(57)【要約】【課題】  吸着剤を配置する工程や半導体レーザ装置内への接着、固定のための乾燥、熱処理などの工程が必要なく簡易に製造することができ、半導体レーザ装置内の雰囲気を安定して維持することのできる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の半導体レーザ装置は、ステム上にサブマウントを介して半導体レーザ素子が載置され、キャップにより封止された半導体レーザ装置において、前記サブマウントの一部に多孔質領域を有し、該多孔質領域は露出していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステム上にサブマウントを介して半導体レーザ素子が載置され、キャップにより封止された半導体レーザ装置において、
前記サブマウントの一部に多孔質領域を有し、該多孔質領域は露出していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記多孔質領域は、前記サブマウントの半導体レーザ素子が載置される面及びステムと接着される面以外の面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記サブマウントは略直方体であり、前記サブマウントの半導体レーザ素子が載置された面と垂直な面が多孔質領域である請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記多孔質領域は、前記サブマウントの長尺方向を有する面に形成される請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記サブマウントは、前記半導体レーザ素子の導波路領域と略平行に配置される側面を有し、対向する側面のうち導波路領域から遠い面に多孔質領域が設けられる請求項３又は４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記サブマウントは、シリコンを含む材料で形成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記半導体レーザ素子は、窒化物半導体レーザ素子である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記窒化物半導体レーザ素子のレーザ光は、紫外光である請求項７に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子が封止されてなる半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ、特に窒化物半導体レーザは、次世代ＤＶＤなどの大容量・高密度の情報記録・再生が可能な光ディスクシステムへの利用、パーソナルコンピュータ等の電子機器への利用に対する要求が高まりつつある。また、紫外域から赤色に至るまで幅広い波長域での発振が可能と考えられていることから、その応用範囲はレーザプリンタ、レーザディスプレイ、レーザプロジェクタ、光ネットワークの光源など多岐にわたるものと期待され、応用研究や実用化が広まっている。
【０００３】
半導体レーザ装置は、外気及び／又は水分によって半導体レーザ素子が劣化するのを防ぐために気密封止されることがある。さらに、装置内に存在する水分や有機物による特性の悪化を防止するための方法として、装置内に吸湿剤や吸着剤を配置して吸着させる技術が挙げられる（特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３８５６９号
【特許文献２】特開２００８−２７０３７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献のような半導体レーザ装置では、通常の製造工程とは別に吸着剤を配置する必要がある。また、製造時に乾燥、熱処理などの工程が必要となり、製造工程が煩雑になる。さらに、吸着剤の種類によっては、その性質上、装置内への接着、固定が困難であることがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡易に製造することができ、装置内の雰囲気を安定して維持することのできる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ステム上にサブマウントを介して半導体レーザ素子が載置され、キャップにより封止された半導体レーザ装置において、前記サブマウントの一部に多孔質領域を有し、該多孔質領域は露出していることを特徴とする。
また、前記多孔質領域は、前記サブマウントの半導体レーザ素子が載置される面及びステムと接着される面以外の面に形成されることが好ましい。
また、前記サブマウントは略直方体であり、前記サブマウントの半導体レーザ素子が載置された面と垂直な面が多孔質領域であることが好ましい。
前記多孔質領域は、前記サブマウントの長尺方向を有する面に形成されることが好ましい。
前記サブマウントは、前記半導体レーザ素子の導波路領域と略平行に配置される側面を有し、対向する側面のうち導波路領域から遠い面に多孔質領域が設けられることが好ましい。
前記サブマウントは、シリコンを含む材料で形成されることが好ましい。
前記半導体レーザ素子は、窒化物半導体レーザ素子であることが好ましい。
前記窒化物半導体レーザ素子のレーザ光は、紫外光であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の半導体レーザ装置によれば、サブマウントの多孔質領域で半導体レーザ装置内の水分及び／又は有機物を吸着するために、装置内の清浄な雰囲気を安定して維持することができると共に、吸着剤を配置する工程もないので簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の半導体レーザ装置の要部を説明するための概略斜視図である。
【図２】本発明の別の半導体レーザ装置の要部を説明するための概略斜視図及び正面図である。
【図３】本発明の別の半導体レーザ装置の要部を説明するための概略斜視図及び正面図である。
【図４】本発明の別の半導体レーザ装置の要部を説明するための概略斜視図である。
【図５】本発明の半導体レーザ装置の構造を説明するための概略斜視図である。
【図６】本発明の半導体レーザ装置の構造を説明するための概略上面図である。
【図７】本発明の半導体レーザ装置の全体を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の半導体レーザ装置２０は、例えば、図５乃至７に示すように、ステム１３上にサブマウント１２を介して半導体レーザ素子１０が載置され、キャップ２１により気密封止されたものである。また、サブマウント１２の一部には、図１乃至４に示すように、多孔質領域１２ａを有し、多孔質領域は露出している。
また、図５及び６に示すように、ステム１３にはステムを貫通するようにリード２３が設けられ、リードを通して通電するようにワイヤボンディングがされている。また、ステムに接着された円筒状のキャップには、その頂部に開口部を有し、開口部にはキャップガラス２２が接合されてなるものを用いることができ、キャップガラスからレーザ光を取り出すことができる。
【００１０】
（半導体レーザ素子）
半導体レーザ素子は、電圧が印加されてしきい値以上の電流が流れると、活性層１０ｂ及びその付近でレーザ発振が起こり、生成されたレーザ光が導波路領域１０ａを通って外部に放射されるような公知のもののいずれであってもよい。また、その半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族等のいずれの化合物を用いたものでもよく、いずれの波長のレーザ光を出射するものであってもよい。特に、短波長の半導体材料では、有機物、水分等を集塵しやすいため、レーザ装置内の機密性を高め、防水性、防塵性を高める必要があり、本発明を適用すると効果的である。例えば、窒化物半導体を用いたレーザ素子、３２５〜５００ｎｍ程度の波長のレーザ光を出射するものなどが好ましい。一般的な窒化物半導体を用いたレーザ素子では、導電性又は絶縁性の基板上に半導体層構造が形成される。半導体層構造としては、例えば、基板側から順に第１導電型の半導体層、活性層及び第２導電型の半導体層の順に積層されるものが挙げられる。
【００１１】
さらに、本発明の半導体レーザ素子のレーザ光が紫外光である場合にはより効果的である。リッジ導波路型の半導体レーザ素子では、通常リッジ１０ｃの側面及び窒化物半導体層の表面に絶縁性の埋込膜（図示せず）が形成される。しかし、レーザ装置内の水分及び／又は有機物と、埋込膜との界面の半導体層による反応が紫外光により促進されると考えられ、その結果、埋込膜と半導体層界面の劣化又は変質が起こりやすくなる。そのため、紫外光のレーザ装置内において、本発明を適用して装置内の水分及び／又は有機物を多孔質領域で吸着させることで埋込膜と半導体層の界面の劣化を抑制し、安定して素子を駆動させることが可能になると考えられる。この埋込膜は、半導体層の材料、屈折率、リッジの深さによる横方向の光閉じ込めの制御等、種々の要因を考慮して決定され、具体的には、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ、ＳｉＮ等の材料で形成される。さらには、埋込膜が結晶質の材料で形成される場合には、本発明を適用するとより効果的である。
【００１２】
また、半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子の半導体層側をサブマウントに実装したフェイスダウン実装、半導体レーザ素子の基板側をサブマウントに実装したフェイスアップ実装等いずれの構造であってもよい。フェイスダウン実装されている場合には、レーザ素子の活性層をサブマウント及びステムにより近接して配置することができるために、レーザ発振に伴って活性層及びその付近で発生した熱をより迅速にサブマウント及びステムへ移動させることができる。
【００１３】
また、半導体レーザ素子の導波路領域の位置は、素子内において限定されない。詳細は後述するが、図２（ｂ）、図３（ｂ）のように、多孔質領域の配置によっては、このように導波路領域を素子の幅方向中心（図２（ｂ）、図３（ｂ）中の一点鎖線で示す）からずらして配置することにより、放熱性を向上させることができる。また、半導体レーザ素子を小型化する場合などには、ワイヤボンディングを行う領域を確保するという観点から導波路領域を素子の中心に配置することが困難な場合があるが、このような場合にもリッジの位置を考慮してサブマウント上の半導体レーザ素子の位置及び／又は多孔質領域の配置を決定することもでき、素子の放熱に効果的である。つまり、リッジ１０ｃによって導波路領域１０ａが規定される場合に、リッジは必ずしも中心に配置される必要はなく、どちらか一方の側面に近づいて配置されてもよい。
【００１４】
また、半導体レーザ装置内には単数又は複数の半導体レーザ素子を有していてもよい。複数のレーザ素子を有する装置の場合は、同じ波長帯の半導体レーザ素子を用いてもよいし、異なる波長帯の半導体レーザを用いてもよい。同じ波長帯のものを用いることで高出力のレーザ装置を得ることができる。また、赤、青、緑のレーザを用いることにより、様々な色の光を得たり、混色させて白色光を得ることもできる。また、７８０ｎｍ、６５０ｎｍ、４０５ｎｍの波長帯のレーザを用いることで、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃの再生及び／又は書き込みの可能な半導体レーザ装置を得ることができる。また、用いるサブマウントも単数でも複数でもよい。複数のサブマウントを用いる場合には、全てのサブマウントが多孔質領域を有している必要はなく、少なくとも１つのサブマウントに多孔質領域が形成されていればよい。複数の半導体レーザ素子を用いる場合には、同一のサブマウント上に配置してもよいし、別のサブマウントに配置してもよい。また、サブマウント上に、それぞれが分離した状態で配置されていてもよいし、また、サブマウント上に配置された１つのレーザ素子の上に、他の２つのレーザが１つの素子として形成されている２波長集積型のレーザを配置してもよいし、それらの逆でもよい。このように半導体レーザ素子が配置された半導体レーザ装置の場合にも効果的に水分及び／又は有機物の吸着及び放熱をすることができる。
【００１５】
（サブマウント）
本発明におけるサブマウントは、半導体レーザ素子と、サブマウント及びステムの互いの密着性や放熱性を維持し、発生した熱を逃がす役割を果たすものである。サブマウントは、ステムと半導体レーザ素子との熱膨張係数差等から生じるひずみによる破損を緩和する機能も有することが好ましい。また、本明細書において、サブマウントの半導体レーザ素子が載置される面を上面、ステムと接着される面を下面と記載することがある。
サブマウントの大きさは、特に限定されるものではないが、載置する半導体レーザ素子よりも大きいことが好ましい。また、半導体レーザ素子から発生した熱は、サブマウントと接着された領域を介して素子の側面から４５°程度広がる方向に放熱されるので、サブマウント内の熱が通る領域を考慮してサブマウント内で熱が飽和しないような大きさのサブマウントとすることが好ましい。サブマウントの大きさは、用いる半導体レーザ素子の大きさ、搭載されるステムの大きさ、最終的に得ようとする半導体レーザ装置の大きさ、サブマウントの材料等によって適宜調整することができる。例えば、半導体レーザ素子の０．５〜１０倍程度の厚さ、半導体レーザ素子の１．２〜３０倍程度の平面サイズが例示される。具体的には、半導体レーザ素子の共振器方向には３００〜３０００μｍ程度、幅方向には５０〜２０００μｍ程度、厚み方向には５０〜４００μｍ程度、であることが好ましい。
【００１６】
サブマウントは、レーザ素子の載置面、ステムとの接着面及び多孔質領域が確保され、その機能を果たすものであれば特に形状は限定されず、任意の形に適宜加工して用いることができる。具体的には、直方体、立方体等の形状、又はこれらに近似する形状で形成されることが半導体レーザ装置の組み立ての容易性の点で好ましい。例えば、レーザ素子側の幅を狭く、ステム側の幅が広くなるように階段状に段差を設け、段階的に放熱するような形状とすることもできる。また、サブマウントを複数用いることも可能である。この場合、積層方向や水平方向に接合して用いることができる。サブマウントに凹部を設け、その凹部内に半導体レーザ素子を配置するような構造としてもよい。
【００１７】
また本発明のサブマウントは、図１乃至４に示すように、サブマウントの一部の露出している領域に多孔質領域１２ａを有している。これにより、多孔質領域で水分を吸着し、サブマウント母材のその他の領域である非多孔質領域では半導体レーザ素子からの熱を好適にステムに放熱させることができる。つまり、サブマウントの一部に多孔質領域１２ａを有し、多孔質領域を半導体レーザ素子及びステムから露出させることによって、サブマウントに、多孔質領域だけでなく非多孔質領域を確保することができ、ステム及び／又は素子との密着性を向上させることができる。
【００１８】
そのため、サブマウントは、多孔質領域を設けることができる材料で構成されることが好ましい。また、用いられる回路設計によって導電性材料のもの又は絶縁性材料のものを適宜選択することができる。また、半導体レーザ素子（特に、素子を構成する基板、例えば、ＧａＮ等）と熱膨張係数が近いもの（例えば、±１５／Ｋ程度）、熱応力を緩和させることができるもの、その表面が有機材料で構成されておらず無機材料で構成されているもの、所定の方向に熱を逃がすことができる材料、のいずれか又は全てを備えるものが好ましい。これらの材料は、自己形状保持力を有しているものが容易に組み立てることができるため好ましい。具体的には、シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、Ｃｕ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、等が挙げられる。具体的な材料として、好ましくは、Ｓｉを含む材料が挙げられる。詳細は後述するが、上述したような特性を備えていると同時に、サブマウント自体に多孔質加工を施すことが容易であるため好ましい。また、半導体レーザ装置内に吸着剤を配置する場合、その材質によっては、長時間のレーザ駆動後にはガスが出るなどして装置内の雰囲気に変化を生じることがあるが、上記のような材料でサブマウントを構成し、多孔質領域を形成することで、装置内の雰囲気を良好に維持することができ好ましい。
【００１９】
本発明における多孔質領域としては、その領域に無数の微小な空孔を持ち、水分及び／又は有機物を吸着する機能をもっていればよい。また、多孔質領域は、球状もしくはそれに類似する形状の気孔が単独で若しくは気孔の一部又は全部が連続して存在する気孔構造ともいうことができる。多孔質領域の孔の状態については特に限定されず、孔が独立して存在していてもよいし、他の孔と連結してするように形成されていてもよい。また、多孔質領域の孔の大きさは均一なものには限定されず、その内部に大小さまざまな孔を持っていてもよい。具体的には、平均の孔径が１〜１００ｎｍ程度のものである。また、６０〜８０％程度の多孔度で有するものである。本発明でいう多孔度とは、多孔質領域の全体積に占める孔部分の体積の総和の割合とする。また、サブマウントの材料によっては、非多孔質領域に多少の空孔が含まれている場合もあるが、本発明において１μｍ以上の大きさの孔を平均して有するものは非多孔質領域とする。また、孔の大きさや多孔度は当該分野で公知の方法を用いて測定することができる。
また、サブマウントの全体積に対する多孔質領域の割合は、０．０１〜１％程度で構成されることが好ましい。これにより、放熱性及び接着性を確保しつつ、好適に水分及び／又は有機物を吸着することができ好ましい。また、多孔質領域は、多孔質領域の形成された表面から深さ方向に少なくとも１０ｎｍ程度形成されるものであり、１００μｍ以下で形成されることが好ましい。また、１００μｍ以下であっても半導体レーザ素子の実装領域の直下は、多孔質加工されていないことが好ましい。さらには、半導体レーザ素子の端面及び／又は側面から４５°程度広がる範囲は、半導体レーザ素子からの放熱経路となるため多孔質領域となっていないこと、非多孔質領域であることが好ましい。
【００２０】
多孔質領域の形成方法としては、サブマウントの母材を陽極化成もしくはエッチングにより加工する方法が挙げられる。エッチングとしては、ドライエッチング、ウエットエッチング、光化学エッチング等の方法を用いることができる。エッチャントとしては、ＣＦ４のようなフッ素系ガス又はＣｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４のような塩素系ガスの単独又は混合ガス、フッ化水素酸、塩酸、硫酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等を用いることが好ましい。また、陽極化成又はエッチングにおいて、溶媒、エッチャントの材料やエッチング条件、加工時間などは、サブマウントの材料や形成する多孔質領域の形状や多孔度等に応じて適宜用いることができる。これらの方法の中でも好ましいのは、陽極化成によりサブマウントを加工するものである。具体的には、シリコンウエハの表面をフッ化水素酸溶液中等で陽極化成し、得られたウエハを任意の大きさに分割しサブマウントとして用いる。この場合、サブマウントの１面のみに多孔質領域が形成されることになるが、シリコンウエハの裏面にも陽極化成を行うことで、サブマウントを構成する面の２面に多孔質領域を設けることができる。また、シリコンウエハの状態で多孔質領域を形成することには限定されず、任意に分割された個片状で加工してもよいし、個々のサブマウントに分割した状態で、任意の面に多孔質領域を形成してもよい。これにより、所望の面に確実に多孔質領域を設けることができる。また、ウエハ状態、個片状態、サブマウントの状態等、任意の状態においてのその表面にフォトリソグラフィ等の公知の技術を用いてパターニングし、多孔質領域を形成する領域を規定してもよい。
【００２１】
具体的には、多孔質領域は、サブマウントの表面のうちレーザの載置面及びステムとの接着面以外の面に形成されることが好ましい。また、図４に示すように、サブマウントが略直方体である場合には、サブマウントの半導体レーザ素子が載置された面と垂直な面が多孔質領域であることが好ましい。これにより、レーザ素子及びステムとの接着性を確保しつつ好適に水分及び／又は有機物を吸着することができる。また、図４のように、半導体レーザ素子の出射面側に多孔質領域が設けられる場合には、半導体レーザ素子は、多孔質領域から離間するように配置されることが好ましい。半導体レーザ素子の放熱性を向上させるためである。
また、多孔質領域は、サブマウントが直方体である場合には、図１乃至３のように、サブマウントの長尺方向を有する面に形成されることが好ましい。これにより、サブマウントの側面に面積の大きい多孔質領域を確保することができる。上記したように、サブマウントの側面のうち、出射面及び／又は反射面に多孔質領域を形成した場合、水分及び/又は有機物の吸着力を向上させることができる一方で、放熱性を考慮してレーザ素子の配置を決定する必要がある。しかし、サブマウントの長尺方向を有する面に多孔質領域を形成することで、多孔質領域の配置を考慮せず任意の位置に半導体レーザ素子を配置することができ、装置設計の自由度が向上するため好ましい。
【００２２】
また、図２及び３に示すように、サブマウントは、前記半導体レーザ素子の導波路領域と略平行に配置される側面を有し、対向する側面のうち導波路領域から遠い面に多孔質領域が設けられることが好ましい。具体的には、図２に示すように、半導体レーザ素子において導波路領域が中心からずれて設けられる形態、図３に示すように、サブマウント上において半導体レーザ素子が中心からずれて配置される形態、これらの組み合わせの形態、等が挙げられ、これらのいずれを用いて導波路領域の配置を決定してもよい。このようにして多孔質領域を導波路領域から遠ざけて配置することによって、サブマウントに多孔質領域を設けたとしても発熱の大きいレーザ素子においても確実に放熱することができる。
さらに、多孔質領域は、導波路領域から２００μｍ以上離れて配置されることが好ましい。もしくは、多孔質領域が、導波路領域から４００μｍ以上離れるようにレーザ素子を配置することが好ましい。このような範囲に多孔質領域及び半導体レーザ素子を配置することによって、多孔質材料によって吸着された水分が、半導体レーザ素子の熱により再び装置内に放出されることを防ぐことができる。
【００２３】
また、サブマウントの上面及び／又は下面には、レーザ素子及びステムと通電させ、また放熱性を高めるために、導電性部材が形成されていることが好ましい。導電性部材としては、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ等の金属からなる単層膜、多層膜、合金等が挙げられる。好ましくは、Ｔｉ／Ａｕ／Ｐｔ／ＡｕもしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜とすることで熱抵抗及びサブマウントと接する半導体レーザ素子、ステムとの密着性を良好なものとすることができる。また、導電性部材は、レーザ載置面及びステムとの接着面の略全面に形成されることが好ましい。また、多孔質領域は導電性部材から露出するように設けられていてもよい。
【００２４】
サブマウントは、上述したように、半導体レーザ素子の下面と接着されている。ここで、接着されているとは、例えば、両者の接触面積が、半導体レーザ素子の平面サイズの７０％程度以上の面積で接着されることであり、これにより実装強度を確保することができる。具体的には、半田材、紫外線硬化樹脂又はフィラー含有樹脂等の接合部材で接着されているものである。接合部材としては、上述した導電性部材で兼用することもできる。また、接着方法は、接合面を合わせた後、所定の温度及び圧力下で保持することによって接着する方法など、当該分野で通常使用される方法等を利用することができる。具体的には、熱圧着法、ダイレクトボンディング法等が挙げられる。
【００２５】
接合部材として用いる半田材料としては、Au−Sn系、Sn−Pb系、Sn系、Au系、In系、Bi系、Cd系、Zn系、Sn−Zn系、Cd−Zn系、In−Pb系、Ag系、Cu系、Ni系、Sb系等の単体又は共晶材料等が挙げられる。なお、半田材料を用いる場合には、半田蒸着、半田めっき等によって、半田材の供給量をごくわずかな量でも調整することができるため、接合材の過剰供給による実装不良が生じることがない。これにより、半導体レーザ素子のショートの発生を防止することができ、安定した接合を得ることができる。また、樹脂材料を用いる場合は、特に限定されるものではないが、熱伝導度が高いもの、例えば、０．５Ｗ／ｍＫ程度以上のものが好ましい。具体的には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられ、特に、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フィラー含有樹脂等が挙げられる。フィラーは、特に限定されず、酸化シリコン、酸化チタン等の無機物質又はＡｌ、Ｃｕ等の金属による粒子等種々のものを使用することができる。なかでも、熱伝導度が高いもの、例えば、金属からなるものが好ましい。
【００２６】
（ステム）
また、本発明の半導体レーザ装置は、サブマウントは、ステム上に載置されていることが好ましい。ステムは、ヒートシンクとも呼ばれるように、半導体レーザ素子で発生する熱を、サブマウントを介して効率的に外部に放出するために効果的に利用されるものである。従って、ステムは、通常、熱伝導度が高い材料、例えば、４０Ｗ／ｍＫ程度以上の材料によって形成されることが好ましい。具体的には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ等の金属、これら金属の少なくとも一面にＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等でめっきが施された材料等が挙げられる。なかでも、表面が金めっきされた銅又は銅合金により形成されているものが好ましい。ステムの形状、大きさは特に限定されるものではなく、半導体レーザ装置の最終的に望まれる形状及び大きさ等によって、適宜調整することができる。
【００２７】
特に、ステム及びサブマウントの接合材として、２５０℃以上の高融点材料、Ａｕ系低融点半田材（例えばＡｕ／Ｓｎ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ等）、接合樹脂を用いて接合する（ダイボンドする）場合には、ステムとサブマウントとの間に、硬くもろい金属間化合物が生成されず、安定した接合を得ることができる。
【００２８】
また、ステムの上面とサブマウント下面は、両者の接触面積がサブマウントの平面サイズの７０％程度以上の面積で接着されていることが好ましい。その接着方法としては、上述した半導体レーザ素子とサブマウントの接着と装用の方法を用いて行うことができる。また他の公知のいずれの方法を用いてもよい。
【００２９】
また、本発明の半導体レーザ素子の組み立て方法としては、特に限定されず、まず半導体レーザ素子をサブマウント上に載置して接着し、その後サブマウントの下面をステムに接着する方法、ステム上にサブマウントを載置して接着し、その後半導体レーザ素子をサブマウントに接着する方法等が挙げられる。
【００３０】
（キャップ）
また、半導体レーザは、キャップにより気密封止されており、通常、半導体レーザ素子を被覆するとともに、ステムに、抵抗溶接及び半田付け等で接着されている。キャップは、例えば、熱伝導率が高い材料で形成されていることが好ましく、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ合金、コバール、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、真鍮等種々の材料を用いることができる。
【００３１】
キャップの形状は、例えば、有底の筒型（円柱又は多角形柱等）又は錐台型（円錐台又は多角形錐台等）、ドーム型及びこれらの変形形状等、種々の形状が挙げられる。なかでも、円筒であることが好ましい。
キャップは、発光素子のステムへの搭載形態に応じて、発光素子の光出射部位に対向する部分に、発光素子からの光を通過させる貫通孔を有している。従って、貫通孔は、キャップの上面又は側面等のいずれの部位に形成されていてもよい。貫通孔には、透光部材が支持されている。
【００３２】
透光部材は、発光素子からの光を通過させる部材であり、これによって、レーザ光を取り出すことができる。透光部材は、半導体レーザ素子から出射された光の吸収率が低いこと、言い換えると、発光素子から出射された光の６０％以上、８５％以上、さらに９９％以上を透過させることができるものが好ましい。例えば、ホウケイ酸ガラス、ガラス、石英ガラス、サファイア、セラミック(ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＧａＮ等)、樹脂(シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等)等又はこれらの組み合わせにより形成することができる。また、その表面に、レーザ光を好適に透過させることができるように光透過膜が設けられていてもよい。また、透光部材は、波長変換部材、光拡散材等を含有していてもよい。波長変換部材及び光拡散材は、当該分野で用いられているもののいずれを用いてもよい。
【００３３】
また、キャップにより半導体レーザ素子を封止する際の雰囲気については、特に限定されないが、半導体レーザ装置内の雰囲気を清浄に保つため、乾燥した大気中や窒素雰囲気中で封止することが好ましい。また、半導体レーザ素子をキャップで封止する際の温度については、露点−１０℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは露点−４０℃以下で封止するものである。また、各部材をアッシング若しくは熱処理等の方法を用いて前処理し、各部材に付着した水分や有機物の除去を行ってもよい。
【００３４】
また、サブマウントとステムの間には、位置調整等の目的で任意に支持部材等を配置し、所望の構成の半導体レーザ装置を形成してもよい。また、ステム上に半導体レーザ装置の出力をモニタするためにフォトダイオードを配置してもよい。
【００３５】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
（実施例１）
本実施例の半導体レーザ装置２０は、図７に示すように、リードを備えたステムに円筒状のキャップが接着され気密封止されている。また、キャップは、円筒状の頂部に開口部を有し、開口部にはキャップガラス２２が接合されて、キャップガラスからレーザ光が取り出される。また、その内部には、図５及び６に示すように、ステム１３上にサブマウント１２を介して半導体レーザ素子１０が載置されている。半導体レーザ素子は、サブマウント上において、共振器方向には光出射方向の面と略面一になるように配置され、共振器と垂直な方向にはサブマウントの略中心の位置に配置されている。また、ステムを貫通するようにリード２３が設けられ、リードを通して通電するようにワイヤボンディングがされている。また、図１に示すように、サブマウントは直方体形状で形成され、サブマウントの一部であって露出した面である共振器方向と平行な側面の２面が多孔質加工されている。
【００３６】
このような半導体レーザ装置は、サブマウントの多孔質領域の設けられた面とレーザ素子の側面が平行となるように半導体レーザ素子をサブマウントに実装する。続いて、サブマウントをパッケージの基体となるステムに実装する。その後、キャップをステムに接合することによって気密封止することで、半導体レーザを得ることができる。
【００３７】
このようにして得られた半導体レーザ装置は、多孔質領域により水分及び／又は有機物を吸着するため、装置内の雰囲気を清浄に保つことができる。また、吸着剤を配置する工程が必要なく通常通りの簡便な方法により製造することが可能である。
【００３８】
（実施例２）
本実施例では、図２に示すように、サブマウントの一部のうち片側の側面に多孔質領域が形成されている。また、半導体レーザ素子は、図２（ｂ）に示すようにその導波路領域が素子側面の一方に偏って設けられている。つまり、半導体レーザ素子は、共振器と垂直な方向において中心からずれて導波路領域が形成されている。さらに、導波路領域から離れた側の側面に多孔質領域が形成されている。それ以外は、実施例１と実質的に同様である。
本実施例の半導体レーザ装置では、サブマウントの片側に設けられた多孔質領域により水分が吸着されると同時に対向する面は、多孔質が形成されておらずサブマウント母材が露出していることから熱抵抗及び強度が実施例１のものと比較して高く維持することができる。
【００３９】
（実施例３）
本実施例では、図３に示すように、サブマウントの一部のうち片側の側面に多孔質領域が形成されている。また、半導体レーザ素子は、サブマウント上において共振器と垂直な方向にはサブマウントの中心からずれて配置されている。これにより、図３（ｂ）に示すようにその導波路領域が素子側面の一方に偏って配置されている。さらに、導波路領域から離れた側の側面に多孔質領域が形成されている。それ以外は、実施例１と実質的に同様である。
本実施例の半導体レーザ装置では、実施例２と同様にサブマウントの片側に設けられた多孔質領域により水分が吸着されると同時に対向する面は、多孔質が形成されておらずサブマウント母材が露出していることから熱抵抗及び強度が実施例１のものと比較して高く維持することができる。
【００４０】
（実施例４）
本実施例では、図４に示すように、サブマウントの側面である４面に多孔質領域が形成されている以外は、実施例１と実質的に同様である。
本実施例の半導体レーザ装置では、サブマウントに設けられた多孔質領域の面積が増えるため、確実に水分及び／または有機物を吸着することができ、半導体レーザ装置内の雰囲気を清浄に保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の半導体レーザ装置は、光ディスク用途（光ストレージ）、光通信システム、印刷機、露光用途、測定等に利用することができる。また、物質の有無または位置を検出するなどのバイオ関連の励起用光源等に利用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  半導体レーザ素子
１２  サブマウント
１２ａ  多孔質領域
１３  ステム
２０  半導体レーザ装置
２１  キャップ
２２  キャップガラス
２３  リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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