WO2004107515A1 - 発光装置の組立方法 - Google Patents

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Abstract

光を出射する発光素子１と、少なくとも発光素子１を収納するパッケージ２とを備えた発光装置の組立方法において、パッケージ２をオゾン雰囲気下にて封止し、封止されたパッケージ２内に４００ｎｍ以下の波長を有する光を照射する。パッケージ２内に生成した活性オゾンが、Ｓｉ有機化合物に衝突し、Ｓｉ有機化合物が分解し、安定した物質となる。

Description

発光装置の組立方法 技術分野
この発明は、 発光素子をパッケージにより収納した構成を有する発光 装置の組立方法に関する。
明 背景技術
近年、 半導体レーザは、 様々な技術逢分野において使用されており、 例 えば、 光ディスク記録/再生装置、 レーザディスプレイなどの表示装置 、 レーザプリン夕装置および光通信装置において光源として用いられて いる。
従来、 半導体レーザとしては、 A l G aA s系、 A l G a l nA s系 および A 1 G a I n P系半導体レーザがすでに商品化されている。 近年 では、 さらに短波長のレーザ光を出射可能である G aNZG a I ηΝ系 半導体レーザの商品化が待望されている。 この G a N/G a I n N系半 導体は、 例えば、 次世代の高密度光ディスク（Blu-Ray Disc)を記録ノ再 生するための光学系に用いることが提案されている。
ところで、 半導体レーザは、 不純物の付着防止などを目的として、 パ ッケージに収納されるのが一般的である。 このパッケージとして様々な 種類のものが用いられているが、 その中でも、 CAN (キャン） パッケ ージは最も広く用いられているパッケージの一つである。
以下、 第 1 0図 A、 図 B、 第 1 1図 A、 図 Bおよび第 1 2図 A、 図 B を参照しながら、 従来の CANパッケージ発光装置の組立方法について 説明する。 ぐチップマウント工程〉
まず、 第 1 0図 Aに示すように、 サブマウント 1 0 2上の所定位置に 、 S n半田により、 7 90 nm帯 A 1 G a A s系半導体レーザまたは 6 5 0 nm帯 A 1 G a I n P系半導体レーザなどの半導体レーザ 1 0 1 を接着する。
<ダイボンド工程 >
次に、 第 1 0図 Bに示すように、 固定体 1 04に備えられたヒートシ ンク 1 0 5の所定位置に、 サブマウント 1 02をダイポンドする。 この 際、 接着材 1 0 3として、 Agぺ一ストを用いる。
くペースト硬化工程 >
次に、 第 1 1図 Aに示すように、 接着剤 1 0 3を硬化させる。
<ワイヤポンド工程 >
次に、 第 1 1図 Bに示すように、 Auワイヤ 1 0 7により、 サブマウ ント 1 0 2とリードピン 1 06 bとを接続する。
<封止工程 >
次に、 第 1 2図 Aに示すように、 水分 （H20) を除いた酸素 （ドラ ィ酸素） 雰囲気中において、 固定体 1 04に対してキャップ 1 0 8を電 気溶接する。 これにより、 第 1 2図 Bに示すように、 ドライ酸素が封入 された CANパッケージ発光装置が完成する。 なお、 この封止工程にお いて、 CANパッケージ発光装置内に封入される気体 （置換ガス） とし ては、 ドライ酸素以外には、 N2 (窒素） ガス、 A r (アルゴン） ガス 、 H e (ヘリウム） ガス、 N2および〇2からなる混合ガスが一般的に用 いられている。
ノゥハウとされているために公にされる機会は少ないものの、 搭載部 品から発生するガスと搭載部品材料との間の反応成長に起因する劣化 メカニズムがあり、 エネルギー源としては、 電気エネルギー以外に熱ェ ネルギ一および光エネルギーが挙がられ、 その対策として置換ガスを適 宜選択することが有効であることが知られている。
ところが、 本発明者の知見によれば、 上述の組立方法により、 40 5 11111帯0 a N/G a I n N系半導体レーザを備えた C ANパッケージ 発光装置を製造した場合、 この発光装置では、 半導体レ一ザ 1 0 1の発 光部に堆積物が生成され、 駆動時間に応じて駆動電流が周期的に変動し てしまう、 という問題がある。
そこで、 本発明者は、 この堆積物が生成される原因を究明すべく、 検 討を重ねた結果、 以下の知見を得るに至った。
( 1) 堆積物は、 半導体レーザ 1 0 1を駆動している時に発光部にのみ 生成される。 したがって、 堆積物の生成は、 光が関与した反応である。 (2) Agペーストと半導体レーザ 1 0 1とが直接接触しておらず、 さ らには堆積物に Agが含有されていない。 したがって、 堆積物の生成は 、 Agペーストが半導体レーザ 1 0 1に拡散する現象によるものではな い。
以上の知見に基づき、 さらに検討を重ねた結果、 本発明者は、 Agぺ —ストから発生する S i有機化合物ガス、 および固定体 1 04に付着し ていた S i有機化合物ガスが、 半導体レーザ 1 0 1の発光部に到達し、 出射されたレーザ光に反応することにより、 堆積物が生成されることを 知見にするに至った。
そこで、 本出願人は、 半導体レーザ 1 0 1の発光部に堆積物が生成さ れることを回避するために、 従来の CANパッケージ発光装置の組立方 法において、 ワイヤポンド工程と封止工程との間に、 オゾン洗浄工程を 設けるようにした発光装置の組立方法を提案している。
第 1 3図に、 本出願人により提案されているオゾン洗浄工程を示す。 このオゾン洗浄工程においては、 第 1 3図に示すように、 オゾン （〇3 ) ガスを供給しながら、 固定体 1 0 4に対して、 キセノンランプにより 紫外光を照射する。 これにより、 A gペースト表面および固定体 1 0 4 の表面に対して、 活性オゾンが衝突し、 S i有機化合物が分解する。 そ して、 S i元素は、 S i 0 2化し、 安定な物質となり、 その他アルキル 基等の炭化水素部は、 C O、 C〇2、 あるいは H 2 0に分解する。
ところが、 上述の組立方法では、 固定体 1 0 4や半導体レーザ 1 0 1 などの部品が、 封止前に S i有機化合物ガスにより再汚染されてしまう 、 という問題が生じてしまう。 特に、 洗浄工程から封止工程に至る経路 の間に、 A gぺ一ストを使用している工程がある場合や、 洗浄後から封 止までの間の滞在期間が長い場合には、 再汚染は顕著である。
再汚染を回避する方法として、 （ 1 ) オゾン洗浄後に封止を速やかに 行う、 （2 ) 封止前に固定体などに S i有機化合物ガスが付着しないよ うな環境を実現する、 ことが考えられる。 ところが、 このような時間的 および環境的制約を工程間に設けてしまうと、 量産性の低下を招いてし まう、 という問題が生じてしまう。 発明の開示
この発明の目的は、 光を出射する発光素子と、 少なくとも発光素子を 封止するパッケージとを備えた発光装置の組立方法において、 量産性の 低下を招くことなく、 発光素子の発光部に堆積物が生成することを防止 することができる発光装置の組立方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、 この発明は、 光を出射する発光素子と、 少なくとも発光素子を収納するパッケージとを備えた発光装置の組立 方法において、
パッケージをオゾン雰囲気下にて封止し、 封止されたパッケージ内に 4 0 0 n m以下の波長を有する光を照射する ことを特徴とする発光装置の組立方法である。
この発明によれば、 光を出射する発光素子と、 少なくとも発光素子を 収納するパッケージとを備えた発光装置の組立方法において、 パッケー ジをオゾン雰囲気下にて封止し、 封止されたパッケージ内に 4 0 0 n m 以下の波長を有する光を照射するため、 時間的および環境的制約を工程 間に設けずに、 パッケージ内に存在する S i有機化合物の気化を防止す ることができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の第 1の実施形態による C A Nパッケージ発光装 置の構成の一例を示す断面図、 第 2図 A、 Bは、 この発明の第 1の実施 形態による C A Nパッケージ発光装置の組立方法の一例を示す略線図、 第 3図 A、 Bは、 この発明の第 1の実施形態による C A Nパッケージ発 光装置の組立方法の一例を示す略線図、 第 4図 A、 Bは、 この発明の第 1の実施形態による C A Nパッケージ発光装置の組立方法の一例を示 す略線図、 第 5図 A、 Bは、 この発明の第 1の実施形態および従来例の C A Nパッケージ発光装置の駆動電流変動試験の結果を示すグラフ、 第 6図 A、 Bは、 この発明の第 1の実施形態および従来例の C A Nパッケ ージ発光装置に備えられた半導体レーザの端面における S E M像、 第 7 図は、 この発明の第 2の実施形態によるフラットパッケージ発光装置の 構成を説明するための断面図、 第 8図 A〜Cは、 この発明の第 2の実施 形態によるフラットパッケージ発光装置の組立方法の一例を示す略線 図、 第 9図 A、 Bは、 この発明の第 2の実施形態によるフラットパッケ ージ発光装置の組立方法の一例を示す略線図、 第 1 0図 A、 Bは、 従来 の C A Nパッケージ発光装置の組立方法を説明するための略線図、 第 1 1図 A、 Bは、 従来の C A Nパッケージ発光装置の組立方法を説明する ための略線図、 第 1 2図 A、 Bは、 従来の CANパッケージ発光装置の 組立方法を説明するための略線図、 第 1 3図は、 従来の CANパッケ一 ジ発光装置の組立方法におけるオゾン洗浄工程を説明するための略線 図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 第 1図は、 この発明の第 1の実施形態による CANパッケージ発光装置の 構成の一例を示す。 この発光装置は、 第 1図に示すように、 半導体レ一 ザ 1と、 この半導体レーザ 1を収納するための CANパッケージ 2とか らなる。 この CANパッケージ 2は、 半導体レーザ 1を所定位置に固定 するための固定体 3と、 固定体 3に固定された半導体レーザ 1を覆うキ ヤップ 4とからなる。
固定体 3は、 円盤状の形状を有し、 例えば F eまたは C uなどの金属 からなる。 この固定体 3の一主面には、 ヒートシンク 5が備えられてい る。 このヒートシンク 5は、 例えば F eまたは C uなどの導電性を有す る材料からなり、 表面には、 例えば A uコートが施されている。 そして 、 ヒートシンク 5上には、 サブマウント 6が接着されている。 このサブ マウント 6は、 例えば S iまたは A 1 Nからなる。 さらに、 サブマウン ト 6上に、 半導体レーザ 1が接着されている。 半導体レ一ザ 1は、 III 族窒化物半導体レーザ、 例えば G aN/G a I nN系半導体レーザ、 具 体的には 40 511111帯0 a N/G a I n N系半導体レーザである。
また、 この固定体 3には、 この固定体 3を貫通するように 3本のリ一 ドピン 7 a、 7 bおよび 7 cが備えられている。 リ一ドピン 7 aは、 ヒ ートシンク 5と電気的に接続されている。 リードピン 7 bは、 ワイヤ 8 によりサブマウント 6と接続される。 ここで、 ワイヤ 8は、 例えば Au などの導電性材料からなる。 また、 リードピン 7 bおよび 7 cと固定体 3との間には、 低融点ガラスからなるスぺーサが設けられている。 これ により、 リードピント 7 bおよび 7 cと固定体 3とが絶縁されるととも に、 C A Nパッケージ 2内に大気が入り込むことを防止することができ る。 これらのリ一ドピン 7 a、 7 bおよび 7 cは、 例えば F eあるいは C uなどの導電性を有する材料からなる。
キャップ 4は、 一方の開口が塞がれた円筒形状を有し、 例えば F eな どの金属からなり、 表面には、 例えば C rメツキが施されている。 開口 側には、 上述の固定体 3が貼り合わされ、 それとは反対側には、 半導体 レーザ 1から出射されたレーザ光を取り出すための光取り出し部 9が 設けられている。 この光取り出し部 9は、 円形状の形状を有し、 透過率 の高い溶融石英を母材としたガラスからなる封止ガラス 1 0により覆 われている。 なお、 この封止ガラス 1 0には、 無反射コートを施すこと が好ましい。
次に、 第 2図 A、 B、 第 3図 A、 Bおよび第 4図 A、 Bを参照しなが ら、 この発明の第 1の実施形態による C A Nパッケージ発光装置の組立 方法について説明する。
<チップマウント工程 >
まず、 第 2図 Aに示すように、 サブマウント 6上の所定位置に、 半導 体レーザ 1を接着剤により接着する。 ここで、 接着材として、 例えば S n、 S n P b、 A u S n、 I n等の半田が用いられる。
<ダイポンド工程 >
次に、 第 2図 Bに示すように、 ヒートシンク 5上の所定位置に、 サブ マウント 6を接着剤 1 1により接着する。 ここでは、 接着剤 1 1として 、 A gペーストが用いられる。 なお、 接着剤 1 1は、 A gペーストに限 られるものではなく、 I nなどの半田を用いるようにしてもよい。 この ように、 接着剤として半田を用いることにより、 封止後の C A Nパッケ ージ 2内において接着剤から発生する S i有機系化合物ガスの量を、 さ らに低減することができる。 これにより、 半導体レーザ 1の発光部にお ける堆積物の生成をさらに防止することができる。
<ペースト硬化工程 >
次に、 第 3図 Aに示すように、 接着剤 1 1を硬化させる。
<ワイヤポンド工程 >
次に、 第 3図 Bに示すように、 ワイヤ 8により、 サブマウント 6とリ —ドピン 7 bとを接続する。
<封止工程 >
次に、 第 4図 Aに示すように、 水分 （H 2〇） を除いたオゾン （ドラ ィオゾン） 雰囲気中において、 固定体 3に対して、 キャップ 4を、 例え ば電気溶接により接着する。 なお、 キャップ 4の光取り出し部 9には、 予め封止ガラス 1 0が接着されている。 この封止ガラス 1 0の接着には 、 例えば低融点ガラスが用いられる。
<オゾン洗浄工程 >
次に、 第 4図 Bに示すように、 C A Nパッケージ発光装置内に光取り 出し部 9を介して 4 0 0 n m以下の波長を有する光、 例えば紫外光を照 射する。 これにより、 C A Nパッケージ発光装置内に S i有機化合物ガ スが存在しないようにできる、 あるいは、 実用上問題がない濃度にまで おさえ込むことができる。 なお、 光源としては、 例えばキセノンランプ が用いられる。
S i有機化合物を含んだ汚染源の量は、 C A Nパッケージ 2内に搭載 する材料および作業環境などに大きく依存する。 また、 アウトガス分子 量は、 C A Nパッケージ 2の体積に比例して変化する。 これは、 飽和蒸 気圧は体積によらないことから、 ボイルシャルル則から導かれるもので ある。 よって、 照射条件は、 搭載部品およびパッケージサイズに応じて 適宜選択することが好ましい。
ここで、 照射条件の一例を挙げると、 CANパッケージ 2の直径が 5 . 6 mmであり、 照射光が紫外光である場合、 照射光の照度は 3. 6 m W/cm2に選ばれ、 照射時間は 5分以上、 好適には 1 5分以上に選ば れる。 なお、 本発明は、 この照射条件に制限されるものではないことは 言うまでもない。
このように、 波長 40 0 nm以下の波長を有する光を CANパッケ一 ジ 2内に照射することにより、 活性オゾンが生成し、 S i有機化合物に 衝突する。 そして、 S i有機化合物が分解し、 安定した、 すなわち気化 しずらい S i 02となる。 なお、 安定化した S i 〇2はもともとが CAN パッケージ 2内に付着した S i有機化合物、 および、 A gペーストなど の接着剤に含まれる S i有機化合物の未結合分子であるため、 その位置 のまま S i 〇2化する。 したがって、 アウトガス化して半導体レーザ 1 の発光部の位置まで到達することがない。 また、 炭化水素系の物質は、 C〇、 C〇2、 H2〇化し、 半導体レ一ザ 1の特性劣化を招かないような 物質となる。 したがって、 半導体レーザ 1の端面における堆積物の生成 を防止し、 半導体レーザ 1の特性劣化を防止することができる。
この発明の第 1の実施形態によれば、 以下のような効果を得ることが できる。
CANパッケージ 2をドライオゾン雰囲気下にて封止し、 封止された CANパッケージ 2内に光取り出し部 9を介して 4 0 0 nm以下の波 長を有する光を照射するため、 時間的および環境的制約を工程間に設け ずに、 CANパッケージ 2内に存在する S i有機化合物の気化を防止す ることができ、 これにより、 量産性の低下を招くことなく、 半導体レ一 ザ 1の発光部に堆積物が生成すること防止することができる。 また、 マ テリアルハンドリングを簡便にすることができ、 量産性を向上させるこ とができる。
また、 キャップ 4に備えられた光取り出し部 9を介して、 CANパッ ケージ 2内に波長 40 0 nm以下の光を照射するために、 オゾン洗浄の ための専用窓を CANパッケージ 2に設ける必要がない。 したがって、 CANパッケージ発光装置の構造を簡略化し、 且つ、 部材費を低減する ことができる。
本発明者は、 この発明の第 1の実施形態による CANパッケージ発光 装置と、 従来の CANパッケージ発光装置とを比較検討した。 ここで、 従来の CANパッケージ発光装置は、 上述した組立方法においてオゾン 洗浄工程を省略して製造されたものである。
まず、 本発明者は、 駆動電流変動試験 （AP Cエージング） を、 検出 出力 30mW、 温度 6 0°Cの条件で行った。 第 5図 Aに、 第 1の実施形 態による CANパッケージ発光装置における駆動電流変動試験の結果 を示す。 第 5図 Bに、 従来の CANパッケージ発光装置における駆動電 流変動試験の結果を示す。 第 5図 Aと第 5図 Bとから、 従来の CANパ ッケージ発光装置では時間経過に伴って駆動電流が変動するのに対し、 この第 1の実施形態による CANパッケージ発光装置では時間経過に 伴つて駆動電流が変動せず、 駆動電流は一定となることが分かる。
次に、 本発明者は、 駆動電流試験が終了した、 それそれの発光装置に ついて、 半導体レーザの端面を S EM (Scanning Electron Microscope) により観察した。
第 6図 Aに、 第 1の実施形態による CANパッケージ発光装置の発光 部の S EM像を示す。 第 6図 Bに、 従来の CANパッケージ発光装置の 発光部の S EM像を示す。 第 6図 Aおよび第 6図 Bより、 従来の CAN パッケージ発光装置の発光部には堆積物が生成されているのに対し、 第 1の実施形態による CANパッケージ発光装置の発光部には堆積物が 生成されていないのことが分かる。
次に、 従来の CANパッケージ発光装置において発光部に形成された 堆積物の組成を分析した。 この分析によれば、 堆積物は、 S iおよび O を主成分とする物質であり、 大気とは異なる屈折率を有していることが 分かった。 このため、 半導体レーザの端面における反射率が堆積物の厚 みによって変動する。
また、 以下の関係式により、 半導体レーザのしきい電流値の周期的変 動を定性的に示すことができる。
しきい利得-内部損失 + 1ノ （2 X共振器長） XL n [l / (前方端 面反射率 X後方端面反射率） ]
次に、 この発明の第 2の実施形態によるフラッ卜パッケージ発光装置 について説明する。 第 7図に、 この発明の第 2の実施形態によるフラッ トパッケージ発光装置の構成の一例を示す。 第 7図に示すように、 この 発光装置は、 フォトダイォード I C (Photo Diode Integrated Circuit) 2 1と、 フォトダイォード I C 2 1を収納するフラットパッケージ 2 2 とからなる。 フォトダイオード I C 2 1上には、 主として、 半導体レー ザ 2 5、 マルチプリズム 2 6、 光検出器（フォトダイオード） 2 7 aおよ び 2 7 bがマウントされている。
半導体レーザ 2 5は、 III族窒化物半導体レ一ザ、 例えば G aNZG a I nN系半導体レーザ、 具体的には 40 511111帯0 a N/G a I n N 系半導体レーザである。 マルチプリズム 2 6は、 例えば光ディスクによ り反射されたレーザ光を光検出器 2 7 aおよび 2 7 bに導く。 光検出器 2 7 aおよび 2 7 bは、 マルチプリズム 26により導かれたレーザ光を 受光し、 受光したレーザ光に応じた電気信号を出力する。
フラットパッケージ 2 2は、 フォトダイォード I C 2 1を収納する収 納部 2 3と、 この収納部 2 3に貼り合わされる封止ガラス 2 4.とからな る。 収納部 2 3は、 フォトダイオード I C 2 1を収納するための空間を 有する。 封止ガラス 2 4は、 透過率の高い石英からなる。 この封止ガラ ス 2 4には、 無反射コートを施すことが好ましい。
以下、 第 8図 A〜（：および第 9図 A、 Bを参照しながら、 この発明の 第 2の実施形態によるフラッ トパッケージ発光装置の組立方法につい て説明する。
<チップマウント工程 >
まず、 第 8図 Aに示すように、 フォトダイオード I C 2 1上の所定位 置に、 半田を接着剤として、 半導体レーザ 2 5を接着する。 ここで、 半 田として、 例えば I nなどの半田が用いられる。 ここでは図示および説 明を省略するが、 チップマウント工程の前工程において、 フォトダイォ —ド I C 2 1上に予め光検出器 2 7 aおよび 2 7 bがマウントされて いる。
<プリズムマウント工程 >
次に、 第 8図 Bに示すように、 フォトダイオード I C 2 1上の所定位 置に、 半田を接着剤として、 マルチプリズム 2 6をマウントする。 ここ で、 半田として、 上述のチップマウント工程で用いられた半田より融点 が低いものを用いることが好ましい。 なお、 接着材として、 紫外線硬化 タイプの変成ァクリレートを用いるようにしてもよい。
<ダイポンド工程 >
次に、 第 8図 Cに示すように、 収納部 2 3に、 半田を接着剤として、 フォトダイオード I C 2 1を接着する。 ここで、 半田として、 上述のプ リズムマウント工程で用いられた半田より融点が低いものを用いるこ とが好ましい。 なお、 接着材として、 エポキシ系接着剤を用いるように してもよい。 <封止工程 > ;
次に、 第 9図 Aに示すように、 水分 （H 2 0 ) を除いたオゾン （ドラ ィオゾン） 雰囲気中において、 収納部 2 3に対して、 半田を接着剤とし て、 封止ガラス 2 4を貼り合わせる。 これにより、 封止されたフラッ卜 パッケージ 2 2が形成される。 この場合、 封止ガラス 2 4の接着部分に 、 金属を予めパ夕一ニングしておくことが好ましい。 ここで、 半田とし て、 上述のダイボンドエ程で用いられた半田より融点が低いものを用い ることが好ましい。 また、 接着剤として、 熱硬化タイプのエポキシ系接 着剤を用いるようにしてもよい。
<オゾン洗浄工程 >
次に、 第 9図 Bに示すように、 フラットパッケージ発光装置内に、 封 止ガラス 2 4を介して、 4 0 0 n m以下の波長を有する光、 例えば紫外 光を照射する。 これにより、 フラットパッケージ発光装置内に S i有機 化合物ガスが存在しないようにできる、 あるいは、 実用上問題がない濃 度にまでおさえ込むことができる。 なお、 光源としては、 例えばキセノ ンランプが用いられる。
この発明の第 2の実施形態によれば、 上述の第 1の実施形態と同様な 効果を得ることができる。
以上、 この発明の実施形態について具体的に説明したが、 この発明は 、 上述の第 1および第 2の実施形態に限定されるものではなく、 この発 明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、 上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず 、 必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
また、 パッケージの形状は、 第 1の実施形態における C A Nパッケ一 ジ、 および第 2の実施形態におけるフラットパッケージに限定されるも のではなく、 これら以外の形状を有するパッケージに対しても、 本発明 は適用可能であることは言うまでもない。 また、 パッケージ内に収納さ れる部品は、 上述の実施形態の例に限定されるものではない。
また、 上述の第 2の実施形態においては、 集積光学素子に対して、 こ の発明を適用する例について示したが、 集積の形態は、 これに限定され るものではない。
また、 上述した第 1および第 2の実施形態では、 オゾン洗浄工程にお いて、 光取り出し部 9あるいは封止ガラス 2 4を介して、 4 0 0 n m以 下の波長を有する光を、 パッケージ内に照射する場合を例として示した が、 光取り出し部 9あるいは封止ガラス 2 4とは別に、 照射光をパッケ —ジ内に照射するための専用窓を設けるようにしてもよい。 なお、 発光 装置の構造の簡略化、 部材費の低減を考慮した場合には、 上述の第 1お よび第 2の実施形態におけるようにして、 照射光をパッケージ内に照射 することが好ましい。
また、 上述した第 1および第 2の実施形態において、 パッケージ内に は、 S i有機化合物ガスを発生する部材を収納しないようにすることが 好ましい。 また、 接着材としても、 S i有機化合物を含有していないも のを用いることが好ましい。
また、 上述した第 1および第 2の実施形態において、 S i有機化合物 ガスを発生する部品および接着剤を用いる場合には、 封止工程からォゾ ン洗浄工程に至るまでの時間を短くすることが好ましく、 また、 保存温 度も室温近傍であることが好ましい。
また、 上述した第 1および第 2の実施形態において、 オゾン洗浄工程 にて 4 0 0 n m以下の波長を有する光を照射する例について示したが、 この光源として、 従来、 半導体レ一ザあるいは L E D (L igh t Emi t t i ng D i ode)の製造工程などで使用されているものを用いるようにしてもよ い 例えば、 400 nm以下の波長を有する光を照射する工程は、 A 1 G aA s系、 A l G a l n P系、 A l G a l nA s系など、 既に実用化さ れている半導体レーザ、 および L EDの発光素子の製造工程において広 く用いられている。具体的には、フォトリソグラフィの技術を利用して、 マスクパターンを作成する工程で用いられている。 この工程は、 感光性 を有するフォトレジストをウェハにスピンコ一夕等を使い塗布し、 ガラ スに金属を施したいわゆるフォトマスクを近接、 あるいは接すようにし、 紫外線を照射し、 感光させるものである。
また、 研究開発レベルでは、 結晶成長後、 キャリアを活性化させるェ 程、 あるいは結晶性回復、 変質、 さらには、 例えば光 CVD (Chemical Vapor Deposition)のように結晶成長中に紫外線を照射する工程におい て用いられている。 ' ただし、 半導体レーザあるいは L EDの製造工程などでは、 いずれも 結晶成長中、 成長後、 または配線パターン加工時といった、 いわゆるレ 一ザ構造、 L ED構造などの作り込みが完了する前段の工程で用いられ ているのに対し、 本発明では、 上述したように実装工程において用いる ものである。
また、 上述した第 1および第 2の実施形態において、 照射光が、 パッ ケージ発光装置内の全てにあたらない場合には、 照射時間を長くする、 あるいは、 照射強度を上げることが好ましい。 これにより、 照射光があ たった部分のオゾンが、 あたらなかった部分に回り込むようにすること ができる。
以上説明したように、 この発明によれば、 時間的および環境的制約を 工程間に設けずに、 パッケージ内に存在する S i有機化合物の気化を防 止することができ、 これにより、 量産性の低下を招くことなく、 発光素 子の発光部において堆積物が生成することを防止することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1。 光を出射する発光素子と、 少なくとも上記発光素子を収納するパッ ケージとを備えた発光装置の組立方法において、
パッケージをオゾン雰囲気下にて封止し、 封止された上記パッケージ 内に 4 0 0 n m以下の波長を有する光を照射する
ことを特徴とする発光装置の組立方法。
2。 上記パッケージには、 上記発光素子より出射された光を取り出すた めの光取り出し部が備えられ、 上記光り取り出し部を介して、 上記光が 、 封止された上記パッケージ内に照射されることを特徴とする請求の範 囲 1に記載の発光装置の組立方法。
3。 上記光取り出し部は、 石英を母材としたガラスにより覆われている ことを特徴とする請求の範囲 2に記載の発光装置の組立方法。
4。 上記発光素子が、 I I I族窒化物半導体であることを特徴とする請求 の範囲 1に記載の発光装置の組立方法。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8754385B1 (en) 1999-06-01 2014-06-17 Jose Gutman Advanced system and method for ozone containing packaging for sanitizing application
US7976777B2 (en) * 2002-06-10 2011-07-12 Jose Gutman Method for an agent containing package
US7653099B2 (en) 2004-06-02 2010-01-26 Panasonic Corporation Semiconductor laser device which is capable of stably emitting short-wavelength laser light
US7833834B2 (en) 2004-09-30 2010-11-16 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing nitride semiconductor laser light source and apparatus for producing nitride semiconductor laser light source
US7790484B2 (en) 2005-06-08 2010-09-07 Sharp Kabushiki Kaisha Method for manufacturing laser devices
JP5095091B2 (ja) * 2005-06-08 2012-12-12 シャープ株式会社 レーザ装置の製造方法
JP4530962B2 (ja) * 2005-09-28 2010-08-25 シャープ株式会社 半導体レーザ装置の製造方法および製造装置
JP2008159806A (ja) 2006-12-22 2008-07-10 Sharp Corp 半導体発光装置およびその製造方法
JP2009088066A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Panasonic Corp 半導体装置
JP2011151310A (ja) 2010-01-25 2011-08-04 Renesas Electronics Corp 窒化物系半導体発光素子、および、窒化物系半導体発光素子をパッケージに搭載した発光素子
KR20210123322A (ko) * 2019-02-02 2021-10-13 누부루 인크. 고신뢰성, 고출력, 고휘도 청색 레이저 다이오드 시스템 및 그 제조 방법

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5392305A (en) * 1993-07-14 1995-02-21 Corning Incorporated Packaging of high power semiconductor lasers
EP0655813A1 (en) * 1993-11-25 1995-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light-emitting semiconductor diode in a hermetically sealed container
JPH09129976A (ja) * 1995-11-01 1997-05-16 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザの端面パッシベーション方法
JPH09232461A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Nikko Co セラミックリッドによる中空パッケージ構造を有する電子部品の製造方法
JPH1187814A (ja) * 1997-09-04 1999-03-30 Sony Corp レーザ共振器の寿命延長方法
JP2000133868A (ja) * 1998-10-26 2000-05-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザモジュール
US6093576A (en) * 1995-08-29 2000-07-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor sensor and manufacturing method thereof
WO2000070425A2 (en) * 1999-05-14 2000-11-23 Corning Incorporated Optical module and method of making
JP2000352730A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Fuji Photo Film Co Ltd 導波路型波長変換装置およびその製造方法
US6396023B1 (en) * 1998-10-26 2002-05-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. Airtight sealing method and airtight sealing apparatus for semiconductor laser element
JP2003263774A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Ricoh Co Ltd 集積型レーザユニットの製造方法及び装置
JP2003298171A (ja) * 2002-04-03 2003-10-17 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01316945A (ja) * 1988-06-17 1989-12-21 Nec Corp 半導体装置
JPH0410622A (ja) * 1990-04-27 1992-01-14 Tokyo Electron Ltd ドライ洗浄装置
US6943128B2 (en) * 2000-08-24 2005-09-13 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method for reducing semiconductor resistance, device for reducing semiconductor resistance and semiconductor element
JPWO2002054548A1 (ja) * 2000-12-28 2004-05-13 松下電器産業株式会社 短波長レーザモジュールおよびその製造方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5392305A (en) * 1993-07-14 1995-02-21 Corning Incorporated Packaging of high power semiconductor lasers
EP0655813A1 (en) * 1993-11-25 1995-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light-emitting semiconductor diode in a hermetically sealed container
US6093576A (en) * 1995-08-29 2000-07-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor sensor and manufacturing method thereof
JPH09129976A (ja) * 1995-11-01 1997-05-16 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザの端面パッシベーション方法
JPH09232461A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Nikko Co セラミックリッドによる中空パッケージ構造を有する電子部品の製造方法
JPH1187814A (ja) * 1997-09-04 1999-03-30 Sony Corp レーザ共振器の寿命延長方法
JP2000133868A (ja) * 1998-10-26 2000-05-12 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザモジュール
US6396023B1 (en) * 1998-10-26 2002-05-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. Airtight sealing method and airtight sealing apparatus for semiconductor laser element
WO2000070425A2 (en) * 1999-05-14 2000-11-23 Corning Incorporated Optical module and method of making
JP2000352730A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Fuji Photo Film Co Ltd 導波路型波長変換装置およびその製造方法
JP2003263774A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Ricoh Co Ltd 集積型レーザユニットの製造方法及び装置
JP2003298171A (ja) * 2002-04-03 2003-10-17 Fuji Photo Film Co Ltd レーザモジュール

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