JP2004040051A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光出射端面への物質成膜を抑制し、レーザの寿命特性を向上させることができるようにした半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射する。このエネルギービームＥＢによる光分解および酸化によって、支持体３１の全体から、レーザチップ２０を支持体３１に装着する際に用いられた粘着シートなどに由来する粘着物８３が除去または変質させられる。エネルギービームＥＢとしては、例えば、レーザ光または紫外線を用いることが好ましい。また、レーザチップ２０を搭載した支持体３１にプラズマを照射し、プラズマによるイオンクリーニング効果によって粘着物８３を除去するようにしてもよい。照射後には、支持体３１に蓋体を配設し、外部から遮断する。
【選択図】 図１０
【解決手段】レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射する。このエネルギービームＥＢによる光分解および酸化によって、支持体３１の全体から、レーザチップ２０を支持体３１に装着する際に用いられた粘着シートなどに由来する粘着物８３が除去または変質させられる。エネルギービームＥＢとしては、例えば、レーザ光または紫外線を用いることが好ましい。また、レーザチップ２０を搭載した支持体３１にプラズマを照射し、プラズマによるイオンクリーニング効果によって粘着物８３を除去するようにしてもよい。照射後には、支持体３１に蓋体を配設し、外部から遮断する。
【選択図】 図１０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザチップを含む半導体デバイスの製造方法に係り、特に、有機物などの粘着物をクリーニングする工程を含む半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体レーザを用いた半導体デバイスを製造する場合、作業の便宜上、有機物を含む粘着シートが用いられている。例えば、ウェハから個々のレーザチップを切り出すダイシング工程では、分割後のレーザチップがばらばらにならないよう保持するため、予めウェハの裏側に粘着シート（いわゆるダイシングテープ）を貼着し、ウェハの表側からダイシングソウを当てる。分離されたレーザチップは、粘着シートによってつながった状態となっており、一つずつピックアップされて支持体（パッケージ）へ搭載される。この搭載の際にも、レーザチップの表面および裏面は、電極などを保護するため、粘着シートで覆われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機物が混入した粘着シートを組立て工程で使用することによって、作製された半導体デバイスに粘着物が付着してしまう。この粘着物に含まれる有機物は、大気中に揮発し、揮発した有機物は雰囲気を介し、出射しているレーザ光と化学反応を起こす。その結果、最も光密度の高いレーザ光出射端面に、光ＣＶＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）効果によって、ケイ素（Ｓｉ）化合物，カーボン（Ｃ）あるいは有機物などの物質が成膜されてしまう。この現象は、特に、紫外域に近い発振波長を有する窒化物半導体レーザを半導体デバイス中に使用した場合に顕著である。
【０００４】
この成膜された物質は、レーザ光の出力を妨げるだけでなく、レーザ端面の反射率にも変化を引き起こす。その結果、レーザ駆動時の動作電流が異常変動し、レーザの寿命特性が大きく悪化する虞がある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、レーザ動作時におけるレーザ光出射端面への物質成膜を抑制し、レーザの寿命特性を向上させることができるようにした半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の半導体デバイスの製造方法は、レーザチップおよびこのレーザチップを搭載した支持体を含む半導体デバイスを製造するものであって、レーザチップを搭載した支持体に、レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射する工程を含むものである。
【０００７】
本発明による第２の半導体デバイスの製造方法は、レーザチップおよびこのレーザチップを搭載した支持体を含む半導体デバイスを製造するものであって、レーザチップを搭載した支持体に、プラズマを照射する工程を含むものである。
【０００８】
本発明による第１の半導体デバイスの製造方法では、レーザチップを搭載した支持体に、レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームが照射され、レーザチップの基板、電極または端面などに付着した粘着物が、除去または変質させられる。また、支持体全体にエネルギービームが照射されるので、レーザチップを搭載した支持体の系全体から粘着物が根絶され、レーザチップと端面異物原料との接触が完全に断たれる。よって、レーザの動作時において、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜が抑制される。
【０００９】
本発明による第２の半導体デバイスの製造方法では、レーザチップを搭載した支持体に、プラズマが照射され、レーザチップの基板、電極または端面などに付着した粘着物が、イオンクリーニング効果によって除去される。また、支持体全体にプラズマが照射されるので、レーザチップを搭載した支持体の系全体から粘着物が根絶され、レーザチップと端面異物原料との接触が完全に断たれる。よって、レーザの動作時において、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜が抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザ１０の全体構成を表している。また、図２は、半導体レーザ１０の構成要素として含まれるレーザチップ２０の断面構成を表している。
【００１２】
半導体レーザ１０は、例えば、レーザチップ２０を、円盤状の支持体３１と中空円筒状の蓋体３２とからなる例えば５．６φのキャン型パッケージ３０に搭載したものである。レーザチップ２０は、窒化物半導体層２２を有しており、紫外域または５５０ｎｍ以下の可視短波長域に発振波長を有している。本実施の形態では、レーザチップ２０は、例えば４００ｎｍ付近に発振波長を有している。
【００１３】
支持体３１は、例えば銅あるいは鉄などの金属によりヒートシンク３１Ａと一体成型されている。蓋体３２の一端部は開放されており、他端部は閉鎖されている。蓋体３２の閉端部には、内部に収納されたレーザチップ２０から射出されたレーザビームを半導体レーザ１０の外部に取り出すための取り出し窓３２Ａが設けられている。蓋体３２は、例えば銅あるいは鉄などの金属により構成されており、取り出し窓３２Ａは、レーザチップ２０から射出されるレーザビームを透過することのできる材料、例えば、ガラスあるいはプラスチックにより構成されている。
【００１４】
支持体３１には、支持体３１の面内とは垂直な方向に、一対のピン３３，３４が設けられている。各ピン３３，３４は、銅または鉄などの金属により構成されており、表面には金（Ａｕ）などよりなる薄膜が被着されている。支持体３１と各ピン３３，３４との間にはガラスなどよりなる絶縁リング３３Ａ，３４Ａがそれぞれ配設されており、支持体３１と各ピン３３，３４とは電気的にそれぞれ絶縁されている。ピン３４には、例えば太さが２０μｍの金よりなるワイヤ３６Ａの一端部が接合されている。このワイヤ３６Ａの他端部は配線４１Ａに接合されており、ピン３４と配線４１Ａとが電気的に接続される。支持体３１には、更に、支持体３１およびヒートシンク３１Ａと電気的に接続されたピン３５が形成されている。
【００１５】
ヒートシンク３１Ａは、例えば銅あるいは鉄などの金属により構成されている。このヒートシンク３１Ａは、半導体レーザ１０の図示しない電源に対して電気的に接続されると共に、半導体レーザ１０で発生した熱を放散する役割を有している。
【００１６】
ヒートシンク３１Ａの上には、接着層５０を間にして、例えば窒化アルミニウムからなるサブマウント４０が設けられている。接着層５０は、例えばチタン層，銀層およびスズ層が順に積層されたものである。
【００１７】
サブマウント４０のヒートシンク３１Ａが設けられない側には、配線４１Ａ，４１Ｂを間にして、レーザチップ２０が設けられている。
【００１８】
レーザチップ２０は、例えばサファイア（α−Ａｌ２ Ｏ３ ）よりなる基板２１を備えている。この基板２１のｃ面には、活性層を含む窒化物半導体層２２が形成されている。窒化物半導体層２２の上には、それぞれ複数の金属層を順に積層し熱処理により合金化してなるｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されている。
【００１９】
なお、ここでいう窒化物半導体とは、ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）とを含んだ窒化ガリウム系化合物のことであり、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）混晶，あるいは窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）混晶などが挙げられる。これらは、必要に応じてシリコン（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），酸素（Ｏ），セレン（Ｓｅ）などのＩＶ族およびＶＩ族元素からなるｎ型不純物、または、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ），炭素（Ｃ）などのＩＩ族およびＩＶ族元素からなるｐ型不純物を含有している。
【００２０】
レーザチップ２０は、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されている側がサブマウント４０に対向するように、配線４１Ａ，４１Ｂおよび接着層６０を間にして、サブマウント４０の上に設置されている。接着層６０は、例えばチタン層，銀層およびスズ層が順に積層されたものである。
【００２１】
配線４１Ａ，４１Ｂは、例えばチタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）がサブマウント４０側から順に積層されたものであり、配線４１Ｂがレーザチップ２０のｐ側電極２３の下方に位置し、配線４１Ａが、ｎ側電極２４の下方に位置する。なお、配線４１Ｂには、例えば太さが２０μｍの金よりなるワイヤ３６Ｂの一端部が接合されている。ワイヤ３６Ｂの他端部は、ヒートシンク３１Ａに接合されており、これにより配線４１Ｂがヒートシンク３１Ａを介して図示しない電源に接続される。
【００２２】
このような構成を有する半導体レーザ１０は、次のようにして製造することができる。
【００２３】
図３ないし図１０は、その製造工程を表すものである。なお、図３ないし図５，図８および図９は、紙面に垂直な方向に沿って配線４１Ａおよびｎ側電極２４を含むように切断した断面構造を表している。まず、図３に示したように、例えば窒化アルミニウムよりなるサブマウント４０を用意する。このサブマウント４０の両面に、例えば真空蒸着法で、配線４１Ａ，４１Ｂおよび接着層６０ならびに接着層５０を形成する。
【００２４】
また、図４に示したように、ピン３３，３４，３５が配設された支持体３１を用意する。次いで、図５に示したように、この支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａの上に、サブマウント４０を載せて位置合わせを精度よく行う。
【００２５】
次いで、図６に示したように、基板２１の一面側に、窒化物半導体層２２と、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されたレーザチップ２０を用意する。このとき、レーザチップ２０の基板２１側には、セパレートシート８１が貼着されている。また、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側には、粘着シート８２が貼着されている。これらのセパレートシート８１および粘着シート８２は、レーザチップ２０の保管およびピックアップの際にレーザチップ２０を保護するためのものである。
【００２６】
このレーザチップ２０の基板２１側から、図７に示したように、セパレートシート８１を剥離する。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、粘着物８３が基板２１上、または、レーザチップ２０の端面に残存する。
【００２７】
次に、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側から、同じく図７に示したように、粘着シート８２を剥離する。このとき、粘着シート８２の剥離後に、粘着物８３がｐ側電極２３およびｎ側電極２４上、またはレーザチップ２０の端面に残存する。
【００２８】
その後、図８に示したように、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４を有する側と、サブマウント４０の接着層６０が形成されている側とを対応させ、位置合わせを精度よく行い、サブマウント４０の上にレーザチップ２０を載せる。このとき、配線４１Ａの厚さは、レーザチップ２０のｐ側電極２３側とｎ側電極２４側との段差を調整するようになっているので、配線４１Ａがｎ側電極２４の下方に位置するようにすると共に、配線４１Ｂがｐ側電極２３の下方に位置するようにすると、レーザチップ２０をサブマウント４０に対して水平に載置することができる。
【００２９】
次に、このレーザチップ２０の基板２１側から図示しないコレット装置により荷重を加え、ヒートシンク３１Ａ側から例えば加熱装置で加熱処理を施すことにより、レーザチップ２０，サブマウント４０およびヒートシンク３１Ａを接着させる。
【００３０】
続いて、図９に示したように、配線４１Ａとピン３４との間にワイヤ３６Ａを接合すると共に、配線４１Ｂとヒートシンク３１Ａとの間にワイヤ３６Ｂ（図２参照）を接合する。これにより、図２に示したように、レーザチップ２０が支持体３１のヒートシンク３１Ａに搭載される。
【００３１】
その後、図１０に示したように、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射する。このエネルギービームＥＢによる光分解または酸化によって、レーザチップ２０の基板２１上、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４、またはレーザチップ２０の端面などに付着した粘着物８３が除去され、または変質させられる。このようにレーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にエネルギービームＥＢを照射する理由は、レーザチップ２０のみにエネルギービームＥＢを照射して粘着物８３を除去しても、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系のどこかに粘着物８３が残っていると半導体レーザ１０の動作時にレーザ光出射端面に物質が成膜されてしまうので、系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つ必要があるからである。これにより、半導体レーザ１０の動作時に、光ＣＶＤ効果によってレーザ光出射端面に物質が成膜されるのを抑制し、半導体レーザ１０の寿命特性を向上させることができる。
【００３２】
エネルギービームＥＢは、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長であれば限定されない。その理由は、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射した場合、半導体レーザ１０の動作時に、半導体レーザ１０自身の光による粘着物８３の成分とレーザ光との再化学反応が生じないためである。このようなエネルギービームＥＢとしては、例えば、作業が容易であることから、レーザ光または紫外線が好ましい。特に、レーザ光は、光密度が高く処理時間が短いので、生産性を向上させることができると共に、組立て装置への組込みができるので、好ましい。
【００３３】
レーザ光を使用する場合、その光源および波長はレーザチップ２０の発振波長よりも短波長であれば特に限定されないが、その範囲内においては、より短波長である方が大きなクリーニング効果が得られるので好ましい。例えば、波長４００ｎｍ付近の窒化ガリウム系レーザ，波長３５１ｎｍのＸｅＦレーザ，波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザ，波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザまたは波長１９３ｎｍ程度のＡｒＦレーザなどが好ましい。
【００３４】
紫外光を利用する場合には、その光源および波長は、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長であれば特に限定されない。
【００３５】
また、レーザ光および紫外線のいずれを利用する場合であっても、処理雰囲気は限定されず、例えば、大気中，真空中，窒素（Ｎ２ ）雰囲気中または酸素（Ｏ２ ）雰囲気中などとすることができる。処理温度および時間は、例えば、８０℃、３０分程度とすることができる。
【００３６】
最後に、例えば乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設することによって、内部のレーザチップ２０を外部から遮断する。これにより、エネルギービームＥＢを照射して、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含む支持体３１の全体から粘着物８３を除去または変質させた後に、半導体レーザ１０の動作時にレーザ光と反応しうる物質が外部から侵入してくることを防止することができる。よって、エネルギービームＥＢの照射による効果をより高めることができる。なお、蓋体３２の配設は、エネルギービームＥＢ照射後できる限り速やかに行うのが好ましく、直ちに行うことが更に好ましい。時間の経過とともにレーザ光と反応しうる物質がレーザチップ２０または支持体３１に接触してしまう虞があるからである。以上により、図１に示した半導体レーザ１０が完成する。
【００３７】
このように本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、半導体レーザ１０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射するようにしたので、基板２１上、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４上、またはレーザチップ２０の端面などに付着した粘着物８３が、光分解および酸化によって除去または変質させられる。また、レーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にエネルギービームＥＢを照射するようにしたので、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザ１０の動作時に、粘着物８３の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザ１０の動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザ１０の寿命特性の向上を実現することができる。
【００３８】
また、エネルギービームＥＢを照射した後、支持体３１に蓋体３２を配設することによりレーザチップ２０を外部から遮断するようにしたので、エネルギービームＥＢを照射して粘着物８３を除去または変質させた後に、半導体レーザ１０の動作時にレーザ光と反応しうる物質が外部から侵入してくることを防止することができる。よって、エネルギービームＥＢの照射による効果をより高めることができる。
【００３９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザの製造工程を説明する。本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、プラズマを照射することによって、粘着物８３を除去している。
【００４０】
まず、第１の実施の形態で図３ないし図９を参照して説明したように、レーザチップ２０からセパレートシート８１および粘着シート８２を剥離した後、レーザチップ２０をサブマウント４０を間にして、支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａに搭載する。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、粘着物８３が、基板２１上またはレーザチップ２０の端面に残存する。
【００４１】
その後、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、プラズマを照射する。これにより、基板２１上またはレーザチップ２０の端面に残存している粘着物８３が、イオンクリーニング効果によって除去される。このようにレーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にプラズマを照射する理由は、レーザチップ２０のみにプラズマを照射して粘着物８３を除去しても、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系のどこかに粘着物８３が残っていると半導体レーザ１０の動作時にレーザ光出射端面に物質が成膜されてしまうので、系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つ必要があるからである。これにより、半導体レーザ１０の動作時に光ＣＶＤ効果によってレーザ光出射端面に物質が成膜されるのを抑制し、半導体レーザ１０の寿命特性を向上させることができる。
【００４２】
プラズマとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）またはＮ２ などの不活性プラズマを用いることができる。また、プラズマの照射は、例えばＥＣＲスパッタを用いて、例えば１０分程度行うことができる。照射の際の温度は、常温ないし２００℃程度とすることができる。
【００４３】
最後に、例えば乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設し、内部のレーザチップ２０を外部から遮断する。これにより、半導体レーザ１０が完成する。
【００４４】
このように本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、プラズマを照射するようにしたので、基板２１上、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４上、またはレーザチップ２０の端面などに付着した粘着物８３が、イオンクリーニング効果によって除去される。また、レーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にプラズマを照射するようにしたので、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザ１０の動作時に、粘着物８３の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザ１０の動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザ１０の寿命特性の向上を実現することができる。
【００４５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザの製造工程を説明する。本実施の形態は、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、酸素雰囲気中でプラズマを照射することによって、粘着物８３を除去するようにしたものである。
【００４６】
まず、第１の実施の形態で図３ないし図９を参照して説明したように、レーザチップ２０からセパレートシート８１および粘着シート８２を剥離した後、レーザチップ２０をサブマウント４０を間にして、支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａに搭載する。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、粘着物８３が、基板２１上またはレーザチップ２０の端面などに残存する。
【００４７】
その後、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、酸素雰囲気中でプラズマを照射する。これにより、酸化力の強い酸素ラジカルおよびオゾンを大量に発生させることができる。よって、プラズマによるイオンクリーニング効果に、酸素ラジカルまたはオゾンによる酸化が加わり、粘着物８３をいっそう確実に除去することができる。
【００４８】
プラズマの照射は、例えばＥＣＲスパッタを用いて、例えば１０分程度行うことができる。また、照射の際の温度は、常温ないし２００℃程度とすることができる。
【００４９】
最後に、例えば乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設し、内部のレーザチップ２０を外部から遮断する。これにより、半導体レーザ１０が完成する。
【００５０】
このように本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、酸素雰囲気中でプラズマを照射するようにしたので、酸化力の強い酸素ラジカルおよびオゾンを大量に発生させることができる。よって、プラズマによるイオンクリーニング効果に、酸素ラジカルまたはオゾンによる酸化が加わり、粘着物８３をいっそう確実に除去することができる。
【００５１】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について図１および図２を参照して詳細に説明する。この実施例は、上記第１の実施の形態においてエネルギービームＥＢとして紫外線を用いたものである。
【００５２】
４００ｎｍ付近に発振波長を有する半導体レーザ１０を作製した。まず、窒化アルミニウムよりなるサブマウント４０を用意し、このサブマウント４０の両面に、真空蒸着法で、配線４１Ａ，４１Ｂおよび接着層６０ならびに接着層５０を形成した（図３参照）。
【００５３】
また、ピン３３，３４，３５が配設された支持体３１を用意した（図４参照）。続いて、この支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａの上に、サブマウント４０を載せて位置合わせを精度よく行った（図５参照）。
【００５４】
次いで、基板２１の一面側に、活性層を含む窒化物半導体層２２と、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されたレーザチップ２０を用意した。このレーザチップ２０の基板２１側には、セパレートシート８１が貼着されていた。また、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側には、粘着シート８２が貼着されていた（図６参照）。
【００５５】
このレーザチップ２０の基板２１の側から、セパレートシート８１を剥離した。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、有機物を含む粘着物８３が基板２１上、またはレーザチップ２０の端面に残存した（図７参照）。
【００５６】
また、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側から、粘着シート８２を剥離した（図７参照）。
【００５７】
その後、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４を有する側と、サブマウント４０の接着層６０が形成されている側とを対応させ、位置合わせを精度よく行い、サブマウント４０の上にレーザチップ２０を水平に載せた（図８参照）。次に、このレーザチップ２０の基板２１側からコレット装置により荷重を加え、ヒートシンク３１Ａ側から加熱装置で加熱処理を施すことにより、レーザチップ２０，サブマウント４０およびヒートシンク３１Ａを接着させた。
【００５８】
続いて、配線４１Ａとピン３４との間にワイヤ３６Ａを接合すると共に、配線４１Ｂとヒートシンク３１Ａとの間にワイヤ３６Ｂを接合した（図９参照）。これにより、レーザチップ２０が支持体３１に搭載された（図２参照）。
【００５９】
その後、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長である４００ｎｍ付近よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射した（図１０参照）。エネルギービームＥＢとしては、波長２５４ｎｍおよび１８５ｎｍの紫外線を用い、照射は、ＵＶストリッパーを用いて３０分程度、８０℃で行った。
【００６０】
最後に、乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設し、内部のレーザチップ２０を外部から遮断した。これにより、支持体３１と蓋体３２とからなる５．６φのキャン型パッケージ３０にレーザチップ２０を搭載してなる半導体レーザ１０が完成した（図１参照）。
【００６１】
このような半導体レーザ１０を５個作製し、得られた半導体レーザ１０について、特性試験を行い、エージング特性および劣化率を求めた。その際のエージング試験条件は、環境温度６０℃、光出力３０ｍＷ、ＣＷ、ＡＰＣ駆動とした。得られた結果を図１１（Ａ）および図１２（Ａ）に示す。なお、図１２の縦軸の劣化率は、エージング試験開始時の動作電流値を１としたときの比によって表している。
【００６２】
本実施例に対する比較例として、レーザチップ２０を支持体３１に搭載したのち、エネルギービームＥＢを照射せずに蓋体３２を配設したことを除き、他は本実施例と同様にして半導体レーザを５個作製した。比較例の半導体レーザについても、実施例と同様にして、特性試験を行い、エージング特性および劣化率を調べた。得られた結果を図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示す。
【００６３】
図１１および図１２に示したように、エネルギービームＥＢを照射した実施例では、動作電流は時間の経過にかかわらずほぼ初期値のまま保たれていた。しかも、エージング特性，劣化率ともに、各半導体レーザ１０間でのばらつきが少なく特性が揃っていた。これに対し、エネルギービームＥＢを照射しない比較例では、動作電流が増大した後、再び減少するという周期的な異常変動が認められた。また、比較例では実施例よりもエージング特性および劣化率のばらつきが大きかった。すなわち、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射することによって、半導体レーザ１０の動作時に、光ＣＶＤ効果によってレーザ光出射端面に成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、動作電流の異常変動が回避されると共に、半導体レーザ１０の寿命特性が向上することが分かった。
【００６４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、サブマウント２０として窒化アルミニウムを用いたが、シリコン（Ｓｉ）やダイヤモンド（Ｃ）でもよい。また、上記実施の形態では、配線４１Ａ，４１Ｂをチタンおよびアルミニウムよりなるようにしたが、アルミニウムの代わりに金としてもよい。また、上記実施の形態においては、各層の構成あるいは材料またはその厚みなどを具体的な例と共に示したが、他の層を備えていても良く、材料も他の材料としてもよい。また、厚みも適宜変更または調整することが可能である。
【００６５】
加えて、上記各実施の形態では、レーザチップ２０の基板２１としてサファイア基板を用い、その片面側にｐ側電極２３およびｎ側電極２４が設けられている場合について説明したが、本発明は、基板として窒化ガリウム基板を用い、ｐ側電極およびｎ側電極を基板の異なる面に配置した場合についても適用することができる。
【００６６】
また、上記各実施の形態では、支持体３１にレーザチップ２０を一つ搭載した一つの発振波長を有する半導体レーザ１０の場合について説明したが、本発明は、二つ以上の発振波長を有する多波長レーザにも適用することができる。その場合には、それらのすべての発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを用いることになる。
【００６７】
さらに、上記各実施の形態では、支持体３１と蓋体３２とからなるキャン型パッケージ３０を用いた場合について説明したが、支持体３１の形状は特にキャン型パッケージに限定されず、例えばキャリア型でもよい。
【００６８】
支持体３１には、レーザチップ２０以外の半導体素子、例えば受光素子等が搭載されていてもよい。
【００６９】
また、上記各実施の形態では、半導体デバイスとして半導体レーザを例に説明したが、本発明は、レーザカプラー，光ディスクピックアップ装置など、レーザチップを含む他の半導体デバイスにも適用可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法によれば、レーザチップを搭載した支持体に、レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射するようにしたので、レーザチップの基板、電極または端面などに付着した粘着物が、光分解および酸化によって除去または変質させられる。また、レーザチップを支持体に搭載した後、支持体全体にエネルギービームを照射するようにしたので、レーザチップおよびヒートシンクを含めた支持体の系全体から粘着物を根絶し、レーザチップと端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザの動作時に、粘着物の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザの動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザの寿命特性の向上を実現することができる。
【００７１】
請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法によれば、レーザチップを搭載した支持体に、プラズマを照射するようにしたので、レーザチップの基板、電極、または端面などに付着した粘着物が、イオンクリーニング効果によって除去される。また、レーザチップを支持体に搭載した後、支持体全体にプラズマを照射するようにしたので、レーザチップおよびヒートシンクを含めた支持体の系全体から粘着物を根絶し、レーザチップと端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザの動作時に、粘着物の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザの動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザの寿命特性の向上を実現することができる。
【００７２】
特に、請求項２または請求項７記載の半導体デバイスの製造方法によれば、エネルギービームを照射する工程の後、レーザチップを搭載した支持体を外部から遮断する工程を含むようにしたので、エネルギービームを照射して粘着物を除去または変質させた後に、半導体レーザの動作時にレーザ光と反応しうる物質が外部から侵入してくることを防止することができる。よって、エネルギービームの照射による効果をより高めることができる。
【００７３】
また、特に、請求項１０記載の半導体デバイスの製造方法によれば、レーザチップを搭載した支持体に、酸素雰囲気中でプラズマを照射するようにしたので、プラズマによるイオンクリーニング効果に、酸素ラジカルまたはオゾンによる酸化が加わり、粘着物をいっそう確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザの全体構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したレーザチップの構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面図である。
【図１１】本発明の実施例による半導体レーザのエージング曲線を比較例と対比して表す特性図である。
【図１２】本発明の実施例による半導体レーザの劣化率を比較例と対比して表す特性図である。
【符号の説明】
１０…半導体レーザ、２０…レーザチップ、２１…基板、２２…窒化物半導体層、２３…ｐ側電極、２４…ｎ側電極、３０…キャン型パッケージ、３１…支持体、３１Ａ…ヒートシンク、３２…蓋体、３２Ａ…取り出し窓、３３，３４，３５…ピン、３３Ａ，３４Ａ…絶縁リング、３６Ａ，３６Ｂ…ワイヤ、４０…サブマウント、５０，６０…接着層、８１…セパレートシート、８２…粘着シート、８３…粘着物
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザチップを含む半導体デバイスの製造方法に係り、特に、有機物などの粘着物をクリーニングする工程を含む半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体レーザを用いた半導体デバイスを製造する場合、作業の便宜上、有機物を含む粘着シートが用いられている。例えば、ウェハから個々のレーザチップを切り出すダイシング工程では、分割後のレーザチップがばらばらにならないよう保持するため、予めウェハの裏側に粘着シート（いわゆるダイシングテープ）を貼着し、ウェハの表側からダイシングソウを当てる。分離されたレーザチップは、粘着シートによってつながった状態となっており、一つずつピックアップされて支持体（パッケージ）へ搭載される。この搭載の際にも、レーザチップの表面および裏面は、電極などを保護するため、粘着シートで覆われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機物が混入した粘着シートを組立て工程で使用することによって、作製された半導体デバイスに粘着物が付着してしまう。この粘着物に含まれる有機物は、大気中に揮発し、揮発した有機物は雰囲気を介し、出射しているレーザ光と化学反応を起こす。その結果、最も光密度の高いレーザ光出射端面に、光ＣＶＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）効果によって、ケイ素（Ｓｉ）化合物，カーボン（Ｃ）あるいは有機物などの物質が成膜されてしまう。この現象は、特に、紫外域に近い発振波長を有する窒化物半導体レーザを半導体デバイス中に使用した場合に顕著である。
【０００４】
この成膜された物質は、レーザ光の出力を妨げるだけでなく、レーザ端面の反射率にも変化を引き起こす。その結果、レーザ駆動時の動作電流が異常変動し、レーザの寿命特性が大きく悪化する虞がある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、レーザ動作時におけるレーザ光出射端面への物質成膜を抑制し、レーザの寿命特性を向上させることができるようにした半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の半導体デバイスの製造方法は、レーザチップおよびこのレーザチップを搭載した支持体を含む半導体デバイスを製造するものであって、レーザチップを搭載した支持体に、レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射する工程を含むものである。
【０００７】
本発明による第２の半導体デバイスの製造方法は、レーザチップおよびこのレーザチップを搭載した支持体を含む半導体デバイスを製造するものであって、レーザチップを搭載した支持体に、プラズマを照射する工程を含むものである。
【０００８】
本発明による第１の半導体デバイスの製造方法では、レーザチップを搭載した支持体に、レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームが照射され、レーザチップの基板、電極または端面などに付着した粘着物が、除去または変質させられる。また、支持体全体にエネルギービームが照射されるので、レーザチップを搭載した支持体の系全体から粘着物が根絶され、レーザチップと端面異物原料との接触が完全に断たれる。よって、レーザの動作時において、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜が抑制される。
【０００９】
本発明による第２の半導体デバイスの製造方法では、レーザチップを搭載した支持体に、プラズマが照射され、レーザチップの基板、電極または端面などに付着した粘着物が、イオンクリーニング効果によって除去される。また、支持体全体にプラズマが照射されるので、レーザチップを搭載した支持体の系全体から粘着物が根絶され、レーザチップと端面異物原料との接触が完全に断たれる。よって、レーザの動作時において、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜が抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザ１０の全体構成を表している。また、図２は、半導体レーザ１０の構成要素として含まれるレーザチップ２０の断面構成を表している。
【００１２】
半導体レーザ１０は、例えば、レーザチップ２０を、円盤状の支持体３１と中空円筒状の蓋体３２とからなる例えば５．６φのキャン型パッケージ３０に搭載したものである。レーザチップ２０は、窒化物半導体層２２を有しており、紫外域または５５０ｎｍ以下の可視短波長域に発振波長を有している。本実施の形態では、レーザチップ２０は、例えば４００ｎｍ付近に発振波長を有している。
【００１３】
支持体３１は、例えば銅あるいは鉄などの金属によりヒートシンク３１Ａと一体成型されている。蓋体３２の一端部は開放されており、他端部は閉鎖されている。蓋体３２の閉端部には、内部に収納されたレーザチップ２０から射出されたレーザビームを半導体レーザ１０の外部に取り出すための取り出し窓３２Ａが設けられている。蓋体３２は、例えば銅あるいは鉄などの金属により構成されており、取り出し窓３２Ａは、レーザチップ２０から射出されるレーザビームを透過することのできる材料、例えば、ガラスあるいはプラスチックにより構成されている。
【００１４】
支持体３１には、支持体３１の面内とは垂直な方向に、一対のピン３３，３４が設けられている。各ピン３３，３４は、銅または鉄などの金属により構成されており、表面には金（Ａｕ）などよりなる薄膜が被着されている。支持体３１と各ピン３３，３４との間にはガラスなどよりなる絶縁リング３３Ａ，３４Ａがそれぞれ配設されており、支持体３１と各ピン３３，３４とは電気的にそれぞれ絶縁されている。ピン３４には、例えば太さが２０μｍの金よりなるワイヤ３６Ａの一端部が接合されている。このワイヤ３６Ａの他端部は配線４１Ａに接合されており、ピン３４と配線４１Ａとが電気的に接続される。支持体３１には、更に、支持体３１およびヒートシンク３１Ａと電気的に接続されたピン３５が形成されている。
【００１５】
ヒートシンク３１Ａは、例えば銅あるいは鉄などの金属により構成されている。このヒートシンク３１Ａは、半導体レーザ１０の図示しない電源に対して電気的に接続されると共に、半導体レーザ１０で発生した熱を放散する役割を有している。
【００１６】
ヒートシンク３１Ａの上には、接着層５０を間にして、例えば窒化アルミニウムからなるサブマウント４０が設けられている。接着層５０は、例えばチタン層，銀層およびスズ層が順に積層されたものである。
【００１７】
サブマウント４０のヒートシンク３１Ａが設けられない側には、配線４１Ａ，４１Ｂを間にして、レーザチップ２０が設けられている。
【００１８】
レーザチップ２０は、例えばサファイア（α−Ａｌ２ Ｏ３ ）よりなる基板２１を備えている。この基板２１のｃ面には、活性層を含む窒化物半導体層２２が形成されている。窒化物半導体層２２の上には、それぞれ複数の金属層を順に積層し熱処理により合金化してなるｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されている。
【００１９】
なお、ここでいう窒化物半導体とは、ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）とを含んだ窒化ガリウム系化合物のことであり、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）混晶，あるいは窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）混晶などが挙げられる。これらは、必要に応じてシリコン（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），酸素（Ｏ），セレン（Ｓｅ）などのＩＶ族およびＶＩ族元素からなるｎ型不純物、または、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ），炭素（Ｃ）などのＩＩ族およびＩＶ族元素からなるｐ型不純物を含有している。
【００２０】
レーザチップ２０は、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されている側がサブマウント４０に対向するように、配線４１Ａ，４１Ｂおよび接着層６０を間にして、サブマウント４０の上に設置されている。接着層６０は、例えばチタン層，銀層およびスズ層が順に積層されたものである。
【００２１】
配線４１Ａ，４１Ｂは、例えばチタン（Ｔｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）がサブマウント４０側から順に積層されたものであり、配線４１Ｂがレーザチップ２０のｐ側電極２３の下方に位置し、配線４１Ａが、ｎ側電極２４の下方に位置する。なお、配線４１Ｂには、例えば太さが２０μｍの金よりなるワイヤ３６Ｂの一端部が接合されている。ワイヤ３６Ｂの他端部は、ヒートシンク３１Ａに接合されており、これにより配線４１Ｂがヒートシンク３１Ａを介して図示しない電源に接続される。
【００２２】
このような構成を有する半導体レーザ１０は、次のようにして製造することができる。
【００２３】
図３ないし図１０は、その製造工程を表すものである。なお、図３ないし図５，図８および図９は、紙面に垂直な方向に沿って配線４１Ａおよびｎ側電極２４を含むように切断した断面構造を表している。まず、図３に示したように、例えば窒化アルミニウムよりなるサブマウント４０を用意する。このサブマウント４０の両面に、例えば真空蒸着法で、配線４１Ａ，４１Ｂおよび接着層６０ならびに接着層５０を形成する。
【００２４】
また、図４に示したように、ピン３３，３４，３５が配設された支持体３１を用意する。次いで、図５に示したように、この支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａの上に、サブマウント４０を載せて位置合わせを精度よく行う。
【００２５】
次いで、図６に示したように、基板２１の一面側に、窒化物半導体層２２と、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されたレーザチップ２０を用意する。このとき、レーザチップ２０の基板２１側には、セパレートシート８１が貼着されている。また、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側には、粘着シート８２が貼着されている。これらのセパレートシート８１および粘着シート８２は、レーザチップ２０の保管およびピックアップの際にレーザチップ２０を保護するためのものである。
【００２６】
このレーザチップ２０の基板２１側から、図７に示したように、セパレートシート８１を剥離する。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、粘着物８３が基板２１上、または、レーザチップ２０の端面に残存する。
【００２７】
次に、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側から、同じく図７に示したように、粘着シート８２を剥離する。このとき、粘着シート８２の剥離後に、粘着物８３がｐ側電極２３およびｎ側電極２４上、またはレーザチップ２０の端面に残存する。
【００２８】
その後、図８に示したように、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４を有する側と、サブマウント４０の接着層６０が形成されている側とを対応させ、位置合わせを精度よく行い、サブマウント４０の上にレーザチップ２０を載せる。このとき、配線４１Ａの厚さは、レーザチップ２０のｐ側電極２３側とｎ側電極２４側との段差を調整するようになっているので、配線４１Ａがｎ側電極２４の下方に位置するようにすると共に、配線４１Ｂがｐ側電極２３の下方に位置するようにすると、レーザチップ２０をサブマウント４０に対して水平に載置することができる。
【００２９】
次に、このレーザチップ２０の基板２１側から図示しないコレット装置により荷重を加え、ヒートシンク３１Ａ側から例えば加熱装置で加熱処理を施すことにより、レーザチップ２０，サブマウント４０およびヒートシンク３１Ａを接着させる。
【００３０】
続いて、図９に示したように、配線４１Ａとピン３４との間にワイヤ３６Ａを接合すると共に、配線４１Ｂとヒートシンク３１Ａとの間にワイヤ３６Ｂ（図２参照）を接合する。これにより、図２に示したように、レーザチップ２０が支持体３１のヒートシンク３１Ａに搭載される。
【００３１】
その後、図１０に示したように、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射する。このエネルギービームＥＢによる光分解または酸化によって、レーザチップ２０の基板２１上、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４、またはレーザチップ２０の端面などに付着した粘着物８３が除去され、または変質させられる。このようにレーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にエネルギービームＥＢを照射する理由は、レーザチップ２０のみにエネルギービームＥＢを照射して粘着物８３を除去しても、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系のどこかに粘着物８３が残っていると半導体レーザ１０の動作時にレーザ光出射端面に物質が成膜されてしまうので、系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つ必要があるからである。これにより、半導体レーザ１０の動作時に、光ＣＶＤ効果によってレーザ光出射端面に物質が成膜されるのを抑制し、半導体レーザ１０の寿命特性を向上させることができる。
【００３２】
エネルギービームＥＢは、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長であれば限定されない。その理由は、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射した場合、半導体レーザ１０の動作時に、半導体レーザ１０自身の光による粘着物８３の成分とレーザ光との再化学反応が生じないためである。このようなエネルギービームＥＢとしては、例えば、作業が容易であることから、レーザ光または紫外線が好ましい。特に、レーザ光は、光密度が高く処理時間が短いので、生産性を向上させることができると共に、組立て装置への組込みができるので、好ましい。
【００３３】
レーザ光を使用する場合、その光源および波長はレーザチップ２０の発振波長よりも短波長であれば特に限定されないが、その範囲内においては、より短波長である方が大きなクリーニング効果が得られるので好ましい。例えば、波長４００ｎｍ付近の窒化ガリウム系レーザ，波長３５１ｎｍのＸｅＦレーザ，波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザ，波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザまたは波長１９３ｎｍ程度のＡｒＦレーザなどが好ましい。
【００３４】
紫外光を利用する場合には、その光源および波長は、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長であれば特に限定されない。
【００３５】
また、レーザ光および紫外線のいずれを利用する場合であっても、処理雰囲気は限定されず、例えば、大気中，真空中，窒素（Ｎ２ ）雰囲気中または酸素（Ｏ２ ）雰囲気中などとすることができる。処理温度および時間は、例えば、８０℃、３０分程度とすることができる。
【００３６】
最後に、例えば乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設することによって、内部のレーザチップ２０を外部から遮断する。これにより、エネルギービームＥＢを照射して、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含む支持体３１の全体から粘着物８３を除去または変質させた後に、半導体レーザ１０の動作時にレーザ光と反応しうる物質が外部から侵入してくることを防止することができる。よって、エネルギービームＥＢの照射による効果をより高めることができる。なお、蓋体３２の配設は、エネルギービームＥＢ照射後できる限り速やかに行うのが好ましく、直ちに行うことが更に好ましい。時間の経過とともにレーザ光と反応しうる物質がレーザチップ２０または支持体３１に接触してしまう虞があるからである。以上により、図１に示した半導体レーザ１０が完成する。
【００３７】
このように本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、半導体レーザ１０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射するようにしたので、基板２１上、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４上、またはレーザチップ２０の端面などに付着した粘着物８３が、光分解および酸化によって除去または変質させられる。また、レーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にエネルギービームＥＢを照射するようにしたので、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザ１０の動作時に、粘着物８３の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザ１０の動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザ１０の寿命特性の向上を実現することができる。
【００３８】
また、エネルギービームＥＢを照射した後、支持体３１に蓋体３２を配設することによりレーザチップ２０を外部から遮断するようにしたので、エネルギービームＥＢを照射して粘着物８３を除去または変質させた後に、半導体レーザ１０の動作時にレーザ光と反応しうる物質が外部から侵入してくることを防止することができる。よって、エネルギービームＥＢの照射による効果をより高めることができる。
【００３９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザの製造工程を説明する。本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、プラズマを照射することによって、粘着物８３を除去している。
【００４０】
まず、第１の実施の形態で図３ないし図９を参照して説明したように、レーザチップ２０からセパレートシート８１および粘着シート８２を剥離した後、レーザチップ２０をサブマウント４０を間にして、支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａに搭載する。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、粘着物８３が、基板２１上またはレーザチップ２０の端面に残存する。
【００４１】
その後、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、プラズマを照射する。これにより、基板２１上またはレーザチップ２０の端面に残存している粘着物８３が、イオンクリーニング効果によって除去される。このようにレーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にプラズマを照射する理由は、レーザチップ２０のみにプラズマを照射して粘着物８３を除去しても、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系のどこかに粘着物８３が残っていると半導体レーザ１０の動作時にレーザ光出射端面に物質が成膜されてしまうので、系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つ必要があるからである。これにより、半導体レーザ１０の動作時に光ＣＶＤ効果によってレーザ光出射端面に物質が成膜されるのを抑制し、半導体レーザ１０の寿命特性を向上させることができる。
【００４２】
プラズマとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）またはＮ２ などの不活性プラズマを用いることができる。また、プラズマの照射は、例えばＥＣＲスパッタを用いて、例えば１０分程度行うことができる。照射の際の温度は、常温ないし２００℃程度とすることができる。
【００４３】
最後に、例えば乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設し、内部のレーザチップ２０を外部から遮断する。これにより、半導体レーザ１０が完成する。
【００４４】
このように本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、プラズマを照射するようにしたので、基板２１上、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４上、またはレーザチップ２０の端面などに付着した粘着物８３が、イオンクリーニング効果によって除去される。また、レーザチップ２０を支持体３１に搭載した後、支持体３１全体にプラズマを照射するようにしたので、レーザチップ２０およびヒートシンク３１Ａを含めた支持体３１の系全体から粘着物８３を根絶し、レーザチップ２０と端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザ１０の動作時に、粘着物８３の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザ１０の動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザ１０の寿命特性の向上を実現することができる。
【００４５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザの製造工程を説明する。本実施の形態は、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、酸素雰囲気中でプラズマを照射することによって、粘着物８３を除去するようにしたものである。
【００４６】
まず、第１の実施の形態で図３ないし図９を参照して説明したように、レーザチップ２０からセパレートシート８１および粘着シート８２を剥離した後、レーザチップ２０をサブマウント４０を間にして、支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａに搭載する。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、粘着物８３が、基板２１上またはレーザチップ２０の端面などに残存する。
【００４７】
その後、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、酸素雰囲気中でプラズマを照射する。これにより、酸化力の強い酸素ラジカルおよびオゾンを大量に発生させることができる。よって、プラズマによるイオンクリーニング効果に、酸素ラジカルまたはオゾンによる酸化が加わり、粘着物８３をいっそう確実に除去することができる。
【００４８】
プラズマの照射は、例えばＥＣＲスパッタを用いて、例えば１０分程度行うことができる。また、照射の際の温度は、常温ないし２００℃程度とすることができる。
【００４９】
最後に、例えば乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設し、内部のレーザチップ２０を外部から遮断する。これにより、半導体レーザ１０が完成する。
【００５０】
このように本実施の形態では、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、酸素雰囲気中でプラズマを照射するようにしたので、酸化力の強い酸素ラジカルおよびオゾンを大量に発生させることができる。よって、プラズマによるイオンクリーニング効果に、酸素ラジカルまたはオゾンによる酸化が加わり、粘着物８３をいっそう確実に除去することができる。
【００５１】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について図１および図２を参照して詳細に説明する。この実施例は、上記第１の実施の形態においてエネルギービームＥＢとして紫外線を用いたものである。
【００５２】
４００ｎｍ付近に発振波長を有する半導体レーザ１０を作製した。まず、窒化アルミニウムよりなるサブマウント４０を用意し、このサブマウント４０の両面に、真空蒸着法で、配線４１Ａ，４１Ｂおよび接着層６０ならびに接着層５０を形成した（図３参照）。
【００５３】
また、ピン３３，３４，３５が配設された支持体３１を用意した（図４参照）。続いて、この支持体３１に一体成型されたヒートシンク３１Ａの上に、サブマウント４０を載せて位置合わせを精度よく行った（図５参照）。
【００５４】
次いで、基板２１の一面側に、活性層を含む窒化物半導体層２２と、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４が形成されたレーザチップ２０を用意した。このレーザチップ２０の基板２１側には、セパレートシート８１が貼着されていた。また、ｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側には、粘着シート８２が貼着されていた（図６参照）。
【００５５】
このレーザチップ２０の基板２１の側から、セパレートシート８１を剥離した。このとき、セパレートシート８１の剥離後に、有機物を含む粘着物８３が基板２１上、またはレーザチップ２０の端面に残存した（図７参照）。
【００５６】
また、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４の側から、粘着シート８２を剥離した（図７参照）。
【００５７】
その後、レーザチップ２０のｐ側電極２３およびｎ側電極２４を有する側と、サブマウント４０の接着層６０が形成されている側とを対応させ、位置合わせを精度よく行い、サブマウント４０の上にレーザチップ２０を水平に載せた（図８参照）。次に、このレーザチップ２０の基板２１側からコレット装置により荷重を加え、ヒートシンク３１Ａ側から加熱装置で加熱処理を施すことにより、レーザチップ２０，サブマウント４０およびヒートシンク３１Ａを接着させた。
【００５８】
続いて、配線４１Ａとピン３４との間にワイヤ３６Ａを接合すると共に、配線４１Ｂとヒートシンク３１Ａとの間にワイヤ３６Ｂを接合した（図９参照）。これにより、レーザチップ２０が支持体３１に搭載された（図２参照）。
【００５９】
その後、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長である４００ｎｍ付近よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射した（図１０参照）。エネルギービームＥＢとしては、波長２５４ｎｍおよび１８５ｎｍの紫外線を用い、照射は、ＵＶストリッパーを用いて３０分程度、８０℃で行った。
【００６０】
最後に、乾燥窒素雰囲気中において、別途形成した蓋体３２を支持体３１に配設し、内部のレーザチップ２０を外部から遮断した。これにより、支持体３１と蓋体３２とからなる５．６φのキャン型パッケージ３０にレーザチップ２０を搭載してなる半導体レーザ１０が完成した（図１参照）。
【００６１】
このような半導体レーザ１０を５個作製し、得られた半導体レーザ１０について、特性試験を行い、エージング特性および劣化率を求めた。その際のエージング試験条件は、環境温度６０℃、光出力３０ｍＷ、ＣＷ、ＡＰＣ駆動とした。得られた結果を図１１（Ａ）および図１２（Ａ）に示す。なお、図１２の縦軸の劣化率は、エージング試験開始時の動作電流値を１としたときの比によって表している。
【００６２】
本実施例に対する比較例として、レーザチップ２０を支持体３１に搭載したのち、エネルギービームＥＢを照射せずに蓋体３２を配設したことを除き、他は本実施例と同様にして半導体レーザを５個作製した。比較例の半導体レーザについても、実施例と同様にして、特性試験を行い、エージング特性および劣化率を調べた。得られた結果を図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示す。
【００６３】
図１１および図１２に示したように、エネルギービームＥＢを照射した実施例では、動作電流は時間の経過にかかわらずほぼ初期値のまま保たれていた。しかも、エージング特性，劣化率ともに、各半導体レーザ１０間でのばらつきが少なく特性が揃っていた。これに対し、エネルギービームＥＢを照射しない比較例では、動作電流が増大した後、再び減少するという周期的な異常変動が認められた。また、比較例では実施例よりもエージング特性および劣化率のばらつきが大きかった。すなわち、レーザチップ２０を搭載した支持体３１に、レーザチップ２０の発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを照射することによって、半導体レーザ１０の動作時に、光ＣＶＤ効果によってレーザ光出射端面に成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、動作電流の異常変動が回避されると共に、半導体レーザ１０の寿命特性が向上することが分かった。
【００６４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、サブマウント２０として窒化アルミニウムを用いたが、シリコン（Ｓｉ）やダイヤモンド（Ｃ）でもよい。また、上記実施の形態では、配線４１Ａ，４１Ｂをチタンおよびアルミニウムよりなるようにしたが、アルミニウムの代わりに金としてもよい。また、上記実施の形態においては、各層の構成あるいは材料またはその厚みなどを具体的な例と共に示したが、他の層を備えていても良く、材料も他の材料としてもよい。また、厚みも適宜変更または調整することが可能である。
【００６５】
加えて、上記各実施の形態では、レーザチップ２０の基板２１としてサファイア基板を用い、その片面側にｐ側電極２３およびｎ側電極２４が設けられている場合について説明したが、本発明は、基板として窒化ガリウム基板を用い、ｐ側電極およびｎ側電極を基板の異なる面に配置した場合についても適用することができる。
【００６６】
また、上記各実施の形態では、支持体３１にレーザチップ２０を一つ搭載した一つの発振波長を有する半導体レーザ１０の場合について説明したが、本発明は、二つ以上の発振波長を有する多波長レーザにも適用することができる。その場合には、それらのすべての発振波長よりも短波長のエネルギービームＥＢを用いることになる。
【００６７】
さらに、上記各実施の形態では、支持体３１と蓋体３２とからなるキャン型パッケージ３０を用いた場合について説明したが、支持体３１の形状は特にキャン型パッケージに限定されず、例えばキャリア型でもよい。
【００６８】
支持体３１には、レーザチップ２０以外の半導体素子、例えば受光素子等が搭載されていてもよい。
【００６９】
また、上記各実施の形態では、半導体デバイスとして半導体レーザを例に説明したが、本発明は、レーザカプラー，光ディスクピックアップ装置など、レーザチップを含む他の半導体デバイスにも適用可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法によれば、レーザチップを搭載した支持体に、レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射するようにしたので、レーザチップの基板、電極または端面などに付着した粘着物が、光分解および酸化によって除去または変質させられる。また、レーザチップを支持体に搭載した後、支持体全体にエネルギービームを照射するようにしたので、レーザチップおよびヒートシンクを含めた支持体の系全体から粘着物を根絶し、レーザチップと端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザの動作時に、粘着物の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザの動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザの寿命特性の向上を実現することができる。
【００７１】
請求項６ないし請求項１０のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法によれば、レーザチップを搭載した支持体に、プラズマを照射するようにしたので、レーザチップの基板、電極、または端面などに付着した粘着物が、イオンクリーニング効果によって除去される。また、レーザチップを支持体に搭載した後、支持体全体にプラズマを照射するようにしたので、レーザチップおよびヒートシンクを含めた支持体の系全体から粘着物を根絶し、レーザチップと端面異物原料との接触を完全に断つことができる。よって、半導体レーザの動作時に、粘着物の成分とレーザ光との化学反応が生じることを防ぎ、光ＣＶＤ効果によるレーザ光出射端面への物質の成膜を抑制することができる。これにより、成膜された物質によるレーザ光の吸収およびレーザ光出射端面の反射率の変動が抑えられ、半導体レーザの動作電流の異常変動が回避され、半導体レーザの寿命特性の向上を実現することができる。
【００７２】
特に、請求項２または請求項７記載の半導体デバイスの製造方法によれば、エネルギービームを照射する工程の後、レーザチップを搭載した支持体を外部から遮断する工程を含むようにしたので、エネルギービームを照射して粘着物を除去または変質させた後に、半導体レーザの動作時にレーザ光と反応しうる物質が外部から侵入してくることを防止することができる。よって、エネルギービームの照射による効果をより高めることができる。
【００７３】
また、特に、請求項１０記載の半導体デバイスの製造方法によれば、レーザチップを搭載した支持体に、酸素雰囲気中でプラズマを照射するようにしたので、プラズマによるイオンクリーニング効果に、酸素ラジカルまたはオゾンによる酸化が加わり、粘着物をいっそう確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体デバイスである半導体レーザの全体構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したレーザチップの構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面図である。
【図１１】本発明の実施例による半導体レーザのエージング曲線を比較例と対比して表す特性図である。
【図１２】本発明の実施例による半導体レーザの劣化率を比較例と対比して表す特性図である。
【符号の説明】
１０…半導体レーザ、２０…レーザチップ、２１…基板、２２…窒化物半導体層、２３…ｐ側電極、２４…ｎ側電極、３０…キャン型パッケージ、３１…支持体、３１Ａ…ヒートシンク、３２…蓋体、３２Ａ…取り出し窓、３３，３４，３５…ピン、３３Ａ，３４Ａ…絶縁リング、３６Ａ，３６Ｂ…ワイヤ、４０…サブマウント、５０，６０…接着層、８１…セパレートシート、８２…粘着シート、８３…粘着物
Claims (10)
- レーザチップおよびこのレーザチップを搭載した支持体を含む半導体デバイスの製造方法であって、
前記レーザチップを搭載した支持体に、前記レーザチップの発振波長よりも短波長のエネルギービームを照射する工程を含む
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 前記エネルギービームを照射する工程の後、前記レーザチップを搭載した前記支持体を外部から遮断する工程を含む
ことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記レーザチップとして、窒化物半導体層を有するレーザチップを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記レーザチップとして、発振波長が５５０ｎｍ以下であるレーザチップを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記エネルギービームとして、レーザ光または紫外線を照射する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。 - レーザチップおよびこのレーザチップを搭載した支持体を含む半導体デバイスの製造方法であって、
前記レーザチップを搭載した支持体に、プラズマを照射する工程を含む
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 前記プラズマを照射する工程の後、前記レーザチップを搭載した前記支持体を外部から遮断する工程を含む
ことを特徴とする請求項６記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記レーザチップとして、窒化物半導体層を有するレーザチップを用いる
ことを特徴とする請求項６記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記レーザチップとして、発振波長が５５０ｎｍ以下であるレーザチップを用いる
ことを特徴とする請求項６記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記プラズマを照射する工程を、酸素雰囲気中で行う
ことを特徴とする請求項６記載の半導体デバイスの製造方法。
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