of the ridge, wire bonding is performed on this portion. As a result, since wire bonding is performed on a portion of the semiconductor laser device away from the light emitting portion, even if distortion during wire bonding is applied, it does not extend to the light emitting region of the device, that is, the ridge portion. Since damage at the time of assembling can be prevented from reaching the vicinity of the light emitting region of the element, high temporal reliability can be obtained.
【0028】次に、このピックアップ用の台形部分の下
層が、上から見た場合に台形になっていることについて
説明する。これは、本実施の形態における主たる被エッ
チング材料、つまり、クラッド層がInGaPで、これ
を塩酸にてエッチングするために台形にしている。これ
はリッジストライプの方向、つまり、結晶面(01−
1)方向にはエッチング形状がいわゆるメサ形状になる
が、同一面上で、(01−1)方向に垂直な方向では、
逆メサ形状になるため、p−CVD装置の持つ性能にも
よるが、電極と結晶層との間に形成するSiO2やSi3
N4などの誘導体膜の被覆がうまくいかず、隙間が生じ
ることを防止するためである。すなわち、台形の斜辺の
結晶方向では、逆メサ形状にはならずに、やや垂直に近
いメサ形状が得られるためである。Next, the fact that the lower layer of the trapezoidal portion for pickup has a trapezoidal shape when viewed from above will be described. This is a trapezoid in which the main material to be etched in this embodiment, that is, the cladding layer is InGaP, which is etched with hydrochloric acid. This corresponds to the direction of the ridge stripe, that is, the crystal plane (01-
In the 1) direction, the etching shape becomes a so-called mesa shape, but on the same surface, in the direction perpendicular to the (01-1) direction,
Since it has an inverted mesa shape, depending on the performance of the p-CVD apparatus, SiO 2 or Si 3 formed between the electrode and the crystal layer may be used.
This is to prevent the formation of gaps due to failure of coating of the derivative film such as N 4 . That is, in the crystal direction of the oblique side of the trapezoid, a mesa shape that is slightly vertical is obtained without forming an inverted mesa shape.
【0029】しかし、例えばクラッド層にAlGaAs
結晶などを用いる場合には、結晶方位によらずに、酒石
酸系のエッチング液によって、メサ形状が得られるの
で、SiO2やSi3N4などの誘電体膜の被覆性が低下
することがなく、台形に限らず長方形等にしても問題と
ならない。However, for example, the cladding layer is made of AlGaAs.
When a crystal or the like is used, a mesa shape can be obtained with a tartaric acid-based etching solution regardless of the crystal orientation, so that the coverage of a dielectric film such as SiO 2 or Si 3 N 4 is not reduced. There is no problem if the shape is not limited to a trapezoid but may be a rectangle or the like.
【0030】次に、この半導体レーザ素子の劈開領域の
形状について説明する。チップを上から見たときの長辺
の端部、つまりバー状の半導体レーザ素子の端面に誘電
体膜のコートを行った後にチップ劈開を行う領域は、ク
ラッド層をエッチングした後にスクライブ劈開傷を入れ
ようとしても、入りにくいため、劈開部分のリッジエッ
チング、つまりクラッド層のエッチングは行わない。ま
た、劈開領域にp電極が存在すると劈開傷が入りにく
く、チップ劈開の歩留まりが低下するため、劈開領域の
クラッド層はエッチングを行わず、その上層の誘電体膜
が露出した、図2のような構造とすることが望ましい。Next, the shape of the cleavage region of the semiconductor laser device will be described. The edge of the long side when the chip is viewed from above, that is, the region where the chip is cleaved after coating the dielectric film on the end face of the bar-shaped semiconductor laser device, is subjected to scribe cleavage after etching the cladding layer. Even if an attempt is made to insert, the ridge etching of the cleaved portion, that is, the etching of the cladding layer is not performed because it is difficult to enter. Further, if a p-electrode is present in the cleavage region, cleavage damage is unlikely to occur, and the yield of chip cleavage is reduced. Therefore, the cladding layer in the cleavage region is not etched, and the upper dielectric film is exposed, as shown in FIG. It is desirable to have a simple structure.
【0031】あるいは、劈開領域のみ、この誘電体膜を
除去した、クラッド層の最終形成面が露出した構造とす
ると、さらに劈開性が向上し、歩留まりも向上する。Alternatively, when the dielectric film is removed only in the cleavage region and the structure in which the final formation surface of the clad layer is exposed is obtained, the cleavage property is further improved, and the yield is improved.
【0032】なお、本発明の実施の形態では、金属製の
パッド部分はチップのほぼ中心に形成したが、中心に限
らず、共振器長の中心から後方(光出射面に対して後
方)に形成されていてもよい。特に、接着するヒートシ
ンクの光出射面側の曲率が大きい場合には、金属パッド
部分が中心より後方にあることにより、はんだ付けする
際、半導体レーザ装置を固定しやすいという利点があ
る。In the embodiment of the present invention, the metal pad portion is formed substantially at the center of the chip. However, the metal pad portion is not limited to the center, but may be located rearward from the center of the resonator length (rearward with respect to the light emitting surface). It may be formed. In particular, when the curvature of the light emitting surface side of the heat sink to be bonded is large, there is an advantage that the semiconductor laser device can be easily fixed at the time of soldering because the metal pad portion is located behind the center.
【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子の積層方向の断面構造を示す図FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure in a stacking direction of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention;
【図3】図2のA−A’断面における半導体レーザ素子
の作成工程を示す図FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor laser device in an AA ′ section of FIG. 2;
【図4】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子の素子化される前のバー状の試料を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing a bar-shaped sample before being made into a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention;
【図5】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子の端面へ誘電体膜が形成されたものを示す図FIG. 5 is a view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention in which a dielectric film is formed on an end face;
【図6】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子をキャピラリーにて持ち上げるときの図FIG. 6 is a diagram when the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention is lifted by a capillary.
【図7】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子をヒートシンク等へ実装した図FIG. 7 is a diagram in which the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention is mounted on a heat sink or the like.
11 基板 18 エッチング阻止層 19 p型クラッド層 20 コンタクト層 22 誘電体膜 23 p側電極 24 n側電極 50 半導体レーザ素子 51 Al2O3 膜 61 キャピラリー 71 ヒートシンク11 Substrate 18 Etch stop layer 19 P-type clad layer 20 Contact layer 22 Dielectric film 23 P-side electrode 24 N-side electrode 50 Semiconductor laser element 51 Al 2 O 3 film 61 Capillary 71 Heat sink
Claims (4)
層、活性層、上部クラッド層、一部が除去された誘電体
膜および電極がこの順に積層されてなり、該一部が除去
された誘電体膜の部分からキャリアが注入されるストラ
イプ構造を備えた半導体レーザ素子が、前記活性層に平
行な2つの端面のうち、前記活性層から遠い端面をヒー
トシンク上に接着されてなる半導体レーザ装置におい
て、 前記ストライプ構造が、前記半導体レーザ素子の幅方向
の中心からずれた位置に形成されており、かつ前記2つ
の端面のうち、前記活性層に近い端面上の、前記ストラ
イプ構造から離れた位置に、前記活性層と電気的に接続
された金属製のパッドが形成されていることを特徴とす
る半導体レーザ装置。At least a lower clad layer, an active layer, an upper clad layer, a partially removed dielectric film and an electrode are laminated on a substrate in this order, and a part of the dielectric film is removed. A semiconductor laser device having a stripe structure in which carriers are injected from a part of a film, wherein a semiconductor laser element having two end faces parallel to the active layer, the end face far from the active layer adhered to a heat sink, The stripe structure is formed at a position deviated from the center in the width direction of the semiconductor laser device, and, of the two end surfaces, on an end surface close to the active layer, at a position away from the stripe structure, A semiconductor laser device, wherein a metal pad electrically connected to the active layer is formed.
り、かつ、前記金属製のパッドの高さが、該リッジ部の
高さに比べて同等以上であることを特徴とする請求項1
記載の半導体レーザ装置。2. The method according to claim 1, wherein the stripe structure is of a ridge type, and a height of the metal pad is equal to or greater than a height of the ridge portion.
13. The semiconductor laser device according to claim 1.
前記電極が除去されており、前記誘電体膜が露出してい
ることを特徴とする請求項1または2記載の半導体レー
ザ装置。3. In a chip cleavage portion in a cavity length direction,
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the electrode is removed, and the dielectric film is exposed.
前記電極および誘電体が除去されており、前記上部クラ
ッド層の最終成膜面が露出していることを特徴とする請
求項1または2記載の半導体レーザ装置。4. In a chip cleavage portion in a resonator length direction,
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the electrode and the dielectric are removed, and a final film forming surface of the upper clad layer is exposed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11187795A JP2001015861A (en) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Semiconductor laser device |
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-
1999
- 1999-07-01 JP JP11187795A patent/JP2001015861A/en not_active Withdrawn
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