(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＩｎＰ活性層に積層して形成された電流阻止層に対応して一方の面に一対の突条がストライプ状に設けられた半導体レーザー素子が、サブマウントに、各突条が設けられた面をサブマウント側としてダイボンディングされ、前記サブマウントはステムに搭載された半導体レーザー装置であって、
前記サブマウントには、半導体レーザー素子の各突条が挿入される溝部が予め形成されており、その溝部内に各突条が挿入されていることを特徴とする半導体レーザー装置。
【請求項２】
前記サブマウントには、半導体レーザー素子に設けられた各突条がそれぞれ挿入される一対の溝部が設けられている請求項１に記載の半導体レーザー装置。
【請求項３】
前記サブマウントには、半導体レーザー素子に設けられた各突条が一括して挿入されるように一本の溝部が設けられている請求項１に記載の半導体レーザー装置。
【請求項４】
前記溝部は、機械的な加工によって形成されている請求項１に記載の半導体レーザー装置。
【請求項５】
前記溝部は、エッチングによって形成されている請求項１に記載の半導体レーザー装置。
【請求項６】
前記溝部は、サブマウントの電極部分を膜厚成形する際に同時に形成されている請求項１に記載の半導体レーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザー素子がサブマウント上にダイボンディングされた半導体レーザー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザー素子の製造方法の一例を図７に示す。まず、図７（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１３、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１４、ＧａＩｎＰ活性層１５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８を、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）装置によって、順番に結晶成長させる。
【０００３】
その後、図７（ｂ）に示すように、最上側のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８に、Ａｌ2 Ｏ3 膜２３を成膜した後に、このＡｌ2 Ｏ3 膜２３の中央部に、ストライプ状にレジスト膜２４を塗布する。このような状態で、Ａｌ2 Ｏ3 膜２３をエッチング除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８の中央部にストライプ状のＡｌ2 Ｏ3 膜２３を、レジスト膜２４にて覆われた状態で形成する。
【０００４】
次に、図７（ｃ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８およびｐ型ＧａＩｎＰ中間層１７の各側部をエッチングするとともに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１６の各側部も、ＧａＩｎＰ活性層１５の上方０．２μｍまでエッチング除去する。その後、Ａｌ2 Ｏ3 膜２３上のレジスト膜２４を除去する。
【０００５】
レジスト膜２４が除去されると、図７（ｄ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１６の各側部上およびＡｌ2 Ｏ3 膜２３上に、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９をＭＢＥ装置によって結晶成長させる。そして、結晶成長されたｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９の各側部にレジスト膜２５をそれぞれ塗布する。
【０００６】
このような状態で、図７（ｅ）に示すように、各レジスト膜２５にて覆われていないｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９のストライプ状の中央部をエッチング除去する。このとき、各レジスト膜２５の幅寸法と、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９の各側部の露出寸法とが一致しないために、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９には、ストライプ状になったＡｌ2 Ｏ3 膜２３の各側縁部に沿って、それぞれ上方に突出する一対の突起部１９ａがストライプ状に形成される。
【０００７】
その後、Ａｌ2 Ｏ3 膜２３をエッチング除去した後に、図７（ｆ）に示すように、中央部のストライプ状のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８およびｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９の上面にｐ型電極２１を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ型電極２２を形成する。これにより、半導体レーザー素子１０が製造される。
【０００８】
このようにして製造される半導体レーザー素子１０には、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９に形成された突起部１９ａがｐ型電極２１にてそれぞれ覆われた一対の一対の突条１０ａが、一方の面に形成されている。
【０００９】
このような半導体レーザー素子１０をステム上に実装する際に、放熱性を向上させるために、半導体レーザー素子１０を、例えば図８に示すサブマウントにダイボンディングし、そのサブマウントをステムにダイボンディングすることがある。
【００１０】
図８に示すサブマウント６０は、ＳｉＣ基板６１の両面に、Ｔｉ膜６２、Ｐｔ膜６３、Ａｕ膜６４の３層金属膜がそれぞれ形成されており、各３層金属膜上に、ＡｕＳｎ電極膜６５がそれぞれ積層されて構成されている。このようなサブマウント６０は、例えば、上下方向長さが３００μｍ、幅方向長さが８００μｍとされている。
【００１１】
このようなサブマウント６０を使用して、半導体レーザー素子１０をステム上に実装する場合には、まず、図９（ａ）に示すように、半導体レーザー素子１０をサブマウント６０にダイボンディングする。このとき、半導体レーザー素子１０は、レーザー光が発振されるＧａＩｎＰ活性層１５に近接したｐ型電極２１が、サブマウント６０の一方のＡｕＳｎ電極膜６５に対向され、図９（ｂ）に示すように、半導体レーザー素子１０のｐ型電極２１が、ＡｕＳｎ電極膜６５上にマウントされる。
【００１２】
次に、サブマウント６０を加熱して、半導体レーザー素子１０がマウントされたＡｕＳｎ電極膜６５を溶融状態とし、その後に、サブマウント６０を冷却して、図９（ｃ）に示すように、サブマウント６０と半導体レーザー素子１０とをダイボンディングする。
【００１３】
サブマウント６０上に半導体レーザー素子１０がダイボンディングされると、図９（ｄ）に示すように、サブマウント６０をステム４０上にマウントする。ステム４０の上面には、Ｉｎ膜４１が設けられており、サブマウント６０はＩｎ膜４１上にマウントされる。その後、ステム４０が加熱されて、Ｉｎ膜４１が溶融状態とされる。そして、ステム４０が冷却されることにより、ステム４０のＩｎ膜４１上に、サブマウント６０がダイボンディングされ、半導体レーザー装置が得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、半導体レーザー素子１０には、レーザー光が発振されるＧａＩｎＰ活性層１５に近接したｐ型電極２１に、一対のストライプ状の突条１０ａが形成されている。このために、サブマウント６０に半導体レーザー素子１０をダイボンディングする際に、図９（ｃ）に示すように、半導体レーザー１０に形成された各突条１０ａによって、ｐ型電極２１と、サブマウント６０との密着性が悪くなるという問題がある。半導体レーザー素子１０とサブマウント６０との密着性が悪くなると、半導体レーザー素子１０は、サブマウント６０によって十分な放熱効果が得られなくなるおそれがある。しかも、接触抵抗が増大するために、半導体レーザー素子１０の素子特性が悪くなるおそれもある。また、半導体レーザー素子１０の駆動電圧の変動も大きくなるために、駆動電圧が突発的に変動するおそれがあり、半導体レーザー装置の信頼性が低下するという問題もある。さらには、半導体レーザー素子１０とサブマウント６０とのダイボンディング強度が低下するために、半導体レーザー素子１０がサブマウント６０から脱落するおそれもある。
【００１５】
このような問題を解決するために、図１０に示すように、半導体レーザー素子１０における各突条１０ａが設けられたｐ型電極２１上に、ＧａＡｓキャップ層２３を結晶成長させて、各突条１０ａをＧａＡｓキャップ層２３によって覆う方法も考えられている。しかし、この場合には、ＧａＡｓキャップ層２３の製造に時間がかかり、また、ＧａＡｓキャップ層２３の上面を平坦にすることが容易ではなく、しかも、コストもかかるという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、突条が形成された半導体レーザー素子がサブマウントに強固にダイボンデッングされており、放熱性および信頼性に優れた半導体レーザー装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザー装置は、ＧａＩｎＰ活性層に積層して形成された電流阻止層に対応して一方の面に一対の突条がストライプ状に設けられた半導体レーザー素子が、サブマウントに、各突条が設けられた面をサブマウント側としてダイボンディングされ、前記サブマウントはステムに搭載された半導体レーザー装置であって、前記サブマウントには、半導体レーザー素子の各突条が挿入される溝部が予め形成されており、その溝部内に各突条が挿入されていることを特徴とする。
【００１８】
前記サブマウントには、半導体レーザー素子に設けられた各突条がそれぞれ挿入される一対の溝部が設けられている。
【００１９】
前記サブマウントには、半導体レーザー素子に設けられた各突条が一括して挿入されるように一本の溝部が設けられている。
【００２０】
前記溝部は、機械的な加工によって形成されている。
【００２１】
前記溝部は、エッチングによって形成されている。
【００２２】
前記溝部は、サブマウントの電極部分を膜厚成形する際に同時に形成されている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の半導体レーザー装置の実施の形態の一例を示す概略正面図である。この半導体レーザー装置は、ステム４０上にボンディングされたサブマウント３０上に、半導体レーザー素子１０がダイボンディングされて構成されている。
【００２５】
図２は、サブマウント３０上にダイボンディングされる半導体レーザー素子１０を上下方向を反対にして示す正面図である。この半導体レーザー素子１０は、図７（ｆ）に示す半導体レーザー素子と同様の構造になっており、前述したように、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１３、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１４、ＧａＩｎＰ活性層１５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１６を順番に結晶成長した後に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１６の各側部をエッチング除去して、中央部にストライプ状の突出部を形成し、その突出部上に、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８が順番に積層されるとともに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１６の各側部上に、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９が、それぞれ積層されて、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８上にｐ型電極２１が形成されるとともに、反対側のｎ型ＧａＡｓ基板１１にｎ型電極２２が形成されて構成されている。
【００２６】
このような半導体レーザー素子１０は、図７（ａ）〜（ｆ）に示す工程を経て製造される。従って、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１９に形成された突起部１９ａがｐ型電極２１にてそれぞれ覆われた一対の一対の突条１０ａが、一方の面に形成されている。半導体レーザー素子１０は、例えば、上下方向寸法が１２０μｍ、幅方向寸法が２５０μｍに形成されており、また、上側のＰ型電極２１からＧａＩｎＰ活性層１５までの距離が１．７μｍに形成されている。
【００２７】
図３は、このような半導体レーザー素子１０がダイボンディングされるサブマウント３０の正面図である。このサブマウント３０は、ＳｉＣ基板３１の両面に、Ｔｉ膜３２、Ｐｔ膜３３、Ａｕ膜３４の３層金属膜が、それぞれ形成されており、一方のＡｕ膜３４上に、ＡｕＳｎ電極膜３５が積層されて形成されている。そして、そのＡｕＳｎ電極膜３５と、その下側のＴｉ膜３２、Ｐｔ膜３３、Ａｕ膜３４の３層金属膜の中央部には、ストライプ状の一対の溝部３６が設けられている。
【００２８】
サブマウント３０の各溝部３６は、半導体レーザー素子１０のｐ型電極２１に形成された一対の突条１０ａが、それぞれ挿入され得るように、例えば、機械的な加工によって形成されている。このようなサブマウント３０は、例えば、上下方向長さが３００μｍ、幅方向長さが８００μｍとされている。
【００２９】
図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の半導体レーザー装置の組立工程を示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、半導体レーザー素子１０がサブマウント３０にダイボンディングされる。このとき、半導体レーザー素子１０は、一対の突条１０ａを、サブマウント３０における一対の溝部３６が形成された面に整合状態で対向させて、図４（ｂ）に示すように、各溝部３６内に、各突条１０ａをそれぞれ挿入することにより、半導体レーザー素子１０をサブマウント３０上にマウントする。そして、サブマウント３０を加熱して、半導体レーザー素子１０がマウントされたＡｕＳｎ電極膜３５を溶融状態とした後に、サブマウント３０を冷却して、サブマウント３０と半導体レーザー素子１０とを一体化する。これにより、サブマウント３０の各溝部３６に、突条１０ａがそれぞれ挿入された状態で、半導体レーザー素子１０がサブマウント３０上にダイボンディングされる。
【００３０】
その後、図１に示すように、半導体レーザー素子１０がダイボンデングされたサブマウント３０が、ステム４０上に搭載される。ステム４０の上面には、Ｉｎ膜４１が設けられており、Ｉｎ膜４１上にサブマウント３０が搭載されると、ステム４０が加熱されて、Ｉｎ膜４１が溶融状態とされる。そして、ステム４０が冷却されることにより、ステム４０のＩｎ膜４１に、サブマウント３０がダイボンディングされ、本発明の半導体レーザー装置が得られる。
【００３１】
このようにして製造された半導体レーザー装置は、半導体レーザー素子１０の一対の突条１０ａが、サブマウント３０に設けられた各溝部３６内に挿入された状態でダイイボンディングされているために、半導体レーザー素子１０とサブマウント３０との密着性がよく、半導体レーザー素子１０が効率よく放熱されるとともに、接触抵抗が増大するおそれもなく、信頼性は著しく向上する。さらには、半導体レーザー素子１０とサブマウント３０とが高強度にダイボンディングされているために、半導体レーザー素子１０がサブマウント３０から剥離するおそれもない。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、半導体レーザー素子１０がダイボンディングされるサブマウント３０の各溝部３６は、機械的な加工によって形成する構成であったが、このような構成に限らず、エッチングによって形成するようにしてもよい。この場合には、図５に示すように、サブマウント３０のＡｕＳｎ膜３５およびＴｉ膜３２、Ｐｔ膜３３、Ａｕ膜３４の３層金属膜の中央部をエッチングによって除去して、半導体レーザー素子１０に設けられた一対の突条１０ａが一括して挿入される１本のストライプ状の溝部３７を形成すればよい。
【００３３】
さらに、サブマウント３０のＳｉＣ基板に、Ｔｉ膜３２、Ｐｔ膜３３、Ａｕ膜３４の３層金属膜を膜厚成長法によって形成する際に、Ａｕ膜３４の中央部の膜厚を薄くすることにより、図６（ａ）に示すように、半導体レーザー素子１０の各突条１０ｂがそれぞれ挿入される一対の溝部３６、あるいは、図６（ｂ）に示すように、半導体レーザー素子１０の各突条１０ａが一括して挿入される１本の溝部３７を形成するようにしてもよい。そして、Ａｕ膜３４に、一対の溝部３６あるいは１本の溝部３７が形成されると、ＡｕＳｎ膜３５が膜厚成長法によって形成される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザー装置は、このように、半導体レーザー素子に設けられた突条が、サブマウントに設けられた溝部内に挿入された状態で、両者がダイボンディングされるようになっているために、半導体レーザー素子とサブマウントとは強固に接続された状態になり、両者の密着性がよく、半導体レーザー素子が効率よく放熱されるとともに、接触抵抗が増大するおそれがなく、また、駆動電圧が大きく変動するようなおそれもなく、半導体レーザー装置の信頼性は著しく向上する。しかも、半導体レーザー素子は、サブマウントから剥離するおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザー装置の実施の形態の一例を示す正面図である。
【図２】その半導体レーザー装置に使用される半導体レーザー素子の正面図である。
【図３】その半導体レーザー装置に使用されるサブマウントの一例を示す正面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、半導体レーザー素子をサブマウントにダイボンディングする工程を示す正面図である。
【図５】本発明の半導体レーザー装置に使用されるサブマウントの他の例を示す正面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の半導体レーザー装置に使用されるサブマウントのさらに他の例を示す正面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、半導体レーザー素子の組立工程を示す正面図である。
【図８】従来の半導体レーザー装置に使用されるサブマウントの一例を示す正面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、従来の半導体レーザー装置の実装工程を示す正面図である。
【図１０】従来の半導体レーザー装置に使用される半導体レーザー素子の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１０  半導体レーザー素子
１０ａ  突条
３０  サブマウント
３６  溝部
３７  溝部
４０  ステム
４１  Ｉｎ膜
【図１】
0003685285.tif 000002
【図２】
0003685285.tif 000003
【図３】
0003685285.tif 000004
【図４】
0003685285.tif 000005
【図５】
0003685285.tif 000006
【図６】
0003685285.tif 000007
【図７】
0003685285.tif 000008
【図８】
0003685285.tif 000009
【図９】
0003685285.tif 000010
【図１０】
0003685285.tif 000011