JPS611083A - 半導体レーザダイオードの電極構造 - Google Patents
半導体レーザダイオードの電極構造Info
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- JPS611083A JPS611083A JP60120155A JP12015585A JPS611083A JP S611083 A JPS611083 A JP S611083A JP 60120155 A JP60120155 A JP 60120155A JP 12015585 A JP12015585 A JP 12015585A JP S611083 A JPS611083 A JP S611083A
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- layer
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光通信用光源・情報処理端末装置用光源・各
種計測器用光源などに広く利用されている半導体レーザ
ダイオードの電極構造の改良に関する。
種計測器用光源などに広く利用されている半導体レーザ
ダイオードの電極構造の改良に関する。
半導体レーザダイオードは、通常、例えば特開昭51−
149782号公報に開示されているように、チップの
pn接合面を下側に向けて放熱体に接着する、いわゆる
[ジャンクションダウン」方式による実装法が広く用い
られ、熱放散の改善が図られている。しかし、この方式
は、一方では信頼性に関する困難な問題点を含んでいる
。以下、Ga A4 As −Ga As系結晶を用い
た半導体レーザダイオードを例にとり、従来の電極構造
とその欠点を説明する。
149782号公報に開示されているように、チップの
pn接合面を下側に向けて放熱体に接着する、いわゆる
[ジャンクションダウン」方式による実装法が広く用い
られ、熱放散の改善が図られている。しかし、この方式
は、一方では信頼性に関する困難な問題点を含んでいる
。以下、Ga A4 As −Ga As系結晶を用い
た半導体レーザダイオードを例にとり、従来の電極構造
とその欠点を説明する。
第1図は従来の電極構造を示す断面図である。
まず、n−GaAs基板1上に、n G aI−I
AlzAsクラッド層(x二0.3〜0.7)2.n−
Gal−7AZJ A s活性層(V−0〜0−2 )
3 、p G a + −zA7Asクラッド層(
x =0.3−0.7 ) 4 、およびn−GaAs
表面層5をエピタキシャル成長させ、レーザダイオード
用半導体結晶が得られる。
AlzAsクラッド層(x二0.3〜0.7)2.n−
Gal−7AZJ A s活性層(V−0〜0−2 )
3 、p G a + −zA7Asクラッド層(
x =0.3−0.7 ) 4 、およびn−GaAs
表面層5をエピタキシャル成長させ、レーザダイオード
用半導体結晶が得られる。
次いで、例えばZnの選択拡散法などを用い、n−Ga
As表面層5を突き抜けてGa、−LA4Asクラッド
層4に達する細長いストライプ状のp−GaAs層6を
形成し、電流狭窄構造を作る。
As表面層5を突き抜けてGa、−LA4Asクラッド
層4に達する細長いストライプ状のp−GaAs層6を
形成し、電流狭窄構造を作る。
さらに、n−GaAs表面層5およびp−GaAs層6
上にCrを数百人の厚さに被着した電極層7と、その上
にAuを数p、m被着した電極層8を設け、p側オーミ
ック電極を形成する。また、n−GaAs基板1の下面
にはAu Ge −Ni −Auを数pm被着してn側
オーミック電極9を形成する。
上にCrを数百人の厚さに被着した電極層7と、その上
にAuを数p、m被着した電極層8を設け、p側オーミ
ック電極を形成する。また、n−GaAs基板1の下面
にはAu Ge −Ni −Auを数pm被着してn側
オーミック電極9を形成する。
このように形成したウェーハを分割し、第2図に示すチ
ップ10とすることにより、ファプリーペロー共振器が
得られる。同図においては簡単のため2,3,4,5.
7の各層は一括して、またストライプ状のp−GaAs
層6は破線により示し、これと直角方向の反射端面とな
る呵開面11には外気との接触を遮断するためパッシベ
ーション膜12を被着する。なお、p−GaAs層6に
平行な端面にはパッシベーション膜を被着し、または被
着せずそのままとしてもよい。以下、この端面にはパッ
シベーション膜を設けないものとして説明する。
ップ10とすることにより、ファプリーペロー共振器が
得られる。同図においては簡単のため2,3,4,5.
7の各層は一括して、またストライプ状のp−GaAs
層6は破線により示し、これと直角方向の反射端面とな
る呵開面11には外気との接触を遮断するためパッシベ
ーション膜12を被着する。なお、p−GaAs層6に
平行な端面にはパッシベーション膜を被着し、または被
着せずそのままとしてもよい。以下、この端面にはパッ
シベーション膜を設けないものとして説明する。
次いで、チップlOは良好な熱放散が行なわれるように
、サブマウント上にポンディングされる。第3図はこの
状態を示し、チップ10はP側オーミック電極8を下に
してサブマウント13上にポンディングされている。な
お、第3図はチップ10のストライプ状のp−GaAs
層6を含みサブマウント13のポンディング面に垂直な
切断面で切断した断面図である。ここで、チップ10は
例えばAuSnよりなるハンダ14を用いてサブマウン
)13に電着接合されている。
、サブマウント上にポンディングされる。第3図はこの
状態を示し、チップ10はP側オーミック電極8を下に
してサブマウント13上にポンディングされている。な
お、第3図はチップ10のストライプ状のp−GaAs
層6を含みサブマウント13のポンディング面に垂直な
切断面で切断した断面図である。ここで、チップ10は
例えばAuSnよりなるハンダ14を用いてサブマウン
)13に電着接合されている。
しかし、このような従来の電極構造では次に述べるよう
に、信頼性の面で重大な欠点があった。
に、信頼性の面で重大な欠点があった。
すなわち、長期間の動作テスト中に劣化した素子を詳細
、に調べた結果、レーザ光の出射する端面11近傍にハ
ンダ14やp側電極7,8を構成す気的に短絡状態にな
る劣化モードがあることが見出された。
、に調べた結果、レーザ光の出射する端面11近傍にハ
ンダ14やp側電極7,8を構成す気的に短絡状態にな
る劣化モードがあることが見出された。
上記の現象は、チップ10の反射端面11の活性層付近
の温度上昇が他の部分に比較して著るしく大きいため生
じるものである。すなわち、端面11付近では「レーザ
光の吸収による端面付近の 1温度上昇十端面
付近の結晶欠陥のための非発光性電流による発熱」が生
じて端面付近を流れる電流の増加をきたし、このためさ
らに端面付近の温度上昇が生じる、という正のフィード
バック機構により、著るしく温度が上昇するものと思わ
れる。
の温度上昇が他の部分に比較して著るしく大きいため生
じるものである。すなわち、端面11付近では「レーザ
光の吸収による端面付近の 1温度上昇十端面
付近の結晶欠陥のための非発光性電流による発熱」が生
じて端面付近を流れる電流の増加をきたし、このためさ
らに端面付近の温度上昇が生じる、という正のフィード
バック機構により、著るしく温度が上昇するものと思わ
れる。
本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、
端面11付近にあるハンダやp側電極金属の半導体結晶
中への拡散、半導体結晶と上記金属との合金化反応を防
止することを目的としたものである。
端面11付近にあるハンダやp側電極金属の半導体結晶
中への拡散、半導体結晶と上記金属との合金化反応を防
止することを目的としたものである。
このため、本発明においては半導体結晶の主面(p−G
a As層6が存在する面)の端部にハンダの阻止層を
被着して、ハンダやp側電極金属の半導体結晶中への拡
散、半導体結晶と上記金属との合金化反応を防止する。
a As層6が存在する面)の端部にハンダの阻止層を
被着して、ハンダやp側電極金属の半導体結晶中への拡
散、半導体結晶と上記金属との合金化反応を防止する。
また、」二記阻止層を設けることにより、端面11付近
を流れる電流が減少し、端面11付近の温度上昇が少な
くなり、ハンダや電極金属の半導体中への拡散、半導体
と金属との合金化反応を抑制することができる。
を流れる電流が減少し、端面11付近の温度上昇が少な
くなり、ハンダや電極金属の半導体中への拡散、半導体
と金属との合金化反応を抑制することができる。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
第4図において前記第1図で示したと同様に、基板l上
にクラッド層2.活性層3.クラッド層4、表面層5を
設け、かつストライプ状のp−Ga As層6を形成し
、さらに基板1の下面にn側オーミック電極9を設ける
。次いで表面層5およびp−GaAs層6上に、スパッ
タ法、CVD法などにより厚さ約5ooAの313 N
+ (チッ化シリコン)膜15を被着した後、ホトエツ
チングにより上記313 N4 膜15に電極窓16を
あける。なお、電極窓16はウェーハを分割して鎖線蓼 で示すようにチップにした場合、チップの開端面11か
ら電極窓16までの距離ノの範囲はSi3N4膜15が
残るようにする。
にクラッド層2.活性層3.クラッド層4、表面層5を
設け、かつストライプ状のp−Ga As層6を形成し
、さらに基板1の下面にn側オーミック電極9を設ける
。次いで表面層5およびp−GaAs層6上に、スパッ
タ法、CVD法などにより厚さ約5ooAの313 N
+ (チッ化シリコン)膜15を被着した後、ホトエツ
チングにより上記313 N4 膜15に電極窓16を
あける。なお、電極窓16はウェーハを分割して鎖線蓼 で示すようにチップにした場合、チップの開端面11か
ら電極窓16までの距離ノの範囲はSi3N4膜15が
残るようにする。
ウェーハに上記の電極窓16を構成した後、電極窓内の
表面層5および上面のSi、N4膜15の全面に、第5
図に示すようにp側木−ミック電極となるCr @17
、 Mo層18.Au層19を、それぞれ約2000
1.約zoom、約1 、5 p−rrrの厚さに蒸着
する。次いでホトエツチングにより、第4図で破線20
により図示したように、電極窓16よりもやや大きめに
残るようにAu層19を選択エツチングして、p側電極
を形成する。その後、第5図に示すようにウェーハを分
割したのち、端面11にパッシベーション膜12を被着
すればチップ21が完成する。
表面層5および上面のSi、N4膜15の全面に、第5
図に示すようにp側木−ミック電極となるCr @17
、 Mo層18.Au層19を、それぞれ約2000
1.約zoom、約1 、5 p−rrrの厚さに蒸着
する。次いでホトエツチングにより、第4図で破線20
により図示したように、電極窓16よりもやや大きめに
残るようにAu層19を選択エツチングして、p側電極
を形成する。その後、第5図に示すようにウェーハを分
割したのち、端面11にパッシベーション膜12を被着
すればチップ21が完成する。
第6図はこのようにして得られたチップ21を、p側電
極8を下にしてサブマウント13に、−例としてAu
Snよりなるハンダを用いてポンディングした状態を示
す断面図である。ここで、上記第6図は破線で示したp
−GaAs層6を含みサブマウント13のポンディング
面に直角方向の切断線による断面図であり、p側電極の
端部には、第4図に示した幅えなるS i 3 N 4
膜よりなるハンダ阻止層15が設けられている。
極8を下にしてサブマウント13に、−例としてAu
Snよりなるハンダを用いてポンディングした状態を示
す断面図である。ここで、上記第6図は破線で示したp
−GaAs層6を含みサブマウント13のポンディング
面に直角方向の切断線による断面図であり、p側電極の
端部には、第4図に示した幅えなるS i 3 N 4
膜よりなるハンダ阻止層15が設けられている。
また、Au層19は第5図および第6図に示すようにチ
ップ端22かられずかの距離dだけチップの内側に引き
込んだ形状にしである。゛このようにすることにより、
チップの端部22付近でのハンダ14のぬれを適当な状
態に抑制でき、かつ共振反射面を製作する際の襞間作業
を容易にしている。
ップ端22かられずかの距離dだけチップの内側に引き
込んだ形状にしである。゛このようにすることにより、
チップの端部22付近でのハンダ14のぬれを適当な状
態に抑制でき、かつ共振反射面を製作する際の襞間作業
を容易にしている。
なお実測結果によれば、S l 3 N 4 膜15の
幅乏は約10JLm、Au層19の端面からの引き込み
距#dは約571mが適当であった。
幅乏は約10JLm、Au層19の端面からの引き込み
距#dは約571mが適当であった。
以上のように、チップ端部にS l 3 N %膜15
によるハンダ阻止層を設けることにより、動作中に最も
高温となるチップの反射端面1工の端部22付近の半導
体結晶の、電極金属17,18.19やハンダ14との
直接接触が解消される。また、p側電極金属やハンダは
、S 13 N 4膜15中に極めて拡散しにくく、チ
ップ端部での半導体結晶中への拡散や合金化反応を防止
することができ、従来の欠点を完全に解消することがで
きる。
によるハンダ阻止層を設けることにより、動作中に最も
高温となるチップの反射端面1工の端部22付近の半導
体結晶の、電極金属17,18.19やハンダ14との
直接接触が解消される。また、p側電極金属やハンダは
、S 13 N 4膜15中に極めて拡散しにくく、チ
ップ端部での半導体結晶中への拡散や合金化反応を防止
することができ、従来の欠点を完全に解消することがで
きる。
従来、チップ端部をハンダ層に直接接触させない方法と
して、チップ端部をサブマウント端面よりもせり出して
マウントする、いわゆるオーへ−ハング構造が用いられ
ていた。しかし、この方法ではチップ端部に非発光性の
無効電流が流れ、かつチップ端部の熱放散が極めて悪く
なるので、本発明のような効果は得られない。
して、チップ端部をサブマウント端面よりもせり出して
マウントする、いわゆるオーへ−ハング構造が用いられ
ていた。しかし、この方法ではチップ端部に非発光性の
無効電流が流れ、かつチップ端部の熱放散が極めて悪く
なるので、本発明のような効果は得られない。
一方、本発明の構造においては、チップ端部は薄いハン
ダ阻止層15を介してハンダ層14と密接しているので
、熱放散が悪化するおそれはない。また、ハンダ阻止層
15に熱伝導性のよいベリリヤ(Be O)などを用い
れば、十分な熱放散がなされ、十分な効果が得られる。
ダ阻止層15を介してハンダ層14と密接しているので
、熱放散が悪化するおそれはない。また、ハンダ阻止層
15に熱伝導性のよいベリリヤ(Be O)などを用い
れば、十分な熱放散がなされ、十分な効果が得られる。
なお本実施例では、半導体材料をGa As −GaA
LAs系材料としたが、In P−In Ga AsP
系材料など他のレーザダイオード用半導体材料に対して
も適用できる。また、上記実施例ではハンダ阻止層とし
て313 N4 膜を例にとったが、その他All
03 、S iol AZ20膜複合膜。
LAs系材料としたが、In P−In Ga AsP
系材料など他のレーザダイオード用半導体材料に対して
も適用できる。また、上記実施例ではハンダ阻止層とし
て313 N4 膜を例にとったが、その他All
03 、S iol AZ20膜複合膜。
リンガラス−3in2複合膜、Bed、および以上を適
当に組合せた複合膜、またポリイミド系レジンで代表さ
れる耐熱性合成樹脂を用いることもできる。
当に組合せた複合膜、またポリイミド系レジンで代表さ
れる耐熱性合成樹脂を用いることもできる。
また、ハンダ阻止層の幅1は、2アプリ−ペロー共振器
の長さの20%程度にまで設けることは可能であり、幅
300 #Lmの共振器に対しては、ハンダ阻止層の幅
は約60 p、、mとなる。
の長さの20%程度にまで設けることは可能であり、幅
300 #Lmの共振器に対しては、ハンダ阻止層の幅
は約60 p、、mとなる。
以上説明したように、本発明の電極構造によるときはチ
ップ端部の過大な温度上昇を防止し、素子の劣化を防止
することができる。
ップ端部の過大な温度上昇を防止し、素子の劣化を防止
することができる。
第1図は従来の電極構造のウェーハの断面を示す斜視図
、第2図は従来の電極構造によるチップを示す斜視図、
第3図は従来の電極構造のチップをサブマウント上に取
付けた状態を示す断面図、第4図は本発明の電極構造の
ウェーハを示す斜視図、第5図は同じくチップを示す斜
視図、第6図は本発明の電極構造のチップをサブマウン
ト上に取付けた状態を示す断面図である。 1・・・n−GaAs基板、11・・・引開面(レーザ
光出射面)、13・・・サブマウント、14・・・ハン
ダ、15・・・チッ化シリコン膜(ハンダ阻止層)、1
7−・・Cr層、 l 8−・・Mo層、19−Au層
。 A?7 図 オ 乙 図
、第2図は従来の電極構造によるチップを示す斜視図、
第3図は従来の電極構造のチップをサブマウント上に取
付けた状態を示す断面図、第4図は本発明の電極構造の
ウェーハを示す斜視図、第5図は同じくチップを示す斜
視図、第6図は本発明の電極構造のチップをサブマウン
ト上に取付けた状態を示す断面図である。 1・・・n−GaAs基板、11・・・引開面(レーザ
光出射面)、13・・・サブマウント、14・・・ハン
ダ、15・・・チッ化シリコン膜(ハンダ阻止層)、1
7−・・Cr層、 l 8−・・Mo層、19−Au層
。 A?7 図 オ 乙 図
Claims (1)
- レーザ光出射面近傍のp側オーミック電極の基板側に、
上記電極のサブマウントボンディング用のハンダに対す
る阻止層を設けることを特徴とする半導体レーザダイオ
ードの電極構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60120155A JPS611083A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | 半導体レーザダイオードの電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60120155A JPS611083A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | 半導体レーザダイオードの電極構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS611083A true JPS611083A (ja) | 1986-01-07 |
Family
ID=14779314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60120155A Pending JPS611083A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | 半導体レーザダイオードの電極構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS611083A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5790577A (en) * | 1995-10-05 | 1998-08-04 | Nippondenso Co., Ltd. | High output semiconductor laser element having robust electrode structure |
KR100421134B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 레이저 다이오드의 플립 칩 본딩 방법 |
JP2010074195A (ja) * | 2002-03-28 | 2010-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 支持体上にフリップ−チップ−マウンティングするための発光ダイオードチップ及びその製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4938593A (ja) * | 1972-08-11 | 1974-04-10 | ||
JPS568889A (en) * | 1979-06-12 | 1981-01-29 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser |
-
1985
- 1985-06-03 JP JP60120155A patent/JPS611083A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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JPS4938593A (ja) * | 1972-08-11 | 1974-04-10 | ||
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JP2010074195A (ja) * | 2002-03-28 | 2010-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 支持体上にフリップ−チップ−マウンティングするための発光ダイオードチップ及びその製造方法 |
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