(57)【要約】【課題】逆方向に流れる電流の値が小さい半導体レーザの製造方法を提供する。【解決手段】チャンバ１２内に設置された治具４０に半導体レーザチップ４２を取り付ける。次に、半導体レーザチップ４２を加熱する。さらに、治具４０に設置された熱電対３８を用いて半導体レーザチップ４２の温度を測定する。続いて、半導体レーザチップ４２の端面４８ａ上に、電子ビームＡ１による真空蒸着法を用いて保護膜５８ａを形成する。ここで、半導体レーザチップ４２の温度が所定の温度以上となったときに保護膜５８ａの形成を開始する。このようにして、半導体レーザ６０を製造する。【選択図】図１
2008004835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に設置された支持体に半導体レーザチップを取り付ける工程と、
前記半導体レーザチップを加熱する工程と、
前記支持体に設置された温度センサを用いて前記半導体レーザチップの温度を測定する工程と、
前記半導体レーザチップの端面上に、電子ビームによる真空蒸着法を用いて保護膜を形成する工程と、
を含み、
前記半導体レーザチップの温度が所定の温度以上となったときに前記保護膜の形成を開始する、半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記所定の温度が、２４０℃以上４００℃以下である、請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームによる真空蒸着法（ＥＢ蒸着法）を用いて半導体レーザチップの端面上に保護膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７７１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、真空蒸着装置のチャンバ内の温度を測定するために、チャンバ外に熱電対が配置される。しかしながら、このようにチャンバ外に配置された熱電対では、チャンバ内に設置された半導体レーザチップの温度を正確に測定することはできない。本発明者らは、保護膜形成時の半導体レーザチップの温度が、最終的に製造される半導体レーザの特性に大きく影響することを見出した。半導体レーザチップの温度が低いまま保護膜の形成を開始すると、保護膜自身の特性が変化するばかりでなく、保護膜が形成された半導体レーザにおいて、逆方向（ｎ側からｐ側）のバイアスすなわち逆バイアスの電圧を印加したときの耐圧が低下し、逆方向に流れる電流の値が大きくなる。その結果、半導体レーザの静電放電（ＥＳＤ：electrostatic discharge）耐性が低下してしまう。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、逆方向に流れる電流の値が小さい半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明の半導体レーザの製造方法は、チャンバ内に設置された支持体に半導体レーザチップを支持させる工程と、前記半導体レーザチップを加熱する工程と、前記支持体に設置された温度センサを用いて前記半導体レーザチップの温度を測定する工程と、前記半導体レーザチップの端面上に、電子ビームによる真空蒸着法を用いて保護膜を形成する工程とを含み、前記半導体レーザチップの温度が所定の温度以上となったときに前記保護膜の形成を開始する。
【０００６】
本発明の半導体レーザの製造方法によれば、半導体レーザチップの端面の実際の温度を測定し、当該温度が所定の温度以上であることを確認してから保護膜の形成を開始することができる。これにより、逆バイアスの電圧を印加したときに、逆方向に流れる電流の値が小さい半導体レーザが得られる。
【０００７】
前記所定の温度が、２４０℃以上４００℃以下であることが好ましい。所定の温度が２４０℃未満であると、得られる半導体レーザにおいて逆方向に流れる電流の値が大きくなる傾向にある。一方、所定の温度が４００℃を超えると、保護膜の膜質が変質する傾向にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、逆方向に流れる電流の値が小さい半導体レーザの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は、真空蒸着装置の一例を模式的に示す図である。図１に示される真空蒸着装置１０は、１又は複数の半導体レーザチップ４２の端面４８ａ上に保護膜５８ａを形成するためのものである。
【００１１】
保護膜５８ａの材料としては、例えば、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）、タンタル酸化物（Ｔａ２Ｏ５）等の誘電体材料や、アモルファスシリコン等が挙げられる。
【００１２】
真空蒸着装置１０は、真空チャンバといったチャンバ１２と、チャンバ１２内に配置され電子ビームＡ１を出射する電子銃１４と、電子銃１４からの電子ビームＡ１が入射されるハース１６とを備える。ハース１６は、保護膜５８ａを形成するための蒸着材料を収容する。電子銃１４からの電子ビームＡ１は、例えば磁界によって曲げられ、ハース１６に入射する。ハース１６に電子ビームＡ１が入射すると、電子ビームＡ１によってハース１６中の蒸着材料が加熱される。その結果、ハース１６中の蒸着材料が蒸発して、保護膜５８ａの原料となる原料ガスＡ２がハース１６から放出される。チャンバ１２内には、放出される原料ガスＡ２を必要に応じて遮断するためのシャッタ１８が設けられていてもよい。
【００１３】
チャンバ１２内には、例えばＡｒ＋等のイオンＡ３を出射するイオン銃２０が配置されている。原料ガスＡ２及びイオンＡ３が半導体レーザチップ４２の端面４８ａに到達すると、保護膜５８ａが形成される。
【００１４】
半導体レーザチップ４２を支持するための治具４０（支持体）は、ハース１６及びイオン銃２０に対向配置されている。治具４０に代えて他の支持体を用いてもよい。治具４０は、例えばドーム状の天板２４に取り付けられている。天板２４には、軸２２の一端２２ａが取り付けられている。軸２２の他端２２ｂは、ジョイント機構３６を介してチャンバ１２に取り付けられている。軸２２には、軸２２を回転させるための駆動部３４が接続されている。これにより、治具４０は、軸２２を回転軸として回転するので、保護膜５８ａの膜厚均一性が向上する。
【００１５】
治具４０には、熱電対３８（温度センサ）が設置されている。熱電対３８に代えて他の温度センサを用いてもよい。熱電対３８は、天板２４及び軸２２に沿って延びていてもよい。熱電対３８からの信号は、ジョイント機構３６及び配線３２ｂを介して制御部３２に入力される。制御部３２は、例えばコンピュータである。軸２２が回転する場合、熱電対３８と配線３２ｂとがジョイント機構３６を介して電気的に接続されているので、熱電対３８は回転するが、配線３２ｂは回転しない。ジョイント機構３６は、例えば、熱電対３８と配線３２ｂとを電気的に接続するブラシを有する。制御部３２は、配線３２ａを介してイオン銃２０に電気的に接続されている。イオン銃２０は、制御部３２からの信号に応じてイオンＡ３を出射又は停止することができる。イオンＡ３が出射されると保護膜５８ａの形成が開始され、イオンＡ３の出射が停止されると保護膜５８ａの形成が終了する。
【００１６】
チャンバ１２内には、保護膜５８ａの膜厚を測定するための膜厚測定器３０が配置されていてもよい。膜厚測定器３０は、例えば光学式の膜厚測定器である。膜厚測定器３０は、天板２４に対向配置されている。また、チャンバ１２内には、保護膜５８ａの膜厚をモニタするための水晶振動子２８が配置されていてもよい。水晶振動子２８は、イオン銃２０に対向配置されている。
【００１７】
チャンバ１２内には、例えば、チャンバ１２内を加熱するための１又は複数のヒータ２６が配置されている。図２は、複数のヒータ２６の配置例を模式的に示す上面図である。ヒータ２６は、チャンバ１２の側壁に沿って互いに等間隔で配列されていることが好ましい。チャンバ１２は、治具４０を出し入れするためのドア部１２ａが設けられた側壁を有している。
【００１８】
次に、実施形態に係る半導体レーザの製造方法について説明する。本実施形態に係る半導体レーザの製造方法は、例えば、上述の真空蒸着装置１０を用いることによって実施される。以下、図１〜図９を参照して、本実施形態に係る半導体レーザの製造方法の一例として、半導体レーザ６０（図９参照）の製造方法について説明する。例えば、以下の工程を順に経ることによって、半導体レーザ６０が得られる。
【００１９】
（準備工程）
図３に示される半導体レーザチップ４２を準備する。図３は、半導体レーザチップの一例を模式的に示す斜視図である。半導体レーザチップ４２は、活性領域４６と、活性領域４６を覆うクラッド４８とを有する。半導体レーザチップ４２の一方の端面４８ａ及び他方の端面４８ａには、活性領域４６が露出している。半導体レーザチップ４２は、例えば、化合物半導体基板上に複数の半導体層が積層された半導体ウェハを分割することによって得られる。具体的には、例えば、半導体ウェハをスクライブ（傷入れ）した後、劈開する。一実施例において、半導体レーザチップ４２の形状は、縦３００μｍ、横１０ｍｍ、高さ１００μｍの直方体である。
【００２０】
（取り付け工程）
図４及び図５に示されるように、半導体レーザチップ４２を治具４０に取り付ける。図４は、半導体レーザチップが支持される支持体の一例を模式的に示す平面図である。図５は、図４に示される半導体レーザチップ及び支持体の一部の拡大斜視図である。治具４０は、半導体レーザチップ４２を収容するための凹部５０ａが形成されたベース部５０と、凹部５０ａ内に収容されると共に端面４８ａが露出するように半導体レーザチップ４２を挟む複数のシリコン板５６とを備える。凹部５０ａ内には、半導体レーザチップ４２及びシリコン板５６が交互に配列されている。凹部５０ａ内には、シリコン板５６を介して半導体レーザチップ４２を押圧する押圧部５４が収容されている。その後、治具４０を天板２４に取り付ける。
【００２１】
その後、必要に応じて、チャンバ１２内の真空引きをスタートして所定の圧力に到達したときに、ヒータ２６をオンにすると共に電子銃１４から電子ビームＡ１を出射させ、ハース１６内の蒸着材料を溶融させる。その後、電子ビームＡ１を停止する。
【００２２】
（加熱工程）
図１に示されるように、例えばヒータ２６を用いて、半導体レーザチップ４２を加熱する。治具４０を加熱することによって半導体レーザチップ４２を加熱してもよい。
【００２３】
（温度測定工程）
図１に示されるように、半導体レーザチップ４２を支持する治具４０に設置された熱電対３８を用いて半導体レーザチップ４２の温度を測定する。半導体レーザチップ４２の温度は、制御部３２によって熱電対３８からの信号に基づいて算出される。熱電対３８からの信号は、配線３２ａを介して制御部３２に入力され記録される。
【００２４】
図６は、半導体レーザチップ４２の温度とヒータ２６をオンにしてからの経過時間との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、ヒータ２６をオンにしてからの経過時間（分）を示す。グラフの縦軸は、熱電対３８によって測定される半導体レーザチップ４２の温度（℃）を示す。グラフ中の実線Ｔ１は、半導体レーザチップ４２の温度の経時変化を示す。グラフから分かるように、経過時間が４０分になるまでは、時間の経過と共に半導体レーザチップ４２の温度が上昇していくことが分かる。
【００２５】
（保護膜形成工程）
図１及び図７に示されるように、半導体レーザチップ４２の端面４８ａ上に、電子ビームＡ１による真空蒸着法を用いて保護膜５８ａを形成する。図７は、端面上に保護膜が形成された半導体レーザチップの一例を模式的に示す斜視図である。真空蒸着法の中でも、電子ビームＡ１及びイオンＡ３の両方を用いるイオンアシスト蒸着法が好ましい。
【００２６】
ここで、半導体レーザチップ４２の温度が所定の温度以上となったときに、保護膜５８ａの形成を開始する。例えば、イオン銃２０からイオンＡ３を出射させることによって、保護膜５８ａの形成を開始する。図６に示される例においては、半導体レーザチップ４２の温度が２４０℃以上となったときに、保護膜５８ａの形成を開始することが好ましい。
【００２７】
保護膜５８ａの材料がアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）又はチタン酸化物（ＴｉＯ２）の場合、所定の温度は、２４０℃以上４００℃以下であることが好ましい。所定の温度が２４０℃未満であると、得られる半導体レーザ６０において逆方向に流れる電流の値が大きくなる傾向にある。一方、所定の温度が４００℃を超えると、保護膜５８ａの膜質が変質する傾向にある。
【００２８】
図８に示されるように、保護膜５８ａの形成と同様の方法を用いて、半導体レーザチップ４２の端面４８ｂ上に保護膜５８ｂを形成する。図８は、両方の端面上に保護膜が形成された半導体レーザチップの一例を模式的に示す斜視図である。
【００２９】
（切断工程）
隣り合う活性領域４６を互いに分離するように引かれた分割線ＣＬに沿って、半導体レーザチップ４２を分割する。具体的には、例えば、半導体レーザチップ４２をスクライブ（傷入れ）した後、劈開する。
【００３０】
以上の工程を経ることによって、図９に示されるように、半導体レーザ６０が得られる。図９は、半導体レーザの一例を模式的に示す斜視図である。図９に示される半導体レーザ６０は、保護膜５８ａ及び保護膜５８ｂからそれぞれ形成される保護膜５８ａｐ及び保護膜５８ｂｐと、クラッド４８から形成されるクラッド４８ｐとを備える。半導体レーザ６０のレーザ光Ｌは、例えば保護膜５８ｂｐを通って外部に出射される。この場合、保護膜５８ｂｐは低反射膜となり、保護膜５８ａｐは高反射膜となる。
【００３１】
本実施形態の半導体レーザの製造方法によれば、半導体レーザチップ４２の温度が十分高くなってから保護膜５８ａ及び保護膜５８ｂの形成を開始することができる。高温で保護膜を形成すると、半導体レーザチップの端面に酸化膜が形成されることによって、逆方向に流れる電流が増加すると予測される。しかしながら、この予測に反して本実施形態では、詳細なメカニズムは不明であるが、逆方向に流れる電流の値が小さい半導体レーザ６０が得られる。メカニズムとしては、例えば、半導体レーザチップ４２の端面４８ａに付着した水分や堆積物が除去されることが考えられる。その結果、半導体レーザ６０のＥＳＤ耐性は向上する。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
半導体レーザチップを治具に固定し、その治具を真空蒸着装置に取り付けた。続いて、治具に設置された熱電対を用いて、半導体レーザチップの温度を測定した。この温度が２５０℃になったときにＡｌ２Ｏ３膜の形成を開始した。このようにして、半導体レーザチップの両方の端面上にＡｌ２Ｏ３膜を形成した。成膜時のチャンバ内の圧力は１×１０−２Ｐａであった。さらに、スクライブ装置を用いて半導体レーザチップをスクライブした後、劈開して実施例１の半導体レーザを作製した。
【００３５】
（実施例２）
別の種類のスクライブ装置を用いたこと以外は実施例１と同様にして実施例２の半導体レーザを作製した。
【００３６】
（比較例１）
半導体レーザチップの温度が２３０℃になったときにＡｌ２Ｏ３膜の形成を開始したこと以外は実施例２と同様にして比較例１の半導体レーザを作製した。
【００３７】
（評価結果）
実施例１、実施例２及び比較例１の半導体レーザについて、それぞれ、逆方向に流れる電流と電圧との関係（Ｉ−Ｖ特性）を算出した。
【００３８】
図１０は、半導体レーザの逆方向に流れる電流と電圧との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、半導体レーザの逆方向に印加される電圧Ｖｒ（Ｖ）を示す。グラフの縦軸は、半導体レーザの逆方向に流れる電流Ｉｒ（Ａ）を示す。グラフ中の実線Ｉ１は、実施例１の半導体レーザのＩ−Ｖ特性を示す。グラフ中の実線Ｉ２は、実施例２の半導体レーザのＩ−Ｖ特性を示す。グラフ中の実線Ｉ３は、比較例１の半導体レーザのＩ−Ｖ特性を示す。グラフから分かるように、同一電圧において、実施例１及び実施例２における電流値が比較例１における電流値よりも小さいことが分かる。
【００３９】
実施例１、実施例２及び比較例１の半導体レーザをそれぞれ１０個ずつ作製して、電圧Ｖｒが例えば−２．０Ｖのときの電流Ｉｒの平均値及び標準偏差を算出した。実施例１における電流Ｉｒの平均値は６．２ｎＡであり、標準偏差は０．８ｎＡであった。実施例２における電流Ｉｒの平均値は６．７ｎＡであり、標準偏差は１．７ｎＡであった。比較例１における電流Ｉｒの平均値は１１．１ｎＡであり、標準偏差は３．６ｎＡであった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】真空蒸着装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】複数のヒータの配置例を模式的に示す上面図である。
【図３】半導体レーザチップの一例を模式的に示す斜視図である。
【図４】半導体レーザチップが支持される支持体の一例を模式的に示す平面図である。
【図５】図４に示される半導体レーザチップ及び支持体の一部の拡大斜視図である。
【図６】半導体レーザチップの温度とヒータをオンにしてからの経過時間との関係を示すグラフである。
【図７】端面上に保護膜が形成された半導体レーザチップの一例を模式的に示す斜視図である。
【図８】両方の端面上に保護膜が形成された半導体レーザチップの一例を模式的に示す斜視図である。
【図９】半導体レーザの一例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】半導体レーザの逆方向に流れる電流と電圧との関係（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１２…チャンバ、３８…熱電対（温度センサ）、４０…治具（支持体）、４２…半導体レーザチップ、４８ａ，４８ｂ…半導体レーザチップの端面、５８ａ，５８ｂ…保護膜、６０…半導体レーザ、Ａ１…電子ビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008004835.tif 000009
【図８】
2008004835.tif 000010
【図９】
2008004835.tif 000011
【図１０】
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