JPH08172238A - 半導体レーザ素子の製法 - Google Patents

半導体レーザ素子の製法

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JPH08172238A
JPH08172238A JP6313312A JP31331294A JPH08172238A JP H08172238 A JPH08172238 A JP H08172238A JP 6313312 A JP6313312 A JP 6313312A JP 31331294 A JP31331294 A JP 31331294A JP H08172238 A JPH08172238 A JP H08172238A
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JP
Japan
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semiconductor laser
algaas
laser device
type
Prior art date
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JP6313312A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Sugo
満 須郷
Jiro Tenmyo
二郎 天明
Akihiko Nishitani
昭彦 西谷
Eiichi Kuramochi
栄一 倉持
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 歩留りが良く電気的短絡による信頼性劣化の
ない、ジャンクションダウンでサブマウント上に実装さ
れる半導体レーザ素子の製法を提供すること。 【構成】 n+ −GaAs基板1上にn−GaAsバッ
ファ層2、n−AlGaAsクラッド層3、AlGaA
sガイド層4、AlGaAsSCH層5、InGaAs
歪量子井戸活性層6、AlGaAsSCH層7、AlG
aAsSCH層8、AlGaAsガイド層8、p−Al
GaAsクラッド層9、p+ −GaAsコンタクト層を
順次エピタキシャル成長し、ホトリソグラフィーにより
層9に達するエッチングを行いリッジ11を形成する。
その両側に共振器方向にチッピング用劈開溝12を形成
し、3μm程度の深さまでエッチングし、絶縁膜(Si
2)13を表面全体にスパッタ形成し、その上にp電
極14を設け、基板の反対面にn電極を設ける。溝12
に沿って劈開し素子とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子の製
法、特にジャンクションダウンで実装される半導体レー
ザ素子の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、サブマウント上にジャンクション
ダウンで実装されている半導体レーザ素子を有する半導
体レーザ装置が、種々提案されている。
【0003】このような半導体レーザ装置によれば、レ
ーザ動作中の活性層からの発熱に対する熱抵抗を低減す
ることができるので、高出力動作での活性層の温度上昇
を抑制することができる。レーザ活性層の温度上昇は転
位の増殖によるダークライン劣化を誘発するため、その
抑制は半導体レーザ装置にとっての重要な課題とされて
いる。このため、サブマウント上にジャンクションダウ
ンで実装されている半導体レーザ素子を有する構造とす
ることにより安定で信頼性の高い半導体レーザ装置を実
現することができる。
【0004】ところで、従来のサブマウント上にジャン
クションダウンで実装される半導体レーザ素子の製法に
おいては、該半導体レーザ素子をレーザアレイバー形状
から個々のレーザチップに分離する場合、ジャンクショ
ンに近い半導体層の被マウント面のエッジ部に先端の鋭
利な劈開刃をあて劈開していた。次に、この半導体レー
ザ素子をサブマウント上に実装するために、予めサブマ
ウント上に形成されたプリフォーム材薄膜上に半導体素
子をジャンクションダウン状態で載せ、プリフォーム材
薄膜に熱を加えることによりマウントしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のサブマ
ウント上にジャンクションダウンで実装される半導体レ
ーザ素子の製法の場合、半導体レーザ素子をレーザアレ
イバー形状から個々のレーザチップに分離するに当り、
ジャンクションに近い被マウント面のエッジ部に先端の
鋭利な劈開刃をあて劈開していた。ところが、現実の劈
開刃の刃先は劈開しようとしている結晶面間隔に対して
非常に大きい有限の厚さをもっているため、劈開刃をあ
て圧力を加えた被マウント面エッジ部近傍では劈開刃に
よるダメージが残る部分が生じることが問題とされてい
た。またこの状態でサブマウント上にジャンクションダ
ウンで実装されるに当たり、予めサブマウント上に形成
されたプリフォーム材薄膜上に半導体レーザ素子をジャ
ンクションダウン状態で載せ、プリフォーム材薄膜に熱
を加えることによりマウントされる場合、上記劈開ダメ
ージ部にプリフォーム材が回り込み電気的に短絡してし
まうという欠点を有していた。このためジャンクション
ダウンで実装される半導体レーザ素子は歩留りが悪く、
電気的短絡による信頼性劣化が問題とされていた。
【0006】本発明の目的は、上述した欠点のない、新
規なサブマウント上にジャンクションダウンで実装され
る半導体レーザ素子の製法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるサブマウン
ト上にジャンクションダウンで実装されている半導体レ
ーザ素子の製法は、該半導体レーザ素子の被マウント面
に絶縁膜で覆われたプリフォーム材の回り込まない程度
の深さまでのエッチングにより形成されたチッピング用
劈開溝を形成する工程を有することを主要な特徴とす
る。
【0008】すなわち、本発明の第1の解決手段に従う
半導体レーザ素子の製法は、サブマウント上にジャンク
ションダウン形態で実装される半導体レーザ素子におい
て、該半導体レーザ素子の被マウント面にエッチングに
より共振器方向に平行な溝を形成する工程と、該エッチ
ング溝を絶縁膜で被覆する工程と、該エッチング溝部を
劈開する工程を有することを特徴とする。
【0009】本発明の第2の解決手段に従う半導体レー
ザ素子の製法は、前記第1の解決手段に従う製法におい
て、エッチング溝の深さが2μm以上であることを特徴
とする。
【0010】
【作用】本発明に従う半導体レーザ素子の製法では、サ
ブマウント上にジャンクションダウンで実装される半導
体レーザ素子の被マウント面に絶縁膜で覆われたプリフ
ォーム材の回り込まない程度の深さまでのチッピング用
劈開溝をエッチングにより形成し、この劈開溝部を劈開
し個々のレーザ素子に分離する。通常のレーザではプリ
フォーム材として3μm程度の厚さのAu−Sn合金が
用いられている。また半導体レーザ素子の被マウント面
には1μm程度の厚さの金電極が形成されている。この
ためチッピング用劈開溝としては2μm以上の深さにす
ることにより、この半導体レーザ素子をサブマウント上
にジャンクションダウンで実装した場合でも、劈開ダメ
ージ部にプリフォーム材が回り込んで電気的に短絡する
ことなしにマウントすることが可能となる。このため、
ジャンクションダウンで実装されている半導体レーザ装
置が歩留り良く製作でき、信頼性の高い高出力半導体レ
ーザ装置を提供することができる。
【0011】
【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明の実施例
を述べる。
【0012】図1は、本発明の実施例の半導体レーザ素
子の製法を示す工程図であり、(A)〜(E)はそれぞ
れの工程における作製中の製品の断面図である。
【0013】図1(A)において、1はn+ −GaAs
基板、2はn−GaAsバッファ層、3はn−AlGa
Asクラッド層、4および8はAlGaAsガイド層、
5および7はAlGaAsSCH層、6はInGaAs
歪量子井戸活性層、9はp−AlGaAsクラッド層、
10はp+ −GaAsコンタクト層、11はリッジ、1
2はチッピング用劈開溝、13は絶縁膜、14はp電
極、15はn電極である。
【0014】この構造を実現するために、まず、エピタ
キシャル結晶成長装置(MOCVD法:有機金属気相成
長装置あるいはMBE法:分子線エピタキシー法)によ
り、エピ層2から10までを成長する。MOCVD法で
は、半導体薄膜成長用の原料としてトリメチルインジウ
ム(TMI)、トリエチルガリウム(TEG)、トリメ
チルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH3
を、n型ドーパントとして硫化セレン(H2 Se)、p
型ドーパントとしてジエチルジンク(DEZn)を利用
した。エピタキシャル成長温度は約700℃、成長圧力
は約0.1気圧、キャリヤガスは水素である。MBE法
では原料として金属ガリウム(Ga)、金属インジウム
(In)、金属アルミニウム(Al)、砒素(As固
体)を、n型ドーパントとしてシリコン(Si)、p型
ドーパントとして亜鉛(Zn)を利用した。エピタキシ
ャル成長温度は約650℃、成長圧力は約10-5Tor
rとしている。
【0015】次に、図1(B)に示すようにコンタクト
層10ならびにクラッド層9を加工して、幅1.5〜3
μm程度のリッジ11を形成する。そのためにフォトリ
ソグラフィーでパターニングし、これをマスクにウエッ
トエッチングあるいはドライエッチングでコンタクト層
10,クラッド層9をエッチングする。本発明の製造方
法の対象となる半導体レーザ素子はジャンクションダウ
ンで実装するため、被マウント面の平坦性を維持するた
めに、リッジ部近傍のみをエッチングするバンク構造と
している。エッチングの深さは横モードを考慮して決定
し、ガイド層8までエッチングする場合もある。次に、
図1(C)に示すようにレーザアレイバーの形状からレ
ーザチップを切り出す場合に用いられるチッピング用劈
開溝12をエッチングにより形成する。そのためにフォ
トリソグラフィーでパターニングし、このパターンをマ
スクにウエットエッチングあるいはドライエッチングで
3μm程度の深さまでエッチングする。その後、マスク
を剥離し、スパッタリング等で絶縁膜13(SiO2
等)を表面全体に形成し、リッジ上部のSiO2 等の絶
縁膜をエッチオフした後(図1(D)、Cr/Auある
いはTi/Pt/Au等のp電極14、AuGeNi等
のn電極15を形成する。次に、オーミックシンターし
て電極部まで形成する(図1(E))。ここで、p電極
の厚さは約1μmとしている。その後、レーザアレイバ
ー形状に劈開し、この状態で光出力端面にはAl23
端層による反射防止膜を、他方の端面にはSiO2 /α
−Siからなる高反射膜を形成する。次にチッピング用
劈開溝12に沿ってレーザチップの形状にチッピングす
る。
【0016】図2は、本発明の実施例に従う半導体レー
ザ素子の製法により得られた半導体レーザ素子を実装し
て作製された半導体レーザ装置を示す断面図である。図
中、16はAu/Snプリフォーム材、17はヒートシ
ンクとしてのダイヤモンドサブマウントである。
【0017】図1の工程に従って半導体レーザ素子の実
装は、作製した半導体レーザ素子をジャンクションダウ
ンでダイヤモンドサブマウント上に実装することによっ
て行う。このためにプリフォーム材16として3μm程
度のAu(80%)Sn(20%)薄膜が被マウント面
に予め形成されているダイヤモンドサブマウント17に
半導体レーザ素子を載せ、300℃程度に加熱して固着
する。
【0018】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子の製法により
得られた、サブマウント上にジャンクションダウンで実
装される半導体レーザ素子は、該半導体レーザ素子の被
マウント面に絶縁膜で覆われたプリフォーム材の回り込
まない程度の深さまでのエッチングにより形成されたチ
ッピング用劈開溝を形成し、この劈開溝部を劈開し個々
のレーザ素子に分離することにより、この半導体レーザ
素子をサブマウント上にジャンクションダウンで実装し
た場合でも、劈開ダメージ部にプリフォーム材が回り込
んで電気的に短絡することなしにマウントすることが可
能となり、ジャンクションダウンで実装されている半導
体レーザ装置が歩留り良く作製でき、信頼性の高い高出
力半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う半導体レーザ素子の製法を示す工
程図であり、(A)〜(E)はそれぞれの工程における
製品の断面図である。
【図2】本発明の実施例に従う半導体レーザ素子の製法
により得られた半導体レーザ素子を実装した半導体レー
ザ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 n+ −GaAs基板 2 n−GaAsバッファ層 3 n−AlGaAsクラッド層 4 AlGaAsガイド層 5 AlGaAsSCH層 6 InGaAs歪量子井戸活性層 7 AlGaAsSCH層 8 AlGaAsガイド層 9 p−AlGaAsクラッド層 10 p+ −GaAsコンタクト層 11 リッジ 12 チッピング用劈開溝 13 絶縁膜 14 p電極 15 n電極 16 Au/Snプリフォーム材 17 ダイヤモンドサブマウント(ヒートシンク)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉持 栄一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サブマウント上にジャンクションダウン
    形態で実装される半導体レーザ素子において、該半導体
    レーザ素子の被マウント面にエッチングにより共振器方
    向に平行な溝を形成する工程と、 該エッチング溝を絶縁膜で被覆する工程と、 該エッチング溝部を劈開する工程を有することを特徴と
    する半導体レーザ素子の製法。
  2. 【請求項2】 請求項1の半導体レーザ素子の製法にお
    いて、エッチング溝の深さが2μm以上であることを特
    徴とする半導体レーザ素子の製法。
JP6313312A 1994-12-16 1994-12-16 半導体レーザ素子の製法 Pending JPH08172238A (ja)

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