JP2011249401A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】歩留まりの低下を招くことなく複数の発光領域を有する半導体レーザ装置を容易に製造する方法を提供すること。
【解決手段】半導体レーザバー1aを形成する工程と、表面S3の表面にスクライブ溝5aを形成する工程と、スクライブ溝5aが形成された半導体レーザバー1bをサブマウント11上に搭載する工程と、複数の半導体レーザ1を、スクライブ溝5aに沿って半導体レーザバー1bから分離する工程とを備える。表面S3は、サブマウント11の長手方向に沿って延びておりスクライブ溝5aの形成されない領域13を有する。スクライブ溝5aが形成されない領域13を設けることによって半導体レーザ1bの機械的強度が向上される。
【選択図】図1
【解決手段】半導体レーザバー1aを形成する工程と、表面S3の表面にスクライブ溝5aを形成する工程と、スクライブ溝5aが形成された半導体レーザバー1bをサブマウント11上に搭載する工程と、複数の半導体レーザ1を、スクライブ溝5aに沿って半導体レーザバー1bから分離する工程とを備える。表面S3は、サブマウント11の長手方向に沿って延びておりスクライブ溝5aの形成されない領域13を有する。スクライブ溝5aが形成されない領域13を設けることによって半導体レーザ1bの機械的強度が向上される。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体レーザ装置の製造方法に関する。
特許文献1には、半導体基板上に複数のレーザ発光領域を有する多層成長層を形成した半導体レーザ装置及びその製造方法が開示されている。特許文献1には、まず、発光領域間に半導体基板の深部にまで至る分割溝を形成し、次に半導体レーザアレイを線膨張率の異なるベース材上に接合したときに発生する熱応力や接合後に発生させる反りを利用して分割溝先端部から亀裂を進展させて分割することによって、半導体レーザアレイが受ける大きな熱応力を低減し、従来必要であった応力緩和材を排除し、更に、半導体レーザアレイの破損を回避するための半導体レーザアレイの製造方法が開示されている。
特許文献1の製造方法において、発光領域間に半導体基板の深部にまで至るように形成された分割溝は、発光領域の両端のそれぞれ形成されている半導体基板の一の側面から他の側面まで連続して形成される。このように、分割溝が、一の側面から他の側面まで連続して形成されている場合、この分割溝によって半導体基板の機械的強度は低くなる。半導体基板には複数の分割溝が形成されているので、半導体基板の機械的強度は、分割溝の数に応じてさらに低減される。従って、半導体基板をベース材に実装する前に、半導体基板がこの分割溝を境に分離されるおそれがあり、歩留まりが低下する。また、半導体基板の取り扱いは、ベース材への実装前において特に困難となり、作業性の低下をも招く。そこで、本発明の目的は、歩留まりの低下を招くことなく複数の発光領域を有する半導体レーザ装置を容易に製造する方法を提供することである。
本発明に係る半導体レーザを製造する製造方法は、基板と、複数の発光領域を含む上記基板上の半導体積層部と、を有する半導体レーザバーから、複数の半導体レーザを有する半導体レーザ装置を製造する製造方法であって、上記半導体レーザバーを形成する工程と、上記基板の表面にスクライブ溝を形成する工程と、上記半導体レーザバーを上記サブマウント上に搭載する工程と、上記複数の半導体レーザを、上記スクライブ溝に沿って上記半導体レーザバーから分離する工程と、を備え、上記半導体レーザバーを上記サブマウント上に搭載する工程では、上記半導体積層部が上記基板と上記サブマウントとの間に配置されるように上記半導体レーザバーを上記サブマウント上に搭載し、上記発光領域は、上記半導体積層部の側面と交差する方向に延びており、上記スクライブ溝は、上記発光領域と並行して延びていると共に、上記表面側からみて、隣接している二つの上記発光領域の間にあり、上記表面は、上記側面に沿って延びており上記スクライブ溝の形成されない領域を有する、ことを特徴とする。
このように、基板の表面は、半導体積層部の側面に沿って延びておりスクライブ溝の形成されない領域を有するので、スクライブ溝の形成後の半導体レーザバーの機械的強度は、基板の表面にこのような領域が設けられておらず表面の一端から他端に至るまで連続した形状でスクライブ溝が形成されている半導体レーザバーに比較して、向上される。半導体レーザバーの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバーを用いて製造される半導体レーザ装置の歩留まりが向上される。
本発明に係る半導体レーザを製造する製造方法では、上記スクライブ溝の形成されない領域の幅は、上記半導体レーザバーの厚みよりも小さい、とすることができる。このように、スクライブ溝の形成されない領域の幅は半導体レーザバーの厚みよりも小さいので、スクライブ溝の形成されていない領域を確保しつつ十分に長いスクライブ溝を形成できる。従って、半導体レーザバーの機械的強度が十分に確保できるとともにスクライブ溝に沿った半導体レーザの分離も良好に行える。
本発明に係る半導体レーザを製造する製造方法では、上記表面は、上記側面に沿って延びている端部を有し、上記スクライブ溝の形成されない領域は、上記端部を含んでいる、とすることができるし、又は、上記表面は、上記側面に沿って延びている端部を有し、上記スクライブ溝の形成されない領域は、上記端部よりも内側において延在している、ことができる。このように、スクライブ溝が形成されない領域は、基板の表面の端部を含むように設けてもよいし、基板の表面の端部を含まないように設けてもよい。
本発明によれば、歩留まりの低下を招くことなく複数の発光領域を有する半導体レーザ装置を容易に製造できる。
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1は、本実施形態に係る半導体レーザ装置30の概観を示す図である。半導体レーザ装置30は、複数の半導体レーザ1と、サブマウント11とを備える。
半導体レーザ1は、サブマウント11の表面11a上に設けられている。隣接する二つの半導体レーザ1は、境界面5を介して、隣接している。複数の半導体レーザ1は、サブマウント11の表面11a上において境界面5に交差する向きに並んで配置されている。半導体レーザ1は、境界面5に交差して延びている側面S1を有する。半導体レーザ1は、側面S1の反対側にある他の側面を有し、この側面も境界面5に交差して延びている(側面S1に並行に延びている)。半導体レーザ1は、基板3と半導体積層部7とを有する。
半導体積層部7は、基板3上に複数の半導体層を成長させ積層することで形成されている。図1に示す半導体レーザ1の半導体積層部7は、二つのメサ部M1を有する。この半導体積層部7が有するメサ部M1の数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。半導体積層部7のメサ部M1の表面には図示しない電極が形成され、半田部9を介してサブマウント11上に設けられている。半田部9は、半導体積層部7のメサ部M1表面の電極とサブマウント11の表面11aとの間に設けられている。半導体積層部7のメサ部M1の間には、凹部が形成されており、半田部9はメサ部M1間の領域(凹部)上には設けられていない。半導体レーザ1の複数のメサ部M1は、それぞれ発光領域M2を有する。各発光領域M2は、境界面5と並行に延びている。
半導体積層部7は、複数のメサ部M1の並ぶ方向に沿って、対向する2つの側面(端面)を有し、一方の側面S1(端面)には発光領域M2から放出される光の一部を反射し残りを透過する反射膜が形成され、一方の側面S1に対向する他方の側面(端面)には発光領域M2から放出される光に対して一方の側面S1に形成された反射膜より高い反射率を有する反射膜が形成されている。半導体積層部7の一方の側面、及びそれに対向する他方の側面にそれぞれ形成された反射膜が共振器を構成することにより、発光領域M2で発生した光が側面S1と対向する側面との間で繰返し反射され、発光領域M2内部でレーザ増幅されて一方の側面(端面)S1からレーザ光が放出される。従って発光領域M2は、半導体積層部7内にあって、側面S1に交差する方向(サブマウント11の長手方向に交差する方向)に延びているということができる。また、発光領域M2は、側面S1から側面S1の反対側(対向する側)にある半導体レーザ1の他の側面まで延びている。発光領域M2の発光点は、側面S1に形成されている。この発光点は発光領域M2の一の端部であり、レーザ光はこの発光点から出射される。なお、上記説明では、側面S1に対向する側の他方の側面には発光領域M2から放出される光に対して一方の側面S1に形成された反射膜より高い反射率を有する反射膜が形成されているとしたが、対向する2つの側面に同反射率を持つ反射膜を形成する場合もある。
基準線K1は、側面S1と、側面S1の反対側(対向する側)にある半導体レーザ1の他の側面とに交差する方向に延びており、境界面5に並行に延びている。また、基準線K1は、境界面5に重なっており、隣接する二つの半導体レーザ1のそれぞれの基板3の表面間に位置しているものとする。複数の半導体レーザ1は、サブマウント11の表面11a上において基準線K1に交差する向きに並んでいるということができる。また発光領域M2は、基準線K1に並行に延びているということができる。
半導体レーザ1の長さL1(側面S1から、側面S1の反対側(対向する側)にある半導体レーザ1の他の側面までの長さ)は、例えば950μm以上1050μm以下であり、1000μm程度であることができる。長さL1は、共振器長(発光領域M2の長さ)に対応する。また半導体レーザ1の厚みL2は、例えば、130μm以上150μm以下である。具体的には140μm程度の基板3上に、数μm程度で半導体積層部7が積層されているので、厚みL2は、概ね140μmに数μmを加えた程度の値であることができる。半導体レーザ1の隣接する二つのメサ部M1間の長さL3は、例えば40μm以上60μm以下であり、50μm程度であることができる。長さL3は、隣接する二つのメサ部M1間に設けられている凹部(以下、単に凹部という)の幅であるということができる。半導体レーザ1の幅L4は、例えば450μm以上550μm以下であり、500μm程度であることができる。幅L4は、隣接する二つの境界面5間の長さである。隣接する二つの凹部間の長さL5は、例えば240μm以上260μm以下であり、250μm程度であることができる。長さL5は、幅L4が略二等分された値となる。
基板3及び半導体積層部7は、例えばGaAs(ヒ化ガリウム)を含む化合物半導体の材料からなる。GaAsは、6.0×10−6/K程度の熱膨張率を有することが知られている。半田部9は、例えばAu/Sn(金と錫を含む合金)であるが、In(インジウム)であることもできる。Au/Snは、摂氏280度程度の融点を有し、Inは、摂氏156度程度の融点を有することが知られている。サブマウント11は、例えばAlN(窒化アルミニウム)を材料に含むが、AlNに替えて、Cu(銅)、CuW(銅タングステン)の何れかを材料に含むことができる。AlNは、4.5×10−6/K程度の熱膨張率を有し、Cuは、17×10−6/K程度の熱膨張率を有し、CuWは、6.5×10−6/K程度の熱膨張率を有することが、知られている。
次に、図2〜図5を参照して、半導体レーザ装置30の製造方法について説明する。図2は、半導体レーザ装置30の製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図3(A)に示す半導体レーザバー1aを形成する(ステップF1)。半導体レーザバー1aは、例えばGaAsを含む化合物半導体からなるウエハ(基板)上に、GaAsを含んでおり組成の異なる複数の半導体層を順に成長させ積層して半導体積層部を形成し、半導体積層部の予定する発光領域の間をエッチング除去することで、半導体積層部の複数のメサ部を形成する。このとき、ウエハには多数のメサ部がストライプ状に配列された状態である。その後、メサ部の長さ(L1)が所定の共振器長となるように、ウエハ(基板)及び半導体積層部を劈開する。ウエハから劈開された対向する劈開面(側面)の一方側に発光領域から放出される光の一部を透過し一部を反射する反射膜が形成され、一方の劈開面(側面)に対向する他方の劈開面(側面)には発光領域から放出される光に対して一方の側面S2に形成された反射膜より高い反射率を有する反射膜が形成される。従って、半導体レーザバー1aは、半導体積層部の複数のメサ部が凹部を挟んで一次元状に配列され、対向する劈開面に発光領域からの光に対して反射率の異なる反射膜がそれぞれ形成された構成である。例えば1つの半導体レーザバーが40個のメサ部を有する場合は、半導体レーザバーの長手方向の長さは1cm程度であり、共振器長が1000μmであるとすると、サイズは10mm×1mm程度となる。
ここで、図3(A)を参照して説明する。半導体レーザバー1aから半導体レーザ1が得られる。上述のように半導体レーザバー1aは、基板3aと半導体積層部7aとを有する。半導体積層部7aは基板3a上に複数の半導体層を成長させ積層することで設けられている。基板3aから基板3が得られる。基板3は、後述するように、基板3aがスクライブされた後、サブマウント上に搭載され、半田部を加熱溶融し、冷却硬化して固定される過程に分離されて得られる。基板3aの材料は基板3の材料と同一である。半導体積層部7aから半導体積層部7が得られる。半導体積層部7は、後述するように、半導体積層部7aから分離されて得られる。半導体積層部7aの材料は半導体積層部7の材料と同一である。半導体積層部7aは基板3a上に形成されている。側面S2に対向する側の他方の側面には発光領域M2から放出される光に対して側面S2に形成された反射膜より高い反射率を有する反射膜が形成される。但し、この対向する2つの側面に同反射率を持つ反射膜を形成する場合もある。
半導体レーザバー1aは、複数のメサ部M1が形成されており、メサ部M1は、発光領域M2を含んでいる。複数のメサ部M1の各々は、複数のメサ部M1の並ぶ方向に沿って、対向する2つの側面(端面)を有し、一方の側面S2(端面)には発光領域M2から放出される光の一部を反射し残りを透過する反射膜が形成され、一方の側面S2に対向する他方の側面(端面)には発光領域M2から放出される光に対して一方の側面S2に形成された反射膜より高い反射率を有する反射膜が形成されている。半導体積層部7aの一方の側面、及びそれに対向する他方の側面にそれぞれ形成された反射膜が共振器を構成することにより、発光領域M2で発生した光が側面S2と対向する側面との間で繰返し反射され、発光領域M2内部でレーザ増幅されて一方の側面(端面)S2からレーザ光が放出される。なお上記説明では、他方の側面には発光領域M2から放出される光に対して一方の側面S2に形成された反射膜より高い反射率を有する反射膜が形成されているとしたが、対向する2つの側面に同反射率を持つ反射膜を形成する場合もある。発光領域M2の発光点は、半導体レーザバー1aの側面S2に形成されている。側面S2は、発光領域M2の延びる方向(メサ部M1の延びる方向ということもできる)と交差する方向に延びている。
半導体レーザ1の長さL1は、半導体レーザバー1aの対応する長さと同一であり、半導体レーザ1の厚みL2は、半導体レーザバー1aの対応する厚みと同一であり、半導体レーザ1の長さL3は、半導体レーザバー1aの対応する幅と同一であり、半導体レーザ1の長さL5は、半導体レーザバー1aの対応する幅と同一である。
図2に戻って説明する。ステップF1の後、基板3aの表面S3にスクライブ溝5aを形成する(ステップF2)。ここで、図3(B)を参照して説明する。スクライブ溝5aが形成された基板3aを基板3bという。基板3aの表面S3は、基板3bの場合も同様に表面S3という。基板3b及び半導体積層部7aを有する半導体レーザバー1aを半導体レーザバー1bという。スクライブ溝5aは、表面S3に形成される。スクライブ溝5aは、スクライブ装置によるスクライブ(具体的には、例えば、ダイヤモンド刃等によるケガキ)によって形成される溝である。スクライブ装置を用いれば、スクライブ長さなどの設定値の変更が可能となり、スクライブ圧を調整することによってスクライブ溝の下(半導体レーザバー1bの内部)に生じる応力やクラックの調整が可能となる。スクライブ溝は、スクライブ装置を利用したドライカットによって形成され、よって、スクライブの形成箇所の調整・変更が容易である。
スクライブ溝5aは、発光領域M2の延びる方向に(発光領域M2と並行に)延びている。発光領域M2は、側面S2と交差する方向に延びている。スクライブ溝5aは、メサ部M1の延びる方向に延びているということもできる。スクライブ溝5aは、表面S3側からみて、隣接している二つの発光領域M2の間にある。また、スクライブ溝5aは、表面S3側からみて、隣接している二つのメサ部M1の間にあるということもできる。スクライブ溝5aは、凹部(隣接する二つのメサ部M1間に設けられている凹部)上であって隣接する二つのメサ部M1の略中央に形成される。隣接する二つのスクライブ溝5a間の長さは、幅L4と同一である。例えば、半導体レーザ1の長さL1が1000μm程度である場合、スクライブ溝5aの長さL6は、例えば850μm以上950μm以下であり、900μm程度であることができる。
ここで、図4及び図5を参照してスクライブ溝5aの形状について詳細に説明する。スクライブ溝5aの断面形状の一例を図4に示す。図4は、図3(B)に示すII−II線に沿ってとられた半導体レーザバー1bの断面図である。図中符号C1に示す領域に、スクライブ溝5aの断面形状の具体例を示す。スクライブ溝5aの断面形状は、例えば、ほぼ三角形状となっており、二つの側壁51a及び側壁51bによって構成されている。この三角形状の三辺のうち二辺は、それぞれ側壁51a及び側壁51bに対応し、三角形状の残りの一辺は、スクライブ溝5aの開口部に対応している。スクライブ溝5aの開口部の幅L7は、例えば1.8μm以上2.2μm以下であり、2.0μmであることができる。スクライブ溝5aの深さL8は、例えば0.8μm以上1.2μm以下であり、1.0μmであることができる。なお、スクライブ溝5aの断面形状は、図4に示すものに限らず、例えば、半円形状であることができるし、又は、矩形形状であることができる。また、スクライブ溝5aの開口部の溝幅L7、及びスクライブ溝5aの深さL8については、ダイヤモンド刃の幅の選択やスクライブ圧を調整することによって調整が可能である。
図5(A)は、スクライブ溝5aの形成された基板3bの表面S3を示す図である。基板3bの表面S3は、側面S2に沿って延びておりスクライブ溝5aの形成されない二つの領域13を有する。また、表面S3は、側面S2に沿って延びており互いに対向する二つの端部P1を有する。領域13は、端部P1に沿って延びているということができる。一方の端部P1側に一の領域13が形成され、他方の端部P1側にもう一つの領域13が形成されている。領域13は、端部P1を含む。領域13は、端部P1(又は側面S2)と交差する方向(又は、基準線K1の延びている方向)に幅L9を有する。スクライブ溝5aは、基板3bの表面S3から二つの領域13を除いた部分に形成されている。すなわち、スクライブ溝5aは、端部P1から幅L9だけ離れた箇所から基準線K1と重なって延びている。スクライブ溝5aは、一方の領域13から他方の領域13に至るまで連続した形状で形成される。そして、基板3bの表面S3のうちスクライブ溝5aを挟む二つの領域13のそれぞれの幅L9の合計(表面S3のうちスクライブ溝5aが形成されていない領域(スクライブ溝5aを挟む二つの領域13からなる領域)の幅であり、以下、単に、幅L9の合計、という)の下限は、1μmである。幅L9の合計の上限は、半導体レーザバー1bの厚みL2を2倍した値、若しくは、長さL1の1/3の値、の何れか大きい値であるとすることができる。なお好ましくは、幅L9の合計は、半導体レーザバー1bの厚みL2よりも小さい値であることが望ましい。具体的には、幅L9は、例えば50μm程度であることができるが、スクライブ溝5aの長さL6と、二つの領域13の幅(幅L9の二倍の値)との合計は、長さL1となる。このような幅L9の領域13を有する半導体レーザバー1bの機械的強度は十分に向上されることができる。
スクライブ溝5aが形成されない領域13が設けられていることにより、スクライブ溝5aの形成後の半導体レーザバー1bの機械的強度は、領域13を設けずに一方の端部P1からこの端部P1の反対側にある他方の端部P1に至るまで連続した形状でスクライブ溝が形成される半導体レーザバーに比較して向上される。半導体レーザバー1bの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバー1bを用いて製造される半導体レーザ装置30の歩留まりが向上される。更に、半導体レーザバー1bの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバー1bの取り扱いも容易となり、作業性が向上される。
なお、スクライブ溝5aに替えて、図5(B)に示すスクライブ溝5b及びスクライブ溝5cが基板3bの表面S3に形成されている構成とすることができる。スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cは、基板3bの表面S3に形成されている。スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cは、スクライブ装置によるスクライブ(具体的には、例えばダイヤモンド刃等によるケガキ)によって形成される溝である。スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cは、発光領域M2の延びる方向に(発光領域M2と並行に)延びている。スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cは、メサ部M1の延びる方向に延びているということもできる。スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cは、表面S3側からみて、隣接している二つの発光領域M2の間にある。また、スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cは、表面S3側からみて、隣接している二つのメサ部M1の間にあるということもできる。一の基準線K1には、一のスクライブ溝5bと二つのスクライブ溝5cとが重なっている。一の基準線K1に重なっている一のスクライブ溝5bと二つのスクライブ溝5cとは、凹部(隣接する二つのメサ部M1間に設けられている凹部)上であって隣接する二つのメサ部M1の間の略中央に形成される。隣接する二つのスクライブ溝(それぞれのスクライブ溝は、一の基準線K1に重なっている一のスクライブ溝5bと二つのスクライブ溝5cとからなる)間の長さは、幅L4と同一である。
基板3bの表面S3は、側面S2に沿って延びておりスクライブ溝(スクライブ溝5b及びスクライブ溝5c)の形成されない二つの領域15を有する。領域15は、領域13と同様の形状であり、端部P1に沿って延びているということができる。一方の端部P1側に一の領域15が形成され、他方の端部P1側にもう一つの領域15が形成される。領域15は、端部P1を含まず、端部P1よりも内側において延在している。領域15は、端部P1(又は側面S2)と交差する方向(又は、基準線K1の延びている方向)に幅L11を有する。スクライブ溝5bとスクライブ溝5cとは、表面S3から二つの領域15を除いた部分に形成される。スクライブ溝5bは、一方の領域15から他方の領域15に至るまで連続した形状で形成される。スクライブ溝5cは、端部P1からこの端部P1に最も近い領域15に至るまで連続した形状で形成される。また、スクライブ溝5cは端部P1を含む場合も考えられる。端部P1のエッジにおいてスクライブ溝5cの形成時にカケの発生が十分抑制されれば、スクライブ溝5cがP1を含むことがある。
そして、基板3bの表面S3のうちスクライブ溝5bを挟む二つの領域15のそれぞれの幅L11の合計(表面S3のうちスクライブ溝5b及びスクライブ溝5cが形成されていない領域(スクライブ溝5bを挟む二つの領域15からなる領域)の幅であり、以下、単に、幅L11の合計、という)の下限は、1μmである。幅L11の合計の上限は、半導体レーザバー1bの厚みL2を2倍した値、若しくは、長さL1の1/3の値、の何れか大きい値であるとすることができる。なお好ましくは幅L11の合計は、半導体レーザバー1bの厚みL2よりも小さい値であることが望ましい。具体的には、幅L11は、例えば50μm程度であることができ、更に、スクライブ溝5bの長さL10と、二つのスクライブ溝5cの長さ(長さL12の二倍の値)との合計は、例えば850μm以上950μm以下であり900μm程度であることができるが、基準線K1と重なっている一のスクライブ溝5bの長さL10と、この基準線K1と重なっている二つのスクライブ溝5cの長さ(長さL12の二倍の値)と、二つの領域15の幅(幅L11の二倍の値)との合計は、長さL1となる。このような幅L11の領域15を有する半導体レーザバー1bの機械的強度は十分に向上されることができる。
スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cが形成されない領域15が設けられていることにより、スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cの形成後の半導体レーザバー1bの機械的強度は、領域15を設けずに一方の端部P1からこの端部P1の反対側にある他方の端部P1に至るまで連続した形状でスクライブ溝が形成される半導体レーザバーに比較して向上される。半導体レーザバー1bの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバー1bを用いて製造される半導体レーザ装置30の歩留まりが向上される。更に、半導体レーザバー1bの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバー1bの取り扱いも容易となり、作業性が向上される。また、スクライブ溝が形成されない領域は、領域13のように基板3bの表面S3の端部P1を含むように設けてもよいし、領域15のように、基板3bの表面S3の端部P1を含まないように設けてもよいし、端部P1を含む場合も考えられる。端部P1のエッジがスクライブ溝形成時にカケが無ければ、P1を含むことがある。
図2に戻って説明する。ステップF2の後、半導体レーザバー1bを、サブマウント11に搭載する(ステップF3)。半導体レーザバー1bの半導体積層部7aの頂部には図示しない電極が形成されており、半導体積層部7aの頂部の電極側がサブマウント11に向けられて、半導体積層部7aがサブマウント11上に搭載される。この場合、半導体積層部7aが基板3bとサブマウント11との間に配置されるように、半導体レーザバー1bがサブマウント11上に搭載される。サブマウント11の表面11aには、複数の半田部9aが形成される。半田部9aは、メサ部M1と表面11aとによって挟まれる領域のみに形成される。これによって、以降の工程において半田部9aの半田材が凹部に入り込むことがない。また、サブマウント11上に半田部9aを一面に形成することもある。例えば半導体レーザバー1bの半導体積層部7aには電極が形成されているが、凹部に絶縁膜を形成することで、半田部9aを一面に形成することもある。
図6には、半導体レーザバー1bがサブマウント11に搭載される様子が示されている。半導体レーザバー1bが図中符号K2に示す方向にサブマウント11に向けて移動され、半導体レーザバー1bがサブマウント11上に半田部9aを介して搭載される。半導体レーザバー1bをサブマウント11上に搭載すると、治具等を用いて図中符号K3に示す方向に表面S3から半導体レーザバー1bに荷重を与えることによって半導体レーザバー1bをサブマウント11に押し当てつつ、半田部9aの温度を上昇させる。半田部9aの温度を上昇させる場合、半導体レーザバー1b及びサブマウント11の温度も上昇する。なお、半田部9aに対する加熱は、半導体レーザバー1b及びサブマウント11の上下に設けられたヒータによって行われる。
次に、半導体レーザバー1bから複数の半導体レーザ1をスクライブ溝5a(又は、スクライブ溝5b及びスクライブ溝5cからなるスクライブ溝)に沿って分離する(ステップF4)。ステップF4において、半田部9aの温度を上昇させ、半田部9aの温度が半田部9aの融点に達すると、半田部9aの温度を室温まで下降(冷却)させる。半田部9aの温度を室温まで下降させる場合、半導体レーザバー1b及びサブマウント11の温度も室温まで下降する。ステップF4において室温となった半田部9aを半田部9という。半導体レーザバー1bは、ステップF4における冷却過程において(すなわち、半導体レーザバー1b、半田部9a、及び、サブマウント11の温度が、半田部9aの融点近傍から室温に下降(冷却)する過程において)、半導体レーザバー1bの熱膨張率と、半田部9aの熱膨張率と、サブマウント11の熱膨張率との違いによって生じる応力を受ける。半導体レーザバー1bでは、主に、半導体レーザバー1bの熱膨張率と、半田部9aの熱膨張率と、サブマウント11の熱膨張率との違いによって生じる応力によって、スクライブ溝5aから亀裂が拡がり、この亀裂が境界面5となって、半導体レーザバー1bから複数の半導体レーザ1が分離される。なお、ステップF4における上記の冷却過程において、半導体レーザバー1bの内部、半田部9aの内部、及び、サブマウント11の内部にも応力が生じるが、このような応力も、上記のような半導体レーザ1の分離の一因を担っている場合がある。
以上により、半導体レーザバー1bに予めスクライブ溝5a(又は、スクライブ溝5b及びスクライブ溝5c)が形成されており、半導体レーザバー1bは半田部9aを介してサブマウント11に搭載されるので、半田部9aの融点まで半田部9a(更には、半導体レーザバー1b及びサブマウント11)の温度を上昇させた後に室温まで下降させる過程において、半導体レーザバー1b、半田部9a、及び、サブマウント11の熱膨張率の違いによって生じる応力により、スクライブ溝5a(又は、スクライブ溝5b及びスクライブ溝5c)から亀裂が拡がり、複数の半導体レーザ1が半導体レーザバー1bから分離される。そして、スクライブ溝5a(又は、スクライブ溝5b及びスクライブ溝5c)は、半導体レーザバー1bの表面S3のうち領域13(又は領域15)を除いた領域に形成されるので(すなわち、表面S3の一方の端部P1から他方の端部P1に至るまで連続した形状には形成されていないので)、表面S3の一方の端部P1から他方の端部P1まで連続した形状にスクライブ溝が設けられた場合に比較して、半導体レーザバー1bの機械的強度が向上される。半導体レーザバー1bの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバー1bを用いて製造される半導体レーザ装置30の歩留まりが向上される。更に、半導体レーザバー1bの機械的強度が向上されることにより、半導体レーザバー1bの取り扱いも容易となり、作業性が向上される。また、スクライブ溝が形成されない領域は、領域13のように基板3bの表面S3の端部P1を含むように設けてもよいし、領域15のように、基板3bの表面S3の端部P1を含まないように設けてもよい。
また、複数の半導体レーザ1が半導体レーザバー1bから分離された後に実際に測定されたサブマウント11上の複数の半導体レーザ1の反り(サブマウント11の表面11aの法線方向に生じた反り)は、半導体レーザ1が分離されたことによって、半導体レーザバー1bの場合に比較して低減されていた。図7(A)は、半導体レーザバー1bにおける反りの実測値を示すグラフであり、図7(B)は、半導体レーザ1が半導体レーザバー1bから分離された後のサブマウント11上の複数の半導体レーザ1の反りの実測値を示すグラフである。図7(A)及び図7(B)に示す横軸は、サブマウント11の長手方向(基準線K1と交差する方向)における測定範囲(μm)を表しており、図7(A)及び図7(B)に示す縦軸は、反りの量(キロオングストローム)、を表している。半導体レーザバー1bにおける反りは、図7(A)に示すように、12μm程度となっていたことがわかる。一方、半導体レーザ1が半導体レーザバー1bから分離された後のサブマウント11上の複数の半導体レーザ1の反りは、図7(B)に示すように、1.5μm程度となっていたことがわかる。このように、半導体レーザ1が半導体レーザバー1bから分離された後のサブマウント11上の複数の半導体レーザ1の反りは、半導体レーザバー1bにおける反りに比較して、1/10程度に低減されていた。
1…半導体レーザ、11…サブマウント、11a…表面、13,15…領域、1a,1b…半導体レーザバー、3,3a,3b…基板、30…半導体レーザ装置、5…境界面、51a,51b…側壁、5a,5b,5c…スクライブ溝、7,7a…半導体積層部、9,9a…半田部、M1…メサ部、M2…発光領域、S1,S2…側面、S3…表面。
Claims (4)
- 基板と、複数の発光領域を含む前記基板上の半導体積層部と、を有する半導体レーザバーから、複数の半導体レーザを有する半導体レーザ装置を製造する製造方法であって、
前記半導体レーザバーを形成する工程と、
前記基板の表面にスクライブ溝を形成する工程と、
前記半導体レーザバーを前記サブマウント上に搭載する工程と、
前記複数の半導体レーザを、前記スクライブ溝に沿って前記半導体レーザバーから分離する工程と、
を備え、
前記半導体レーザバーを前記サブマウント上に搭載する工程では、前記半導体積層部が前記基板と前記サブマウントとの間に配置されるように前記半導体レーザバーを前記サブマウント上に搭載し、
前記発光領域は、前記半導体積層部の側面と交差する方向に延びており、
前記スクライブ溝は、前記発光領域と並行して延びていると共に、前記表面側からみて、隣接している二つの前記発光領域の間にあり、
前記表面は、前記側面に沿って延びており前記スクライブ溝の形成されない領域を有する、
ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 前記スクライブ溝の形成されない領域の幅は、前記半導体レーザバーの厚みよりも小さい、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。
- 前記表面は、前記側面に沿って延びている端部を有し、
前記スクライブ溝の形成されない領域は、前記端部を含んでいる、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 前記表面は、前記側面に沿って延びている端部を有し、
前記スクライブ溝の形成されない領域は、前記端部よりも内側において延在している、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
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