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JP2006049548A - Semiconductor laser apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2006049548A JP2004227898A JP2004227898A JP2006049548A JP 2006049548 A JP2006049548 A JP 2006049548A JP 2004227898 A JP2004227898 A JP 2004227898A JP 2004227898 A JP2004227898 A JP 2004227898A JP 2006049548 A JP2006049548 A JP 2006049548A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser apparatus having excellent laser life characteristics by removing organic matter adhering to a semiconductor laser element, a stem, and a cover etc., and also to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: Relatively low density plasma is produced using a parallel plane type plasma processing apparatus. Organic matter and silicon compounds adhering to a semiconductor laser element, a substrate, and electrodes etc. are removed or modified by exposing them to the produced plasma without damaging the semiconductor laser element. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

窒化物半導体レーザ装置などの半導体レーザ装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor laser device such as a nitride semiconductor laser device and a manufacturing method thereof.

GaN、AlGaN、GaInN、AlGaInNなどの窒化物半導体は、AlGaInAs系半導体やAlGaInP系半導体に比べてバンドギャップEgが大きく、かつ直接遷移の半導体材料であるという特徴を有している。このため、これらの窒化物半導体は、紫外線から緑色に当たる短波長の光の発光が可能な半導体レーザや、紫外線から赤色まで広い発光波長範囲をカバーできる発光ダイオードなどの半導体発光素子を構成する材料として注目されており、高密度光ディスクやフルカラーディスプレー、さらには環境・医療分野など、広く応用が考えられている。   Nitride semiconductors such as GaN, AlGaN, GaInN, and AlGaInN have characteristics that they have a large band gap Eg and a direct transition semiconductor material compared to AlGaInAs semiconductors and AlGaInP semiconductors. Therefore, these nitride semiconductors are used as materials for semiconductor light-emitting elements such as semiconductor lasers capable of emitting short-wavelength light from ultraviolet to green and light-emitting diodes capable of covering a wide emission wavelength range from ultraviolet to red. It is attracting attention and is widely considered for high-density optical discs, full-color displays, and environmental and medical fields.

又、この窒化物半導体は熱伝導性がGaAs系半導体などよりも高く、高温・高出力動作の素子の応用に期待されている。さらに、AlGaAs系半導体における砒素(As)、ZnCdSSe系半導体におけるカドミウム(Cd)などに相当する材料及びその原料(アルシン(AsH3))などを使用しないため、環境への負荷が小さい化合物半導体材料として期待されている。 Further, this nitride semiconductor has higher thermal conductivity than GaAs-based semiconductors and the like, and is expected to be applied to devices operating at high temperature and high output. Furthermore, since a material corresponding to arsenic (As) in an AlGaAs-based semiconductor, cadmium (Cd) in a ZnCdSSe-based semiconductor, and its raw material (arsine (AsH 3 )) are not used, the compound semiconductor material has a low environmental impact. Expected.

又、従来、半導体レーザ素子を用いた半導体レーザ装置を製造するとき、粘着剤に有機物を含む粘着シートが用いられる。即ち、個々の半導体レーザ素子を得るには、まず、複数の半導体レーザ素子が作製されたウエーハを劈開し、共振器端面を形成してバー形状(以下LDバーとする)にする。そして、この形成したLDバーから個々の半導体レーザ素子を分割する分割工程において、LDバーをダイヤモンドペンなどを用いてスクライブラインを形成して劈開する際、分割した半導体レーザ素子が、ばらばらにならないように、スクライブラインを形成する面と反対側の面(即ち、LDバーの上面(表面側)にスクライブラインを形成する場合はLDバーの裏面側、又は、LDバーの裏面側にスクライブラインを形成する場合はLDバーの上面側)に、粘着シートを貼着する。   Conventionally, when manufacturing a semiconductor laser device using a semiconductor laser element, an adhesive sheet containing an organic substance as an adhesive is used. That is, in order to obtain individual semiconductor laser elements, first, a wafer on which a plurality of semiconductor laser elements are manufactured is cleaved to form a resonator end face to have a bar shape (hereinafter referred to as an LD bar). Then, in the dividing step of dividing the individual semiconductor laser elements from the formed LD bar, when the LD bar is cleaved by forming a scribe line using a diamond pen or the like, the divided semiconductor laser elements are not separated. In addition, when the scribe line is formed on the surface opposite to the surface on which the scribe line is formed (that is, on the upper surface (front surface side) of the LD bar, the scribe line is formed on the back surface side of the LD bar or on the back surface side of the LD bar. To do so, attach an adhesive sheet to the upper surface side of the LD bar.

このようにして分割された半導体レーザ素子は粘着シートにより、つながった状態であるので、粘着シートを引き伸ばして半導体レーザ素子を分離する。その後、半導体レーザ素子は一つずつピックアップされて、チップテストが実施される。チップテスト終了後、半導体レーザ素子は、再び粘着シートに貼り付けられ、一つずつピックアップされてヒートシンク、ステムなどに搭載され、更に、蓋体が取り付けられ、半導体レーザ装置が製造される。   Since the semiconductor laser elements thus divided are connected by the adhesive sheet, the adhesive sheet is stretched to separate the semiconductor laser elements. Thereafter, the semiconductor laser elements are picked up one by one and a chip test is performed. After the chip test is completed, the semiconductor laser elements are again attached to the adhesive sheet, picked up one by one, mounted on a heat sink, a stem, and the like, and further, a lid is attached to manufacture a semiconductor laser device.

上述のようにして、粘着剤に有機物が含まれた粘着シートを用いるので、製造された半導体レーザ素子に有機物が粘着してしまう。又、ヒートシンク、ステム及び蓋体などにも、製造工程中に有機物が付着している場合がある。又、個々の分割された半導体レーザ素子をヒートシンク、ステムなどの搭載するダイボンディング工程において、大気中に含まれるシロキサンなどのSi(シリコン)の有機物が、半導体レーザ素子、ヒートシンク、支持体及び蓋体などに付着する。   As described above, since the pressure-sensitive adhesive sheet containing the organic substance is used, the organic substance adheres to the manufactured semiconductor laser element. Also, organic substances may adhere to the heat sink, stem, lid, etc. during the manufacturing process. Further, in a die bonding process in which each divided semiconductor laser element is mounted on a heat sink, a stem or the like, an organic substance of Si (silicon) such as siloxane contained in the atmosphere is converted into a semiconductor laser element, a heat sink, a support, and a lid. Adhere to.

こうようにして付着した有機物は大気中に揮発し、揮発した有機物は雰囲気を介して半導体レーザ素子から出射しているレーザ光により化学反応を起こす。その結果、光強度の最も強いレーザ出射端面に、光CVD(Photo Chemical Vapor Deposition)効果によって、Si(シリコン)又はC(炭素)などから成る有機物などの物質が成膜される。このような現象は、光子一つ当りのエネルギーが高くて化学反応を促進しやすい発振波長が550nm以下のレーザ、特に、発振波長が420nm以下と紫外域近傍で発振する窒化物半導体レーザ素子を用いた半導体装置において、顕著なものとなる。   The organic matter deposited in this way is volatilized in the atmosphere, and the volatilized organic matter causes a chemical reaction by the laser light emitted from the semiconductor laser element through the atmosphere. As a result, a substance such as an organic substance made of Si (silicon) or C (carbon) is formed on the laser emission end face having the highest light intensity by the photo-CVD (Photo Chemical Vapor Deposition) effect. Such a phenomenon uses a laser having an oscillation wavelength of 550 nm or less that has a high energy per photon and facilitates a chemical reaction, particularly a nitride semiconductor laser element that oscillates in the ultraviolet region with an oscillation wavelength of 420 nm or less. This is remarkable in a semiconductor device.

このレーザ出射面に有機物などの物質が成膜されると、出力するレーザ強度を低下させるだけではなく、レーザ出射面であるレーザ端面(共振器端面)の反射率にも変化を引き起こし、結果、レーザ駆動時の動作電流が変動し、レーザの寿命特性が大きく悪化する。このような問題に対して、レーザチップを搭載した支持体に、レーザ光又は紫外線などのエネルギービームを照射したり、又は、ECR(Electron Cycrotron Resonance)方式によって生成したプラズマに照射して、レーザチップ及び蓋体に付着した粘着物を除去又は変質させる方法が提案されている(特許文献1参照)
特開2004−40051号公報
When a substance such as an organic substance is deposited on the laser emission surface, not only the output laser intensity is reduced, but also the reflectance of the laser end surface (resonator end surface) that is the laser emission surface is changed, The operating current at the time of laser driving fluctuates, and the laser life characteristics are greatly deteriorated. For such problems, the laser chip is irradiated with an energy beam such as laser light or ultraviolet light, or with plasma generated by an ECR (Electron Cycrotron Resonance) method. And a method for removing or altering the adhesive attached to the lid (see Patent Document 1).
JP 2004-40051 A

しかし、上述の特許文献1による技術をもちいて、半導体レーザ素子、支持体、ステムなどに付着した物質を除去すると、紫外線などのエネルギービームを照射した場合は、クリーニングは十分にできず、特にSi(シリコン)を含む有機物が除去できない。又、ECR方式によって生成されたプラズマに照射した場合は、半導体レーザ素子に与えるダメージが大きく、処理後、半導体レーザ素子の特性が悪化し、寿命が短くなるという問題があった。   However, if the material adhering to the semiconductor laser element, the support, the stem, etc. is removed using the technique according to the above-mentioned Patent Document 1, the cleaning cannot be performed sufficiently when an energy beam such as ultraviolet rays is irradiated. Organic matter containing (silicon) cannot be removed. Further, when the plasma generated by the ECR method is irradiated, there is a problem that damage to the semiconductor laser element is great, and after the processing, the characteristics of the semiconductor laser element are deteriorated and the life is shortened.

本発明は、このような問題を鑑みて、半導体レーザ素子、ステム及び蓋体などに付着した有機物を除去し、半導体レーザ素子の動作時における光CVD効果によるレーザ出射端面への成膜を抑制し、レーザ寿命特性の良好な半導体レーザ装置及び、その製造方法を提案することを目的とする。   In view of such problems, the present invention removes organic substances adhering to the semiconductor laser element, stem, lid, etc., and suppresses film formation on the laser emission end face due to the photo-CVD effect during the operation of the semiconductor laser element. An object of the present invention is to propose a semiconductor laser device with good laser lifetime characteristics and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために本発明は、半導体レーザ素子を搭載したステム及び蓋体双方をプラズマに曝してクリーニング処理を行う第1ステップを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、当該第1ステップでクリーニング処理に用いるプラズマ装置が、プラズマ処理装置の反応容器内に2枚の平板電極が平行に設置され、2枚の前記平板電極の内の少なくとも片方に高周波電源より高周波電力を印加して高周波電極とすることで2枚の前記平板電極の間の空間にプラズマを生成する平行平板方式のプラズマ処理装置であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor laser device manufacturing method including a first step in which a cleaning process is performed by exposing both a stem on which a semiconductor laser element is mounted and a lid to plasma. In the plasma apparatus used for the cleaning process, two plate electrodes are installed in parallel in a reaction vessel of the plasma processing apparatus, and a high frequency power is applied to at least one of the two plate electrodes from a high frequency power source. Thus, the plasma processing apparatus is a parallel plate type plasma processing apparatus that generates plasma in a space between the two plate electrodes.

このような方法によると、比較的プラズマ密度の低い(1010cm-3程度)プラズマを生成でき、半導体レーザ素子にダメージを与えることなく、前記クリーニング処理を実施できる。又、2枚の前記平板電極のどちらか1つに高周波電力を印加するものとしても構わないし、前記平板電極の2枚双方に高周波電力を印加してプラズマを生成するものとしても構わない。 According to such a method, plasma having a relatively low plasma density (about 10 10 cm −3 ) can be generated, and the cleaning process can be performed without damaging the semiconductor laser element. Further, high frequency power may be applied to one of the two flat plate electrodes, or plasma may be generated by applying high frequency power to both of the two flat plate electrodes.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップで、プラズマ生成に用いるガスが不活性ガス又は反応性ガス又はその混合ガスであるとしても構わない。   In such a method of manufacturing a semiconductor laser device, the gas used for plasma generation in the first step may be an inert gas, a reactive gas, or a mixed gas thereof.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップで用いる前記平行平板方式のプラズマ処理装置で、前記高周波電極以外の電極が電気的に直接接地され、接地電極となっているとしても構わない。   Further, in such a method of manufacturing a semiconductor laser device, in the parallel plate type plasma processing apparatus used in the first step, electrodes other than the high-frequency electrode are electrically directly grounded to serve as a ground electrode. It doesn't matter.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップで、前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムと前記蓋体の双方を、同時、又は、別々に、前記プラズマに曝すことで前記クリーニング処理を実施するものとしても構わない。   In the method of manufacturing a semiconductor laser device, in the first step, the stem and the lid on which the semiconductor laser element is mounted are exposed to the plasma at the same time or separately. A cleaning process may be performed.

このような方法によって、前記半導体レーザ装置を構成する前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体から、有機物やシリコン化合物などの不純物を除去、又は変質することができる。   By such a method, impurities such as organic substances and silicon compounds can be removed or altered from the stem and the lid on which the semiconductor laser element constituting the semiconductor laser device is mounted.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップで、前記高周波電極上に前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を設置し、前記プラズマに曝すことで前記クリーニング処理を実施するものとしても構わない。   In such a method of manufacturing a semiconductor laser device, in the first step, the cleaning process is performed by placing the stem and the lid on which the semiconductor element is mounted on the high-frequency electrode and exposing the plasma to the plasma. It does not matter if it is implemented.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップで、前記接地電極上に前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を設置し、同時、又は、別々に、前記プラズマに曝すことで前記クリーニング処理を実施するものとしても構わない。   Further, in such a method of manufacturing a semiconductor laser device, in the first step, the stem on which the semiconductor element is mounted and the lid body are installed on the ground electrode, and the plasma is simultaneously or separately applied to the plasma. The cleaning process may be performed by exposure.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップと、前記クリーニング処理を行った前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムに前記蓋体を設置する設置室まで前記ステムと前記蓋体とを移動させる第2ステップと、を備えるとともに、当該第2ステップで、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を前記設置室に移動させる際、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体が大気雰囲気に曝されないように不活性ガスが封止された気密性の備えた箱に入れて移動するものとしても構わない。   Further, in such a method of manufacturing a semiconductor laser device, the stem and the lid body up to an installation chamber in which the lid body is placed on the stem on which the semiconductor laser element subjected to the first step and the cleaning process is mounted. And moving the stem and the lid mounted with the semiconductor element to the installation chamber in the second step, and the stem mounted with the semiconductor element and the second step. It may be moved in an airtight box sealed with an inert gas so that the lid is not exposed to the air atmosphere.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップと、前記クリーニング処理を行った前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムに前記蓋体を設置する設置室まで前記ステムと前記蓋体とを移動させる第2ステップと、を備えるとともに、当該第2ステップで、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を前記設置室に移動させる際、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体が大気雰囲気に曝されないように不活性ガスが封止された気密性の備えた移動路を通り移動させるものとしても構わない。   Further, in such a method of manufacturing a semiconductor laser device, the stem and the lid body up to an installation chamber in which the lid body is placed on the stem on which the semiconductor laser element subjected to the first step and the cleaning process is mounted. And moving the stem and the lid mounted with the semiconductor element to the installation chamber in the second step, and the stem mounted with the semiconductor element and the second step. It may be moved through an airtight moving path sealed with an inert gas so that the lid is not exposed to the air atmosphere.

又、このような半導体レーザ装置の製造方法において、前記第1ステップと、前記第2ステップと、前記半導体レーザ素子に搭載した前記ステムに前記蓋体を前記設置室内で設置する第3ステップと、を備えるとともに、当該第3ステップで、前記設置室内で前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムを前記蓋体に載置、固定する際、大気雰囲気に曝されないように不活性ガス中で実施するものとしても構わない。   Further, in such a method of manufacturing a semiconductor laser device, the first step, the second step, and a third step of installing the lid in the installation chamber on the stem mounted on the semiconductor laser element, And in the third step, when the stem on which the semiconductor laser element is mounted is placed and fixed on the lid in the installation chamber, it is carried out in an inert gas so as not to be exposed to the atmosphere. It does not matter.

このような方法によって、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体に大気中に含まれる有機物やシリコン化合物などの不純物が付着することが防止できる。   By such a method, it is possible to prevent impurities such as organic substances and silicon compounds contained in the atmosphere from adhering to the stem and the lid on which the semiconductor element is mounted.

又、本発明の半導体レーザ装置は、上述したいずれかに記載の前記半導体レーザ装置の製造方法によって製造されることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device described above.

又、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子が窒化物半導体層を備えるものとしても構わない。   In the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser element may include a nitride semiconductor layer.

又、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子の発振波長が550nm以下であることを特徴とする。   In the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser element has an oscillation wavelength of 550 nm or less.

本発明によると、半導体レーザ素子などを搭載したステム及び蓋体の双方を、平行平板方式のプラズマ処理装置を用いて比較的プラズマ密度の低い(1010cm-3程度)プラズマを生成し、その生成したプラズマに曝すことで、半導体レーザ素子にダメージを与えることなく、半導体レーザ素子、基板、電極などに付着した有機物やシリコン化合物が、除去又は変質させられる。 According to the present invention, a plasma having a relatively low plasma density (about 10 10 cm −3 ) is generated by using a parallel plate type plasma processing apparatus on both the stem and the lid on which the semiconductor laser element or the like is mounted. By exposing to the generated plasma, organic substances and silicon compounds attached to the semiconductor laser element, the substrate, the electrode, and the like can be removed or altered without damaging the semiconductor laser element.

又、本発明によると、半導体レーザ素子、ヒートシンクなどを搭載したステム、及び、蓋体の双方をプラズマに曝すことでクリーニング処理をおこなっているので、半導体レーザ装置を構成する部品全体から、有機物やシリコン化合物を除去できる。又、半導体レーザ素子などを搭載したステムに蓋体を載置、固定する際も、大気雰囲気に曝さないように不活性ガス中で行うので、大気中に含まれる有機物やシリコン化合物から成る不純物が付着することが防止される。   In addition, according to the present invention, the cleaning process is performed by exposing both the semiconductor laser device, the stem on which the heat sink is mounted, and the lid to the plasma. Silicon compounds can be removed. Also, when placing and fixing the lid on the stem on which the semiconductor laser element or the like is mounted, since it is performed in an inert gas so as not to be exposed to the atmosphere, impurities consisting of organic substances and silicon compounds contained in the atmosphere It is prevented from adhering.

上述したことにより、本発明は、半導体レーザ装置の動作時に、レーザ光により有機物やシリコン化合物などに化学反応が生じることを防ぎ、光CVD効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。よって、レーザ光出射端面に物質が成膜されることによるレーザ光の吸収率及び反射率の変動が抑えられ、半導体レーザ素子の駆動電流の異常変動が回避され、半導体レーザ装置の寿命特性の向上を実現することができる。   As described above, the present invention prevents a chemical reaction from occurring in an organic substance, a silicon compound, or the like by laser light during operation of the semiconductor laser device, and suppresses film formation of a substance on the laser light emitting end face by the photo-CVD effect. be able to. Therefore, fluctuations in the absorption rate and reflectance of the laser beam due to the film formation on the laser beam emitting end surface are suppressed, abnormal fluctuations in the drive current of the semiconductor laser element are avoided, and the life characteristics of the semiconductor laser device are improved. Can be realized.

本発明の実施形態を図面を参照し説明する。図3(a)は窒化物半導体レーザ素子がヒートシンクを介して搭載されたステムと、当該ステムに載置される蓋体の上面図である。図3(b)は図3(a)の側面図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3A is a top view of a stem on which a nitride semiconductor laser element is mounted via a heat sink, and a lid placed on the stem. FIG. 3B is a side view of FIG.

半導体レーザ装置340は、例えば、半導体レーザ素子350を、円盤状のステム320と中空円筒状の蓋体330とから成る5.6φのキャン型パッケージに搭載したものである。蓋体330は、一端部は開放されており、もう一方の端部には半導体レーザ素子350から出射されたレーザを半導体レーザ装置340の外部に取り出すための取り出し窓330Aが設けられている。又、蓋体330は銅又は鉄などの金属を材料として作製されており、取り出し窓330Aは半導体レーザ素子350から出射されるレーザが透過することのできるガラス、プラスティックなどの材料から作製されている。そして、SiCから成るヒートシンク310を介して半導体レーザ素子350を搭載したステム320に覆いかぶせるように蓋体330を載置して、半導体レーザ装置340が構成される。   In the semiconductor laser device 340, for example, the semiconductor laser element 350 is mounted in a 5.6φ can-type package including a disc-shaped stem 320 and a hollow cylindrical lid 330. One end of the lid 330 is open, and the other end is provided with an extraction window 330 </ b> A for extracting the laser emitted from the semiconductor laser element 350 to the outside of the semiconductor laser device 340. The lid 330 is made of a metal such as copper or iron, and the extraction window 330A is made of a material such as glass or plastic that can transmit a laser emitted from the semiconductor laser element 350. . Then, the lid 330 is placed so as to cover the stem 320 on which the semiconductor laser element 350 is mounted via the heat sink 310 made of SiC, and the semiconductor laser device 340 is configured.

又、図3(a)に示すように、半導体レーザ素子350は、GaN基板301と、当該GaN基板301上に形成された複数の窒化物半導体薄膜などの積層体である窒化物半導体成長層302と、p側電極303と、n側電極304と、金属多層膜305Aと、から構成されている。又、窒化物半導体成長層302の表面にp側電極303が形成されるとともに、GaN基板301の裏面側には、GaN基板301に近い側から順に、n側電極304とメタライズのための金属多層膜305Aが、それぞれ、形成されている。   As shown in FIG. 3A, the semiconductor laser device 350 includes a GaN substrate 301 and a nitride semiconductor growth layer 302 that is a laminate of a plurality of nitride semiconductor thin films formed on the GaN substrate 301. A p-side electrode 303, an n-side electrode 304, and a metal multilayer film 305A. In addition, a p-side electrode 303 is formed on the surface of the nitride semiconductor growth layer 302, and on the back side of the GaN substrate 301, an n-side electrode 304 and a metal multilayer for metallization are sequentially formed from the side closer to the GaN substrate 301. Each of the films 305A is formed.

このようにして構成されている半導体レーザ素子350は、GaN基板301の裏面側の金属多層膜305AがAu70Sn30ハンダ312を介してヒートシンク310の表面側に固定されている。又、半導体レーザ素子350が搭載されたヒートシンク310は、当該ヒートシンク310の裏面側でSnAg3Cu0.5ハンダ313を介してステム320の一部である支持基体321に搭載、固定されている。又、ヒートシンク310の表側と裏面側には、それぞれ、メタライズのための金属多層膜305B、305Cが形成されている。   In the semiconductor laser device 350 configured as described above, the metal multilayer film 305A on the back surface side of the GaN substrate 301 is fixed to the front surface side of the heat sink 310 via Au70Sn30 solder 312. The heat sink 310 on which the semiconductor laser element 350 is mounted is mounted and fixed on the support base 321 that is a part of the stem 320 via the SnAg3Cu0.5 solder 313 on the back surface side of the heat sink 310. Metal multilayer films 305B and 305C for metallization are formed on the front side and the back side of the heat sink 310, respectively.

又、p側電極303はワイヤ314Aを介してピン316に、n側電極304は金属多層膜305A、Au70Sn30ハンダ312、金属多層膜305B及びワイヤ314Bを介してピン311に電気的に接続されている。更に、ステム320とピン311、316との間には、絶縁リング311A、316Aとが、それぞれ、設けられており、ピン311、316と、ステム320及びその一部である支持基体321との間は、絶縁リング311A、316Aを用いて電気的に絶縁されている。このピン311、316は、ステム320とは絶縁された外部接続端子322A、322Bに電気的に接続しており、当該外部接続端子322A、322Bより半導体レーザ素子の電流が供給される。又、外部接続端子322Cはステム320と電気的に接続している。   The p-side electrode 303 is electrically connected to the pin 316 via the wire 314A, and the n-side electrode 304 is electrically connected to the pin 311 via the metal multilayer film 305A, Au70Sn30 solder 312, metal multilayer film 305B, and wire 314B. . Further, insulating rings 311A and 316A are provided between the stem 320 and the pins 311 and 316, respectively. Between the pins 311 and 316 and the stem 320 and the support base 321 which is a part thereof. Are electrically insulated using insulating rings 311A and 316A. The pins 311 and 316 are electrically connected to the external connection terminals 322A and 322B that are insulated from the stem 320, and the current of the semiconductor laser element is supplied from the external connection terminals 322A and 322B. The external connection terminal 322C is electrically connected to the stem 320.

上述したように半導体レーザ素子350などから半導体レーザ装置340が構成されるが、次に、半導体レーザ素子350について説明する。図4に半導体レーザ素子の概略断面図を示す。図4に示すように窒化物半導体成長層302は、例えば、GaN基板301の表面に、n型GaNコンタクト層402と、n型AlGaNクラッド層403と、n型GaNガイド層404と、InGaN多重量子井戸活性層405と、p型AlGaN蒸発防止層406と、p型GaNガイド層407と、p型AlGaNクラッド層408と、p型GaNコンタクト層409とが、順に積層され構成される。   As described above, the semiconductor laser device 340 includes the semiconductor laser element 350 and the like. Next, the semiconductor laser element 350 will be described. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor laser element. As shown in FIG. 4, the nitride semiconductor growth layer 302 is formed on the surface of the GaN substrate 301 by, for example, an n-type GaN contact layer 402, an n-type AlGaN cladding layer 403, an n-type GaN guide layer 404, and an InGaN multiple quantum. A well active layer 405, a p-type AlGaN evaporation prevention layer 406, a p-type GaN guide layer 407, a p-type AlGaN cladding layer 408, and a p-type GaN contact layer 409 are sequentially stacked.

p型AlGaNクラッド層408及びp型GaNコンタクト層409には、共振器方向に延在したストライプ状のリッジが設けられている。即ち、図4に示した半導体レーザ素子は、リッジストライプ構造を備える。更に、p側電極303とp型AlGaNクラッド層408及びp型GaNコンタクト層409との間には、リッジ部分を除いて、電流狭窄のための絶縁膜410が設けられている。尚、本明細書において、絶縁膜410は窒化物半導体成長層302に含まれるものとする。   The p-type AlGaN cladding layer 408 and the p-type GaN contact layer 409 are provided with striped ridges extending in the resonator direction. That is, the semiconductor laser device shown in FIG. 4 has a ridge stripe structure. Further, an insulating film 410 for current confinement is provided between the p-side electrode 303 and the p-type AlGaN cladding layer 408 and the p-type GaN contact layer 409 except for the ridge portion. In the present specification, the insulating film 410 is included in the nitride semiconductor growth layer 302.

尚、窒化物半導体成長層302に用いられる材料は上述の材料に限定されるものではなく、他の窒化物系化合物半導体、例えば、p型クラッド層にp型AlGaInNを、多重量子井戸活性層にGaInNAsもしくはGaInPなどを用いても構わない。又、クラッド層は多層構造でも多重量子井戸構造を用いても構わない。更に、n型GaNコンタクト層402とn型AlGaNクラッド層403の間に、InGaNなどのクラック防止層を挿入しても構わない。又、GaN基板301とn型GaNコンタクト層402との間にバッファ層を挿入しても構わない。又、共振器方向にストライプ状に延在したリッジは、p型AlGaNクラッド層408及びp型GaNコンタクト層409のみではなく、p型GaNガイド層407、p型AlGaN蒸発防止層406及びInGaN多重量子井戸活性層405までの途中いずれかまで掘り込んで形成しても構わない。   The material used for the nitride semiconductor growth layer 302 is not limited to the above-mentioned materials, but other nitride-based compound semiconductors, for example, p-type AlGaInN is used for the p-type cladding layer, and the multiple quantum well active layer is used. GaInNAs or GaInP may be used. The clad layer may be a multilayer structure or a multiple quantum well structure. Furthermore, a crack prevention layer such as InGaN may be inserted between the n-type GaN contact layer 402 and the n-type AlGaN cladding layer 403. Further, a buffer layer may be inserted between the GaN substrate 301 and the n-type GaN contact layer 402. The ridges extending in the form of stripes in the resonator direction are not only the p-type AlGaN cladding layer 408 and the p-type GaN contact layer 409, but also the p-type GaN guide layer 407, the p-type AlGaN evaporation prevention layer 406, and the InGaN multiple quantum. The well active layer 405 may be formed by being dug up to somewhere.

更に、本実施形態では半導体レーザ素子350の作製にGaN基板301を用いたが、基板材料はGaNに限定されるものではなく、InN、AlNあるいはGaN、InN、AlNの混晶半導体でも構わなく、サファイア、スピネル、SiC、Si、又は、窒化物以外のGaAs、GaPなどのIII−V族化合物でも構わない。   Furthermore, in this embodiment, the GaN substrate 301 is used for the production of the semiconductor laser element 350. However, the substrate material is not limited to GaN, and a mixed crystal semiconductor of InN, AlN or GaN, InN, AlN may be used. III-V group compounds such as sapphire, spinel, SiC, Si, or GaAs or GaP other than nitride may be used.

以下に、本実施形態の半導体レーザ装置の製造方法について、図3及び図4を参照して説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、半導体レーザ素子の製造に一般的に用いられている周知の技術を適宜適用して、GaN基板301上に、図4で示したような複数の窒化物半導体薄膜などから成る窒化物半導体成長層302及びp側電極303を形成する。尚、本実施形態のp電極303の材料は、p型GaNコンタクト層409に近い側からPd(15nm)/Mo(15nm)/Au(200nm)とする。   First, a well-known technique generally used for manufacturing a semiconductor laser device is appropriately applied to grow a nitride semiconductor comprising a plurality of nitride semiconductor thin films as shown in FIG. 4 on a GaN substrate 301. A layer 302 and a p-side electrode 303 are formed. The material of the p-electrode 303 of this embodiment is Pd (15 nm) / Mo (15 nm) / Au (200 nm) from the side close to the p-type GaN contact layer 409.

次に、n型GaN基板301上に窒化物半導体成長層302の各層を積層する際の当該n型GaN基板301の厚みは略350μmであるが、n側電極304の形成前に、GaN基板301の裏面側から、研磨もしくはエッチングを行うことにより基板の一部を除去し、ウエーハの厚みを通常40〜150μm程度までに薄くする。その後、n側電極304としてGaN基板301に近い側から、Ti(30nm)/Al(150nm)を形成し、さらに金属多層膜305Aとして、Mo(8nm)/Pt(15nm)/Au(250nm)を形成する。   Next, the thickness of the n-type GaN substrate 301 when the layers of the nitride semiconductor growth layer 302 are stacked on the n-type GaN substrate 301 is about 350 μm, but before the n-side electrode 304 is formed, the GaN substrate 301 is formed. A part of the substrate is removed by polishing or etching from the back side of the wafer, and the thickness of the wafer is usually reduced to about 40 to 150 μm. Thereafter, Ti (30 nm) / Al (150 nm) is formed as the n-side electrode 304 from the side close to the GaN substrate 301, and Mo (8 nm) / Pt (15 nm) / Au (250 nm) is formed as the metal multilayer film 305A. Form.

このようにしてp側電極303及びn側電極304が形成され、窒化物半導体から成る積層体302の各層が積層されたウエーハを劈開することにより、半導体レーザ素子350の共振器端面を形成する。このとき、半導体レーザ素子350の共振器長が500μmとなるように、ウエーハの劈開が行われる。このようにウエーハの劈開することで得られたバー(LDバー)を更に劈開することにより、レーザチップである半導体レーザ素子350に分割する。上述したように、このLDバーから個々の半導体レーザ素子350を分割する分割工程において、LDバーをダイヤモンドペンなどを用いてスクライブラインを形成して劈開する際、分割した半導体レーザ素子350が、ばらばらにならないように、スクライブラインを形成する面と反対側の面に、粘着シートを貼着する。この粘着シートの粘着剤には有機物などが含まれており、分割した半導体レーザ素子350に付着、残留する恐れがある。尚、共振器端面の形成はエッチングによって形成してもよい。又、チップへの分割はダイシング、レーザアブレーション法等を用いても構わない。このようにして得られた半導体レーザ素子350をチップの状態でパルス駆動により特性評価を行ったところ、閾値電流値をリッジ部分の面積で割った閾値電流密度の値は3.5kA/cm2であった。 In this way, the p-side electrode 303 and the n-side electrode 304 are formed, and the resonator end face of the semiconductor laser element 350 is formed by cleaving the wafer on which the layers of the multilayer body 302 made of a nitride semiconductor are laminated. At this time, the wafer is cleaved so that the cavity length of the semiconductor laser element 350 is 500 μm. The bar (LD bar) obtained by cleaving the wafer in this way is further cleaved to divide it into semiconductor laser elements 350 that are laser chips. As described above, in the dividing step of dividing the individual semiconductor laser elements 350 from the LD bar, when the LD bar is cleaved by forming a scribe line using a diamond pen or the like, the divided semiconductor laser elements 350 are separated. An adhesive sheet is stuck on the surface opposite to the surface on which the scribe line is formed. The pressure-sensitive adhesive of this pressure-sensitive adhesive sheet contains an organic substance or the like and may adhere to or remain on the divided semiconductor laser element 350. The cavity end face may be formed by etching. Further, dicing or laser ablation may be used for dividing into chips. When the characteristics of the semiconductor laser device 350 thus obtained were evaluated by pulse driving in a chip state, the threshold current density value obtained by dividing the threshold current value by the area of the ridge portion was 3.5 kA / cm 2 . there were.

このようにして得られた半導体レーザ素子350を支持基体321上に搭載(マウント)する。以下に、ダイボンディング法を用いて実施されたマウント工程について説明する。   The semiconductor laser element 350 thus obtained is mounted on the support base 321. Below, the mounting process implemented using the die-bonding method is demonstrated.

図3(a)に示されているように、表面と裏面に金属多層膜305B、305Cがそれぞれ形成されたヒートシンク310の表面に、層厚が略200μmで、シート状の融点290℃のAu70Sn30ハンダ312を設ける。次に、ヒートシンク310をAu70Sn30ハンダ312の融点よりも若干高い温度まで加熱し、Au70Sn30ハンダ312が溶けたところで、上述の方法で得られた半導体レーザ素子350を、p側電極303側を上にしてn側電極304側がヒートシンク310の金属多層膜305B側に対向するようにし、ヒートシンク310上に載置する。更に、荷重を適宜加えながら、半導体レーザ素子350とヒートシンク310とをAu70Sn30ハンダ312によく馴染ませ、Au70Sn30ハンダ312を凝固させ、ヒートシンク310上に半導体レーザ素子350を固定する。   As shown in FIG. 3A, Au70Sn30 solder having a layer thickness of approximately 200 μm and a sheet-like melting point of 290 ° C. is formed on the surface of the heat sink 310 on which the metal multilayer films 305B and 305C are formed on the front and back surfaces, respectively. 312 is provided. Next, the heat sink 310 is heated to a temperature slightly higher than the melting point of the Au 70 Sn 30 solder 312, and when the Au 70 Sn 30 solder 312 is melted, the semiconductor laser element 350 obtained by the above method is placed with the p-side electrode 303 side up. The n-side electrode 304 is placed on the heat sink 310 such that the n-side electrode 304 side faces the metal multilayer film 305B side of the heat sink 310. Further, while appropriately applying a load, the semiconductor laser element 350 and the heat sink 310 are well adapted to the Au 70 Sn 30 solder 312, the Au 70 Sn 30 solder 312 is solidified, and the semiconductor laser element 350 is fixed on the heat sink 310.

次に、支持基体321上に融点220℃のSnAg3Cu0.5ハンダ313を設ける。そして、支持基体321をSnAg3Cu0.5ハンダ313の融点よりも若干高い温度まで加熱し、SnAg3Cu0.5ハンダ313が溶けたところで、上述の方法で得られた半導体レーザ素子350を搭載したヒートシンク310を、裏面に形成された金属多層膜305C側を支持基体321側に対向させて、支持基体321上に載置する。更に、荷重を適宜加えながら半導体レーザ素子350を搭載したヒートシンク310と支持基体321とをSnAg3Cu0.5ハンダ313によく馴染ませる。その後、支持基体321を冷却し、SnAg3Cu0.5ハンダ313を凝固させ、図3に示されたヒートシンク310を介して支持基体321に固定された半導体レーザ素子350を得る。引き続き、ワイヤボンダを用いて、p側電極をワイヤ314Aを介してピン316に、n側電極304を金属多層膜305A、Au70Sn30ハンダ312、金属多層膜305B及びワイヤ314Bを介してピン311に電気的に接続する。   Next, SnAg3Cu0.5 solder 313 having a melting point of 220 ° C. is provided on the support base 321. Then, the support base 321 is heated to a temperature slightly higher than the melting point of the SnAg3Cu0.5 solder 313, and when the SnAg3Cu0.5 solder 313 is melted, the heat sink 310 on which the semiconductor laser element 350 obtained by the above-described method is mounted, The metal multilayer film 305 </ b> C formed on the back surface is placed on the support base 321 so as to face the support base 321. Further, the heat sink 310 on which the semiconductor laser element 350 is mounted and the support base 321 are made to familiarize with the SnAg3Cu0.5 solder 313 while applying a load as appropriate. Thereafter, the support base 321 is cooled and the SnAg3Cu0.5 solder 313 is solidified to obtain the semiconductor laser element 350 fixed to the support base 321 via the heat sink 310 shown in FIG. Subsequently, using a wire bonder, the p-side electrode is electrically connected to the pin 316 via the wire 314A, and the n-side electrode 304 is electrically connected to the pin 311 via the metal multilayer film 305A, Au70Sn30 solder 312, metal multilayer film 305B, and wire 314B. Connecting.

尚、本実施形態ではp側電極303の材料として、Pd/Mo/Auを用いたが、Pd以外に、例えば、Co、Cu、Ag、Ir、Sc、Au、Cr、Mo、La、W、Al、Tl、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Pt、Niとその化合物を用いても構わなく、又、Au以外にNi、Ag、Ga、In、Sn、Pb、Sb、Zn、Si、Ge、Alとその化合物を用いても構わなく、各層厚についても、上述した値に限定されるものではない。又、本実施形態ではn側電極304の材料として、Ti/Alを用いたが、Ti以外にHfを用いても構わなく、各層厚も上述した値に限定されるものではない。   In this embodiment, Pd / Mo / Au is used as the material of the p-side electrode 303. However, in addition to Pd, for example, Co, Cu, Ag, Ir, Sc, Au, Cr, Mo, La, W, Al, Tl, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Ni and their compounds may be used. Besides Au, Ni, Ag, Ga, In, Sn, Pb, Sb, Zn, Si, Ge, Al and compounds thereof may be used, and the thickness of each layer is not limited to the above-described values. In this embodiment, Ti / Al is used as the material of the n-side electrode 304, but Hf may be used in addition to Ti, and the thickness of each layer is not limited to the above-described values.

又、本実施形態ではヒートシンク310の材料として、SiCを用いたがAlN、GaAs、Si、ダイヤモンドなどの絶縁性材料であれば、単結晶、多結晶、アモルファスのいずれを用いても構わない。   In this embodiment, SiC is used as the material of the heat sink 310, but any single crystal, polycrystalline, or amorphous material may be used as long as it is an insulating material such as AlN, GaAs, Si, and diamond.

又、ヒートシンク310表面(金属多層膜305B側)上に設けるハンダ材は、Au70Sn30に限定されるものではなく、SuAgCu、In、PbSn、いずれのハンダ材を用いても構わなく、更に、AuSnハンダにおいても、AuとSnの比率は限定されるものではない。又、ヒートシンク310の裏面(金属多層膜305C側)と支持基体321との間のハンダ材もSuAg3Cu0.5に限定されるものではなく、AuSn、In、PbSn、導電性ペーストのいずれでも構わない。又、SuAgCuハンダにおいても、SuとAgとCuの比率は限定されない。尚、ヒートシンク310表面(金属多層膜305B側)上に設けるハンダ材の融点は、ヒートシンク310の裏面(金属多層膜305C側)と支持基体321との間のハンダ材の融点より高いものとする。   Further, the solder material provided on the surface of the heat sink 310 (the metal multilayer film 305B side) is not limited to Au70Sn30, and any solder material such as SuAgCu, In, PbSn may be used. Further, in the AuSn solder However, the ratio of Au and Sn is not limited. Further, the solder material between the back surface of the heat sink 310 (the metal multilayer film 305C side) and the support base 321 is not limited to SuAg3Cu0.5, and any of AuSn, In, PbSn, and conductive paste may be used. Also in the SuAgCu solder, the ratio of Su, Ag, and Cu is not limited. The melting point of the solder material provided on the surface of the heat sink 310 (the metal multilayer film 305B side) is higher than the melting point of the solder material between the back surface of the heat sink 310 (the metal multilayer film 305C side) and the support base 321.

又、支持基体321を備えるステム320はCuもしくはFeを主体とする金属から成り、その表面にNi膜/Au膜もしくはNi膜/Cu膜/Au膜が順にメッキ形成されている。   The stem 320 including the support base 321 is made of a metal mainly composed of Cu or Fe, and a Ni film / Au film or a Ni film / Cu film / Au film is plated on the surface thereof in order.

次に、図3に示した半導体レーザ素子350を搭載したステム320と蓋体330をプラズマ処理装置のチャンバー内に導入し、不活性ガス及び反応性ガスを用いて、プラズマ処理を実施する。以下、図1及び図2を参照し、その処理方法を説明する。   Next, the stem 320 and the lid 330 on which the semiconductor laser element 350 shown in FIG. 3 is mounted are introduced into the chamber of the plasma processing apparatus, and plasma processing is performed using an inert gas and a reactive gas. The processing method will be described below with reference to FIGS.

図1及び図2に示すように、プラズマ処理に用いる装置は平行平板方式のプラズマ装置である。チャンバー内に2枚の平行な電極3、5が設置され、高周波電源1を用いブロッキングコンデンサ2を介して片方の電極3に高周波電力を印加することで、2枚の電極3、5に挟まれた空間にプラズマ4が生成される。尚、本実施形態では高周波電力を印加する電極3とは別のもう1枚の電極5は電気的に接地(アース)しているものとする。通常、このような平行平板方式のプラズマ装置だと1010cm-3程度の電子密度(=イオン密度)のプラズマ4が電極上に均一に生成される。又、上述した方法で作製した半導体レーザ素子350を搭載したステム320と蓋体330とは、分離した状態で、平行平板方式のプラズマ処理装置が備える2枚に電極の内のいずれかの上に載置されてプラズマ処理が実施される。尚、本明細書において、高周波電力が印加されている電極3を「RF電極」、接地されている電極5を「接地電極」とする。 As shown in FIGS. 1 and 2, the apparatus used for the plasma treatment is a parallel plate type plasma apparatus. Two parallel electrodes 3 and 5 are installed in the chamber, and a high frequency power is applied to one electrode 3 through a blocking capacitor 2 using a high frequency power source 1 so that the electrode is sandwiched between the two electrodes 3 and 5. Plasma 4 is generated in the remaining space. In this embodiment, it is assumed that another electrode 5 other than the electrode 3 to which the high frequency power is applied is electrically grounded (grounded). Usually, in such a parallel plate type plasma apparatus, plasma 4 having an electron density (= ion density) of about 10 10 cm −3 is uniformly generated on the electrode. In addition, the stem 320 on which the semiconductor laser element 350 manufactured by the above-described method is mounted and the lid 330 are separated from each other, and the parallel plate type plasma processing apparatus has two sheets on either of the electrodes. It is placed and plasma processing is performed. In this specification, the electrode 3 to which high-frequency power is applied is referred to as an “RF electrode”, and the grounded electrode 5 is referred to as a “ground electrode”.

このような平行平板方式のプラズマ処理装置を用いて、被処理物をプラズマ処理する際、被処理物6を接地電極5上において処理を行うアノードカップリング方式と、RF電極3上において処理を行うカソードカップッリング方式の2種類の方法がある。図1に示すように、半導体レーザ素子350を搭載したステム320及び蓋体330から成る被処理物6を接地電極5上に配置して処理を行うアノードカップッリング方式では、生成したプラズマのもつ電位(プラズマ電位)とアース(電位=0)との間に形成される電位差(数V程度)によって加速されたイオンと、中性種であるラジカルによって、処理が行われる。それに対し、図2に示すように、被処理物6をRF電極上に配置して処理を行うカソードカップリング方式では、プラズマ電位とRF電極に高周波電力を印加することで生じるバイアス電圧(可変)との電位差によって加速されたイオンと、中性種であるラジカルによって、処理が行われる。尚、本実施形態では半導体レーザ素子350を搭載したステム320と蓋体330と、を同時にプラズマ処理するものとしたが、別々に処理するものとしても構わない。   Using such a parallel plate type plasma processing apparatus, when an object to be processed is plasma-processed, an anode coupling method in which the object to be processed 6 is processed on the ground electrode 5 and a process on the RF electrode 3 are performed. There are two types of cathode coupling methods. As shown in FIG. 1, in the anode coupling method in which the object to be processed 6 including the stem 320 on which the semiconductor laser element 350 is mounted and the lid 330 is disposed on the ground electrode 5 for processing, the generated plasma has The treatment is performed by ions accelerated by a potential difference (about several volts) formed between a potential (plasma potential) and ground (potential = 0) and radicals that are neutral species. On the other hand, as shown in FIG. 2, in the cathode coupling method in which the object to be processed 6 is disposed on the RF electrode for processing, a bias voltage (variable) generated by applying high-frequency power to the plasma potential and the RF electrode. The treatment is performed by ions accelerated by the potential difference between them and radicals that are neutral species. In the present embodiment, the stem 320 on which the semiconductor laser element 350 is mounted and the lid 330 are subjected to plasma processing at the same time, but they may be processed separately.

このような2種類の処理方法の内、本実施形態では被処理物6を接地電極5上に載置するアノードカップリング方式で、プラズマを用いたクリーニングを実施した。RF電極3に印加する高周波電力は300Wとし、プラズマ生成に用いるガスとしてAr(アルゴン)ガスとO2(酸素)ガスの混合ガス(混合比は、50:50)を用い、チャンバー内の圧力は80mTorrに調節し、プラズマ処理の時間は60秒間として、クリーニングを実施した。 Of these two types of treatment methods, in the present embodiment, cleaning using plasma is performed by an anode coupling method in which the workpiece 6 is placed on the ground electrode 5. The high-frequency power applied to the RF electrode 3 is 300 W, a gas used for plasma generation is a mixed gas of Ar (argon) gas and O 2 (oxygen) gas (mixing ratio is 50:50), and the pressure in the chamber is Cleaning was performed by adjusting the pressure to 80 mTorr and setting the plasma treatment time to 60 seconds.

この混合ガスによるプラズマ処理によって、半導体レーザ素子350を構成するGaN基板301上や、p側電極303及びn側電極304、又は半導体レーザ素子350の端面などに付着した有機物が除去、又は変質させられる。このようにして、半導体レーザ素子350をヒートシンク310などを介してステム320に搭載した後、半導体レーザ素子350を搭載したステム320全体及び蓋体330の双方をプラズマに曝してクリーニングを実施するのは、半導体レーザ素子350だけのクリーニングを実施して有機物を除去しても、半導体レーザ素子350以外のヒートシンク310、ステム320、又は蓋体330のいずれかに有機物又はシリコン化合物などが残っていると、半導体レーザ装置340の動作時にレーザが出射端面から出射されたとき、揮発した有機物などが光CVD効果による化学反応をおこし、その結果、レーザ光出射端面に膜が形成されてしまうからである。このようなことを防止するために、半導体レーザ素子350を搭載したステム320全体及び蓋体330の双方をプラズマに曝してクリーニングを実施して、有機物又はシリコン化合物などを除去する。このことにより、半導体レーザ素子350の動作時に、光CVD効果によるレーザ光出射端面への成膜が抑制され、半導体レーザ素子350の寿命特性を向上させることができる。   By the plasma treatment using the mixed gas, organic substances adhering to the GaN substrate 301 constituting the semiconductor laser element 350, the p-side electrode 303 and the n-side electrode 304, the end face of the semiconductor laser element 350, or the like are removed or altered. . Thus, after the semiconductor laser element 350 is mounted on the stem 320 via the heat sink 310 or the like, cleaning is performed by exposing both the entire stem 320 on which the semiconductor laser element 350 is mounted and the lid 330 to plasma. Even if the organic matter is removed by cleaning only the semiconductor laser element 350, if the organic matter or silicon compound remains in any of the heat sink 310, the stem 320, or the lid 330 other than the semiconductor laser element 350, This is because, when the laser is emitted from the emission end face during the operation of the semiconductor laser device 340, the volatilized organic matter undergoes a chemical reaction due to the photo-CVD effect, and as a result, a film is formed on the laser light emission end face. In order to prevent this, the entire stem 320 on which the semiconductor laser element 350 is mounted and the lid 330 are both exposed to plasma for cleaning to remove organic substances or silicon compounds. Thereby, during the operation of the semiconductor laser element 350, film formation on the laser light emitting end face due to the photo-CVD effect is suppressed, and the life characteristics of the semiconductor laser element 350 can be improved.

このようにしてプラズマ処理を行うことでクリーニングが実施された蓋体330を、同じくクリーニングが実施された半導体レーザ素子350を搭載したステム320に、例えば、乾燥窒素雰囲気中で設置することで、半導体レーザ装置340を作製する。又、このことにより、蓋体330でカバーされて外部雰囲気と遮断された半導体レーザ素子350、ヒートシンク310、ステム320及び蓋体330の内部は、再び有機物やシリコン化合物などによって汚染されることが防止される。   The lid 330 that has been cleaned by performing plasma processing in this way is placed on the stem 320 on which the semiconductor laser element 350 that has also been cleaned is mounted, for example, in a dry nitrogen atmosphere. A laser device 340 is manufactured. This also prevents the inside of the semiconductor laser element 350, the heat sink 310, the stem 320, and the lid 330 covered with the lid 330 from being shielded from the external atmosphere from being contaminated again by organic substances, silicon compounds, or the like. Is done.

尚、蓋体330のステム320への設置を実施する雰囲気は、上述した窒素に限定されるものではなく、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)、Xe(キセノン)などの希ガス雰囲気でも構わない。又、蓋体330のステム320への設置は、プラズマ処理によるクリーニングを実施した後、出来る限り速やかに行うのが好ましく、更に好ましくは、クリーニング後、直ちに行うのが好ましい。   The atmosphere in which the lid 330 is installed on the stem 320 is not limited to the nitrogen described above, but is rare such as He (helium), Ne (neon), Ar (argon), or Xe (xenon). A gas atmosphere may be used. Further, the installation of the lid 330 on the stem 320 is preferably performed as soon as possible after performing the cleaning by the plasma treatment, and more preferably immediately after the cleaning.

又、半導体レーザ素子350とヒートシンク310などを搭載したステム320及び蓋体330をプラズマ処理のよるクリーニングを実施した後、ステム320への蓋体330の設置を行う設置室までステム320及び蓋体330を移動させる際、ステム320及び蓋体330を大気雰囲気にさらすことで大気中に含まれる有機物やシリコン化合物などのレーザにより化学反応する物質に汚染されることを防止するために、ステム320及び蓋体330を、N2(窒素)、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)、Xe(キセノン)などの不活性ガスが封止された気密性を備えたボックスなどに入れて移動することが好ましい。又、上述した不活性ガスで封止された気密性を備えた移動路を通り、移動させても構わない。 Further, after cleaning the stem 320 and the lid 330 on which the semiconductor laser element 350 and the heat sink 310 are mounted by plasma treatment, the stem 320 and the lid 330 are installed up to the installation chamber where the lid 330 is installed on the stem 320. In order to prevent the stem 320 and the lid 330 from being contaminated by a substance that chemically reacts with a laser such as an organic substance or a silicon compound contained in the atmosphere by exposing the stem 320 and the lid 330 to the atmosphere. The body 330 is moved in an airtight box sealed with an inert gas such as N 2 (nitrogen), He (helium), Ne (neon), Ar (argon), or Xe (xenon). It is preferable to do. Moreover, you may move along the moving path provided with the airtightness sealed with the inert gas mentioned above.

上述したようにして、図3に示した本実施形態の半導体レーザ装置340が作製される。次に、この半導体レーザ装置を340を5個作製し、得られた半導体レーザ装置340について、エージング試験を行い、エージング特性を求めた。この際、エージング試験は、環境温度60℃、光出力値30mW固定、直流電流(DC)駆動の条件下で実施された。得られた本実施形態の半導体レーザ装置340の試験結果を、図5に示す。   As described above, the semiconductor laser device 340 of the present embodiment shown in FIG. 3 is manufactured. Next, five semiconductor laser devices 340 were produced, and the obtained semiconductor laser device 340 was subjected to an aging test to obtain aging characteristics. At this time, the aging test was performed under conditions of an environmental temperature of 60 ° C., a light output value fixed at 30 mW, and a direct current (DC) drive. The test results of the obtained semiconductor laser device 340 of this embodiment are shown in FIG.

又、本実施形態の半導体レーザ装置340に対する比較例1として、半導体レーザ素子350とヒートシンク310などを搭載したステム320及び蓋体330の双方を、プラズマ処理によるクリーニングを実施しないで、5個の半導体レーザ装置を作製した。プラズマ処理によるクリーニングを実施しないこと以外は、本実施形態の半導体レーザ装置340と同様の条件とするものである。   Further, as a comparative example 1 for the semiconductor laser device 340 of the present embodiment, both the stem 320 and the lid 330 on which the semiconductor laser element 350 and the heat sink 310 are mounted are not cleaned by plasma processing, and five semiconductors are used. A laser device was produced. The conditions are the same as those of the semiconductor laser device 340 of the present embodiment except that cleaning by plasma processing is not performed.

又、本実施形態の半導体レーザ装置340に対する比較例2として、半導体レーザ素子350とヒートシンク310などを搭載したステム320及び蓋体330の双方を、プラズマ処理によるクリーニングを実施せず、水銀ランプを用いて酸素雰囲気で波長254nmの紫外線を照射することでクリーニングを実施した5個の半導体レーザ装置を作製した。プラズマ処理ではなく紫外線を用いてクリーニングを実施した以外は、本実施形態の半導体レーザ装置340と同様の条件とするものである。   Further, as Comparative Example 2 for the semiconductor laser device 340 of the present embodiment, both the stem 320 and the lid 330 on which the semiconductor laser element 350 and the heat sink 310 are mounted are not cleaned by plasma treatment, and a mercury lamp is used. Thus, five semiconductor laser devices that were cleaned by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm in an oxygen atmosphere were manufactured. The conditions are the same as those of the semiconductor laser device 340 of the present embodiment except that cleaning is performed using ultraviolet rays instead of plasma treatment.

又、本実施形態の半導体レーザ装置340に対する比較例3として、半導体レーザ素子350とヒートシンク310などを搭載したステム320及び蓋体330の双方を、ECR方式によりプラズマを生成・維持するECRプラズマ装置のチャンバー内に導入し、ステム320及び蓋体330にECRプラズマに曝すことでクリーニングを実施した5個の半導体レーザ装置を作製した。即ち、本実施形態の半導体レーザ装置が平行平板方式のプラズマ装置によるプラズマに曝すことでクリーニングを実施するのに対して、比較例3の半導体レーザ装置はECR方式のプラズマに曝すことでクリーニングを実施している。このこと以外は、本実施形態の半導体レーザ装置340と同様の条件とするものである。   Further, as a comparative example 3 to the semiconductor laser device 340 of the present embodiment, an ECR plasma device that generates and maintains plasma by the ECR method on both the stem 320 and the lid 330 on which the semiconductor laser element 350 and the heat sink 310 are mounted. Five semiconductor laser devices that were introduced into the chamber and cleaned by exposing the stem 320 and the lid 330 to ECR plasma were manufactured. That is, the semiconductor laser device of this embodiment performs cleaning by exposing it to plasma by a parallel plate type plasma device, while the semiconductor laser device of Comparative Example 3 performs cleaning by exposing it to ECR plasma. is doing. Except for this, the conditions are the same as those of the semiconductor laser device 340 of the present embodiment.

このようにして作製された比較例1、2、3、それぞれ5個の半導体レーザ装置についても、本実施形態の半導体レーザ装置340と同様に、エージング試験を行い、エージング特性を求めた。この際、エージング試験は、環境温度60℃、光出力値30mW固定、直流電流(DC)駆動の条件下で実施された。得られた比較例1、2、3の半導体レーザ装置の試験結果を、それぞれ、図6、7、8に示す。   The aging test was performed on the five semiconductor laser devices of Comparative Examples 1, 2, and 3 thus fabricated in the same manner as the semiconductor laser device 340 of the present embodiment to obtain aging characteristics. At this time, the aging test was performed under conditions of an environmental temperature of 60 ° C., a light output value fixed at 30 mW, and a direct current (DC) drive. The test results of the obtained semiconductor laser devices of Comparative Examples 1, 2, and 3 are shown in FIGS.

図5は、本実施形態の5個の半導体レーザ装置340について、エージング時間と駆動電流との関係を示す。図5に示すように、平行平板方式のプラズマ処理装置を用い、接地電極5上に、半導体レーザ素子350とヒートシンク310などを搭載したステム320及び蓋体330から成る被処理物6を載置し、プラズマに曝すことでクリーニングを実施した本実施形態の半導体レーザ装置340は、エージング時間を長くしても動作電流は、ほぼ初期値を維持している。又、作製された5個の半導体レーザ装置340のエージング特性について、駆動電流のばらつきが10mA程度と少なく、エージング特性がそろっている。又、図2に示すように、被処理物6をRF電極3上に置いて処理を行うカソードカップリング方式によって、被処理物6のクリーニングを実施した場合においても、図5に示すような、被処理物6をアノードカップリング方式でプラズマに曝してクリーニングを実施した場合と同様の良好なエージング特性が得ることができた。   FIG. 5 shows the relationship between the aging time and the drive current for the five semiconductor laser devices 340 of the present embodiment. As shown in FIG. 5, a parallel plate type plasma processing apparatus is used, and a workpiece 6 including a stem 320 and a lid 330 on which a semiconductor laser element 350 and a heat sink 310 are mounted is placed on the ground electrode 5. In the semiconductor laser device 340 of the present embodiment that has been cleaned by being exposed to plasma, the operating current is maintained at an initial value even if the aging time is extended. Further, regarding the aging characteristics of the five manufactured semiconductor laser devices 340, the variation in driving current is as small as about 10 mA, and the aging characteristics are uniform. In addition, as shown in FIG. 2, even when the object to be processed 6 is cleaned by the cathode coupling method in which the object to be processed 6 is placed on the RF electrode 3 and processed, as shown in FIG. Good aging characteristics similar to those obtained when cleaning was performed by exposing the workpiece 6 to plasma by the anode coupling method were obtained.

図6は、比較例1の5個の半導体レーザ装置について、エージング時間と駆動電流との関係を示す。プラズマ処理を用いたクリーニングを実施していない比較例1の半導体レーザ装置は、エージング時間が長くなると駆動電流の増大が顕著であり、又、作製された5個の半導体レーザ装置の間で、駆動電流のばらつきが大きく、エージング特性が揃っていない。   FIG. 6 shows the relationship between the aging time and the drive current for the five semiconductor laser devices of Comparative Example 1. In the semiconductor laser device of Comparative Example 1 in which the cleaning using the plasma processing is not performed, the driving current increases remarkably when the aging time becomes long, and the driving is performed among the five semiconductor laser devices manufactured. The variation in current is large and the aging characteristics are not uniform.

図7は、比較例2の5個の半導体レーザ装置について、エージング時間と駆動電流との関係を示す。紫外線照射によるクリーニングを実施した比較例2の半導体レーザ装置について、エージング時間の経過に伴う駆動電流の増大は比較例1の半導体レーザ装置よりは小さいものの、駆動電流が増大している。又、比較例1と同様に、作製された5個の半導体レーザ装置の間で、駆動電流のばらつきが大きく、エージング特性が揃っていない。   FIG. 7 shows the relationship between the aging time and the drive current for the five semiconductor laser devices of Comparative Example 2. In the semiconductor laser device of Comparative Example 2 in which cleaning by ultraviolet irradiation was performed, the drive current increased with the aging time, although the increase in drive current was smaller than that of the semiconductor laser device of Comparative Example 1. As in Comparative Example 1, the drive current varies greatly among the five manufactured semiconductor laser devices, and the aging characteristics are not uniform.

図8は、比較例3の5個の半導体レーザ装置について、エージング時間と駆動電流との関係を示す。図8に示すように、ECR方式のプラズマ処理装置を用い、チャンバー内に、半導体レーザ素子350とヒーシンク310などを搭載したステム320及び蓋体330から成る被処理物6を導入し、ECR方式によるプラズマに曝すことでクリーニングを実施した本実施形態の半導体レーザ装置は、5個の半導体レーザ装置の内1個は、本実施形態の半導体レーザ装置340と同様に、エージング時間を長くしても、駆動電流は初期値を維持している。しかしながら、他の4個の半導体レーザ装置については、エージング時間20時間以内に駆動電流が急激に増大して、エージング特性が急速に劣化する結果となった。   FIG. 8 shows the relationship between the aging time and the drive current for the five semiconductor laser devices of Comparative Example 3. As shown in FIG. 8, an ECR plasma processing apparatus is used, and an object to be processed 6 including a stem 320 and a lid 330 on which a semiconductor laser element 350 and a heat sink 310 are mounted is introduced into the chamber. In the semiconductor laser device of this embodiment that has been cleaned by exposure to plasma, one of the five semiconductor laser devices, like the semiconductor laser device 340 of this embodiment, can have a long aging time, The drive current maintains the initial value. However, for the other four semiconductor laser devices, the drive current increased rapidly within 20 hours of aging time, resulting in a rapid deterioration of the aging characteristics.

上述した図5、6、7、8の結果より、本実施形態の半導体レーザ装置340は、上述した平行平板方式のプラズマを用いたクリーニングを実施することにより、半導体レーザ装置340の動作時に出射されるレーザで光CVD効果による化学反応が発生してレーザ出射端面に膜が形成されることが抑制されるとともに、この出射端面に形成される膜によるレーザ光の吸収率及び反射率の変動が防止され、駆動電流の異常変動がなく、比較例1、2、3より優れたエージング特性(寿命特性)を得ることができた。   From the results shown in FIGS. 5, 6, 7, and 8, the semiconductor laser device 340 according to this embodiment is emitted during the operation of the semiconductor laser device 340 by performing the cleaning using the parallel plate plasma described above. This prevents the chemical reaction due to the photo-CVD effect from occurring in the laser and prevents the film from being formed on the laser emission end face, and prevents fluctuations in the absorption rate and reflectivity of the laser beam due to the film formed on this emission end face. Thus, there was no abnormal fluctuation of the drive current, and aging characteristics (life characteristics) superior to those of Comparative Examples 1, 2, and 3 could be obtained.

このような、本実施形態と比較例1、2、3との特性の違いの原因について調べた。比較例1、2、3の半導体レーザ装置について、不活性ガス中、又は、真空中で蓋体330を半導体レーザ装置から外し、半導体レーザ素子350の表面をオージェ電子分光法により解析を行った。その結果、比較例1及び2の半導体レーザ装置については、有機物の付着を示すC(カーボン)や、シリコン化合物の付着を示すSi(シリコン)が多量に検知された。又、本実施形態の半導体レーザ装置340と比較例3の半導体レーザ装置については、カーボンやシリコンなどは検出されなかった。この結果より、比較例1及び2の半導体レーザ装置が良好なエージング特性を得られなかったのは、半導体レーザ素子350の端面に有機物又はシリコン化合物が付着していたためであると考えられる。   The cause of the difference in characteristics between this embodiment and Comparative Examples 1, 2, and 3 was examined. Regarding the semiconductor laser devices of Comparative Examples 1, 2, and 3, the lid 330 was removed from the semiconductor laser device in an inert gas or vacuum, and the surface of the semiconductor laser element 350 was analyzed by Auger electron spectroscopy. As a result, in the semiconductor laser devices of Comparative Examples 1 and 2, a large amount of C (carbon) indicating adhesion of organic substances and Si (silicon) indicating adhesion of silicon compounds was detected. Further, in the semiconductor laser device 340 of this embodiment and the semiconductor laser device of Comparative Example 3, no carbon or silicon was detected. From this result, it is considered that the semiconductor laser devices of Comparative Examples 1 and 2 did not obtain good aging characteristics because organic substances or silicon compounds adhered to the end face of the semiconductor laser element 350.

又、オージェ電子分光法による解析でカーボンやシリコンなどが検出されなかった比較例3について、良好なエージング特性が得られなかったのは、半導体レーザ素子350自体がダメージを受けたためであると考えられる。比較例3の半導体レーザ装置はECR方式によるプラズマを用いてクリーニングを実施しているが、通常、ECR方式によってプラズマを生成すると平行平板方式によるプラズマと比較して、より高密度(1011cm-3〜1012cm-3程度)のプラズマを得ることができる。このため、プラズマから半導体レーザ素子350に入射する単位時間、単位面積当たりのイオンの入射量(フラックス)が、ECR方式によるプラズマの方が平行平板方式によるプラズマよりも大きい。このため、入射したイオンによる半導体レーザ素子350が受けるダメージが平行平板方式のプラズマを用いた場合と比較して大きくなり、図8に示すように、良好なエージング特性が得られなかったと考えられる。 In addition, in Comparative Example 3 in which no carbon, silicon, or the like was detected by the analysis by Auger electron spectroscopy, it was considered that the good aging characteristics were not obtained because the semiconductor laser element 350 itself was damaged. . In the semiconductor laser device of Comparative Example 3, cleaning is performed using plasma by the ECR method. Normally, when plasma is generated by the ECR method, the plasma is generated at a higher density (10 11 cm −) than the plasma by the parallel plate method. Plasma of about 3 to 10 12 cm −3 can be obtained. For this reason, the incident amount (flux) of ions per unit time and unit area incident from the plasma to the semiconductor laser element 350 is larger in the ECR plasma than in the parallel plate plasma. For this reason, the damage received by the semiconductor laser element 350 due to the incident ions is larger than that in the case of using a parallel plate type plasma, and it is considered that good aging characteristics cannot be obtained as shown in FIG.

又、比較例3の半導体レーザ装置のエージング特性が悪い原因として上述したこと以外に考えられるものに、ECR方式のプラズマは、平行平板方式のプラズマと比較して、プラズマが生成される圧力領域が数mTorr程度と低いことが挙げられる。プラズマを生成する圧力が低いと、プラズマ中の電子の平均自由工程が長くなり、電子が電場により加速される距離が長くなるため、結果、電子のもつ運動エネルギーである電子温度Teが大きくなる。電子温度Teの値が高いと、結果的に、プラズマのもつ電位と半導体レーザ素子350が置かれた電極における電位との差が大きくなり、プラズマから出射して半導体レーザ素子350に入射するイオンが加速されるエネルギーが大きくなる。このため、半導体レーザ素子350が入射したイオンによって受けるダメージが大きくなったと考えられる。更に、ECR方式によってプラズマを生成する際、磁場が必要である。プラズマ中に磁場が存在すると、プラズマ密度の分布が不均一になりやすく、半導体レーザ素子350上に生成されたプラズマについて、その密度分布が不均一であると、半導体レーザ素子350に入射するイオンのフラックスなどが、半導体レーザ素子350表面の位置よって異なる。その結果、半導体レーザ素子350の中で電位差が生じ、その生じた電位差により半導体レーザ素子350内で大きなダメージが生じたと考えられる。   Further, in addition to the above-mentioned reasons for the poor aging characteristics of the semiconductor laser device of Comparative Example 3, the ECR type plasma has a pressure region where the plasma is generated compared to the parallel plate type plasma. For example, it is as low as several mTorr. When the pressure for generating plasma is low, the mean free path of electrons in the plasma becomes long, and the distance that the electrons are accelerated by the electric field becomes long. As a result, the electron temperature Te, which is the kinetic energy of the electrons, increases. When the value of the electron temperature Te is high, as a result, the difference between the potential of the plasma and the potential at the electrode on which the semiconductor laser element 350 is placed becomes large, and ions emitted from the plasma and incident on the semiconductor laser element 350 are increased. The accelerated energy increases. For this reason, it is considered that the damage received by the incident ions of the semiconductor laser element 350 is increased. Furthermore, a magnetic field is required when generating plasma by the ECR method. If a magnetic field is present in the plasma, the plasma density distribution is likely to be non-uniform, and for the plasma generated on the semiconductor laser element 350, if the density distribution is non-uniform, ions incident on the semiconductor laser element 350 The flux and the like vary depending on the position of the surface of the semiconductor laser element 350. As a result, a potential difference occurs in the semiconductor laser element 350, and it is considered that a large damage has occurred in the semiconductor laser element 350 due to the generated potential difference.

尚、本実施形態において、プラズマ4の生成にもちいたガスは、Ar(アルゴン)とO2酸素の混合ガス(混合比は、50:50)であるが、これに限定されるものではなく、He(ヘリウム)、Ar(アルゴン)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)及びN2(窒素)などの不活性ガス、O2(酸素)、CCl4などの塩素系ガス、CF4などのフッ素系ガス、及び、これらの混合ガスを用いても構わない。又、混合ガスの混合比も上述した値に限定されるものではない。RF電極3に印加する高周波電力も300Wに限定されるものではなく、プラズマ4を生成する際のプラズマ装置のチャンバー内の圧力も80mTorrに限定されず、更に、プラズマ4に曝して処理を行う処理時間も60秒に限定されるものではない。 In this embodiment, the gas used to generate the plasma 4 is a mixed gas of Ar (argon) and O 2 oxygen (mixing ratio is 50:50), but is not limited to this. Inert gases such as He (helium), Ar (argon), Kr (krypton), Xe (xenon) and N 2 (nitrogen), chlorine-based gases such as O 2 (oxygen) and CCl 4 , fluorine such as CF 4 System gases and mixed gases thereof may be used. Further, the mixing ratio of the mixed gas is not limited to the above-described value. The high frequency power applied to the RF electrode 3 is not limited to 300 W, and the pressure in the chamber of the plasma apparatus when generating the plasma 4 is not limited to 80 mTorr. The time is not limited to 60 seconds.

又、本実施形態では片側の電極3に高周波電力を印加して、残りの電極5を接地する平行平板方式のプラズマ装置を用いるものとしたが、両方の電極双方に高周波電力を印加するの平行平板方式のプラズマ装置を用いるものとしても構わない。   In this embodiment, a parallel plate type plasma apparatus is used in which high-frequency power is applied to the electrode 3 on one side and the remaining electrode 5 is grounded. A flat plate type plasma apparatus may be used.

又、上述した実施形態では、ステム320と蓋体330とから成るキャン形パッケージを用いるものとして説明したが、キャン型パッケージに限定されるものではなく、例えば、キャリア型でも構わない。又、ステム320には半導体レーザ素子350以外の半導体素子、例えば、受光素子などが搭載されていても構わない。   In the above-described embodiment, the description has been made assuming that the can-type package including the stem 320 and the lid 330 is used. However, the present invention is not limited to the can-type package, and may be a carrier type, for example. The stem 320 may be mounted with a semiconductor element other than the semiconductor laser element 350, for example, a light receiving element.

上述した実施形態では、半導体レーザ装置340について説明したが、本発明は、レーザカプラー、光ピックアップ装置など、半導体レーザ素子を用いる他の半導体デバイス装置にも適用可能である。   In the above-described embodiment, the semiconductor laser device 340 has been described. However, the present invention can also be applied to other semiconductor device devices using a semiconductor laser element, such as a laser coupler and an optical pickup device.

本発明の実施形態におけるクリーニングを実施するプラズマ処理装置の概略図である。It is the schematic of the plasma processing apparatus which implements the cleaning in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるクリーニングを実施するプラズマ処理装置の変形例の概略図である。It is the schematic of the modification of the plasma processing apparatus which implements the cleaning in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における半導体レーザ装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the semiconductor laser apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における半導体レーザ素子の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the semiconductor laser element in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流の相関図である。It is a correlation diagram of the aging time and drive current of the semiconductor laser device in the embodiment of the present invention. 本発明の比較例1における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流の相関図である。It is a correlation diagram of the aging time and drive current of the semiconductor laser device in Comparative Example 1 of the present invention. 本発明の比較例2における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流の相関図である。It is a correlation diagram of the aging time and drive current of the semiconductor laser device in Comparative Example 2 of the present invention. 本発明の比較例3における半導体レーザ装置のエージング時間と駆動電流の相関図である。It is a correlation diagram of the aging time and drive current of the semiconductor laser device in Comparative Example 3 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 高周波電源
2 ブロッキングコンデンサ
3 RF電極
4 プラズマ
5 接地電極
6 被処理物
301 GaN基板
302 窒化物半導体成長層
303 p側電極
304 n側電極
305A 金属多層膜
305B 金属多層膜
305C 金属多層膜
310 ヒートシンク
311 ピン
311A 絶縁リング
312 Au70Sn30ハンダ
313 SnAg3Cu0.5ハンダ
314A ワイヤ
314B ワイヤ
316 ピン
316A 絶縁リング
320 ステム
321 支持基体
322A 外部接続端子
322B 外部接続端子
322C 外部接続端子
330 蓋体
330A 取り出し窓
340 半導体レーザ装置
350 半導体レーザ素子
402 n型GaNコンタクト層
403 n型AlGaNクラッド層
404 n型GaNガイド層
405 InGaN多重量子井戸活性層
406 p型AlGaN蒸発防止層
407 p型GaNガイド層
408 p型AlGaNクラッド層
409 p型GaNコンタクト層
410 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply 2 Blocking capacitor 3 RF electrode 4 Plasma 5 Ground electrode 6 To-be-processed object 301 GaN board | substrate 302 Nitride semiconductor growth layer 303 P side electrode 304 N side electrode 305A Metal multilayer film 305B Metal multilayer film 305C Metal multilayer film 310 Heat sink 311 Pin 311A Insulating ring 312 Au70Sn30 solder 313 SnAg3Cu0.5 Solder 314A Wire 314B Wire 316 Pin 316A Insulating ring 320 Stem 321 Support base 322A External connection terminal 322B External connection terminal 322C External connection terminal 330 Cover 330A Semiconductor window 40 Laser element 402 n-type GaN contact layer 403 n-type AlGaN cladding layer 404 n-type GaN guide layer 405 InGaN multiple Child-well active layer 406 p-type AlGaN evaporation preventing layer 407 p-type GaN guide layer 408 p-type AlGaN cladding layer 409 p-type GaN contact layer 410 insulating film

Claims (12)

半導体レーザ素子を搭載したステム及び蓋体双方をプラズマに曝してクリーニング処理を行う第1ステップを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、
当該第1ステップでクリーニング処理に用いるプラズマ装置が、プラズマ処理装置の反応容器内に2枚の平板電極が平行に設置され、2枚の前記平板電極の内の少なくとも片方に高周波電源より高周波電力を印加して高周波電極とすることで2枚の前記平板電極の間の空間にプラズマを生成する平行平板方式のプラズマ処理装置であることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
In a manufacturing method of a semiconductor laser device comprising a first step of performing a cleaning process by exposing both a stem and a lid on which a semiconductor laser element is mounted to plasma,
In the plasma apparatus used for the cleaning process in the first step, two plate electrodes are installed in parallel in a reaction vessel of the plasma processing apparatus, and high frequency power is supplied from a high frequency power source to at least one of the two plate electrodes. A method of manufacturing a semiconductor laser device, which is a parallel plate type plasma processing apparatus that generates plasma in a space between two plate electrodes by applying a high frequency electrode.
前記第1ステップで、プラズマ生成に用いるガスが不活性ガス又は反応性ガス又はその混合ガスであることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーッザ装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the gas used for plasma generation in the first step is an inert gas, a reactive gas, or a mixed gas thereof. 前記第1ステップで用いる前記平行平板方式のプラズマ処理装置で、前記高周波電極以外の電極が電気的に直接接地され、接地電極となっ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。   3. The parallel plate type plasma processing apparatus used in the first step, wherein electrodes other than the high-frequency electrode are electrically directly grounded to form a ground electrode. Manufacturing method of the semiconductor laser device. 前記第1ステップで、前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムと前記蓋体の双方を、同時、又は、別々に、前記プラズマに曝すことで前記クリーニング処理を実施することを特徴とする請求項1〜請求項3に記載の半導体レーザ装置の製造方法。   2. The cleaning process is performed by exposing both the stem on which the semiconductor laser element is mounted and the lid in the first step to the plasma simultaneously or separately. A method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3. 前記第1ステップで、前記高周波電極上に前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を設置し、前記プラズマに曝すことで前記クリーニング処理を実施することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。   The said cleaning process is implemented by installing the said stem and the said cover body which mounted the said semiconductor element on the said high frequency electrode at the said 1st step, and exposing to the said plasma. 5. A method for manufacturing a semiconductor laser device according to any one of 4 above. 前記第1ステップで、前記接地電極上に前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を設置し、同時、又は、別々に、前記プラズマに曝すことで前記クリーニング処理を実施することを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ装置の製造方法。   In the first step, the stem on which the semiconductor element is mounted on the ground electrode and the lid are installed, and the cleaning process is performed by exposing the plasma to the plasma simultaneously or separately. A method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3. 前記第1ステップと、前記クリーニング処理を行った前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムに前記蓋体を設置する設置室まで前記ステムと前記蓋体とを移動させる第2ステップと、を備えるとともに、
当該第2ステップで、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を前記設置室に移動させる際、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体が大気雰囲気に曝されないように不活性ガスが封止された気密性の備えた箱に入れて移動することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
The first step, and a second step of moving the stem and the lid body to an installation chamber in which the lid body is installed on the stem on which the semiconductor laser element subjected to the cleaning process is mounted, and
In the second step, when the stem and the lid on which the semiconductor element is mounted are moved to the installation chamber, an inert gas is used so that the stem and the lid on which the semiconductor element is mounted is not exposed to the air atmosphere. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is moved in a sealed and airtight box.
前記第1ステップと、前記クリーニング処理を行った前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムに前記蓋体を設置する設置室まで前記ステムと前記蓋体とを移動させる第2ステップと、を備えるとともに、
当該第2ステップで、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体を前記設置室に移動させる際、前記半導体素子を搭載した前記ステム及び前記蓋体が大気雰囲気に曝されないように不活性ガスが封止された気密性の備えた移動路を通り移動させることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
The first step, and a second step of moving the stem and the lid body to an installation chamber in which the lid body is installed on the stem on which the semiconductor laser element subjected to the cleaning process is mounted, and
In the second step, when the stem and the lid on which the semiconductor element is mounted are moved to the installation chamber, an inert gas is used so that the stem and the lid on which the semiconductor element is mounted is not exposed to the air atmosphere. 7. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is moved through an airtight sealed moving path.
前記第1ステップと、前記第2ステップと、前記半導体レーザ素子に搭載した前記ステムに前記蓋体を前記設置室内で設置する第3ステップと、を備えるとともに、
当該第3ステップで、前記設置室内で前記半導体レーザ素子を搭載した前記ステムを前記蓋体に載置、固定する際、大気雰囲気に曝されないように不活性ガス中で実施することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
The first step, the second step, and a third step of installing the lid in the installation chamber on the stem mounted on the semiconductor laser element,
In the third step, when mounting and fixing the stem on which the semiconductor laser element is mounted in the installation chamber in the lid body, it is performed in an inert gas so as not to be exposed to an atmospheric atmosphere. A method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1.
請求項1〜請求項9のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法で製造されることを特徴とする半導体レーザ装置。   A semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1. 前記半導体レーザ素子が窒化物半導体層を備えることを特徴とする請求項10に記載の半導体レーザ装置。   The semiconductor laser device according to claim 10, wherein the semiconductor laser element includes a nitride semiconductor layer. 前記半導体レーザ素子の発振波長が550nm以下であることを特徴とする請求項10又は請求項11のいずれかに記載の半導体レーザ装置。   The semiconductor laser device according to claim 10, wherein an oscillation wavelength of the semiconductor laser element is 550 nm or less.
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