(57)【要約】【課題】搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法に適用できるコレットを提供する。【解決手段】コレット５１の先端部５１ａは、第１の方向に延在する窪み５２と、第１突起５３及び第２突起５４を有する。第１突起５３及び第２突起５４は窪み５２を規定する。第１及び第２突起５３、５４は、それぞれ、第１及び第２接触面５３ａ、５４ａを有する。第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａは、それぞれ、半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられる。窪み５２は半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられる。コレット５１の先端部５１ａの接触面５３ａ、５３ｂの長さｄ５は、半導体レーザ１１の共振器の長さ又はリッジ構造ＲＤＧの長さｄ６より長い。コレット５１の先端部５１ａの接触面５３ａ、５３ｂはリッジ構造ＲＤＧの全長にわたって冷却を可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光モジュールを作製する方法であって、
第１の方向に延在する窪みと、第１接触面及び第２接触面をそれぞれ、有する第１突起及び第２突起と、を含む真空コレットを準備する工程と、
前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザを搭載部品の上に置く工程と、
前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する工程と、
を備え、
前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、
前記第１及び第２接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、
前記第１及び第２突起は前記窪みを規定し、
前記第１及び第２接触面の各々は前記第１の方向に延在し、
前記半導体レーザは、前記第１部分及び第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分を含み、
前記半導体レーザの前記第３部分はリッジ構造を有し、
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの前記第１部分及び第２部分に接触しており、
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第１突起と前記第２突起との間に位置する、ことを特徴とする光モジュールを作製する方法。
【請求項２】
前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面の各々における長さは、前記半導体レーザの前記リッジ構造の長さより大きい、請求項１に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項３】
前記半導体レーザは、III族窒化物の半極性主面を有する基板を含み、
前記半導体レーザのエピタキシャル層構造は、前記基板の前記半極性主面上に設けられ、
前記エピタキシャル層構造は、III族窒化物半導体からなる活性層を含む、請求項１又は請求項２に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項４】
前記第１突起は前記窪みを規定する第１側面を有すると共に、前記第２突起は前記窪みを規定する第２側面を有しており、
前記第１側面と前記第２側面との間隔は、５０μｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項５】
前記第１突起は前記窪みを規定する第１側面を有すると共に、前記第２突起は前記窪みを規定する第２側面を有しており、
前記第１側面と前記第２側面との間隔は、１０μｍ以上である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項６】
前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面は、３００W／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなる、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項７】
前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面は金属からなる、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項８】
前記真空コレットの先端部は前記第１接触面及び前記第２接触面を含み、
前記先端部は、銅、又は銅を含む銅合金を備える、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項９】
前記搭載部品に前記半導体レーザは半田材を介して固定されており、
前記半田材はＡｕＳｎを含む、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１０】
前記真空コレットは、減圧装置に接続された排気通路を有し、前記排気通路は前記窪みに連通し、
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する際に、前記搭載部品の温度上昇から温度降下の期間において、前記減圧装置を用いて前記排気通路から排気を行う、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１１】
前記半導体レーザを前記搭載部品に固定した後に、前記真空コレットを前記半導体レーザから離す工程と、
前記真空コレットを前記半導体レーザから離した後に、前記真空コレットの先端部の温度を下げる工程と、
前記真空コレットの前記先端部の温度を下げた後に、該真空コレットを用いて、リッジ構造を有する別の半導体レーザを別の搭載部品の上に置く工程と、
前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面をそれぞれ前記別の半導体レーザの第１部分及び第２部分に押しつけて前記真空コレットを前記別の半導体レーザから離すことなく前記別の搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する工程と、
を更に備え、
前記別の半導体レーザはIII族窒化物を含み、
前記別の半導体レーザは、前記第１部分及び第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分を含み、
前記別の半導体レーザの前記第３部分はリッジ構造を有し、
前記別の半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面が、それぞれ、前記別の半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触しており、
前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第１突起と前記第２突起との間に位置する、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１２】
前記真空コレットの前記先端部の温度を下げる前記工程では、前記真空コレットの前記先端部の温度は摂氏８０度以下である、請求項１１に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１３】
前記半導体レーザは、前記リッジ構造のｐ型III族窒化物半導体に接触を成す電極を含み、
前記電極はパラジウムを含む、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１４】
前記半導体レーザは、窒化ガリウム系半導体からなる主面上に設けられた光ガイド層と活性層を有し、
前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記窒化ガリウム系半導体のｃ軸と前記窒化ガリウム系半導体のｍ軸とによって規定されるｃ−ｍ面に直交しており、
前記活性層と前記光ガイド層との前記界面は、前記ｃ軸の方向を示すｃ軸ベクトルから前記ｍ軸の方向を示すｍ軸ベクトルに向かう方向に、前記ｃ軸に直交するｃ面から角度ＡＬＰＨＡの傾斜を成す、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１５】
前記角度ＡＬＰＨＡは、６３度以上８０度未満の範囲にある、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１６】
前記半導体レーザの発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にある、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１７】
前記半導体レーザの発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１８】
前記半導体レーザの発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にある、請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載された光モジュールを作製する方法。
【請求項１９】
リッジ構造を有する半導体レーザを組み立てる際に用いられる真空コレットであって、
第１の方向に延在する窪みと、第１接触面及び第２接触面をそれぞれ、有する第１突起及び第２突起とを有する先端部と、
前記先端部を支持する支持部と、
を備え、
前記先端部は３００W／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなり、
前記第１及び第２接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、
前記第１及び第２突起は前記窪みを規定し、
前記第１及び第２接触面の各々は前記第１の方向に延在し、
前記第１接触面及び前記第２接触面は、それぞれ、前記半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられ、
前記窪みは、前記半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられる、真空コレット。
【請求項２０】
前記先端部は前記窪みの連通する排気通路を有し、
前記第１突起は前記窪みを規定する第１側面を有すると共に、前記第２突起は前記窪みを規定する第２側面を有しており、
前記第１側面と前記第２側面との間隔は、５０μｍ以下であり、
前記第１側面と前記第２側面との間隔は、１０μｍ以上である、請求項１９に記載された真空コレット。
【請求項２１】
半導体レーザ装置を作製する方法であって、
第１の方向に延在する窪みと、第１接触面及び第２接触面をそれぞれ、有する第１突起及び第２突起とを有する真空コレットを準備する工程と、
前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザをサブマウントの上に置く工程と、
前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記サブマウントの温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する工程と、
を備え、
前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、
前記第１及び第２接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、
前記第１及び第２突起は前記窪みを規定し、
前記第１及び第２接触面の各々は前記第１の方向に延在し、
前記半導体レーザは、前記第１部分及び第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分を含み、
前記半導体レーザの前記第３部分はリッジ構造を有し、
前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触しており、
前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第１突起と前記第２突起との間に位置する、半導体レーザ装置を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置を作製する方法、光モジュールを作製する方法、及び真空コレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体レーザチップを吸着して持ち上げる真空コレットが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１４８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の真空コレットの一形態は、二股形状に成形された２つの先端部を有する。真空コレットの別の形態は、筒状に成形された単一の先端部を有する。真空コレットの更なる別の形態は、筒状に成形された単一の先端部に設けられた２個の凹部を有する。いずれの形態の真空コレットを用いる際に、コレット先端部の接触部位は、真空コレットは、半導体レーザチップのリッジに対向する部分を避けて半導体レーザチップを吸着する。真空コレットが押し付けられることによりリッジがダメージを受けることを防止する。このように、特許文献１では、真空コレットを半導体レーザチップの移動のために用いられる。
【０００５】
発明者の知見によれば、III族窒化物を含む半導体レーザの電極特性は、搭載部材に実装する際の熱に敏感であり、実装の前後で異なる。これ故に、半導体レーザの電極特性の変動を低減することが求められている。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法を提供することを目的とし、また、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、光モジュールを作製する方法を提供することを目的とし、さらに、これらの方法に用いられる真空コレット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】
【０００７】
本発明に係る発明は、光モジュールを作製する方法に係る。この方法は、（ａ）第１の方向に延在する窪みと、第１及び第２接触面をそれぞれ有する第１及び第２突起とを有する真空コレットを準備する工程と、（ｂ）前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザを搭載部品の上に置く工程と、（ｃ）前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する工程とを備える。前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、前記第１及び第２接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、前記第１及び第２突起は前記窪みを規定し、前記第１及び第２接触面の各々は前記第１の方向に延在し、前記半導体レーザは、前記第１部分及び第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分とを含み、前記半導体レーザの前記第３部分はリッジ構造を有し、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触しており、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第１突起と前記第２突起との間に位置する。
【０００８】
本発明に係る発明は、半導体レーザ装置を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）第１の方向に延在する窪みと、第１及び第２接触面をそれぞれ有する第１及び第２突起とを有する真空コレットを準備する工程と、（ｂ）前記真空コレットを用いて、リッジ構造を有する半導体レーザをサブマウントの上に置く工程と、（ｃ）前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面をそれぞれ前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に押しつけて前記真空コレットを前記半導体レーザから離すことなく前記サブマウントの温度の上昇及び降下を行って、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する工程とを備える。前記半導体レーザはIII族窒化物を含み、前記第１及び第２接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、前記第１及び第２突起は前記窪みを規定し、前記第１及び第２接触面の各々は前記第１の方向に延在し、前記半導体レーザは、前記第１部分及び第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分とを含み、前記半導体レーザの前記第３部分はリッジ構造を有し、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面が、それぞれ、前記半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触しており、前記半導体レーザを前記サブマウントに固定する前記工程において、前記半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第１突起と前記第２突起との間に位置する。
【０００９】
半導体レーザ装置及び光モジュールを作製する方法（以下、「作製方法」と記す）によれば、III族窒化物を含む半導体レーザの実装では、搭載部品やサブマウントの温度の上昇及び降下を行って半導体レーザを搭載部品に固定する。この実装の際の加熱が、III族窒化物と異なる他の材料系の半導体レーザに比べて、III族窒化物半導体のリッジ構造に接触を成す電極の特性を変化させることがある。半導体レーザの第３部分がリッジ構造を有するので、リッジ構造は半導体レーザの第１部分及び第２部分から盛り上がっており、真空コレットの窪みは半導体レーザのリッジ構造の盛り上がりを受け入れ可能である。半導体レーザを搭載部品に固定する際に、半導体レーザのリッジ構造が真空コレットの第１突起と第２突起との間に位置すると共に、真空コレットの第１接触面及び第２接触面がそれぞれ半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触している。該第１及び第２接触面は窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなると共に所定の方向に延在するので、真空コレットは、半導体レーザを搭載部品に固定するために搭載部品の温度の上昇及び降下を行う際に、半導体レーザのリッジ構造の温度上昇を低減するために役立つ。
【００１０】
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面の各々における長さは、前記半導体レーザの前記リッジ構造の長さより大きいことが好ましい。
【００１１】
この作製方法によれば、真空コレットの第１接触面及び第２接触面の各々における長さが半導体レーザのリッジ構造の長さより大きいので、半導体レーザにおけるリッジ構造の延在方向の全体にわたって半導体レーザのリッジ構造の温度上昇が低減できる。
【００１２】
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザは、III族窒化物の半極性主面を有する基板を含み、前記半導体レーザのエピタキシャル層構造は、前記基板の前記半極性主面上に設けられ、前記エピタキシャル層構造は、III族窒化物半導体からなる活性層を含むことが好ましい。
【００１３】
この作製方法によれば、半導体レーザは、半極性面上に作製される。この発光素子の電極の性能は、III族窒化物半導体素子のなかでも実装の際の熱に敏感である。上記の作製方法によれば、実装の際における電極性能の低下を抑制できる。
【００１４】
本発明に係る作製方法では、前記第１突起は前記窪みを規定する第１側面を有すると共に、前記第２突起は前記窪みを規定する第２側面を有しており、前記第１側面と前記第２側面との間隔は、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
この作製方法によれば、真空コレットの先端部における第１側面と第２側面との間隔が５０μｍ以下であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による、リッジ構造の近傍の温度上昇が低減できる。
【００１６】
本発明に係る作製方法では、前記第１突起は前記窪みを規定する第１側面を有すると共に、前記第２突起は前記窪みを規定する第２側面を有しており、前記第１側面と前記第２側面との間隔は、１０μｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
この作製方法によれば、真空コレットの先端部における第１側面と第２側面との間隔が１０μｍ以上であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による温度上昇をリッジ構造の近傍において低減できると共に、真空コレットの先端部の接触がリッジ構造に損傷を与えることを低減できる。
【００１８】
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面は、熱伝導率３００W／ｍ・K以上の材料からなることが好ましい。
【００１９】
この作製方法によれば、半導体レーザの内部を伝搬してリッジ構造に到達した熱が伝わる。これ故に、実装の際の熱によりリッジ構造の温度が過度に上昇することを避けることができる。
【００２０】
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面は金属からなることが好ましい。
【００２１】
この作製方法によれば、金属製の真空コレットの先端部が金属からなるので、実装の際の熱によりリッジ構造の過度な温度上昇を避けることができる。
【００２２】
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの先端部は前記第１接触面及び前記第２接触面を含み、前記先端部は、銅、又は銅を含む銅合金を備えることが好ましい。
【００２３】
この作製方法によれば、実装の際の熱によりリッジ構造の大きな温度上昇を避けるために、金属製の真空コレットの先端部が銅、又は銅を含む銅合金を含むことが好ましい。
【００２４】
本発明に係る作製方法では、前記搭載部品に前記半導体レーザは半田材を介して固定されており、前記半田材はＡｕＳｎを含むことが好ましい。
【００２５】
この作製方法によれば、ＡｕＳｎ半田を用いる実装を半導体レーザに適用可能になる。
【００２６】
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットは、減圧装置に接続された排気通路を有し、前記排気通路は前記窪みの連通し、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定する際に、前記搭載部品の温度上昇から温度降下の期間において、前記減圧装置を用いて前記排気通路から排気を行うことが好ましい。
【００２７】
この作製方法によれば、排気を続けることによって、リッジレーザ表面に空気の流れを提供でき、この空気流よりリッジ構造の冷却が可能になる。
【００２８】
本発明に係る作製方法は、前記半導体レーザを前記搭載部品に固定した後に、前記真空コレットを前記半導体レーザから離す工程と、前記真空コレットを前記半導体レーザから離した後に、前記真空コレットの先端部の温度を下げる工程と、前記真空コレットの先端部の温度を下げた後に、該真空コレットを用いて、リッジ構造を有する別の半導体レーザを別の搭載部品の上に置く工程と、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面をそれぞれ前記別の半導体レーザの第１部分及び第２部分に押しつけて前記真空コレットを前記別の半導体レーザから離すことなく前記別の搭載部品の温度の上昇及び降下を行って、前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する工程とを更に備えることができる。前記別の半導体レーザはIII族窒化物を含み、前記別の半導体レーザは、前記第１部分及び第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分を含み、前記別の半導体レーザの前記第３部分はリッジ構造を有し、前記別の半導体レーザを前記搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造を冷却するように、前記真空コレットの前記第１接触面及び前記第２接触面が、それぞれ、前記別の半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触しており、前記別の半導体レーザを前記別の搭載部品に固定する前記工程において、前記別の半導体レーザの前記リッジ構造は、前記真空コレットの前記第１突起と前記第２突起との間に位置することが好ましい。
【００２９】
この作製方法によれば、真空コレットを半導体レーザから離した状態で真空コレットの先端部の温度を下げた後に、別の半導体レーザ及び別の搭載部材に実装工程を適用できるので、真空コレットの先端部を用いて実装工程の温度管理が可能になる。
【００３０】
本発明に係る作製方法では、前記真空コレットの前記先端部の温度を下げる前記工程では、前記真空コレットの前記先端部の温度は摂氏８０度以下であることがこのましい。
【００３１】
この作製方法によれば、真空コレットの先端部の管理温度として、例えば摂氏８０度以下の温度が好適である。
【００３２】
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザは、前記リッジ構造のｐ型III族窒化物半導体に接触を成す電極を含み、前記電極はパラジウムを含むことが好ましい。
【００３３】
この作製方法によれば、真空コレットを用いた実装時の温度制御は、ｐアップ形態での実装に効果を発揮する。
【００３４】
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザ素子は、窒化ガリウム系半導体からなる主面上に設けられた光ガイド層と活性層を有し、前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記窒化ガリウム系半導体のｃ軸と前記窒化ガリウム系半導体のｍ軸とによって規定されるｃ−ｍ面に直交しており、前記活性層と前記光ガイド層との界面は、前記ｃ軸の方向を示すｃ軸ベクトルから前記ｍ軸の方向を示すｍ軸ベクトルに向かう方向に、前記ｃ軸に直交するｃ面から角度ＡＬＰＨＡの傾斜を成すことが好ましい。
【００３５】
この作製方法によれば、真空コレットを用いた実装時の温度制御が有効な作用する半極性面の一形態は、例えば上記の界面がｃ軸ベクトルからｍ軸ベクトルに向かう方向にｃ面から傾斜する。
【００３６】
本発明に係る作製方法では、前記角度ＡＬＰＨＡは、６３度以上８０度未満の範囲にあることが好ましい。
【００３７】
この作製方法によれば、真空コレットを用いた実装時の温度制御は、上記の界面がｃ軸ベクトルからｍ軸ベクトルに向かう方向にｃ面から上記の角度で傾斜する半導体レーザのｐアップ形態での実装に特に効果を発揮する。
【００３８】
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザの発振波長は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００３９】
この作製方法によれば、上記の発光波長範囲の半導体レーザの実装に適用可能である。
【００４０】
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザの発振波長は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００４１】
この作製方法によれば、緑発光波長を含む発光波長範囲の半導体レーザの実装に適用可能である。
【００４２】
本発明に係る作製方法では、前記半導体レーザの発振波長は、５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００４３】
この作製方法によれば、優れた緑発光特性の発光波長範囲の半導体レーザの実装に適用可能である。
【００４４】
本発明に係る真空コレットは、リッジ構造を有する半導体レーザを組み立てる際に用いられる真空コレットであって、（ａ）第１の方向に延在する窪みと、第１及び第２接触面をそれぞれ有する第１及び第２突起とを有する先端部と、（ｂ）前記先端部を支持する支持部とを備え、前記先端部は３００W／ｍ・K以上の材料からなり、前記第１及び第２接触面は、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなり、前記第１及び第２突起は前記窪みを規定し、前記第１及び第２接触面の各々は前記第１の方向に延在し、前記第１接触面及び前記第２接触面は、それぞれ、前記半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられ、前記窪みは、前記半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられる。
【００４５】
この真空コレットは、半導体レーザ装置を作製する方法に適用可能である。上記の真空コレットは、III族窒化物を含む半導体レーザの実装において、搭載部品の温度の上昇及び降下を行って半導体レーザを搭載部品に固定する際に用いられる。この実装の際の加熱が、III族窒化物と異なる他の材料系の半導体レーザに比べて、III族窒化物半導体のリッジ構造に接触を成す電極の特性を変化させることがある。半導体レーザを搭載部品に固定する際に、半導体レーザのリッジ構造が真空コレットの第１突起と第２突起との間に位置すると共に、真空コレットの第１接触面及び第２接触面がそれぞれ半導体レーザの第１部分及び第２部分に接触している。該第１及び第２接触面は窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなると共に所定の方向に延在するので、真空コレットは、半導体レーザを搭載部品に固定するために搭載部品の温度の上昇及び降下を行う際に、半導体レーザのリッジ構造の温度上昇を低減するために役立つ。
【００４６】
本発明に係る真空コレットでは、前記先端部は前記窪みの連通する排気通路を有し、前記第１突起は前記窪みを規定する第１側面を有すると共に、前記第２突起は前記窪みを規定する第２側面を有しており、前記第１側面と前記第２側面との間隔は、５０μｍ以下であり、前記第１側面と前記第２側面との間隔は、１０μｍ以上であることが好ましい。
【００４７】
この真空コレットによれば、その先端部における第１側面と第２側面との間隔が５０μｍ以下であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による、リッジ構造の近傍の温度上昇を低減できる。また、真空コレットの先端部における第１側面と第２側面との間隔が１０μｍ以上であるので、半導体レーザの内部を伝搬してくる熱による温度上昇をリッジ構造の近傍において低減できると共に、真空コレットの先端部が接触してリッジ構造が損傷を受けることを低減できる。
【発明の効果】
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法が提供される。また、本発明によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、光モジュールを作製する方法が提供される。さらに、本発明によれば、これらの方法に用いられるコレットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本実施の形態に係る、光モジュールを作製する方法、半導体レーザ装置を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図２】図２は、当該作製方法において使用可能な真空コレットの一形態を示す図面である。
【図３】図３は、図１に示された作製工程における、コレットを用いた部品の搬送を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、図１に示された作製工程における加重を模式的に示す図面である。
【図５】図５は、図１に示された作製工程における実装における加熱を模式的に示す図面である。
【図６】図６は、図１に示された作製工程における冷却を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る光モジュール及び半導体レーザを模式的に示す図面である。
【図８】図８は、図１に示された工程フローに通して作製された半導体レーザモジュールを示す図面である。
【図９】図９は、実施例において作製するレーザダイオード構造を示す図面である。
【図１０】図１０は、ｐ型窒化ガリウム系半導体に接触を成すアノード電極にパラジウム電極において、アノード電極を形成した後に加わる熱処理の温度とアノード電極の接触抵抗との関係を示す図面である。
【図１１】図１１は、コレットの冷却性能を評価するシミュレーション結果を示す図面である。
【図１２】図１２は、コレットの冷却性能を評価するシミュレーション結果を示す図面である。
【図１３】図１３は、半導体レーザの順方向の駆動電圧Ｖｆの変動に係る特性図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
引き続いて、添付図面を参照しながら、光モジュールを作製する方法、半導体レーザ装置を作製する方法、及び真空コレットに係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００５１】
図１は、本実施の形態に係る、光モジュールを作製する方法、半導体レーザ装置を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図２は、当該作製方法において使用可能な真空コレットの一形態を示す図面である。工程Ｓ１０１では、光モジュール及び半導体レーザ装置を作製するための組み立て装置、光モジュール及び半導体レーザ装置を作製するための部品を準備する。部品は、例えばステム１０ａ、サブマウント３、ヒートシンクや半導体レーザ１１等を含み、組み立て装置６０は、例えばヒータ６０ａ、設置台６０ｃ、コレット５１及び冷却装置を備える。組み立て装置６０の設置台６０ｃ上には、ステム１０ａ、サブマウント３、ヒートシンク等を載置する。ヒータ６０ａは、設置台６０ｃの温度を制御する。コレットは、真空吸着により部品を把持すると共に移動する。具体的には、工程Ｓ１０２では、組み立て装置を準備する。工程Ｓ１０３では、光モジュールのためのステム１０ａを準備する。工程Ｓ１０４では、半導体レーザ１１ａを搭載するサブマウント３及び／又はヒートシンクを準備する。本実施例では、半導体レーザ１１は、リッジ構造を有する表面と、基板の裏面に設けられ電極を有する裏面とを有する。
【００５２】
図２の（ａ）部を参照すると、コレット（例えば真空コレット）の一形態が示されている。コレット５１は、本実施例では、リッジ構造を有する半導体レーザを組み立てる際に用いられる。コレット５１は、先端部５１ａ及び支持部５１ｂを含む。支持部５１ｂは、先端部５１ａを支持する。コレット５１は、減圧装置５５に接続された排気通路５１ｃを有する。
【００５３】
先端部５１ａは、第１の方向に延在する窪み５２と、第１突起５３及び第２突起５４を有する。第１突起５３及び第２突起５４は窪み５２を規定する。第１及び第２突起５３、５４は、それぞれ、第１及び第２接触面５３ａ、５４ａを有する。第１及び第２接触面５３ａ、５４ａの各々は第１の方向に延在する。また、第１及び第２突起５３、５４は、それぞれ、第１及び第２側面５３ｂ、５４ｂを有する。第１及び第２側面５３ｂ、５４ｂの各々は第１の方向に延在しており、これらの側面５３ｂ、５４ｂは窪み５２を規定する。排気通路５１ｃは窪み５２に連通する。
【００５４】
第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａは、それぞれ、半導体レーザの表面に押しつけ可能なように設けられる。窪み５２は半導体レーザのリッジ構造を受け入れ可能なように設けられ、例えば窪み５２の幅ｄ１、高さ（又は深さ）ｄ２は、それぞれ、半導体レーザのリッジ構造の幅ｄ３及び深さｄ４より大きい。リッジ構造の幅ｄ３は例えば１μｍ〜５μｍの範囲にあり、リッジ構造の高さｄ４は例えば０．５μｍ〜１μｍの範囲にある。これに応じて、窪み５２の幅ｄ１は例えば１０μｍ〜５０μｍの範囲にあり、窪み５２の深さｄ２は例えば１０μｍ〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００５５】
第１及び第２接触面５３ａ、５４ａは、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなることができる。例えば、これらの接触面５３ａ、５４ａを含む先端部５１ａも、また窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率のコレット材料からなることができる。接触面５３ａ、５４ａの幅は、例えば５０μｍ〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。また、先端部５１ａ及び支持部５１ｂが、窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなることができる。
【００５６】
コレット５１の第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａの各々における長さｄ５は、半導体レーザ１１のリッジ構造の長さｄ６より大きいことが好ましい。また、コレット５１の第１及び第２突起５３、５４の各々における長さｄ５は、半導体レーザ１１のリッジ構造の長さｄ６より大きいことが好ましい。さらに、コレット５１の側面５３ｂ、５４ｂの各々における長さｄ５は、半導体レーザ１１のリッジ構造の長さｄ６より大きいことが好ましい。またさらに、コレット５１の窪み５２は導体レーザ１１のリッジ構造の長さｄ６より大きいことが好ましい。真空コレット５１に係る長さｄ５が半導体レーザ１１のリッジ構造の長さｄ６より大きいので、半導体レーザ１１におけるリッジ構造の延在方向の全体にわたって半導体レーザ１１のリッジ構造の温度上昇を低減できる。図２の（ｂ）部に示されるように、好適な実施例では、コレット５１の先端部５１ａの接触面５３ａ、５３ｂの長さｄ５は、半導体レーザ１１の共振器の長さ又はリッジ構造ＲＤＧの長さｄ６より長い。これ故に、コレット５１の先端部５１ａの接触面５３ａ、５３ｂはリッジ構造ＲＤＧの全長にわたって冷却を行うことができる。
【００５７】
工程Ｓ１０５では、図３の（ａ）部に示されるように、組み立て装置６０上にステム１０ａを配置する。本実施例では、ステム１０ａは組み立て装置６０のヒータ６０ａ上に載置される。工程Ｓ１０６では、図３の（ａ）部に示されるように、ステム１０ａ上にサブマウント３を配置する。本実施例では、サブマウント３はステム１０ａの台座上に載置される。この載置は、コレットを用いて為されることができる。このコレットとして、コレット５１を用いることができるが、これに限定されるものではない。工程Ｓ１０７では、図３の（ｂ）部に示されるように、サブマウント３上に半導体素子（本実施例では半導体レーザ１１）を配置する。本実施例では、半導体レーザ１１はサブマウント３の搭載面３ａ上に載置される。この載置は、コレット５１を用いて為されることができる。半導体レーザ１１は、第１部分１１ａ、第２部分１１ｂ及び第３部分１１ｃを含む。これらの部分１１ａ〜１１ｃは一方向に延在しており、この一方向に直交する別の方向に配列されている。第３部分１１ｃは第１部分１１ａと第２部分１１ｂとの間に設けられ、またリッジ構造を含む。第３部分１１ｃは第１部分１１ａと第２部分１１ｂの上面から突出してリッジ構造ＲＤＧを構成する。
【００５８】
ヒータ６０ａの温度変更に先立って、図４に示されるように、コレット５１に加重Wを行う。この加重Wのために、例えば３０グラムの重錘を用いることができる。
【００５９】
工程Ｓ１０８では、組み立て装置６０を用いて半導体素子（例えば半導体レーザ１１）をサブマウント３に固定する。この固定のために、ヒータ６０ａの温度制御は、例えば図５の（ａ）部に示されるような温度制御プロファイルに従って行われることができる。ヒータ６０ａは、時刻ｔ１まで、例えば一定の温度に保たれる。この温度は、例えば摂氏８０度又はこれ以下の温度であることができる。時刻ｔ１から軸ｔ２の期間に、ヒータ６０ａの温度を上昇させる。次いで、時刻ｔ２から軸ｔ３の期間では、半導体レーザ１１とサブマウント３との間に設けられた導電性接着剤（例えば半田）を溶融可能な温度範囲にヒータ６０ａの温度を保つ。この温度は例えば摂氏３４０度又はこれ以上の温度であることができる。この後に、時刻ｔ３から軸ｔ４の期間に、ヒータ６０ａの温度を降下させる。
【００６０】
この降下の後に、或いはこの降下の際に、工程Ｓ１０９では、組み立て装置６０の冷却装置６０ｂを用いて、ある温度以下にコレット５１の温度を下げる。この温度は、例えば摂氏８０度以下であることができる。本実施例では、半導体レーザ１１及びコレット５１の温度を下げるために、図６に示されるように、冷却装置６０ｂを用いて冷却ガスＧＡＳを半導体レーザ１１及びコレット５１に吹き付けることができる。冷却ガスＧＡＳとしては、例えば窒素ガスが用いられる。冷却ガスの温度は、例えば摂氏１５度〜摂氏２５度であることができる。
【００６１】
半導体レーザ１１を搭載部品に固定する際に、搭載部品の温度上昇から温度降下の期間において、減圧装置５５を用いて前記排気通路から排気を行うことが好ましい。この排気の継続によって、リッジレーザ表面にそった空気の流れを提供でき、この空気流よりリッジ構造の冷却が可能になる。
【００６２】
ヒータ６０ａの加熱では、図５の（ｂ）部に示されるように、ヒータ６０ａからの熱エネルギがステム１０ａ及びサブマウント３を伝搬する。この熱エネルギにより、半導体レーザ１１とサブマウント３との間に設けられた導電性接着剤（例えば半田）が溶融される。一方、半導体レーザ１１のリッジ構造の近傍の温度は、サブマウント３から半導体レーザ１１に伝搬した熱ＨＴが、コレット５１の働きによりリッジ構造に伝わるよりもコレット５１に伝わる。この結果、コレット５１には、散逸のための熱の流れＨＤ１、ＨＤ２が生じる。
【００６３】
次の工程では、半導体レーザ１１をサブマウント３に固定した後に、コレット５１を半導体レーザ１１から離す。また、コレット５１を半導体レーザから離した後に、コレット５１の先端部５１ａの温度を下げることを行ってもよい。さらに、製造工程は、コレット５１の先端部５１ａの温度を下げた後に、該コレット５１を用いて、リッジ構造を有する別の半導体レーザ（別の半導体レーザは半導体レーザ１１と実質的に同じ構造を有する）を別のサブマウント（別のサブマウントはサブマウント３と実質的に同じ構造を有する）に置くための次の製造サイクルに進むことができる。この作製方法によれば、コレット５１を半導体レーザ１１から離した状態でコレット５１の先端部５１ａの温度を下げた後に、別の半導体レーザ及び別のサブマウントに実装工程を適用できるので、コレット５１の先端部５１ａの温度管理を利用して実装工程の品質管理が可能になる。
【００６４】
コレット５１は、光モジュール及び半導体レーザ装置を作製する方法に適用可能である。上記のコレット５１は、III族窒化物を含む半導体レーザ１１の実装において、搭載部品（例えばステムやサブマウント、ヒートシンク）の温度の上昇及び降下を行って半導体レーザを搭載部品に固定する際に用いられる。この実装の際の加熱が、III族窒化物と異なる他の材料系の半導体レーザ１１に比べて、III族窒化物半導体のリッジ構造に接触を成す電極の特性を変化させることがある。半導体レーザ１１を搭載部品に固定する際に、半導体レーザ１１のリッジ構造がコレット５１の第１突起５２と第２突起５３との間に位置すると共に、コレット５１の第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａがそれぞれ半導体レーザ１１の第１部分１１ａ及び第２部分１１ｂに接触している。第１及び第２接触面５３ａ、５４ａは窒化ガリウム半導体の熱伝導率より大きな熱伝導率の材料からなると共に所定の方向に延在するので、コレット５１は、半導体レーザ１１を搭載部品に固定するために搭載部品の温度の上昇及び降下を行う際に、半導体レーザ１１のリッジ構造の温度上昇を低減するために役立つ。コレット５１が半導体レーザ１１に接触している際に、コレット５１の第１突起５２及び第２突起５３が、半導体レーザ１１のリッジ構造の側面から離れてリッジ構造に沿って延在する。
【００６５】
真空コレット５１に係る長さｄ５が半導体レーザ１１のリッジ構造の長さｄ６より大きいので、コレット５１の先端部５１ａが半導体レーザ１１の表面に接触を為すとき、半導体レーザ１１の両端の端面から真空コレット５１の第１突起５３及び第２突起５４がはみ出している。これ故に、半導体レーザ１１におけるリッジ構造の延在方向の全体にわたって半導体レーザ１１のリッジ構造の温度上昇を低減できる。
【００６６】
第１突起５３の第１側面５３ｂと第２突起５４の第２側面５４ｂとの間隔は、例えば５０μｍ以下であることが好ましい。このコレット５１によれば、先端部５１ａにおける第１側面５３ｂと第２側面５４ｂとの間隔が５０μｍ以下であるとき、半導体レーザ１１の内部を伝搬してくる熱による温度上昇（リッジ構造の近傍の温度上昇）を低減できる。
【００６７】
第１突起５３の第１側面５３ｂと第２突起５４の第２側面５４ｂとの間隔は、１０μｍ以上であることが好ましい。この真空コレット５１によれば、先端部５１ａにおける第１側面５３ｂと第２側面５４ｂとの間隔が１０μｍ以上であるとき、半導体レーザ１１の内部を伝搬してくる熱による温度上昇をリッジ構造の近傍において低減できると共に、コレット５１の先端部５１ａの接触がリッジ構造に損傷を与えることを低減できる。
【００６８】
コレット５１の第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａは熱伝導率３００W／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることが好ましい。半導体レーザ１１の内部を伝搬してリッジ構造に熱が伝わるけれども、実装の際の熱によりリッジ構造の温度が過度に上昇することを避けることができる。コレット５１の第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａは金属からなることが好ましい。また、コレット５１の先端部５１ａが金属からなるとき、実装の際の熱によりリッジ構造の過度な温度上昇を避けることができる。
【００６９】
コレット５１の先端部５１ａの第１接触面５３ａ及び第２接触面５４ａが、銅、又は銅を含む銅合金を備えることが好ましい。このコレット５１によれば、実装の際の熱によりリッジ構造の大きな温度上昇を避けるために、金属製の真空コレットの先端部が銅、又は銅を含む銅合金を含むことが好ましい。
【００７０】
図７は、本実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図面である。図７を参照すると、窒化物からなる半導体レーザ装置１及び光モジュール１０が示され、また半導体発光素子として、III族窒化物からなる半導体レーザ１１が示される。光モジュール１０は窒化物半導体レーザ装置１を含む。光モジュール１０は窒化物半導体レーザ装置１を搭載するステム１０ａと、ステム１０ａ上の窒化物半導体レーザ装置１を覆うキャップ１０ｂとを含む。窒化物半導体レーザ装置１はサブマウント３及び半導体レーザ１１を含む。サブマウント３は、搭載面３ａ及び裏面３ｂを有する。サブマウント３の材料は、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等からなる。サブマウント３の搭載面３ａは、デバイスを搭載するように設けられる。サブマウント３の厚みは例えば１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。サブマウント３の熱伝導率は例えば１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。サブマウント３の搭載面３ａには、必要な場合には、電極５が設けられることができる。サブマウント３の搭載面３ａは半導体レーザ１１といった窒化物半導体発光素子を搭載する。半導体レーザ１１は、レーザ構造体１３及び電極１５、４１を含む。
【００７１】
半導体レーザ１１には、リッジ型の構造を適用される。III族窒化物半導体レーザ１１は、レーザ構造体１３及び電極１５を備える。レーザ構造体１３は、III族窒化物半導体からなるエピタキシャル半導体積層（以下、「半導体積層」と記す）１９を搭載する基板１７を含む。半導体積層１９は基板１７の主面１７ａ上に設けられる。電極１５は半導体積層１９上に設けられる。基板１７は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、また主面１７ａ及び裏面１７ｂを有する。また、基板１７の主面１７ａは、基板１７の窒化ガリウム系半導体のｃ軸に直交する第１基準面（例えば面Ｓｃ）に対して傾斜を成し、またｃ面の極性と異なる極性特性を有することができ、又はｃ面の極性を有していてもよい。半導体積層１９は活性層２５を含み、一実施例では、活性層２５は、III族窒化物半導体レーザ１１の発振波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあるように設けられる。半導体積層１９におけるｃ軸（ベクトルＶＣの方向に向く軸）は基板１７の主面１７ａに対する法線軸ＮＸに対して傾斜する。
【００７２】
この光モジュール１０及び窒化物半導体レーザ装置１によれば、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内の発振波長は、半導体レーザ１１に高い投入電力を必要とする。
【００７３】
本実施例では、窒化物半導体レーザ装置１はステム１０ａ上に搭載される。半導体レーザ１１はいわゆるｐアップ形態でサブマウント３の搭載面３ａに実装されることができる。ｐアップ形態では、半導体レーザ１１のカソードがサブマウントの搭載面３ａに向く。アノードには、カソードに対してプラスの電位にある。
【００７４】
窒化物半導体レーザ装置１は半導体レーザ１１とサブマウント３との間に設けられる接着部材７を更に備えることができる。接着部材７は、半導体レーザ１１をサブマウント３の搭載面３ａに実装するために用いられる。接着部材７は導電性を有する。半導体レーザ１１をサブマウント３の搭載面３ａに実装する際に、半導体レーザ１１が加熱される。この加熱は、半導体レーザ１１の電極１５の電気特性の劣化及び変動の原因になる可能性がある。好適な実施例では、接着部材７は、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＢｉＳｎの少なくともいずれかであることが好ましい。ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＢｉＳｎは、低い融点を有するので、実装の際の熱に起因する電極特性の劣化を低減できる。一実施例では、半導体レーザ１１は搭載部品に半田材を介して固定されており、この半田材は、高い信頼性を提供できるＡｕＳｎを含むことが好ましい。コレット５１を用いた実装では、比較的高い融点のＡｕＳｎ半田を用いる実装を半導体レーザに適用可能になる。
【００７５】
サブマウント３はデバイスを搭載するための搭載面３ａを有する。サブマウント３の熱膨張係数は２．５×１０−６／Ｋ以上６．５×１０−６／Ｋ以下の範囲にあることができる。熱膨張係数におけるこの範囲の値は、窒化物半導体の熱膨張係数である３×１０−６／Ｋ以上６×１０−６／Ｋに近いので好ましい。
【００７６】
半導体レーザ１１はサブマウント３の電極５上に位置し、ｐアップ実装の例では、窒化物半導体発光素子のカソードは、電極５に接着される。電極５は金属層を含む。電極５をボンディングワイヤといった導電部材を介してリード端子に接続されていても良い。また、窒化物半導体発光素子１１のアノードは、ボンディングワイヤといった導電部材を介してステムのリード端子に接続されていても良い。半導体レーザ１１は、接着部材７によりサブマウント３の電極５に固定されていることが好ましい。
【００７７】
光モジュール１０及び窒化物半導体レーザ装置１では、半導体レーザ１１の基板１７は、窒化ガリウム系半導体からなることができ、例えばＧａＮからなることが好ましい。
【００７８】
半導体レーザ１１の一形態では、基板１７の窒化ガリウム系半導体の主面は、ｃ面又はｃ面から僅かなオフ角を有していても良い。或いは、半導体レーザ１１の別の形態では、基板１７の窒化ガリウム系半導体のｃ軸（ベクトルＶＣ）は、該III族窒化物半導体のａ軸又はｍ軸の方向に傾斜を成すことができる。III族窒化物半導体レーザ１１がａ軸又はｍ軸の方向に傾斜したｃ軸の基板１７を用いて作製されるとき、III族窒化物半導体レーザ１１は異方的な熱膨張係数を有する。この半導体レーザ１１では、半導体積層１９は、電極１５が接触を成すｐ型III族窒化物半導体（例えば「層３３」）を含み、基板１７の主面１７ａは、第１基準面（例えばＳｃ）に対して１０度以上の角度で傾斜することが好ましい。この光モジュール１０及び窒化物半導体レーザ装置１によれば、半導体積層１９が基板１７の主面１７ａ上に設けられるので、電極１５とｐ型窒化ガリウム系半導体層との接合面３０ａも基準面（例えば面Ｓｃ）に対して１０度以上の角度で傾斜する。また、接合面３０ａも基準面（例えば面Ｓｃ）に対して１７０度以下の角度で傾斜する。
【００７９】
基板１７の半極性面１７ａが該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対してｍ軸の方向に６３度以上８０度以下の範囲内の角度ＡＬＰＨＡで傾斜するとき、電極１５と該電極１５が接触を成すｐ型コンタクト層３３との界面３０ａも、上記の角度ＡＬＰＨＡで傾斜する。
【００８０】
上記の角度範囲では、III族窒化物半導体レーザ１１のｐ側の電極１５は、電流−電圧特性の劣化を引き起こしやすい。電流−電圧特性の劣化の一例では、良好なオーミック特性が失われて、電極１５の電流−電圧特性がショットキー特性又はショットキー特性に近い特性を示すように劣化する。このような電極特性劣化は、発明者の知見によれば、窒化ガリウム系半導体の半極性面上に形成される電極１５において顕著に生じる。III族窒化物半導体レーザ１１が、例えば製造後の摂氏２００度程度のプロセス温度によるストレスにさらされるとき、電極１５の電流−電圧特性は容易に劣化してしまう。しかしながら、高い熱伝導性を有するコレット５１を用いた実装では、実装の際の電極の特性劣化（つまり、熱劣化）を低減できる。また、サブマウント３の熱膨張係数を窒化ガリウム系半導体の熱膨張係数に近いとき、電極の特性劣化（つまり、熱劣化）だけでなく、サブマウントの熱望膨張係数とIII族窒化物半導体レーザ１１との熱膨張係数との差により特性変動を低減できる。
【００８１】
図７を参照すると、電極１５は、レーザ構造体１３の半導体積層１９上に設けられる。半導体積層１９は、第１のクラッド層２１と、第２のクラッド層２３と、活性層２５とを含む。第１のクラッド層２１は、第１導電型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。第２のクラッド層２３は、第２導電型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。活性層２５は、第１のクラッド層２１と第２のクラッド層２３との間に設けられる。活性層２５は窒化ガリウム系半導体層を含み、この窒化ガリウム系半導体層は例えば井戸層２５ａである。活性層２５は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層２５ｂを含み、井戸層２５ａは障壁層２５ｂの間に設けられており、これら層２５ａ、２５ｂは交互に配列されている。井戸層２５ａは、例えばＩｎＧａＮ等からなり、障壁層２５ｂは例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。活性層２５は量子井戸構造を含むことができる。第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５は、半極性の主面１７ａの法線軸ＮＸに沿って配列されている。半極性の主面１７ａの利用により、波長４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の光の発生に好適である。この窒化物半導体レーザ装置１及び光モジュール１０によれば、III族窒化物半導体レーザ１１は、緑色及びその隣接色の光を示す上記波長範囲内のレーザ発振を提供できる。また、半導体レーザ１１では、活性層２５は５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲に発振波長を有するように設けられることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置１及び光モジュール１０によれば、半導体レーザ１１は、緑色光を示す上記波長範囲内のレーザ発振を提供できる。
【００８２】
本実施例における半導体レーザ１１では、六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸の方向に傾斜している。これ故に、レーザ構造体１３は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面に交差する第１の端面２７及び第２の端面２９を含む。なお、六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は六方晶系III族窒化物半導体のａ軸の方向に傾斜していることができ、この傾斜のとき、レーザ構造体１３の第１の端面２７及び第２の端面２９は、六方晶系III族窒化物半導体のａ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるａ−ｎ面に交差し、へき開面ではない割断面からなる。或いは、第１の端面２７及び第２の端面２９は、基板１７の主面１７ａとｍ−ｎ面（又はａ−ｎ面）との両方に直交する面に交差していてもよい。
【００８３】
図７を参照すると、直交座標系Ｓ及び結晶座標系ＣＲが描かれている。法線軸ＮＸは、直交座標系ＳのＺ軸の方向に向く。主面１７ａは、直交座標系ＳのＸ軸及びＹ軸により規定される所定の平面に平行に延在する。また、代表的なｃ面Ｓｃが描かれている。基板１７の六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸の方向に法線軸ＮＸに対してゼロより大きい角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。
【００８４】
半導体レーザ１１は、絶縁膜３１を更に備える。絶縁膜３１はレーザ構造体１３の半導体積層１９の表面１９ａを覆っており、半導体積層１９は絶縁膜３１と基板１７との間に位置する。基板１７は六方晶系III族窒化物半導体からなる。絶縁膜３１は開口３１ａを有し、開口３１ａは半導体積層１９の表面１９ａと上記のｍ−ｎ面との交差線ＬＩＸの方向に延在し、例えばストライプ形状を成す。電極１５は、開口３１ａを介して半導体積層１９の表面１９ａ（例えば第２導電型のコンタクト層３３）に接触を成しており、上記の交差線ＬＩＸの方向に延在する。半導体レーザ１１では、レーザ導波路は、第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５を含み、また上記の交差線ＬＩＸの方向に延在する。電極１５及び絶縁膜３１上には、コレット５１に接触するパッド電極１６が設けられていてもよい。
【００８５】
基板１７の主面１７ａは六方晶系窒化ガリウム系半導体からなり、基板１７の主面１７は該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対して傾斜した半極性面を有する。半導体積層１９は基板１７の主面１７ａ上にエピタキシャルに成長された複数の半導体層２１、２０、２３、３３を含む。この窒化物半導体レーザ装置によれば、六方晶系窒化ガリウム系半導体の半極性面上に半導体積層を作製可能である。基板１７の主面１７ａは六方晶系窒化ガリウムからなることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置１によれば、良好な結晶品質のＧａＮ上に半導体積層を作製可能である。
【００８６】
半導体レーザ１１では、既に説明したように、ｃ軸がｍ軸の方向に傾斜するとき、第１の端面２７及び第２の端面２９は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面に交差する（或いは、ｃ軸がａ軸の方向に傾斜するとき、第１の端面２７及び第２の端面２９は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるａ−ｎ面に交差する）。III族窒化物半導体レーザ１１のレーザ共振器は第１及び第２の端面２７、２９を含み、第１の端面２７及び第２の端面２９の一方から他方への導波路軸の方向に、レーザ導波路が延在している。レーザ構造体１３は第１の面１３ａ及び第２の面１３ｂを含み、第１の面１３ａは第２の面１３ｂの反対側の面である。これらの端面は、ｃ軸の傾斜方向とレーザ導波路の延在方向とに応じて、へき開面或いは割断面であることができる。第１及び第２の端面２７、２９は、第１の面１３ａのエッジ１３ｃから第２の面１３ｂのエッジ１３ｄまで延在する。本実施例では、レーザ導波路はｎ−ｍ面にそって延在しており、第１及び第２の端面２７、２９は、ｃ面、ｍ面又はａ面といったこれまでのへき開面とは異なり、光共振器のための割断面からなる。基板１７は、例えばＧａＮ等からなることができる。該窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な端面２７、２９を得ることができる。
【００８７】
この半導体レーザ１１によれば、レーザ共振器を構成する第１及び第２の端面２７、２９がｍ−ｎ面に交差する。これ故に、ｍ−ｎ面と半極性面１７ａとの交差線の方向に延在するレーザ導波路を設けることができる。これ故に、III族窒化物半導体レーザ１１は、低しきい値電流を可能にするレーザ共振器を有することになる。
【００８８】
第１及び第２の端面２７、２９の少なくとも一方、又はそれぞれに設けられた誘電体多層膜４３ａ、４３ｂを更に備えることができる。これらの端面２７、２９にも端面コートを適用できる。誘電体多層膜４３ａ、４３ｂにより、端面コートにより反射率を調整できる。
【００８９】
半導体レーザ１１は、ｎ側光ガイド層３５及びｐ側光ガイド層３７を含む。ｎ側光ガイド層３５は、第１の部分３５ａ及び第２の部分３５ｂを含み、ｎ側光ガイド層３５は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。ｐ側光ガイド層３７は、第１の部分３７ａ及び第２の部分３７ｂを含み、ｐ側光ガイド層３７は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。キャリアブロック層３９は、例えば第１の部分３７ａと第２の部分３７ｂとの間に設けられる。
【００９０】
半導体レーザ１１は、窒化ガリウム系半導体からなる主面上に設けられた光ガイド層３５と活性層２５との界面３０ｂは、窒化ガリウム系半導体のｃ軸と窒化ガリウム系半導体のｍ軸とによって規定されるｃ−ｍ面に直交している。活性層２５と光ガイド層３５との界面３０ｂは、ｃ軸の方向を示すｃ軸ベクトルからｍ軸の方向を示すｍ軸ベクトルに向かう方向に、ｃ軸に直交するｃ面から角度ＡＬＰＨＡの傾斜を成していることができる。真空コレット５１を用いた実装時の温度制御が有効な作用する半極性面の一形態は、例えば上記の界面がｃ軸ベクトルからｍ軸ベクトルに向かう方向にｃ面から傾斜する。
【００９１】
基板１７の裏面１７ｂには別の電極４１が設けられ、電極４１は例えば基板１７の裏面１７ｂを覆っている。上記の光ガイド層３５、３７及び活性層２５は、発光層２０を構成する。
【００９２】
半導体積層１９は光ガイド層３５を含み、光ガイド層３５は活性層２５と接触を成し、活性層２５と光ガイド層３５との界面３０ｂは、窒化ガリウム系半導体のｃ軸に直交するｃ面から角度ＡＬＰＨＡの傾斜を成すことができる。活性層２５と光ガイド層３５との界面３０ｂが上記の傾斜を成すとき、III族窒化物半導体レーザ１１では、角度ＡＬＰＨＡは活性層２５の面方位を規定する。例えば、角度ＡＬＰＨＡが６３度以上８０度未満の範囲にあるとき、緑色及びその隣接波長の光を生成するIII族窒化物半導体レーザの作製に好適である。
【００９３】
半導体レーザ１１では、半導体積層１９は、第１導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層２１、３５ａ）、発光層２０及び第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ａ、２３、３３）を含む。第１導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層２１、３５ａ）、発光層２０及び第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ｂ、２３、３３）は法線軸ＮＸの方向に順に配列されている。電極１５は、第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ａ、２３、３３）の主面に接触を成す。第１導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層２１、３５ａ）、発光層２０及び第２導電型III族窒化物半導体領域（例えば半導体層３７ｂ、２３、３３）は、それぞれ、法線軸ＮＸに直交する第１〜第３の基準平面Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に沿って延在する。
【００９４】
窒化物半導体レーザ装置１では、基板１７が半導体レーザ１１の半導体積層１９とサブマウント３との間に設けられている。この窒化物半導体レーザ装置１では、いわゆるｐアップ形態でIII族窒化物半導体レーザ１１が実装される。活性層２５が基板１７に比べてサブマウント３の主面３ａから離れている。窒化物半導体レーザ装置１は、半導体レーザ１１の電極（例えば電極１５）とサブマウント３の主面３ａとの間に位置する（例えば、半田）接着部材７を介して熱的プロセスを介して形成される接合を含む。電極４１はサブマウント３の電極５に接着部材７を介して固定される。
【００９５】
窒化物半導体レーザ装置１では、無極性又は半極性の主面１７ａは、該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対して１０度以上１７０度以下の範囲内の角度ＡＬＰＨＡで傾斜していることが好ましい。この窒化物半導体レーザ装置１によれば、上記の角度範囲においては、緑色領域の発光に適した活性層を作製するうことができる。極性の主面１７ａは０度以上１０度以下の範囲内にあることができる。
【００９６】
基板１７の半極性の主面１７ａが該六方晶系窒化ガリウム系半導体のｃ軸に対してｍ軸の方向に１０度以上１７０度以下の範囲内の角度ＡＬＰＨＡで傾斜するとき、活性層２５の発光のピーク波長は５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲にあることができる。III族窒化物半導体レーザ１１の半導体積層１９がｃ面ではなく主面１７ａ上に作製されるので、このIII族窒化物半導体レーザ１１は上記の波長範囲の発光（例えば緑色の発光）を提供できる。電極５のための金属層が、半田材と異なり該半田材より高い融点の金属からなる。
【００９７】
半導体レーザ１１では、基板１７がIII族窒化物の半極性主面１７ａを有する。また、半導体レーザ１１のエピタキシャル層構造は、基板１７の半極性主面１７ａ上に設けられ、III族窒化物半導体からなる活性層を含むことが好ましい。この半導体レーザ１１は、半極性面１７ａ上に作製される。この発光素子の電極の性能は、III族窒化物半導体素子のなかでも実装の際の熱に敏感である。コレット５１を用いた上記の作製方法によれば、実装の際における電極性能の低下を抑制できる。
【００９８】
図８は、図１に示された工程フローに通して作製された半導体レーザモジュールを示す図面である。図８の（ａ）部を参照すると、半導体レーザモジュール７１ａが示される。図８の（ｂ）部には、リッジ構造の拡大が示される。ステム７３ａは、第１方向に延在する貫通孔及び該貫通孔に保持されたリード端子７７ａ、７７ｂ、７７ｃを含む金属ベースと、該金属ベースの上に設けられ側面を有する金属台座７５とを含む。半導体レーザ装置６１ａは、ステム７３ａの金属ベース上の金属台座（例えば、ヒートシンク）７５の側面上に搭載される。III族窒化物半導体レーザ１２はサブマウント３に導電性接着剤を介してしっかりと固定される。III族窒化物半導体レーザ１２は、リッジ構造を有する点を除いてIII族窒化物半導体レーザ１１と同じ構造を有することができる。ステム７３ａ上に、レンズ７４を保持するレンズキャップ７３ｂが設けられ、ステム７３ａ及びレンズキャップ７３ｂはパッケージ７３を構成する。金属製のステム７３ａは例えば鉄製であり、レンズキャップ７３ｂの金属部分も鉄製である。金属台座（ヒートシンク）７５は熱伝導性に優れた例えば銅製である。ステム７３ａはリード端子７７ａ、７７ｂ、７７ｃを支持している。リード端子７７ａは、ボンディングワイヤ７９ａを介して半導体レーザ１１のアノード電極に接続される。リード端子７７ｂは、サブマウント３の搭載面３ａ上の電極層にボンディングワイヤ７９ｂを介して接続される。リード端子７７ｃは、ステム７３に接続される。この光モジュール７１ａによれば、窒化物半導体レーザ装置１のIII族窒化物半導体レーザ１２からの熱は金属台座７５を介して金属ベースに伝導する。
【００９９】
（実施例１）
窒化物半導体レーザ装置の一実施例を説明する。III族窒化物半導体レーザ素子を準備する。本実施例では、III族窒化物半導体レーザ素子を以下の工程により形成することによって準備する。
【０１００】
（III族窒化物半導体レーザ素子の作製）
図９に示すレーザダイオード構造を作製する。ｃ軸がｍ軸方向に７５度オフしたＧａＮウエハ９０を準備した。このＧａＮウエハ９０の主面の面方位は｛２０−２１｝面である。ＧａＮウエハ９０を成長炉に配置した後に、アンモニア及び水素の雰囲気中で熱処理を行う。熱処理温度は摂氏１１００度であり、熱処理時間は約１０分である。熱処理の後に、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（８．２μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）、ＳｉＨ４を成長炉に供給して、クラッド層のためのｎ型ＡｌＧａＮ層９１をＧａＮウエハ９０上に摂氏１１５０度で成長する。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の厚さは２３００ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の成長速度は４６．０ｎｍ／分である。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１のＡｌ組成は０．０４である。
【０１０１】
次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）、ＳｉＨ４を成長炉に供給して、ｎ型ＡｌＧａＮ層９１上にｎ型ＧａＮ層９２を摂氏１１５０度で成長する。ｎ型ＧａＮ層９２の厚さは５０ｎｍである。ｎ型ＧａＮ層９２の成長速度は５８．０ｎｍ／分である。ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ａをｎ型ＧａＮ層９４上に摂氏８４０度で成長する。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの厚さは６５ｎｍである。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの成長速度は６．７ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層９３ａのＩｎ組成は０．０５である。次いで活性層９４を形成する。ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層を摂氏７４５度で成長する。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍである。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分である。
【０１０２】
次いで、成長炉の温度を摂氏７４５度に維持しながら、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（０．３μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長する。ＧａＮ層の厚さは１ｎｍである。ＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分である。アンドープＧａＮ層を成長した後に、成長炉の温度を摂氏７４５度から摂氏８７０度に変更する。ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（１．６μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、障壁層のためのアンドープＩｎＧａＮ層をアンドープＩｎＧａＮ井戸層上に摂氏８７０度で成長する。ＩｎＧａＮ層の厚さは１５ｎｍである。ＩｎＧａＮ層の成長速度は６．７ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．０２である。
【０１０３】
次いで、成長炉の温度を摂氏８７０度から摂氏７４５度に変更する。この後に、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長する。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍである。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．２５である。
【０１０４】
井戸層及び障壁層の成長を２回繰り返して行う。この後に、ＴＭＧ（１３．０μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ｂを活性層９４上に摂氏８４０度で成長する。ＩｎＧａＮ層９３ｂの厚さは６５ｎｍである。ＩｎＧａＮ層９３ｂの成長速度は６．７ｎｍ／分である。次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層９６をＩｎＧａＮ層９３ｂ上に摂氏１１００度で成長する。ＧａＮ層９６の厚さは５０ｎｍである。ＧａＮ層９６の成長速度は５８．０ｎｍ／分である。アンドープＩｎＧａＮ層９３ｂのＩｎ組成は０．０５である。
【０１０５】
次いで、ＴＭＧ（１６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（２．８μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）、Ｃｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９７をＧａＮ層９６上に摂氏１１００度で成長する。ＡｌＧａＮ層９７の厚さは２０ｎｍである。ＡｌＧａＮ層９７の成長速度は４．９ｎｍ／分である。ｐ型ＡｌＧａＮ層９７のＡｌ組成は０．１５である。ＴＭＧ（３６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（３．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）、Ｃｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９８をｐ型ＡｌＧａＮ層９７上に摂氏１１００度で成長する。ＡｌＧａＮ層９８の厚さは４００ｎｍである。Ａｌの組成は０．０６である。ＡｌＧａＮ層９８の成長速度は１３．０ｎｍ／分である。また、ＴＭＧ（３４．１μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）、Ｃｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＧａＮ層９９をｐ型ＡｌＧａＮ層９８上に摂氏１１００度で成長する。ＧａＮ層９９の厚さは５０ｎｍである。ｐ型ＧａＮ層９９の成長速度は１８．０ｎｍ／分である。これらの工程によってエピタキシャルウエハが作製される。
【０１０６】
このエピタキシャルウエハを用いてリッジ構造及びアノードＡＮを形成すると共に、エピタキシャルウエハを用いてカソードＣＴを形成して基板生産物を作製する。この後に、基板生産物を分離して個々のレーザダイオードを作製できる。アノード電極は、例えばリッジ構造の上面に設けられた１０マイクロメートル幅のストライプ窓を有する絶縁膜９５を介してｐ型ＧａＮ層に電気的に接続される。この基板生産物を切断して一対の共振器のための端面を形成する。６００マイクロメートルの共振器長及び２マイクロメートルのリッジ幅のレーザダイオードＬＤ０を作製する。
【０１０７】
図１０は、ｐ型窒化ガリウム系半導体に接触を成すアノード電極にパラジウム電極において、アノード電極を形成した後に加わる熱処理の温度とアノード電極の接触抵抗との関係を示す図面である。図１０の特性では、横軸に熱処理の温度をアニール温度として示し、縦軸に接触抵抗を示す。図１０に示されるように、窒化ガリウム系半導体のｐ型オーミック電極は、ｃ面及び半極性面（例えばｍ軸方向にｃ面から７５度傾斜した半極性面）の両方においても熱処理に対する変動を示す。半極性面における変動は、ｃ面に比べて半極性面で大きい。半極性面では、アニール温度が摂氏２００度を超えると、接触抵抗の変動が大きくなる。接触抵抗におけるこのような振る舞いは、ｍ軸方向にｃ面から１０度〜１７０度の角度範囲で傾斜した半極性面において観察される。接触抵抗の許容上限は、例えば１×１０−２Ω・ｃｍ２程度であり、好ましくは、５×１０−３Ω・ｃｍ２程度である。
【０１０８】
図１１及び図１２は、コレットの冷却性能を評価するシミュレーション結果を示す。シミュレーションのモデルを以下に示す。図１１は、レーザとコレットとの全体的な温度分布を示す。図１１では、コレットにおける温度分布を示し、摂氏２２９度から摂氏７２度までの範囲においていくつかの等温線が描かれている。ここで、「Ｔ７２」という表記は、摂氏７２度の等温線を示し、他の数値も同様に温度を表す。図１２は、レーザとコレットとの接触部分を拡大してその温度分布を示す。図１２では、コレット及び半導体レーザにおける温度分布を示し、摂氏３４０度から摂氏１０３度までの範囲においていくつかの等温線が描かれている。
・半導体レーザ。
熱伝導率：１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、窒化ガリウムの熱伝導率の値。
厚さ：１００μｍ。
幅：４００μｍ。
・コレット。
先端部の接触面の幅：２０μｍ。
先端部の接触面の間隔：２０μｍ。
先端部の熱伝導率：３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅の熱伝導率の値。
・温度の境界条件。
半導体レーザの裏面温度：摂氏３４０度。
半導体レーザ及びコレットの雰囲気の温度：摂氏２５度。
例えばリッジ構造の幅は２μｍ程度であり、リッジ構造の高さは１μｍであるので、簡単のために半導体レーザの表面は平坦であるモデルを用いる。
【０１０９】
図１２を参照すると、コレット先端部の突起部の温度は摂氏２５０度と見積もられ、半導体レーザの表面及びリッジ部分も同じ温度であると見積もられる。発明者の知見によれば、コレットの接触面積、半導体レーザの厚み、コレット接触面の間隔等によって半導体レーザにおける温度分布は変化する。
【０１１０】
図１３は、実施例に従って半極性面上に形成された半導体レーザの順方向の駆動電圧Ｖｆの変動に係る特性図面であり、半導体レーザの実装の前後において駆動電圧Ｖｆ（前）、Ｖｆ（後）を測定したとき、これらの駆動電圧の差（△Ｖ＝Ｖｆ（後）−Ｖｆ（前））を単位（ボルト）で示している。図１３を参照すると、△Ｖは、横軸の温度が摂氏２５０度あたりまでは僅かな増加を示しながら、横軸の温度が摂氏２５０度と摂氏３００度の間の当たりで大きく変動している。図１３の特性からは、電極形成後の熱処理温度は摂氏２５０度以下であることが好ましい。また、図１３の特性と様々な他の実験結果とから、電極形成後の熱処理温度は、摂氏２５０度よりも大きな摂氏２６０度以下であってもよいことが示される。
【０１１１】
緑色半導体レーザは半極性ＧａＮ領域上に作製される。この半極性ＧａＮに接触を成すＰｄ電極（ｐ側電極）は比較的低温の熱処理（例えば摂氏２１０度、５秒）にさらすと、オーミック的特性からショットキ特性のような特性への変化を示すようになる。このため、摂氏２００度の融点程度の低温半田（例えばＳｎＡｇ）が実装に適用可能である。ＡｕＳｎ半田の使用は、半導体レーザの信頼性に関しては良い結果を提供でき、例えば数百〜数千時間の動作時間を越える動作において良い結果を提供できる。電極のショットキ化を避けながら、半田材の選択肢を広げると共に比較的高い融点の半田（例えば摂氏３０５度の融点のＡｕＳｎ半田）の使用を可能にすることが好ましい。
【０１１２】
本実施の形態で説明されたコレットを使用することにより、半導体レーザチップ裏面の温度を摂氏３０５度にまで加熱した際に、半導体レーザチップ表面の電極近傍の温度を摂氏２１０度以下の温度に保つことができる。また、リッジ構造を有する半導体レーザをｐアップ形態で実装する際にも、適用可能な製造方法が提供される。リッジ構造で規定される導波路全体を延在方向にわたって冷却することができる。コレットの突起部の間隔は、リッジ構造の幅（例えば２μｍ）より大きく、実装時にコレットの操作の制御性を考慮して例えば１０μｍ以上であることが好ましい。リッジ部に十分な冷却性能を提供するために、コレットの突起部の間隔は例えば５０μｍ以下であることが好ましい。また、コレットからの放熱性を良くするため、コレット先端部は熱伝導率の高い材料からなることが好ましい。好ましくは、コレット先端部の材料は銅であり、発明者の見積もりから熱伝導率３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料、金属であることが好ましい。
【０１１３】
このような構造の真空コレットにおいて、ｃ面ＧａＮ基板上に形成される半導体レーザの実装時には、コレットで真空吸着を行ってチップ搬送を行う。一方、加熱を行う実装時には真空吸着を止めることができるけれども、半導体レーザのリッジ部を冷却するためには、加熱を行う実装時にも真空吸着を続けることが好ましい。真空吸着の持続によりリッジ構造の両側の位置する突起部にそって気体の流れが生じるので、コレットの先端構造に基づく作用だけでなく、コレットの先端構造及び実装時（はんだ融着のための加熱時）における真空吸着からの流体の流れの作用によっても、冷却が行われる。
【０１１４】
これらの冷却機構により、リッジ構造の半導体レーザを実装するとき、チップ裏面の温度をはんだ融点まで高くしても、リッジ構造の近傍温度上昇を抑制することができる。これにより、窒化ガリウム系半導体の半極性基板上に作成される半導体レーザにｐ側電極（例えばＰｄ電極）の特性変動を低減できる。具体的には、ｐ型窒化ガリウム系半導体に接触を成すＰｄ電極を熱劣化させずに、ＡｕＳｎ半田の融点程度に高い熱処理を適用できる。さらに、ＡｕＳｎ半田の使用により、高い長期信頼性を半導体レーザ装置や光モジュールに提供できる。
【０１１５】
本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、半導体レーザ装置を作製する方法が提供される。また、本実施の形態によれば、搭載部材への半導体レーザの実装の前後における電極特性の変動を低減する、光モジュールを作製する方法が提供される。さらに、本実施の形態によれば、これらの方法に用いられるコレットが提供される。
【符号の説明】
【０１１７】
１…窒化物半導体レーザ装置、３…サブマウント、３ａ…搭載部材主面、５…電極、７…接着部材、１１…半導体レーザ、１３…レーザ構造体、１３ａ…第１の面、１３ｂ…第２の面、１５…電極、１７…基板、１７ａ…主面、１７ｂ…裏面、１９…半導体積層、１９ａ…半導体領域表面、２１…第１のクラッド層、２３…第２のクラッド層、２５…活性層、２５ａ…井戸層、２５ｂ…障壁層、２７、２９…割断面、ＡＬＰＨＡ…角度、Ｓｃ…ｃ面、ＮＸ…法線軸、３１…絶縁膜、３１ａ…絶縁膜開口、３５…ｎ側光ガイド層、３７…ｐ側光ガイド層、３９…キャリアブロック層、４１…電極、４３ａ、４３ｂ…誘電体多層膜、５１…コレット、５２…窪み、５３、５４…突起部、５３ａ、５４ａ…接触面、５３ｂ、５４ｂ…側面、７１ａ、７１ｂ…半導体レーザモジュール、７３ａ…ステム、７３ｂ…レンズキャップ、７５…ヒートシンク、７７ａ〜７７ｃ…リード端子、７９ａ、７９ｂ…ボンディングワイヤ。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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