專利名稱：半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在光拾取設(shè)備等中使用的半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
光拾取設(shè)備包括，例如用于將激光束發(fā)射到目標(biāo)光盤(pán)上的半導(dǎo)體激光器元件；用于接收光盤(pán)反射掉的激光束的光檢測(cè)器元件，以及用于根據(jù)接收到的激光束、處理由光檢測(cè)器元件產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理電路。
近年來(lái)，為了縮小設(shè)備的尺寸并簡(jiǎn)化對(duì)于每個(gè)光學(xué)元件的對(duì)準(zhǔn)調(diào)整，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了其中在一塊半導(dǎo)體襯底基片上淀積上述半導(dǎo)體激光器元件、光檢測(cè)器元件和信號(hào)處理電路的稱為光學(xué)系統(tǒng)集成驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體激光器裝置(日本特開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.64-27288)。
作為光學(xué)系統(tǒng)集成驅(qū)動(dòng)型半導(dǎo)體激光器裝置的情況下，當(dāng)在相同襯底上形成半導(dǎo)體激光器元件和光檢測(cè)器元件時(shí)，就必須在給定的位置非常精確地固定半導(dǎo)體激光器元件。這是因?yàn)?，相?duì)于激光束照射到的光盤(pán)，半導(dǎo)體激光器元件位置的精確度會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的性能。就是說(shuō)，如果低精度地設(shè)置并粘接半導(dǎo)體激光器元件，就會(huì)使設(shè)備的性能下降。
日本特開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.9-326535公開(kāi)了一種意在確保將半導(dǎo)體激光器元件粘接到襯底的精度的技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，預(yù)先在襯底中形成凹槽，并且在凹槽中插入半導(dǎo)體激光器元件的凸起電極，其作為輸出激光束的源。
盡管在日本特開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.9-326535中公開(kāi)的技術(shù)在某種程度上成功地提高了半導(dǎo)體激光器元件粘接的精度，但由于以下原因，沿襯底的厚度方向(凹槽深度方向)半導(dǎo)體激光器元件的位置和粘接并不令人滿意。半導(dǎo)體激光器元件焊接到由金(Au)構(gòu)成的電極上，該電極預(yù)先形成在半導(dǎo)體襯底的表面上。在通過(guò)焊接的粘接工藝期間，在焊料中的錫(Sn)元素和電極中的Au元素之間就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并使底面和半導(dǎo)體激光器元件之間的距離偏離所需的距離。
在光拾取設(shè)備的半導(dǎo)體激光器裝置中，從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)射的激光束被位于半導(dǎo)體激光器元件附近的反射單元反射掉，并沿襯底的厚度方向向設(shè)備外側(cè)向上進(jìn)行輸出。這里，如果半導(dǎo)體激光器元件已經(jīng)沿襯底的厚度方向偏離了所需的位置，那么在反射單元上發(fā)射的激光束到達(dá)的位置也會(huì)偏離所需的位置。沿設(shè)備主表面的方向上，就會(huì)導(dǎo)致反射的激光束的偏移。當(dāng)在半導(dǎo)體激光器裝置的制造工藝中可以預(yù)知這種偏移時(shí)，對(duì)于每個(gè)半導(dǎo)體激光器裝置，都必須進(jìn)行位于半導(dǎo)體激光器元件和光盤(pán)之間的光學(xué)設(shè)備的位置調(diào)整(例如，全息圖)。然而，這種位置的調(diào)整麻煩且復(fù)雜。
如上所述，在半導(dǎo)體激光器裝置中，從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)射的激光束被位于半導(dǎo)體激光器元件附近的反射單元反射掉，并沿襯底的厚度方向向上向設(shè)備之外輸出。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，在上述兩個(gè)文獻(xiàn)中(日本特開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.64-27288和No.9-326535)，采用Au層作為反射激光束的反射層，假設(shè)從半導(dǎo)體激光器元件發(fā)射的激光束具有紅光-紅外光的波長(zhǎng)。然而，從半導(dǎo)體激光器元件還發(fā)射藍(lán)光，但Au層并不適合于藍(lán)光。這是因?yàn)椋捎诓牧咸匦?，Au層對(duì)于藍(lán)光的反射率低于對(duì)于紅光-紅外光的反射率。就是說(shuō)，假設(shè)半導(dǎo)體激光器裝置可發(fā)射藍(lán)光，就絕對(duì)必要采用用于具有高反射率的反射藍(lán)光的反射層。
眾所周知，由Al構(gòu)成的反射層具有反射藍(lán)光的高反射率。然而，在半導(dǎo)體激光器裝置中，還沒(méi)有充分地論述采用Al層作為反射層的可能性，也沒(méi)有提出過(guò)實(shí)現(xiàn)它的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體激光器裝置，用于發(fā)射高位置精度的激光束，通過(guò)以高精度和高可靠性在半導(dǎo)體襯底上裝配半導(dǎo)體激光器元件來(lái)獲得該半導(dǎo)體激光器裝置；以及該裝置的制造方法。
(1)上述目的通過(guò)一種半導(dǎo)體激光器裝置實(shí)現(xiàn)，該半導(dǎo)體激光器裝置包括半導(dǎo)體襯底，它的主表面具有凹槽，凹槽的側(cè)壁具有接收激光束并在襯底的厚度方向向外反射接收到的激光束的光反射器；半導(dǎo)體激光器元件，其被裝配凹槽中并沿基本上平行于半導(dǎo)體襯底的主表面的方向向光反射器發(fā)射激光束；散熱層，其形成在凹槽的底面以便沿襯底的厚度方向調(diào)整半導(dǎo)體激光器元件的位置并使半導(dǎo)體激光器元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱向半導(dǎo)體襯底釋放；粘接層，與半導(dǎo)體激光器元件的一個(gè)面向凹槽的底面的表面接觸；以及擴(kuò)散防止層，其嵌入在散熱層和粘接層之間，具有導(dǎo)電性，并防止散熱層和粘接層之間發(fā)生擴(kuò)散。
如上所述，半導(dǎo)體激光器裝置具有在散熱層和粘接層之間插入的擴(kuò)散防止層。當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件與粘接層粘接時(shí)，擴(kuò)散防止層防止散熱層和粘接層之間發(fā)生擴(kuò)散，由此防止粘接層和金屬電極層體積改變。在常規(guī)的半導(dǎo)體激光器裝置中，其中散熱層直接與粘接層接觸，沒(méi)有其間插入的擴(kuò)散防止層，各層中的組分彼此之間擴(kuò)散進(jìn)入其它層，就難于保證粘接半導(dǎo)體激光器元件的位置精度。相反，由于各層之間插入的擴(kuò)散防止層避免了各層中的組分在各層彼此間的擴(kuò)散，所以本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置能夠在粘接半導(dǎo)體激光器元件中保證位置精度。
因此，由于高度精確并高度可靠性地將半導(dǎo)體激光器元件裝配在半導(dǎo)體襯底上，所以本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置就以高位置精度發(fā)射激光束。
(2)在(1)的半導(dǎo)體激光器裝置中，擴(kuò)散防止層可以由一種或多種元素組成，該元素通過(guò)與散熱層或粘接層反應(yīng)不形成合金相并具有歐姆電特性。利用這種設(shè)置，就可以確保散熱層和粘接層之間獲得電歐姆特性，并且防止了各層中的組分彼此擴(kuò)散進(jìn)入其它層。
(3)在(2)的半導(dǎo)體激光器裝置中，粘接層由焊料組成，散熱層由Au構(gòu)成，并且擴(kuò)散防止層由Ti或TiW構(gòu)成并比散熱層更薄。這種結(jié)構(gòu)除了由半導(dǎo)體激光器裝置(2)提供的效果之外，還提供了半導(dǎo)體激光器元件和半導(dǎo)體襯底之間確保高的電導(dǎo)率和熱傳導(dǎo)性的效果。
(4)在(3)的半導(dǎo)體激光器裝置中，由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層可以插入在粘接層和擴(kuò)散防止層之間。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它增強(qiáng)了粘接層和擴(kuò)散防止層之間的粘接。
當(dāng)形成這種設(shè)置時(shí)，金屬薄層中的Au或Pt與粘接層中的Sn反應(yīng)。然而，由于金屬薄層比散熱層更薄，因反應(yīng)就將金屬薄層的尺寸的變化限制到一個(gè)小范圍。
同樣，當(dāng)金屬薄層插入在粘接層和擴(kuò)散防止層之間時(shí)，層表面比當(dāng)用相同的厚度的擴(kuò)散防止層代替金屬薄層(一層結(jié)構(gòu))時(shí)更平坦。這就提供了一種有益的效果；能夠?qū)雽?dǎo)體激光器元件以高度位置精度進(jìn)行粘接(裝配)。這還提供了一種有益的效果由于由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層比擴(kuò)散防止層更昂貴，因此與整個(gè)層由金屬薄層構(gòu)成相比較就節(jié)約了成本。
(5)在(3)的半導(dǎo)體激光器裝置中，由Ti或TiW構(gòu)成的層和由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層可以插入在凹槽的底面和散熱層之間。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是與當(dāng)僅由散熱層限定位置時(shí)相比，它能夠使半導(dǎo)體激光器元件限定在更高精確的位置上(在襯底的厚度方向)。
(6)在(5)的半導(dǎo)體激光器裝置中，金屬薄層(Au或Pt)可以比散熱層更薄。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它能夠以高位置精度粘接(裝配)半導(dǎo)體激光器元件。
(7)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體激光器裝置，其中光反射器與由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層共面，并且具有相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面的基本上45度的傾斜。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它能夠使光反射器的表面具有對(duì)于激光束(特別是具有不小于600nm波長(zhǎng)的激光束)的高反射率的反射結(jié)構(gòu)，由此獲得高質(zhì)量、低成本的半導(dǎo)體激光器裝置。
應(yīng)當(dāng)注意，這里的基本上45度的傾斜表示45±5度的傾斜。
(8)在(7)的半導(dǎo)體激光器裝置中，在光反射器的表面中的金屬薄層可以接地。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它保護(hù)設(shè)備不受干擾。
(9)在(3)的半導(dǎo)體激光器裝置中，光反射器可以是疊層，包括由Au或Pt構(gòu)成的作為底層的金屬薄層、由Al構(gòu)成的層、以及作為頂層的介電層，介電層的表面具有相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面的基本上45度的傾斜。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它能夠使光反射器的表面具有對(duì)于藍(lán)光激光束(具有400nm-600nm波長(zhǎng))的高反射率的反射結(jié)構(gòu)，由此獲得高質(zhì)量、低成本的半導(dǎo)體藍(lán)光激光器裝置。
應(yīng)當(dāng)注意，這里的基本上45度的傾斜表示45±5度的傾斜。
優(yōu)選介電層由SiOx(x≤2)或MgF2、或Al2O3、AlF3、CaF2、LiF、CeO2等形成。
對(duì)于半導(dǎo)體激光器裝置，優(yōu)選具有在金屬薄層和由Al構(gòu)成的層之間插入的由Ti或TiW構(gòu)成的擴(kuò)散防止層，原因是擴(kuò)散防止層防止了金屬薄層中的Au和Al之間的反應(yīng)，有利于確保位置的精度。
(10)在(9)的半導(dǎo)體激光器裝置中，在光反射器的表面中的金屬薄層可以接地。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它保護(hù)設(shè)備不受干擾。
(11)在(3)的半導(dǎo)體激光器裝置中，半導(dǎo)體襯底可以在鄰近凹槽的區(qū)域處具有用于接收激光束的光檢測(cè)器元件單元、用于處理由光檢測(cè)器元件單元產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理電路單元、以及通過(guò)其從半導(dǎo)體激光器裝置輸入信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)輸出到半導(dǎo)體激光器裝置之外的焊墊單元，并且半導(dǎo)體襯底的最外表面、在其中形成信號(hào)處理電路單元和焊墊單元的區(qū)域處由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層覆蓋。優(yōu)選這種設(shè)置，原因是在半導(dǎo)體襯底的最外表面中的金屬薄層具有遮蔽功能并使電路穩(wěn)定工作，并且當(dāng)形成導(dǎo)線焊接時(shí)在焊墊單元處的金屬薄層有利于形成優(yōu)良的歐姆特性。同樣，由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層覆蓋的表面有利于保護(hù)設(shè)備免于侵蝕。
(12)在(11)的半導(dǎo)體激光器裝置中，其中覆蓋其中形成信號(hào)處理電路單元和焊墊單元的區(qū)域的金屬薄層可以連接到外部端子，以致可以通過(guò)外部端子從半導(dǎo)體激光器裝置之外施加一個(gè)給定的電壓。
(13)上述目的還通過(guò)具有(1)半導(dǎo)體激光器裝置的光拾取設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣使光拾取設(shè)備具有由(1)的半導(dǎo)體激光器裝置提供的有益效果。
(14)上述目的還通過(guò)用于制造半導(dǎo)體激光器裝置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法包括凹槽形成步驟，用于在半導(dǎo)體襯底中通過(guò)各向異性腐蝕形成一個(gè)凹槽，以致該凹槽的側(cè)壁相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面具有基本上45度的傾斜；SiN層形成步驟，用于在凹槽形成步驟之后通過(guò)等離子體CVD方法形成SiN層，該SiN層具有在凹槽底面上的所需的厚度；層疊步驟，用于在SiN層形成步驟之后通過(guò)濺射方法在包含SiN層的凹槽的整個(gè)表面上形成由Ti或TiW構(gòu)成的層、然后在由Ti或TiW構(gòu)成的層上形成由Au或Pt構(gòu)成的層；散熱層形成步驟，用于在層疊步驟之后通過(guò)電鍍?cè)谟葾u或Pt構(gòu)成的層上形成由Au構(gòu)成的散熱層；覆蓋步驟，用于在散熱層形成步驟之后通過(guò)濺射方法用由Ti或TiW構(gòu)成的比散熱層更薄的層覆蓋散熱層，然后用由Au或Pt構(gòu)成的層覆蓋由Ti或TiW構(gòu)成的層；以及焊接步驟，用于在覆蓋步驟之后通過(guò)焊接使半導(dǎo)體激光器元件與覆蓋散熱層的由Au或Pt構(gòu)成的層粘接，其中在覆蓋步驟中，由Au或Pt構(gòu)成的層形成為比散熱層更薄。
如上所述，在半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法中，通過(guò)電鍍形成的散熱層(Au)由Ti或TiW構(gòu)成的層覆蓋，然后由Au或pt構(gòu)成的層覆蓋，兩層比散熱層更薄，并且然后通過(guò)焊接用由Au或Pt構(gòu)成的層粘接半導(dǎo)體激光器元件。當(dāng)粘接半導(dǎo)體激光器元件時(shí)，這種設(shè)置防止了焊料中的Sn與散熱層中的Au反應(yīng)，由此使半導(dǎo)體激光器元件能夠以高精度和高可靠性地裝配在半導(dǎo)體襯底上。
由于該方法能夠使半導(dǎo)體激光器元件以高精度和高可靠性地裝配在半導(dǎo)體襯底上，因此，本發(fā)明的制造方法可以制造以高精確位置發(fā)射激光束的半導(dǎo)體激光器裝置。
當(dāng)粘接半導(dǎo)體激光器元件時(shí)，在焊料和由Au或Pt構(gòu)成的層之間可發(fā)生擴(kuò)散。然而，由于由Au或Pt構(gòu)成的層比散熱層更薄，半導(dǎo)體激光器元件的位置精度就會(huì)比直接與焊料層粘接的散熱層的情況更高。
應(yīng)當(dāng)注意，這里的基本上45度的傾斜表示45±5度的傾斜。
(15)、(14)的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法還包括在覆蓋步驟和焊接步驟之間的第二覆蓋步驟，該步驟用于由Al構(gòu)成的層覆蓋由Au或Pt構(gòu)成的層，然后用介電層覆蓋由Al構(gòu)成的層。
優(yōu)選這種設(shè)置是因?yàn)樗軌蚴构夥瓷淦鞯谋砻鎸?duì)于激光束(具有大約400-600nm波長(zhǎng))具有高反射率的反射結(jié)構(gòu)。
(16)、(14)的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法還包括在覆蓋步驟和焊接步驟之間的第二覆蓋步驟，用于由Al構(gòu)成的層覆蓋由Au或Pt構(gòu)成的層，然后用介電層覆蓋由Al構(gòu)成的層；以及去除步驟，用于去除除了用于覆蓋凹槽的側(cè)壁區(qū)域之外的由Al構(gòu)成的層和介電層。優(yōu)選這種設(shè)置是因?yàn)樗軌蚴箖A斜側(cè)壁即光反射器具有對(duì)于藍(lán)光激光束(具有400nm-600nm波長(zhǎng))的高反射率的反射結(jié)構(gòu)。因此，能夠利用這種制造方法來(lái)制造高質(zhì)量、低成本的半導(dǎo)體藍(lán)光激光器裝置。
(17)在(14)的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法中，在層疊步驟之前，鄰近凹槽區(qū)域處的半導(dǎo)體襯底中就已經(jīng)形成了用于接收激光束的光檢測(cè)器元件單元、用于處理由光檢測(cè)器元件單元產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理電路單元、以及通過(guò)其從半導(dǎo)體激光器輸入信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)輸出到半導(dǎo)體激光器裝置之外的焊墊單元，在層疊步驟中，形成由Ti或TiW構(gòu)成的層以便進(jìn)一步覆蓋其中已經(jīng)形成信號(hào)處理電路單元和焊墊單元的區(qū)域，然后在由Ti或TiW構(gòu)成的層覆蓋的區(qū)域上形成由Au或Pt構(gòu)成的層，以及在覆蓋步驟中，在由Au或Pt構(gòu)成的層覆蓋的區(qū)域上形成由Ti或TiW構(gòu)成的另一層、在該區(qū)域中已經(jīng)形成了信號(hào)處理電路單元和焊墊單元，然后在由Ti或TiW構(gòu)成的層覆蓋的區(qū)域上形成由Au或Pt構(gòu)成的另一層。
優(yōu)選這種設(shè)置，原因是它能夠使電路穩(wěn)定工作，并且當(dāng)形成導(dǎo)線粘接時(shí)有利于形成優(yōu)良的歐姆特性。同樣，該制造方法提供了一種制造具有良好抗侵蝕的設(shè)備的有益效果。


本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將從結(jié)合附圖的以下的說(shuō)明中變得更加明顯，

本發(fā)明的具體實(shí)施例。
附圖中，圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中的光拾取設(shè)備1000的透視圖；圖2是光拾取設(shè)備1000的剖面圖；圖3是光拾取設(shè)備1000的半導(dǎo)體激光器裝置1的透視圖；圖4是基本上沿圖3中所示的線A-A截取的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖5A是已經(jīng)形成凹槽115的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖5B是已經(jīng)形成SiN層105的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖6A是已經(jīng)形成Ti層110a和Au層111a的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖6B是在凹槽115的底面上已經(jīng)形成散熱層113的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖7A是已經(jīng)形成Ti層110b和Au層111b的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖7B是已經(jīng)形成焊料層114的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖8A是已經(jīng)形成凹槽11的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖8B是用焊料層114粘接半導(dǎo)體激光器元件1的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置1的剖面圖；圖9是本發(fā)明的實(shí)施例2中的光拾取設(shè)備的半導(dǎo)體激光器裝置2的部分透視圖；圖10是基本上沿圖9中所示的線B-B截取的半導(dǎo)體激光器裝置2的剖面圖；
圖11是本發(fā)明的實(shí)施例3中的光拾取設(shè)備的半導(dǎo)體激光器裝置3的部分透視圖；圖12A是已經(jīng)形成Al層116和介電層117的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置3的剖面圖；圖12B是已經(jīng)移除除了覆蓋反射單元50的區(qū)域的Al層116和介電層117的工藝中的半導(dǎo)體激光器裝置3的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1光拾取設(shè)備1000的結(jié)構(gòu)首先，將參照?qǐng)D1和2描述光拾取設(shè)備1000的結(jié)構(gòu)。圖1是光拾取設(shè)備1000透視圖。圖2是光拾取設(shè)備1000的剖面圖。這里應(yīng)當(dāng)注意，在以下的說(shuō)明中，“焦距方向”表示為圖1中的Z方向、沿此后將描述的物鏡1104的光軸方向；“尋跡方向”表示為圖1中的X方向、垂直于沿光記錄介質(zhì)例如CD或DVD的軌跡方向的方向，光記錄介質(zhì)是通過(guò)光拾取設(shè)備1000記錄/再現(xiàn)的目標(biāo)。
圖1中所示的光拾取設(shè)備1000是稱為光系統(tǒng)集成驅(qū)動(dòng)型的光拾取設(shè)備。光拾取設(shè)備1000包括可移動(dòng)單元1100、固定單元1200以及將可移動(dòng)單元1100連接到固定單元1200的懸置導(dǎo)線1300。光拾取設(shè)備1000還包括用于可移置移動(dòng)單元1100的激勵(lì)器1400。可移動(dòng)單元1100包括由樹(shù)脂制造并容納光學(xué)元件(圖1中未示出)的機(jī)殼1101。可移動(dòng)單元1100還包括位于機(jī)殼1101表面上并沿Z方向向外側(cè)暴露的物鏡1104。
固定單元1200由基板1201和阻滯單元1202組成。阻滯單元1202由樹(shù)脂等制造并以基本上水平地固定在基板1201上。
如圖2所示，半導(dǎo)體激光器裝置1固定在可移動(dòng)單元1100的機(jī)殼1101之內(nèi)的底部。同樣，全息光學(xué)元件1102、反射鏡1103和物鏡1104設(shè)置在半導(dǎo)體激光器裝置1和光記錄介質(zhì)2000的記錄表面2001之間的光通路中。
在具有上述結(jié)構(gòu)的光拾取設(shè)備1000中，從半導(dǎo)體激光器裝置1發(fā)射出的激光束LB通過(guò)全息光學(xué)元件1102和反射鏡1103反射、穿過(guò)物鏡1104并在光記錄介質(zhì)2000的記錄表面2001上聚集成一點(diǎn)。然后，激光束LB從記錄表面2001以相同的光通路傳播、反方向地返回。返回的激光束LB通過(guò)全息光學(xué)元件1102反射并衍射以便分解為多個(gè)光束，然后多個(gè)光束聚集在半導(dǎo)體激光器裝置1的光檢測(cè)器元件單元上。
上述結(jié)構(gòu)能夠使光拾取設(shè)備1000將信息記錄到光記錄介質(zhì)2000上、例如CD(壓縮磁盤(pán))或DVD(數(shù)字通用光盤(pán))，或再現(xiàn)其上記錄的信息。
現(xiàn)在，將詳細(xì)描述半導(dǎo)體激光器裝置1，其是光拾取設(shè)備1000的主要組成部分之一。
半導(dǎo)體激光器裝置1的結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D3和4描述半導(dǎo)體激光器裝置1的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，半導(dǎo)體激光器裝置1包括光檢測(cè)器元件單元20，焊墊單元30、遮蔽單元40、反射單元50以及發(fā)射激光束LB的半導(dǎo)體激光器元件10。半導(dǎo)體激光器裝置1的內(nèi)部還包含信號(hào)處理電路單元60(未說(shuō)明)。
半導(dǎo)體激光器裝置1形狀象個(gè)盒子。半導(dǎo)體激光器裝置1的主表面具有它的中央處的一個(gè)凹槽，半導(dǎo)體激光器元件10設(shè)置在凹槽的底面上。凹槽的側(cè)壁的較低的部分構(gòu)成反射單元50并具有45±5度的傾斜。反射單元50的表面用Au層覆蓋。利用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)反射單元50反射以基本上平行于硅襯底表面的方向從半導(dǎo)體激光器元件10發(fā)射出的激光束LB，以致激光束LB從如圖3中所示的裝置中向上向外發(fā)射。
圖3還示出了在半導(dǎo)體激光器裝置1的表面中形成的六個(gè)小凹槽，在中心處的凹槽的每側(cè)上形成三個(gè)凹槽，在中心處的凹槽容納半導(dǎo)體激光器元件10。六個(gè)凹槽構(gòu)成接收從光盤(pán)反射回的激光束LB的光檢測(cè)器元件單元20。
為什么光檢測(cè)器元件單元20由六個(gè)凹槽、半導(dǎo)體激光器元件10的每側(cè)的三個(gè)凹槽組成？原因是利用這種設(shè)置就能夠?yàn)樾盘?hào)處理電路單元60(圖3中未示出)利用通過(guò)六個(gè)凹槽反射回的各激光束之間的光量上的差值來(lái)進(jìn)行各種計(jì)算，以便檢測(cè)聚焦誤差、尋址誤差等并根據(jù)檢測(cè)來(lái)輸出聚焦誤差信號(hào)、尋跡誤差信號(hào)等。
半導(dǎo)體激光器裝置1在它的主表面邊緣處具有12個(gè)焊墊。12個(gè)焊墊構(gòu)成焊墊單元30。焊墊單元30的焊墊用作半導(dǎo)體激光器裝置1與外圍電路進(jìn)行連接的端子。
半導(dǎo)體激光器裝置1的主表面除了其中形成焊墊單元30的焊墊之外的區(qū)域之外用Au層覆蓋。Au層構(gòu)成遮蔽單元40，形成該遮蔽單元40用以防止激光束LB影響裝置的內(nèi)部。
作為遮蔽單元40的Au層還避免裝置被侵蝕。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D4描述本實(shí)施例中的半導(dǎo)體激光器裝置1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖4是基本上沿圖3中所示的線A-A截取的剖面圖。
如圖4所示，半導(dǎo)體激光器裝置1具有由p型層100組成的襯底，n型外延層101，硅熱氧化層(下文，稱為SiO2層)102，SiN層103，作為層間絕緣層的添加硼磷的SiO2(下文，稱為BPSG)層104，以及SiN層105，各層從底部按上述次序形成。
在圖4的右手側(cè)，示出了凹槽115。半導(dǎo)體激光器元件10粘接在凹槽115的底面上。凹槽115的底部由p型層100和其上形成的SiN層105構(gòu)成，沒(méi)有n型外延層101、SiO2層102、SiN層103和BPSG層104。
在圖4的左手側(cè)，示出了凹槽21。作為凹槽21底部的SiN層103暴露到裝置的外部。光檢測(cè)器元件單元20在暴露的SiN層103處接收激光束LB。
在SiN層105上，除了它的一定的區(qū)域之外，Ti層110a、Au層111a、Ti層110b和Au層111b以上述次序形成為疊層。Ti層110a和110b各自具有0.2μm的厚度，并且Au層111a和111b各自具有0.4μm的厚度。
Ti層110a、Au層111a、Ti層110b和Au層111b覆蓋裝置的整個(gè)表面除了由凹槽21和凹槽11和31截取的區(qū)域之外。
在凹槽21和凹槽115之間的位置處，在p型層100和n型外延層101之間形成n型擴(kuò)散層106。n型擴(kuò)散層106滲透在p型層100和n型外延層101之間。
在面向SiO2層102的n型外延層101的表面中形成三個(gè)n型外延層107和兩個(gè)p型擴(kuò)散層108。
同樣，通過(guò)嵌入多晶硅等形成的三個(gè)隔離層109穿過(guò)n型外延層101以便將n型外延層101和SiO2層102之間的邊界連接到p型層100。
這里應(yīng)當(dāng)注意，這些層是公知的并利用公知技術(shù)形成，因此可以省略對(duì)這些層的詳細(xì)描述。
盡管在圖4中未示出，具有所需圖形的AI導(dǎo)線層形成在BPSG層104的上表面和底面上，并且形成通孔112a和112g以便使兩個(gè)Al導(dǎo)線層相互連接。
同樣，形成通孔112b、112c、112d、112e和112f以便使在BPSG層104的底面上形成的Al導(dǎo)線層與n型擴(kuò)散層107和p型擴(kuò)散層108連接。通過(guò)蝕刻開(kāi)口來(lái)形成通孔112a和112g，并且用材料例如W來(lái)填充通孔。
如圖4的左手側(cè)所示，焊墊單元30的SiN層105在通孔112a的位置處具有一個(gè)開(kāi)口，因此通孔112a就與Ti層110a連接。利用這種結(jié)構(gòu)，焊墊單元30就能夠使BPSG層104上表面的Al導(dǎo)線層的一定部分連接到外部用于輸入/輸出信號(hào)或電源。同樣，由于Ti層110a和110b以及Au層111a和111b的疊層是隔離的，劃分了焊墊單元30的焊墊，所以焊墊單元30的焊墊就彼此電絕緣，并且焊墊單元30就與遮蔽單元40電絕緣。
光檢測(cè)器元件單元20由凹槽21和通孔112b和112c組成。凹槽21接收從光盤(pán)反射回的激光束LB。通孔112b和112c是傳輸將從凹槽21接收的激光束轉(zhuǎn)換到信號(hào)處理電路單元60的電信號(hào)的電極。
同樣，如圖4中所示，在光檢測(cè)器元件單元20的右手側(cè)，形成信號(hào)處理電路單元60。信號(hào)處理電路單元60由兩個(gè)AI導(dǎo)線層(未示出)、n型外延層101、n型擴(kuò)散層107、p型擴(kuò)散層108和通孔112d-112g組成。信號(hào)處理電路單元60根據(jù)從構(gòu)成光檢測(cè)器元件單元20的六個(gè)凹槽接收到的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出信號(hào)(例如，聚焦誤差信號(hào)或?qū)ほE誤差信號(hào))。
如圖4中的右手側(cè)所示，凹槽115具有側(cè)壁，它的上部垂直且它的下部分相對(duì)于硅襯底表面具有45±5度的傾斜角。凹槽115的各側(cè)壁中一個(gè)側(cè)壁(圖4中的左手側(cè)上的側(cè)壁)具有Ti層110a和110b以及Au層111a和111b的疊層。特別地，具有45±5度的傾斜的側(cè)壁的下部分作為反射單元50，它的表面由Au層111b組成，用于將從半導(dǎo)體激光器元件10發(fā)射出的激光束LB向上反射。
設(shè)置半導(dǎo)體激光器元件10并焊接到凹槽115的底面中的突起上。在半導(dǎo)體激光器元件10和p型層100上的SiN層105之間，有散熱層113和焊料層114(例如，為0.4μm的厚度)、還有Ti層110a和110b以及Au層111a和111b。
散熱層113插入在Au層111a和Ti層110b之間，并且為大約20μm的厚度。從這種結(jié)構(gòu)中應(yīng)當(dāng)理解，散熱層113比Au層111a和111b更厚(例如，為0.4μm的厚度)。這是因?yàn)槔眠@種結(jié)構(gòu)就能夠在襯底的厚度方向上確保位置的精度，在該位置處，將半導(dǎo)體激光器元件10粘接到裝置。這里，散熱層113具有釋放半導(dǎo)體激光器元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱的功能。散熱層113還作為半導(dǎo)體激光器元件10的一個(gè)側(cè)面上的電極，并且還作為其上設(shè)置半導(dǎo)體激光器元件10的基板，并通過(guò)散熱層113調(diào)整襯底的厚度方向上半導(dǎo)體激光器元件10的位置。
由于Ti層110a和110b以及Au層111a和111b的疊層通過(guò)半導(dǎo)體激光器元件10和反射單元50之間的凹槽11隔離，所以半導(dǎo)體激光器元件10與凹槽115底面處的反射單元50電絕緣。
半導(dǎo)體激光器裝置1的有益效果在本實(shí)施例的上述半導(dǎo)體激光器裝置1中，光檢測(cè)器元件單元20和半導(dǎo)體激光器元件10裝配在相同襯底上。這有利于降低裝置的尺寸。利用這種結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光器裝置1就可以減小光檢測(cè)器元件單元20和發(fā)射激光束LB的半導(dǎo)體激光器元件10之間的間隙。這就能夠使激光束LB的光通路進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)化在半導(dǎo)體激光器裝置1和光盤(pán)之間設(shè)置的每個(gè)光學(xué)元件的對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
同樣，在組裝中的導(dǎo)線焊接工藝期間，直接在焊墊單元30的通孔112a之上形成的Ti層110a和110b以及Au層111a和111b的疊層提供了優(yōu)良的歐姆形成。
遮蔽單元40和反射單元50的表面都由Au層111b構(gòu)成。結(jié)果，就可以在相同工藝中形成這些單元，結(jié)果降低了制造成本。
以一種方式展示了本實(shí)施例的主要特征，在該方式中，半導(dǎo)體激光器元件10被裝配在襯底上。以下將描述由裝配方法提供的有益效果。
通常，裝配半導(dǎo)體激光器元件10以便使激光束LB能夠從它的側(cè)面進(jìn)行發(fā)射。由于這個(gè)原因，本實(shí)施例預(yù)先形成如圖3和4中所示的凹槽115，然后在凹槽115的底面上裝配半導(dǎo)體激光器元件10。
在限定位置方面，從凹槽115的底面到半導(dǎo)體激光器元件10的高度是一個(gè)非常重要的因素，在該位置處從裝置發(fā)射出激光束LB。本實(shí)施例插入散熱層113，結(jié)果就在襯底的厚度方向上確保了位置的精度，散熱層113提供在半導(dǎo)體激光器元件10之下的構(gòu)成疊層的各層之間的位置調(diào)節(jié)作用，然后將半導(dǎo)體激光器元件10焊接到疊層上，因此焊料層114就將半導(dǎo)體激光器元件10焊接到襯底。
這里，假設(shè)半導(dǎo)體激光器元件10是直接焊接到散熱層113上，然后在散熱層113中的Au元素和焊料層114中的Sn元素之間將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，半導(dǎo)體激光器元件10和凹槽115的底面之間的距離就會(huì)與設(shè)計(jì)所限定的距離產(chǎn)生偏差。
相反，在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體激光器元件1中，在焊料層114和散熱層113之間存在的Ti層110a和110b以及Au層111a和111b的疊層就防止了在散熱層113中的Au元素和焊料層114中的Sn元素之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，就將半導(dǎo)體激光器元件10和凹槽的底面之間的距離的變化限制為一個(gè)非常微小的值。直接連接到焊料層114的Au層111b(例如，為0.4μm的厚度)就遠(yuǎn)比大約20μm的厚度的散熱層113更薄。結(jié)果，即使半導(dǎo)體激光器裝置1的位置因在Au層111b中的Au元素和焊料層114中的Sn元素之間的反應(yīng)偏離設(shè)計(jì)值，變化也會(huì)非常小。在半導(dǎo)體激光器裝置1中，Au層111b和散熱層113之間的Ti層110b作為擴(kuò)散防止層，用于防止Au層111b和散熱層113之間發(fā)生的擴(kuò)散。利用這種結(jié)構(gòu)，就能夠高精度地裝配半導(dǎo)體激光器元件10，使半導(dǎo)體激光器元件10以高位置精度發(fā)射激光束LB。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器裝置1中，在凹槽115中設(shè)置半導(dǎo)體激光器元件10。這防止了當(dāng)半導(dǎo)體激光器元件10工作時(shí)產(chǎn)生的熱通過(guò)半導(dǎo)體襯底的表面?zhèn)鬏數(shù)叫盘?hào)處理電路單元60，并防止在其上產(chǎn)生負(fù)作用。因此，從穩(wěn)定信號(hào)處理電路單元60工作的觀點(diǎn)出發(fā)，這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)越的。
在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體激光器裝置1中，優(yōu)選反射單元50接地。這是因?yàn)樗乐沽送ㄟ^(guò)激光束的輻射產(chǎn)生的載流子引起的反射單元50的充電，保護(hù)了襯底中形成的信號(hào)處理電路單元60等由充電導(dǎo)致的可能損壞。
半導(dǎo)體激光器裝置1可以連接到外部端子，以致通過(guò)外部端子就可以將給定的電壓施加到遮蔽單元40。利用此性能，就可以抑制由信號(hào)處理電路單元60的電路工作在光檢測(cè)器元件單元20產(chǎn)生的暗電流。例如，給定電壓施加到遮蔽單元40可以消除對(duì)光檢測(cè)器元件單元20周圍的電場(chǎng)的影響，該電場(chǎng)由通過(guò)電路工作而產(chǎn)生的固定電荷引起。當(dāng)在本實(shí)施例的情況下最外表面處的金屬薄膜由Au或Pt制造時(shí)，由于它防止了由侵蝕或氧化產(chǎn)生的偏壓變化，所以就特別地增強(qiáng)了這種效果。
半導(dǎo)體激光器裝置1的制造方法將參照附圖5-8描述半導(dǎo)體激光器裝置1的制造方法。圖5-8分別示出了裝配半導(dǎo)體激光器裝置1的主要組成部分之一的半導(dǎo)體激光器元件10的工藝。
如圖5A所示，n型外延層101、SiO2層102、SiN層103、BPSG層104和SiN層105以所述次序一層接一層地形成在p型層100上。然后通過(guò)KOH腐蝕，暴露SiO2層102于外表面。SiO2層102部分形成開(kāi)口。然后，利用SiO2層102作為掩膜，通過(guò)Si各向異性腐蝕形成凹槽，凹槽的側(cè)壁具有相對(duì)于裝置表面的傾斜角θ(45±5度)。以此方式，形成凹槽115，它的下側(cè)壁具有45±5度的傾斜。
p型層100由具有(100)晶面取向的襯底制成，它的晶軸傾斜9.7度，具有(111)晶面取向的襯底部分用于形成作為半導(dǎo)體激光器裝置1的反射單元50的側(cè)壁，該側(cè)壁具有45±5度的傾斜。
在Si各向異性腐蝕中，采用含有20％重量的KOH的水溶液。p型層100的腐蝕深度為大約40μm。
接著，如圖5B所示，通過(guò)淀積方法，形成SiN層105，用以覆蓋包含凹槽115的內(nèi)壁的襯底的整個(gè)表面。
接著，如圖6A所示，通過(guò)濺射方法，在SiN層105上以所述次序形成Ti層110a和Au層111a。如前面所述，Ti層110a為0.2μm的厚度，并且Au層111a為0.4μm的厚度。
在此應(yīng)當(dāng)注意，盡管未示出，但在形成Ti層110a和Au層111a之前，從直接在焊墊單元30中的通孔112a的頂部上的區(qū)域部分地移除SiN層105。
在隨后步驟中，如圖6B所示，通過(guò)濕法腐蝕，在凹槽115底部的Au層111a上形成作為基板的散熱層113。散熱層113的厚度等于沿襯底的厚度方向的用于發(fā)射激光束的半導(dǎo)體激光器元件10的所需位置和當(dāng)位于凹槽115的底部時(shí)的半導(dǎo)體激光器元件10的位置之間的差值。例如，散熱層113的厚度的中心值為20μm。此處應(yīng)當(dāng)注意，該數(shù)值根據(jù)凹槽115的深度或半導(dǎo)體激光器裝置1和光盤(pán)之間的光通路的長(zhǎng)度而變化。
在圖6B中，沒(méi)有出現(xiàn)散熱層113連接到一些的構(gòu)件，但實(shí)際上，散熱層113避開(kāi)反射單元50而延伸到凹槽115的外表面，以致散熱層113可以連接到所需的導(dǎo)線。為了這個(gè)原因，散熱層113可以被劃分為作為與導(dǎo)線的連接和作為基板兩個(gè)部分，并且可以通過(guò)濕法腐蝕依次形成兩個(gè)部分。
接著，如圖7A所示，以圖6A中所示的相同方式，在其上在凹槽115底部處已經(jīng)形成了散熱層113的SiN層105上形成Ti層110b和Au層111b。與Ti層110a和Au層111a的情況相同，Ti層110b為0.2μm，并且Au層111b為0.4μm。
然后，如圖7B所示，通過(guò)電鍍，在散熱層113上疊置的Au層111b的表面上形成焊料層114。焊料層114為0.4μm的厚度。
然后，如圖8A所示，通過(guò)光刻，從環(huán)繞散熱層113的區(qū)域中部分移除Ti層110a、Au層111a、Ti層110b和Au層111b，形成凹槽11。此處應(yīng)當(dāng)注意，保留、沒(méi)有去除用于連接的散熱層113的延伸部分(未示出)。
此處應(yīng)當(dāng)注意，盡管未示出，通過(guò)去除Ti層110a、Au層111a、Ti層110b和Au層111b，與凹槽11一樣，形成凹槽31和凹槽單元20。
最后，如圖8B所示，在焊料層114上設(shè)置并用焊料層114焊接預(yù)先已制造的半導(dǎo)體激光器元件10。這樣就完成了半導(dǎo)體激光器裝置1。
通過(guò)防止這些元素之間的反應(yīng)，上述制造方法就防止了散熱層113中的Au元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入焊料層114中，并防止了焊料層114中的Sn元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入散熱層113。這就能夠以高精度方式將半導(dǎo)體激光器元件10焊接到所需的位置。這是因?yàn)椋谏釋?13和焊料層114之間插入的Ti層110b作為擴(kuò)散防止層。雖然在Au層111b和焊料層114之間可能發(fā)生擴(kuò)散，但由于Au層111b(0.4μm的厚度)遠(yuǎn)比散熱層113(20μm的厚度)更薄，因此基本上就提高了測(cè)量精度。
上述包括參照?qǐng)D5-8的Ti層110a和110b以及Au層111a和111b的制造工藝集中在裝配半導(dǎo)體激光器元件10的區(qū)域上。然而，實(shí)際上Ti層110a和110b以及Au層111a和111b還覆蓋半導(dǎo)體激光器裝置1的焊墊單元30、遮蔽單元40和反射單元50。就是說(shuō)，可以以相同工藝來(lái)形成這些層?？紤]到制造成本這是有利的。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法在以下方面不限于圖5-8中示出的工藝，即該方法包括在散熱層113和焊料層114之間插入擴(kuò)散防止層，通過(guò)防止各層中的Au和Sn元素之間的反應(yīng)來(lái)防止在散熱層113和焊料層114之間產(chǎn)生的擴(kuò)散。
在上述說(shuō)明書(shū)中，在散熱層113和焊料層114之間插入Ti層110a和110b以及Au層111a和111b。然而，如果用TiW或Mo代替Ti，或者如果用Pt代替Au，可以獲得相同的效果。
同樣，工藝中使用的方法不限于上述說(shuō)明書(shū)中采用的方法。例如，可以通過(guò)除了濺射方法之外的真空蒸發(fā)淀積例如化學(xué)氣相淀積，形成Ti層110a和110b以及Au層111a和111b。
實(shí)施例2將參照?qǐng)D9和10描述實(shí)施例2的光拾取設(shè)備中的半導(dǎo)體激光器裝置2。
除了怎樣引出半導(dǎo)體激光器元件10的電極之外，半導(dǎo)體激光器裝置2的結(jié)構(gòu)基本上與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體激光器裝置1的相同。在以下的說(shuō)明中，將只描述與實(shí)施例1的差別，而對(duì)于這些實(shí)施例，相同的部件由相同的參考數(shù)字表示。
如圖9所示，在凹槽115的邊緣和裝置的邊緣之間擴(kuò)展形成兩個(gè)電極15和16。
雖然未示出，但電極15和16由SiN層105上形成的Ti層110a、Au層111a、散熱層113、Ti層110b和Au層111b組成。電極16在凹槽115邊緣處與半導(dǎo)體激光器元件10與其連接的散熱層113等電隔絕。
電極16通過(guò)焊接導(dǎo)線17連接到半導(dǎo)體激光器元件10的上側(cè)面上的電極。
電極15沿凹槽115的側(cè)壁、從散熱層113之下延伸至襯底邊緣。將參照?qǐng)D10更加詳細(xì)地描述此結(jié)構(gòu)。圖10是基本上沿圖9中所示的線B-B截取的剖面圖。
如圖10所示，在半導(dǎo)體激光器裝置2中，在散熱層113和Au層111a之間插入Au引線電極116。通過(guò)濕法腐蝕，形成Au引線電極116以至沿凹槽115的側(cè)壁延伸到襯底邊緣。
在具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器裝置2中，其中以上述方式形成電極15和16，半導(dǎo)體激光器元件10就可以在襯底邊緣處通過(guò)焊接連接到外部電路。與半導(dǎo)體激光器元件10通過(guò)焊接直接連接到外部電路相比，此結(jié)構(gòu)就使裝置避免了額外的應(yīng)力。
結(jié)果，半導(dǎo)體激光器裝置2就提供了以下的有益效果以及由實(shí)施例1中的半導(dǎo)體激光器裝置1提供的有益效果。就是說(shuō)，如果半導(dǎo)體激光器裝置2從外部接收力，那么焊接到半導(dǎo)體激光器元件10的導(dǎo)線就能抗切斷。
對(duì)實(shí)施例的補(bǔ)充在實(shí)施例1和2中，采用應(yīng)用于光拾取設(shè)備中的半導(dǎo)體激光器裝置作為實(shí)例，已經(jīng)解釋了本發(fā)明的特征和有利效果。然而，本發(fā)明不限于應(yīng)用于光拾取設(shè)備中的半導(dǎo)體激光器裝置，而且可以應(yīng)用于組合有半導(dǎo)體激光器元件和反射單元的半導(dǎo)體激光器裝置。
本發(fā)明在散熱層113和焊料層114之間插入的Ti層110b作為防止Au和Sn擴(kuò)散的擴(kuò)散防止層方面不限于實(shí)施例1和2。例如，在實(shí)施例1和2中，Ti層110a和110b形成為擴(kuò)散防止層。然而，擴(kuò)散防止層的材料不限于Ti，只要材料具有歐姆電特性并且與散熱層113或焊料層114反應(yīng)不形成合金相即可。例如，可以采用選自Ti、W和Mo組成的組中的至少一種材料來(lái)作為擴(kuò)散防止層的材料。
同樣，可以用Pt層代替Au層。
同樣，本發(fā)明不限于實(shí)施例1和2中公開(kāi)的兩層結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于三層結(jié)構(gòu)。
當(dāng)在散熱層113和焊料層114之間只插入Ti層110b時(shí)，因各層的厚度之差，表面的起伏就會(huì)增加，就難于保證半導(dǎo)體激光器元件10位置的精度。這還應(yīng)用于在這些層之間只插入Au層111b的情況。結(jié)果，優(yōu)選在散熱層113和焊料層114之間插入兩層或多層。
在實(shí)施例1和2中，光檢測(cè)器元件單元20包括六個(gè)凹槽。然而，光檢測(cè)器元件單元20并不限于這種結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3將參照?qǐng)D11和12描述實(shí)施例3的光拾取設(shè)備中的半導(dǎo)體激光器裝置3。
除了反射單元50的結(jié)構(gòu)之外，半導(dǎo)體激光器裝置3的結(jié)構(gòu)基本上與實(shí)施例1中的半導(dǎo)體激光器裝置1的結(jié)構(gòu)相同。在以下的說(shuō)明中，只描述與實(shí)施例1的差別，與這些實(shí)施例相同的部件用相同的參考數(shù)字表示。
在實(shí)施例1中，反射單元的反射層由Au層111b、Ti層110b、Au層111a和Ti層110a從表面以上述次序組成。在本實(shí)施例中，如圖11所示，反射單元的Au層111b用Al層116和介電層117覆蓋。優(yōu)選介電層117由具有大約1.3-1.5的折射率(n)的材料制成。雖然可以采用SiOx(x≤2)或MgF2作為介電層117的材料，從工作性和穩(wěn)定性考慮，優(yōu)選介電層117由SiOx構(gòu)成。
介電層117還可以由Al2O3、AlF3、CaF2、LiF、CeO2等形成。
圖12A和12B示出了圖11中所示的結(jié)構(gòu)的制造工藝。在圖7A中所示的步驟之后，進(jìn)一步疊置Al層116和介電層117。然后，通過(guò)光刻，去除除了覆蓋反射單元50的區(qū)域之外的Al層116和介電層117。在完全形成反射單元之后，工藝進(jìn)行到圖7B中所示的步驟，并以實(shí)施例1中的相同方式接著進(jìn)行各步驟。Al層116例如為400nm的厚度，且介電層117例如為100nm的厚度。
與反射單元50的不同結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行比較，測(cè)量反射單元50對(duì)于具有410nm波長(zhǎng)的光束的折射率。其表面由Au層組成的反射單元50的折射率為28％，并且其表面由Al層116和介電層117組成的本實(shí)施例的反射單元50的折射率高達(dá)95％。應(yīng)當(dāng)清楚，僅僅將Al層116和介電層117增加到反射單元，就獲得了對(duì)于藍(lán)色激光束的高折射率的反射層。這就能夠提供高質(zhì)量的半導(dǎo)體藍(lán)光激光器裝置。
在實(shí)施例3中，在Au層111b上疊置Al層116。然而，可以在Al層116和Au層111b之間插入由Ti或TiW構(gòu)成的擴(kuò)散防止層。當(dāng)直接在Au層111b上疊置Al層116時(shí)，這些層之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)，并降低精度。相反，在這些層之間插入擴(kuò)散防止層就確保了具有高度可靠性的厚度的精度。
在實(shí)施例3中，Al層116形成為藍(lán)光激光束的反射層。然而，可以形成Al和Cr的合金層來(lái)進(jìn)行替換，以獲得相同的效果。
對(duì)實(shí)施例的補(bǔ)充在實(shí)施例1-3中，采用應(yīng)用于光拾取設(shè)備中的半導(dǎo)體激光器裝置作為實(shí)例，已經(jīng)解釋了本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。然而，本發(fā)明不限于應(yīng)用于光拾取設(shè)備中的半導(dǎo)體激光器裝置，而且可以應(yīng)用于組合有半導(dǎo)體激光器元件和反射單元的半導(dǎo)體激光器裝置。
圖1和2中所示的光拾取設(shè)備1000提供為一個(gè)實(shí)例。本發(fā)明不限于光拾取設(shè)備1000。例如，本發(fā)明獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于在日本特開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.2003-281749或在日本特開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.2003-317280中公開(kāi)的光拾取設(shè)備，以獲得相同的有益效果。
本發(fā)明不限于實(shí)施例1和2，只要在散熱層113和焊料層114之間插入的Ti層110b作為防止Au和Sn擴(kuò)散的擴(kuò)散防止層即可。例如，在實(shí)施例1和2中，Ti層110a和110b形成為擴(kuò)散防止層。然而，擴(kuò)散防止層的材料不限于Ti，只要材料具有歐姆電特性并且與散熱層113或焊料層114反應(yīng)不形成合金相即可。例如，可以采用選自Ti、W和Mo組成的組中的至少一種材料來(lái)作為擴(kuò)散防止層的材料。
同樣，可以用Pt層代替Au層。
雖然能夠用Ag層來(lái)代替Al層，但從制造工藝期間所需的穩(wěn)定性考慮，優(yōu)選采用AL層。
同樣，本發(fā)明不限于實(shí)施例1和2中公開(kāi)的兩層結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于三層結(jié)構(gòu)。
當(dāng)在散熱層113和焊料層114之間只插入Ti層110b時(shí)，因各層的厚度之差，表面的起伏就會(huì)增加，就難于保證半導(dǎo)體激光器元件10位置的精度。這還應(yīng)用于在這些層之間只插入Au層111b的情況。結(jié)果，優(yōu)選在散熱層113和焊料層114之間插入兩層或多層。
在實(shí)施例1和2中，光檢測(cè)器元件單元20包括六個(gè)凹槽。然而，光檢測(cè)器元件單元20并不限于這種結(jié)構(gòu)。
盡管利用實(shí)例參照附圖已經(jīng)充分地描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，各種變化和修改將是明顯的。因此，除非這種變化和修改脫離了本發(fā)明的范圍，它們都應(yīng)當(dāng)解釋為包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器裝置，包括半導(dǎo)體襯底，它的主表面具有凹槽，凹槽的側(cè)壁具有接收激光束并以襯底的厚度方向?qū)⒔邮盏降募す馐蛲夥瓷涞墓夥瓷淦?；半?dǎo)體激光器元件，其設(shè)置在該凹槽中并以基本上平行于該半導(dǎo)體襯底的主表面的方向朝光反射器發(fā)射激光束；散熱層，其形成在該凹槽的底面以便調(diào)整半導(dǎo)體激光器元件在襯底的厚度方向的位置，并向半導(dǎo)體襯底釋放半導(dǎo)體激光器元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱；粘接層，與該半導(dǎo)體激光器元件的表面形成接觸，其面向該凹槽的底面；以及擴(kuò)散防止層，其嵌入在散熱層和粘接層之間，具有導(dǎo)電性并防止散熱層和粘接層之間產(chǎn)生的擴(kuò)散。
2.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器裝置，其中擴(kuò)散防止層由一種或多種元素組成，該元素通過(guò)與散熱層或粘接層反應(yīng)不會(huì)形成合金相并具有歐姆電特性。
3.權(quán)利要求2的半導(dǎo)體激光器裝置，其中粘接層由焊料構(gòu)成，散熱層由Au構(gòu)成，并且擴(kuò)散防止層由Ti或TiW構(gòu)成并比散熱層更薄。
4.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體激光器裝置，其中在粘接層和擴(kuò)散防止層之間插入由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層。
5.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體激光器裝置，其中在凹槽的底面和散熱層之間插入由Ti或TiW構(gòu)成的層和由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層。
6.權(quán)利要求5的半導(dǎo)體激光器裝置，其中金屬薄層比散熱層更薄。
7.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體激光器裝置，其中光反射器與由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層共表面并具有相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面的基本上45度的傾斜。
8.權(quán)利要求7的半導(dǎo)體激光器裝置，其中光反射器的表面中的金屬薄層接地。
9.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體激光器裝置，其中光反射器是一個(gè)疊層，包括作為底層的由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層、由Al構(gòu)成的層、以及作為頂層的介電層，介電層的表面相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面具有基本上45度的傾斜。
10.權(quán)利要求9的半導(dǎo)體激光器裝置，其中光反射器的表面中的金屬薄層接地。
11.權(quán)利要求3的半導(dǎo)體激光器裝置，其中鄰近凹槽的區(qū)域處，半導(dǎo)體襯底具有光檢測(cè)器或用于接收激光束的元件單元、用于處理由光檢測(cè)器元件單元產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理電路單元、以及通過(guò)其從半導(dǎo)體激光器裝置輸入信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)輸出到半導(dǎo)體激光器裝置之外的焊墊單元；以及其中形成信號(hào)處理電路單元和焊墊單元的區(qū)域處的半導(dǎo)體襯底的最外側(cè)表面，由Au或Pt構(gòu)成的金屬薄層覆蓋。
12.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體激光器裝置，其中覆蓋其中形成信號(hào)處理電路單元和焊墊單元的區(qū)域的金屬薄層，連接到外部端子，以致通過(guò)外部端子就可以從半導(dǎo)體激光器裝置之外提供給定的電壓。
13.一種光拾取設(shè)備，具有權(quán)利要求1的半導(dǎo)體激光器裝置。
14.一種用于半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，該方法包括凹槽形成步驟，用于在半導(dǎo)體襯底中通過(guò)各向異性腐蝕形成一凹槽，以致該凹槽的側(cè)壁相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的主表面具有基本上45度的傾斜；SiN層形成步驟，用于在凹槽形成步驟之后通過(guò)等離子體CVD方法形成SiN層，該SiN層具有在凹槽底面上的所需的厚度；層疊步驟，用于在SiN層形成步驟之后通過(guò)濺射方法在包含SiN層的凹槽的整個(gè)表面上形成由Ti或TiW構(gòu)成的層、然后在由Ti或TiW構(gòu)成的層上形成由Au或Pt構(gòu)成的層；散熱層形成步驟，用于在層疊步驟之后通過(guò)電鍍?cè)谟葾u或Pt構(gòu)成的層上形成由Au構(gòu)成的散熱層；覆蓋步驟，用于在散熱層形成步驟之后通過(guò)濺射方法用由Ti或TiW構(gòu)成的且比散熱層更薄的層覆蓋散熱層，然后用由Au或Pt構(gòu)成的層覆蓋由Ti或TiW構(gòu)成的層；以及焊接步驟，用于在覆蓋步驟之后通過(guò)焊接使半導(dǎo)體激光器元件與覆蓋散熱層的由Au或Pt構(gòu)成的層粘接，其中在覆蓋步驟中，由Au或Pt構(gòu)成的層形成為比散熱層更薄。
15.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，還包括第二覆蓋步驟，用于在覆蓋步驟和焊接步驟之間用由Al構(gòu)成的層覆蓋由Au或Pt構(gòu)成的層，然后用介電層覆蓋由Al構(gòu)成的層。
16.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，還包括第二覆蓋步驟，用于在覆蓋步驟和焊接步驟之間用由Al構(gòu)成的層覆蓋由Au或Pt構(gòu)成的層，然后用介電層覆蓋由Al構(gòu)成的層；以及去除步驟，用于去除除了用于覆蓋凹槽的側(cè)壁的區(qū)域之外的由Al構(gòu)成的層和介電層。
17.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，其中在層疊步驟之前，鄰近凹槽區(qū)域處在半導(dǎo)體襯底中就已經(jīng)形成了用于接收激光束的光檢測(cè)器元件單元、用于處理由光檢測(cè)器元件單元產(chǎn)生的電信號(hào)的信號(hào)處理電路單元、以及通過(guò)其從半導(dǎo)體激光器裝置輸入信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)輸出到半導(dǎo)體激光器裝置之外的焊墊單元，在層疊步驟中，形成由Ti或TiW構(gòu)成的層以便進(jìn)一步覆蓋其中已經(jīng)形成信號(hào)處理電路單元和焊墊單元的區(qū)域，然后在由Ti或TiW構(gòu)成的覆蓋該區(qū)域的層上形成由Au或Pt構(gòu)成的層，以及在覆蓋步驟中，在由Au或Pt構(gòu)成的覆蓋該區(qū)域的層上形成由Ti或TiW構(gòu)成的另一層，在該區(qū)域中已經(jīng)形成了信號(hào)處理電路單元和焊墊單元，然后在由Ti或TiW構(gòu)成的覆蓋該區(qū)域的層上形成由Au或Pt構(gòu)成的另一層。
全文摘要
一種用于高位置精度發(fā)射激光束的半導(dǎo)體藍(lán)光激光器裝置以及該裝置的制造方法，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上以高精度和高可靠性安裝半導(dǎo)體激光器元件來(lái)獲得該裝置。在襯底表面內(nèi)的凹槽具有由SiN層105、Ti層110a和110b、Au層111a和111b、散熱層113和焊料層114覆蓋的p型層100。在Au層111b上設(shè)置并固定半導(dǎo)體激光器元件10。散熱層113插入在Au層111a和Ti層110b之間并具有大約20μm的厚度。用于反射激光束LB的反射單元50在它的表面處包括作為反射層的Al層116和介電層117，其為藍(lán)光激光束提供高折射率。
文檔編號(hào)H01S5/024GK1534638SQ200410005088
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者小原直樹(shù), 巖元伸行, 高森晃, 松田俊夫, 夫, 行 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社