(57)【要約】  半導体レーザ装置製造方法は、表面電極（１５ａ）及び裏面電極（１５ｂ）が形成された半導体レーザバー（３）と対向するバー形状のサブマウントバー本体（２２）の表面に金属層（２３）を形成して、半導体レーザバー（３）が搭載されるサブマウントバー（２１）を準備する材料準備工程と、設置治具（４０）に複数のサブマウントバー（２１）及び半導体レーザバー（３）を交互に重ねて設置する治具設置工程と、設置治具（４０）を昇温して、金属層（２３）と裏面電極（１５ｂ）とを接合する接合工程と、接合工程の後に、複数のサブマウントバー（２１）及び半導体レーザバー（３）が設置された設置治具（４０）を保護膜形成装置（６０）にて、半導体レーザバー（３）のへき開端面（１４）に保護膜（１９）を形成する保護膜形成工程と、を含んでいる。
2020188695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バー形状の半導体レーザである半導体レーザバーのへき開端面に保護膜が形成された半導体レーザ装置を製造する半導体レーザ装置製造方法であって、
前記半導体レーザバーは、前記へき開端面と異なる一方の面に表面電極が形成されており、前記一方の面と反対側の面に裏面電極が形成されており、
バー形状のサブマウントバー本体における前記半導体レーザバーと対向する表面に金属層を形成して、前記半導体レーザバーが搭載されるバー形状のサブマウントバーを準備する材料準備工程と、
前記サブマウントバーの前記金属層と前記半導体レーザバーの前記裏面電極とが対向するように、複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを交互に重ねて設置治具に設置する治具設置工程と、
複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーが設置された前記設置治具を昇温して、前記金属層と前記裏面電極とを接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーが設置された前記設置治具を保護膜形成装置にて、前記半導体レーザバーの前記へき開端面に前記保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含む半導体レーザ装置製造方法。
【請求項２】
前記接合工程は、前記保護膜形成装置にて実行する、請求項１記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項３】
前記保護膜形成工程において、前記半導体レーザバーにおける一方の前記へき開端面に前記保護膜を形成した後に、前記設置治具を分解することなく、前記半導体レーザバーにおける他方の前記へき開端面に前記保護膜を形成する、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項４】
前記保護膜形成工程において、前記半導体レーザバーにおける一方の前記へき開端面に前記保護膜を形成した後に、前記保護膜の材料粒子が前記半導体レーザバーにおける他方の前記へき開端面に到達するように前記設置治具の向きを変更して、前記半導体レーザバーにおける他方の前記へき開端面に前記保護膜を形成する、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項５】
前記金属層が金であり、前記裏面電極の前記金属層に対向する最表面が金である、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項６】
前記材料準備工程において、前記サブマウントバーの前記金属層と反対側の面に半田を形成する、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項７】
前記半導体レーザバーは、複数の発光領域を有しており、
前記表面電極は、前記裏面電極から遠方の表面が前記発光領域毎に分離された分離電極層を有しており、
前記材料準備工程において、前記サブマウントバーの前記金属層と反対側の面に、前記治具設置工程の際に前記分離電極層と接触しないように分離された金属パターンを形成する、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項８】
前記設置治具は、固定プレートと、固定プレートに固定されると共に開口を有する第一開口部材及び第二開口部材と、前記複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを押圧するプッシャと、を有し、
前記治具設置工程において、前記半導体レーザバーの一方の前記へき開端面及び他方の前記へき開端面がそれぞれ前記第一開口部材及び前記第二開口部材の前記開口から露出するように、複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを前記設置治具に配置し、前記プッシャにより複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを前記固定プレートに押圧された状態で前記設置治具に固定して設置する、請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、半導体レーザの端面に保護膜が形成された半導体レーザ装置を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光が共振する共振器を半導体基板に対して平行に形成し、へき開した端面から光を出射する半導体レーザを端面発光レーザと称する。端面発光レーザはレーザ発振のため反射率を調整する必要があり、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の酸化膜、ＳｉＮ等の窒化膜等から構成される保護膜をへき開端面に形成する必要がある。半導体レーザは、レーザ光が発光する発光領域を１つ又は複数有している。【０００３】
バー形状の半導体レーザである半導体レーザバーのへき開端面に保護膜を形成するためには、半導体レーザバーを治具に設置する必要がある。この際に、治具に複数の半導体レーザバーのみを設置した場合、各半導体レーザバーに応力が掛かり、更に保護膜形成の際に温度が上昇するため、隣接する半導体レーザバーの電極同士が接合してしまう。半導体レーザバー同士が接合した場合、保護膜を形成した後、半導体レーザバーの分解ができなくなる。この問題を解決するため、半導体レーザバー設置の際に隣接する半導体レーザバー間にスペーサを挿入している（特許文献１の図５参照）。特許文献１の図５に示された保護膜形成方法には、スペーサに相当する整列治具を半導体レーザバーの電極面に接触させて、複数の半導体レーザバーが支持台及び固定治具からなる設置治具に固定されている。この場合にも、保護膜形成の際に温度が上昇するので、半導体レーザバーとスペーサとの間に隙間が発生し、この隙間に保護膜粒子が入り込み、半導体レーザバーの電極面に付着する。【０００４】
一般的に半導体レーザバーのへき開端面に保護膜を形成した後、半導体レーザバーを発光領域毎に半導体レーザとして切断し、半田を用いてサブマウントに半導体レーザを固定して搭載する。しかし、半導体レーザの電極面に保護膜が付着した場合、半田の濡れ性が悪くなるため、サブマウントとサブマウントに対向する半導体レーザの電極面（裏面の電極面）との間に未接合領域が発生する。サブマウントと半導体レーザとの間に未接合領域が存在すると、半導体レーザの駆動の際に発生する熱の放熱性が悪化し、半導体レーザが劣化する。半導体レーザにおけるサブマウントに対向する面と反対側の電極面（表面の電極面）は、ワイヤ等で外部電極等に接続される。【０００５】
半導体レーザが搭載されたサブマウントに形成された電極表面への保護膜付着を防止する方法が、特許文献１に公開されている。特許文献１の図３に示された保護膜形成方法は、半導体レーザの端面をへき開で形成した後に、発光領域毎の半導体レーザチップに分離し、半導体レーザチップの裏面の電極面とサブマウントのダイボンド部とを固着させ、半導体レーザの表面の電極面とサブマウントの第一の表面電極とをワイヤで接合する。その後、サブマウントを金属性キャリアに並べ、サブマウントのダイボンド部に接続された第二の表面電極を耐熱シートで覆い、スパッタ装置又は蒸着装置により半導体レーザのへき開端面に保護膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８１５０号公報（図３、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
端面発光レーザは端面をへき開に形成するが、一般的にへき開は大気中で実施されるため、へき開直後、直ぐにへき開端面の自然酸化が始まる。特にＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ材料系の端面発光レーザはへき開端面が酸化されることで、その後に形成する保護膜とへき開端面との界面に多くの界面準位が発生することが知られている。界面準位が存在すると、発光領域（活性層領域）のバンドギャップが減少するため、レーザ光が吸収され熱が発生する。へき開端面付近の温度が上昇すると発光領域（活性層領域）のバンドギャップが更に減少し、レーザ光吸収量が増加する正帰還が生じる。その結果、最終的にへき開端面が融解するＣＯＤ（Catastrophic  Optical  Damage）劣化が発生する。【０００８】
特許文献１の図３に示された保護膜形成方法では、保護膜形成の前に半導体レーザの裏面の電極面とサブマウントのダイボンド部とを接合しており、かつサブマウントの第二の表面電極を耐熱シートで覆っているので、サブマウントのダイボンド部及びダイボンド部に接続された第二の電極面への保護膜付着を防止することはできる。しかし、特許文献１の図３に示された方法では、へき開端面を形成してから保護膜を形成するまでの間に、多くの工程を要するため、へき開端面の酸化が進んでしまう。このため、特許文献１の図３に示された保護膜形成方法は、保護膜形成後に、へき開端面と保護膜との界面に多くの界面準位が発生し、ＣＯＤ劣化など端面に起因する素子劣化が発生する問題がある。【０００９】
本願明細書に開示される技術は、へき開端面に保護膜を形成する際にサブマウントと接合する側の半導体レーザの電極面への保護膜の付着を防止でき、自然酸化膜を従来よりも減少させた半導体レーザのへき開端面に保護膜を形成できる半導体レーザ装置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】
【００１０】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置製造方法は、バー形状の半導体レーザである半導体レーザバーのへき開端面に保護膜が形成された半導体レーザ装置を製造する製造方法である。半導体レーザバーは、へき開端面と異なる一方の面に表面電極が形成されており、一方の面と反対側の面に裏面電極が形成されている。バー形状のサブマウント本体おける半導体レーザバーと対向する表面に金属層を形成して、半導体レーザバーが搭載されるバー形状のサブマウントバーを準備する材料準備工程と、サブマウントバーの金属層と半導体レーザバーの裏面電極とが対向するように、複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーを交互に重ねて設置治具に設置する治具設置工程と、複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーが設置された設置治具を昇温して、金属層と裏面電極とを接合する接合工程と、接合工程の後に、複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーが設置された設置治具を保護膜形成装置にて、半導体レーザバーのへき開端面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置製造方法は、設置治具に複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーを交互に重ねて設置して、サブマウントバーの金属層と半導体レーザバーの裏面電極とを接合した後に、半導体レーザバーのへき開端面に保護膜を形成するので、半導体レーザのへき開端面に保護膜を形成する際にサブマウントと接合する側の半導体レーザの電極面への保護膜の付着を防止でき、自然酸化膜を従来よりも減少させた半導体レーザのへき開端面に保護膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る半導体レーザ端面保護膜形成方法、半導体レーザ装置製造方法を含む半導体装置製造方法のフロー図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体レーザバーの鳥瞰図である。
【図５】図４の半導体レーザバーのｙ方向に垂直な断面図である。
【図６】図２の保護膜が形成された半導体レーザバーの鳥瞰図である。
【図７】図４の半導体レーザバーのｘ方向に垂直な断面図である。
【図８】図６の半導体レーザバーのｘ方向に垂直な断面図である。
【図９】図２のサブマウントバーの鳥瞰図である。
【図１０】図９のサブマウントバーのｘ方向に垂直な断面図である。
【図１１】図４の半導体レーザバー及び図９のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。
【図１２】図４の半導体レーザバー及び図９のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。
【図１３】図４の半導体レーザバー及び図９のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。
【図１４】実施の形態１に係る設置治具を示す図である。
【図１５】図１４の設置治具のｘ方向の側面図である。
【図１６】実施の形態１に係る接合工程を説明する図である。
【図１７】実施の形態１に係る接合工程を説明する図である。
【図１８】実施の形態１に係る保護膜形成工程を説明する図である。
【図１９】実施の形態１に係る保護膜形成工程を説明する図である。
【図２０】実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図２１】実施の形態２に係る半導体装置を示す図である。
【図２２】図２０のサブマウントバーの鳥瞰図である。
【図２３】図２２のサブマウントバーのｘ方向に垂直な断面図である。
【図２４】半導体レーザバー及び図２２のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。
【図２５】半導体レーザバー及び図２２のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。
【図２６】半導体レーザバー及び図２２のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。
【図２７】実施の形態２に係る接合工程を説明する図である。
【図２８】実施の形態２に係る接合工程を説明する図である。
【図２９】実施の形態２に係る保護膜形成工程を説明する図である。
【図３０】実施の形態２に係る保護膜形成工程を説明する図である。
【図３１】実施の形態３に係る半導体レーザ装置を示す図である。
【図３２】実施の形態３に係る半導体装置を示す図である。
【図３３】実施の形態３に係る半導体レーザバーの鳥瞰図である。
【図３４】図３３の半導体レーザバーのｙ方向に垂直な断面図である。
【図３５】図３４の表面電極層を示す図である。
【図３６】図３１のサブマウントバーの鳥瞰図である。
【図３７】図３６のサブマウントバーにおける裏面の金属層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法、半導体レーザ装置製造方法、半導体装置製造方法、半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０について、図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ端面保護膜形成方法、半導体レーザ装置製造方法を含む半導体装置製造方法のフロー図である。図２は実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す図であり、図３は実施の形態１に係る半導体装置を示す図である。図４は実施の形態１に係る半導体レーザバーの鳥瞰図であり、図５は図４の半導体レーザバーのｙ方向に垂直な断面図である。図６は、図２の保護膜が形成された半導体レーザバーの鳥瞰図である。図７は図４の半導体レーザバーのｘ方向に垂直な断面図であり、図８は図６の半導体レーザバーのｘ方向に垂直な断面図である。図９は図２のサブマウントバーの鳥瞰図であり、図１０は図９のサブマウントバーのｘ方向に垂直な断面図である。図１１、図１２、図１３は、それぞれ図４の半導体レーザバー及び図９のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。図１４は実施の形態１に係る設置治具を示す図であり、図１５は図１４の設置治具のｘ方向の側面図である。図１６、図１７は、それぞれ実施の形態１に係る接合工程を説明する図である。図１８、図１９は、それぞれ実施の形態１に係る保護膜形成工程を説明する図である。
【００１４】
半導体レーザ装置２０は、へき開端面１４に保護膜１９が形成されたバー形状の半導体レーザである半導体レーザバー３３と、本体と金属層２３とを有するバー形状のサブマウントであるサブマウントバー２１とを備えている。サブマウントバー２１の本体は、サブマウントバー本体２２である。半導体レーザバー３３は、複数の発光領域１８が形成された半導体構造部１６と、半導体構造部１６の表面（サブマウントバー２１に対向する面と反対の面）に形成された表面電極１５ａと、半導体構造部１６の裏面（サブマウントバー２１に対向する面）に形成された裏面電極１５ｂと、へき開端面１４に形成された保護膜１９とを備えている。表面電極１５ａ及び裏面電極１５ｂは、それぞれ半導体構造部１６のへき開端面１４と異なる面に形成されている。なお、へき開端面１４に保護膜１９が形成されていない半導体レーザバーの符号は３を付している。半導体装置５０は、半導体レーザバー３３及びサブマウントバー２１すなわち半導体レーザ装置２０と、ブロック本体５２及び金属層５３を有するブロック５１とを備えている。金属層５３は金等である。金属層５３はブロック本体５２の表面（サブマウントバー２１の対向する面）に形成されており、半導体レーザ装置２０はろう材である半田２４によってブロック５１に固定されて搭載されている。ここで、半導体レーザ装置２０、半導体装置５０の座標系について説明する。半導体レーザバー３、３３の長手方向、短手方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向とし、半導体レーザバー３、３３の裏面電極１５ｂから表面電極１５ａへの方向をｚ方向とする。
【００１５】
図１を用いて、半導体レーザ端面保護膜形成方法、半導体レーザ装置製造方法及び半導体装置製造方法を説明する。ステップＳ００１として、バー形状に形成されたサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を準備する（材料準備工程）。ステップＳ００２として、複数の半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１を交互に重ねて設置治具４０に設置する（治具設置工程）。ステップＳ００３として、保護膜１９を形成する端面保護膜形成装置６０に半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１が固定された設置治具４０を設置し、半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とを接合する（接合工程）。ステップＳ００４として、端面保護膜形成装置６０にて半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する（保護膜形成工程）。ステップＳ００５として、端面保護膜形成装置６０から設置治具４０を取り出し、へき開端面１４に保護膜１９が形成された半導体レーザバー３３を有する半導体レーザ装置２０を個別に設置治具４０から取り出す（半導体レーザ装置搬出工程）。ステップＳ００１〜ステップＳ００５までが、半導体レーザ装置２０を製造する方法、すなわち半導体レーザ装置製造方法である。なお、半導体レーザ装置２０を用いて製品を製造する場合には、次の工程があるので、ステップＳ００１〜ステップＳ００５までの半導体レーザ装置製造方法を半導体レーザ装置製造工程と呼ぶことにする。ステップＳ００６にて、製造された半導体レーザ装置２０をブロック５１に固定して搭載し、半導体装置５０を製造する（ブロック搭載工程）。ステップＳ００１〜ステップＳ００６までが、半導体装置５０を製造する半導体装置製造方法である。ステップＳ００２〜ステップＳ００４までが、半導体レーザ端面保護膜形成方法である。なお、半導体装置製造方法は、半導体レーザ装置製造工程、ブロック搭載工程を含んでいる。
【００１６】
次に、ステップＳ００１〜ステップＳ００６の各工程を詳しく説明する。ステップＳ００１の材料準備工程は、バー形状に形成されたサブマウントバー２１を準備するサブマウントバー準備工程、バー形状に形成された半導体レーザバー３を準備するレーザバー準備工程を含んでいる。サブマウントバー準備工程にて、板状のＡｌＮ、ＳｉＣ等の半導体基板をバー形状に分離したサブマウントバー本体２２を作製し、半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂと接合させる面（表面）に、Ａｕ（金）等の金属層２３を蒸着装置、スパッタ装置、メッキ技術等を用いて形成する。なお、金属層２３は半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂと接合する金属層であり、金属拡散接合する金属であればよい。異種金属同士の金属拡散接合する場合には、金属層２３は、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）等でもよい。一般的に、半導体レーザバー３３の裏面電極１５ｂが金であり、この場合には金属層２３は金が好ましい。
【００１７】
一般的に半導体レーザに高い温度を加えることは望ましくなく、高温にすることは素子劣化の要因となる。金同士を接合する金接合の場合、接合に必要な温度は低く、高真空中で１５０〜２００℃であることが判っている。大気中処理ではあるが１５０℃で金接合を実施している事例が示されている（精密工学会誌Ｖｏｌ．７９、Ｎｏ．８、（２０１３）の７１９頁〜７２４頁参照）。この温度領域であれば半導体レーザに悪影響は及ぼすことはない。また、実施の形態１では、半導体レーザバー３と接合させないサブマウントバー２１の面（裏面）には金属層２３を形成させない。これにより、複数の半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とを接触させた状態で端面保護膜の形成を行っても（図１３参照）、サブマウントバー２１の裏面と半導体レーザバー３３の表面電極１５ａとが接合されず、すなわち半導体レーザ装置２０同士の接合が発生せず、設置治具４０から半導体レーザ装置２０を取り出す作業が容易になる。
【００１８】
レーザバー準備工程では、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等からなる半導体基板上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置を用いて半導体レーザ構造を構成するエピタキシャル層を積層する。その後、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術、不純物注入技術等を用いてストライプ領域を形成する。その後、蒸着装置、スパッタ装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition） 装置等を用いてＳｉＮ、ＳｉＯ２等のパッシベーション膜を形成し、半導体レーザの駆動用電流を効率的にストライプ領域に注入するために、半導体基板を薄板化して半導体構造部１６を形成する。その後、半導体構造部１６の積層構造の表面及び半導体基板の裏面に蒸着装置、スパッタ装置を用いて電極を設けた数千個分の半導体レーザの発光領域１８を有するウエハを作製する。次に、図４に示すように、作製したウエハを結晶軸方向に沿ってへき開し、半導体レーザの端面であるへき開端面１４を形成すると共にバー形状に分離して半導体レーザバー３を作製する。表面電極１５ａは、例えばＴｉ（チタン）／Ｐｔ／Ａｕの積層構造である。Ａｕ（金）が最表面の金属である。裏面電極１５ｂは、金のみ又は最表面が金である積層構造である。表面電極１５ａ、裏面電極１５ｂを構成する膜の最表面が金であることが望ましい。
【００１９】
次に、ステップＳ００２の治具設置工程を実行する。準備された半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１を設置治具４０に設置する。設置治具４０は、固定プレート４２、開口４３を有する開口部材４１、プッシャ４６、蓋４４を備えている。例えば、固定プレート４２に１つの開口部材（第一開口部材）４１が固定ねじ３９にて固定されている。なお、他の開口部材（第二開口部材）４１は半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１が固定プレート４２に配置された後に、固定プレート４２に固定ねじ３９にて固定される。図１３に示すように、半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１は固定プレート４２に対して、サブマウントバー２１が下側になるように順次積層するように配置される。初めに、図１１に示すように、サブマウントバー２１を開口部材４１に接触させると共に固定プレート４２の上に設置する。次に、図１２に示すように、半導体レーザバー３を開口部材４１に接触させると共に、裏面電極１５ｂがサブマウントバー２１の金属層２３に接触するようにサブマウントバー２１の上に設置する。半導体レーザ装置２０を構成するサブマウントバー２１と半導体レーザバー３とが積まれた中間体３４の設置が完了する。図１５に示すように、この中間体３４の上に、順次複数の中間体３４を積み上げる。図１５では、４つの中間体３４が設置治具４０に設置されている例を示した。プッシャ４６を含む設置治具４０の材料は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）である方が好ましい。
【００２０】
下層の中間体３４の上に次の中間体３４を設置する方法を詳しく述べる。図１３に示すように、サブマウントバー２１を開口部材４１に接触させると共に、サブマウントバー２１の裏面（金属層２３と反対側の面）が下層の中間体３４における半導体レーザバー３の表面電極１５ａに接触するようにサブマウントバー２１を半導体レーザバー３の上に設置する。次に、半導体レーザバー３を開口部材４１に接触させると共に、裏面電極１５ｂがサブマウントバー２１の金属層２３に接触するようにサブマウントバー２１の上に設置する。図１３では、サブマウントバー２１と半導体レーザバー３とが積まれた中間体３４が３つ、設置治具４０の固定プレート４２に設置されている例を示した。半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂはサブマウントバー２１に形成した金属層２３に接触する。半導体レーザバー３の表面電極１５ａは、金属層２３が形成されていないサブマウントバー２１の裏面又はプッシャ４６に接触しており、すなわちサブマウントバー２１に形成された金属層２３とは接触しないようになっている。
【００２１】
複数の中間体３４が固定プレート４２に設置された後に、サブマウントバー２１及び半導体レーザバー３の中間体３４を固定済みの開口部材４１とで挟むように他の開口部材４１を固定プレート４２に配置して、固定ねじ３９にて固定プレート４２に仮固定する。この際に、半導体レーザバー３のへき開端面１４の両端すなわち長手方向の両端（ｘ方向の両端）が開口部材４１の開口４３の外側になっていない場合は、半導体レーザバー３のへき開端面１４の両端が開口部材４１の開口４３の外側になるように配置を調整する。その後、押圧治具であるプッシャ４６を最上部の中間体３４の上に載せ、複数の中間体３４の長手方向の端面（ｘ方向の端面）、プッシャ４６の表面を覆うように蓋４４を固定プレート４２に載せる。開口部材４１に形成された孔３８にボルト４８を入れて、ナット４９で蓋４４を２つの開口部材４１に固定する。その後、仮固定していた他の開口部材４１を固定プレート４２に固定し、蓋４４に形成されたねじ孔３７に固定ねじ３９をねじ込んで、複数の中間体３４を固定プレート４２とプッシャ４６とで挟んで固定する。
【００２２】
治具設置工程において、半導体レーザバー３の一方のへき開端面１４及び他方のへき開端面１４がそれぞれ１つの開口部材（第一開口部材）４１及び他の開口部材（第二開口部材）４１の開口４３から露出するように、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を設置治具４０に配置し、プッシャ４６により複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を固定プレート４２に押圧された状態で設置治具４０に固定して設置する。プッシャ４６による中間体３４を押圧する圧力は、半導体レーザバー３とサブマウントバー２１との金属接合に十分な圧力にする。半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１は、プッシャ４６を用いて設置治具４０に押圧された状態で固定され、治具設置工程が終了する。中間体３４を押圧する圧力は、例えば7０ｇｆ・ｃｍである。
【００２３】
複数の半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１が設置された設置治具４０を端面保護膜形成装置６０に設置し、ステップＳ００３の接合工程、ステップＳ００４の保護膜形成工程を実行する。端面保護膜形成装置６０は、例えば、スパッタ装置、蒸着装置、ＣＶＤ装置、ＭＢＥ装置等である。端面保護膜形成装置６０に設置された、３つの中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃを図１６に示した。中間体の符号は、総括的に３４を用い、区別する場合に３４ａ、３４ｂ、３４ｃを用いる。同様に、半導体レーザバーの符号は、総括的に３を用い、区別する場合に３ａ、３ｂ、３ｃを用いる。サブマウントバーの符号は、総括的に２１を用い、区別する場合に２１ａ、２１ｂ、２１ｃを用いる。図１６では、右側及び左側すなわちｙ方向にへき開端面１４が配置された半導体レーザバー３を有する３つの中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃにおけるｘ方向に垂直な断面を示した。中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃの右側及び左側すなわちｙ方向の負側及び正側に開口部材４１（図示せず）が配置されており、中間体３４ｃのｚ方向の正側の面にプッシャ４６（図示せず）が配置された状態になっている。中間体３４ａはサブマウントバー２１ａ及び半導体レーザバー３ａを有している。同様に、中間体３４ｂはサブマウントバー２１ｂ及び半導体レーザバー３ｂを有しており、中間体３４ｃはサブマウントバー２１ｃ及び半導体レーザバー３ｃを有している。
【００２４】
複数の半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１が設置された設置治具４０を端面保護膜形成装置６０に設置した後に、半導体レーザバー３のへき開端面１４の酸化を防止し、かつ炭素（Ｃ）等の不純物付着を防止するため、端面保護膜形成装置６０内を真空にすることが望ましい。その後、端面保護膜形成装置６０の内部すなわち保護膜形成室（メインチャンバー）内を昇温し、図１７に示すようにサブマウントバー２１に形成した金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとを接合させる。半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂの表面が金であり、サブマウントバー２１の金属層２３が金である場合には、サブマウントバー２１と半導体レーザバー３とを金接合させることになる。例えば、接合工程を行う温度である金属接合温度は、１５０〜２００℃である。金属接合温度は、保護膜１９を形成する保護膜形成温度以下で、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂの表面金属とが接合する温度であることが好ましい。半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とが接合された中間体３４すなわち接合工程が終了した中間体３４は、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとが接合された金属接合部６１が形成されている。なお、図１７では、３つの中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃが熱膨張により、隣接する中間体との間にわずかな隙間ができている状態を示した。なお、図１７では、端面保護膜形成装置６０を省略しており、隙間を誇張して表現している。図１８、図１９にも、端面保護膜形成装置６０を省略しており、隙間も誇張して表現している。
【００２５】
次に、図１８に示すように、接合工程後、端面保護膜形成装置６０内部の温度を保護膜形成温度に変更し、保護膜粒子８を開口部材４１の開口４３から半導体レーザバー３の一方のへき開端面１４に保護膜粒子８を付着させ、保護膜１９を形成する。保護膜１９は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の酸化膜、ＳｉＮ等の窒化膜等から構成される。保護膜形成の際には、保護膜１９の組成制御及び膜質向上のために、保護膜形成温度を室温よりも高く設定する。例えば、保護膜形成温度は１００〜１５０℃である。
【００２６】
一方のへき開端面１４に保護膜１９が形成された後に、図１９に示すように、端面保護膜形成装置６０の回転機構（図示せず）により設置治具４０を１８０度回転させ、他のへき開端面１４に保護膜粒子８に付着させ、保護膜１９を形成する。すなわち、保護膜形成工程において、半導体レーザバー３における一方のへき開端面１４に保護膜１９を形成した後に、設置治具４０を分解することなく、かつ保護膜１９の材料粒子である保護膜粒子８が半導体レーザバー３における他方のへき開端面１４に到達するように設置治具４０の向きを変更して、半導体レーザバー３における他方のへき開端面１４に保護膜１９を形成する。なお、図１８、図１９では、右から左へ保護膜粒子８が進行している例を示した。また、３つの中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃが熱膨張により、隣接する中間体との間にわずかな隙間ができている状態を示した。この際に、サブマウントバー２１の裏面と半導体レーザバー３の表面電極１５ａとは凹凸があり、かつ設置治具４０がプッシャ４６により押圧していると共に各中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃをｘ方向、ｙ方向、ｚ方向へ移動することを抑制しているため、保護膜粒子８が進行する上流側（ｙ方向の正側）のへき開端面１４から下流側（ｙ方向の負側）のへき開端面１４まで隙間が達する可能性は極めて少ない。
【００２７】
なお、回転機構は、端面保護膜形成装置６０に設けられたサブチャンバーに設けられていてもよい。この場合、サブチャンバーに設置治具４０を一度戻して反転させた後に端面保護膜形成装置６０に再度設置してから、保護膜１９を形成する。端面保護膜形成装置６０における保護膜１９を形成するメインチャンバー又はサブチャンバーに回転機構が設置されている場合には、設置治具４０を大気中に出さないので、へき開端面１４に形成される自然酸化膜を各段に低減することができる。端面保護膜形成装置６０に回転機構がない場合は、一方のへき開端面１４に保護膜１９が形成された後に、端面保護膜形成装置６０から取り出して搬送装置等で設置治具４０を反転させて、端面保護膜形成装置６０に再度設置した後に他のへき開端面１４に保護膜１９を形成する。保護膜形成工程の途中に端面保護膜形成装置６０の外部取り出す場合であっても、半導体レーザにへき開端面形成後にサブマウントへのダイボンディング、ワイヤ接合、耐熱シート被覆の工程の後にへき開対面に保護膜を形成する特許文献１の端面保護膜形成方法に比べて、へき開端面１４に形成される自然酸化膜を低減することができる。
【００２８】
なお、設置治具４０を反転させる例すなわち１８０度回転させる例で説明したが、１８０度に限定されない。保護膜１９を形成する保護膜粒子８の発生源が１つの場合は、へき開端面１４が保護膜粒子８の発生源に向くようになっていればよく、例えばへき開端面１４に垂直な垂線と、発生源とへき開端面１４の長手方向の中心とを結ぶ線との角度が３０度以内になっていればよい。保護膜粒子８の発生源が２つの場合は、保護膜１９が形成されていないへき開端面１４が露出している設置治具４０の開口４３を他の発生源の方へ向ける。
【００２９】
一般的に、特許文献１の図５のように治具に半導体レーザバーを固定する場合、半導体レーザバー間にスペーサを挿入している。保護膜形成の際に、保護膜形成の温度上昇の結果、半導体レーザバー、スペーサ等の熱膨張係数の違いから、半導体レーザバーとスペーサの間に隙間が発生し、隙間に保護膜粒子が入り込み、半導体レーザバーの電極面に付着する。しかし、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成においては、金属接合部６１が形成された部分は、保護膜形成の温度に上昇しても、金属接合部６１が既に形成されており、接合されている半導体レーザバー３とサブマウントバー２１との間に隙間が発生しない。したがって、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとを接合するそれぞれの表面に保護膜粒子８が付着しない。
【００３０】
一般的に、半導体レーザバーとサブマウントバーの接合は、ろう材である半田で行なわれる。しかし、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成においては、半田を用いることなくサブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３３の裏面電極１５ｂとが金属接合されている。実施の形態１の半導体レーザ装置２０が金で接合されている場合、すなわちサブマウントバー２１の金属層２３が金であり、半導体レーザバー３３の裏面電極１５ｂの表面が金であり、金属接合部６１が金接合部である場合には、金の熱伝導率は半田の熱伝導率よりも高いため、半導体レーザバーの駆動で発生した熱を効率よくサブマウントバー２１に排熱することができる。ここで金（Ａｕ）の熱伝導率は３１５ｗ／ｍ・Ｋであり、金錫（ＡｕＳｎ）半田の熱伝導率は５７ｗ／ｍ・Ｋである。
【００３１】
なお、接合工程を端面保護膜形成装置６０内で実施する例を示したが、接合工程を別の装置内で実施してもよい。しかし、端面保護膜形成装置６０内で接合工程を実施する方が作業性、及び費用面で効率的である。
【００３２】
ステップＳ００４の保護膜形成工程の次に、ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程を実行する。端面保護膜形成装置６０から設置治具４０を取り出し、へき開端面１４に保護膜１９が形成された半導体レーザバー３３を有する半導体レーザ装置２０を個別に設置治具４０から取り出す。その後、ステップＳ００６のブロック搭載工程を実行する。半導体レーザ装置２０のサブマウントバー２１の裏面に半田等を供給して、半導体レーザ装置２０をブロック５１に搭載する。半導体レーザ装置２０を、半田２４等のろう材によってブロック５１の金属層５３と接合させる。なお、ブロック５１の金属層５３に半田２４等のろう材を供給して、半導体レーザ装置２０をブロック５１に搭載してもよい。
【００３３】
実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する前に、半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とを金属接合することで、保護膜１９を形成する際にサブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとの間に隙間が発生しないため、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとを接合するそれぞれの表面に保護膜粒子８が付着しない。実施の形態１の半導体レーザ装置２０、半導体装置５０は、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとを接合するそれぞれの表面に保護膜粒子８が付着しないので、半導体レーザ装置２０、半導体装置５０の駆動により発生した熱を効率よくサブマウントバー２１に排熱することができ、ＣＯＤ劣化など端面に起因する素子劣化が抑制できる。
【００３４】
また、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とを金属接合する接合工程と半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する保護膜形成工程とを同一装置内で実施することが可能であり、へき開技術で半導体レーザバー３のへき開端面１４を形成してから保護膜１９を形成までの工程を数時間で実施することが可能である。したがって、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、半導体レーザバー３のへき開端面１４が大気に晒されている時間が短いので、半導体レーザ装置２０、半導体装置５０の劣化要因の１つである半導体レーザバー３のへき開端面１４の自然酸化膜を従来よりも減少させることができる。
【００３５】
特許文献１の図３に示された保護膜形成方法は、半導体レーザのチップをサブマウントに固定して搭載すると共に、半導体レーザとサブマウントとをワイヤで接合した後に、保護膜形成の際に用いる治具（設置治具）に設置しているので、サブマウントの電極面を耐熱シートで保護する必要があり、作業工程が複雑で作業性が良くない問題がある。これに対して、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、バー形状の半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１を用いて、ステップＳ００２の治具設置工程、ステップＳ００３の接合工程、ステップＳ００４の保護膜形成工程を実行できる。実施の形態１の半導体装置製造方法は、半導体レーザ端面保護膜形成方法の工程の後に、接合された半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１を用いて、ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程、ステップＳ００６のブロック搭載工程を実行できる。すなわち、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、特許文献１の図３に示された保護膜形成方法におけるダイボンド工程、ワイヤ接合工程、耐熱シート被覆工程を実行することなく短時間に半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１を設置治具４０に設置でき、その後設置治具４０に設置された状態で半導体レーザバー３とサブマウントバー２１との接合工程及び半導体レーザバー３の保護膜形成工程を実行できる。このため、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、特許文献１の図３に示された保護膜形成方法に比べて作業性が優れている。
【００３６】
実施の形態１の半導体レーザ装置２０、半導体装置５０は、半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂ、サブマウントバー２１の金属層２３が共にパターンが形成されていない金属表面を有しているので、半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとサブマウントバー２１の金属層２３との接合面積を広くでき、半導体レーザバー３からサブマウントバー２１への放熱性を高めることができる。
【００３７】
実施の形態１の半導体装置製造方法及び半導体レーザ装置製造方法は、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法を含んでいるので、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法と同様の効果を奏する。実施の形態１の半導体レーザ装置２０は、半導体レーザバー３のへき開端面１４に自然酸化膜を少ない状態で保護膜１９が形成されているので、ＣＯＤ劣化など端面に起因する素子劣化を抑制することができる。また、実施の形態１の半導体レーザ装置２０は、半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとサブマウントバー２１の金属層２３との間に、保護膜粒子８が付着していないので、当該半導体レーザ装置２０の駆動により発生した熱を効率よくサブマウントバー２１に排熱することができ、ＣＯＤ劣化など端面に起因する素子劣化が抑制できる。実施の形態１の半導体装置５０は、実施の形態１の半導体レーザ装置２０を備えているので、実施の形態１の半導体レーザ装置２０と同様の効果を奏する。
【００３８】
以上のように、実施の形態１の半導体レーザ装置製造方法は、バー形状の半導体レーザである半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９が形成された半導体レーザ装置を製造する製造方法である。半導体レーザバー３は、へき開端面１４と異なる一方の面に表面電極１５ａが形成されており、一方の面と反対側の面に裏面電極１５ｂが形成されている。バー形状のサブマウントバー本体２２おける半導体レーザバー３と対向する表面に金属層２３を形成して、半導体レーザバー３が搭載されるバー形状のサブマウントバー２１を準備する材料準備工程と、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとが対向するように、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を交互に重ねて設置治具４０に設置する治具設置工程と、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３が設置された設置治具４０を昇温して、金属層２３と裏面電極１５ｂとを接合する接合工程と、接合工程の後に、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３が設置された設置治具４０を保護膜形成装置（端面保護膜形成装置６０）にて、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する保護膜形成工程と、を含んでいる。実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、設置治具４０に複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を交互に重ねて設置して、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとを接合した後に、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成するので、半導体レーザ（半導体レーザバー３）のへき開端面１４に保護膜を形成する際にサブマウント（サブマウントバー２１）と接合する側の半導体レーザ（半導体レーザバー３）の電極面（裏面電極１５ｂの面）への保護膜１９の付着を防止でき、自然酸化膜を従来よりも減少させた半導体レーザ（半導体レーザバー３）のへき開端面１４に保護膜１９を形成できる。
【００３９】
実施の形態２．
図２０は実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す図であり、図２１は実施の形態２に係る半導体装置を示す図である。図２２は図２０のサブマウントバーの鳥瞰図であり、図２３は図２２のサブマウントバーのｘ方向に垂直な断面図である。図２４、図２５、図２６は、それぞれ半導体レーザバー及び図２２のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。図２７、図２８は、それぞれ実施の形態２に係る接合工程を説明する図である。図２９、図３０は、それぞれ実施の形態２に係る保護膜形成工程を説明する図である。実施の形態２の半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０は、実施の形態１の半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０とは、サブマウントバー２１においてサブマウントバー本体２２の裏面に半田２５が形成されている点で異なる。実施の形態１と異なる部分について、主に説明する。なお、図２８、図２９、図３９では、端面保護膜形成装置６０を省略しており、隙間を誇張して表現している。
【００４０】
ステップＳ００１の材料準備工程にいて、サブマウントバー本体２２の裏面に半田２５が形成されたサブマウントバー２１を準備する。料準備工程のサブマウントバー準備工程にて、板状のＡｌＮ、ＳｉＣ等の半導体基板をバー形状に分離したサブマウントバー本体２２を作製し、半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂと接合させる面（表面）に、金属層２３を蒸着装置、スパッタ装置、メッキ技術等を用いて形成する。次に、サブマウントバー本体２２の金属層２３と反対側である裏面に錫銅（ＳｎＣｕ）、錫銀銅（ＳｎＡｇＣｕ）等の半田２５を蒸着装置、スパッタ装置等を用いて形成する。
【００４１】
ここで、サブマウントバー本体２２に形成する半田２５は、ステップＳ００３の接合工程の処理温度で溶融しない材料を選ぶ必要がある。例えば、ＳｎＣｕ半田の融点は、２３０℃である。例えば、半導体レーザバー３の表面電極１５ａ、裏面電極１５ｂを構成する膜の最表面が金であり、金属層２３が金の場合には、サブマウントバー２１と半導体レーザバー３とが金接合される。サブマウントバー２１と半導体レーザバー３とが金接合される処理温度を１５０〜２００℃で実施した場合、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ等の半田２５は溶融しない。例えば、ＳｎＡｇＣｕの融点は２１９℃である。さらに半田２５に金が含まれないため、半導体レーザバー３の表面電極１５ａと接合しない。中間体３４ｃの下側の中間体３４ｂにおける半導体レーザバー３ｂの表面電極１５ａと、中間体３４ｃにおけるサブマウントバー２１ｃの半田２５とは接合しない。すなわち、中間体３４の下側の中間体３４における半導体レーザバー３の表面電極１５ａと、中間体３４におけるサブマウントバー２１の半田２５とは接合しない。
【００４２】
材料準備工程のレーザバー準備工程、ステップＳ００２の治具設置工程、ステップＳ００３の接合工程、ステップＳ００４の保護膜形成工程、ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程は、実施の形態１と同様である。なお、ステップＳ００２の治具設置工程において、図２６のように半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂはサブマウントバー２１に形成された金属層２３と接触する。また、半導体レーザバー３の表面電極１５ａは、サブマウントバー２１の裏面の半田２５に接触しており、すなわちサブマウントバー２１に形成された金属層２３と接触しないようになっている。
【００４３】
ステップＳ００６のブロック搭載工程は、実施の形態１と異なる。ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程まで実行された半導体レーザ装置２０におけるサブマウントバー２１の裏面には半田２５が形成されているので、ステップＳ００６のブロック搭載工程において、半田２５を溶融させた状態で半導体レーザ装置２０をブロック５１に搭載する。半田２５が冷却されて固化することで、半導体レーザ装置２０がブロック５１に固定される。半田２５の溶融方法は、例えば半田鏝等の工具で溶融する方法、ブロック５１を半田２５の溶融温度以上に加熱する方法を用いることができる。
【００４４】
実施の形態２の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する前に、半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とを金属接合しており、接合工程と保護膜形成工程とを同一装置内で実施することが可能であり、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法と同様の効果を奏する。実施の形態２の半導体装置製造方法は、半導体レーザバー３と接合していないサブマウントバー２１の裏面に、ブロック搭載工程に必要な半田２５等のろう材が形成されており、別途半田等を供給する必要がなく、実施の形態１の半導体装置製造方法に比べて作業効率が向上する。
【００４５】
実施の形態２の半導体装置製造方法及び半導体レーザ装置製造方法は、実施の形態２の半導体レーザ端面保護膜形成方法を含んでいるので、実施の形態２の半導体レーザ端面保護膜形成方法と同様の効果を奏する。実施の形態２の半導体レーザ装置２０は、サブマウントバー２１の裏面に半田２５が形成されている以外は実施の形態１の半導体レーザ装置２０と同じ構造なので、実施の形態１の半導体レーザ装置２０と同様の効果を奏する。実施の形態２の半導体装置５０は、実施の形態２の半導体レーザ装置２０を備えているので、実施の形態２の半導体レーザ装置２０と同様の効果を奏する。
【００４６】
実施の形態３．
図３１は実施の形態３に係る半導体レーザ装置を示す図であり、図３２は実施の形態３に係る半導体装置を示す図である。図３３は実施の形態３に係る半導体レーザバーの鳥瞰図であり、図３４は図３３の半導体レーザバーのｙ方向に垂直な断面図である。図３５は、図３４の表面電極層を示す図である。図３６は図３１のサブマウントバーの鳥瞰図であり、図３７は図３６のサブマウントバーにおける裏面の金属層を示す図である。実施の形態３の半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０は、実施の形態２の半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０とは、半導体レーザバー３３の表面電極がパターン化された表面電極２６であり、サブマウントバー２１の裏面にパターン化された金属層２７が形成されている点で異なる。実施の形態１及び実施の形態２と異なる部分について、主に説明する。
【００４７】
一般的に複数の発光領域１８を有する半導体レーザバー３３の表面電極１５ａ、裏面電極１５ｂは、１つの発光領域１８を有する半導体レーザに効率的に分離する目的及び発光領域の位置認識する目的等のためパターニングされている。実施の形態３の半導体レーザバー３３は、図３４、図３５に示すように、第一電極層１１と第一電極層１１の表面に形成されると共にパターン化された第二電極層１０とを有する表面電極２６と、パターン化されていない裏面電極１５ｂとを備えている。第二電極層１０は、裏面電極１５ｂから遠方の表面が発光領域１８毎に分離された分離電極層である。第一電極層１１は、例えばＴｉ／Ｐｔの積層構造であり、第二電極層１０は金である。裏面電極１５ｂは、金のみ又は最表面が金である積層構造である。表面電極１５ａ、裏面電極１５ｂを構成する膜の最表面が金であることが望ましい。また、パターン化された第二電極層１０が形成されていない第一電極層１１の表面には絶縁膜９が形成されている。なお、図３１〜図３３では、半導体レーザバー３、３３の表面の絶縁膜９は省略されている。
【００４８】
実施の形態３のサブマウントバー２１は、図３６、図３７に示すように、パターン化されていない金属層２３と、パターン化された金属層２７とを備えている。金属層２３は実施の形態１と同じである。半導体レーザバー３３の裏面電極１５ｂの最表面が金である場合は、金属層２３は金が好ましい。パターン化された金属層２７は、複数の分離された金属パターン１２を有している。隣接する金属パターン１２間は非金属領域１３になっている。非金属領域１３は、例えばサブマウントバー本体２２の露出された裏面である。金属層２７は金等である。ここで、パターン化された金属層２７は、設置治具４０に半導体レーザバー３とサブマウントバー２１を設置したときに半導体レーザバー３にパターン化された表面電極２６の第二電極層１０とサブマウントバー２１の裏面のパターン化された金属層２７の金属パターン１２とが接触しないように金属パターン１２が形成されている。
【００４９】
実施の形態３の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、材料準備工程が実施の形態１及び２の半導体レーザ端面保護膜形成方法と異なる。ステップＳ００１の材料準備工程のサブマウントバー準備工程にて、ブロック５１と接合するサブマウントバー２１の裏面に、フォトリソグラフィー技術、金属層形成技術、エッチング技術を用いて、パターン化された金属層２７を形成する。金属層形成技術は、蒸着装置、スパッタ装置等を用いた金属層を形成する技術又はメッキ技術である。エッチング技術は、ドライエッチング又はウェットエッチングで金属層の一部をエッチング技術である。
【００５０】
ステップＳ００１の材料準備工程のレーザバー準備工程にて、第一電極層１１と第一電極層１１の表面に形成されると共にパターン化された第二電極層１０とを有する表面電極２６を半導体構造部１６の表面に形成する。パターン化された第二電極層１０は、フォトリソグラフィー技術、金属層形成技術、エッチング技術を用いて形成される。ステップＳ００２の治具設置工程、ステップＳ００３の接合工程、ステップＳ００４の保護膜形成工程、ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程は、実施の形態１と同様である。なお、ステップＳ００２の治具設置工程において、半導体レーザバー３にパターン化された表面電極２６の第二電極層１０とサブマウントバー２１の裏面のパターン化された金属層２７の金属パターン１２とが接触しないように中間体３４を配置する。
【００５１】
ステップＳ００６のブロック搭載工程にて、半導体レーザ装置２０をブロック５１に配置した後に半導体レーザ装置２０の金属層２７とブロック５１の金属層５３とを加熱して金属接合させることで、半導体レーザ装置２０をブロック５１に固定して搭載する。金属層２７及び金属層５３が共に金である場合は、半導体レーザ装置２０の金属層２７とブロック５１の金属層５３とが金接合される。例えば、ブロック搭載工程の加熱温度は、１５０〜２００℃である。
【００５２】
実施の形態２の半導体レーザ端面保護膜形成方法において、半導体レーザバー３のパターン化されていない表面電極１５ａの最表面が金であり、サブマウントバー２１の裏面に形成された金属を半田２５からパターン化されていない金に変更する場合を考える。この場合には、ステップＳ００３の接合工程で所望以外の部分、すなわちサブマウントバー２１の裏面の金と他の中間体３４の半導体レーザバー３のパターン化されていない表面電極１５ａとの間でも金接合が発生し、ステップＳ００４の保護膜形成工程の後、ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程において、中間体３４同士が接合してしまい分解ができなくなる問題がある。しかし、実施の形態３の半導体レーザ端面保護膜形成方法のように、半導体レーザバー３、３３の表面電極がパターン化された表面電極２６であり、サブマウントバー２１の裏面にパターン化された金属層２７が形成されている場合は、へき開端面１４に保護膜１９が形成された半導体レーザバー３３を有する半導体レーザ装置２０を個別に設置治具４０から取り出すことができる。
【００５３】
実施の形態３の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、半導体レーザバー３の表面電極がパターン化された表面電極２６であり、サブマウントバー２１の裏面にパターン化された金属層２７が形成されており、ステップＳ００２の治具設置工程において、半導体レーザバー３にパターン化された表面電極２６の第二電極層１０とサブマウントバー２１の裏面のパターン化された金属層２７の金属パターン１２とが接触しないように中間体３４を配置するので、ステップＳ００３の接合工程において所望の部分すなわち半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとサブマウントバー２１の金属層２３と間のみ金接合等による金属接合部６１が形成でき、他の部分に金接合等による金属接合部が形成されない。
【００５４】
実施の形態３の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する前に、半導体レーザバー３とサブマウントバー２１とを金属接合しており、接合工程と保護膜形成工程とを同一装置内で実施することが可能であり、実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法と同様の効果を奏する。実施の形態３の半導体装置製造方法は、実施の形態２の半導体装置製造方法と異なり、ステップＳ００６のブロック搭載工程において半導体レーザ装置２０とブロック５１とを金接合を用いて搭載することができる。金は半田よりも熱伝導率が高いため、サブマウントバー２１とブロック５１との間の放熱性が向上することができる。実施の形態３の半導体装置製造方法は、半導体レーザ装置２０とブロック５１とを金接合を用いて搭載することができるので、実施の形態２の半導体装置製造方法に比べて半導体レーザ装置２０とブロック５１との間の放熱性を向上することができる。したがって、実施の形態３の半導体装置５０は、実施の形態２の半導体装置５０に比べて半導体レーザ装置２０とブロック５１との間の放熱性を向上することができる。なお、半導体レーザ装置２０のパターン化された金属層２７とブロック５１の金属層５３との接合面積は、実施の形態２の半導体装置５０における半導体レーザ装置２０の半田２５とブロック５１の金属層５３との接合面積よりも小さくなるが、半導体レーザバー３からブロック５１までの距離がサブマウントバー２１の厚みになっているので、放熱性に問題はない。
【００５５】
実施の形態３の半導体装置製造方法及び半導体レーザ装置製造方法は、実施の形態３の半導体レーザ端面保護膜形成方法を含んでいるので、実施の形態３の半導体レーザ端面保護膜形成方法と同様の効果を奏する。実施の形態３の半導体レーザ装置２０は、サブマウントバー２１の裏面にパターン化された金属層２７が形成され、半導体レーザバー３３の表面にパターン化された表面電極２６が形成されている以外は実施の形態１の半導体レーザ装置２０と同じ構造なので、実施の形態１の半導体レーザ装置２０と同様の効果を奏する。実施の形態３の半導体装置５０は、実施の形態３の半導体レーザ装置２０を備えているので、実施の形態３の半導体レーザ装置２０と同様の効果を奏する。
【００５６】
なお、今まで、半導体レーザ装置２０が複数の発光領域１８を有する例で説明したが、半導体レーザ装置２０が発光領域１８毎に分離されていてもよい。すなわち、ステップＳ００５の半導体レーザ装置搬出工程の後に、半導体レーザ装置２０すなわち半導体レーザバー３３、サブマウントバー２１を発光領域１８毎に切断して、１つの発光領域１８を有する小片の半導体レーザ装置２０を製造してもよい。この場合でも、小片の半導体レーザ装置２０はバー形状の半導体レーザバー３及びサブマウントバー２１を有する半導体レーザ装置２０と同様の効果を奏する。
【００５７】
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５８】
３、３ａ、３ｂ、３ｃ…半導体レーザバー、８…保護膜粒子（材料粒子）、１０…第二電極層（分離電極層）、１２…金属パターン、１４…へき開端面、１５ａ…表面電極、１５ｂ…裏面電極、１８…発光領域、１９…保護膜、２０…半導体レーザ装置、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…サブマウントバー、２２…サブマウントバー本体、２３…金属層、２５…半田、２６…表面電極、３３…半導体レーザバー、４０…設置治具、４１…開口部材（第一開口部材、第二開口部材）、４２…固定プレート、４３…開口、４６…プッシャ、５０…半導体装置、６０…端面保護膜形成装置（保護膜形成装置）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年6月25日(2021.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バー形状の半導体レーザである半導体レーザバーのへき開端面に保護膜が形成された半導体レーザ装置を製造する半導体レーザ装置製造方法であって、
前記半導体レーザバーは、前記へき開端面と異なる一方の面に表面電極が形成されており、前記一方の面と反対側の面に裏面電極が形成されており、
バー形状のサブマウントバー本体における前記半導体レーザバーと対向する表面に金属層を形成して、前記半導体レーザバーが搭載されるバー形状のサブマウントバーを準備する材料準備工程と、
前記サブマウントバーの前記金属層と前記半導体レーザバーの前記裏面電極とが対向するように、複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを交互に重ねて設置治具に設置する治具設置工程と、
複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーが設置された前記設置治具を昇温して、前記金属層と前記裏面電極とを接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーが設置された前記設置治具を用いて保護膜形成装置にて、前記半導体レーザバーの前記へき開端面に前記保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含む半導体レーザ装置製造方法。
【請求項２】
前記接合工程は、前記保護膜形成装置にて実行する、請求項１記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項３】
前記保護膜形成工程において、前記半導体レーザバーにおける一方の前記へき開端面に前記保護膜を形成した後に、前記設置治具を分解することなく、前記半導体レーザバーにおける他方の前記へき開端面に前記保護膜を形成する、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項４】
前記保護膜形成工程において、前記半導体レーザバーにおける一方の前記へき開端面に前記保護膜を形成した後に、前記保護膜の材料粒子が前記半導体レーザバーにおける他方の前記へき開端面に到達するように前記設置治具の向きを変更して、前記半導体レーザバーにおける他方の前記へき開端面に前記保護膜を形成する、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項５】
前記金属層が金であり、前記裏面電極の前記金属層に対向する最表面が金である、請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項６】
前記材料準備工程において、前記サブマウントバーの前記金属層と反対側の面に半田を形成する、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項７】
前記半導体レーザバーは、複数の発光領域を有しており、
前記表面電極は、前記裏面電極から遠方の表面が前記発光領域毎に分離された分離電極層を有しており、
前記材料準備工程において、前記サブマウントバーの前記金属層と反対側の面に、前記治具設置工程の際に前記分離電極層と接触しないように分離された金属パターンを形成する、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【請求項８】
前記設置治具は、固定プレートと、固定プレートに固定されると共に開口を有する第一開口部材及び第二開口部材と、前記複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを押圧するプッシャと、を有し、
前記治具設置工程において、前記半導体レーザバーの一方の前記へき開端面及び他方の前記へき開端面がそれぞれ前記第一開口部材及び前記第二開口部材の前記開口から露出するように、複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを前記設置治具に配置し、前記プッシャにより複数の前記サブマウントバー及び前記半導体レーザバーを前記固定プレートに押圧された状態で前記設置治具に固定して設置する、請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置製造方法は、バー形状の半導体レーザである半導体レーザバーのへき開端面に保護膜が形成された半導体レーザ装置を製造する製造方法である。半導体レーザバーは、へき開端面と異なる一方の面に表面電極が形成されており、一方の面と反対側の面に裏面電極が形成されている。バー形状のサブマウント本体おける半導体レーザバーと対向する表面に金属層を形成して、半導体レーザバーが搭載されるバー形状のサブマウントバーを準備する材料準備工程と、サブマウントバーの金属層と半導体レーザバーの裏面電極とが対向するように、複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーを交互に重ねて設置治具に設置する治具設置工程と、複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーが設置された設置治具を昇温して、金属層と裏面電極とを接合する接合工程と、接合工程の後に、複数のサブマウントバー及び半導体レーザバーが設置された設置治具を用いて保護膜形成装置にて、半導体レーザバーのへき開端面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含んでいる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
一方のへき開端面１４に保護膜１９が形成された後に、図１９に示すように、端面保護膜形成装置６０の回転機構（図示せず）により設置治具４０を１８０度回転させ、他のへき開端面１４に保護膜粒子８を付着させ、保護膜１９を形成する。すなわち、保護膜形成工程において、半導体レーザバー３における一方のへき開端面１４に保護膜１９を形成した後に、設置治具４０を分解することなく、かつ保護膜１９の材料粒子である保護膜粒子８が半導体レーザバー３における他方のへき開端面１４に到達するように設置治具４０の向きを変更して、半導体レーザバー３における他方のへき開端面１４に保護膜１９を形成する。なお、図１８、図１９では、右から左へ保護膜粒子８が進行している例を示した。また、３つの中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃが熱膨張により、隣接する中間体との間にわずかな隙間ができている状態を示した。この際に、サブマウントバー２１の裏面と半導体レーザバー３の表面電極１５ａとは凹凸があり、かつ設置治具４０がプッシャ４６により押圧していると共に各中間体３４ａ、３４ｂ、３４ｃをｘ方向、ｙ方向、ｚ方向へ移動することを抑制しているため、保護膜粒子８が進行する上流側（ｙ方向の正側）のへき開端面１４から下流側（ｙ方向の負側）のへき開端面１４まで隙間が達する可能性は極めて少ない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
なお、回転機構は、端面保護膜形成装置６０に設けられたサブチャンバーに設けられていてもよい。この場合、サブチャンバーに設置治具４０を一度戻して反転させた後に端面保護膜形成装置６０に再度設置してから、保護膜１９を形成する。端面保護膜形成装置６０における保護膜１９を形成するメインチャンバー又はサブチャンバーに回転機構が設置されている場合には、設置治具４０を大気中に出さないので、へき開端面１４に形成される自然酸化膜を格段に低減することができる。端面保護膜形成装置６０に回転機構がない場合は、一方のへき開端面１４に保護膜１９が形成された後に、端面保護膜形成装置６０から取り出して搬送装置等で設置治具４０を反転させて、端面保護膜形成装置６０に再度設置した後に他のへき開端面１４に保護膜１９を形成する。保護膜形成工程の途中に端面保護膜形成装置６０の外部取り出す場合であっても、半導体レーザにへき開端面形成後にサブマウントへのダイボンディング、ワイヤ接合、耐熱シート被覆の工程の後にへき開対面に保護膜を形成する特許文献１の端面保護膜形成方法に比べて、へき開端面１４に形成される自然酸化膜を低減することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
以上のように、実施の形態１の半導体レーザ装置製造方法は、バー形状の半導体レーザである半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９が形成された半導体レーザ装置を製造する製造方法である。半導体レーザバー３は、へき開端面１４と異なる一方の面に表面電極１５ａが形成されており、一方の面と反対側の面に裏面電極１５ｂが形成されている。バー形状のサブマウントバー本体２２おける半導体レーザバー３と対向する表面に金属層２３を形成して、半導体レーザバー３が搭載されるバー形状のサブマウントバー２１を準備する材料準備工程と、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとが対向するように、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を交互に重ねて設置治具４０に設置する治具設置工程と、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３が設置された設置治具４０を昇温して、金属層２３と裏面電極１５ｂとを接合する接合工程と、接合工程の後に、複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３が設置された設置治具４０を用いて保護膜形成装置（端面保護膜形成装置６０）にて、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成する保護膜形成工程と、を含んでいる。実施の形態１の半導体レーザ端面保護膜形成方法は、設置治具４０に複数のサブマウントバー２１及び半導体レーザバー３を交互に重ねて設置して、サブマウントバー２１の金属層２３と半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂとを接合した後に、半導体レーザバー３のへき開端面１４に保護膜１９を形成するので、半導体レーザ（半導体レーザバー３）のへき開端面１４に保護膜を形成する際にサブマウント（サブマウントバー２１）と接合する側の半導体レーザ（半導体レーザバー３）の電極面（裏面電極１５ｂの面）への保護膜１９の付着を防止でき、自然酸化膜を従来よりも減少させた半導体レーザ（半導体レーザバー３）のへき開端面１４に保護膜１９を形成できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
実施の形態２．
図２０は実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す図であり、図２１は実施の形態２に係る半導体装置を示す図である。図２２は図２０のサブマウントバーの鳥瞰図であり、図２３は図２２のサブマウントバーのｘ方向に垂直な断面図である。図２４、図２５、図２６は、それぞれ半導体レーザバー及び図２２のサブマウントバーを設置治具に設置する方法を説明する図である。図２７、図２８は、それぞれ実施の形態２に係る接合工程を説明する図である。図２９、図３０は、それぞれ実施の形態２に係る保護膜形成工程を説明する図である。実施の形態２の半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０は、実施の形態１の半導体レーザ装置２０及び半導体装置５０とは、サブマウントバー２１においてサブマウントバー本体２２の裏面に半田２５が形成されている点で異なる。実施の形態１と異なる部分について、主に説明する。なお、図２８、図２９、図３０では、端面保護膜形成装置６０を省略しており、隙間を誇張して表現している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ステップＳ００１の材料準備工程において、サブマウントバー本体２２の裏面に半田２５が形成されたサブマウントバー２１を準備する。材料準備工程のサブマウントバー準備工程にて、板状のＡｌＮ、ＳｉＣ等の半導体基板をバー形状に分離したサブマウントバー本体２２を作製し、半導体レーザバー３の裏面電極１５ｂと接合させる面（表面）に、金属層２３を蒸着装置、スパッタ装置、メッキ技術等を用いて形成する。次に、サブマウントバー本体２２の金属層２３と反対側である裏面に錫銅（ＳｎＣｕ）、錫銀銅（ＳｎＡｇＣｕ）等の半田２５を蒸着装置、スパッタ装置等を用いて形成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2020188695.tif 000040
【国際調査報告】
2020188695.tif 000041
2020188695.tif 000042
2020188695.tif 000043
2020188695.tif 000044