(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムの一つの垂直面に半導体レーザチップがダイボンドされており、この一つの垂直面に対して一定の角度を有するステムの他の面に、半導体レーザチップの後面からの光出力を受光する受光用半導体チップがダイボンドされている半導体レーザ装置を製造する際に用いられるダイボンド装置であって、
前記ステムの垂直面から前記受光用半導体チップ端部までの距離を距離Ｘとし、前記半導体レーザチップの前面からの光出力および前記受光用半導体チップのモニタ電流のそれぞれが設計値となっているときの、前記半導体レーザチップの後面からの光出力に対する前記距離Ｘの相関関係が実測により予め求められており、
前記半導体レーザチップを前記ステムにダイボンドする第１ダイボンド手段と、前記半導体レーザチップに電流を流す電流供給手段と、この電流供給手段から電流が供給されている状態において、前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定する第１光測定手段と、前記相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離を決定して、前記受光用半導体チップのダイボンド位置を決めるダイボンド位置決定手段と、決定したダイボンド位置に前記受光用半導体チップをダイボンドする第２ダイボンド手段とを備えたことを特徴とするダイボンド装置。
【請求項２】
前記半導体レーザチップの前面からの光出力を測定する第２光測定手段をさらに備えており、前記第１測定手段は、前記電流供給手段から前記半導体レーザチップに供給される電流を増加させていくことによって、前記第２光測定手段で測定される光出力が設計値になったとき、前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するものである請求項１記載のダイボンド装置。
【請求項３】
前記第１ダイボンド手段は、前記半導体レーザチップをサブマウントを介して前記ステムにダイボンドするものである請求項１記載のダイボンド装置。
【請求項４】
ステムの一つの垂直面に半導体レーザチップをダイボンドし、この一つの垂直面に対して一定の角度を有する他ステムの他の面に前記半導体レーザチップの後面からの光出力を受光する受光用半導体チップをダイボンドするダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法であって、
前記ステムの垂直面から前記受光用半導体チップ端部までの距離を距離Ｘとし、前記半導体レーザチップの前面からの光出力および前記受光用半導体チップのモニタ電流のそれぞれが設計値となっているときの、前記半導体レーザチップの後面からの光出力に対する前記距離Ｘの相関関係が実測により予め求められており、
半導体レーザチップをステムにダイボンドするステップと、
前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するステップと、
前記相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離を決定して、受光用半導体チップのダイボンド位置を決めるステップと、
このダイボンド位置に前記受光用半導体チップをダイボンドするステップとからなることを特徴とするダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するステップが、前記半導体レーザチップに供給される電流を増加させていくことによって、半導体レーザチップの前面からの光出力が設計値になったときに実施される請求項４記載のダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体レーザチップがサブマウントを介してステムにダイボンドされている請求項４記載のダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザチップと、半導体レーザチップの後面からの光出力を受光する受光用半導体チップと、半導体レーザチップおよび受光用半導体チップそれぞれがダイボンドされたステムとを備えてなる半導体レーザ装置の製造方法およびこの半導体レーザ装置を製造するためのダイボンド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体レーザ装置の製造方法の一例としては、受光用半導体チップとしてのＰＩＮチップ（Ｐ型半導体層とＮ型半導体層との間に不純物を混ぜていない（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）層を挟みこんだ３層構造を有することを特徴とする半導体チップ）をステムの予め決められた位置にダイボンドし、その後、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）チップ（またはＬＤチップ＋サブマウント）をダイボンドしていた。
【０００３】
このような手順でダイボンドされ形成された半導体レーザ装置は、図６に示すように、サブマウント１０１を介してステム１０２の所定の位置にダイボンドされたＬＤチップ１０３の後面からの光出力ＰｒをＰＩＮチップ１０４で受光するといったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体レーザ装置の製造方法では、予め決められた位置にＰＩＮチップをダイボンドしている。そのため、ＬＤチップ個々の端面反射率のばらつきに応じて、後面からの光出力Ｐｒがばらつくため、モニタ電流値もばらついてしまう半導体レーザ装置しか製造できないといった問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決すべく創案されたものであり、モニタ電流値がＬＤチップの後面からの光出力に左右されない半導体レーザ装置を得ることができるダイボンド装置およびこの装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイボンド装置は、ステムの一つの垂直面に半導体レーザチップがダイボンドされており、この一つの垂直面に対して一定の角度を有するステムの他の面に、半導体レーザチップの後面からの光出力を受光する受光用半導体チップがダイボンドされている半導体レーザ装置を製造する際に用いられるダイボンド装置であって、前記ステムの垂直面から前記受光用半導体チップ端部までの距離を距離Ｘとし、前記半導体レーザチップの前面からの光出力および前記受光用半導体チップのモニタ電流のそれぞれが設計値となっているときの、前記半導体レーザチップの後面からの光出力に対する前記距離Ｘの相関関係が実測により予め求められており、前記半導体レーザチップを前記ステムにダイボンドする第１ダイボンド手段と、前記半導体レーザチップに電流を流す電流供給手段と、この電流供給手段から電流が供給されている状態において、前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定する第１光測定手段と、前記相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離を決定して、前記受光用半導体チップのダイボンド位置を決めるダイボンド位置決定手段と、決定したダイボンド位置に前記受光用半導体チップをダイボンドする第２ダイボンド手段とを備えたものである。この発明によれば、半導体レーザチップの後面からの光出力に基づいてダイボンド位置を決定することができる。
【０００７】
また、前記半導体レーザチップの前面からの光出力を測定する第２光測定手段をさらに備えており、前記第１測定手段は、前記電流供給手段から前記半導体レーザチップに供給される電流を増加させていくことによって、前記第２光測定手段で測定される光出力が設計値になったとき、前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するものであってもよい。この場合には、半導体レーザチップの前面からの光出力の値を一定にすることができる。
【０００８】
また、前記第１ダイボンド手段は、半導体レーザチップをサブマウントを介してステムにダイボンドするものであってもよい。この場合には、半導体レーサチップをダイボンドした後で受光用半導体チップをダイボンドすることができる。
【０００９】
本発明のダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法は、ステムの一つの垂直面に半導体レーザチップをダイボンドし、この一つの垂直面に対して一定の角度を有する他ステムの他の面に前記半導体レーザチップの後面からの光出力を受光する受光用半導体チップをダイボンドするダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法であって、前記ステムの垂直面から前記受光用半導体チップ端部までの距離を距離Ｘとし、前記半導体レーザチップの前面からの光出力および前記受光用半導体チップのモニタ電流のそれぞれが設計値となっているときの、前記半導体レーザチップの後面からの光出力に対する前記距離Ｘの相関関係が実測により予め求められており、半導体レーザチップをステムにダイボンドするステップと、前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するステップと、前記相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離を決定して、受光用半導体チップのダイボンド位置を決めるステップと、このダイボンド位置に前記受光用半導体チップをダイボンドするステップとからなるものである。この発明によれば、半導体レーザチップの後面からの光出力に基づいてダイボンド位置を決定することができる。
【００１０】
また、前記半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するステップが、前記半導体レーザチップに供給される電流を増加させていくことによって、半導体レーザチップの前面からの光出力が設計値になったときに実施されるものであってもよい。この場合には、半導体レーザチップの前面からの光出力の値を一定にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１および図２は、本発明の半導体レーザ装置の製造方法の一実施の形態を用いて半導体レーザ装置を製造している過程を示す説明図である。
【００１３】
このダイボンド装置および半導体レーザ装置の製造方法によって製造される半導体レーザ装置は、半導体レーザチップとしてのＬＤチップ１と、このＬＤチップ１の後面からの光出力（図面においては下方向の光出力）Ｐｒを受光する受光用半導体チップとしてのＰＩＮチップ２と、ＬＤチップ１およびＰＩＮチップ２それぞれがダイボンドされたステム３とを備えているものである。
【００１４】
ステム３の垂直面Ｓ１にはＬＤチップ１がダイボンドされており、垂直面Ｓ１に直交する水平面Ｓ２には、後述する凹部３ａの底面Ｓ３にＰＩＮチップ２がダイボンドされている。これらの垂直面Ｓ１および水平面Ｓ２は、ステム３に断面形状が四角形の切りかき部を設けることにより形成されている。また、凹部３ａは、水平面Ｓ２に断面形状が三角形の切りかき部を設けることにより形成されている。そのため、凹部３ａの底面Ｓ３は、水平面Ｓ２に対して所定の角度を成しており、垂直面Ｓ１に対しても、９０度以上の所定の角度を成している。
【００１５】
このような構成の半導体レーザ装置を製造するには、まず、ステム３の垂直面Ｓ１に、ＬＤチップ１をダイボンドする。ここでは、サブマウント４を介してＬＤチップ１をダイボンドしている。
【００１６】
この状態で、図１に示すように、ＬＤチップ１にコレット５を押しつけ、さらに、ＬＤチップ１の上方と下方とに受光素子６ａ，６ｂを差し込む。続いて、ＬＤチップ１の前面からの光出力Ｐｆの強度を上方に差し込まれた受光素子（第２光測定手段）６ａで測定しながら、コレット５を通じてＬＤチップ１に流す電流を増加させていく。そして、前面からの光出力Ｐｆの強度が設計値となったときの後面からの光出力Ｐｒの強度を、ＬＤチップ１の下方に差し込まれた受光素子（第１光測定手段）６ｂにて測定する。
【００１７】
次いで、測定された後面からの光出力Ｐｒの強度に基づき、ステム３の垂直面Ｓ１からＰＩＮチップ２の端部までの最適な距離Ｘを決定して、ＰＩＮチップ２のダイボンド位置を決める。最後に、図２に示すように、このダイボンド位置に、吸着コレット７を用いてＰＩＮチップ２をダイボンドする。
【００１８】
次に、測定された後面からの光出力Ｐｒの強度に基づき最適な距離Ｘを決定してダイボンド位置を決める際に用いる相関関係について説明する。
【００１９】
この相関関係は半導体レーザ装置のサンプルを用いて実測により予め求められたものであり、ＬＤチップ１の前面からの光出力Ｐｆの強度およびＰＩＮチップ２のモニタ電流Ｉｍのそれぞれが設計値となっているときの、ＬＤチップ１の後面からの光出力Ｐｒの強度に対するステム３の垂直面Ｓ１からＰＩＮチップ２端部までの距離Ｘの相関関係を示している。
【００２０】
具体的には、まず、図３に示すように、ステム３の垂直面Ｓ１からＰＩＮチップ２端部までの距離Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎが異なる半導体レーザ装置のサンプルをｎ個作成する。
【００２１】
続いて、各サンプルについて、ＬＤチップ１の前面からの光出力Ｐｆ１，Ｐｆ２，・・・Ｐｆｎの強度が設計値Ｐｆ０となっているときの、後面からの光出力Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・Ｐｒｎを受光素子６ａ，６ｂ（図１参照）を用いて測定する。
【００２２】
次いで、各サンプルについて、ＬＤチップ１の前面からの光出力Ｐｆ１，Ｐｆ２，・・・Ｐｆｎの強度が設計値Ｐｆ０となっているときの、ＰＩＮチップ２のモニタ電流Ｉｍ１，Ｉｍ２，・・・Ｉｍｎを測定する。
【００２３】
このようにして行なわれた測定結果の一例を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0003805992.tif 000002
さらに、後面からの光出力ＰｒとＰＩＮチップ２のモニタ電流Ｉｍとの間には、Ｐｒｎ∝Ｉｍｎ（ｎは自然数）という関係が成り立つので、Ｘ，Ｐｒ，Ｉｍは表２のように表現することができる。
【００２５】
【表２】
0003805992.tif 000003
即ち、Ｉｍ＝Ｉｍ０とすると、距離Ｘと後面からの光出力Ｐｒとの相関は図４に示す通りになる。
【００２６】
図４は、本発明の製造方法によって製造される半導体レーザ装置における、距離Ｘおよび光出力Ｐｒとの相関関係を示すグラフである。
【００２７】
本発明のダイボンド装置およびこのダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法においては、この図４に示す相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離Ｘを決定し、ＰＩＮチップ２のダイボンド位置を決める。
【００２８】
次に、本発明のダイボンド装置の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図５は、本発明のダイボンド装置の一実施の形態を示す説明図である。
【００３０】
このダイボンド装置は、ＬＤチップをステムにダイボンドするＬＤダイボンド部（図示せず）と、Ｐｆ・Ｐｒ測定部１０と、前述した相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力Ｐｒに対する最適な距離Ｘを決定して、ＰＩＮチップのダイボンド位置を決めるとともに、各部の動作制御を行う演算処理部（図示せず）と、決定したダイボンド位置にＰＩＮチップをダイボンドするＰＩＮダイボンド部（図示せず）とを備えている。さらに、ダイボンド装置は、ステム３を搬送するステム搬送部９と、前面からの光出力Ｐｆや後面からの光出力Ｐｒを測定したり、ＰＩＮチップをステム３にダイボンドしたりする際の作業台であるインデックステーブル１３と、ステム搬送部９からステム３を取り上げてインデックステーブル１３上に供給したり、ＰＩＮチップをダイボンドした後のステム３をステム搬送部９に戻したりするステムピックアップ部１４とを備えている。
【００３１】
Ｐｆ・Ｐｒ測定部１０は、ＬＤチップに電流を流すコレット（図１のコレット５参照）、このコレットから電流が供給されている状態において、ＬＤチップの前面からの光出力Ｐｆを測定する第１受光素子（図１の受光素子６ａ参照）、および測定した前面からの光出力Ｐｆが設計値になっているときに、ＬＤチップの後面からの光出力Ｐｒを測定する第２受光素子（図１の受光素子６ｂ参照）から構成されている。
【００３２】
ＰＩＮダイボンド部は、ダイボンド前の複数のＰＩＮチップが所定の位置に配置されているＰＩＮチップ供給部１１と、ＰＩＮチップ供給部１１上のＰＩＮチップをダイボンド位置に供給しダイボンドする吸着コレット１２とから構成されている。
【００３３】
このダイボンド装置を用いて半導体レーザ装置を製造するには、まず、ＬＤチップのダイボンドが完了した状態のステム３が、ステム搬送部９によって矢印Ｄ１で示す方向に搬送され、ステムピックアップ部１４によって保持された状態で矢印Ｄ２で示す方向に搬送され、インデックステーブル１３上に供給される。
【００３４】
そして、インデックステーブル１３が矢印Ｄ３で示す方向（右回り）に所定角度回転し、供給されたステム３がＰｆ・Ｐｒ測定部１０前方に供給される。この状態で、コレットによってＬＤチップに電流を流しながら、第１受光素子によってＬＤチップの前面からの光出力Ｐｆを測定しつつ、電流を増加させていく。そして、前面からの光出力Ｐｆが設計値になったときに、第２受光素子によってＬＤチップの後面からの光出力Ｐｒを測定する。
【００３５】
続いて、演算処理部において、図４に示す相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力Ｐｆに対して最適な距離Ｘを決定して、ＰＩＮチップのダイボンド位置を決める。
【００３６】
再び、インデックステーブル１３が矢印Ｄ３で示す方向に所定角度回転し、ステム３がＰＩＮチップ供給部１１前方に供給される。この状態で、ＰＩＮチップ供給部１１上のＰＩＮチップが、吸着コレット１２によって矢印Ｄ４で示す方向に搬送され、インデックステーブル１３上のステム３のダイボンド位置に供給され、ダイボンドされる。
【００３７】
その後、インデックステーブル１３が矢印Ｄ３で示す方向に所定角度回転し、ステム３がステムピックアップ部１４前方に供給されると、インデックステーブル１３上のステム３は、ステムピックアップ部１４によって矢印Ｄ５で示す方向に搬送され、ステム搬送部９上に戻される。そして、ＬＤチップおよびＰＩＮチップがダイボンドされたステム３は、ステム搬送部９によって矢印Ｄ６で示す方向に搬送され、次の製造工程を実施するために他の製造装置（図示せず）上に供給される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のダイボンド装置は、ステムの垂直面から受光用半導体チップ端部までの距離を距離Ｘとし、半導体レーザチップの前面からの光出力および受光用半導体チップのモニタ電流のそれぞれが設計値となっているときの、半導体レーザチップの後面からの光出力に対する距離Ｘの相関関係が実測により予め求められており、半導体レーザチップをステムにダイボンドする第１ダイボンド手段と、半導体レーザチップに電流を流す電流供給手段と、この電流供給手段から電流が供給されている状態において、半導体レーザチップの後面からの光出力を測定する第１光測定手段と、相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離を決定して、受光用半導体チップのダイボンド位置を決めるダイボンド位置決定手段と、決定したダイボンド位置に受光用半導体チップをダイボンドする第２ダイボンド手段とを備えたものである。また、本発明のダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法は、ステムの垂直面から受光用半導体チップ端部までの距離を距離Ｘとし、半導体レーザチップの前面からの光出力および受光用半導体チップのモニタ電流のそれぞれが設計値となっているときの、半導体レーザチップの後面からの光出力に対する距離Ｘの相関関係が実測により予め求められており、半導体レーザチップをステムにダイボンドするステップと、半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するステップと、相関関係に基づき、モニタ電流が設計値になるように測定された後面からの光出力に対する最適な距離を決定して、受光用半導体チップのダイボンド位置を決めるステップと、このダイボンド位置に受光用半導体チップをダイボンドするステップとからなるものであり、これらの発明によれば、モニタ電流のばらつきを抑えることができる。
【００３９】
また、本発明のダイボンド装置はさらに、半導体レーザチップの前面からの光出力を測定する第２光測定手段を備えており、第１測定手段は、電流供給手段から半導体レーザチップに供給される電流を増加させていくことによって、第２光測定手段で測定される光出力が設計値になったとき、半導体レーザチップの後面からの光出力を測定する。また、本発明のダイボンド装置を用いた半導体レーザ装置の製造方法は、半導体レーザチップの後面からの光出力を測定するステップが、半導体レーザチップに供給される電流を増加させていくことによって、半導体レーザチップの前面からの光出力が設計値になったときに実施される。これにより、モニタ電流のばらつきを抑えることができる。
【００４０】
また、本発明によれば、半導体レーザチップをサブマウントを介してステムにダイボンドする構成としたので、半導体レーサチップをダイボンドした後で受光用半導体チップをダイボンドすることができる。
【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一実施の形態を用いて半導体レーザ装置を製造している過程を示す説明図である。
【図２】本発明の半導体レーザ装置の製造方法の一実施の形態を用いて半導体レーザ装置を製造している過程を示す説明図である。
【図３】ダイボンド装置およびダイボンド装置を用いて製造される半導体レーザ装置の製造方法によって製造される半導体レーザ装置における、距離Ｘおよび光出力Ｐｒの相関関係を求める際に用いられる半導体レーザ装置のサンプルの一例を示す説明図である。
【図４】本発明のダイボンド装置およびダイボンド装置を用いて製造される半導体レーザ装置の製造方法によって製造される半導体レーザ装置における、距離Ｘおよび光出力Ｐｒの相関関係を示すグラフである。
【図５】本発明のダイボンド装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図６】従来の半導体レーザ装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ＬＤチップ
２  ＰＩＮチップ
３  ステム
４  サブマウント
５  コレット
６ａ，６ｂ  受光素子
７  吸着コレット
９  ステム搬送部
１０  Ｐｆ・Ｐｒ測定部
１１  ＰＩＮチップ供給部
１２  吸着コレット
１３  インデックステーブル
１４  ステムピックアップ部
【図１】
0003805992.tif 000004
【図２】
0003805992.tif 000005
【図３】
0003805992.tif 000006
【図４】
0003805992.tif 000007
【図５】
0003805992.tif 000008
【図６】
0003805992.tif 000009