專利名稱：半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，是關(guān)于半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法的，特別是用于小型光盤(Compact Disk)或者是數(shù)碼萬(wàn)能光盤(Digital Versatile Disk)等的光記錄媒體的讀出或?qū)懭雱?dòng)作的光源的半導(dǎo)體激光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般的用于數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)的再現(xiàn)裝置，不只要求數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)功能，小型光盤(CD)的再現(xiàn)功能以及近年急速普及的追記型小型光盤(CD-R)的再現(xiàn)及記錄功能都成為必要。
再現(xiàn)數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)的再現(xiàn)光中，使用了具有650nm波長(zhǎng)帶的紅色激光，另一方面，再現(xiàn)小型光盤(CD)或者是追記型小型光盤(CD-R)的再現(xiàn)光，使用了具有780nm波長(zhǎng)帶的紅外激光。因此，在現(xiàn)有的數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)再現(xiàn)裝置中，安裝了生成紅色激光的紅色半導(dǎo)體激光元件和生成紅外激光的紅外半導(dǎo)體激光元件的兩個(gè)半導(dǎo)體激光元件。
近年來(lái)，伴隨著對(duì)個(gè)人電腦等的信息器件的小型化的要求，數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)再現(xiàn)裝置的小型-薄型化的進(jìn)展也成為必要。為實(shí)現(xiàn)這些，光傳感器的小型-薄型化也就成為了不可欠。做為光傳感器的小型-薄型化的方法，推出了光學(xué)系統(tǒng)的精簡(jiǎn)。
做為這種方法之一，考慮了紅色半導(dǎo)體激光元件和紅外半導(dǎo)體激光元件的集成?，F(xiàn)在的數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)再現(xiàn)裝置，是由紅色半導(dǎo)體激光元件用及紅外半導(dǎo)體激光元件用的兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)部件所構(gòu)成，通過(guò)集成紅色和紅外兩個(gè)半導(dǎo)體激光元件，共有光學(xué)系部件就成為可能，就可實(shí)現(xiàn)光傳感器的小型-薄型化。
例如，做為紅色半導(dǎo)體激光元件和紅外半導(dǎo)體激光元件的集成例，日本國(guó)特開(kāi)平11-186651號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一個(gè)襯底上集成的，也就是所謂的單片式(monolithic)半導(dǎo)體激光元件陣列。
還有，通過(guò)將紅色用和紅外用的兩個(gè)半導(dǎo)體激光芯片混合沉積共有兩個(gè)光學(xué)系部件的光傳感器的例，公開(kāi)在日本國(guó)特開(kāi)平11-144307號(hào)公報(bào)及特開(kāi)平11-149652號(hào)公報(bào)上。
(發(fā)明所要解決的課題)然而，上述的以前的單片式兩波長(zhǎng)激光元件陣列，因?yàn)楦鱾€(gè)激光元件上的活性層的組成相互不同，就必須分別進(jìn)行成長(zhǎng)工序，有成品率差的問(wèn)題。特別是單片式集成高輸出的激光元件的情況下，成品率的惡化更顯著。
還有，用于高密度數(shù)碼萬(wàn)能光盤(DVD)的氮化鎵(GaN)一族的藍(lán)色激光元件和磷化鋁鎵銦(AlGaInP)一族的紅色激光元件單片式集成時(shí)，結(jié)晶成長(zhǎng)這一點(diǎn)是極其困難的。
還有，上述以前的混合型光傳感器，使用組裝裝置，在組裝紅色半導(dǎo)體激光芯片和紅外半導(dǎo)體激光芯片時(shí)，還有控制各半導(dǎo)體激光芯片的活性層位置和發(fā)光點(diǎn)的間隔的最優(yōu)化是困難的這樣的問(wèn)題。
另一方面，近年來(lái)，做為器件實(shí)際安裝的方法之一，開(kāi)發(fā)了使用FluidicSelf-Assembly(以下稱之為FSA)法的實(shí)際安裝方法。
FSA法，從10μm到數(shù)百μm大小的，且具有所定形狀的的器件(以下稱之為“功能部件”)分散到液體中的粘和(slurry)狀，再將這個(gè)粘和狀液體(懸濁液)，流向形成了具有和功能部件同樣大小且形狀基本相同的凹槽部分的襯底表面，通過(guò)分散在液體中的功能部件嵌入凹槽部分，將功能部件實(shí)際安裝到襯底的方法。
FSA法，公開(kāi)在如美國(guó)專利第5,545,291號(hào)、美國(guó)專利第5,783,856號(hào)、美國(guó)專利第5,824,186號(hào)及美國(guó)專利第5,904,545號(hào)等公報(bào)上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，著眼于FSA法，是以在混合集成半導(dǎo)體激光元件陣列中，可通過(guò)自我調(diào)整來(lái)控制各半導(dǎo)體激光芯片的發(fā)光點(diǎn)間隔為目的的。
(解決課題手段的方法)為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明是將半導(dǎo)體激光裝置構(gòu)成為在主面上具有復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的襯底的各個(gè)凹槽部分嵌入射出方向一致的半導(dǎo)體激光元件。
具體地講，本發(fā)明所涉及的第1半導(dǎo)體激光裝置包括，在主面上具有復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的襯底、嵌入復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件。各個(gè)半導(dǎo)體激光元件，是從端面射出激光的端面射出型，各個(gè)凹槽部分形成為各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的射出方向相互一致。
根據(jù)第1半導(dǎo)體激光裝置，各個(gè)半導(dǎo)體激光元件分別嵌入設(shè)置在襯底主面上的凹槽部分，并且，各個(gè)凹槽部分為了形成各半導(dǎo)體激光元件的射出方向相互一致，只是半導(dǎo)體激光元件分別嵌入襯底的凹槽部分，每一個(gè)半導(dǎo)體激光元件在活性層上的位置、各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的發(fā)光點(diǎn)的間隔都可以由自我調(diào)整實(shí)現(xiàn)。
在此基礎(chǔ)上，即便是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的構(gòu)成材料各自不同的情況，沉積也成為可能，還有，因?yàn)楦鱾€(gè)凹槽部分自身通過(guò)自我調(diào)整可對(duì)齊各半導(dǎo)體激光元件的射出方向，用于光傳感器裝置的情況中，可將結(jié)象光電的波面光差收容在許可范圍。
第1半導(dǎo)體激光裝置中，最好的是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件中的兩個(gè)發(fā)出的光的波長(zhǎng)不同。
還有，第1半導(dǎo)體激光裝置中，最好的是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件中的兩個(gè)的光輸出功率不同。
第1半導(dǎo)體激光裝置中，最好的是在襯底上的各半導(dǎo)體激光元件中形成露出激光射出部分的切口部分。
這樣做，即便是端面射出型的半導(dǎo)體激光元件嵌入襯底的凹槽部分的構(gòu)成，也可以從切口部分取出激光。
這種情況下，最好的是切口部分形成兩個(gè)以上。
還有，在這種情況下，最好的是切口部分具有其下部到達(dá)凹槽部分底面的凹部形狀。
第1半導(dǎo)體激光裝置中，最好的是半導(dǎo)體激光元件中的前端面一側(cè)的形狀和后端面一側(cè)的形狀互為不同。
這樣做，在凹槽部分嵌入各半導(dǎo)體激光元件的時(shí)候，以針對(duì)各半導(dǎo)體激光元件的射出方向的前端及后端有選擇地嵌入就成為可能。
還有，第1半導(dǎo)體激光裝置中，最好的是半導(dǎo)體激光元件前端面和后端面的光輸出功率相互相同。
這樣做，半導(dǎo)體激光元件的射出方向的選擇就不再需要，制造就變得容易。
在第1半導(dǎo)體激光裝置中，各凹槽部分底面上分別形成凹槽電極，與各半導(dǎo)體激光元件相對(duì)的面上分別形成了元件電極，最好的是各半導(dǎo)體激光元件介于元件電極分別與凹槽電極電連接。
這樣做，即便是各半導(dǎo)體激光元件的背面分別有元件電極的構(gòu)成，通過(guò)使襯底的背面等與凹槽電極電連接，就可以確實(shí)供應(yīng)半導(dǎo)體激光元件動(dòng)作電流。
在第1半導(dǎo)體激光裝置中，各半導(dǎo)體激光元件的平面形狀相互各異，所以，最好的是凹槽部分的平面形狀也與半導(dǎo)體激光元件相對(duì)應(yīng)，相互各異。
這樣做，就可以使復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件分別有選擇地嵌入設(shè)置在襯底上的凹槽部分。
這種情況，最好的是半導(dǎo)體激光元件的平面形狀就每個(gè)發(fā)光波長(zhǎng)的不同而不同。這樣做，確實(shí)可以得到兩波長(zhǎng)激光元件陣列。
還有，這種情況，最好的是半導(dǎo)體激光元件的平面形狀就每個(gè)光輸出功率的不同而不同。這樣做，確實(shí)可以得到寫入用及讀出用的用途不同的激光元件陣列。
本發(fā)明所涉及的第2半導(dǎo)體激光裝置包括主面上具有復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的襯底，分別嵌入復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件。與各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的凹槽部分的底面相對(duì)的面上分別形成了元件電極，設(shè)置在各凹槽部分底面上的凹槽電極，形成為它的端部延伸到襯底的主面上。
根據(jù)第2半導(dǎo)體激光裝置，各半導(dǎo)體激光元件分別嵌入設(shè)置在襯底主面上的凹槽部分，且又因?yàn)楦鱾€(gè)凹槽電極的端部形成為達(dá)到襯底的主面上，所以即便是各個(gè)半導(dǎo)體激光元件嵌入襯底的凹槽部分之后，對(duì)于形成在半導(dǎo)體激光元件背面的元件電極從襯底主側(cè)面的電連接就變得容易了。
在此基礎(chǔ)上，即便是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的組成材料各自不同的情況集成也成為了可能。還有，因?yàn)楦靼疾鄄糠肿陨硪恢赂靼雽?dǎo)體激光元件的射出方向成為了可能，所以，確實(shí)可以將用于光傳感器裝置的情況的成像光點(diǎn)的波面收差收到允許范圍內(nèi)。
第2半導(dǎo)體激光裝置中，最好的是各凹槽電極對(duì)于各半導(dǎo)體激光元件共通設(shè)置。
這樣做，即便是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的發(fā)光波長(zhǎng)相互各異的情況，可以共通設(shè)置構(gòu)成激光元件陣列的各半導(dǎo)體激光元件的背面元件電極。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，包括，在襯底主面上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的第1工序；將各個(gè)芯片狀的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件分散到液體中的同時(shí)，通過(guò)將復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件分散了的液體在襯底的主面上流過(guò)，將復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件通過(guò)自我調(diào)整嵌入的第2工序。各個(gè)半導(dǎo)體激光元件為激光從端面射出的端面射出型，在第1工序中，各凹槽部分形成各半導(dǎo)體激光元件的射出方向相互一致。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，也就是所謂的FSA法，通過(guò)將復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件分散了的液體流過(guò)襯底主面上，可將復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件分別通過(guò)自我調(diào)整嵌入嵌入各個(gè)凹槽部分，各半導(dǎo)體激光元件只是分別嵌入襯底的凹槽部分，每個(gè)半導(dǎo)體激光元件的活性層位置，各半導(dǎo)體激光元件的發(fā)光點(diǎn)的間隔等可以通過(guò)自我調(diào)整而一致。
在此基礎(chǔ)上，即便是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的組成材料各自不同的情況集成也成為了可能。還有，因?yàn)楦靼疾鄄糠肿陨硪恢赂靼雽?dǎo)體激光元件的射出方向成為了可能，所以，確實(shí)可以將用于光傳感器裝置的情況的成像光點(diǎn)的波面收差收到允許范圍內(nèi)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法中，最好的是第1工序包含形成露出襯底上各半導(dǎo)體激光元件的激光射出部分的切口部分的工序。
這樣做，即便是端面射出型半導(dǎo)體激光元件嵌入襯底的凹槽部分，也可以從切口部分取出激光。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，最好的是在第1工序中形成符合復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的形狀的不同的凹槽部分的平面形狀。
這樣做，即便是使用FSA法，因?yàn)榭梢杂羞x擇地在設(shè)置了凹槽部分的襯底上嵌入發(fā)光波長(zhǎng)各異的復(fù)數(shù)各半導(dǎo)體激光元件，所以，確實(shí)可以得到兩波長(zhǎng)激光元件陣列。


圖1(a)～圖1(c)，是模式表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置，圖1(a)表示平面構(gòu)成，圖1(b)表示右側(cè)面構(gòu)成，圖1(c)表示正面構(gòu)成。
圖2(a)及圖2(b)，是模式表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的第1變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置，圖2(a)表示平面圖，圖2(b)表示右側(cè)面的構(gòu)成。
圖3，是模式表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的第2變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的平面圖。
圖4，是模式表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的第3變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的平面圖。
圖5(a)～圖5(c)，是模式表示了本發(fā)明的一實(shí)施方式的襯底上形成的凹槽部分及凹槽電極的平面圖。
圖6(a)及圖6(b)，是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的成為半導(dǎo)體激光裝置的晶片狀態(tài)的襯底，圖6(a)表示平面構(gòu)成，圖6(b)表示部分?jǐn)U大平面圖。
圖7(a)～圖7(f)，表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法的工序順序的斷面構(gòu)成圖。
圖8，表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法的實(shí)際安裝裝置(實(shí)際安裝裝置)的模式構(gòu)成圖。
圖9，表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法的在晶片狀態(tài)的襯底上嵌入功能部件狀態(tài)的部分?jǐn)U大平面圖。
(符號(hào)說(shuō)明)100 半導(dǎo)體激光裝置 10 襯底100A 半導(dǎo)體激光裝置 10a 第1凹槽部分100B 半導(dǎo)體激光裝置 10b 第2凹槽部分100C 半導(dǎo)體激光裝置 10c 第1切口部分10d 第2切口部分21 第1凹槽電極10e 第3切口部分21a延伸部分10f 第4切口部分22 第2凹槽電極10g 溝部 22a延伸部分11 第1半導(dǎo)體激光元件 23 共通凹槽電極11C 第1半導(dǎo)體激光元件 23a延伸部分11a 射出端面 30 掩膜11b 后端面 30a開(kāi)口圖案11c 激光發(fā)光部分 31 抗蝕圖案12 第2的半導(dǎo)體激光元件31a開(kāi)口圖案12A 第2半導(dǎo)體激光元件 40 分割線12B 第2半導(dǎo)體激光元件 50 容器12C 第2半導(dǎo)體激光元件 51 晶片支撐具12a 射出端面 60 泵12b 后端面 61 氣體導(dǎo)入口12c 激光發(fā)光部分 130支撐具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D面說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。
圖1(a)～圖1(c)，是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置，圖1(a)表示平面構(gòu)成，圖1(b)表示右側(cè)面構(gòu)成，圖1(c)表示正面構(gòu)成。
如圖1(a)所示，本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置100，包括具有例如，由硅(Si)形成的，在其主面上按一定的間隔所形成的第1凹槽部分10a及第2凹槽部分10b的襯底10。
在第1凹槽部分10a上，嵌入了例如將發(fā)射紅外激光機(jī)能制成了部件的第1半導(dǎo)體激光元件(激光芯片)11，而在第2凹槽部分10b上，嵌入了例如將發(fā)射紅外激光機(jī)能制成了部件的第2半導(dǎo)體激光元件(激光芯片)12。
在此，襯底10不僅限于硅，砷化鎵(GaAs)或是碳化硅(SiC)等也都很好，最好的是傳熱性好的材料。還有，構(gòu)成襯底10的材料，根據(jù)功能部件的種類、半導(dǎo)體激光裝置100的用途等適當(dāng)選擇即可。
第1半導(dǎo)體激光元件11及第2半導(dǎo)體激光元件12的發(fā)光波長(zhǎng)，并不受上述組合方式的限制，只要選擇紅外線、紅色及藍(lán)色的激光中的兩種即可，還有，在襯底10上與第1凹槽部分10a等并排設(shè)置形成第3凹槽部分，將3種激光的發(fā)光半導(dǎo)體激光元件分別嵌入(凹槽部分)亦可。再有，在襯底10上形成4個(gè)以上的凹槽部分，各自嵌入激光元件亦可。
半導(dǎo)體激光裝置100，適用于光盤的讀出或?qū)懭胗霉鈧鞲衅?未圖示)。本實(shí)施方式中，各個(gè)半導(dǎo)體激光元件11、12都是從成長(zhǎng)了的半導(dǎo)體層的端面射出激光，也就是所謂的端面射出型半導(dǎo)體激光元件。如圖1(b)、圖1(c)所示那樣，將裝置裝配成從半導(dǎo)體激光元件11、12的各個(gè)射出面11a、12a射出的激光能夠射入安裝在光傳感器裝置對(duì)面的鏡頭上的形態(tài)。
這樣，做為本實(shí)施方式的特征，如圖1(b)所示那樣，在襯底10上形成為能夠露出第1半導(dǎo)體激光元件11及第2半導(dǎo)體激光元件12的各個(gè)射出端面上的激光發(fā)光部分(共振器端面)11c、12c，制成了第1切口部分10c及第2切口部分10d。這樣，通過(guò)在襯底10上設(shè)置切口部分10c、10d，即便是各半導(dǎo)體激光元件11、12嵌入襯底10的各個(gè)凹槽部分10a、10b之中，各射出光如圖1(c)所示那樣輸出成為可能。
還有，在襯底10上，設(shè)置了從各半導(dǎo)體激光元件11、12的射出端面11a、12a的反對(duì)面，即后端面11b、12b取出功率視屏用的激光的第3切口部分10e及第4切口部分10f。這個(gè)功率視屏用的激光的第3切口部分10e及第4切口部分10f，并非必須，但是，根據(jù)半導(dǎo)體激光裝置100的用途來(lái)判斷是否設(shè)置即可。
在本實(shí)施方式中，如圖1(b)所示那樣，功能部件化了的第1半導(dǎo)體激光元件11及第2半導(dǎo)體激光元件12的平面形狀為長(zhǎng)方形，還有，垂直于射出方向的斷面形狀為梯形(反梯形)。
且，功能部件的形狀不僅限于此，根據(jù)用途和功能的要求還可以做成各種各樣的形狀。例如，各功能部件的平面形狀，既可以是正方形、圓形，還可以是具有平行四邊形、橢圓形、長(zhǎng)圓形等的雙軸回轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀，或者是臺(tái)狀斷面等的單軸回轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀。但是，在正方形和圓形的情況下，要使幾個(gè)功能部件的射出方向相同有點(diǎn)困難。
如以上的說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式，發(fā)射光波長(zhǎng)相互不同的功能部件化了的半導(dǎo)體激光元件11、12，因?yàn)橐辜す獾纳涑龇较蛳嗷セ颈３制叫械呐渲?，各激光發(fā)光部分11c、12c通過(guò)自我調(diào)整進(jìn)行矯正定位，所以確實(shí)能夠降低激光光學(xué)系所發(fā)生的波面光形差。
且，第1半導(dǎo)體激光元件11和第2半導(dǎo)體激光元件12，采用相互的發(fā)光波長(zhǎng)相同，而相互的光輸出功率值不同的構(gòu)成亦可。
還有，第1半導(dǎo)體激光元件11和第2半導(dǎo)體激光元件12，設(shè)定為射出端面11a、12a射出的光和后端面11b、12b成為相同亦可。這樣作的話，第1半導(dǎo)體激光元件11和第2半導(dǎo)體激光元件12的前后方向的區(qū)別就不再需要，所以，嵌入第1凹槽部分10a及第2凹槽部分10b的工序就變得容易。
還有，功能部件化了的各半導(dǎo)體激光元件11、12的配置位置不受本
(第1變形例)以下，參照?qǐng)D面說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的第1變形例。
圖2(a)及圖2(b)，是本發(fā)明的一實(shí)施方式的第1變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置，圖2(a)表示平面圖，圖2(b)表示右側(cè)面的構(gòu)成。在圖2(a)及圖2(b)中，與圖1(a)及圖1(b)所示為同一部件時(shí)通過(guò)標(biāo)以相同符號(hào)而省略說(shuō)明。
如圖2(a)及圖2(b)所示那樣，第1變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置100A，將對(duì)于第2半導(dǎo)體激光元件12A的射出方向垂直的方向的尺寸，寬度尺寸制成小于第1半導(dǎo)體激光元件11的寬度尺寸。由此，有選擇地嵌入發(fā)光波長(zhǎng)或者是光輸出功率值不同的半導(dǎo)體激光元件11、12A的處理就變得容易。而且在這種情況下，各半導(dǎo)體激光元件11、12A中的射出端面11a、12a的位置以及激光發(fā)光部分11c、12c的高度等均可統(tǒng)一。
(第2變形例)以下，參照?qǐng)D面說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的第2變形例。
圖3，是本發(fā)明的一實(shí)施方式的第2變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的平面構(gòu)成圖。圖3中，與圖1(a)所示為同一部件時(shí)標(biāo)以相同符號(hào)。
如圖3所示那樣，第2變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置100B，將對(duì)于第2半導(dǎo)體激光元件12B的射出方向平行的方向的尺寸，長(zhǎng)度尺寸制成小于第1半導(dǎo)體激光元件11的長(zhǎng)度尺寸。由此，也可使按照所希望的位置嵌入發(fā)光波長(zhǎng)或者是光輸出功率值不同的半導(dǎo)體激光元件11、12A的處理變得容易。而且在這種情況下，各半導(dǎo)體激光元件11、12A中的射出端面11a、12a的位置以及激光發(fā)光部分11c、12c的高度等均可統(tǒng)一。
(第3變形例)以下，參照?qǐng)D面說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的第3變形例。
圖4，是本發(fā)明的一實(shí)施方式的第3變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的平面構(gòu)成圖。圖4中，與圖1(a)所示為同一部件時(shí)標(biāo)以相同符號(hào)。
第3變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置100C，均為高輸出激光元件，第1及第2半導(dǎo)體激光元件11c和12c的與射出端面11a、12a反對(duì)面的后端面11b、12b與各射出端面11a、12a一側(cè)的端部的平面形狀制成不同的形狀。還有，與第2變形例相同，將對(duì)于第2半導(dǎo)體激光元件12C的長(zhǎng)度方向尺寸，制成小于第1半導(dǎo)體激光元件11C的長(zhǎng)度方向尺寸。
一般來(lái)說(shuō)，高輸出激光元件，元件的射出端面一側(cè)和后端面一側(cè)的激光輸出功率值有很大的不同，確實(shí)有必要區(qū)別射出端面和后端面。
因此，在第3變形例中，如圖4所示那樣，通過(guò)改變各半導(dǎo)體激光元件11c和12c的射出端面11a、12a和后端面11b、12b的相互之間的形狀，各半導(dǎo)體激光元件11c和12c的射出方向射出方向確實(shí)可以一致。
且，圖4所示的各半導(dǎo)體激光元件11c、12c的平面形狀不超過(guò)一例，只要前端部和后端部的平面形狀不對(duì)稱，就不限制在這個(gè)形狀中。
可是，當(dāng)?shù)?及第2半導(dǎo)體激光元件11、12的元件電極的p側(cè)電極及n側(cè)電極均設(shè)置在襯底10的主面一側(cè)的構(gòu)成情況下，各凹槽部分10a、10b的底面上的凹槽電極就成為必要的了。
圖5(a)～圖5(c)，表示了凹槽電極的三種平面構(gòu)成。
圖5(a)，表示第1例凹槽電極，如圖5(a)所示，為了驅(qū)動(dòng)第1及第2的各個(gè)半導(dǎo)體激光元件11、12，在襯底10的各凹槽部分10a、10b的底面上，形成了由錫材料等低熔點(diǎn)金屬制成的第1凹槽電極21及第2凹槽電極22。
因此，例如后面將要敘述的通過(guò)FSA法，在功能部件化了的半導(dǎo)體激光元件11、12分別嵌入襯底10的各凹槽部分10a、10b之后，對(duì)于第1凹槽電極2 1及第2凹槽電極22，通過(guò)對(duì)錫材料加熱到熔化程度，各半導(dǎo)體激光元件11、12的各元件電極和各凹槽電極21、22就被電連接。
且，第1及第2凹槽電極21、22，例如，在襯底10的各個(gè)凹槽電極的下側(cè)形成的，填充在導(dǎo)通孔的導(dǎo)電性部件支撐130，由它成為與襯底10的外部的電導(dǎo)通。
接下來(lái)，圖5(b)，表示第2例的凹槽電極。如圖5(b)所示那樣，在平行第1凹槽電極21和第2凹槽電極22的射出方向的外側(cè)的側(cè)面上，形成從襯底10的各個(gè)凹槽部分10a、10b的底面分別延伸到主面上的延伸部分21a、22a。這樣，通過(guò)在各個(gè)凹槽電極21、22上設(shè)置延伸部分21a、22a，在各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的內(nèi)表面形成的元件電極，在襯底10的下部不需設(shè)置支撐130，從襯底10的主側(cè)面進(jìn)行電連接。
接下來(lái)，圖5(c)，表示第3格凹槽電極。如圖5(c)所示那樣，在第1凹槽電極21和第2凹槽電極22的兩底面上，形成跨過(guò)這兩個(gè)底面的共通凹槽電極23。在此，也在平行第1凹槽電極21的射出方向的外側(cè)的側(cè)面上，形成從第1凹槽部分10a的底面分別延伸到主面上的延伸部分23a。通過(guò)設(shè)置這樣的共通凹槽電極23，即便是在第1極第2半導(dǎo)體激光元件11、12的發(fā)光波長(zhǎng)互不相同的情況下，謀求構(gòu)成極光元件陣列的各半導(dǎo)體激光元件背面的元件電極的共通化就成為可能。
且，在設(shè)置共通凹槽電極23的情況中，除去襯底10上的第1凹槽部分10a和第2凹槽部分10b之間的分界部分，并使各凹槽部分10a、10b的底面在基本相同的高度，這樣就容易形成共通凹槽電極23。
以上，說(shuō)明了半導(dǎo)體激光元件的元件電極中的背面電極的導(dǎo)通方法，而對(duì)于從襯底10主面上露出的上面元件電極，通過(guò)(集成電路)引線結(jié)合法(wire bonding)形成配線的方法就較為簡(jiǎn)便。
(制造方法)下面，參照?qǐng)D面說(shuō)明如上所述的構(gòu)成的半導(dǎo)體激光裝置100的制造方法。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體激光裝置100，如圖1(a)～圖1(c)所示那樣，通過(guò)在具有復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分10a、10b的襯底10的各個(gè)凹槽部分10a、10b上嵌入功能部件化了的半導(dǎo)體激光元件11、12，是通過(guò)自我調(diào)整來(lái)進(jìn)行各激光發(fā)光部分11c、12c的合對(duì)定位。
因此，通過(guò)手工或者是組裝裝置將功能部件化了的半導(dǎo)體激光元件11、12分別嵌入襯底上的各凹槽部分10a、10b就成為可能。
然而，本實(shí)施方式中，通過(guò)使用如前所述的FAS法，大幅度提高了復(fù)數(shù)個(gè)激光元件的嵌入(實(shí)際安裝)工序的效率。
首先，說(shuō)明本發(fā)明的在襯底主面上形成凹槽部分的制造方法。
圖6(a)及圖6(b)，是本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的成為半導(dǎo)體激光裝置襯底的硅(Si)，由砷化鎵(GaAs)或是碳化硅(SiC)制成的，復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分形成了的狀態(tài)的晶片10A，圖6(a)表示平面構(gòu)成，圖6(b)表示圖6(a)的部分?jǐn)U大圖。
如圖6所示的那樣，在晶片10A的主面上，嵌入各個(gè)功能部件化了的半導(dǎo)體激光元件的復(fù)數(shù)個(gè)第1凹槽部分10a和與這個(gè)第1凹槽部分10a相鄰連接的第2凹槽部分10b，各自在凹槽的長(zhǎng)方向(激光的射出方向)上相互保留一定的間隔，第1凹槽列及第2凹槽列平行配置。
還有，晶片10A的主面上，在長(zhǎng)方向相鄰連接的各個(gè)第1凹槽部分10a及第2凹槽部分10b之間的各區(qū)域上晶片10A分割后，分別形成了為射出發(fā)射光的成為切口部分的溝槽部分10g。
—襯底的制造方法—以下，說(shuō)明襯底制造方法的一個(gè)例子。
圖7(a)～圖7(f)，表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的襯底上的凹槽部分的制造方法的工序順序的斷面構(gòu)成。且，在此是表示的晶片10A上使用硅的情況，而且，只以第1凹槽部分10a為著眼點(diǎn)，表示其垂直射出方向的斷面。
首先，如圖7(a)所示，通過(guò)如CVD法，在晶片10A的主面上堆積膜厚為0.7μm～1μm的氧化硅(SiO2)掩膜30。
其次，如圖7(b)所示，通過(guò)蝕刻(lithography)，有選擇地形成具有第1凹槽部分10a的開(kāi)口圖案31a及成為切口部分的溝槽部分10g的開(kāi)口圖案(圖中未示)抗蝕膜圖案31。
再次，如圖7(c)所示，以抗蝕膜圖案31為掩膜，對(duì)掩膜30進(jìn)行如以螢光炭素為蝕刻氣體的的干蝕刻，在掩膜30上復(fù)印第1凹槽部分10a的開(kāi)口圖案30a及溝槽部分10g的開(kāi)口圖案(圖中未示)。
接下來(lái)，如圖7(d)所示，通過(guò)灰化(ashing)法除去抗蝕膜圖案31后，如圖7(e)所示，以具有開(kāi)口圖案30a的的掩膜30做為掩膜，對(duì)晶片10A進(jìn)行以如鹵素(Cl2)或者是鹵化氫(HBr)為蝕刻氣體的干蝕刻，在晶片10A上形成第1凹槽部分10a。在此，對(duì)晶片10A的蝕刻不只限于干蝕刻，用由氟硝酸水溶液進(jìn)行的濕蝕刻也沒(méi)有關(guān)系。且，第2凹槽部分10b及與其連接的溝槽部分也與第1凹槽部分10a及與其連接的溝槽部分10g同樣且同時(shí)形成。
再下來(lái)，如圖7(f)所示，水洗形成了各個(gè)凹槽部分10a的晶片10A后，進(jìn)行干燥。
其后，在需要凹槽電極的情況下，形成如圖5(a)～圖5(c)所示中的一個(gè)凹槽電極。
—半導(dǎo)體激光元件的實(shí)際安裝方法—接下來(lái)，說(shuō)明半導(dǎo)體激光元件的實(shí)際安裝方法。
本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光元件的實(shí)際安裝方法，是通過(guò)FSA法，將功能部件化了的第1及第2半導(dǎo)體激光元件11、12分別嵌入晶片10A的各凹槽部分10a、10b的方法。使用FSA法，就能夠使功能部件化了的各個(gè)半導(dǎo)體激光元件11、12按照所希望的位置，高精度且高效率的配置。
但是，F(xiàn)SA法，為了使功能部件分散在水(H2O)或者是甲醛(CH3OH)等液體(媒體)中，在組裝2波長(zhǎng)激光元件陣列的情況下，最好的是使第1半導(dǎo)體激光元件11和第2半導(dǎo)體激光元件12的平面形狀不同。具體地講，在晶片10A上，使如圖4所示的第3變形例所涉及的第1及第2半導(dǎo)體激光元件11c、12c做成嵌入可能的凹槽部分10a、10b。
還有，最好的是先嵌入第1及第2半導(dǎo)體激光元件11c及12c中，平面尺寸大的激光元件，即第1半導(dǎo)體激光元件11c。
因此，以下說(shuō)明制作第3變形例所涉及的半導(dǎo)體激光裝置100c的情況。
首先，在形成了第1及第2凹槽部分10a、10b的底面上，在要形成凹槽電極的情況下涂抹錫材。而在不需形成凹槽電極的情況下涂抹熱硬化型粘結(jié)劑或者是UV硬化型粘結(jié)劑等亦可。
圖8，模式表示實(shí)際安裝功能部件化了的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件11C、12C的FSA裝置(實(shí)際安裝裝置)。
如圖8所示，F(xiàn)SA裝置是由盛裝功能部件化了的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件分散后的粘和液體的的容器50、設(shè)置在這個(gè)容器50的底部可以回轉(zhuǎn)的，并在其上表面可以固定晶片10A的固定器具51、循環(huán)粘和液體的泵部分60構(gòu)成的。在此，晶片固定器具51的上表面設(shè)置為相對(duì)于液面傾斜的位置。
泵部分60，是將粘和化了的液體從氣體導(dǎo)入口61通過(guò)如氮?dú)獾膶?dǎo)入在容器50的內(nèi)部循環(huán)，并且設(shè)計(jì)成為讓循環(huán)的液體從晶片固定器具51的上表面注入的形式。
接下來(lái)，在晶片固定器具51上固定形成了復(fù)數(shù)個(gè)第1凹槽部分10a、復(fù)數(shù)個(gè)第2凹槽部分10b及溝槽部分10g的晶片10A。
其后，向傾斜狀固定了的晶片10A的主面全表面注入分散了復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件11C的粘和液體。由于這個(gè)粘和液體是由泵部分60循環(huán)的，未能嵌入第1凹槽部分10a的半導(dǎo)體激光元件11C就被回收，可以反復(fù)幾次的被利用。
在此，固定在液體中的晶片10A，若使其垂直紙面旋轉(zhuǎn)(如圖箭頭方向)，第1半導(dǎo)體激光元件11C將更容易嵌入。
接下來(lái)，在確認(rèn)了晶片10A的復(fù)數(shù)個(gè)第1凹槽部分10a實(shí)際安裝完成后，再進(jìn)行，將功能部件化了的復(fù)數(shù)個(gè)第2半導(dǎo)體激光元件12C分散到液體中，開(kāi)動(dòng)泵部分60在晶片10A的復(fù)數(shù)個(gè)第2凹槽部分10b上嵌入第2半導(dǎo)體激光元件12C。
圖9，表示部分?jǐn)U大在晶片10A的各個(gè)凹槽部分10a、10b上嵌入第1及第2半導(dǎo)體激光元件11C、12C的狀態(tài)。
其后，固定第1及第2半導(dǎo)體激光元件11C、12C。具體地講，在用錫材或者是熱硬化型粘結(jié)劑固定的情況下加熱晶片10A，還有，用UV硬化型粘結(jié)劑固定的情況，在晶片10A的全表面上照射紫外線。
接下來(lái)，沿著圖9中用虛線表示的分割線40，通過(guò)切斷鋸等切出各個(gè)半導(dǎo)體激光裝置100C。
如此，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，實(shí)際安裝工序極其簡(jiǎn)便，而因又能只實(shí)際安裝判定為猶質(zhì)的功能部件(半導(dǎo)體激光元件)，又可降低半導(dǎo)體激光裝置的成本。
還有，通過(guò)在襯底10的實(shí)際安裝中引入使用FSA法，可通過(guò)自我調(diào)整進(jìn)行合對(duì)位置，提高成品率。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置，只是半導(dǎo)體激光元件分別嵌入襯底的凹槽部分，每一個(gè)半導(dǎo)體激光元件在活性層上的位置、各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的發(fā)光點(diǎn)的間隔都可以由自我調(diào)整實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，只是半導(dǎo)體激光元件分別嵌入襯底的凹槽部分，每一個(gè)半導(dǎo)體激光元件在活性層上的位置、各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的發(fā)光點(diǎn)的間隔都可以由自我調(diào)整實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，即便是復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的構(gòu)成材料各自不同的情況，沉積也成為可能，還有，因?yàn)楦鱾€(gè)凹槽部分自身通過(guò)自我調(diào)整可對(duì)齊各半導(dǎo)體激光元件的射出方向，用于光傳感器裝置的情況中，可將結(jié)象光點(diǎn)的波面光偏差收容在許可范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光裝置，其特征為包括在主面上具有復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的襯底；分別嵌入上述復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分每一個(gè)中的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件；上述各個(gè)半導(dǎo)體激光元件，是讓激光從端面射出的端面射出型半導(dǎo)體激光元件；上述各個(gè)凹槽部分，形成為使上述各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的射出方向相互一致的。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述復(fù)數(shù)個(gè)中的兩個(gè)半導(dǎo)體激光元件發(fā)出的光的波長(zhǎng)不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述復(fù)數(shù)個(gè)中的兩個(gè)半導(dǎo)體激光元件光輸出功率不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述襯底上，形成有讓上述各半導(dǎo)體激光元件的激光射出部分露出的切口部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求第4項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為形成了兩個(gè)以上的上述切口部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求第4項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述切口部分，其下部為到達(dá)上述凹槽部分底面的凹部形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)～第3項(xiàng)中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述半導(dǎo)體激光元件，其前端面一側(cè)的形狀和與其相對(duì)的后端面一側(cè)的形狀互為不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述半導(dǎo)體激光元件，前端面和后端面的光輸出功率互為相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為在上述各凹槽部分的底面上分別形成了凹槽電極；在與上述各半導(dǎo)體激光元件的上述凹槽部分的底面相對(duì)的面上分別形成了元件電極；上述各半導(dǎo)體激光元件，介于上述元件電極分別與上述各個(gè)凹槽電極電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述各半導(dǎo)體激光元件的平面形狀各不相同；上述各凹槽部分的平面形狀與上述各半導(dǎo)體激光元件相對(duì)應(yīng)，各不相同。
11.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述半導(dǎo)體激光元件的平面形狀，隨發(fā)光波長(zhǎng)的不同而不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述半導(dǎo)體激光元件的平面形狀，隨光輸出功率的不同而不同。
13.一種半導(dǎo)體激光裝置，其特征為包括其主面上具有復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的襯底；分別嵌入上述復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件；在與各個(gè)半導(dǎo)體激光元件的上述凹槽部分的底面相對(duì)的面上分別形成了元件電極；設(shè)置在上述各凹槽部分底面上的凹槽電極，制成為它的端部延伸到襯底的主面上的樣子。
14.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征為上述各凹槽電極，是為各半導(dǎo)體激光元件共用而設(shè)。
15.一種半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征為包括在襯底主面上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)凹槽部分的第1工序；將晶片狀的復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件中的每一個(gè)都分散到液體中，同時(shí)通過(guò)將分散有上述復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的液體流過(guò)上述襯底的主面，將上述復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件通過(guò)自我調(diào)整嵌入上述凹槽部分的第2工序；上述各個(gè)半導(dǎo)體激光元件，為讓激光從端面射出的端面射出型；在上述第1工序中，形成上述各凹槽部分，做到各半導(dǎo)體激光元件的射出方向相互一致。
16.根據(jù)權(quán)利要求第15項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征為上述第1工序，包含形成有讓襯底上各半導(dǎo)體激光元件的激光射出部分露出的切口部分的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求第15項(xiàng)或者第16項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光裝置的制造方法，其特征為在上述第1工序中，形成了符合上述復(fù)數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光元件的形狀的不同的上述凹槽部分的平面形狀。
全文摘要
本發(fā)明著眼于FSA法，是以在混合集成半導(dǎo)體激光元件陣列中，可通過(guò)自我調(diào)整來(lái)控制各半導(dǎo)體激光晶片的發(fā)光點(diǎn)間隔為目的的。半導(dǎo)體激光裝置(100)，包括具有如由硅形成的，在其主面上相互保持一定間隔形成了第1凹槽部分(10a)及第2凹槽部分(10b)的襯底(10)。第1凹槽部分(10a)上，嵌入發(fā)射紅外光的功能部件化了的第1半導(dǎo)體激光元件(11)，第2凹槽部分(10b)上，嵌入發(fā)射紅色光的功能部件化了的第2半導(dǎo)體激光元件(12)。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1481054SQ0315267
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者小野澤和利, 三, 上田哲三, 上田大助, 助 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社