JP4530962B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus for semiconductor laser device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザ装置の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a semiconductor laser device.
半導体レーザ装置において、パッケージにマウントされた半導体レーザ素子は外気に触れると共振器端面が劣化するため、キャップによって気密封止されている。例えば特許文献1では、酸素を導入したチャンバ内で半導体レーザ素子をマウントしたパッケージを、紫外線を照射してから不活性ガスで気密封止する半導体レーザ素子の気密封止方法が提案されている。これにより、高出力、例えば光出力が100mW以上、レーザ光の発振波長が980nm帯や1020nm帯の半導体レーザ素子の共振器端面の劣化の原因となる、パッケージ内部に残存する極微量の有機物を分解除去することができる。
しかし、発明者らの検討の結果、レーザ光の発振波長が390nm以上500nm以下(近紫外から緑色)の半導体レーザ素子、例えばGaN系半導体レーザ素子やZnO系半導体レーザ素子では、980nm帯や1020nm帯のレーザ光と比べて発振波長が2分の1以下と短く、レーザ光のエネルギーhνが2倍以上と極めて大きいため、特許文献1で提案された方法では後述するように、半導体レーザ素子の劣化を抑制することができない。 However, as a result of investigations by the inventors, in a semiconductor laser element having an oscillation wavelength of laser light of 390 nm to 500 nm (near ultraviolet to green), such as a GaN semiconductor laser element or a ZnO semiconductor laser element, a 980 nm band or a 1020 nm band Since the oscillation wavelength is as short as half or less and the energy hν of the laser light is as large as twice or more, the method proposed in Patent Document 1 deteriorates the semiconductor laser element as described later. Can not be suppressed.
そこで、本発明では、発振波長が390nm以上500nm以下の半導体レーザ素子を用いた半導体レーザ装置の耐久性を向上させることができる、半導体レーザ装置の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of improving the durability of a semiconductor laser device using a semiconductor laser element having an oscillation wavelength of 390 nm to 500 nm. .
上記目的を達成するため、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、密封槽内に乾燥空気を導入する乾燥空気導入工程と、前記乾燥空気を導入した前記密封槽内で、半導体レーザ素子を設けたステムおよびキャップの内面に紫外線を照射する紫外線照射工程と、前記乾燥空気を導入した前記密封槽内で、紫外線を内面に照射した前記キャップによって紫外線を照射した前記半導体レーザ素子を前記乾燥空気とともに封止する封止工程とを有する。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention includes a dry air introducing step of introducing dry air into a sealed tank, and a semiconductor laser element provided in the sealed tank into which the dry air is introduced. In the sealed tank into which the dry air is introduced, the semiconductor laser element irradiated with the ultraviolet light by the cap irradiated with the ultraviolet light on the inner surface together with the dry air. And a sealing step for sealing.
また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置の製造方法において、前記紫外線照射工程と前記封止工程との間に、前記密封槽内で前記ステムおよび前記キャップを、水の沸点よりも高い温度で加熱する加熱工程を有することを特徴とする。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor laser device having the above-described configuration, the stem and the cap are placed at a temperature higher than the boiling point of water in the sealed tank between the ultraviolet irradiation step and the sealing step. It has the heating process which heats, It is characterized by the above-mentioned.
また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置の製造方法において、前記加熱工程で加熱した前記ステムおよび前記キャップを前記封止工程の前に室温に冷却する冷却工程を有することを特徴とする。 According to the present invention, in the method of manufacturing the semiconductor laser device having the above-described structure, the method further includes a cooling step of cooling the stem and the cap heated in the heating step to room temperature before the sealing step.
また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置の製造方法において、前記乾燥空気の露点が−30℃以下であることを特徴とする。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor laser device having the above-described configuration, the dew point of the dry air is -30 ° C or lower.
また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置の製造方法において、前記加熱工程での加熱温度が300℃以上であることを特徴とする。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor laser device having the above-described configuration, the heating temperature in the heating step is 300 ° C. or higher.
また本発明の半導体レーザ装置の製造装置は、内部が乾燥空気雰囲気に保たれた密封槽と、キャップの内面および半導体レーザ素子を設けたステムに紫外線を照射する紫外線発生装置と、前記ステムおよび前記キャップを水の沸点よりも高い温度で加熱する加熱装置と、前記キャップを前記ステムに取り付けて前記半導体レーザ素子を封止する封止装置とを備え、前記紫外線発生装置と、戦記加熱装置と、前記封止装置とが前記密封槽の内部に配置されている。この封止装置としては、例えば溶接機を用いることができる。 The semiconductor laser device manufacturing apparatus of the present invention includes a sealed tank whose interior is maintained in a dry air atmosphere, an ultraviolet ray generator that irradiates ultraviolet rays onto the inner surface of the cap and a stem provided with the semiconductor laser element, the stem, A heating device that heats the cap at a temperature higher than the boiling point of water; and a sealing device that attaches the cap to the stem and seals the semiconductor laser element, the ultraviolet ray generator, a war record heating device, The sealing device is disposed inside the sealed tank. As this sealing device, for example, a welding machine can be used.
また本発明は、上記構成の半導体レーザ装置の製造装置において、同じ露点の乾燥空気雰囲気に保たれた前記密封槽を複数有し、前記紫外線発生手段と、前記加熱手段と、前記封止装置のうち少なくとも1個が前記複数の密封槽のうち、別の密封槽に配置されており、前記ステムおよび前記キャップは前記各密封槽間を前記乾燥空気と同じ露点に保たれた雰囲気中で移動することを特徴とする。パッケージとキャップの移動には、例えばデシケータを用いることができる。 Further, the present invention provides a semiconductor laser device manufacturing apparatus having the above-described configuration, comprising a plurality of the sealed tanks maintained in a dry air atmosphere having the same dew point, the ultraviolet ray generating means, the heating means, and the sealing device. At least one of the plurality of sealed tanks is arranged in another sealed tank, and the stem and the cap move between the sealed tanks in an atmosphere maintained at the same dew point as the dry air. It is characterized by that. For example, a desiccator can be used to move the package and the cap.
本発明によると、キャップとステムによって構成されるパッケージ部の内部に乾燥空気雰囲気が封止されておりこのパッケージ部に封止された半導体レーザ素子は、長期間に渡り駆動電圧を一定に保つことができ、半導体レーザ装置の耐久性を高いものとすることができる。また、キャップとステムのパッケージ部の内側となる部分に付着した有機系不純物が紫外線で分解されているため、この不純物に起因する半導体レーザ素子の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, a dry air atmosphere is sealed inside a package part constituted by a cap and a stem, and the semiconductor laser device sealed in this package part keeps the driving voltage constant for a long period of time. The durability of the semiconductor laser device can be increased. Further, since the organic impurities attached to the inner portions of the cap and stem package portions are decomposed by the ultraviolet rays, it is possible to suppress the deterioration of the semiconductor laser element due to the impurities.
また、本発明によると、ステムおよびキャップを加熱して水分を除去することによって、半導体レーザ素子の劣化をより抑制することができる。さらに、加熱した後、キャップをステムに取り付ける前に冷却しておくことによって、パッケージ部の内部をより結露しにくくすることができる。 In addition, according to the present invention, the deterioration of the semiconductor laser device can be further suppressed by removing moisture by heating the stem and the cap. Furthermore, after heating, the inside of the package part can be made more difficult to condense by cooling before attaching the cap to the stem.
また、本発明によると、半導体レーザ装置の製造装置は、紫外線発生装置、加熱装置および封止装置が乾燥空気雰囲気に保たれた密封槽内に設けられているため、容易にパッケージ部の内部に半導体レーザ素子を乾燥空気とともに封止した半導体レーザ装置を得ることができる。 Further, according to the present invention, the semiconductor laser device manufacturing apparatus is provided in the sealed tank in which the ultraviolet ray generator, the heating device, and the sealing device are maintained in a dry air atmosphere. A semiconductor laser device in which the semiconductor laser element is sealed with dry air can be obtained.
また、本発明によると、密封槽が複数であってもよいため、半導体レーザ装置の製造装置を自由に配置することができる。 In addition, according to the present invention, since there may be a plurality of sealed tanks, a semiconductor laser device manufacturing apparatus can be freely arranged.
本発明の実施形態について、図を用いて説明する。図1は、本発明にかかる半導体レーザ装置の概略構成図、図2は半導体ウェハーの概略構成図、図3はリッジストライプを形成した半導体ウェハーの概略構成図、図4は半導体レーザ素子の斜視図、図5は本発明にかかる半導体レーザ装置の製造装置である気密封止装置の概略平面図である。なお、本願の図面において、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表わしてはいない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor laser device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a semiconductor wafer, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a semiconductor wafer in which a ridge stripe is formed, and FIG. 4 is a perspective view of a semiconductor laser device. FIG. 5 is a schematic plan view of a hermetic sealing device which is a semiconductor laser device manufacturing apparatus according to the present invention. In the drawings of the present application, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are appropriately changed for the sake of clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
半導体レーザ装置20は、図1に示すようにステム21の上面にヒートシンク22と電極ピン23が設けられており、ステム21の下面には2本の電極リード線25が設けられている。ヒートシンク22には半導体レーザ素子29が設けられており、半導体レーザ素子29と電極ピン23とは配線24によって電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
また、ステム21の上面にはキャップ26が設けられており、ステム21とキャップ26とでパッケージ部28を構成している。キャップ26には、半導体レーザ素子29から出射されたレーザ光を外部に取り出せるように、ガラスからなる窓27が取り付けられている。パッケージ部28は、ヒートシンク22、半導体レーザ素子29、電極ピン23および配線24を囲むものであり、封入雰囲気28aが封止されている。
A
半導体レーザ素子29は、アクセプタ性不純物が添加されたp型半導体と、ドナー性不純物が添加されたn型半導体とを接合させて、劈開したチップ状の素子である。p型半導体とn型半導体との間に電圧を印加して駆動電流を流すと、これらの接合部であるp‐n接合層が発光し、劈開面に作製した反射率の異なる二つの平行な鏡面である共振面の間でこの光が共振して増幅され、反射率の低い方の共振面からレーザ光が出射する。半導体レーザ素子13から発せられたレーザ光は、窓18を通して、パッケージ部28の外部へ出射される。本実施形態では、半導体レーザ素子29はGaN系半導体からなり、レーザ光の発振波長は390〜500nmである。
The
次に、半導体レーザ素子29について説明する。図2は本発明の実施形態にかかる半導体レーザ素子を形成する前の半導体ウェハー30の構造を示す概略構成図である。半導体ウェハー30は、n型GaN基板31上に、半導体成長層32が形成されている。半導体成長層32は、n型GaN基板31側から順に、厚さ0.2μmのn型GaN層32a、厚さ2.2μmのn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32b、厚さ20nmのn型GaNガイド層32c、厚さ4nmのInGaN層と厚さ8nmのGaN層が交互に3層ずつ重なったInGaN/GaN‐3MQW(Multi Quantum Well;多重量子井戸)活性層32d、厚さ20nmのp型Al0.3Ga0.7N蒸発防止層32e、厚さ0.3μmのp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32f、厚さ0.1μmのp型GaNコンタクト層32gが積層されている。
Next, the
なお、各層の組成、構成、厚さは一例であり、適宜変更して構わない。また、本実施形態においては、n型GaN基板31を半導体基板として用いたが、半導体基板はこの材料に限定されるものではなく、p型のGaN基板、半絶縁性のGaN基板、Al1-xGaxN(0≦x≦1)基板などを用いても構わない。
Note that the composition, configuration, and thickness of each layer are examples, and may be changed as appropriate. In the present embodiment, the n-
次に、半導体成長層32の製造方法を説明する。以下の説明ではMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;有機金属化学気相蒸着)法を用いた場合を示しているが、エピタキシャル成長できる成長法であれば、MOCVD法に限定されるものではなく、MBE(Molecular Beam Epitaxy;分子線エピタキシ)法、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy;ハイドライド気相エピタキシー)法等、他の気相成長法を用いても構わない。
Next, a method for manufacturing the
n型GaN基板31をMOCVD装置の成長炉内の所定のサセプタ上に設置し、キャリアガスとして、H2とNH3をそれぞれ5l/min流しながら、サセプタ温度を1050℃まで昇温する。昇温が終われば、Gaの原料としてトリメチルガリウム((CH3)3Ga;TMG)を130μmol/min、SiH4を70nmol/minの流量で成長炉内に供給し、n型GaN層32aを0.2μm成長させる。その後、TMGを100μmol/minとし、Alの原料としてトリメチルアルミニウム((CH3)3Al;TMA)を5μmol/minで成長炉内に供給して、n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32bを2.2μm成長させる。n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32bの成長が終了すると、TMAの供給を停止し、TMGを130μmol/minに増加し、n型GaNガイド層32cを20nm成長させる。
The n-
その後、TMG、SiH4の供給を停止して、キャリアガスをH2からN2に代え、サセプタ温度を800℃まで降温する。降温後、まずTMGを10μmol/minを成長炉内に供給し、厚さ20nmのGaN層を成長させる。次に、インジウムの原料としてトリメチルインジウム((CH3)3In;TMI)を5μmol/min、TMGは10μmol/minを維持した状態で成長炉内に供給し、厚さ4nmのInGaN層を成長させる。次に、TMIの供給を停止し、8nmのGaN層を成長させる。その後再びTMIを5μmol/minとして成長炉内に供給し、厚さ4nmのInGaN層を成長させ、同様の動作を繰り返して、InGaN/GaN‐3MQW活性層32dをGaN/InGaN/GaN/InGaN/GaN/InGaN/GaNの順序で形成する。
Thereafter, the supply of TMG and SiH 4 is stopped, the carrier gas is changed from H 2 to N 2 , and the susceptor temperature is lowered to 800 ° C. After the temperature is lowered, first, 10 μmol / min of TMG is supplied into the growth furnace to grow a GaN layer having a thickness of 20 nm. Next, trimethylindium ((CH 3 ) 3 In; TMI) as an indium raw material is supplied into the growth reactor while maintaining 5 μmol / min and TMG at 10 μmol / min to grow an InGaN layer having a thickness of 4 nm. . Next, the supply of TMI is stopped, and an 8 nm GaN layer is grown. Thereafter, TMI is again supplied to the growth furnace at 5 μmol / min, an InGaN layer having a thickness of 4 nm is grown, and the same operation is repeated, so that the InGaN / GaN-3MQW
InGaN/GaN‐3MQW活性層32dが形成されると、TMIおよびTMGの供給を停止し、サセプタ温度を1050℃まで昇温して、キャリアガスをN2からH2に代えて、TMGを30μmol/min、TMAを10μmol/min、p型ドーパントであるMgの原料としてビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム((C2H5C5H4)2Mg;EtCp2Mg)を0.2μmol/minで成長炉内に供給し、p型Al0.3Ga0.7N蒸発防止層32eを20nm成長させる。p型Al0.3Ga0.7N蒸発防止層32eの成長が終了すると、TMGを100μmol/min、TMAを4μmol/minで成長炉内に供給し、p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32fを0.35μm成長させる。
When the InGaN / GaN-3MQW
p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32fを成長させた後、TMAの供給を停止し、EtCp2Mgを1μmol/minへ増加し、TMGは100μmol/minを維持した状態で、p型GaNコンタクト層32gを0.1μm成長させて、半導体成長層32を完成させ、半導体レーザ素子の半導体積層膜の成長を終了する。その後、TMGおよびEtCp2Mgの供給を停止して降温する。このようにして、表面に半導体成長層32の形成された半導体ウェハー30が得られる。なお、これらの各層の厚さは目標値であり、実際の値とは異なる場合がある。
After growing the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad
半導体成長層32の完成後、通常のフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、幅略2μmのリッジストライプ39を形成するように、p型GaNコンタクト層32gと、p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層32fの一部をエッチングして、エッチングを停止する。なお、本実施形態において、ドライエッチングに用いる反応性ガスとしてSiCl4を用いるものとするが、これに限定されるものではなく、BCl3などの他のガスを用いても構わない。
After the
リッジストライプ39を形成した後、半導体ウェハー30を個々の半導体レーザ素子29に加工するプロセスを行う。概要は、一般的であるので、詳細は省略するが、半導体ウェハー30のリッジストライプ39を形成した面上に、電流狭窄のための絶縁膜33、p電極パッド34、35を形成し、n型GaN基板31を半導体成長層32が形成されていない面から研削研磨を行い、この研削研磨を行った面上にn電極36を作製し、図3に示す状態とする。その後、半導体ウェハー30をリッジストライプ方向に垂直に劈開し、バーの状態に分割する。この劈開によって形成された共振器端面37aと共振器端面37bの間隔は300μmから1200μmの範囲である。次に、図4に示すように、共振器端面37aに低反射率の端面コート膜38aを形成し、共振器端面37bに高反射率の端面コート膜38bを形成する。最後に、端面コート膜38a、38bを形成した半導体ウェハー30を、ダイシングや劈開により個々のチップに分割し、半導体レーザ素子29が完成する。
After the
p電極パッド34、35は、いずれも金属を蒸着して形成したものであり、例えばMo/Au、Mo/Pt/Au、Mo/Pd/Au、Mo/Pt/Alなどの金属の多層膜であっても、Auのみの単層であってもよい。また、絶縁膜33はSiO2、ZrO、TiO2、Si2N4などで構成される。また、低反射率の端面コート膜38aは、例えばAl2O3、TiO2、SiO2、Y2O5、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、AlN、Si3N4、MgFなどを用いることができ、高反射率の端面コート膜38b、例えばSiO2/TiO2/SiO2/…/TiO2/SiO2の9層からなるものを用いることができる。
Each of the
次に、本発明の実施形態にかかる半導体レーザ装置の製造装置である、気密封止装置について図5の概略平面図を用いて説明する。気密封止装置10は、密封槽11と、その内部に配置された紫外線発生装置12、加熱装置13および溶接機14とを備えるものである。
Next, a hermetic sealing device, which is a semiconductor laser device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, will be described with reference to the schematic plan view of FIG. The
密封槽11の外壁にはグローブ(不図示)で封止された作業扉15が複数設けられており、作業者がここから密封槽11の内部に手を入れて作業することが可能となっている。また、密封槽11の外壁には乾燥空気生成器(不図示)で生成した乾燥空気を導入する乾燥空気導入口11aおよび排気口11bが設けられており、密封槽11の内部は一定の湿度の乾燥空気雰囲気に保たれている。
A plurality of
紫外線発生装置12は、波長254nmの短波長紫外線を発生するものである。紫外線発生装置12にはオゾン排気口12aが設けられており、紫外線の照射によって発生したオゾンを密封槽11外へ排出することができる。加熱装置13は、炉内を加熱および真空にすることができ、真空雰囲気内で加熱することにより、炉内に入れたステム21やキャップ26の水分を除去することができる。
The ultraviolet ray generator 12 generates short wavelength ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm. The ultraviolet ray generator 12 is provided with an
加熱装置13に隣接して、金属板などの熱伝導率の高い材料でできたキャップ冷却台17aおよびステム冷却台17bが設けられており、加熱装置13で加熱したキャップ26およびステム21を載置することにより冷却することができる。また、溶接機14に隣接して、キャップ供給台18a、ステム収納台18bおよびステム供給台18cが設けられている。キャップ供給台18aおよびステム供給台18cは溶接機14にロボットアームなどによって自動的に供給されるキャップ26およびステム21を載置するものであり、ステム収納台18bはステム供給台18cに載置する前の冷却したステム21を収納するものである。
A
加熱装置13と溶接機14との間には材料置き場16が設けられている。これは、冷却したキャップ26をキャップ供給台18aに移動させるまでの間、保管しておくものである。また、ステム収納台18bのそばには完成品置き場19が設けられており、溶接機14によってステム21にキャップ26が取り付けられ、完成した半導体レーザ装置20を保管しておくことができる。
A
次に、半導体レーザ装置20の製造方法について説明する。まず、半導体レーザ素子29をヒートシンク22上に設け、半導体レーザ素子29を設けたヒートシンク22をステム21の上面に設ける。このヒートシンク22を設けたステム21およびキャップ26を、作業者が作業扉15から密封槽11内の紫外線発生装置12の紫外線が照射される位置に載置し、ステム21、ヒートシンク22、半導体レーザ素子29およびキャップ26の内面に波長254nmの紫外線を照射する。このとき、密封槽11の内部は露点−30℃の乾燥空気雰囲気となっている。
Next, a method for manufacturing the
波長254nmの紫外線を照射することにより、ステム21、ヒートシンク22、半導体レーザ素子29およびキャップ26の内面、すなわちパッケージ部28の内側となる部分に付着した有機系不純物のガスなどを分解し、除去することができる。
By irradiating with ultraviolet light having a wavelength of 254 nm, the organic impurity gas adhering to the inner surface of the
有機系不純物を除去したステム21およびキャップ26を加熱装置13の炉内に移動させ、真空中で加熱し、水分を除去する。このとき、加熱により半導体レーザ素子29の端面コート膜38a、38bの表面および内部の水分を除去でき、耐久性の高いものに改質することができる。このとき加熱温度は、水分をより多く除去するために水の沸点よりも高い温度が好ましく、300℃以上がより好ましい。
The
加熱装置13から取り出したステム21およびキャップ26をそれぞれキャップ冷却台17aまたはステム冷却台17bに載置して室温まで冷却する。次にステム21をステム収納台18bに、キャップ26を材料置き場16に移動させ、そこから必要分をそれぞれステム供給台18cまたはキャップ供給台18aに載置する。
The
ステム供給台18cおよびキャップ供給台18aから自動的に供給されたステム21およびキャップ26は溶接機14によって、キャップ26がヒートシンク22および半導体レーザ素子29を封止するように溶接され、半導体レーザ装置20が完成し、完成品置き場19で一旦保管される。このとき、密封槽11内が乾燥空気雰囲気であるため、封入雰囲気28aは乾燥空気である。このため、パッケージ部28の内部は結露する可能性は低いが、ステム21およびキャップ26を冷却してから溶接することにより結露する可能性が更に低くなる。
The
本発明において、乾燥空気の露点は−30℃以下であることが好ましい。一般に、乾燥空気は乾燥度合いが露点で管理される。この露点が−30℃以下の乾燥空気を生成する乾燥空気生成器としては、例えば神戸製鋼社製のスクリューコンプレッサー(KST22AD‐6)で作成される圧縮空気をレシーバタンク、冷凍式エアドライヤ(オリオン社製RAX‐22F‐SE)、ラインフィルタ(オリオン社製OLF‐700)、ミクロミスト除去用フィルタ(オリオン社製OMF‐700)、吸着式エアドライヤー(オリオン社製QSQ‐420A‐E)を組み合わせたものを用いることができる。また、この乾燥空気の露点はVAISALA社製の露点温度計DM70で測定することができる。 In this invention, it is preferable that the dew point of dry air is -30 degrees C or less. In general, the degree of drying of dry air is controlled by the dew point. As a dry air generator that generates dry air having a dew point of −30 ° C. or less, for example, a compressed air produced by a screw compressor (KST22AD-6) manufactured by Kobe Steel is used as a receiver tank and a refrigeration air dryer (manufactured by Orion). RAX-22F-SE), line filter (Orion OLF-700), micromist removal filter (Orion OMF-700), adsorption air dryer (Orion QSQ-420A-E) Can be used. The dew point of this dry air can be measured with a dew point thermometer DM70 manufactured by VAISALA.
このようにして作成された半導体レーザ装置20について、加速エージング試験を行った。エージング条件は、試料温度70℃、120mAのACC(Automatic Current Control;定電流駆動)とし、順電圧(Vf)を測定した。その結果を図6(a)に示す。図6(a)は横軸を時間、縦軸を順電圧としたグラフであり、7個の試料について測定した結果を示しているが、50時間経過後のVfにはほとんど変化が見られないことがわかる。なお、このときの封止雰囲気は露点−37℃の乾燥空気である。
An accelerated aging test was performed on the
また、比較例として、上述の半導体レーザ装置において封止雰囲気を乾燥空気から、特許文献1で用いられた不活性ガスとして露点−10〜−30℃の窒素ガスに変えた半導体レーザ装置について同様の加速エージング試験を行った。10個の試料について測定した結果を図6(b)に示す。図6(b)からわかるように、25時間経過後からVfが上昇しているものがある。したがって、封止雰囲気を乾燥空気とすることによって、半導体レーザ装置20のVfが安定する、すなわち耐久性、信頼性が向上することがわかる。これは、発振波長の短い半導体レーザ装置では、発振波長が長いものと劣化モードが異なるためと思われる。
Further, as a comparative example, the same applies to a semiconductor laser device in which the sealing atmosphere in the above-described semiconductor laser device is changed from dry air to nitrogen gas having a dew point of −10 to −30 ° C. as the inert gas used in Patent Document 1. An accelerated aging test was conducted. FIG. 6B shows the results of measurement for 10 samples. As can be seen from FIG. 6B, there is a case where Vf increases after 25 hours have elapsed. Therefore, it can be seen that by using dry air as the sealing atmosphere, Vf of the
なお、本実施形態において、半導体レーザ素子29をGaN系の半導体からなるものとしたが、これに限られず、発振波長が390nm以上500nm以下のレーザ光のエネルギーhνが大きいものであれば、ZnO系のものなどであってもよい。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、気密封止装置10は、紫外線発生装置12、加熱装置13および溶接機14を1個の密封槽11内に備えるものとしたが、紫外線発生装置12、加熱装置13および溶接機14をそれぞれ同じ露点の乾燥雰囲気に保たれた別の密封槽内に設けてもよい。この場合、ステム21およびキャップ26は各密封槽の間を同じ露点の乾燥雰囲気に保たれたデシケータなどに収納して移動させればよい。これにより、気密封止装置10を自由に配置することが可能となる。また、紫外線発生装置12で紫外線を照射した後、デシケータに収納する際に、短時間であれば大気に触れても問題はない。
In the present embodiment, the
また、加熱装置13によってステム21およびキャップ26を加熱した後、キャップ冷却台17aまたはステム冷却台17bで冷却する工程は、次の工程へ早く移れるようにするものであり、省略してもよい。同様に、加熱装置13によってステム21およびキャップ26を加熱する工程は、乾燥空気雰囲気中でも水分は除去されるが、より早く除去するためのものであり、省略してもよい。
In addition, the process of heating the
10 気密封止装置
11 密封槽
11a 乾燥空気導入口
12 紫外線発生装置
13 加熱装置
14 溶接機
17a キャップ冷却台
17b ステム冷却台
20 半導体レーザ装置
21 ステム
26 キャップ
28 パッケージ部
28a 封入雰囲気
29 半導体レーザ素子
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