(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板、該半導体基板の一表面上に互いに電気的に分離して形成される複数のレーザ発光部、各レーザ発光部の前記半導体基板とは反対側の表面上に各レーザ発光部毎にそれぞれ形成される個別電極、および該半導体基板の前記一表面とは反対側の表面上に形成される共通電極を含む半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子が実装される平坦な実装面を有し、該実装面上に、前記各個別電極が導電性を有するろう材によって個別に接続される複数の接続電極と、該接続電極から染み出したろう材の染み出し度合いを判定するための染み出し判定部とが形成されるサブマウントとを含み、
前記染み出し判定部は、前記実装面において、前記半導体レーザ素子が実装されたとき、該半導体レーザ素子によって覆われない領域に、前記接続電極から所定の配置間隔を空けて形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ発光部ごとに設けられる前記個別電極は、ストライプ状に形成され、
複数の前記接続電極は、前記個別電極間の間隔に応じて、所定の電極間隔を空けてストライプ状に形成され、
前記染み出し判定部は、接続電極の延在する方向に垂直な方向において最も外方に配置される接続電極から、前記所定の配置間隔を空けて形成されてい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】
前記所定の配置間隔は、前記所定の電極間隔以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記染み出し判定部は、前記半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面に近接した位置に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記染み出し判定部は、前記接続電極の延在する方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記染み出し判定部は、前記接続電極の延在する方向に沿って直線状に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記所定の配置間隔が、８０μｍ以下であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記実装面は、前記サブマウントを構成する誘電体部材の一表面であり、
前記染み出し判定部は、前記誘電体部材の前記一表面の一部を外部に露出させることによって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記実装面は、前記サブマウントを構成する誘電体部材の一表面であり、
前記染み出し判定部は、前記誘電体部材の前記一表面上に部材を積層することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記誘電体部材の一表面上には、半導体レーザ素子を外部回路と接続するための導電性を有するボンディングパッドが形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記誘電体部材は、ＡｌＮ、ＳｉＮおよびＳｉのうちのいずれか１つによって形成されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記各レーザ発光部は、各レーザ発光部の発光点の間隔が２００μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記各レーザ発光部は、それぞれ発振波長の異なるレーザ光を出射するように構成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記各レーザ発光部は、それぞれ発振波長が同一のレーザ光を出射するように構成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つ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、半導体レーザ装置に関し、詳細には、複数のレーザ発光部を一体に備えるモノリシックタイプの半導体レーザ素子を備える半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ（Compact Disc）・ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の２種類の光ディスクに対して情報の記録・再生が可能な光ピックアップ装置や、ＣＤ・ＤＶＤ・ＢＤ（Blu-ray Disc）の３種類の光ディスクに対して情報の記録・再生が可能な光ピックアップ装置が広く普及している。
【０００３】
従来から、このような複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ装置には、装置構成の簡素化および装置の小型・軽量化を図るために、発振波長の異なる複数のレーザ発光部を一体に備えるモノリシックタイプの半導体レーザ素子（以下、「レーザチップ」と称する場合がある）が利用されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
たとえばＣＤ／ＤＶＤ用の２波長型のレーザチップは、発振波長が７８０ｎｍ帯であるＣＤ用の赤外レーザ発光部と、発振波長が６６０ｎｍ帯であるＤＶＤ用の赤色レーザ発光部とを、単一の半導体基板の一表面上に電気的に分離して形成し、さらに、各レーザ発光部の半導体基板とは反対側の表面上に個別電極をそれぞれ形成すると共に、半導体基板の前記一表面とは反対側の表面上に共通電極を形成することによって構成されている。これにより、各レーザ発光部を個別に駆動させることができる。
【０００５】
ところで、半導体レーザ装置において、レーザチップを搭載するパッケージでは、パッケージにおける搭載部に数μｍオーダでの凹凸平坦性を求めることが困難であり、また、パッケージの一部にレーザチップへの熱歪の掛かりにくい部材、すなわちレーザチップの材質と同等の熱膨張係数を有する部材を採用することが困難であることから、レーザチップは一般に誘電体によって構成されるサブマウント（ヒートシンクとも称する）を介してパッケージに搭載される。また、このサブマウントは、レーザチップで発生する熱を吸収して外部に放出する放熱部材としても用いられている。
【０００６】
従来から、レーザチップをサブマウントに実装する際には、レーザ発光部で発生する熱を効率よく放散し、レーザチップの温度上昇を抑制するために、レーザ発光部がサブマウントに対向するような姿勢で実装する、いわゆるジャンクションダウン方式が採用されている場合が多い。
【０００７】
図７は、ジャンクションダウン方式で２波長型のレーザチップ１１０をサブマウント１２０に実装して構成された従来の半導体レーザ装置１００の一部の構成を示す斜視図であり、レーザチップ１１０の一部を切り欠いて示している。
【０００８】
レーザチップ１１０は、共通の半導体基板１１１の一表面上に、赤外レーザ発光部１１２と赤色レーザ発光部１１３とを分離溝１１７によって電気的に分離してストライプ状に形成し、また、各レーザ発光部１１２，１１３の半導体基板１１１とは反対側の表面上に、形状および大きさの等しい個別電極１１４，１１５をそれぞれ形成し、さらに、半導体基板１１１の一表面とは反対側の表面上に、各レーザ発光部１１２，１１３に共通の共通電極１１６を形成することによって構成されている。
【０００９】
またサブマウント１２０は、誘電体から成る誘電体部材１２１の一表面である、レーザチップ１１０が実装される平坦な実装面１２１ａを有しており、その実装面１２１ａ上には、レーザチップ１１０の各個別電極１１４，１１５が固着される各接続電極１２２，１２３が形成され、さらに、接続電極１２２，１２３に対して電気的に接続しており、レーザチップ１１０と外部回路とをワイヤボンディングによって電気的に接続するためのボンディングワイヤ１３０が固着されるボンディングパッド１２４，１２５が、接続電極１２２，１２３ごとに形成されている。
【００１０】
各接続電極１２２，１２３は、レーザチップ１１０に形成された各個別電極１１４，１１５の形状および大きさに対応した形状および大きさで形成されるとともに、実装面１２１ａ上に、各個別電極１１４，１１５間の間隔に対応した間隔を空けてストライプ状に配置されている。したがって、接続電極１２２，１２３と個別電極１１４，１１５とをそれぞれ固着して電気的に接続することにより、レーザチップ１１０における各レーザ発光部１１２，１１３を個別に駆動可能に構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３４５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来から、ジャンクションダウン方式による実装工程において、接続電極１２２，１２３と個別電極１１４，１１５とをそれぞれ固着する際には、たとえば金錫（ＡｕＳｎ）から成るろう材によって形成された接続電極１２２，１２３を加熱によって溶融し、溶融した接続電極１２２，１２３に対してレーザチップ１１０の各個別電極１１４，１１５を上方から押し付けることによって行われている。
【００１３】
このとき、個別電極１１４，１１５を押し付けることによって接続電極１２２からサブマウント１２０の実装面１２１ａの面方向に沿って染み出したろう材が、隣接する接続電極１２３に対して接触してしまうと、赤外レーザ発光部１１２側の電極１１４，１２２と赤色レーザ発光部１１３側の電極１１５，１２３とが電気的に接続された状態となってしまい、このような状態の半導体レーザ装置１００を駆動させた場合には、電流リークが生じてしまう。したがって、このような状態の半導体レーザ装置１００を備えた電子機器では、機能が低下したり、誤作動が発生したりするといった不具合が発生するおそれがある。
【００１４】
しかしながら、ジャンクションダウン方式で製造された半導体レーザ装置では、赤外レーザ発光部１１２側の電極１１４，１２２と、赤色レーザ発光部１１３側の電極１１５，１２３との間が、各レーザ発光部１１２，１１３に共通の半導体基板１１１によって覆われているため、該電極の間を外部から観察することができず、該電極同士が電気的に接続してしまっているか否かを容易に判定することができないという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、複数のレーザ発光部を有する半導体レーザ素子を、ジャンクションダウン方式でサブマウントに実装して作製された半導体レーザ装置において、レーザ発光部ごとに設けられる各電極同士のろう材による電気的な接続の有無を容易に判定することができる半導体レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、半導体基板、該半導体基板の一表面上に互いに電気的に分離して形成される複数のレーザ発光部、各レーザ発光部の前記半導体基板とは反対側の表面上に各レーザ発光部毎にそれぞれ形成される個別電極、および該半導体基板の前記一表面とは反対側の表
面上に形成される共通電極を含む半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子が実装される平坦な実装面を有し、該実装面上に、前記各個別電極が導電性を有するろう材によって個別に接続される複数の接続電極と、該接続電極から染み出したろう材の染み出し度合いを判定するための染み出し判定部とが形成されるサブマウントとを含み、
前記染み出し判定部は、前記実装面において、前記半導体レーザ素子が実装されたとき、該半導体レーザ素子によって覆われない領域に、前記接続電極から所定の配置間隔を空けて形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００１８】
また本発明は、前記レーザ発光部ごとに設けられる前記個別電極は、ストライプ状に形成され、
複数の前記接続電極は、前記個別電極間の間隔に応じて、所定の電極間隔を空けてストライプ状に形成され、
前記染み出し判定部は、接続電極の延在する方向に垂直な方向において最も外方に配置される接続電極から、前記所定の配置間隔を空けて形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記所定の配置間隔は、前記所定の電極間隔以下であることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記染み出し判定部は、前記半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面に近接した位置に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記染み出し判定部は、前記接続電極の延在する方向に沿って複数形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記染み出し判定部は、前記接続電極の延在する方向に沿って直線状に形成されていることを特徴とする。
また本発明は、前記所定の配置間隔が、８０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記実装面は、前記サブマウントを構成する誘電体部材の一表面であり、
前記染み出し判定部は、前記誘電体部材の前記一表面の一部を外部に露出させることによって形成されていることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記実装面は、前記サブマウントを構成する誘電体部材の一表面であり、
前記染み出し判定部は、前記誘電体部材の前記一表面上に部材を積層することによって形成されていることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記誘電体部材の一表面上には、半導体レーザ素子を外部回路と接続するための導電性を有するボンディングパッドが形成されていることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記誘電体部材は、ＡｌＮ、ＳｉＮおよびＳｉのうちのいずれか１つによって形成されていることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記各レーザ発光部は、各レーザ発光部の発光点の間隔が２００μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記各レーザ発光部は、それぞれ発振波長の異なるレーザ光を出射するように構成されていることを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、前記各レーザ発光部は、それぞれ発振波長が同一のレーザ光を出射するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、サブマウントにおける実装面上には、接続電極と個別電極とを固着させるためのろう材が、接続電極から染み出したときの染み出し度合いを判定するための染み出し度合い判定部が、前記実装面において、半導体レーザ素子が実装されたとき、該半導体レーザ素子によって覆われない領域に、前記接続電極から所定の配置間隔を空けて形成されているので、半導体レーザ素子が実装されたサブマウントにおいて、この染み出し度合い判定部近傍を、観測装置などを用いて外部から観察することによって、レーザ発光部ごとに設けられる各電極同士のろう材による電気的な接続の有無を容易に判定することができる。
【００３１】
これにより、レーザ発光部ごとに設けられる各電極同士がろう材によって電気的に接続している可能性の高い半導体レーザ装置と、各電極同士がろう材によって電気的に接続している可能性の低い半導体レーザ装置とを判別し、前記接続している可能性の高い半導体レーザ装置が誤って電子機器に搭載されてしまうことが防がれ、不良品として回収することができる。すなわち、ろう材による電気的な接続の無い、あるいは接続している可能性の低い正常な半導体レーザ装置だけを電子機器に搭載可能な良品として提供することが可能となり、電子機器の機能の低下および誤作動の発生原因を排斥し、製造上の歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置１に備えられる半導体レーザ素子１０の構成を示す斜視図である。
【図２】半導体レーザ素子１０が実装されるサブマウント２０の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置１の一部の構成を示す斜視図である。
【図４】半導体レーザ装置１の製造工程の手順を示すフローチャートである。
【図５】半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０の長手方向Ｙ２の一端部近傍を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である半導体レーザ装置におけるサブマウント７０の構成を示す斜視図である。
【図７】ジャンクションダウン方式で２波長型のレーザチップ１１０をサブマウント１２０に実装して構成された従来の半導体レーザ装置１００の一部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置１に備えられる半導体レーザ素子１０の構成を示す斜視図である。
【００３４】
半導体レーザ素子１０は、直方体形状に形成される半導体基板１１の厚み方向Ｚ１の一表面上に、２つのレーザ発光部１２，１３を、分離溝１７によって互いに電気的に分離してストライプ状に形成し、各レーザ発光部１２，１３の半導体基板１１とは反対側の表面上に、レーザ発光部１２，１３毎にそれぞれ個別に個別電極１４，１５を形成し、また、半導体基板１１の各レーザ発光部１２，１３が形成される表面とは反対側の表面上に、各レーザ発光部１２，１３に共通の共通電極１６を形成することによって構成されている。半導体レーザ素子１０は、後述するようにリッジ導波路型の半導体レーザ素子である。
【００３５】
以下、図１に示すように、半導体基板１１における厚み方向Ｚ１の矩形状の一表面を規定する短辺の延びる方向を幅方向Ｘ１とし、長辺の延びる方向を出射方向Ｙ１とする。厚み方向Ｚ１、幅方向Ｘ１および出射方向Ｙ１は、互いに直交する方向である。
【００３６】
半導体基板１１は、Ｎ型のＧａＡｓによって形成され、たとえば、幅方向Ｘ１の寸法が２４０μｍ、出射方向Ｙ１の寸法が１５００μｍ、厚み方向Ｚ１の寸法が８５μｍに選ばれている。
【００３７】
２つのレーザ発光部１２，１３は、半導体基板１１における厚み方向Ｚ１の一表面上に、互いに所定の間隔だけ離間して、それぞれ出射方向Ｙ１に沿って延びるように、すなわちストライプ状に形成されている。各レーザ発光部１２，１３は、半導体基板１１の幅に収まる範囲内で、各発光点の間隔Ｔ１が２００μｍ以下となるように形成されるのが好ましい。本実施形態では、各レーザ発光部１２，１３の幅方向Ｘ１の寸法は、それぞれ１００μｍであり、レーザ発光部１２の発光点とレーザ発光部１３の発光点との間隔Ｔ１が１１０μｍとなるように形成されている。このように発光点の間隔Ｔ１を２００μｍ以下にすることによって、レーザ発光部１２，１３で発生した熱を効率よく後述するサブマウント２０へ逃がすことができる。
【００３８】
各レーザ発光部１２，１３の間には、各レーザ発光部１２，１３を互いに電気的に分離している分離溝１７が出射方向Ｙ１に沿って形成されている。分離溝１７の底部は半導体基板１１に形成されている。本実施形態では、分離溝１７の幅方向Ｘ１の寸法は、４０μｍである。
【００３９】
また２つのレーザ発光部１２，１３は、その形状および大きさが互いに略等しくなるように形成されるとともに、本実施形態では、互いに発振波長の異なるレーザ光を出射するように構成されている。具体的には、レーザ発光部１２は、発振波長が７８５ｎｍのレーザ光を出射するように構成され、レーザ発光部１３は、発振波長が６６０ｎｍのレーザ光を出射するように構成されている。すなわち、半導体レーザ素子１０は、２波長型のレーザチップである。
【００４０】
レーザ発光部１２は、半導体基板１１上に、Ｎ型のバッファ層４１と、Ｎ型のクラッド層４２と、多重量子井戸活性層４３と、Ｐ型の第１クラッド層４４と、エッチングストップ層４５と、導波路となるリッジ部４９を構成するＰ型の第２クラッド層４６および中間層４７ならびにコンタクト層４８とを備え、これらが半導体基板１１側から前記記載の順番で積層され、さらに、リッジ部４９の幅方向Ｘ１の両側に誘電体膜５０を積層することによって形成されている。誘電体膜５０は、前記各層４１〜４８の積層体における外部に露出する表面のうち、リッジ部４９におけるコンタクト層４８の厚み方向Ｚ１の一表面を除く残余の表面を覆うように積層され、多重量子井戸活性層４３内の光を横方向に閉じ込める屈折率を有する。
【００４１】
多重量子井戸活性層４３は、Ｎ型のクラッド層４２およびＰ型の第１クラッド層４４にそれぞれ接して形成されている一対のガイド層と、一対のノンドープのガイド層の間に交互に形成されたウェル層およびバリア層とから成り、前記ウェル層が前記ガイド層と接するように配置されて構成されている。
【００４２】
バッファ層４１は、Ｎ型のＧａＡｓによって形成される。Ｎ型のクラッド層４２は、Ｎ型のＡｌＧａＩｎＰによって形成される。多重量子井戸活性層４３のガイド層、ウェル層およびバリア層は、ノンドープのＡｌＧａＡｓによって形成される。Ｐ型の第１クラッド層４４と、Ｐ型の第２クラッド層４６とは、Ｐ型のＡｌＧａＩｎＰによって形成される。エッチングストップ層４５と、Ｐ型の中間層４７とは、Ｐ型のＧａＩｎＰによって形成される。コンタクト層４８は、Ｐ型のＧａＡｓによって形成される。リッジ部４９は、その幅方向Ｘ１の寸法が、たとえば２μｍとなるように形成される。
【００４３】
またレーザ発光部１３は、半導体基板１１上に、Ｎ型のバッファ層６１と、Ｎ型のクラッド層６２と、多重量子井戸活性層６３と、Ｐ型の第１クラッド層６４と、エッチングストップ層６５と、導波路となるリッジ部６９を構成するＰ型の第２クラッド層６６および中間層６７ならびにコンタクト層６８とを備え、これらが半導体基板１１側から前記記載の順番で積層され、さらに、リッジ部６９の幅方向Ｘ１の両側に誘電体膜５０を積層することによって形成されている。誘電体膜５０は、前記各層６１〜６８の積層体における外部に露出する表面のうち、リッジ部６９におけるコンタクト層６８の厚み方向Ｚ１の一表面、およびエッチングストップ層６５の厚み方向Ｚ１の一表面の一部を除く残余の表面を覆うように積層され、多重量子井戸活性層６３内の光を横方向に閉じ込める屈折率を有する。なお、図１に示すように、エッチングストップ層６５の厚み方向Ｚ１の一表面の一部が誘電体膜５０によって覆われていないのは、個別電極１５を光導波路に近づけることによって、光導波路の端の光を吸収させ、放射光の裾のリップルの発生を低減させるためである。
【００４４】
多重量子井戸活性層６３は、Ｎ型のクラッド層６２およびＰ型の第１クラッド層６４にそれぞれ接して形成されている一対のガイド層と、一対のノンドープのガイド層の間に交互に形成されたウェル層およびバリア層とから成り、前記ウェル層が前記ガイド層と接するように配置されて構成されている。
【００４５】
バッファ層６１は、Ｎ型のＧａＡｓによって形成される。Ｎ型のクラッド層６２は、Ｎ型のＡｌＧａＩｎＰによって形成される。多重量子井戸活性層６３の、ガイド層はノンドープＡｌＧａＩｎＰによって形成され、ウェル層はノンドープＧａＩｎＰによって形成され、バリア層はノンドープＡｌＧａＩｎＰによって形成される。Ｐ型の第１クラッド層６４と、Ｐ型の第２クラッド層６６とは、Ｐ型のＡｌＧａＩｎＰによって形成される。エッチングストップ層６５と、Ｐ型の中間層６７とは、Ｐ型のＧａＩｎＰによって形成される。コンタクト層６８は、Ｐ型のＧａＡｓによって形成される。リッジ部６９は、その幅方向Ｘ１の寸法が、たとえば２μｍとなるように形成される。
【００４６】
レーザ発光部１２の半導体基板１１とは反対側の表面上、すなわちレーザ発光部１２のコンタクト層４８および誘電体膜５０上には、Ｐ型電極５１およびめっき電極５２がレーザ発光部１２側から記載した順番で積層して、出射方向Ｙ１に沿って延びるように形成されている。同様に、レーザ発光部１３の半導体基板１１とは反対側の表面上、すなわちレーザ発光部１３のコンタクト層６８および誘電体膜５０上には、Ｐ型電極５１およびめっき電極５２がレーザ発光部１３側から記載した順番で積層して、出射方向Ｙ１に沿って延びるように形成されている。
【００４７】
個別電極１４は、レーザ発光部１２側のＰ型電極５１およびめっき電極５２の積層体によって構成され、個別電極１５は、レーザ発光部１３側のＰ型電極５１およびめっき電極５２の積層体によって構成される。個別電極１４，１５は、レーザ発光部１２，１３毎にそれぞれ個別に形成されて互いに電気的に分離しており、その形状および大きさが互いに略等しくなるようにストライプ状に形成されている。Ｐ型電極５１は、リッジ部４９，６９側からチタン（Ｔｉ）から成る層、モリブデン（Ｍｏ）から成る層および金（Ａｕ）から成る層が、前記記載した順番で積層されて成る。めっき電極５２は、Ａｕから成る。
【００４８】
半導体基板１１の各レーザ発光部１２，１３が形成される表面とは反対側の表面上には、各レーザ発光部１２，１３に共通の共通電極１６が形成される。
【００４９】
図２は、半導体レーザ素子１０が実装されるサブマウント２０の構成を示す斜視図である。サブマウント２０は、直方体形状に形成される基体２１と、２つの接続電極２２，２３と、２つのボンディングパッド２４，２５と、ろう材染み出し判定用パターン２６とを含んで構成される。
【００５０】
以下、図２に示すように、基体２１における厚み方向Ｚ２の矩形状の一表面を規定する短辺の延びる方向を幅方向Ｘ２とし、長辺の延びる方向を長手方向Ｙ２とする。厚み方向Ｚ２、幅方向Ｘ２および長手方向Ｙ２は、互いに直交する方向である。
【００５１】
誘電体部材である基体２１は、たとえば、幅方向Ｘ２の寸法が６００μｍ、長手方向Ｙ２の寸法が１５００μｍ、厚み方向Ｚ２の寸法が３００μｍに選ばれる。基体２１は、電気絶縁性を有し、かつ熱伝導性の良い材料から成り、たとえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）およびシリコン（Ｓｉ）のうちのいずれか１つによって形成される。ＡｌＮ、ＳｉＮおよびＳｉは、熱伝導性（放熱性）に優れているので、半導体レーザ素子１０において発生する熱を効率良く放散させることができ、歩留まりおよび放熱特性を安定させかつ向上させることができる。本実施形態では、基体２１はＡｌＮによって形成されている。基体２１は、厚み方向Ｚ２の一表面であり、半導体レーザ素子１０が実装される平坦な実装面２１ａを有している。
【００５２】
２つの接続電極２２，２３は、その形状および大きさが互いに等しくなるように、基体２１の実装面２１ａ上に形成され、長手方向Ｙ２に沿って延びるように、すなわちストライプ状に形成されている。接続電極２２，２３は、半導体レーザ素子１０に形成される個別電極１４，１５の間隔、すなわち分離溝１７の溝幅に応じて、所定の間隔Ｔ２を空けて形成されている。接続電極２２，２３は、その間隔Ｔ２が８０μｍ以下となるように形成されるのが好ましい。本実施形態では、接続電極２２，２３は、いずれも幅方向Ｘ２の寸法が１０５μｍ、長手方向Ｙ２の寸法が１５００μｍに選ばれており、幅方向Ｘ２に沿って２０μｍの間隔Ｔ２を空けて形成され、基体２１の幅方向Ｘ２の中間部分に設けられている。このように電極間の間隔Ｔ２を８０μｍ以下にすることによって、レーザ発光部１２，１３で発生した熱を効率よく後述するサブマウント２０へ逃がすことができる。
【００５３】
また本実施形態では、接続電極２２，２３は、ろう材として使用するＡｕＳｎはんだで形成されている。
【００５４】
基体２１の実装面２１ａのうち、半導体レーザ素子１０が実装される領域、すなわち接続電極２２，２３が形成されている領域を実装領域といい、残余の領域を非実装領域という。この非実装領域には、サブマウント２０に実装された半導体レーザ素子１０と図示しない外部回路とをワイヤボンディングによって電気的に接続するためのボンディングワイヤ３０が固着されるボンディングパッド２４，２５が、接続電極２２，２３ごとに形成されている。本実施形態では、接続電極２２とボンディングパッド２４とは、その長手方向Ｙ２の一端部から他端部に亘って接触するように設けられている。同様に接続電極２３とボンディングパッド２５とは、その長手方向Ｙ２の一端部から他端部に亘って接触するように設けられている。
【００５５】
また、本実施形態に係るサブマウント２０の実装面２１ａには、接続電極２２，２３と個別電極１４，１５とをろう材によって個別に接続する際に、接続電極２２，２３から染み出したろう材の染み出し度合いを判定するための染み出し判定部であるろう材染み出し判定用パターン２６が形成されている。ろう材染み出し判定用パターン２６は、実装面２１ａにおいて、半導体レーザ素子１０が実装されたとき、半導体レーザ素子１０によって覆われない領域に、接続電極２２，２３から幅方向Ｘ２に沿って所定の間隔Ｔ３を空けて形成されている。
【００５６】
接続電極２２，２３とろう材染み出し判定用パターン２６との間隔Ｔ３は、接続電極２２，２３間の間隔Ｔ２以下であることが好ましい。本実施形態では、接続電極２２，２３とろう材染み出し判定用パターン２６との間隔Ｔ３は、接続電極２２，２３間の間隔Ｔ２に等しい２０μｍに選ばれている。このように間隔Ｔ３が間隔Ｔ２以下となるようにろう材染み出し判定用パターン２６を配置することによって、接続電極２２，２３から染み出したろう材の染み出し度合いを確実に判定することができる。
【００５７】
本実施形態では、ろう材染み出し判定用パターン２６は、長手方向Ｙ２の一端部近傍および他端部近傍にそれぞれ２つ形成され、接続電極２２，２３に隣接して実装面２１ａ上における非実装領域に形成されたボンディングパッド２４，２５の一部を、エッチング処理などによって除去し、実装面２１ａを露出させることによって形成されている。
【００５８】
図３は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置１の一部の構成を示す斜視図であり、半導体レーザ素子１０の一部を切り欠いて示している。本実施形態に係る半導体レーザ装置１は、ジャンクションダウン方式で、すなわち半導体レーザ素子１０におけるレーザ発光部１２，１３がサブマウント２０に対向するような姿勢で、半導体レーザ素子１０をサブマウント２０に実装することによって作製される。これにより、レーザ発光部１２，１３で発生する熱をサブマウント２０によって効率よく放散し、レーザ発光部１２，１３の温度上昇を抑制することができる。このように構成された半導体レーザ装置１は、ＯＡ（Office Automation）機器（たとえば、レーザプリンタ）および光情報処理機器（たとえば、光ファイバ通信システム、光計測システムおよび光ディスク装置）などの電子機器に組み込まれる。
【００５９】
図４は、半導体レーザ装置１の製造工程の手順を示すフローチャートである。製造工程を開始するとステップｓ０からステップｓ１に移り、ステップｓ１では、まず、実装面２１ａを上方に向けた状態でサブマウント２０の幅方向Ｘ２の両端部を一対のヒータブロックによって保持すると共に、半導体レーザ素子１０の共通電極１６を吸着移動装置の吸着ヘッドによって吸着保持する。吸着移動装置は、たとえば６軸ロボットによって実現され、３次元方向に吸着ヘッドを移動させることができる。吸着移動装置の吸着ヘッドには、吸引力が与えられ、真空吸着によって半導体レーザ素子１０を保持可能となっている。
【００６０】
次にステップｓ２に移り、吸着移動装置によって半導体レーザ素子１０をサブマウント２０の上方近傍位置に移動させて、半導体レーザ素子１０の個別電極１４，１５が、接続電極２２，２３にそれぞれ対向するように位置を合わせして配置される。この位置合わせを行うときに、一対のヒータブロックによって保持されたサブマウント２０の上方および半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１にＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラをそれぞれ設置しておき、接続電極２２，２３および半導体レーザ素子１０の画像を取り込み、この画像を表示装置によって表示させる。ＣＣＤカメラおよび表示装置は観測装置を構成する。
【００６１】
作業者は、まずサブマウント２０の上方のＣＣＤカメラによって取得した画像を見て、半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１とサブマウント２０の長手方向Ｙ２とが平行になるように吸着移動装置を操作して半導体レーザ素子１０とサブマウント２０との相対位置を調整する。半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１がサブマウント２０の長手方向Ｙ２に平行となっているか否かは、半導体レーザ素子１０の共通電極１６の周縁辺のうち出射方向Ｙ１に平行な辺と、接続電極２２，２３とが平行になっているかによって判断する。
【００６２】
次に作業者は、半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１に設置されたＣＣＤカメラによって取得した画像を見ながら、各接続電極２２，２３の位置と各個別電極１４，１５の位置とが、半導体レーザ装置１の幅方向において一致するように吸着ヘッドを移動させて位置調整を行う。
【００６３】
本実施形態では、半導体レーザ素子１０の個別電極１４，１５と、サブマウント２０の接続電極２２，２３との位置合わせを行う際に、非実装領域に形成されたろう材染み出し判定用パターン２６を利用することができる。接続電極２２，２３は、前記のように、半導体レーザ素子１０が実装される実装領域に形成されているため、接続電極２２，２３の上方へ半導体レーザ素子１０が移動されると、サブマウント２０の上方のＣＣＤカメラからは接続電極２２，２３を撮像することができなくなってしまうが、ろう材染み出し判定用パターン２６は、非実装領域に形成されているために、サブマウント２０の上方のＣＣＤカメラでも撮像することができる。このように、位置合わせに際して、ろう材染み出し判定用パターン２６を利用することにより、半導体レーザ素子１０の個別電極１４，１５と、サブマウント２０の接続電極２２，２３との位置合わせを高精度に行うことができる。すなわち、高精度に位置調整して、半導体レーザ素子１０をサブマウント２０に実装することができる。
【００６４】
またステップｓ２では、半導体レーザ素子１０を移動させている間に、一対のヒータブロックを、ろう材である接続電極２２，２３を溶融するための予め定める温度に加熱しておく。予め定める温度とは、たとえば３００℃である。各接続電極２２，２３を溶融したところで、ステップｓ３に移る。
【００６５】
ステップｓ３では、吸着ヘッドを移動させることによって半導体レーザ素子１０を垂直に降下させて、溶融した各接続電極２２，２３に各個別電極１４，１５を押し付け、接続電極２２，２３と個別電極１４，１５におけるめっき電極５２とを合金化させて、急冷固着させる。急冷に際しては、一対のヒータブロックの加熱を停止すると共に、エアー噴出装置によってめっき電極５２と接続電極２２，２３との接合部分に、局所的にエアーを当てて空冷する。
【００６６】
次にステップｓ４に移り、半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０を、サブマウント２０の上方のＣＣＤカメラによって撮像した画像に基づいて、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とがろう材の染み出しによって短絡、すなわち電気的に接続しているか否かを判定する。
【００６７】
図５は、半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０の長手方向Ｙ２の一端部近傍を拡大して示す平面図である。半導体レーザ素子１０の実装後、溶融したろう材は部分的に広がりを有する。そこで、接続電極２２から染み出したろう材Ｗが、図５（ａ）に示すように、ろう材染み出し判定用パターン２６に達していれば、ろう材Ｗが接続電極２３にも達している可能性があると判断され、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とが短絡していると判定される。また、接続電極２２から染み出したろう材Ｗが、図５（ｂ）に示すように、ろう材染み出し判定用パターン２６に達していなければ、ろう材Ｗが接続電極２３に達している可能性が低いと判断され、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とが短絡していないと判定される。
【００６８】
ステップｓ４において、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とが短絡していると判定された半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０は、不良品として回収される。
【００６９】
次にステップｓ５に移り、接続電極２２，２３間が短絡していないと判定された半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０を一対のヒータブロックから取り出して、ロボットなどの搬送装置によって、半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０を収容すべきパッケージに搬送し、このパッケージのマウント部上に銀ペーストを用いて固着する。このパッケージは銅、鉄などの材料によって構成され、特に、熱伝導性（放熱性）に優れかつ絶縁性を有する材料である銅によって形成されることが好ましい。
【００７０】
次にステップｓ６に移り、サブマウント２０上の各ボンディングパッド２４，２５と、パッケージに設けられる複数のパッケージ端子とをボンディングワイヤ（金線）３０によって個別にボンディングすると共に、半導体レーザ素子１２の共通電極１６と前記ボンディングパッド２４，２５が接続されるパッケージ端子とは異なるパッケージ端子にボンディングワイヤによってボンディングする。
【００７１】
次にステップｓ７に移り、透光性を有する合成樹脂材料などによって、サブマウント２０および半導体レーザ素子１０を封止して、ステップｓ８で実装工程を終了する。これによって、独立駆動の可能な発光点の間隔が１１０μｍである２波長型のレーザチップを備える半導体レーザ装置１を製造することができる。
【００７２】
以上のように本実施形態に係る半導体レーザ装置１は、サブマウント２０における実装面２１ａ上には、接続電極２２，２３からろう材が染み出したときの染み出し度合いを判定するためのろう材染み出し判定用パターン２６が形成されているので、半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０において、このろう材染み出し判定用パターン２６近傍を、観測装置などを用いて外部から観察することによって、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とが、ろう材によって電気的に接続しているか否かを容易に判定することができる。
【００７３】
これにより、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とがろう材によって電気的に接続している可能性の高い半導体レーザ装置１と、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とがろう材によって電気的に接続している可能性の低い半導体レーザ装置１とを判別し、前記接続している可能性の高い半導体レーザ装置１が誤って電子機器に搭載されてしまうことが防がれ、不良品として回収することができる。すなわち、ろう材による電気的な接続の無い、あるいは接続している可能性の低い正常な半導体レーザ装置１だけを電子機器に搭載可能な良品として提供することが可能となり、電子機器の機能の低下および誤作動の発生原因を排斥し、製造上の歩留りを向上することができる。
【００７４】
図６は、本発明の他の実施形態である半導体レーザ装置におけるサブマウント７０の構成を示す斜視図である。本実施形態に係る半導体レーザ装置は、前述した図３に示す半導体レーザ装置１におけるサブマウント２０に代えて、サブマウント７０を採用したものである。図６に示すサブマウント７０は、図２に示すサブマウント２０の構成に類似しているので、同様の構成については同様の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
サブマウント７０は、直方体形状に形成される基体２１と、２つの接続電極２２，２３と、２つのボンディングパッド７４，７５と、ろう材染み出し判定用パターン７６と、連結用電極７７，７８とを含んで構成される。
【００７６】
基体２１の実装面２１ａにおける非実装領域には、サブマウント７０に実装された半導体レーザ素子１０と図示しない外部回路とをワイヤボンディングによって電気的に接続するためのボンディングワイヤ３０が固着される矩形状のボンディングパッド７４，７５が、接続電極２２，２３ごとに形成されている。本実施形態では、ボンディングパッド７４は接続電極２２に離間して設けられ、接続電極２２とボンディングパッド７４とは、連結用電極７７によって電気的に接続されている。同様に、ボンディングパッド７５は接続電極２３に離間して設けられ、接続電極２３とボンディングパッド７５とは、連結用電極７８によって電気的に接続されている。
【００７７】
また、本実施形態に係るサブマウント７０の実装面２１ａには、接続電極２２，２３と個別電極１４，１５とをろう材によって個別に接続する際に、接続電極２２，２３から染み出したろう材の染み出し度合いを判定するための染み出し判定部であるろう材染み出し判定用パターン７６が形成されている。ろう材染み出し判定用パターン７６は、実装面２１ａにおいて、半導体レーザ素子１０が実装されたとき、半導体レーザ素子１０によって覆われない領域に、接続電極２２，２３から幅方向Ｘ２に沿って所定の間隔Ｔ３を空けて形成されている。
【００７８】
接続電極２２，２３とろう材染み出し判定用パターン７６との間隔Ｔ３は、接続電極２２，２３間の間隔Ｔ２以下であることが好ましい。本実施形態では、接続電極２２，２３とろう材染み出し判定用パターン７６との間隔Ｔ３は、接続電極２２，２３間の間隔Ｔ２に等しい２０μｍに選ばれている。このように間隔Ｔ３が間隔Ｔ２以下となるようにろう材染み出し判定用パターン７６を配置することによって、接続電極２２，２３から染み出したろう材の染み出し度合いを確実に判定することができる。
【００７９】
本実施形態では、ろう材染み出し判定用パターン７６は、長手方向Ｙ２の一端部から他端部に亘って間隔をあけて複数形成されている。ろう材染み出し判定用パターン７６は、実装面２１ａ上に金属部材を積層することによって形成されている。
【００８０】
本実施形態に係る半導体レーザ装置は、図４に示す半導体レーザ装置１の製造工程と同様の製造工程によって製造される。なお、本実施形態では、半導体レーザ素子１０の個別電極１４，１５と、サブマウント７０の接続電極２２，２３との位置合わせを行う際に、非実装領域に形成されたろう材染み出し判定用パターン７６だけでなく、矩形状のボンディングパッド７４，７５を利用することができる。接続電極２２，２３は、半導体レーザ素子１０が実装される実装領域に形成されているため、接続電極２２，２３の上方へ半導体レーザ素子１０が移動されると、サブマウント７０の上方のＣＣＤカメラからは接続電極２２，２３を撮像することができなくなってしまうが、ろう材染み出し判定用パターン２６およびボンディングパッド７４，７５は、非実装領域に形成されているために、サブマウント７０の上方のＣＣＤカメラでも撮像することができる。このように、位置合わせに際して、ろう材染み出し判定用パターン２６およびボンディングパッド７４，７５を利用することにより、半導体レーザ素子１０の個別電極１４，１５と、サブマウント７０の接続電極２２，２３との位置合わせを高精度に行うことができる。すなわち、高精度に位置調整して、半導体レーザ素子１０をサブマウント７０に実装することができる。
【００８１】
本実施形態に係る半導体レーザ装置は、サブマウント７０における実装面２１ａ上には、接続電極２２，２３からろう材が染み出したときの染み出し度合いを判定するためのろう材染み出し判定用パターン７６が複数形成されているので、半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント７０において、このろう材染み出し判定用パターン７６近傍を、観測装置などを用いて外部から観察することによって、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とが、ろう材によって電気的に接続しているか否かを容易にかつ確実に判定することができる。
【００８２】
これにより、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とがろう材によって電気的に接続している可能性の高い半導体レーザ装置と、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とがろう材によって電気的に接続している可能性の低い半導体レーザ装置とを判別し、前記接続している可能性の高い半導体レーザ装置が誤って電子機器に搭載されてしまうことが防がれ、不良品として回収することができる。すなわち、ろう材による電気的な接続の無い、あるいは接続している可能性の低い正常な半導体レーザ装置だけを電子機器に搭載可能な良品として提供することが可能となり、電子機器の機能の低下および誤作動の発生原因を排斥し、製造上の歩留りを向上することができる。
【００８３】
本実施形態では、ろう材染み出し判定用パターン７６を接続電極２２，２３の延在方向、すなわち長手方向Ｙ２に沿って複数形成しているが、長手方向Ｙ２に沿ってろう材染み出し判定用パターン７６を直線状に形成してもよい。これにより、レーザ発光部１２側の電極１４，２２と、レーザ発光部１３側の電極１５，２３とが、ろう材によって電気的に接続しているか否かを、さらに確実に判定することができる。
【００８４】
前述した各実施形態では、接続電極２２，２３が、ろう材として使用するＡｕＳｎはんだで形成されている場合を例示しているが、これに限らず、接続電極２２，２３を金（Ａｕ）によって形成し、その接続電極２２，２３の表面にＡｕＳｎはんだを付与した場合であっても、同様の効果を達成することができる。
【００８５】
前述した各実施形態では、２波長型のレーザチップを備えた半導体レーザ装置を例示したが、半導体レーザ素子としては、上述のように半導体基板の一表面にレーザ発光部が電気的に分離して複数形成され、レーザ発光部の半導体基板とは反対側にそれぞれ個別電極が形成され、半導体基板の前記一表面とは反対側の表面に共通電極が形成されていれば、レーザ光を出射する発光点を有する活性層を少なくとも備えた構成である以外は特に限定されるものではなく、活性層としては、多重量子井戸構造であっても、単層構造であってもよい。
【００８６】
たとえば複数のレーザ発光部が、それぞれ発振波長が同一のレーザ光を出射するように構成されていてもよい。またレーザ発光部は、リッジ構造を有するものに限定されず、埋め込み型であってもよい。また半導体基板とＮ型のクラッド層との間にバッファ層が形成されていてもよく、Ｎ型のクラッド層と、Ｐ型の第１クラッド層と、Ｐ型の第２クラッド層との少なくとも１つが、複数層からなるように形成されてもよく、またリッジ構造よりも上層に絶縁膜または保護膜などが形成された構成であってもよい。
【００８７】
また半導体レーザ素子を構成する各層の厚さ、材料、レーザ発光部の数、発光点の間隔、レーザ発光部の幅方向Ｘ１の寸法などについても前述の構成に限定されるものではなく、必要とする半導体レーザ装置の特性に応じて適宜設計変更することができる。たとえば半導体レーザ素子としては、特定の材料系の半導体レーザ素子に限定されるものではなく、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＩｎＡｓ系、ＧａＩｎＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系のいずれの半導体レーザ素子であっても適用可能である。
【００８８】
前述したように、本発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子が、発振波長が異なるか、または同一の複数のレーザ光を照射可能であり、発振波長が異なる複数のレーザ光を照射する構成、また、発振波長が同一の複数のレーザ光を照射する構成、いずれにおいても、発光点に応じたサブマウント側の各チャンネル用電極を精度良く位置を合わせることができ、歩留まりおよび放熱特性を安定させかつ向上させることができる。前述した各実施形態は、特に発光点の間隔が５０μｍ以下と狭い超小型マルチレーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウントに実装する半導体レーザ装置に好適に実施される。
【符号の説明】
【００８９】
１  半導体レーザ装置
１０  半導体レーザ素子
１１  半導体基板
１２，１３  レーザ発光部
１４，１５  個別電極
１６  共通電極
１７  分離溝
２０  サブマウント
２１  基体
２１ａ  実装面
２２，２３  接続電極
２４，２５  ボンディングパッド
【図１】
0005487002.tif 000002
【図２】
0005487002.tif 000003
【図３】
0005487002.tif 000004
【図４】
0005487002.tif 000005
【図５】
0005487002.tif 000006
【図６】
0005487002.tif 000007
【図７】
0005487002.tif 000008