KR100588705B1 - 반도체 레이저 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

반도체 레이저 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100588705B1
KR100588705B1 KR1020040001798A KR20040001798A KR100588705B1 KR 100588705 B1 KR100588705 B1 KR 100588705B1 KR 1020040001798 A KR1020040001798 A KR 1020040001798A KR 20040001798 A KR20040001798 A KR 20040001798A KR 100588705 B1 KR100588705 B1 KR 100588705B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
heat sink
recess
laser device
Prior art date
Application number
KR1020040001798A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040064644A (ko
Inventor
고하라나오키
이와모토노부유키
다카모리아키라
마츠다도시오
Original Assignee
마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 filed Critical 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Publication of KR20040064644A publication Critical patent/KR20040064644A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100588705B1 publication Critical patent/KR100588705B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48464—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area also being a ball bond, i.e. ball-to-ball
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02255—Out-coupling of light using beam deflecting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은 높은 정밀도 및 신뢰도로 반도체 레이저 소자를 반도체 기판 상에 장착함으로써 높은 위치 정밀도로 레이저 빔을 출사하는 청색광 반도체 레이저 장치 및 그 장치의 제조 방법을 제공한다. 반도체 기판의 표면의 오목부는 SiN층(105), Ti층(110a 및 110b), Au층(111a 및 111b), 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114)으로 코팅된 p형층(100)을 구비한다. 반도체 레이저 소자(10)는 Au층(111b) 상에 위치 고정된다. 히트 싱크층(113)은 Au층(111a) 및 Ti층(110b) 사이에 삽입되고, 두께가 대략 20㎛이다. 레이저 빔(LB)을 반사하는 반사부(50)는 청색광 레이저 빔에 대해 높은 굴절률을 제공하는 반사층으로서 Al층(116) 및 유전체층(117)을 표면에 포함한다.
청색광 반도체 레이저 장치, 반도체 레이저 소자, 반사부, p형층, 유전체층

Description

반도체 레이저 장치 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR LASER APPARATUS AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에서의 광 픽업 장치(1000)의 사시도.
도 2는 광 픽업 장치(1000)의 단면도.
도 3은 광 픽업 장치(1000)의 반도체 레이저 장치(1)의 사시도.
도 4는 도 3에 나타내는 라인 A-A를 따라 부분적으로 절단한 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 5의 (a)는 오목부(115)가 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 5의 (b)는 SiN층(105)이 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 6의 (a)는 Ti층(110a) 및 Au층(111a)이 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 6의 (b)는 히트 싱크층(113)이 오목부(115)의 바닥면에 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 7의 (a)는 Ti층(110b) 및 Au층(111b)이 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 7의 (b)는 땜납층(114)이 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 8의 (a)는 오목부(11)가 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 8의 (b)는 반도체 레이저 소자(10)가 땜납층(114)과 접착되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(1)의 단면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에서의 광 픽업 장치의 반도체 레이저 장치(2)의 부분 사시도.
도 10은 도 9에 나타내는 라인 B-B를 따라 부분적으로 절단한 반도체 레이저 장치(2)의 단면도.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에서의 광 픽업 장치의 반도체 레이저 장치(3)의 부분 사시도.
도 12의 (a)는 Al층(116) 및 유전체층(117)이 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(3)의 단면도.
도 12의 (b)는 반사부(50)를 덮는 영역을 제외하고 Al층(116) 및 유전체층(117)이 형성되었을 때의 프로세스에서 반도체 레이저 장치(3)의 단면도.
본 발명은 광 픽업 장치 등에서 사용하는 반도체 레이저 장치 및 그 제조 방 법에 관한 것이다.
광 픽업 장치는 예를 들어, 레이저 빔을 대상 광 디스크에 출사하는 반도체 레이저 소자와, 광 디스크에서 반사된 레이저 빔을 수광하는 광검출 소자와, 수광된 레이저 빔에 기초하여 광검출 소자에 의해 발생되는 전기 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함한다.
최근에, 장치의 소형화 및 각 광학 소자의 얼라인먼트 조정을 간략화하기 위해, 상술한 반도체 레이저 소자, 광검출 소자 및 신호 처리 회로가 하나의 반도체 기판 상에 증착된 광학 시스템 일체 구동형 반도체 레이저 장치라고 칭해지는 것이 개발되었다(일본 공개특허 소64-27288호 공보).
광학 시스템 일체 구동형 반도체 레이저 장치를 이용하는 경우에, 반도체 레이저 소자 및 광검출 소자가 동일한 기판 상에 형성된 때에, 높은 정밀도를 갖고 주어진 위치에 반도체 레이저 소자를 고정시킬 필요가 있다. 이것은 레이저 빔이 출사되는 광 디스크에 비해 반도체 레이저 소자의 위치 정밀도가 장치의 성능에 더욱 큰 영향을 주기 때문이다. 다시 말하면, 장치의 성능은 반도체 레이저 소자가 낮은 정밀도를 갖고 위치 결정되어 부착되는 경우 저하된다.
일본 공개특허 평9-326535호 공보에는 반도체 레이저 소자를 기판에 부착할 때의 정밀도를 확보하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 미리 기판에 오목부가 형성되고, 레이저 빔을 출사하는 소스인 반도체 레이저 소자의 범프(bump) 전극이 오목부에 삽입되어 있다.
일본 공개특허 평9-326535호 공보에 개시되어 있는 기술은 반도체 레이저 소 자의 부착 정밀도를 어느 정도까지는 증가시키는데 성공하였지만, 기판 두께 방향(오목부 깊이 방향)을 따라 반도체 레이저 소자를 위치 결정하여 부착하는 데에는 아래의 이유로 아직까지 불만족스럽다. 반도체 레이저 소자는 반도체 기판의 표면에 미리 형성된 금(Au)으로 구성된 전극 상에 납땜된다. 납땜에 의한 접착 프로세스 중에, 땜납의 주석(Sn) 성분과 전극의 Au 성분 사이에서 화학 반응이 일어나서, 바닥면과 반도체 레이저 소자 사이의 거리가 원하는 거리에서 벗어나게 된다.
광 픽업 장치의 반도체 레이저 장치에서, 반도체 레이저 소자로부터 출사된 레이저 빔은 반도체 레이저 소자 근처에 위치되는 반사부에서 반사되어, 기판 두께 방향으로 장치 외부를 향해 출사된다. 여기에서, 반도체 레이저 소자가 기판 두께 방향을 따라 원하는 위치에서 벗어난 경우, 출사된 레이저 빔이 도달하는 반사부 상의 위치도 또한 원하는 위치에서 벗어난다. 이로 인해, 장치의 주표면의 방향을 따라 반사된 레이저 빔이 벗어나게 된다. 그러한 레이저 빔의 벗어남이 반도체 레이저 장치의 제조 공정에서 예상되는 경우, 각 반도체 레이저 장치에 대해 반도체 레이저 소자와 광 디스크 사이에 증착되는 광학 장치(예컨대, 홀로그램)의 위치 조정을 행하는 것이 필요하다. 그러나, 이러한 위치 조정은 번거롭고 복잡하다.
상술한 바와 같이, 반도체 레이저 장치에서, 반도체 레이저 소자로부터 출사된 레이저 빔은 반도체 레이저 소자 근처에 위치된 반사부에서 반사되어, 기판 두께 방향의 장치 외부를 향해 출사된다. 상술한 2개의 문헌(일본 공개특허 소64-27288호 및 평9-326535호 공보)에서는, 레이저 빔을 반사하는 반사층으로서 Au층을 사용하는 것으로 가정하고, 반도체 레이저 소자로부터 출사된 레이저 빔은 적색광 내지 자외광의 파장을 갖는 것으로 가정한다. 그러나, Au층은 반도체 레이저 소자로부터 출사될 수 있는 청색광에는 적합하지 않다. 이것은 청색광에 대한 Au층의 반사율이 재료 물성으로 인해 적색 내지 자외광에 대한 반사율보다 낮기 때문이다. 다시 말해서, 반도체 레이저 장치가 청색광을 출사할 수 있다는 가정 하에서, 청색광을 높은 반사율로 반사하는 반사층을 채용하는 것이 필수 불가결하다.
종래부터 Al로 구성된 반사층이 청색광을 반사할 때 높은 반사율을 갖는 것이 알려져 있다. 그러나, 반도체 레이저 장치에서 반사층으로서 Al층을 사용할 가능성은 전혀 논의된 바 없으며, 그것을 달성하기 위한 프로세스도 제안된 바 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 정밀도 및 신뢰도를 갖고 반도체 기판 상에 반도체 레이저 소자를 장착함으로써 달성되는 높은 위치 정밀도로 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 장치 및 이러한 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
(1) 상기 목적은 반도체 레이저 장치에 의해 실현되며, 상기 반도체 레이저 장치는 주표면에 오목부를 구비하고, 오목부의 측벽에는 레이저 빔을 수광하여 수광된 레이저 빔을 기판 두께 방향의 외부로 반사하는 광 반사기를 구비하는 반도체 기판과, 상기 오목부 내에 장착되어 반도체 기판의 주표면에 대체로 평행한 방향으로 광 반사기를 향해 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 소자와, 상기 오목부의 바닥면에 형성되어, 기판 두께 방향으로 반도체 레이저 소자의 위치를 조정하고, 반도체 레이저 소자가 동작할 때 발생되는 열을 반도체 기판을 향해 새어 나가게 하는 히트 싱크층과, 오목부의 바닥면에 면하는 반도체 레이저 소자의 표면과 접촉하여 형성되는 접착층과, 히트 싱크층 및 접착층 사이에 매설되어, 전기 전도성을 갖고 히트 싱크층 및 접착층 사이에서 확산이 발생하는 것을 방지하는 확산 방지층을 포함한다.
상술한 바와 같이, 반도체 레이저 장치는 히트 싱크층 및 접착층 사이에 삽입되는 확산 방지층을 구비한다. 확산 방지층은 반도체 레이저 소자가 접착층에 접착될 때 히트 싱크층 및 접착층 사이에 확산이 일어나는 것을 방지하므로, 접착층 및 금속 전극층의 볼륨의 변화를 방지한다. 히트 싱크층과 접착층이 그들 사이에 상기 확산 방지층이 없이 직접 접촉하고 있는 종래의 반도체 레이저 장치에서는, 상기 층들의 구성 요소가 다른 층으로 서로 확산하므로, 반도체 레이저 소자를 부착할 때 위치 정밀도를 확보하기 어렵게 된다. 반대로, 본 발명의 반도체 레이저 장치는 상기 층들 사이에 삽입된 확산 방지층이 상기 층들의 구성 요소가 다른 층으로 서로 확산하는 것을 방지하기 때문에, 반도체 레이저 소자를 부착할 때 위치 정밀도를 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명의 반도체 레이저 장치는 반도체 레이저 소자가 높은 정밀도 및 신뢰도를 갖고 반도체 기판 상에 장착되기 때문에, 높은 위치 정밀도를 갖고 레이저 빔을 출사한다.
(2) (1)의 반도체 레이저 장치에서는, 확산 방지층이 히트 싱크층 또는 접착층과 반응함으로써 합금상(alloy phase)을 형성하지 않는 하나 이상의 구성 요소로 구성될 수 있고, 전기적으로 오옴 특성을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 히트 싱크 층 및 접착층 사이에 전기적인 오옴 특성을 확실히 얻을 수 있고, 상기 층들의 구성 요소가 다른 층으로 서로 확산하는 것이 방지된다.
(3) (2)의 반도체 레이저 장치에서는, 접착층은 땜납으로 구성되고, 히트 싱크층은 Au로 구성되며, 확산 방지층은 Ti 또는 TiW로 구성되고 히트 싱크층보다 얇다. 이러한 구성은 (2)의 반도체 레이저 장치에 의해 제공되는 효과에 덧붙여, 반도체 레이저 소자 및 반도체 기판 사이에 높은 전기 전도성 및 열 전달을 확보하는 효과를 제공한다.
(4) (3)의 반도체 레이저 장치에서는, 접착층 및 확산 방지층 사이에 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층이 삽입되어도 된다. 이러한 구성은 접착층과 확산 방지층 사이의 접착을 향상시키므로, 바람직하다.
이러한 구성이 이루어질 때, 얇은 금속층내의 Au 또는 Pt는 접착층내의 Sn과 반응한다. 그러나, 얇은 금속층은 히트 싱크층보다 더 얇기 때문에, 반응으로 인한 얇은 금속층의 크기 변화는 작은 범위로 제한된다.
또, 얇은 금속층이 접착층 및 확산 방지층 사이에 삽입될 때, 층 표면은 얇은 금속층이 동일한 두께의 확산 방지층으로 대체될 때보다 균일해진다(1층 구조). 이것은 반도체 레이저 소자가 높은 위치 정밀도를 갖고 접착(장착)될 수 있게 하는 유익한 효과를 제공한다. 이것은 또한 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층이 확산 방지층보다 고가이기 대문에, 모든 층이 얇은 금속층으로 이루어진 경우에 비해 비용을 절감하는 유익한 효과를 제공한다.
(5) (3)의 반도체 레이저 장치에서는, Ti 또는 TiW로 구성된 층 및 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층이 오목부의 바닥면 및 히트 싱크층 사이에 삽입되어도 된다. 이러한 구성은 히트 싱크층에만 한정된 때보다 더 높은 정밀도를 갖는 위치에(기판 두께 방향에) 반도체 레이저 소자를 한정되게 할 수 있으므로, 바람직하다.
(6) (5)의 반도체 레이저 장치에서는, 얇은 금속층(Au 또는 Pt)은 히트 싱크층보다 더 얇아도 된다. 이러한 구성은 반도체 레이저 소자가 높은 위치 정밀도를 갖고 접착(장착)될 수 있게 하므로, 바람직하다.
(7) 청구항 3의 반도체 레이저 장치에 있어서, 상기 광 반사기는 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층으로 표면이 형성되고, 반도체 기판의 주표면에 대하여 대체로 45도의 경사를 갖는다. 이러한 구성은 광 반사기의 표면이 레이저 빔(특히 600㎚ 이상의 파장을 갖는 것)에 대해 높은 반사율을 갖는 반사 구조를 가질 수 있게 하므로, 고품질의 저비용 반도체 레이저 장치를 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
여기에서, 대체로 45도의 경사는 45 ±5도의 경사를 나타낸다.
(8) (7)의 반도체 레이저 장치에서는, 광 반사기의 표면의 얇은 금속층이 접지되어도 된다. 이러한 구성은 장치를 노이즈로부터 보호하기 때문에 바람직하다.
(9) (3)의 반도체 레이저 장치에서는, 광 반사기는 Au 또는 Pt로 구성된 바닥층으로서 얇은 금속층, Al로 구성된 층 및 상부층으로서 유전체층을 포함하는 다층 구조이어도 되고, 유전체층의 표면은 반도체 기판의 주표면에 대하여 대체로 45도의 경사를 갖는다. 이러한 구성은 광 반사기의 표면이 청색 레이저 빔(400㎚ 내지 600㎚의 파장을 갖는 것)에 대해 높은 반사율을 갖는 반사 구조를 가질 수 있게 하므로, 고품질의 저비용 반도체 레이저 장치를 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
여기에서, 대체로 45도의 경사는 45 ±5도의 경사를 나타낸다.
유전체층은 SiOx(x
Figure 112004000996327-pat00001
2) 또는 MgF2, 또는 Al2O3, AlF3, CaF2, LiF, CeO 2 등으로 이루어진다.
확산 방지층이 얇은 금속층내의 Au와 Al 사이의 반응을 방지하여 위치 정밀도를 확보하는데 공헌하기 때문에, 반도체 레이저 장치는 얇은 금속층 및 Al로 구성된 층 사이에 삽입되는 Ti 또는 TiW로 구성된 확산 방지층을 갖는 것이 바람직하다.
(10) (9)의 반도체 레이저 장치에서는, 광 반사기의 표면의 얇은 금속층이 접지되어도 된다. 이러한 구성은 장치를 노이즈로부터 보호하므로 바람직하다.
(11) (3)의 반도체 레이저 장치에서는, 반도체 기판은 오목부 근처의 영역에, 레이저 빔을 수광하는 광검출 소자부, 광검출 소자부에 의해 발생된 전기 신호를 처리하는 신호 처리 회로부 및 반도체 레이저 장치로부터 신호가 입력되거나 반도체 장치의 외부로 신호가 출력되는 접착 패드부를 갖고, 신호 처리 회로부 및 접착 패드부가 형성되는 영역에서의 반도체 기판의 가장 바깥쪽 표면이 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층으로 덮여져 있다. 이러한 구성은 반도체 기판의 가장 바깥쪽 표면의 얇은 금속층이 차광 기능을 갖고 회로 동작을 안정화시키며, 접착 패드부에서 얇은 금속층이 와이어 접착을 행할 때 우수한 오옴 특성을 형성하는데 공헌하기 때문에, 바람직하다. 또한, Au 또는 Pt로 구성된 층으로 덮여진 표면은 부식에 대하여 장치를 보호하는데 공헌한다.
(12) (11)의 반도체 레이저 장치에서는, 신호 처리 회로부 및 접착 패드부가 형성되어 있는 영역을 덮는 얇은 금속층이 상기 반도체 레이저 장치의 외부로부터 외부 단자를 통해 임의의 전압이 인가될 수 있도록 외부 단자에 접속되어 있다.
(13) 상기 목적은 또한 (1)의 반도체 레이저 장치를 갖는 광 픽업 장치에 의해 실현된다. 이로 인해, 광 픽업 장치가 (1)의 반도체 레이저 장치에 의해 제공되는 유익한 효과를 가질 수 있다.
(14) 상기 목적은 또한 반도체 레이저 장치를 제조하는 방법에 의해 실현되며, 상기 방법은 이방성 에칭에 의해 반도체 기판에 오목부를 형성하여 상기 오목부의 측벽이 반도체 기판의 주표면에 대하여 대체로 45도의 경사를 갖게 하는 오목부 형성 단계와, 상기 오목부 형성 단계 후에, 플라즈마 CVD법에 의해 오목부의 바닥면에 원하는 두께를 갖는 SiN층을 형성하는 SiN층 형성 단계와, 상기 SiN층 형성 단계 후에, 스퍼터링법에 의해 SiN층을 포함하는 오목부의 전체 표면 상에 Ti 또는 TiW로 구성된 층을 형성한 후, 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층 상에 Au 또는 Pt로 구성된 층을 형성하는 적층 단계와, 상기 적층 단계 후에, 도금법에 의해 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층 상에 Au로 구성된 히트 싱크층을 형성하는 히트 싱크층 형성 단계와, 상기 히트 싱크층 형성 단계 후에, 스퍼터링법에 의해 상기 히트 싱크층을 Ti 또는 TiW로 구성되어 히트 싱크층보다 얇은 층으로 덮은 후, 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층을 Au 또는 Pt로 구성된 층으로 덮는 피복 단계와, 상기 피복 단계 후에, 납땜에 의해 상기 히트 싱크층을 덮은 Au 또는 Pt로 구성된 층과 반도체 레이저 소자를 접착하는 접착 단계를 포함하며, 상기 피복 단계에서, 상기 Au 또는 Pt 로 구성된 층은 히트 싱크층보다 얇게 형성된다.
상술한 바와 같이, 반도체 레이저 장치 제조 방법에서는, 도금법에 의해 형성된 히트 싱크층(Au)은 Ti 또는 TiW로 구성된 층으로 덮은 후, Au 또는 Pt로 구성된 층으로 덮여지며, 이들 2개의 층은 히트 싱크층보다 얇고, 납땜에 의해 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층과 반도체 레이저 소자가 접착된다. 이러한 구성은 반도체 레이저 소자가 접착될 때 땜납의 Sn이 히트 싱크층의 Au와 반응하는 것을 방지하므로, 반도체 레이저 소자가 높은 정밀도 및 신뢰도를 갖고 반도체 기판 상에 장착될 수 있게 한다.
따라서, 본 발명의 반도체 레이저 장치 제조 방법은 이 방법으로 인해 반도체 레이저 소자가 높은 정밀도 및 신뢰도를 갖고 반도체 기판 상에 장착될 수 있게 하므로, 높은 위치 정밀도를 갖고 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 장치를 제조할 수 있다.
반도체 레이저 소자가 접착될 때, 땜납과 Au 또는 Pt로 구성된 층 사이에 확산이 일어날 수 있다. 그러나, Au 또는 Pt로 구성된 층은 히트 싱크층보다 두껍기 때문에, 반도체 레이저 소자의 위치 정밀도는 히트 싱크층이 땜납층에 직접 접착되는 경우보다는 높다.
여기에서, 대체로 45도의 경사는 45 ±5도의 경사를 나타낸다.
(15) (14)의 반도체 레이저 장치 제조 방법은 피복 단계 및 접착 단계의 사이에, Au 또는 Pt로 구성된 층을 Al로 구성된 층으로 덮은 후, Al로 구성된 층을 유전체층으로 덮는 제 2 피복 단계를 추가로 포함해도 된다.
이러한 구성은 광 반사기의 표면이 레이저 빔(대략 400∼600㎚의 파장을 갖는 것)에 대하여 높은 반사율을 갖는 반사 구조를 가질 수 있게 하므로 바람직하다.
(16) (14)의 반도체 레이저 제조 방법은 상기 피복 단계 및 접착 단계의 사이에, Au 또는 Pt로 구성된 층을 Al로 구성된 층으로 덮은 후, Al로 구성된 층을 유전체층으로 덮는 제 2 피복 단계와, 상기 오목부의 측벽을 덮는 영역을 제외하고 Al로 구성된 층 및 유전체층을 제거하는 제거 단계를 추가로 포함한다. 이러한 구성은 경사를 갖는 측벽, 즉, 광 반사기가 청색광 레이저 빔(400㎚ 내지 600㎚의 파장을 가짐)에 대하여 높은 반사율을 갖는 반사 구조를 가질 수 있게 하므로 바람직하다. 따라서, 이러한 제조 방법을 이용하여 고품질 저비용의 청색광 반도체 레이저 장치를 제조하는 것이 가능하다.
(17) (14)의 반도체 레이저 장치 제조 방법에서는, 상기 적층 단계 이전에, 레이저 빔을 수광하는 광검출 소자부, 광검출 소자부에 의해 발생된 전기 신호를 처리하는 신호 처리 회로부 및 반도체 레이저 장치로부터 신호가 입력되거나 상기 반도체 레이저 장치의 외부로 신호가 출력되는 접착 패드부가 오목부 근처의 영역에서 반도체 기판에 형성되어 있고, 상기 적층 단계에서, Ti 또는 TiW로 구성된 층이 신호 처리 회로부 및 접착 패드부가 형성된 영역을 추가로 덮도록 형성된 후, Au 또는 Pt로 구성된 층이 상기 영역을 덮는 Ti 또는 TiW로 구성된 층 상에 형성되며, 상기 피복 단계에서, Ti 또는 TiW로 구성된 다른 층이 신호 처리 회로부 및 접착 패드층이 형성된 영역을 덮는 Au 또는 Pt로 구성된 층 상에 형성된 후, Au 또는 Pt로 구성된 다른 층이 상기 영역을 덮는 Ti 또는 TiW로 구성된 층 상에 형성된다.
이러한 구성은 회로 동작을 안정화시키고 와이어 접착이 이루어질 때 우수한 오옴 특성을 형성하는데 공헌하므로 바람직하다. 또한, 상기 제조 방법은 우수한 내부식성을 갖는 장치를 제조하는 유익한 효과를 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 이점 및 특징은 본 발명의 특정 실시예를 나타내는 첨부 도면과 관련하여 설명되는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것 이다.
(제 1 실시예)
광 픽업 장치(1000)의 구성
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 광 픽업 장치(1000)의 구성을 설명한다. 도 1은 광 픽업 장치(1000)의 사시도이다. 도 2는 광 픽업 장치(1000)의 단면도이다. 여기에서, 이하의 설명에서는, "포커스 방향"은 도 1의 방향 Z와 같이, 대물 렌즈(1104)의 광축을 따른 방향을 나타내고, "트래킹 방향"은 도 1의 방향 X와 같이, 광 픽업 장치(1000)에 의해 기록/재생되는 대상인 CD 또는 DVD 등의 광 기록 매체의 트랙을 따른 방향에 수직인 방향을 나타낸다.
도 1에 나타내는 광 픽업 장치(1000)는 소위 광학 시스템 일체 구동형이라고 칭해진다. 광 픽업 장치(1000)는 가동부(1100), 고정부(1200) 및 가동부(1100)를 고정부(1200)에 연결시키는 서스펜션 와이어(suspension wire)(1300)를 포함한다. 광 픽업 장치(1000)는 가동부(1100)를 변위시키는 액추에이터(1400)를 또한 포함한다. 가동부(1100)는 수지로 만들어진 케이스(1101)를 포함하고, 광학 소자(도 1에 서는 도시 생략)를 내장하고 있다. 가동부(1100)는 케이스(1101)의 표면 상에 위치되어 방향 Z의 상방으로 외부에 노출되는 대물 렌즈(1104)를 또한 포함한다.
고정부(1200)는 베이스 플레이트(base plate)(1201) 및 블록부(1202)로 이루어진다. 블록부(1202)는 수지 등으로 만들어지고, 대체로 평면인 베이스 플레이트(1201) 상에 고정된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 반도체 레이저 장치(1)는 바닥에서 가동부(1100)의 케이스(1101) 내부에 고정된다. 또한, 홀로그램 광학 소자(1102), 미러(1103) 및 대물 렌즈(1104)가 반도체 레이저 장치(1) 및 광 기록 매체(2000)의 기록면(2001) 사이의 광경로 내에 위치된다.
상술한 구성을 갖는 광 픽업 장치에서는, 반도체 레이저 장치(1)로부터 출사된 레이저 빔(LB)은 홀로그램 광학 소자(1102) 및 미러(1103)에 의해 반사되어, 대물 렌즈(1104)를 통과하여 광 기록 매체(2000)의 기록면(2001) 상의 한 점에 집중된다. 그 후, 레이저 빔(LB)은 기록면(2001)으로 다시 반사되어 동일한 광경로를 역으로 진행한다. 반사된 레이저 빔(LB)은 홀로그램 광학 소자(1102)에 의해 반사 및 굴절되어 복수의 빔으로 분기되고, 복수의 레이저 빔은 반도체 레이저 장치(1)의 광검출 소자부에 집중된다.
상술한 구성에 의해, 광 픽업 장치(1000)가 CD(컴팩트 디스크) 또는 DVD(디지털 다기능 디스크) 등의 광 기록 매체(2000) 상에 정보를 기록할 수 있거나, 광 기록 매체(2000) 상에 기록된 정보를 재생할 수 있다.
이하, 광 픽업 장치(1000)의 주요 구성 요소 중 하나인 반도체 레이저 장치(1)를 설명한다.
반도체 레이저 장치(1)의 구성
도 3 및 도 4를 참조하여 반도체 레이저 장치(1)의 구성을 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 반도체 레이저 장치(1)는 광검출 소자부(20), 접착 패드부(30), 차광부(40), 반사부(50) 뿐만 아니라 레이저 빔(LB)을 출사하는 반도체 레이저 소자(10)를 포함한다. 반도체 레이저 장치(1)에는 또한 신호 처리 회로부(60)(도시 생략)가 내장되어 있다.
반도체 레이저 장치(1)는 박스 형상으로 되어 있다. 반도체 레이저 장치(1)의 주표면은 그 중앙에 오목부를 갖고, 오목부의 바닥면에 반도체 레이저 소자(10)가 장착되어 있다. 오목부의 측벽의 하부는 반사부(50)를 구성하고, 45 ±5도의 경사를 갖는다. 반사부(50)의 표면은 Au층으로 덮여 있다. 이러한 구성에 의해, 실리콘 기판의 표면과 대체로 평행한 방향으로 반도체 레이저 소자(10)로부터 출사된 레이저 빔(LB)이 반사부(50)에 의해 반사되어, 레이저 빔(LB)은 도 3에 나타내는 바와 같이 장치로부터 상방으로 진행한다.
도 3은 반도체 레이저 장치(1)의 표면에 형성된, 반도체 레이저 소자(10)를 장착하는 중앙의 오목부의 양측에 3개의 오목부씩 6개의 작은 오목부를 또한 나타낸다. 6개의 오목부는 광디스크로부터 다시 반사된 레이저 빔(LB)을 수광하는 광검출 소자부(20)를 구성한다.
광검출 소자부(20)가 반도체 레이저 소자(10)의 양측에 3개의 오목부씩 6개의 오목부로 구성되는 이유는 이러한 구성에 의해, 신호 처리 회로부(60)(도 3에서 도시 생략)가 6개의 오목부를 통해 다시 반사하는 레이저 빔 사이의 광의 품질차를 이용하여 여러 계산을 실행하여 포커스 에러, 트래킹 에러 등을 검출하고, 그 검출에 따라 포커스 에러 신호, 트래킹 에러 신호 등을 출력하는 것이 가능하기 때문이다.
반도체 레이저 장치(1)는 자신의 주표면의 에지에 12개의 패드를 구비한다. 12개의 패드는 접착 패드부(30)를 구성한다. 접착 패드부(30)의 패드는 반도체 레이저 장치(1)를 외부 회로에 연결하는 단자로서의 기능을 한다.
반도체 레이저 장치(1)의 주표면은 접착 패드부(30)의 패드가 형성되어 있는 영역을 제외하고 Au층으로 덮여진다. Au층은 레이저 빔(LB)이 장치의 내부에 영향을 미치는 것을 방지하도록 형성된 차광부(40)를 구성한다.
차광부(40)로서의 Au층은 또한 장치를 부식으로부터 보호한다.
이하 본 실시예에서의 반도체 레이저 장치(1)의 내부 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 3에 나타내는 라인 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 반도체 레이저 장치(1)는 p형층(100), n형 에피택셜층(101), 실리콘 열산화층(이하 SiO2층이라고 함)(102), SiN층(103), 층간 절연층으로서 기능을 하는 붕소·인 첨가 SiO2(이하 BPSG라고 함)층(104) 및 SiN층(105)으로 구성된 기판을 구비하고, 상기 층들은 바닥으로부터 언급된 순서대로 형성된다.
도 4의 우측에 오목부(115)를 나타낸다. 반도체 레이저 소자(10)는 오목부(115)의 바닥면에 부착되어 있다. 오목부(115)의 바닥은 n형 에피택셜층(101), SiO2층(102), SiN층(103) 및 BPSG층(104)이 없이, 오목부의 바닥에 형성된 p형층(100) 및 SiN층(105)으로 구성된다.
도 4의 좌측에 오목부(21)를 나타낸다. 오목부(21)의 바닥으로서 SiN층(103)이 장치의 외부에 노출되어 있다. 광검출 소자부(20)는 노출된 SiN층(103)에서 레이저 빔(LB)을 수광한다.
SiN층(105) 상에는 일부 영역을 제외하고, Ti층(110a), Au층(111a), Ti층(110b) 및 Au층(111b)이 언급된 순서대로 적층되어 형성된다. Ti층(110a 및 110b)은 각각 두께가 0.2㎛이고, Au층(111a 및 111b)은 각각 두께가 0.4㎛이다.
Ti층(110a), Au층(111a), Ti층(110b) 및 Au층(111b)은 오목부(21) 및 오목부(11, 31)에 의해 절삭된 영역을 제외하고 장치의 전체 표면을 덮는다.
오목부(21)와 오목부(115) 사이의 위치에는, n형 확산층(106)이 p형층(100) 및 n형 에피택셜층(101) 사이에 형성되어 있다. n형 확산층(106)은 p형층(100)과 n형 에피택셜층(101)을 모두 관통하고 있다.
3개의 n형 확산층(107) 및 2개의 p형 확산층(108)이 SiO2층(102)에 면하는 n형 에피택셜층(101)의 표면에 형성되어 있다.
또한, 폴리실리콘 등을 매설함으로써 형성되는 3개의 분리층(109)이 n형 에피택셜층(101) 및 SiO2층(102) 사이의 경계를 p형층(100)에 연결시키도록 n형 에피 택셜층(101)을 관통하고 있다.
여기에서, 이들 층은 공지되어 있고 공지된 기술을 사용하여 형성되어 있으므로, 이들 층의 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 나타내지는 않았지만, 원하는 패턴을 갖는 Al 배선층은 BPSG층(104)의 상부면 및 바닥면에 형성되고, 관통 홀(112a 및 112g)이 2개의 Al 배선층을 서로 연결하도록 형성되어 있다.
또한, 상기 BPSG층(104)의 바닥면 상에 형성된 Al 배선층을 n형 확산층(107) 및 p형 확산층(108)과 연결시키기 위해, 관통 홀(112b, 112c, 112d, 112e 및 112f)이 형성되어 있다. 상기 관통 홀(112a 내지 112g)은 에칭에 의해 홀을 개방시키고, 이 홀에 W 등의 물질을 채움으로써 형성된다.
도 4의 좌측에 나타내는 바와 같이, 접착 패드부(30)의 SiN층(105)은 관통 홀(112a) 상의 위치에 개구를 갖고 있어, 관통 홀(112a)이 Ti층(110a)에 연결된다. 이러한 구성에 의해, 접착 패드부(30)는 BPSG층(104)의 상부 표면 상의 Al 배선층의 임의의 부분을 신호 또는 전력의 입/출력을 위해 외부에 접속 가능하게 한다. 또한, Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)은 분리되어 접착 패드부(30)의 패드를 분리하고 있으므로, 접착 패드부(30)의 패드는 서로 전기적으로 분리되고, 접착 패드부(30)는 차광부(40)와 전기적으로 분리되어 있다.
광검출 소자부(20)는 오목부(21) 및 관통 홀(112b 및 112c)로 구성된다. 오목부(21)는 광 디스크로부터 다시 반사되는 레이저 빔(LB)을 수광한다. 관통 홀(112b 및 112c)은 오목부(21)가 수광한 레이저 빔으로부터 변환된 전기 신호를 신호 처리 회로부(60)에 전송하는 전극이다.
또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 광검출 소자부(20)의 우측에는, 신호 처리 회로부(60)가 형성되어 있다. 신호 처리 회로부(60)는 2개의 Al 배선층(도시 생략), n형 에피택셜층(101), n형 확산층(107), p형 확산층(108) 및 관통 홀(112d 내지 112g)로 구성된다. 신호 처리 회로부(60)는 광검출 소자부(20)를 구성하는 6개의 오목부로부터 수광된 전기 신호에 기초하여 연산 처리를 수행하고, 연산 처리의 결과에 따라 신호(예컨대, 포커스 에러 신호 또는 트래킹 에러 신호)를 출력한다.
도 4의 우측에 나타내는 바와 같이, 오목부(115)는, 상반부가 수직이고 하반부가 실리콘 기판의 표면에 대하여 45 ±5도의 경사를 갖는 측벽을 구비한다. 오목부(115)의 측벽 중의 일부 측벽(도 4의 좌측의 측벽)은 Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)이 적층되어 있다. 특히, 45 ±5도의 경사를 갖는 측벽의 하단부는 그 표면이 Au층(111b)으로 구성되고, 반도체 레이저 소자(100)로부터 상방으로 출사된 레이저 빔(LB)을 반사하는 반사부(50)로서의 기능을 한다.
반도체 레이저 소자(10)는 오목부(115)의 바닥면의 돌출부 상에 위치되어 납땜된다. 반도체 레이저 소자(10) 및 p형층(100) 상에 있는 SiN층(105) 사이에는, 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114)(예컨대, 두께가 0.4㎛임) 뿐만 아니라 Ti층(110a 및 110b) 및 Au층(111a 및 111b)이 존재한다.
히트 싱크층(113)은 Au층(111a) 및 Ti층(110b) 사이에 삽입되고, 두께가 대략 20㎛이다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 히트 싱크층(113)은 Au층(111a 및 111b)(예컨대, 두께가 0.4㎛임)보다 두껍다. 이것은 이러한 구성에 의해 반도체 레이저 소자(10)가 장치에 부착되는 기판 두께 방향으로의 위치 정밀도를 확보하는 것이 가능하기 때문이다. 여기에서, 히트 싱크층(113)은 반도체 레이저 소자가 동작할 때 발생되는 열을 새어 나가게 하는 기능을 갖는다. 또한, 히트 싱크층(113)은 반도체 레이저 소자(10)의 일측에서 전극으로서 기능을 하고, 반도체 레이저 소자(10)가 위치되고, 기판 두께 방향으로 반도체 레이저 소자(10)의 위치를 조정하는 베이스로서 또한 기능을 한다.
반도체 레이저 소자(10)는, 적층된 Ti층(110a 및 110b) 및 Au층(111a 및 111b)이 반도체 레이저 소자(10) 및 반사부(50) 사이의 오목부(11)에 의해 분리되기 때문에, 오목부(115)의 바닥면에서 반사부(50)로부터 전기적으로 분리된다.
반도체 레이저 장치(1)의 유익한 효과
본 실시예의 상술한 반도체 레이저 장치(1)에서는, 광검출 소자부(20) 및 반도체 레이저 소자(10)가 동일한 기판 상에 장착된다. 이것은 장치의 소형화에 기여한다. 이러한 구성에 의해, 반도체 레이저 장치(1)는 광검출 소자부(20)와 레이저 빔(LB)을 출사하는 반도체 레이저 소자(10) 사이의 간격을 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 레이저 빔(LB)의 광경로를 효율적으로 설계되도록 할 수 있고, 반도체 레이저 장치(1)와 광 디스크 사이에 장착되는 각 광학 소자의 얼라인먼트 조정을 간소화시킨다.
또한, 접착 패드부(30)의 관통 홀(112a) 상에 직접 형성된 Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)의 적층 구조는 조립 시의 와이어 접착 공정 중에 우수 한 오옴 형성을 제공한다.
차광부(40) 및 반사부(50)의 표면은 모두 Au층(111b)으로 만들어진다. 그 결과, 이들 차광부 및 반사부는 동일한 공정에서 형성될 수 있으므로 제조 비용 절감을 도모할 수 있다.
본 실시예의 주요 특징은 반도체 레이저 소자(10)가 기판 상에 장착되어 있는 방법에 있다. 이하 장착 방법에 의해 제공되는 유익한 효과를 설명한다.
통상적으로, 반도체 레이저 소자(10)는 측면으로부터 레이저 빔(LB)을 출사할 수 있게 장착된다. 이 때문에, 본 실시예는 앞서 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 오목부(115)를 형성한 후, 오목부(115)의 바닥면 상에 반도체 레이저 소자(10)를 장착한다.
오목부(115)의 바닥면으로부터 반도체 레이저 소자(10)의 높이는 레이저 빔(LB)이 장치로부터 출사되는 위치를 정하는데 있어 가장 중요한 요소이다. 그 결과, 기판 두께 방향으로의 위치 정밀도를 확보하기 위해, 본 실시예는 반도체 레이저 소자(10) 아래에 적층되어 있는 층들 사이에 위치 조정 기능을 제공하는 히트 싱크층(113)을 삽입한 후, 반도체 레이저 소자(10)를 적층된 층들에 납땜하여, 땜납층(114)이 반도체 레이저 소자(10)를 기판에 접착시킨다.
여기에서, 반도체 레이저 소자(10)가 히트 싱크층(113)에 직접 납땜되어 있다고 가정하면, 히트 싱크층(113)내의 Au 성분과 땜납층(114)내의 Sn 성분 사이에 화학 반응이 일어나서, 반도체 레이저 소자(10)와 오목부(115)의 바닥면 사이의 거리가 설계 시에 정해진 거리와 편차가 생기게 된다.
반대로, 본 실시예에서의 반도체 레이저 장치(1)에서는, 땜납층(114) 및 히트 싱크층(113) 사이에 적층되어 있는 Ti층(110a 및 110b) 및 Au층(111a 및 111b)은 히트 싱크층(113)내의 Au 성분과 땜납층(114)내의 Sn 성분 사이에 화학 반응이 일어나는 것을 방지하여, 반도체 레이저 소자(10)와 오목부의 바닥면 사이의 거리의 변화를 미세한 값으로 제한한다. 땜납층(114)에 직접 연결되어 있는 Au층(111b)(예컨대, 두께가 0.4㎛임)은 두께가 대략 20㎛인 히트 싱크층(113)보다 매우 얇다. 그 결과, 반도체 레이저 소자(10)의 위치가 Au층(111b)내의 Au 성분과 땜납층(114)내의 Sn 성분 사이의 반응으로 인해 설계값과 편차가 생기는 경우라도, 변화는 매우 작을 것으로 예상된다. 반도체 레이저 장치(1)에서는, Au층(111b)과 히트 싱크층(113) 사이의 Ti층(110b)이 Au층(111b)과 히트 싱크층(113) 사이에서 확산이 일어나는 것을 방지하는 확산 방지층으로서 기능을 한다. 이러한 구성에 의해, 반도체 레이저 소자(10)를 높은 정밀도로 장착하는 것이 가능하게 되고, 반도체 레이저 소자(10)가 높은 위치 정밀도를 갖고 레이저 빔(LB)을 출사할 수 있게 한다.
본 실시예의 반도체 레이저 장치(1)에서는, 반도체 레이저 소자(10)가 오목부(115) 내에 장착되어 있다. 이것은 반도체 레이저 소자(10)가 동작할 때 발생되는 열이 반도체 기판의 표면을 통해 신호 처리 회로부(60)에 전달되어 역효과를 제공하는 것을 방지한다. 이러한 구성은 신호 처리 회로부(60)의 동작을 안정화시키는 관점에서 우수하다.
본 실시예의 반도체 레이저 장치(1)에서는, 반사부(50)가 접지되어 있는 것 이 바람직하다. 이것은 레이저 빔의 방출에 의해 발생되는 캐리어(carrier)에 의한 반사부(50)의 충전을 방지하여, 기판에 형성되는 신호 처리 회로부(60) 등을 충전에 의해 야기되는 가능한 손상으로부터 보호하기 때문이다.
반도체 레이저 장치(1)는 외부 단자에 접속되어도 되며, 그로 인해 임의의 전압이 외부 단자를 통해 차광부(40)에 인가될 수 있다. 이러한 성능에 의해, 신호 처리 회로부(60)의 회로 동작에 의해 광검출 소자부(20)에서 발생되는 암전류(dark current)를 억제할 수 있다. 예를 들어, 차광부(40)에 임의의 전압을 인가하면, 회로 동작에 의해 발생되는 고정된 전하에 의해 여기되는 광검출 소자부(20) 주위의 전계로의 영향을 소거할 수 있다. 이러한 효과는 본 실시예에 나타내는 경우와 같이, 가장 바깥쪽 표면에서의 얇은 금속막이 Au 또는 Pt로 만들어질 때, 그러한 금속막이 부식 또는 산화에 의해 바이어스가 변화하는 방지하기 때문에, 특히 향상된다.
반도체 레이저 장치(1)의 제조 방법
도 5 내지 도 8을 참조하여 반도체 레이저 장치(1)의 제조 방법을 설명한다. 도 5 내지 도 8은 각각 반도체 레이저 장치(1)의 주요 구성 요소인 반도체 레이저 소자(10)의 장착 프로세스를 나타낸다.
도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, n형 에피택셜층(101), SiO2층(102), SiN층(103), BPSG층(104) 및 SiN층(105)이 언급된 순서대로 p형층(100) 상에 하나씩 형성되어 있다. SiO2층(102)은 그 후에 KOH 에칭에 의해 외부에 노출된다. SiO2층(102)은 부분적으로 개방되어 있다. 그 후, 측벽이 장치의 표면에 대하여 θ(45 ±5도)의 경사를 갖는 오목부가 마스크로서 SiO2층(102)을 이용하여 Si 이방성 에칭에 의해 행해진다. 이 방법으로, 하반부 측벽이 15±5도 경사를 갖는 오목부가 형성된다.
p형층(100)은 결정축이 9.7도 기울어져 있는 (100) 결정면 방향을 갖는 기판으로 만들어지고, (111) 결정면 방향을 갖는 기판 부분은 반도체 레이저 장치(1)의 반사부(50)로서 45±5도 경사를 갖는 측벽을 형성하도록 가공된다.
Si 이방성 에칭에는 KOH를 20wt% 함유하는 수용액을 이용한다. p형층(100)의 에칭 깊이는 대략 40㎛이다.
이어서, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 오목부(115)의 내벽을 포함하는 기판의 전체면을 덮도록 증착법에 의해 SiN층(105)을 형성한다.
이어서, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 SiN층(105) 상에 Ti층(110a) 및 Au층(111a)을 언급된 순서대로 형성한다. 앞에서 설명한 바와 같이, Ti층(110a)은 두께가 0.2㎛이고, Au층(111a)은 두께가 0.4㎛이다.
여기에서, 도시하지는 않았지만, SiN층(105)은 Ti층(110a) 및 Au층(111a)을 형성하기 전에, 접착 패드부(30)의 관통 홀(112a)의 상부의 영역으로부터 직접 부분적으로 제거한다.
후속 단계에서는, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 베이스로서 기능을 하는 히트 싱크층(113)을 오목부(115)의 바닥에서의 Au층(111a) 상에 습식 에칭에 의 해 형성한다. 히트 싱크층(113)의 두께는 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 소자(10)의 원하는 위치와 기판 두께 방향으로 오목부(115)의 바닥에 위치할 때의 반도체 레이저 소자(10)의 위치 사이의 차와 같다. 히트 싱크층(113)의 두께의 중간값은 예컨대, 20㎛이다. 여기에서, 이 값은 반도체 레이저 장치(1)와 광 디스크 사이의 광경로의 길이 또는 오목부(115)의 깊이에 따라 변화한다.
도 6의 (b)에서, 히트 싱크층(113)은 어떤 것에도 접속되지 않은 것으로 나타나 있지만, 실제로는 히트 싱크층(113)이 원하는 배선에 접속될 수 있도록 반사부(50)를 제외한 오목부(115)의 외부로 연장되어 있다. 이로 인해, 히트 싱크층(113)은 배선에 대한 접속용 및 베이스용의 2개의 부분으로 분할되어, 이 2개의 부분은 습식 에칭에 의해 하나씩 형성되어도 된다.
이어서, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, Ti층(110b) 및 Au층(111b)을 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같은 방식으로 오목부(115)의 바닥에 히트 싱크층(113)이 형성된 SiN층(105) 상에 형성한다. Ti층(110a) 및 Au층(111a)의 경우에 나타내는 바와 같이, Ti층(110b)은 두께가 0.2㎛이고, Au층(111b)은 두께가 0.4㎛이다.
그 후, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 히트 싱크층(113) 상에 적층된 Au층(111b)의 표면 상에 도금법에 의해 땜납층(114)을 형성한다. 땜납층(114)은 두께가 0.4㎛이다.
그 후, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 사진 석판술에 의해 히트 싱크층(113)을 둘러싸는 영역으로부터 Ti층(110a), Au층(111a), Ti층(110b) 및 Au층(111b)를 부분적으로 제거하여 오목부(11)를 형성한다. 여기에서, 접속을 위한 히트 싱크층(113)의 연장부(도시 생략)는 제거하지 않고 유지한다.
여기에서, 도시하지는 않았지만, Ti층(110a), Au층(111a), Ti층(110b) 및 Au층(111b)를 제거함으로써, 오목부(11)와 같이 오목부(31) 및 오목부(20)를 형성한다.
마지막으로, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 미리 제조한 반도체 레이저 소자(10)를 땜납층(114) 상에 위치시켜 땜납층(114)과 접착시킨다. 이상으로 반도체 레이저 장치(1)를 완성한다.
상술한 제조 방법은 히트 싱크층(113)내의 Au 성분과 땜납층(114)내의 Sn 성분간의 반응을 방지함으로써, 히트 싱크층(113)내의 Au 성분이 땜납층(114)으로 확산하는 것을 방지하고, 땜납층(114)내의 Sn 성분이 히트 싱크층(113)으로 확산하는 것을 방지한다. 이로써, 반도체 레이저 소자(10)를 높은 정밀도로 원하는 위치에 접착하는 것이 가능하게 된다. 이것은 히트 싱크층(113)과 땜납층(114) 사이에 삽입된 Ti층(110b)이 확산 방지층으로서 기능을 하기 때문이다. Au층(111b)과 땜납층(114) 사이에서 확산이 일어날 수 있지만, Au층(111b)(두께가 0.4㎛임)이 히트 싱크층(113)(두께가 20㎛임)보다 매우 얇기 때문에 측정 정밀도는 대체로 증가한다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)을 포함하는 제조 프로세스의 상기 설명은 반도체 레이저 소자(10)가 장착되는 영역에 대하여 주로 설명하고 있다. 그러나, 실제로는, Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)은 반도체 레이저 장치(1)의 접착 패드부(30), 차광부(40) 및 반사부(50) 를 또한 덮고 있다. 즉, 이들 층은 동일한 프로세스에서 형성될 수 있다. 이것은 제조 비용면에서 이점이 있다.
반도체 레이저 장치의 제조 방법은 히트 싱크층(113)내의 Au 성분과 땜납층(114)내의 Sn 성분간의 반응을 방지함으로써, 히트 싱크층(113)과 땜납층(114) 사이에서 확산이 일어나는 것을 방지하기 위해, 히트 싱크층(113)과 땜납층(114) 사이에 확산 방지층을 삽입하는 공정을 포함하는 방법인 한, 도 5 내지 도 8에 나타내는 프로세스로 제한되지는 않는다.
상술한 설명에서, Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)은 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에 삽입된다. 그러나, Ti 대신에 TiW 또는 Mo를 사용하거나, Au 대신에 Pt를 사용하는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 프로세스에 사용된 방법은 상술한 설명에서 채택된 방법으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, Ti층(110a 및 110b)과 Au층(111a 및 111b)은 스퍼터링법이 아닌 화학 증착법 등의 진공 증착법에 의해 형성하여도 된다.
(제 2 실시예)
제 2 실시예의 광 픽업 장치의 반도체 레이저 장치(2)를 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
반도체 레이저 장치(2)의 구성은 기본적으로 반도체 레이저 소자(10)의 전극을 인출하는 방법을 제외하고는 제 1 실시예의 반도체 레이저 장치(1)의 구성과 동일하다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시예와의 차이점만을 설명하며, 여기에서 이들 실시예에 공통되는 구성요소는 동일한 참조 번호를 붙여 식별한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 오목부(115)의 에지와 장치의 에지 사이에 2개의 전극(15 및 16)이 확장 형성되어 있다.
도시하지는 않았지만, SiN층(105) 상에 형성되는 Ti층(110a), Au층(111a), 히트 싱크층(113), Ti층(110b) 및 Au층(111b)으로 구성되어 있다. 전극(16)은 오목부(115)의 에지에서 반도체 레이저 소자(10)가 접속되어 있는 히트 싱크층(113) 등으로부터 전기적으로 분리되어 있다.
전극(16)은 와이어 접착(17)을 통해 반도체 레이저 소자(10)의 상부측의 전극에 접속되어 있다.
전극(15)은 히트 싱크층(113) 아래로부터 오목부(115)의 측벽을 따라 기판의 에지까지 연장하고 있다. 그 구조를 도 10을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 10은 도 9에 나타내는 라인 B-B를 따라 부분적으로 절단한 단면도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 반도체 레이저 장치(2)에서는, 히트 싱크층(113)과 Au층(111a) 사이에 Au 인출 전극(116)이 삽입되어 있다. Au 인출 전극(116)은 오목부(115)의 측벽을 따라 기판의 에지까지 연장하도록 습식 에칭에 의해 형성되어 있다.
전극(15 및 16)이 상술한 방식으로 형성되어 있는 상술한 구성을 갖는 반도체 레이저 장치(2)에서는, 반도체 레이저 소자(10)가 기판의 에지에서 접착에 의해 외부 회로에 접속될 수 있다. 이것은 반도체 레이저 소자(10)가 접착에 의해 외부 회로에 직접 접속되는 경우에 비해, 과도한 응력으로부터 장치를 보호한다.
그 결과, 반도체 레이저 장치(2)는 이하의 유익한 효과를 제공할 뿐만 아니 라 제 1 실시예의 반도체 레이저 장치(1)에 의해 제공되는 유익한 효과도 제공한다. 즉, 반도체 레이저 장치(2)가 외부로부터 힘을 받으면, 반도체 레이저 소자(10)로의 와이어 접착이 절단되기 어렵게 된다.
실시예에 대한 보충
제 1 및 제 2 실시예에서, 본 발명의 특징 및 유익한 효과는 광 픽업 장치에 사용하는 반도체 레이저 장치를 일례로서 이용하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 광 픽업 장치에 사용하는 반도체 레이저 장치로 제한되는 것이 아니라, 반도체 레이저 소자 및 반사부의 조합을 갖는 반도체 레이저 장치에 적용하여도 된다.
본 발명은 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에 삽입된 Ti층(110b)이 Au 및 Sn의 확산을 방지하는 확산 방지층으로서 기능을 하는 한 제 1 및 제 2 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 실시예에서는 Ti층(110a 및 110b)이 확산 방지층으로서 형성된다. 그러나, 확산 방지층의 재료는, 전기적으로 오옴 특성을 갖고 히트 싱크층(113) 또는 땜납층(114)과 반응함으로써 합금상을 형성하지 않는 재료인 한에는, Ti로 제한되지 않는다. 예를 들어, 확산 방지층의 재료로서, Ti, W 및 Mo로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 이용하여도 된다.
또한, Au층 대신에 Pt층을 이용하여도 된다.
또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 실시예에 개시되어 있는 2층 구조로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 3층 구조에도 적용할 수 있다.
히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에 Ti층(110b)만 삽입되는 경우, 층 두께의 차로 인해 표면의 기복이 커지므로, 반도체 레이저 소자(10)의 위치 정밀도 를 확보하기 어렵게 만든다. 이것은 또한 이들 층 사이에 Au층(111b)만 삽입되는 경우에도 적용된다. 결국, 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에는 2 이상의 층이 삽입되는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 실시예에서는, 광검출 소자부(20)가 6개의 오목부를 포함한다. 그러나, 광검출 소자부(20)는 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니다.
(제 3 실시예)
도 11 및 도 12를 참조하여 제 3 실시예의 광 픽업 장치의 반도체 레이저 장치(3)를 설명한다.
반도체 레이저 장치(3)의 구성은 반사부(50)의 구성을 제외하고는, 제 1 실시예의 반도체 레이저 장치(1)의 구성과 기본적으로 동일하다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시예와 상이한 점만 설명하며, 여기에서 이들 실시예에서 공통되는 구성요소에는 동일한 참조 부호로 식별하고 있다.
제 1 실시예에서는, 반사부의 반사층은 표면으로부터 Au층(111b), Ti층(110b), Au층(111a) 및 Ti층(110a)으로 언급된 순서대로 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 반사부의 Au층(111b)은 Al층(116) 및 유전체층(117)으로 덮여 있다. 유전체층(117)은 대략 1.3 내지 1.5의 굴절률(n)을 갖는 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 유전체층(117)의 재료로서, SiOx(x
Figure 112004000996327-pat00002
2) 또는 MgF2를 사용하는 것이 가능하지만, 유전체층(117)은 SiOx로 만드는 것이 가공성 및 안정성의 관점에서 바람직하다.
유전체층(117)은 또한 Al2O3, AlF3, CaF2, LiF, CeO2 등으로 만들어도 된다.
도 12의 (a) 및 (b)는 도 11에 나타내는 구성의 제조 프로세스를 나타낸다. 도 7의 (a)에 나타내는 단계 이후에, Al층(116)과 유전체층(117)이 추가로 적층된다. 그 후, Al층(116)과 유전체층(117)을, 사진 석판술에 의해 반사부(50)를 덮는 영역을 제외하고 제거한다. 반사부가 완전히 형성된 후에, 프로세스는 도 7의 (b)에 나타내는 단계로 진행하고, 그 단계들은 제 1 실시예에서와 동일한 방식에 따른다. Al층(116)은 예컨대, 두께가 400㎚이고, 유전체층(117)은 예컨대, 두께가 100㎚이다.
410㎚의 파장을 갖는 빔에 대한 반사부(50)의 굴절률을 반사부(50)의 상이한 구조간의 비교를 위해 측정하였다. 표면이 Au층으로 구성된 반사부(50)의 굴절률은 28%이었고, 표면이 Al층(116)과 유전체층(117)으로 구성된 본 실시예의 반사부(50)의 굴절률은 95%이었다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 청색광 레이저 빔에 대해 높은 굴절률을 갖는 반사층은 반사부에 Al층(116)과 유전체층(117)을 단순히 추가함으로써 얻어진다. 이로 인해, 고품질의 청색 반도체 레이저 장치를 제공할 수 있게 된다.
제 3 실시예에서는, Al층(116)이 Au층(111b) 상에 적층되어 있다. 그러나, Ti 또는 TiW로 구성된 확산 방지층이 Al층(116)과 Au층(111b) 사이에 삽입되어도 된다. Al층(116)이 Au층(111b) 상에 직접 적층되는 경우에는, 이들 층 사이에 반응이 일어나므로 정밀도가 저하된다. 반대로, 이들 층 사이에 확산 방지층을 삽입함 으로써, 더욱 높은 신뢰도를 갖고 두께 정밀도를 확보할 수 있다.
제 3 실시예에서는, 청색광 레이저 빔에 대한 반사층으로서 Al층(116)을 형성한다. 그러나, Al층(116) 대신에 Al 또는 Cr의 합금층을 형성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
실시예에 대한 보충
제 1 내지 제 3 실시예에서는, 본 발명의 특징 및 유익한 효과를 광 픽업 장치에 사용하는 반도체 레이저 장치를 일례로서 이용하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 광 픽업 장치에 사용하는 반도체 레이저 장치로 제한되는 것이 아니라, 반도체 레이저 소자 및 반사부의 조합을 갖는 반도체 레이저 장치에 적용하여도 된다.
도 1 및 도 2에 나타내는 광 픽업 장치(1000)는 일례로서 제공한 것이다. 본 발명은 광 픽업 장치(1000)로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 특유한 구성은 일본 공개특허 2003-281749호 또는 일본 공개특허 2003-317280호 공보에 개시되어 있는 광 픽업 장치에 적용하여도 동일한 유익한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에 삽입된 Ti층(110b)이 Au 및 Sn의 확산을 방지하는 확산 방지층으로서 기능을 하는 한, 제 1 및 제 2 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 실시예에서는, 확산 방지층으로서 Ti층(110a 및 110b)이 형성되어 있다. 그러나, 확산 방지층의 재료는, 전기적으로 오옴 특성을 갖고 히트 싱크층(113) 또는 땜납층(114)과 반응함으로써 합금상을 형성하지 않는 재료인 한에는, Ti로 제한되지 않는다. 예를 들어, 확산 방지층의 재 료로서, Ti, W 및 Mo로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 이용하여도 된다.
또한, Au층 대신에 Pt층을 이용하여도 된다.
또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 실시예에 개시되어 있는 2층 구조로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 3층 구조에도 적용할 수 있다.
히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에 Ti층(110b)만 삽입되는 경우, 층 두께의 차로 인해 표면의 기복이 커지므로, 반도체 레이저 소자(10)의 위치 정밀도를 확보하기 어렵게 만든다. 이것은 또한 이들 층 사이에 Au층(111b)만 삽입되는 경우에도 적용된다. 결국, 히트 싱크층(113) 및 땜납층(114) 사이에는 2 이상의 층이 삽입되는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 실시예에서는, 광검출 소자부(20)가 6개의 오목부를 포함한다. 그러나, 광검출 소자부(20)는 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 전체적으로 예로서 설명하였지만, 당업자에게는 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 그러한 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 변형 및 수정은 발명의 범위내에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 높은 정밀도 및 신뢰도를 갖고 반도체 기판 상에 반도체 레이저 소자를 장착함으로써 달성되는 높은 위치 정밀도로 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 장치 및 이러한 장치의 제조 방법을 얻을 수 있다.

Claims (17)

  1. 주표면에 오목부를 구비하고, 오목부의 측벽에는 레이저 빔을 수광하여 수광된 레이저 빔을 기판 두께 방향의 외부로 반사하는 광 반사기를 구비하는 반도체 기판과,
    상기 오목부 내에 장착되어 반도체 기판의 주표면에 평행한 방향으로 광 반사기를 향해 레이저 빔을 출사하는 반도체 레이저 소자와,
    상기 오목부의 바닥면에 형성되어, 기판 두께 방향으로 반도체 레이저 소자의 위치를 조정하고, 반도체 레이저 소자가 동작할 때 발생되는 열을 반도체 기판을 향해 새어 나가게 하는 히트 싱크층과,
    상기 오목부의 바닥면에 면하는 상기 반도체 레이저 소자의 표면과 접촉하여 형성되는 접착층과,
    상기 히트 싱크층 및 상기 접착층 사이에 매설되어, 전기 전도성을 갖고 상기 히트 싱크층 및 상기 접착층 사이에서 확산이 발생하는 것을 방지하는 확산 방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 방지층은 상기 히트 싱크층 또는 상기 접착층과 반응함으로써 합금상을 형성하지 않고, 전기적으로 오옴 특성을 갖는 하나 이상의 원소로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착층은 땜납으로 구성되고,
    상기 히트 싱크층은 Au로 구성되며,
    상기 확산 방지층은 Ti 또는 TiW로 구성되고, 상기 히트 싱크층보다 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접착층 및 상기 확산 방지층 사이에는 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 오목부의 바닥면 및 상기 히트 싱크층 사이에는 Ti 또는 TiW로 구성된 층 및 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층이 삽입되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 얇은 금속층은 상기 히트 싱크층보다 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 반사기는 표면에 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층을 구비하고, 상기 반도체 기판의 주표면에 대하여 대체로 45도의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 반사기의 표면의 얇은 금속층은 접지되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 반사기는 바닥층으로서 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층, Al로 구성된 층 및 상부층으로서 유전체층이 적층되어 있고, 상기 유전체층의 표면은 상기 반도체 기판의 주표면에 대하여 대체로 45도의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 반사기의 표면의 얇은 금속층은 접지되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 기판은 상기 오목부 근처의 영역에서, 레이저 빔을 수광하는 광검출 소자부와, 상기 광검출 소자부에 의해 발생되는 전기 신호를 처리하는 신호 처리 회로부와, 상기 반도체 레이저 장치로부터 신호가 입력되거나 상기 반도체 레이저 장치의 외부로 신호가 출력되는 접착 패드부를 구비하고,
    상기 신호 처리 회로부 및 상기 접착 패드부가 형성되는 영역에서 상기 반도체 기판의 가장 바깥쪽 표면은 Au 또는 Pt로 구성된 얇은 금속층으로 덮여지는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로부 및 상기 접착 패드부가 형성되는 영역을 덮는 상기 얇은 금속층은 상기 반도체 레이저 장치의 외부로부터 상기 외부 단자를 통해 임의의 전압이 인가될 수 있도록 외부 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  13. 청구항 1에 기재된 반도체 레이저 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 장치.
  14. 이방성 에칭에 의해 반도체 기판에 오목부를 형성하여 상기 오목부의 측벽이 반도체 기판의 주표면에 대하여 대체로 45도의 경사를 갖게 하는 오목부 형성 단계와,
    상기 오목부 형성 단계 후에, 플라즈마 CVD법에 의해 오목부의 바닥면에 원하는 두께를 갖는 SiN층을 형성하는 SiN층 형성 단계와,
    상기 SiN층 형성 단계 후에, 스퍼터링법에 의해 SiN층을 포함하는 오목부의 전체 표면 상에 Ti 또는 TiW로 구성된 층을 형성한 후, 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층 상에 Au 또는 Pt로 구성된 층을 형성하는 적층 단계와,
    상기 적층 단계 후에, 도금법에 의해 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층 상에 Au로 구성된 히트 싱크층을 형성하는 히트 싱크층 형성 단계와,
    상기 히트 싱크층 형성 단계 후에, 스퍼터링법에 의해 상기 히트 싱크층을 Ti 또는 TiW로 구성되어 히트 싱크층보다 얇은 층으로 덮은 후, 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층을 Au 또는 Pt로 구성된 층으로 덮는 피복 단계와,
    상기 피복 단계 후에, 납땜에 의해 상기 히트 싱크층을 덮은 Au 또는 Pt로 구성된 층과 반도체 레이저 소자를 접착하는 접착 단계를 포함하며,
    상기 피복 단계에서, 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층은 히트 싱크층보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 피복 단계 및 상기 접착 단계 사이에, 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층을 Al로 구성된 층으로 덮은 후, 상기 Al로 구성된 층을 유전체층으로 덮는 제 2 피복 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 피복 단계 및 상기 접착 단계 사이에, 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층을 Al로 구성된 층으로 덮은 후, 상기 Al로 구성된 층을 유전체층으로 덮는 제 2 피복 단계와,
    상기 오목부의 측벽을 덮는 영역을 제외하고 상기 Al로 구성된 층 및 상기 유전체층을 제거하는 제거 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치의 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 적층 단계 이전에, 레이저 빔을 수광하는 광검출 소자부와, 상기 광검출 소자부에 의해 발생되는 전기 신호를 처리하는 신호 처리 회로부와, 상기 반도체 레이저 장치로부터 신호가 입력되거나 상기 반도체 레이저 장치의 외부로 신호가 출력되는 접착 패드부가 상기 오목부 근처의 영역에서 상기 반도체 기판에 형성되고,
    상기 적층 단계에서, 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층은 상기 신호 처리 회로부 및 상기 접착 패드부가 형성된 영역을 추가로 덮도록 형성되며, 그 후 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층은 상기 영역을 덮는 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층 상에 형성되고,
    상기 피복 단계에서, 상기 신호 처리 회로부 및 상기 접착 패드부가 형성된 영역을 덮는 상기 Au 또는 Pt로 구성된 층 상에 Ti 또는 TiW로 구성된 다른 층이 형성되며, 그 후 상기 영역을 덮는 상기 Ti 또는 TiW로 구성된 층 상에 Au 또는 Pt로 구성된 다른 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치의 제조 방법.
KR1020040001798A 2003-01-10 2004-01-10 반도체 레이저 장치 및 그 제조 방법 KR100588705B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003004836 2003-01-10
JPJP-P-2003-00004836 2003-01-10
JPJP-P-2003-00321904 2003-09-12
JP2003321904A JP3803339B2 (ja) 2003-01-10 2003-09-12 半導体レーザ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040064644A KR20040064644A (ko) 2004-07-19
KR100588705B1 true KR100588705B1 (ko) 2006-06-12

Family

ID=32852641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040001798A KR100588705B1 (ko) 2003-01-10 2004-01-10 반도체 레이저 장치 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7075960B2 (ko)
JP (1) JP3803339B2 (ko)
KR (1) KR100588705B1 (ko)
CN (1) CN1270418C (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3803339B2 (ja) 2003-01-10 2006-08-02 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
EP1544966B1 (en) * 2003-12-16 2006-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical semiconductor device and method for fabricating the same
US7268063B1 (en) * 2004-06-01 2007-09-11 University Of Central Florida Process for fabricating semiconductor component
JP2006100369A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法
US8005879B2 (en) 2005-11-21 2011-08-23 Sap Ag Service-to-device re-mapping for smart items
US8156208B2 (en) * 2005-11-21 2012-04-10 Sap Ag Hierarchical, multi-tiered mapping and monitoring architecture for service-to-device re-mapping for smart items
US7860968B2 (en) * 2005-11-21 2010-12-28 Sap Ag Hierarchical, multi-tiered mapping and monitoring architecture for smart items
US20070118496A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Christof Bornhoevd Service-to-device mapping for smart items
US8522341B2 (en) 2006-03-31 2013-08-27 Sap Ag Active intervention in service-to-device mapping for smart items
US7890568B2 (en) * 2006-04-28 2011-02-15 Sap Ag Service-to-device mapping for smart items using a genetic algorithm
US8296408B2 (en) * 2006-05-12 2012-10-23 Sap Ag Distributing relocatable services in middleware for smart items
US8296413B2 (en) 2006-05-31 2012-10-23 Sap Ag Device registration in a hierarchical monitor service
US8065411B2 (en) * 2006-05-31 2011-11-22 Sap Ag System monitor for networks of nodes
US8131838B2 (en) 2006-05-31 2012-03-06 Sap Ag Modular monitor service for smart item monitoring
US8396788B2 (en) 2006-07-31 2013-03-12 Sap Ag Cost-based deployment of components in smart item environments
US20080306798A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Juergen Anke Deployment planning of components in heterogeneous environments
US8527622B2 (en) * 2007-10-12 2013-09-03 Sap Ag Fault tolerance framework for networks of nodes
JP5550558B2 (ja) * 2007-11-01 2014-07-16 インシアヴァ （ピーテーワイ） リミテッド 光誘導機構を有するオプトエレクトロニック・デバイスおよびその機構を形成する方法
JP5396669B2 (ja) * 2011-10-07 2014-01-22 株式会社沖データ 表示装置
CN104201560B (zh) * 2014-09-15 2017-11-17 上海理工大学 半导体芯片激光模块及其散热方法
CN108351366A (zh) * 2016-01-25 2018-07-31 京瓷株式会社 测量传感器用封装体以及测量传感器
JP6304282B2 (ja) 2016-02-16 2018-04-04 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ装置
JP6685482B1 (ja) * 2019-08-06 2020-04-22 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
JP7277844B2 (ja) * 2020-05-27 2023-05-19 日亜化学工業株式会社 発光装置
EP4199276A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-21 Twenty-One Semiconductors GmbH Optically pumped semiconductor laser arrangement
CN114530758A (zh) * 2022-01-19 2022-05-24 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种激光器结构的制备方法及其结构

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59159583A (ja) 1983-03-02 1984-09-10 Hitachi Ltd 半導体発光装置
JPS6427288A (en) 1987-07-22 1989-01-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JPS6427288U (ko) 1987-08-10 1989-02-16
JPH05275673A (ja) 1992-03-24 1993-10-22 Sony Corp 固体撮像素子
JP3201119B2 (ja) 1994-01-12 2001-08-20 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
JP3561084B2 (ja) 1995-07-24 2004-09-02 シャープ株式会社 回路内蔵受光素子、電子部品、光ピックアップ装置および回路内蔵受光素子の製造方法
JPH09326535A (ja) 1996-04-05 1997-12-16 Oki Electric Ind Co Ltd 光半導体装置及びその製造方法
JPH1051065A (ja) * 1996-08-02 1998-02-20 Matsushita Electron Corp 半導体レーザ装置
JPH1154850A (ja) 1997-07-31 1999-02-26 Shimadzu Corp 半導体レーザ装置
US7212556B1 (en) * 1999-02-17 2007-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device optical disk apparatus and optical integrated unit
JP3456938B2 (ja) 1999-02-17 2003-10-14 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置、光ディスク装置及び光集積化装置
JP2001102676A (ja) 1999-09-27 2001-04-13 Toshiba Electronic Engineering Corp 光集積ユニット、光ピックアップ及び光記録媒体駆動装置
JP2001127375A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Kyocera Corp 光半導体素子搭載用サブマウント
JP4425485B2 (ja) 2000-03-03 2010-03-03 パナソニック株式会社 光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置
JP3866572B2 (ja) 2000-03-15 2007-01-10 株式会社東芝 光ヘッド装置用基板ユニットとその製造方法
US6738403B2 (en) * 2000-04-06 2004-05-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor laser element and semiconductor laser
JP3982284B2 (ja) * 2002-03-06 2007-09-26 住友電気工業株式会社 サブマウントおよび半導体装置
JP2006148163A (ja) 2003-01-10 2006-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置の製造方法
JP3803339B2 (ja) 2003-01-10 2006-08-02 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置
JP2006191135A (ja) 2003-01-10 2006-07-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置とその製造方法、および光ピックアップ装置
US20050129077A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Lundqvist Lennart P. Tunable electro-absorption modulator and tunable laser

Also Published As

Publication number Publication date
US20040161002A1 (en) 2004-08-19
US20060227832A1 (en) 2006-10-12
JP2004235610A (ja) 2004-08-19
KR20040064644A (ko) 2004-07-19
JP3803339B2 (ja) 2006-08-02
US7075960B2 (en) 2006-07-11
CN1270418C (zh) 2006-08-16
US7362785B2 (en) 2008-04-22
CN1534638A (zh) 2004-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100588705B1 (ko) 반도체 레이저 장치 및 그 제조 방법
US6496469B1 (en) Integrated unit, optical pickup, and optical recording medium drive device
TW541772B (en) Mounting method for optical device and optical head equipment
US5783818A (en) Integrated type optical pickup having packaging with gas-tight seal
US7099085B2 (en) Optical pick-up apparatus and semiconductor laser apparatus
KR100904245B1 (ko) 복합 광학 소자, 수광 소자 장치, 광학 픽업 장치 및 광디스크 장치
JP2005203782A (ja) マイクロ光学ベンチ構造物及びその製造方法
US20090092031A1 (en) Optical pickup module and manufacturing method thereof
US20060018351A1 (en) Semiconductor laser device
JPH1166590A (ja) 光集積ユニット、光ピックアップ装置およびｄｖｄシステム
JP3866993B2 (ja) 半導体レーザ装置及びそれを用いた光ピックアップ
JP3440679B2 (ja) 半導体装置
JP4586896B2 (ja) 光学モジュール及び光ピックアップ装置
JP3596428B2 (ja) 半導体発光装置および半導体基板
JP2001345507A (ja) 半導体レーザおよび光ピックアップ
JP2006191135A (ja) 半導体レーザ装置とその製造方法、および光ピックアップ装置
JP2006148163A (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
US7158469B2 (en) Optical head with light-receiving device
JP3536485B2 (ja) 光ピックアップ及び光ガイド部材
JPH0927140A (ja) 光ピックアップ及びその製造方法
JP2002203336A (ja) 光ピックアップ及びその製造方法
JPH0773493A (ja) 光ピックアップ及びそれを搭載した光ディスク装置
JPH09198701A (ja) 光ピックアップ及び相変化型光ディスク用の光ピックアップ
JP2001236678A (ja) 光学式ヘッド装置およびその製造方法
JPH0991740A (ja) 光ピックアップ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120521

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee