(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び前記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、前記表面電極に信号を印加して前記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、前記レーザ光出射面から発生する出力光を前記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して前記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、前記レーザ素子の近傍にマークを形成するとともに、前記光ファイバーにこの先端に突起部を有するカンチレバーを設け、前記マークを前記カンチレバーの突起部で検知することによって前記光ファイバーを位置合わせすることを特徴とする半導体レーザ装置の評価方法。
【請求項２】
導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び前記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、前記表面電極に信号を印加して前記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、前記レーザ光出射面から発生する出力光を前記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して前記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、前記ウエハを熱伝導性ラバーを介して前記チャック上に載置し、前記ウエハの発熱を放散することを特徴とする半導体レーザ装置の評価方法。
【請求項３】
導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び前記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、前記表面電極に信号を印加して前記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、前記レーザ光出射面から発生する出力光を前記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して前記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、前記ウエハをヘリウムチャックを介して前記チャック上に載置し、前記ウエハの発熱を放散することを特徴とする半導体レーザ装置の評価方法。
【請求項４】
導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び前記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、前記表面電極に信号を印加して前記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、前記レーザ光出射面から発生する出力光を前記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して前記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、前記レーザ素子に形成した表面電極にヒートシンクを接触させ、前記レーザ素子の発熱を放散することを特徴とする半導体レーザ装置の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光通信等に用いる半導体レーザ装置の製造方法及び評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７（ａ）〜（ｇ）は、半導体レーザ装置の従来の製造方法及び評価方法を示す斜視図である。図において、１は半導体レーザ装置の基板となるウエハ、３は導波路、４は各導波路３を分離するための分離溝、５は絶縁膜、６は表面電極、７はレーザ素子、８は低反射率コーティング、９は高反射率コーティング、１０は光ファイバー１１を備えたレーザ特性測定装置で、特開平２―１３４８８８号公報に示されたものである。
【０００３】
図７（ａ）に示すウエハ１上に、図７（ｂ）のウエハ１の部分拡大図に示すように複数の導波路３を形成する。導波路３の形成は、従来から知られているように、例えば、ｐ―ＩｎＰからなるウエハ１上に、ｐ―ＩｎＰからなる下クラッド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層を順次形成した後、導波路３を残してエッチングを行い、さらに、ｐ―ＩｎＰからなるバッファ層、ｎ―ＩｎＰからなる上クラッドおよびｎ+―ＩｎＰからなるコンタクト層を順次形成して導波路３を埋め込む構造にする。
【０００４】
次に、図７（ｃ）に示すように、各導波路３を分離するための分離溝４をウエットエッチングで形成した後、例えばＳｉＯ2などの絶縁膜５を図７（ｄ）に示すように形成し、さらに、導波路３上方及び電極６を形成する面の絶縁膜５をエッチングで除去し、図７（ｅ）のように、金などからなる表面電極６を形成する。
【０００５】
次に、導波路３と垂直な面が現れる角度、すなわちレーザ光出射部が現れる角度にへき開し、図７（ｆ）に示すように、レーザ素子７が並列したバー状態にする。次に、レーザ光が出射する出射面側前面にＡｌ2Ｏ3などからなる低反射率コーティング８を施し、出射面と反対側の面にＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉの多層膜などからなる高反射率コーティング９を施す。
【０００６】
次に、図７（ｇ）に示すように、バー状態のレーザ素子７に電流を印加し、レーザ素子７から発生するレーザ光を光ファイバー１１に導入し、レーザ特性測定装置１０で測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示したような従来の製造工程及び評価方法においては、多数のバー状態のレーザ素子７に分割されているので、低反射率コーティング８と高反射率コーティング９とを良品不良品にかかわらず、レーザ素子７のバー状態の数だけ多数回にわたってコーティングしなければならない。現状における通信用レーザのウエハ１内の良品は数％のレベルであるため、多数回にわたるコーティングのほとんどが無駄になって加工費が非常に高くなり、コスト低減の大きな問題点の一つになっている。
【０００８】
また、ウエハ１内のレーザ素子７を結晶方位に沿ったへき開によってバー状態にするために、導波路３及び電極６等のパターンを結晶方位に合わせるための高精度アライメント機構を備えたウエハプロセス装置が必要であった。さらに、ウエハ１の結晶方位を示す切り欠きであるオリエンテーションフラットも結晶方位に高精度に合わせた特殊仕様のものが必要とされ、ウエハ１の価格も高いものが必要とされていた。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するもので、製造コストを大幅に低減するとともに、高精度アライメントを必要としないものとし、さらに、通常仕様のオリエンテーションフラットを使用できるようにしてウエハの価格を大幅に低減することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び上記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、上記表面電極に信号を印加して上記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、上記レーザ光出射面から発生する出力光を上記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して上記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、レーザ素子の近傍にマークを形成するとともに、光ファイバーにこの先端に突起を有するカンチレバーを形成し、上記マークを上記カンチレバーの突起で検知することによって上記光ファイバーを位置合わせするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び上記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、上記表面電極に信号を印加して上記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、上記レーザ光出射面から発生する出力光を上記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して上記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、ウエハを熱伝導性ラバーを介してチャック上に載置し、上記ウエハの発熱を放散するものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び上記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、上記表面電極に信号を印加して上記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、上記レーザ光出射面から発生する出力光を上記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して上記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、ウエハをヘリウムチャックを介してチャック上に載置し、上記ウエハの発熱を放散するものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、導波路と、この導波路と垂直なレーザ光出射面及びレーザ光反射面と、表面電極とを有する複数のレーザ素子及び上記レーザ光反射面と対向するフォトダイオードとを配設したウエハを、チャック上に載置し、順次、上記表面電極に信号を印加して上記レーザ素子及びフォトダイオードを動作させ、上記レーザ光出射面から発生する出力光を上記レーザ光出射面に位置合わせした光ファイバーに導入して上記レーザ素子の特性を評価する半導体レーザ装置の評価方法において、レーザ素子に形成した表面電極にヒートシンクを接触させ、上記レーザ素子の発熱を放散するものである。
【００１４】
【作用】
請求項１に係る発明によれば、レーザ光出射面とレーザ光反射面を有する複数のレーザ素子をウエハ上に形成するとともに、レーザ素子のレーザ光反射面と対向して配置されたフォトダイオードを多数形成し、ウエハ状態でレーザ素子の良否が判定でき、良品のみを選択しパッケージなどの組み立てをすることができるので、従来、価格の多くの割合を占めていた加工費を大幅に低減することができるだけでなく、光ファイバーの位置合わせが容易にできる。
【００１５】
請求項２〜４に係る発明によれば、レーザ光出射面とレーザ光反射面を有する複数のレーザ素子をウエハ上に形成するとともに、レーザ素子のレーザ光反射面と対向して配置されたフォトダイオードを多数形成し、ウエハ状態でレーザ素子の良否が判定でき、良品のみを選択しパッケージなどの組み立てをすることができるので、従来、価格の多くの割合を占めていた加工費を大幅に低減することができるだけでなく、測定時におけるレーザ素子の発熱を放散し正確な評価をすることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、ウエハ及びチャックとの接触面積を大きくして熱放散を効率的に行うことができる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、熱伝導性のよいヘリウムチャックによって、熱放散を効率的に行うことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、レーザ素子の表面電極側から熱放散する事ができるので、ウエハの厚さを厚くすることができ、取扱いが容易になる。
【００１９】
【実施例】
実施例１．
図１は、本発明の一実施例になる半導体レーザ装置の製造工程及び評価方法を示す斜視図（ａ）〜（ｄ）及び断面図（ｅ），（ｆ）で、従来と同じ符号は同一箇所または相当部分を示し、説明は省略する。図において、１２は導波路端面形成溝、１３はレーザ光出射面、１４はレーザ光反射面、１５は絶縁膜を兼ねた低反射率コーティング膜、１６は絶縁膜を兼ねた高反射率コーティング膜、１７はフォトダイオード、１８は評価機構であり、評価機構１８は、信号入力部１９、高周波プローブ２０、光ファイバー２１、微動機構２２及び図示しない光スペクトラムアナライザーを備える。
【００２０】
まず、図１（ａ）に示す、通常のオリエンテーションフラットを有するウエハ１上に、図１（ｂ）のウエハ１の部分拡大図に示すように複数の導波路３を形成する。導波路３の形成は、従来から知られているように、例えば、ｐ―ＩｎＰからなるウエハ１上にｐ―ＩｎＰからなる下クラッド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層を順次形成した後、導波路３を残してエッチングを行い、さらに、ｐ―ＩｎＰからなるバッファ層、ｎ―ＩｎＰからなる上クラッドおよびｎ+―ＩｎＰからなるコンタクト層を順次形成して導波路３を埋め込む構造にする。
【００２１】
次に、図１（ｃ）に示すように、各導波路３を分離するための分離溝４と導波路端面形成溝１２を同時にドライエッチングで形成し、レーザ光出射面１３とレーザ光反射面１４とを有するレーザ素子７及びフォトダイオード１７を得る。この工程において、分離溝４をウエットエッチングで形成し、導波路端面形成溝１２をドライエッチングで形成してもよい。導波路端面形成溝１２をドライエッチングで形成することによって、レーザ光出射面１３とレーザ光反射面１４は良好なレーザ光出力面が得られる。
【００２２】
次に、図１（ｄ）に示すように、レーザ光出射面１３及びレーザ光反射面１４の斜め前方からそれぞれ、Ａｌ2Ｏ3などからなる低反射率コーティング膜１５及びＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉの多層膜などからなる高反射率コーティング膜１６を成膜する。低反射率コーティング膜１５及び高反射率コーティング膜１６は導波路３上方を含む全面にも成膜されるので、これを絶縁膜として兼用することができる。
【００２３】
次に、導波路３上方及び電極６形成面の低反射率コーティング膜１５及び高反射率コーティング膜１６をエッチングによって除去し、金などからなる電極６を形成して、ウエハ１上にフォトダイオード１７を備えた多数のレーザ素子７を形成する。
【００２４】
次に、図１（ｅ）に示すように、ウエハ１上のレーザ素子７に、評価機構１８の信号入力部１９から高周波プローブ２０を介して信号を印加してレーザ素子７を作動させ、微動機構２２によってレーザ素子７のレーザ光出射面１３に配置した光ファイバー２１から送られたレーザ光を図示しない光スペクトルアナライザーで測定しレーザ素子７の良否を判定する。また、この時、レーザ素子７のレーザ光反射面１４に対向して配置されたフォトダイオード１７は、レーザ光反射面１４からのレーザ光を受け、レーザ素子７の動作状態の良否を判定する。
【００２５】
次に、図１（ｆ）に示すように、ダイシングソーでフォトダイオード１７を備えた状態でレーザ素子７個々に分離し、その後、良品のみパッケージに組み込む。
【００２６】
以上のように、ウエハ１上に、複数の導波路３を形成し、導波路３に沿った分離溝４及び導波路３と垂直方向の導波路端面形成溝１２とをドライエッチングで形成することによってレーザ光出射面１３とレーザ光反射面１４を有する複数のレーザ素子７をウエハ１上に形成するとともに、レーザ素子７のレーザ光反射面１４と対向して配置されたフォトダイオード１７を多数形成したので、ウエハ状態でレーザ素子７の良否が判定できるとともに、低反射率コーティング膜１５と高反射率コーティング膜１６の成膜は１回ですみ、さらに、良品のみパッケージなどの組み立てをするので、従来、価格の多くの割合を占めていた加工費を大幅に低減することができる。
【００２７】
また、レーザ光出射面１３とレーザ光反射面１４の形成をへき開ではなくドライエッチングによって行うので、厳密な結晶方位の規制は必要とせず、ウエハ１は通常のオリエンテーションフラットを有するものが使用でき、材料コストを大幅に低減できるとともに、高精度アライメント機構を備えたウエハプロセス装置を必要とせず、製造が容易になる。
【００２８】
なお、ダイシングソーによる切断位置をレーザ素子７のレーザ光出射面１３から離しすぎると、図２に示すように切断端部で反射するいわゆるケラレ光２３が発生するので、切断位置はできるだけレーザ光出射面１３に近付ける必要がある。
【００２９】
実施例２．
図１（ｅ）に示した、ウエハ状態での評価方法において、レーザ素子７から発生する熱を効率よく逃がすようにすることが肝要で、そのためにウエハ１の厚さは、例えば１００μｍとするなどの工夫が必要である。
【００３０】
図３は、ウエハ１を載置し固定するチャック２４の上面に熱伝導性ラバーあるいはヘリウムチャック２５を設け、チャック２４（ヒートシンク）に熱を放散させるようにしたものである。また、熱伝導性ラバー２５を用いることによって、ウエハ１及びチャック２４との接触面積が大きくなり、発熱を効率よく逃がすことができる。また、ヘリウムチャック２５は熱伝導性が極めてよいので、発熱を効率よく逃がすことができる。
【００３１】
次に肝要なことは、ウエハ１上に多数形成されたレーザ素子７を順次評価するために、高周波プローブ２０と光ファイバー２１を順次移動させ、高周波プローブ２０を電極６に位置合わせするとともに、光ファイバー２１をレーザ光出射面１３の最適位置に位置合わせすることである。
【００３２】
図３において、移動機構２６は高周波プローブ２０と光ファイバー２１を一体に３軸方向に移動させる機構であり、微動機構２２は光ファイバー２１を最適位置に駆動する機構である。
【００３３】
まず、移動機構２６によって、高周波プローブ２０を測定すべきレーザ素子７の電極６に位置合わせし、接触させる。信号入力部１９に高周波プローブ２０を介して信号を印加してレーザ素子７を動作させ、次に、微動機構２２によって光ファイバー２１に入るレーザ光量が最大となるように光ファイバー２１を位置合わせする。
【００３４】
次に、高周波変調信号を高周波プローブ２０から印加しながら、出力レーザ光を光スペクトラムアナライザでモニターし、順次ウエハ１上のレーザ素子７を評価し良否を判定する。
【００３５】
本実施例は、上記のように、チャック２４（ヒートシンク）に熱を放散させるための熱伝導性ラバーあるいはヘリウムチャック２５を設け、高周波プローブ２０と光ファイバー２１を一体に３軸方向に移動させる移動機構２６と、光ファイバー２１を最適位置に駆動する微動機構２２とを設けたので、ウエハ状態で多数のレーザ素子７のレーザ特性を評価することができる。
【００３６】
実施例３．
レーザ光出射面の大きさは、例えば、０．１μｍ×１．３μｍのように非常に小さく、０．１μｍ以下の精度で位置合わせする必要がある。
【００３７】
図３において、微動機構２２はピエゾ素子を用いたもので、原子間力顕微鏡のカンチレバーの微動機構に用いられているように、数オングストロームのステップで１００μｍ程度の移動ができるとともに、微動機構２２を小さくすることができる。
【００３８】
実施例４．
実施例２において、図３に示したように、レーザ素子７の発熱をチャック２４に放散させるようにするために、ウエハ１の厚さを薄くした。そのため、ウエハ１が割れ易く、取り扱いが極めて困難になるという問題があった。
【００３９】
本実施例は、図４に示すように、表面電極６にヒートシンク２７を圧し当て、ヒートシンク２７に発熱を放散させるもので、ウエハ１の厚さを薄くする必要がなく、ウエハ１の取り扱いが極めて楽になるとともに、ウエハ１の厚さを調整するための研削工程等が不要になる。
【００４０】
なお、ヒートシンク２７と表面電極６との熱伝導性をよくするために、ヒートシンク２７の電極６との接触面にＩｎ（インジウム）等を用いてもよく、また、アピエゾングリース等のグリース類あるいはフロリナート等の溶剤を塗布してもよい結果が得られる。
【００４１】
実施例５．
図５は光ファイバーのアライメント方法を説明する平面図である。１はウエハ、７はウエハ１上に多数形成され、表面電極６を有するレーザ素子、１３はレーザ光出射面、１７はフォトダイオード、２１は光ファイバー、２８は各レーザ素子７の近傍に設けられた第１のマーク、２９は光ファイバー２１に設けられた第２のマークである。
【００４２】
表面電極６に図示していない高周波プローブを接触させた後、上方から第１のマーク２８をモニターで観察し、画像処理により第１のマーク２８の位置座標を検知する。予め入力した第２のマーク２９の位置座標と第１のマーク２８の位置座標から３軸方向の微小移動量が求められ、図示していない微動機構で前記微小移動量だけ移動して、光ファイバー２１の先端をレーザ光出射面１３に位置合わせすることができる。
【００４３】
実施例６．
図６は光ファイバーのアライメント方法の他の実施例を説明する斜視図である。図において、３０はウエハ１の上に形成された凹部または凸部からなるクロス状マーク、２は光ファイバー２１の先端部の下面に設けられ突起部３１を有するカンチレバー、３２は光ファイバー２１のコア部である。
【００４４】
微動機構で光ファイバー２１を駆動し、カンチレバー２の突起部３１とウエハ１表面との原子間力を検知し、凹部または凸部３０クロス部にカンチレバー２の突起部３１の先端を移動させることによって、光ファイバー２１の先端部をレーザ光出射面に位置合わせすることができる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、レーザ光出射面とレーザ光反射面を有する複数のレーザ素子をウエハ上に形成するとともに、レーザ素子のレーザ光反射面と対向して配置されたフォトダイオードを多数形成し、ウエハ状態でレーザ素子の良否が判定でき、良品のみを選択しパッケージなどの組み立てをすることができるので、従来、価格の多くの割合を占めていた加工費を大幅に低減することができるだけでなく、光ファイバーの位置合わせが容易にできる。
【００４６】
請求項２〜４に係る発明によれば、レーザ光出射面とレーザ光反射面を有する複数のレーザ素子をウエハ上に形成するとともに、レーザ素子のレーザ光反射面と対向して配置されたフォトダイオードを多数形成し、ウエハ状態でレーザ素子の良否が判定でき、良品のみを選択しパッケージなどの組み立てをすることができるので、従来、価格の多くの割合を占めていた加工費を大幅に低減することができるだけでなく、測定時におけるレーザ素子の発熱を放散し正確な評価をすることができる。
【００４７】
請求項２に係る発明によれば、ウエハ及びチャックとの接触面積を大きくして熱放散を効率的に行うことができる。
【００４８】
請求項３に係る発明によれば、熱伝導性のよいヘリウムチャックによって、熱放散を効率的に行うことができる。
【００４９】
請求項４に係る発明によれば、レーザ素子の表面電極側から熱放散する事ができるので、ウエハの厚さを厚くすることができ、取扱いが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例になる製造法及び評価方法を示す斜視図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び断面図（ｅ）、（ｆ）である。
【図２】  ケラレ光の発生を説明する断面図である。
【図３】  本発明の他の実施例になる評価方法を示す断面図である。
【図４】  本発明の他の実施例になる評価方法を示す断面図である。
【図５】  本発明の他の実施例になる評価方法を示す平面図である。
【図６】  本発明の他の実施例になる評価方法を示す斜視図である。
【図７】  従来の製造方法及び評価方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ウエハ、２  カンチレバー、３  導波路、４  分離溝、５  絶縁膜、６  表面電極、７  レーザ素子、８  低反射率コーティング、９  高反射率コーティング、１０  レーザ特性測定装置、１１及び２１  光ファイバー、１２  導波路端面形成溝、１３  レーザ光出射面、１４  レーザ光反射面、１５  低反射率コーティング膜、１６  高反射率コーティング膜、１７  フォトダイオード、１８  評価機構、１９  信号入力部、２０  高周波プローブ、２２  微動機構、２３  ケラレ光、２４  チャック、２５  熱伝導性ラバーあるいはヘリウムチャック、２６  移動機構、２７  ヒートシンク、２８  第１のマーク２８、２９  第２のマーク、３０  クロス部、３１  突起部、３２  コア部
【図１】
0003755160.tif 000002
【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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