JPH09237941A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザチップ１と放熱器２との付着強度の向
上、通電時のチップ１の放熱向上、レーザチップ１のＰ
Ｎ接合の短絡防止等を達成する半導体レーザ装置の製造
方法を提供する。 【解決手段】 チップ１を放熱器２上にろう付け固定す
る半導体レーザ装置Ｃの製造方法であって、放熱器２上
にその面積が接着面１ｂの面積と略等しくかつ少なくと
も１箇所の切れ目６ａ〜６ｄを入れたろう材形成部６を
形成する工程と、放熱器２上に形成したろう材形成部６
上にチップ１を搭載する工程と、ろう材形成部６を加熱
溶融し、チップ１に荷重をかけ、ろう材形成部６表面の
酸化膜を突き破って流出する未酸化のろう材３を用いて
チップ１を放熱器２上にろう付け固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
の組立工程、特に半導体レーザチップをダイマウントす
るダイマウント工程における、製造歩留の向上に有効な
半導体レーザ装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体レーザ装置Ａは、図６に示
すように、半導体レーザチップ１がＳｉ（シリコン）、
Ｃｕ（銅）、ダイヤモンド等の放熱器２又は受光素子等
を兼ねたサブマウント（図示せず）上に金属のろう材３
でろう付け固定されてなる。以下説明の都合上、レーザ
チップ１を放熱器２上にろう付け固定する場合について
説明するが、レーザチップ１をサブマウント２上にろう
付け固定しても良いことは言うまでもない。このレーザ
チップ１は多く偏平な直方体をしており、このうちの上
面１ａは−電極、底面（接着面）１ｂは＋電極として用
いられる。こうして、上面１ａと底面１ｂとの間はＰＮ
接合状態である。特定波長のレーザ光を出射する光出射
面１ｄは放熱器２の前面２ｄと同一平面上にあり、かつ
その面上には保護膜（図示せず）が形成されている。１
ｃ，１ｅは側面でありかつ各面上には保護膜は形成され
ていない。１ｆは背面であり、光出射面１ｄと同様に保
護膜が形成されている。上記した構成を有する半導体レ
ーザ装置Ａは、レーザチップ１の底面（接着面）１ｂは
ろう材３で放熱器２と平行にろう付け固定されている。

【０００３】又、従来の半導体レーザ装置Ｂは、図７に
示すように、レーザチップ１が放熱器２上に金属のろう
材４でろう付け固定されてなる。前述した半導体レーザ
装置Ａの構成と同一部分には同一符号を付しその説明を
省略する。ここで用いるろう材４としてはＩｎ（インジ
ウム）、Ｓｎ（スズ）、Ａｕ（金）系の材料が挙げられ
る。同図中、５はＰＮ接合状態の側面１ｃに融着して２
電極（面１ａ，１ｂ）が短絡状態を形成するＩｎの球。
この半導体レーザ装置Ｂは、レーザチップ１の底面（接
着面）１ｂはろう材３で放熱器２と不平行にろう付け固
定されていると共に、２電極は短絡状態である。

【０００４】以下、前記したろう材４としてＩｎを用い
て、レーザチップ１を放熱器２上にマウントする場合の
手順（１）〜（４）について説明する。

【０００５】（１） ろう材４を放熱器２上にパターニ
ングする。ろう材４は、ろう付けするレーザチップ１の
底面１ｂの寸法程度、又はこの底面１ｂよりやや小さい
程度の長方形又は正方形に真空蒸着等でパターニングさ
れる。 （２） パターニングされたろう材４上にレーザチップ
１を搭載する。 （３） このレーザチップ１の上面１ａ側から荷重（４
〜５ｇ）をかけながら、放熱器２を少なくともＩｎの融
点以上に加熱し、ろう材４を溶融する。こうして、ろう
材４を用いてレーザチップ１を放熱器２上にマウントす
る。 （４） 放熱器２を冷却することによりろう材４を固化
して、レーザチップ１を放熱器２上にろう付け固定す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、金属ろう材４で
あるＩｎは空気中で非常に酸化しやすいため、前述した
ように、放熱器２上に予めパターニングしておいたＩｎ
の表面には通常、自然酸化膜が形成されている。このよ
うな酸化膜はレーザチップ１を放熱器２上にろう付け固
定するために放熱器２を加熱する通常の加熱温度（少な
くともＩｎの融点以上の加熱温度）では蒸発しない。従
って、レーザチップ１の上面１ａ側から荷重をかけなが
ら放熱器２を加熱してＩｎを溶融した後、放熱器２を冷
却してＩｎを固化することにより、レーザチップ１を放
熱器２上にろう付け固定すると、レーザチップ１の底面
１ｂと放熱器２との間にはＩｎの酸化膜が介在すること
になる。このＩｎの酸化膜の介在により、レーザチップ
１と放熱器２との間は未酸化のＩｎで全面がぬれ状態に
なっていないため、付着強度は著しく劣化してしまい、
また、これにより通電時に生じるレーザチップ１の発熱
の放熱器２による放熱が妨げられ、レーザチップ１の動
作性能や信頼性に悪影響を与えるという問題があった。

【０００７】一方、放熱器２上にろう付け固定されたレ
ーザチップ１において光出射面１ｄ以外の２側面１ｃ，
１ｅは、コーティング処理（保護膜形成処理）を施す場
合は別として、コーティング処理していないので、通常
はＰＮ接合の端部が露出している（２電極（面１ａ，１
ｂ）の境界が露出している）。また、＋電極（底面１
ｂ）から５〜６μｍ程度の位置にＰＮ接合があるので、
放熱器２上にレーザチップ１をマウントするに際し、溶
けたＩｎの酸化膜がレーザチップ１自身の荷重でその周
辺（面１ｃ，１ｅ，１ｆ）に押し出され、その一部が盛
り上がる。

【０００８】レーザチップ１に荷重をかけながらＩｎを
加熱溶融させたり、又はＩｎを加熱溶融させた状態でレ
ーザチップ１に荷重をかけると、溶けたＩｎが荷重でレ
ーザチップ１の周辺（面１ｃ，１ｅ，１ｆ）に押し出さ
れ、放熱器２の表面が特にＩｎとのぬれ性が考慮された
ものでない場合、押し出された未酸化のＩｎの表面張力
で球状を形づくる。この状態でＩｎを冷却すると、チッ
プ１の周辺（面１ｃ）に接してＩｎの金属球５が形成さ
れることになる（図７に図示の球５）。チップ１の光出
射面１ｄ以外の２側面１ｃ，１ｅは既述の通りＰＮ接合
が露出しているため、Ｉｎの球５がこのＰＮ接合の一部
に接触した状態では、電気的な短絡状態となり、チップ
１そのものが不良品となる問題があった。

【０００９】他方、上記した半導体レーザ装置Ａ，Ｂの
製造時には、ろう材４であるＩｎの球５が前記したＰＮ
接合部分に接触していなくても、使用時（通電時）にお
いて、ＰＮ接合により発生する電界により、その近傍に
ある金属球５がチップ１に引き寄せられ、ついにはＰＮ
接合部分を短絡してしまうことがあった。

【００１０】この他、レーザチップ１と放熱器２との間
に介在するろう材４の厚み不均一により放熱器２上のレ
ーザチップ１から出射するレーザ光の水平度が必ずしも
満たされず、また、レーザチップ１をろう付け固定した
放熱器２をサブマウント（図示せず）にダイマウントす
る時のろう材４の厚み均一制御そのものも難しいため、
半導体レーザ装置Ａ，Ｂの完成品において放熱器２に対
するレーザの発光点の高さの高精度な制御が要求される
場合には不適であった。

【００１１】本発明は、ろう材４を用いて放熱器２上に
レーザチップ１をろう付け固定する際、レーザチップ１
と放熱器２との間に介在するろう材４の酸化膜により発
生する、レーザチップ１と放熱器２との付着強度の低
下、通電時のレーザチップ１の放熱低下、これらによる
レーザチップ１の動作性能や信頼性に悪影響が発生する
という課題を解決する半導体レーザ装置を製造する半導
体レーザ装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】また、本発明は、ろう材４を用いて放熱器
２上にレーザチップ１をろう付け固定する際、加熱溶融
したろう材４がレーザチップ１の周囲に回り込んで、レ
ーザチップ１の２電極をショートする恐れを防止する半
導体レーザ装置を製造する半導体レーザ装置の製造方法
を提供することを目的とする。

【００１３】さらに、本発明は、レーザチップ１と放熱
器２との間でろう付け固化するろう材４の不均一な厚み
により、放熱器２に対するレーザの発光点の高さの高精
度な高さ制御が要求される場合にも対応可能な半導体レ
ーザ装置を製造する半導体レーザ装置の製造方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は下記する（１）〜（４）の構成の半導
体レーザ装置の製造方法を提供する。

【００１５】（１） 図１、図２に示すように、半導体
レーザチップ１を放熱器又はサブマウント（例えば放熱
器２）上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置Ｃ，
Ｄ，Ｅを製造する半導体レーザ装置の製造方法であっ
て、前記半導体レーザチップ１の接着面（底面）１ｂが
ろう付けされる前記放熱器又はサブマウント（例えば放
熱器２）上に、その面積が前記接着面（底面）１ｂの面
積と略等しくかつ少なくとも１箇所の切れ目６ａ〜６
ｄ，７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｃを入れた形状（「井」の字
状のろう材形成部６、「方形斜め交差」のろう材形成部
７、「方形横裁断」状のろう材形成部８）でろう材３を
形成する第１の工程と、前記放熱器又はサブマウント
（例えば放熱器２）上に形成した前記形状（「井」の字
状のろう材形成部６、「方形斜め交差」のろう材形成部
７、「方形横裁断」状のろう材形成部８）のろう材３上
に前記半導体レーザチップ１を搭載する第２の工程と、
前記形状（「井」の字状のろう材形成部６、「方形斜め
交差」のろう材形成部７、「方形横裁断」状のろう材形
成部８）のろう材３を加熱溶融し、前記半導体レーザチ
ップ１に荷重をかけ、前記形状のろう材表面の酸化膜を
突き破ってこの酸化膜内から流出する未酸化のろう材３
を用いて、前記半導体レーザチップ１の接着面（底面）
１ｂと前記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器２）
とが接着している部分全面をぬれ状態とする第３の工程
と、前記ろう材（「井」の字状のろう材形成部６、「方
形斜め交差」のろう材形成部７、「方形横裁断」状のろ
う材形成部８）を冷却して前記ぬれ状態のろう材３を固
化し、前記半導体レーザチップ１を前記放熱器又はサブ
マウント（例えば放熱器２）上にろう付け固定する第４
の工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装置の
製造方法。

【００１６】（２） 図３に示すように、半導体レーザ
チップ１０を放熱器又はサブマウント（例えば放熱器２
０）上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置Ｆを製
造する半導体レーザ装置の製造方法であって、前記半導
体レーザチップ１０には、前記放熱器又はサブマウント
（例えば放熱器２０）上に形成されるろう材３０を覆う
ため、その接着面（底面）１０ｂに一対のリブ１０ｇ，
１０ｈを形成して溝部１０ｉを設け、前記放熱器又はサ
ブマウント（例えば放熱器２０）上に、前記半導体レー
ザチップ１０の接着面（底面）１０ｂにおける一対のリ
ブ１０ｇ，１０ｈで覆うことが可能な形状のろう材３０
を形成する第１の工程と、前記放熱器又はサブマウント
（例えば放熱器２０）上に形成した前記形状のろう材３
０上に前記半導体レーザチップ１０を搭載して、その接
着面（底面）１０ｂにおける一対のリブ１０ｇ，１０ｈ
で前記形状のろう材３０を覆う第２の工程と、前記溝部
１０ｉに内包した前記形状のろう材３０を加熱溶融し、
前記半導体レーザチップ１に荷重をかけ、かつ前記溝部
１０ｉ内で加熱溶融するろう材３０が前記一対のリブ１
０ｇ，１０ｈを乗り越えない（しみでない）ように、前
記半導体レーザチップ１０の接着面（底面）１０ｂと前
記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器２０）とをろ
う付けする第３の工程と、前記ろう材３０を冷却してろ
う材を固化し、前記半導体レーザチップ１０を前記放熱
器又はサブマウント（例えば放熱器２０）上に固定する
第４の工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装
置の製造方法。

【００１７】（３） 図４に示すように、半導体レーザ
チップ１１０を放熱器又はサブマウント（例えば放熱器
１２０）上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置Ｇ
を製造する半導体レーザ装置の製造方法であって、前記
半導体レーザチップ１１０には、ろう材１３０を収納固
定するため、その接着面（底面）１１０ｂに一対のリブ
１１０ｇ，１１０ｈを形成して溝部１１０ｉを設け、前
記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器１２０）上に
は、前記半導体レーザチップ１１０の接着面（底面）１
１０ｂの溝部１１０ｉに収納したろう材１３０の形状に
対応する（平坦な）凸部１２０ｂが形成され、前記放熱
器又はサブマウント（例えば放熱器１２０）上に形成し
た前記凸部１２０ｂ上に前記半導体レーザチップ１１０
を搭載して、その接着面（底面）１１０ｂの溝部１１０
ｉに収納固定したろう材１３０に前記凸部１２０ｂを接
着する第１の工程と、前記溝部１１０ｉ内のろう材１３
０を加熱溶融し、前記半導体レーザチップ１１０に荷重
をかけ、かつ前記溝部１１０ｉ内で加熱溶融するろう材
１３０が前記一対のリブ１１０ｇ，１１０ｈを乗り越え
ない（しみでない）ように、前記半導体レーザチップ１
１０の接着面（底面）１１０ｂと前記放熱器又はサブマ
ウント（例えば放熱器１２０）の前記凸部１２０ｂとを
ろう付けする第２の工程と、前記ろう材１３０を冷却し
てろう材１３０を固化し、前記半導体レーザチップ１１
０を前記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器１２
０）上に固定する第３の工程とを有することを特徴とす
る半導体レーザ装置の製造方法。

【００１８】（４） 図５に示すように、半導体レーザ
チップ２１０を放熱器又はサブマウント（例えば放熱器
２２０）上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置Ｈ
を製造する半導体レーザ装置の製造方法であって、前記
半導体レーザチップ２１０の接着面（底面）２１０ｂが
ろう付けされる前記放熱器又はサブマウント（例えば放
熱器２２０）上に、前記接着面（底面）２１０ｂと略同
形状の接着面形状２３０ｂａとこの接着面形状２３０ｂ
ａに連続するはみ出し形状２３０ｂｂとを合わせたパタ
ーン形状２３０ｂを前記ろう材２３０で形成する第１の
工程と、前記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器２
２０）上に形成した前記接着面形状２３０ｂａのろう材
２３０上に前記半導体レーザチップ２１０を搭載する第
２の工程と、前記パターン形状２３０ｂのろう材２３０
を加熱溶融し、前記半導体レーザチップ２１０に荷重を
かけ、前記半導体レーザチップ２１０の接着面（底面）
２１０ｂと前記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器
２２０）とが接着している部分全面（接着面形状２３０
ｂａの部分）をぬれ状態にすると共に、余分なろう材２
３０を前記はみ出し形状部分２３０ｂｂに誘導する第３
の工程と、前記ろう材２３０を冷却して前記ぬれ状態の
ろう材２３０を固化し、前記半導体レーザチップ２１０
を前記放熱器又はサブマウント（例えば放熱器２２０）
上にろう付け固定する第４の工程とを有することを特徴
とする半導体レーザ装置の製造方法。

【００１９】

【発明の実施の態様】以下、本発明の半導体レーザ装置
の製造方法を図１〜図５に沿って説明する。図１〜図５
はそれぞれ、本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第
１実施例図〜第６実施例図である。前述したものと同一
構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２０】［第１実施例］ 図１に図示 本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第１実施例は、
図１に示すように、半導体レーザチップ１を放熱器２上
に、ろう材３であるＩｎで形成した「井」の字状のろう
材形成部６を用いて、ろう付け固定してなる半導体レー
ザ装置Ｃを製造するものである。

【００２１】本発明の第１実施例は、次の（１）〜
（４）の工程を備えている。

【００２２】（１） 第１の工程 半導体レーザチップ１の接着面（底面）１ｂがろう付け
される放熱器２上に、ろう材３で「井」の字状のろう材
形成部６を形成する。この「井」の字状のろう材形成部
６は、その面積が半導体レーザチップ１の接着面（底
面）１ｂの面積と略等しく、かつ切れ目６ａ〜６ｄを入
れた形状である。

【００２３】（２） 第２の工程 放熱器２上に形成した「井」の字状のろう材形成部６上
に半導体レーザチップ１を搭載する。

【００２４】（３） 第３の工程 放熱器２を少なくともＩｎの融点以上に加熱して、
「井」の字状のろう材形成部６を加熱溶融し、半導体レ
ーザチップ１に上面１ａ側から荷重（４〜５ｇ）をか
け、ろう材３の表面のＩｎの酸化膜（同図中斜線部分）
３ａを突き破ってこの酸化膜３ａ内から流出する未酸化
のＩｎ３を用いて、半導体レーザチップ１の接着面（底
面）１ｂと放熱器２とが接着している部分全面をぬれ状
態とする。

【００２５】（４） 第４の工程 放熱器２を冷却して、「井」の字状のろう材形成部６を
冷却してぬれ状態のＩｎを固化し、半導体レーザチップ
１を放熱器２上にろう付け固定する。

【００２６】こうして、上記した（１）〜（４）の工程
により、図１に図示の半導体レーザ装置Ｃを製造するこ
とができる。

【００２７】 上述したのは、第１の工程において、放熱器２上にろう
材３で「井」の字状のろう材形成部６をろう材３である
Ｉｎで形成することについて述べたが、放熱器２上に形
成するＩｎの形状はこれに限ることはない。例えば、後
述する「方形斜め交差」状（図２（Ａ）に図示）、「方
形横裁断」状（図２（Ｂ）に図示）であっても良い。

【００２８】［第２実施例］ 図２（Ａ）に図示 本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第２実施例は、
図２（Ａ）に示すように、半導体レーザチップ１を放熱
器２上に、ろう材３であるＩｎで形成した「方形斜め交
差」状のろう材形成部７を用いて、ろう付け固定してな
る半導体レーザ装置Ｄを製造するものである。

【００２９】本発明の第２実施例は、次の（１）〜
（４）の工程を備えている。

【００３０】（１） 第１の工程 半導体レーザチップ１の接着面（底面）１ｂがろう付け
される放熱器２上に、ろう材３であるＩｎで「方形斜め
交差」状のろう材形成部７を形成する。この「方形斜め
交差」状のろう材形成部７は、その面積が半導体レーザ
チップ１の接着面（底面）１ｂの面積と略等しく、かつ
切れ目７ａ〜７ｄを入れた形状である。

【００３１】（２） 第２の工程 放熱器２上に形成した「方形斜め交差」状のろう材形成
部７上に半導体レーザチップ１を搭載する。

【００３２】（３） 第３の工程 放熱器２を少なくともろう材３であるＩｎの融点以上に
加熱して、「方形斜め交差」状のろう材形成部７を加熱
溶融し、半導体レーザチップ１に上面１ａ側から荷重
（４〜５ｇ）をかけ、ろう材３の表面の酸化膜（同図中
斜線部分）３ａを突き破ってこの酸化膜３ａ内から流出
する未酸化のろう材３を用いて、半導体レーザチップ１
の接着面（底面）１ｂと放熱器２とが接着している部分
全面をぬれ状態とする。

【００３３】 （４） 第４の工程放熱器２を冷却して、「方形斜め交
差」状のろう材形成部７を冷却してぬれ状態のろう材３
を固化し、半導体レーザチップ１を放熱器２上にろう付
け固定する。

【００３４】こうして、上記した（１）〜（４）の工程
により、図２（Ａ）に図示の半導体レーザ装置Ｄを製造
することができる。

【００３５】［第３実施例］ 図２（Ｂ）に図示 本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第３実施例は、
図２（Ｂ）に示すように、半導体レーザチップ１を放熱
器２上に、ろう材３であるＩｎで形成した「方形横裁
断」状のろう材形成部８を用いて、ろう付け固定してな
る半導体レーザ装置Ｅを製造するものである。

【００３６】本発明の第３実施例は、次の（１）〜
（４）の工程を備えている。

【００３７】（１） 第１の工程 半導体レーザチップ１の接着面（底面）１ｂがろう付け
される放熱器２上に、ろう材３で「方形横裁断」状のろ
う材形成部８を形成する。この「方形横裁断」状のろう
材形成部８は、その面積が半導体レーザチップ１の接着
面（底面）１ｂの面積と略等しく、かつ切れ目８ａ〜８
ｃを入れた形状である。

【００３８】（２） 第２の工程 放熱器２上に形成した「方形横裁断」状のろう材形成部
８上に半導体レーザチップ１を搭載する。

【００３９】（３） 第３の工程 放熱器２を少なくともろう材３であるＩｎの融点以上に
加熱して、「方形横裁断」状のろう材形成部８を加熱溶
融し、半導体レーザチップ１に上面１ａ側から荷重（４
〜５ｇ）をかけ、ろう材３の表面の酸化膜３ａを突き破
ってこの酸化膜３ａ内から流出する未酸化のろう材３を
用いて、半導体レーザチップ１の接着面（底面）１ｂと
放熱器２とが接着している部分全面をぬれ状態とする。

【００４０】（４） 第４の工程 放熱器２を冷却して、「方形横裁断」状のろう材形成部
８を冷却してぬれ状態のろう材３を固化し、半導体レー
ザチップ１を放熱器２上にろう付け固定する。

【００４１】こうして、上記した（１）〜（４）の工程
により、図２（Ｂ）に図示の半導体レーザ装置Ｅを製造
することができる。

【００４２】上述したように、半導体レーザ装置Ｃ〜Ｅ
の製造過程において、「井」の字状のろう材形成部６、
「方形斜め交差」状のろう材形成部７、「方形横裁断」
状のろう材形成部８を加熱溶融し、半導体レーザチップ
１に上面１ａ側から荷重（４〜５ｇ）をかけ、ろう材３
の表面の酸化膜３ａを突き破ってこの酸化膜３ａ内から
流出する未酸化のろう材３を用いて、半導体レーザチッ
プ１の接着面（底面）１ｂと放熱器２とが接着している
部分全面をぬれ状態とすることができる。

【００４３】この結果、半導体レーザチップ１と放熱器
２との間に介在するろう材３の酸化膜３ａは、切れ目が
ないものよりも切れ目６ａ〜６ｄ，７ａ〜７ｄ，８ａ〜
８ｃのあるものの方が細かくひび割れるので、その内部
の加熱溶融した未酸化のろう材３を酸化膜３ａ外へ効果
的に流出させることができるため、両者を未酸化のろう
材３でより強固にろう付け固定できるので、半導体レー
ザチップ１と放熱器２との付着強度を一段と向上させる
ことができ、また、通電時の半導体レーザチップ１の放
熱器２による放熱向上ができ、さらに、ぬれ性が良い加
熱溶融したろう材３であるＩｎが半導体レーザチップ１
の周囲（側面１ｃ，１ｅ）に回り込んで、半導体レーザ
チップ１の２電極の接合部分（ＰＮ接合部分、面１ａ，
１ｂ）をショートする恐れを確実に防止することができ
る。さらに、半導体レーザチップ１の光出射面１ｄへの
ろう材３盛り上がりが極めて小さく抑えることができる
ので、レーザ光の取り出し不良がなくなり、製造歩留ま
りが改善される。さらに、半導体レーザ装置の構造面の
変更は放熱器２上のろう材３の形状の変更のみであるか
ら、現行の製造設備を変更することなく上記した効果を
得ることができる。

【００４４】［第４実施例］ 図３に図示 さて、上述した本発明の半導体レーザ装置Ｃ〜Ｅの製造
方法は、放熱器２上に形成するろう材３の形状を変更す
ることにより、半導体レーザチップ１と放熱器２との良
好なろう付け固定を図ったものであるが、ここでは、半
導体レーザチップ１の接着面（底面）の形状を変更する
と共に、その接着面（底面）の形状に応じて放熱器上に
形成するろう材の形状をも変更したものである。

【００４５】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第
４実施例は、図３に示すように、半導体レーザチップ１
０には放熱器２０上に形成されるろう材３０を覆うた
め、その接着面（底面）１０ｂに一対のリブ１０ｇ，１
０ｈを形成して溝部１０ｉを設け、これに対する放熱器
２０上には、半導体レーザチップ１０の接着面（底面）
１０ｂにおける一対のリブ１０ｇ，１０ｈで覆うことが
可能な形状のろう材３０を形成し、このろう材３０で、
半導体レーザチップ１０を放熱器２０上にろう付け固定
してなる半導体レーザ装置Ｆを製造するものである。

【００４６】本発明の第４実施例は、次の（１）〜
（４）の工程を備えている。

【００４７】（１） 第１の工程 図３（Ａ）に示すように、放熱器２０上に、半導体レー
ザチップ１０の接着面（底面）１０ｂにおける一対のリ
ブ１０ｇ，１０ｈで覆うことが可能な形状のろう材３０
を形成する。放熱器２０は導電性のＳｉウエハ２０ａを
原料とし、Ａｕ系の電極膜２０ｂ，２０ｃを真空蒸着法
で形成した後、通常のリソグラフィの手法により、その
電極膜２０ｂ上に、厚さｄ＝０．５μｍ、幅Ｗ2 ＝１５
０μｍの方形パターンであるろう材３０を形成した。

【００４８】また、図３（Ｂ）に示すように、半導体レ
ーザチップ１０に、放熱器２０上に形成されるろう材３
０の一部を覆うため、その接着面（底面）１０ｂに一対
のリブ１０ｇ，１０ｈを形成して溝部１０ｉを設ける。
半導体レーザチップ１０の縦の長さはＷ2 ＝１５０μ
ｍ。一対のリブ１０ｇ，１０ｈの高さはｈ＝０．４μ
ｍ、その間隔Ｗ1 ＝２００μｍとし、半導体レーザチッ
プ１０のエピタキシャル成長層の最上層である接着面
（底面）１０ｂをエッチング加工することにより形成し
た。

【００４９】（２） 第２の工程 図３（Ｃ）に示すように、放熱器２０上に形成したろう
材３０上に半導体レーザチップ１０を搭載して、その接
着面（底面）１０ｂにおける一対のリブ１０ｇ，１０ｈ
でろう材３０を覆う。

【００５０】（３） 第３の工程 放熱器２０を少なくともろう材３０であるＩｎの融点以
上に加熱して、半導体レーザチップ１０の溝部１０ｉに
内包したろう材３０を加熱溶融し、半導体レーザチップ
１０に荷重（４〜５ｇ）をかけ、溝部１０ｉ内で加熱溶
融するろう材３０が一対のリブ１０ｇ，１０ｈを乗り越
えない（しみでない）ように、半導体レーザチップ１０
の接着面（底面）１０ｂと放熱器２０とをろう付けす
る。

【００５１】（４） 第４の工程 ろう材３０を冷却して、ろう材３０を固化し、半導体レ
ーザチップ１０を放熱器２０上に固定する。

【００５２】こうして、上記した（１）〜（４）の工程
により、図３に図示の半導体レーザ装置Ｆを製造するこ
とができる。

【００５３】［第５実施例］ 図４に図示 本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第５実施例は、
図４に示すように、半導体レーザチップ１１０には、ろ
う材１３０を収納固定するため、その接着面（底面）１
１０ｂに一対のリブ１１０ｇ，１１０ｈを形成して溝部
１１０ｉを設け、これに対する放熱器１２０上には、半
導体レーザチップ１１０の接着面（底面）１１０ｂの溝
部１１０ｉに収納したろう材１３０の形状に対応する
（平坦な）凸部１２０ｂを形成し、このろう材１３０
で、半導体レーザチップ１１０を放熱器１２０上にろう
付け固定してなる半導体レーザ装置Ｇを製造するもので
ある。

【００５４】本発明の第５実施例は、次の（１）〜
（３）の工程を備えている。

【００５５】（１） 第１の工程 図４（Ａ）に示すように、放熱器１２０上に、半導体レ
ーザチップ１１０の接着面（底面）１１０ｂの溝部１１
０ｉに収納したろう材１３０の形状に対応する（平坦
な）形成する。放熱器１２０は導電性のＳｉウエハ１２
０ａを原料とし、Ａｕ系の電極膜１２０ｂ，１２０ｃを
真空蒸着法で形成した後、通常のリソグラフィの手法に
より、その電極膜１２０ｂ上に、厚さｄ＝０．５μｍ、
幅Ｗ2 ＝１５０μｍのＩｎの方形パターンである凸部１
２０ｂを形成した。

【００５６】また、図４（Ｂ）に示すように、半導体レ
ーザチップ１１０には、ろう材１３０を収納固定するた
め、その接着面（底面）１１０ｂに一対のリブ１１０
ｇ，１１０ｈを形成して溝部１１０ｉを設けた。半導体
レーザチップ１１０の縦の長さはＷ2 ＝１５０μｍ。一
対のリブ１１０ｇ，１１０ｈの高さはｈ＝０．４μｍ、
その間隔Ｗ1 ＝２００μｍとし、半導体レーザチップ１
０のエピタキシャル成長層の最上層である接着面（底
面）１０ｂをエッチング加工することにより形成した。
ろう材１３０は厚さｄ＝０．５μｍ、幅Ｗ2 ＝１５０μ
ｍのＩｎの方形パターンである。放熱器１２０上に形成
した凸部１２０ｂ上に半導体レーザチップ１１０を搭載
して、その接着面（底面）１１０ｂの溝部１１０ｉに収
納固定したろう材１３０に凸部１２０ｂを接着する。

【００５７】（２） 第２の工程 放熱器１２０を少なくともろう材１３０であるＩｎの融
点以上に加熱して、半導体レーザチップ１１０の溝部１
１０ｉ内のろう材１３０を加熱溶融し、半導体レーザチ
ップ１１０に荷重（４〜５ｇ）をかけ、溝部１１０ｉ内
で加熱溶融するろう材１３０が一対のリブ１１０ｇ，１
１０ｈを乗り越えない（しみでない）ように、半導体レ
ーザチップ１１０の接着面（底面）１１０ｂと放熱器１
２０とをろう付けする。

【００５８】（３） 第３の工程 ろう材１３０を冷却してろう材１３０を固化し、半導体
レーザチップ１１０を放熱器１２０上に固定する。

【００５９】こうして、上記した（１）〜（３）の工程
により、図４に図示の半導体レーザ装置Ｇを製造するこ
とができる。

【００６０】上述したように、半導体レーザ装置Ｆ，Ｇ
の製造過程において、放熱器２０，１２０上に形成され
るろう材３０，１３０を一対のリブ１０ｇ，１０ｈ、１
１０ｇ，１１０ｈ及び溝部１０ｉ，１１０ｉを備えた半
導体レーザチップ１０，１１０で覆った後、このろう材
３０，１３０を加熱溶融し、半導体レーザチップ１０，
１１０に荷重（４〜５ｇ）をかけ、ろう材３０，１３０
の表面の酸化膜を突き破ってこの酸化膜内から流出する
未酸化のろう材３０，１３０を用いて、半導体レーザチ
ップ１０，１１０の接着面（底面）１０ｂ，１１０ｂと
放熱器２０，１２０とが接着している部分全面をぬれ状
態とすることができる。

【００６１】この結果、半導体レーザチップ１０，１１
０と放熱器２０，１２０との間に介在するろう材３０，
１３０の酸化膜を直接介することなく、両者を未酸化の
ろう材３０，１３０でろう付け固定できるので、半導体
レーザチップ１０，１１０と放熱器２０，１２０との付
着強度を向上することができ、また、通電時の半導体レ
ーザチップ１０，１１０の放熱器２０，１２０による放
熱向上ができ、さらに、加熱溶融したろう材が半導体レ
ーザチップ１の周囲（面１０ｃ，１０ｅ、１１０ｃ，１
１０ｅ）に回り込んで、半導体レーザチップ１０，１１
０の２電極（ＰＮ接合部分、面１０ａ，１０ｂ、１１０
ａ，１１０ｂ）をショートする恐れを確実に防止するこ
とができる。さらに、半導体レーザチップ１０，１１０
の光出射面１０ｄ，１１０ｄへのろう材３０，１３０の
盛り上がりによるレーザ光の取り出し不良がなくなり、
製造歩留まりが改善される。

【００６２】［第６実施例］ 図５に図示 本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第６実施例は、
図５に示すように、半導体レーザチップ２１０を放熱器
２２０上に、ろう材２３０であるＩｎで形成した、半導
体レーザチップ２１０の接着面（底面）２１０ｂと略同
形状の接着面形状２３０ｂａとこの接着面形状２３０ｂ
ａに連続するはみ出し形状２３０ｂｂとを合わせたパタ
ーン形状２３０ｂを用いて、ろう付け固定してなる半導
体レーザ装置Ｃを製造するものである。

【００６３】本発明の第６実施例は、次の（１）〜
（４）の工程を備えている。

【００６４】（１） 第１の工程 図５（Ａ）に示すように、半導体レーザチップ２１０の
接着面（底面）２１０ｂがろう付けされる放熱器２２０
上に、接着面（底面）２１０ｂと略同形状の接着面形状
２３０ｂａとこの接着面形状２３０ｂａに連続するはみ
出し形状２３０ｂｂとを合わせたパターン形状２３０ｂ
をろう材２３０で形成する。

【００６５】（２） 第２の工程 図５（Ｂ）に示すように、放熱器２２０上に形成した接
着面形状２３０ｂａのろう材２３０上に半導体レーザチ
ップ２１０を搭載する。

【００６６】（３） 第３の工程 放熱器２２０を少なくともろう材２３０であるＩｎの融
点以上に加熱して、パターン形状２３０ｂのろう材２３
０を加熱溶融し、半導体レーザチップ２１０に荷重（４
〜５ｇ）をかけ、半導体レーザチップ２１０の接着面
（底面）２１０ｂと放熱器２２０とが接着している部分
全面（接着面形状２３０ｂａの部分）をぬれ状態にする
と共に、余分なろう材２３０をはみ出し形状部分２３０
ｂｂに誘導する。

【００６７】（４） 第４の工程 ろう材２３０を冷却してぬれ状態のろう材２３０を固化
し、半導体レーザチップ２１０を放熱器２２０上にろう
付け固定する。

【００６８】こうして、上記した（１）〜（４）の工程
により、図５に図示の半導体レーザ装置Ｈを製造するこ
とができる。

【００６９】上述したように、半導体レーザ装置Ｈの製
造過程において、放熱器２２０上に形成される接着面形
状２３０ｂａとこの接着面形状２３０ｂａに連続するは
み出し形状２３０ｂｂとを合わせたパターン形状２３０
ｂを加熱溶融し、半導体レーザチップ２１０に荷重（４
〜５ｇ）をかけ、ろう材２３０の表面の酸化膜を突き破
ってこの酸化膜内から流出する未酸化のろう材２３０を
用いて、半導体レーザチップ２１０の接着面（底面）２
１０ｂと放熱器２２０とが接着している部分全面をぬれ
状態とすることができる。

【００７０】この結果、半導体レーザチップ２１０と放
熱器２２０との間に介在するろう材２３０の酸化膜を直
接介することなく、両者を未酸化のろう材２３０でろう
付け固定できるので、半導体レーザチップ２１０と放熱
器２２０との付着強度を向上することができ、また、通
電時の半導体レーザチップ２１０の放熱器２２０による
放熱向上ができ、さらに、加熱溶融したろう材２２０が
半導体レーザチップ２１０の周囲（面２１０ｃ，２１０
ｅ）に回り込んで、半導体レーザチップ２１０の２電極
（ＰＮ接合部分、面２１０ａ，２１０ｂ）をショートす
る恐れを確実に防止することができる。さらに、半導体
レーザチップ２１０の光出射面２１０ｄへのろう材２３
０の盛り上がりによるレーザ光の取り出し不良がなくな
り、製造歩留まりが改善される。

【００７１】

【発明の効果】上述の如く、本発明の半導体レーザ装置
の製造方法は、ろう材を用いて放熱器又はサブマウント
上にレーザチップをろう付け固定する際、レーザチップ
と放熱器又はサブマウントとの間に介在するろう材の酸
化膜により発生する、レーザチップと放熱器又はサブマ
ウントとの付着強度の低下、通電時のレーザチップの放
熱低下、これらによるレーザチップの動作性能や信頼性
に悪影響が発生するという課題を解決することができ、
レーザチップと放熱器又はサブマウントとの付着強度の
向上、通電時のレーザチップの放熱向上、これらによる
レーザチップの動作性能や信頼性を一段と向上させるこ
とができる。また、本発明は、ろう材を用いて放熱器又
はサブマウント上にレーザチップをろう付け固定する
際、加熱溶融したろう材がレーザチップの周囲に回り込
んで、レーザチップの２電極（ＰＮ接合部分）をショー
トする恐れを確実に防止することができるので、製造上
の歩留まりが向上し、生産効率を一段と高めることがで
きる。さらに、本発明は、レーザチップと放熱器放熱器
又はサブマウントとの間でろう付け固化するろう材の不
均一な厚みにより、放熱器又はサブマウントに対するレ
ーザの発光点の高さの高精度な高さ制御が要求される場
合にも十分対応できる製造方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第１実
施例図である。

【図２】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第２，
第３実施例図である。

【図３】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第４実
施例図である。

【図４】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第５実
施例図である。

【図５】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の第６実
施例図である。

【図６】従来の半導体レーザ装置の製造方法を説明する
ための図である。

【図７】従来の半導体レーザ装置の製造方法を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１，１０，１１０，２１０ 半導体レーザチップ １ｂ，１０ｂ，１１０ｂ，２１０ｂ 接着面（底面） ２，２０，１２０，２２０ 放熱器，サブマウント ３，３０，１３０，２３０ ろう材 ３ａ 酸化膜 ６〜８ ろう材形成部 ６ａ〜６ｄ，７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｃ 切れ目 １０ｇ，１０ｈ，１１０ｇ，１１０ｈ リブ １０ｉ，１１０ｉ 溝部 １２０ｂ 凸部 ２３０ｂ パターン形状 ２３０ｂａ 接着面形状 ２３０ｂｂ はみ出し形状 Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ 半導体レーザ装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザチップを放熱器又はサブマウ
   ント上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置を製造
   する半導体レーザ装置の製造方法であって、 前記半導体レーザチップの接着面がろう付けされる前記
   放熱器又はサブマウント上に、その面積が前記接着面の
   面積と略等しくかつ少なくとも１箇所の切れ目を入れた
   形状で前記ろう材を形成する第１の工程と、 前記放熱器又はサブマウント上に形成した前記形状のろ
   う材上に前記半導体レーザチップを搭載する第２の工程
   と、 前記形状のろう材を加熱溶融し、前記半導体レーザチッ
   プに荷重をかけ、前記形状のろう材表面の酸化膜を突き
   破ってこの酸化膜内から流出する未酸化のろう材を用い
   て、前記半導体レーザチップの接着面と前記放熱器又は
   サブマウントとが接着している部分全面をぬれ状態とす
   る第３の工程と、 前記ろう材を冷却して前記ぬれ状態のろう材を固化し、
   前記半導体レーザチップを前記放熱器又はサブマウント
   上にろう付け固定する第４の工程とを有することを特徴
   とする半導体レーザ装置の製造方法。
2. 【請求項２】半導体レーザチップを放熱器又はサブマウ
   ント上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置を製造
   する半導体レーザ装置の製造方法であって、 前記半導体レーザチップには、前記放熱器又はサブマウ
   ント上に形成されるろう材を覆うため、その接着面に一
   対のリブを形成して溝部を設け、前記放熱器又はサブマ
   ウント上に、前記半導体レーザチップの接着面における
   一対のリブで覆うことが可能な形状のろう材を形成する
   第１の工程と、 前記放熱器又はサブマウント上に形成した前記形状のろ
   う材上に前記半導体レーザチップを搭載して、その接着
   面における一対のリブで前記形状のろう材を覆う第２の
   工程と、 前記溝部に内包した前記形状のろう材を加熱溶融し、前
   記半導体レーザチップに荷重をかけ、かつ前記溝部内で
   加熱溶融するろう材が前記一対のリブを乗り越えないよ
   うに、前記半導体レーザチップの接着面と前記放熱器又
   はサブマウントとをろう付けする第３の工程と、 前記ろう材を冷却してろう材を固化し、前記半導体レー
   ザチップを前記放熱器又はサブマウント上に固定する第
   ４の工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装置
   の製造方法。
3. 【請求項３】半導体レーザチップを放熱器又はサブマウ
   ント上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置を製造
   する半導体レーザ装置の製造方法であって、 前記半導体レーザチップには、ろう材を収納固定するた
   め、その接着面に一対のリブを形成して溝部を設け、前
   記放熱器又はサブマウント上には、前記半導体レーザチ
   ップの接着面の溝部に収納したろう材の形状に対応する
   凸部が形成され、前記放熱器又はサブマウント上に形成
   した前記凸部上に前記半導体レーザチップを搭載して、
   その接着面の溝部に収納固定したろう材に前記凸部を接
   着する第１の工程と、 前記溝部内のろう材を加熱溶融し、前記半導体レーザチ
   ップに荷重をかけ、かつ前記溝部内で加熱溶融するろう
   材が前記一対のリブを乗り越えないように、前記半導体
   レーザチップの接着面と前記放熱器又はサブマウントの
   前記凸部とをろう付けする第２の工程と、 前記ろう材を冷却してろう材を固化し、前記半導体レー
   ザチップを前記放熱器又はサブマウント上に固定する第
   ３の工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装置
   の製造方法。
4. 【請求項４】半導体レーザチップを放熱器又はサブマウ
   ント上にろう付け固定してなる半導体レーザ装置を製造
   する半導体レーザ装置の製造方法であって、 前記半導体レーザチップの接着面がろう付けされる前記
   放熱器又はサブマウント上に、前記接着面と略同形状の
   接着面形状とこの接着面形状に連続するはみ出し形状と
   を合わせたパターン形状を前記ろう材で形成する第１の
   工程と、 前記放熱器又はサブマウント上に形成した前記接着面形
   状のろう材上に前記半導体レーザチップを搭載する第２
   の工程と、 前記パターン形状のろう材を加熱溶融し、前記半導体レ
   ーザチップに荷重をかけ、前記半導体レーザチップの接
   着面と前記放熱器又はサブマウントとが接着している部
   分全面をぬれ状態にすると共に、余分なろう材を前記は
   み出し形状部分に誘導する第３の工程と、 前記ろう材を冷却して前記ぬれ状態のろう材を固化し、
   前記半導体レーザチップを前記放熱器又はサブマウント
   上にろう付け固定する第４の工程とを有することを特徴
   とする半導体レーザ装置の製造方法。