(57)【要約】      （修正有）【課題】光集塵による出力低下が抑制可能な半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子３０１と、半導体レーザ素子が載置される支持体３０２と、を有する半導体レーザ装置であって、半導体レーザ素子は、発光面にシリコーンオイル変性部材３０４を介して透光性部材３０３が接合されている。これによって、光集塵による出力低下が抑制可能な半導体レーザ装置とすることができる。【選択図】図３Ａ
2011003889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、
該半導体レーザ素子が載置される支持体と、
を有する半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子は、発光面にシリコーンオイル変性部材を介して透光性部材が接合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】
前記支持体及び前記透光性部材は、基体上に載置され、
前記透光性部材は、前記シリコーンオイル変性部材を介して、前記支持体の側面にも延在している請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記支持体は、接着部材を介して前記基体上に載置され、
前記接着部材は、前記透光性部材と対向する支持体の側面から離間する位置に設けられる請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記支持体は、前記半導体レーザ素子の発光面と略同一面となる側面を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記半導体レーザ素子の発光面は、前記支持体の側面よりも突出している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記シリコーンオイル変性部材は、前記半導体レーザ素子の上面及び／又は側面にも設けられる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記シリコーンオイル変性部材は、ジメチルシリコーンオイル、メチルシリコーンオイル、及びそれらのフッ素変性シリコーンオイルのうちの少なくとも一つを含む請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
半導体レーザ素子の発光面と透光性部材との間にシリコーンオイルを設ける工程と、
該シリコーンオイルに真空紫外〜紫外領域の波長の光を照射することで少なくとも一部を変性させて前記半導体レーザ素子と前記透光性部材とを接合させる工程と、
を有すること特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記シリコーンオイルを、前記半導体レーザ素子の上面及び／又は側面にも設ける工程を有する請求項８記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外〜青色領域のレーザ光を発光可能な半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子を搭載した半導体レーザ装置としては、ガラスレンズが嵌め込まれた金属キャップと、金属ステムとを気密封止したキャンタイプのパッケージが主流となっている（例えば特許文献１）。また、最近では、リードフレームと樹脂とが一体成型された「フレームレーザ」と呼ばれる低価格なオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置も実用化されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１１１５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているキャンタイプのパッケージは、金属キャップのガラスの接合シロを必要としたり、キャップ封止の溶接シロを必要としたりする為に構造的に小型化が困難であり、また、金属を多く使用する為に低コスト化にも限界がある。
【０００５】
これに対し、特許文献２に開示されているオープンパッケージは、オープンパッケージにすることで小型化が可能であり、樹脂を用いることで低コスト化は可能であるが、半導体レーザ素子が外気に晒されているため、使用環境条件によっては出力が低下するという問題がある。特に、近年実用化されている紫外光〜青色光のような短波長の半導体レーザ素子の場合、従来の赤色発光半導体レーザ素子に比して光集塵しやすいという性質があり、それによって出力が低下し易い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子が載置される支持体と、を有する半導体レーザ装置であって、半導体レーザ素子は、発光面にシリコーンオイル変性部材を介して透光性部材が接合されていることを特徴とする。これにより、発光面を保護すると共に、光集塵を抑制し易い半導体レーザ装置とすることができる。
【０００７】
本発明の請求項４と請求項５に記載の半導体レーザ装置は、支持体が半導体レーザ素子の発光面と略同一面となる側面を有し、透光性部材が支持体の側面にも延在していることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子の支持体側（下方側）に向けて照射されるレーザ光を阻害しにくい構造とすることができるため、光学特性を損なわずに半導体レーザ素子を保護することができる。
【０００８】
本発明の請求項６に記載の半導体レーザ装置は、シリコーンオイル変性部材は、半導体レーザ素子の上面及び／又は側面にも設けられることが好ましい。これにより、シリコーン変性部材と半導体レーザ素子との密着性を向上することができると共に、安定して透光性部材を接合することができ、更に、半導体レーザ素子を水分などから保護することができる。
【０００９】
本発明の請求項７に記載の半導体レーザ装置は、シリコーンオイル変性部材は、ジメチルシリコーンオイル、メチルシリコーンオイル、及びそれらのフッ素変性シリコーンオイルのうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
【００１０】
本発明の請求項８に記載の半導体レーザ装置の製造方法は、半導体レーザ素子の発光面と透光性部材との間にシリコーンオイルを設ける工程と、シリコーンオイルに真空紫外〜紫外領域の波長の光を照射することで少なくとも一部を変性させて半導体レーザ素子と透光性部材とを接合させる工程と、を有することを特徴とする。これにより、比較的容易な方法で、且つ、安価な方法で半導体レーザ素子と透光性部材との間にシリコーンオイル変性部材を形成することができる。
【００１１】
本発明の請求項９に記載の半導体レーザ装置の製造方法は、シリコーンオイルを、半導体レーザ素子の上面及び／又は側面にも設ける工程を有することが好ましい。これにより、半導体レーザ素子の表面を、容易に保護することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、低コストで、小型で、かつ、光集塵による出力低下が抑制可能な半導体レーザ装置を、容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの半導体レーザ装置のＡ−Ａ’断面における断面図及びその部分拡大図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの半導体レーザ装置のＢ−Ｂ’断面における断面図及びその部分拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ｃ（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する工程図である。
【図２Ｄ】図２Ｄ（ａ）、（ｂ）は、支持体の側面形状を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの半導体レーザ装置のＣ−Ｃ’断面における断面図及びその部分拡大図である。
【図３Ｃ】図３Ｃ（ａ）（ｂ）は、本発明に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する工程図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、本発明に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する工程図である。
【図５】図５は、本発明の半導体レーザ装置を組み込んだ半導体レーザユニットを示す断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の半導体レーザ装置を組み込んだ半導体レーザユニットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体レーザ装置及びその製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。
【００１５】
また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
本実施の形態の半導体レーザ装置１００を、図面を用いて説明する。図１Ａは、半導体レーザ装置１００を示す斜視図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ’断面における断面図及びその部分拡大図である。
【００１７】
半導体レーザ装置１００は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１と、半導体レーザ素子１０１が載置される支持体１０２とを有している。半導体レーザ素子１０１は、ｎ側半導体層１０１ｃ、活性層１０１ｂ、ｐ側半導体層１０１ａが積層された半導体層からなり、その半導体層の端面を発光面Ｘとする半導体レーザ素子である。このような半導体レーザ素子１０１は、支持体１０２上にダイボンド部材（図示せず）などを用いて接合されている。半導体レーザ素子１０１は、導電性ワイヤ（図示せず）などを用いて支持体１０２と電気的に接続されており、通電によって発光面Ｘから前方に向けてレーザ光が出射（発光）される。
【００１８】
そして、本実施の形態においては、半導体レーザ素子１０１の発光面Ｘに、シリコーンオイル変性部材１０４を介して透光性部材１０３が接合されていることを特徴とする。このように、半導体レーザ素子１０１の発光面Ｘにシリコーンオイル変性部材１０４を介して透光性部材１０３が接続されることで、光集塵し易い発光面を外気から保護することができる。
【００１９】
以下、各部材について詳説する。
【００２０】
（シリコーンオイル変性部材）
シリコーンオイル変性部材は、半導体レーザ素子の発光面を保護し、更に透光性部材と接合させるための接着剤として用いるものであり、流動性のある液状又はゾル状のシリコーンオイルを、半導体レーザ素子の発光面と透光性部材との間に設けた後、主として真空紫外〜紫外領域の波長の光を照射することで変質（硬化）されたものである。また、光だけでなく熱を併用して使用してもよく、この場合、半導体レーザ素子や他の部材に過大な熱的負荷を与えない程度の温度範囲とするのが好ましい。
【００２１】
尚、本明細書においてシリコーンオイル変性部材とは、液状又はゾル状の［ＳｉＯ（ＣＨ３）２］ｎを含む物質、例えばシリコーンオイルに光を照射して活性酸素と反応させて変性（硬化、若しくは石英化）されたものを指し、その全てが変性された反応生成物だけでなく、反応途中で生成される中間生成物（半硬化物）や未反応のものが一部混在した状態のものも含めるものとする。
【００２２】
シリコーンオイル変性部材は、少なくとも半導体レーザ素子の端面（発光面）のうち、活性層を含む発光部（光導波路領域）１０１ｂを被覆するように設ければよい。その他の端面、例えば、図１Ｂに示すように発光部１０１ｂを挟んで上下に形成されているｐ側半導体層１０１ａやｎ側半導体層１０１ｃのうち、クラッド層、コンタクト層など主として光導波路以外の機能を有する層や、基板の端面には、シリコーンオイル変性部材は設けられていなくても構わない。好ましくは、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１の発光面Ｘの全面を覆うようにシリコーンオイル変性部材を設ける。ここでは、半導体レーザ素子１０１の発光面Ｘとほぼ同じ面積となるようにシリコーンオイル変性部材を形成しており、このように、発光面Ｘ（端面）の全面を覆うように設けることで、半導体レーザ素子と透光性部材との接着強度を高くすることができる。
【００２３】
シリコーンオイル変性部材の膜厚（半導体レーザ素子の発光面と透光性部材との間の距離）は、半導体レーザ素子や透光性部材の大きさなどにもよるが、それらの部材を接合可能な程度の強度を有し、且つ半導体レーザ素子からの光の吸収を低減させるために薄く設ける必要があり、例えば半導体レーザ素子が１００μｍ×３００μｍ×８５μｍ、透光性部材が７００μｍ×５００μｍ×５００μｍ程度の大きさの場合、シリコーンオイル変性部材の膜厚は１０μｍ以下程度が好ましく、更に０．１μｍ〜２μｍ程度が好ましい。
【００２４】
シリコーンオイル変性部材は、半導体レーザ素子からの光を吸収しにくいようにする必要があり、例えば、厚み２ｍｍ程度で４００ｎｍの光透過率が８８％以上のものが好ましい。また、透光性部材の屈折率と近い屈折率を有するものを用いるのが好ましい。尚、ここで説明した透過率や屈折率は、使用前の流動性のあるシリコーンオイルの状態での透過率及び屈折率ではなく、硬化の状態（完全硬化・半硬化・未硬化・一部硬化）を問わず、半導体レーザ装置として使用される場合の好ましい範囲である。特に、発光部と接しているシリコーン変性部材の透過率及び屈折率が上記の好ましい範囲であることが好ましい。このようなシリコーンオイル変性部材とするためには、原料であるシリコーンオイルとしては、例えば厚み０．１ｍｍ程度で３００ｎｍ以上の光を６７〜１００％透過させるものなどを用いるのが好ましく、また、透光性部材の屈折率と近い屈折率を有するものが好ましい。
【００２５】
シリコーンオイル変性部材の材料としては、［ＳｉＯ（ＣＨ３）２］ｎを含むシリコーンオイルが好ましく、特にｎが２０００以下程度で常温において流動性を有するものが好ましく、具体的には、ジメチルシリコーンオイル、メチルシリコーンオイル、及びそれらのフッ素変性シリコーンオイルの少なくとも一つを含むものが好ましく、これらを単一或いは多層で、又は混合して用いることができる。多層で用いる場合は、同一のものを用いてもよく、また、異なる組成のシリコーンオイルを用いてもよい。単層及び多層のいずれの場合においても、端面反射率が所望の値となるように屈折率に応じ膜厚を適切な値とすることができる。また、これらシリコーンオイル中に、拡散材、波長変換部材等を混入させてもよい。
【００２６】
シリコーンオイルの形成方法（塗布方法）としては、印刷、ポッティング、滴下、インクジェット、ディスペンス、スピンコート等を上げることができ、用いるシリコーンオイルの粘度等に応じて適した方法を用いることができる。また、半導体レーザ素子の発光面側に上記方法でシリコーンオイルを設けて、その後に透光性部材を所定の位置になるように接合させてもよく、或いは、透光性部材側に上記方法でシリコーンオイルを設けて、その後に半導体レーザ素子を接合させてもよい。又は、半導体レーザ素子と透光性部材の両方にシリコーンオイルを設けてから接合させてもよい。更には、比較的粘度の低いシリコーンオイルを、わずかに離間させて配置させた透光性部材と半導体レーザ素子との間に注入するなどの方法を採ることもできる。
【００２７】
図１Ａに示すような、半導体レーザ素子１０１の端面のみにシリコーンオイル変性部材を設ける場合は、シリコーンオイル変性部材の膜厚を薄くして半導体レーザ素子からの光を吸収しにくくするために、比較的粘度の低いシリコーンオイル、例えば動粘度が２５℃で１０００ｍｍ２/ｓ以下程度を用いるのが好ましい。更に、半導体レーザ素子の発光部が出射面（発光面）の上方に位置する場合、半導体レーザ素子端面や透光性部材の接着面の形状にも依存されるが、半導体レーザ素子と透光性部材で形成されるシリコーンオイル変性部材の形状（フィレット形状）がレーザ光の光路（特に高さ方向）を阻害しないようにするために、動粘度が２５℃で１〜１００ｍｍ２/ｓ程度が好ましく、印刷やインクジェット、スピンコートなどの方法で形成させるのが適している。
【００２８】
シリコーンオイルを変性させる光源としては、低圧水銀ランプ（λ＝１８５ｎｍ、２５４ｎｍ）や、エキシマランプ、エキシマレーザ等を用いることができる。エキシマランプは、放電ガスとしてアルゴン（λ＝１２６ｎｍ）、クリプトン（λ＝１４６ｎｍ）、キセノン（λ＝１７２ｎｍ）等から所望の波長のものを用いることができる。エキシマレーザは、放電ガスとしてＡｒＦ（λ＝１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（λ＝２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（λ＝３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（λ＝３５３ｎｍ）等を用いることができる。これら光源からの光は、少なくともシリコーンオイルに照射されればよく、構成部材全体に照射されても構わない。また、照射する方向は、透光性部材の出射面側から、半導体レーザ素子の上面側や側面側、背面側からなど、一方向から、或いは複数の方向から、同時に、若しくは順次、照射することができる。また、光源位置は固定されていなくてもよく、光源或いは半導体レーザ装置を移動又は回転させながら照射してもよい。
【００２９】
また光を照射させる際の雰囲気は、酸素の存在下で行う必要があり、雰囲気中の酸素濃度は、用いるシリコーンオイルの組成や量、また、光源の波長等に応じて適宜選択する。更に、シリコーンオイルの変性は酸素の存在下で進行することから、シリコーンオイルが形成される半導体レーザや透光性部材は、シリコーンオイル形成前にオゾン洗浄を行うなどして、同形成面に酸素やオゾンを定着させるとよい。
【００３０】
（透光性部材）
透光性部材は、シリコーンオイル変性部材を介して半導体レーザ素子の出射面（発光面）に接合されているものであり、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光が透過可能な部材からなる。
【００３１】
図１Ａ、図１Ｂでは、透光性部材１０３は、各面がそれぞれ平坦な平面からなる６面体（直方体）からなり、その側面の一部が、半導体レーザ素子１０１の端面（発光面）と対向するように配置され、半導体レーザ素子とともに支持体１０２上に載置されている。
【００３２】
透光性部材の形状は、上述のような直方体の他、レーザ光を出射する側や、入射される側（半導体レーザ素子の発光面Ｘと対向する側）の面の全面或いは一部を凸状、凹状などの曲面レンズ状や、プリズム状、フレネルレンズ状などの面とすることもでき、また、これらの形状を複数組み合わせて用いてもよい。また、レーザ光が透過しない領域については、組み立て時の作業性や、接合時や接合後の安定性、強度、取り扱い易さ、等を考慮して任意の形状とすることができる。また、透光性部材の表面は、鏡面状の平面の他、粗面としてもよく、或いは、各種コート部材を設けてもよく、例えば、ＡＲコート（無反射コート）を施すことで、レーザ光を効率よく出射させたり、レーザ光のノイズを少なくさせたりすることができる。また、半導体レーザ素子と透光性部材をシリコーンオイル変性部材で接着後に、透光性部材のレーザ光を出射する側にＡＲコートを施してもよい。これにより、シリコーンオイルを変性させる前にＡＲコートを施す場合よりも効率よくシリコーンオイルを変性させることができる。
【００３３】
透光性部材の大きさは、少なくともレーザ光の光路を阻害しない（ケラレが生じない）大きさとする必要がある。例えば、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子の端面の面積よりも大きくするのが好ましく、半導体レーザ素子内部の構成等によって変動するレーザ光の広がり角度等に応じて、高さ（上下方向）及び幅（左右方向）の大きさを決める。また、取り扱いしやすいサイズにしておくことが好ましい。
【００３４】
また、透光性部材の厚み（半導体レーザ素子と対向する側面から、その対向する側面までの距離）については、レーザ光の光路を阻害しない厚さであれば任意のものを選択することができる。ただし、あまり厚みが薄すぎると、レーザ光の光密度が大き過ぎて光集塵しやすくなる。また、取り扱いにくくなり半導体レーザ素子に接合させる際に破損するなどの問題が生じやすいため、製造工程内において、特殊な工具などを使用しなくても破損しにくく取り扱い易い厚さとするのが好ましい。また、半導体レーザユニットとしたときに、従来から用いられているキャンタイプのパッケージと同程度の大きさとなるように厚さを調整することで、それらとの置き換えが容易となる。
【００３５】
透光性部材の載置位置については、図１Ａに示すように、半導体レーザ素子１０１と透光性部材１０３とが、発光面Ｘの左右方向において、ぞれぞれの中心が一致するような配置が好ましいが、レーザ光の光路を阻害しない範囲であれば、中央からずれた任意の位置であってもよい。また、上下方向の配置については、図１Ｂに示すように、支持体１０２上の同一面上に半導体レーザ素子１０１と透光性部材１０３とを載置する、つまり、下端が一致するように設けてもよく、或いは、後述のように、更なる別部材を用いることで半導体レーザ素子の下端よりも下側に透光性部材の下端が位置するように設けてもよい。また、図１Ｂでは、透光性部材１０３のレーザ光が出射される側の面と、支持体１０２の側面とが同一面となるよう、すなわち、側面を揃えるように設けているが、この位置関係についても、レーザ光の光路を阻害しない位置であれば任意に選択することができる。
【００３６】
透光性部材の具体的な材料としては、無機ガラス、有機ガラス、透明樹脂等が好ましい。更に、シリコーンオイルを変性させる光を、透光性部材を透過させて照射する場合、真空紫外〜紫外の光が透過する材料が好ましく、また、シリコーンオイル変性部材との密着性を高める為に、ＳｉやＯなどシリコーンオイル変性部材に含まれる元素と同様な元素が含まれる材料が好ましい。また、表面に設けるコート部材としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ等が好ましく、これらの誘電体保護膜を１種或いは２種以上積層させて半導体レーザ素子の波長等に応じて所望の反射率（屈折率）となるよう膜厚を調整して設けることができる。
【００３７】
（半導体レーザ素子）
本発明において、半導体レーザ素子は、半導体基板や絶縁性基板などの成長基板上に半導体層が形成された構造や、その成長基板を剥離させたもの、或いは成長基板を剥離させた後に成長基板とは異なる基板を半導体層に貼り合わせた構造のものを用いることができ、これらに正負電極が形成されてレーザ構造を形成しているものである。レーザ構造としては、積層された半導体層の端面を出射面（発光面）とするレーザ構造（ファブリペロー型）のものを用いており、図１Ｂでは端面に一対の共振面を形成しこれによって導波路が１つ形成された半導体レーザ素子を用いている。また、積層された半導体層の上面を発光面とする面発光レーザや、分布帰還型レーザなども用いることができる。
【００３８】
以下、ファブリペロー型のレーザ構造を有する半導体レーザ素子について詳説する。
【００３９】
半導体層は、ｎ側半導体層、活性層、ｐ側半導体層を有するものであり、好ましい材料としてはＧａＮ系化合物半導体や、ＺｎＳｅなどが挙げられる。ＧａＮ系化合物半導体は、一般式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で示されるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体に、ＩＩＩ族元素としてＢで一部が置換されたものや、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓなどで置換されたものを用いることができる。さらにｎ側半導体層は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素を１種類以上含有していてもよい。同様に、ｐ側半導体層は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有していてもよい。これらの不純物は、例えば、５×１０１６／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。また、多層で積層される半導体層の全てが不純物を含有していなくてもよい。活性層は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造のいずれでもよい。
【００４０】
このような半導体層は、絶縁性基板であるサファイアや、半導体基板であるＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、スピネル、ＧａＮ等の成長基板上に、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、ＭＢＥ等の方法で成長させ形成される。また、成長基板とは異なる基板に貼り合わせて用いることもでき、貼り合わせるための基板としては、上記成長基板と同様の部材の他、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏなどの金属基板や、Ｃｕ−ダイヤモンド、ダイヤモンド、カーボンなどの非金属基板などを用いることができる。
【００４１】
正負電極は、上記半導体層の同一面側に形成してもよく、或いは、異なる面にそれぞれ形成してもよい。好ましい材料としては、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ等の金属又は合金、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＭｇＯ等の導電性酸化物膜の単層膜又は積層膜が挙げられ、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等によって形成することができる。
【００４２】
また、発光面である半導体層側面には、保護膜を形成してもよい。具体的には、導体材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等、更にはこれらの酸化物、窒化物、フッ化物などの化合物から選ばれたいずれかから選ばれたものを用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物或いは多層膜として用いてもよい。好ましい材料としてはＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｇａ等を用いた材料である。また、半導体材料としてはＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮなどを用いることができる。絶縁体材料としてはＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂの酸化物、窒化物、フッ化物等などの化合物を用いることができ、更には、シリコーンオイル変性物との密着性が良いＳｉＯ２を用いることがより好ましい。
【００４３】
（支持体）
支持体は、半導体レーザ素子を半田などを用いて接合して載置させるためのものであり、図１Ａ、図１Ｂに示すように、半導体レーザ素子１０１が載置可能な上面を有し、更に半導体レーザ素子１０１と導通可能な導電部材を有するものを用いることができる。具体的な材料としては、半導体レーザ素子と線膨張係数（熱膨張係数）が近似しているものが好ましく、例えば、半導体レーザ素子としてＧａＮ系半導体を用いる場合は、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁部材や、Ｓｉ、ダイヤモンドなどの半導体部材や、Ｃｕなどの金属部材（導電部材）を用いることができる。
【００４４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２の半導体レーザ装置２００を、図面を用いて説明する。図２Ａは、半導体レーザ装置２００を示す斜視図であり、図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ’断面における断面図及びその部分拡大図である。
【００４５】
半導体レーザ装置２００は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、半導体レーザ素子２０１と、半導体レーザ素子２０１が載置される支持体２０２と、更にその支持体が接着部材（図示せず）を介して載置され接合される基体２０５とを有している。半導体レーザ素子２０１と透光性部材２０３の間には、シリコーンオイル変性部材２０４が設けられている。
【００４６】
そして、実施の形態２においては、支持体２０２及び透光性部材２０３が基体２０５上に載置され、透光性部材２０３は、シリコーンオイル変性部材２０４を介して、支持体２０２の側面にも延在していることを特徴とする。また、支持体２０２は、半導体レーザ素子２０１の発光面と略同一面となる側面を有している。
【００４７】
尚、以下の実施の形態において、各部材の好ましい材料等については、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００４８】
（基体）
基体２０５は、支持体２０２及び透光性部材２０３を載置させるためのものであり、それらが可能な面積を有する上面を有していればよい。具体的な材料としては、実施の形態１で説明した支持体と同様の材料を用いるのが好ましく、半導体レーザ素子や支持体と線膨張係数が近似しているものが好ましい。
【００４９】
（透光性部材）
実施の形態２では、図２Ａ、図２Ｂに示すように、半導体レーザ素子２０１が載置される支持体２０２の側面にも延在するように透光性部材２０３が設けられる。これにより、発光部から出射され下側方向に広がるレーザ光を、支持体側面に延在された透光性部材に入射させることができるため、比較的厚みの厚い透光性部材を用いても光路が阻害されずにレーザ光を外部に出射させることができる。また、図２Ｂに示すように、シリコーンオイル変性部材２０４を、支持体２０２側面と半導体レーザ素子２０１の発光面とに設け、それらを介して透光性部材２０３を接合することで、接着面積を広くすることができるため、発光面に接合させる透光性部材の接合面の角度を安定して接合させることができる。
【００５０】
支持体の側面は、半導体レーザ素子の発光面と実質的に略同一面であればよく、例えば図２Ｂの部分拡大図に示すように、半導体レーザ素子２０１の発光面（端面）よりも、支持体２０２の側面がやや突出しているような場合、又は、発光面の方が支持体２０２の側面よりも突出している場合も含む。例えば、透光性部材２０３を接合させるときにかかる機械的負荷が発光面の方にかかりやすくなるため、そのような問題を生じにくくするためには、好ましくは図２Ｂに示すように支持体２０２の側面の方がやや突出するように配置させる。また、透光性部材と半導体レーザ素子の発光面とを、密着性よく接合させるためには、発光面の方が支持体側面よりも突出している方が好ましく、更に、支持体の側面のうち、透光性部材が対向する側面に、図２Ｄ（ａ）に示すような支持体２０２ａの上側が突き出るような傾斜や、図２Ｄ（ｂ）に示すような支持体２０２ｂの上側が突き出るような段差があってもよい。
【００５１】
（シリコーンオイル変性部材）
実施の形態２では、実施の形態１で説明したように半導体レーザ素子の発光面のみにシリコーンオイル変性部材を設け、支持体の側面には設けないようにしてもよい。好ましくは、図２Ｂに示すように、半導体レーザ素子２０１の発光面と支持体２０２の側面にも設けるようにすることで、各部材を安定して接合することができる。更に、透光性部材２０３の底面と基体２０５の上面の間にも設けることが好ましい。すなわち、半導体レーザ素子２０１と支持体２０２の間、支持体２０２と基体２０５の間は、半田や接着剤（銀ペースト、エポキシ接着剤など）など、比較的強固に安定して接合できる接着剤を用いるのが好ましいが、透光性部材２０３と各部材の接合については、シリコーンオイル変性部材を用いるのが好ましい。また、この接合の場合、透光性部材２０３の底面と基体２０５の上面は互いに平滑面にすることで、各部材をより安定して接合することができる。
【００５２】
透光性部材２０３は、ガラスや樹脂などを用いているため、例えば、半田などの高融点金属からなる接合材料や、熱で硬化させる樹脂などからなる接着剤を用いることで、透光性が損なわれたり、或いは、破損したりするなどの問題が起きやすくなるが、シリコーンオイルのように主として光で硬化可能な部材を接着剤として用いることで、そういう問題を生じさせにくくし、安定して接合させることができる。このような位置に設けられるシリコーンオイル変性部材２０４は、図２Ｂに示すように連続していてもよく、また、それぞれが離間して設けられてもよい。好ましくは、連続するように設けるものであり、更に、それらを別工程ではなく同時に形成することで、変性状態を制御しやすく、また工程も少なくできる。
【００５３】
以上のような位置にシリコーンオイル変性部材が形成された半導体レーザ装置の製造方法について、図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。
【００５４】
図２Ｃ（ａ）に示すように、まず、半導体レーザ素子２０１を、支持体２０２上にダイボンド部材（図示せず）などを用いて接合する。このとき、半導体レーザ素子２０１の発光面と支持体２０２の側面とが略同一面になるように位置を調整する。ここでは、発光面よりも支持体２０２の側面の方がやや突出した場合について図示している。
【００５５】
次いで、図２Ｃ（ｂ）に示すように、基体２０５上に支持体２０２を半田や接着剤などの接着部材（図示せず）を用いて接合する。このとき、後で搭載する透光性部材の厚みを考慮し、載置可能な領域を確保するために、基体２０５の側面から離間した位置に支持体２０２の側面が位置するように位置を調整する。更に、その支持体２０２の側面のうち、後工程で透光性部材が対向する側面から、接着部材が離間するようにするのが好ましい。これによって、透光性部材の載置位置を、接着部材によって制限されにくくすることができ、半導体レーザ素子の発光面との密着性を向上させることができる。尚、接着部材が後に設けられるシリコーンオイル変性部材とは接していてもよい。
【００５６】
その後、図２Ｃ（ｃ）に示すように、液状のシリコーンオイル２０４を基体２０５上に滴下する。滴下後、シリコーンオイル２０４は基体２０５上面で広がるため、シリコーンオイルの粘度等に応じて滴下量や滴下回数、滴下位置は適宜調整する。尚、広がったシリコーンオイルが基体２０５の側面に流出してしまっても特に問題はないが、例えば、基体２０５上面の縁部近傍に溝や壁を設けるなどして、シリコーンオイルの流出（広がり）を抑制できるような加工を施してあっても構わない。また、図２Ｃ（ｄ）に示すように、支持体２０２の側面を這い上がっても構わない。
【００５７】
基体２０５上に設けられたシリコーンオイルが変性（硬化）しないうちに、図２Ｃ（ｄ）に示すように透光性部材２０３を基体２０５上に載置する。このとき、支持体２０２及び半導体レーザ素子２０１の側面と当接するようにする。
【００５８】
透光性部材２０３自体の重さによって、或いは、加圧してシリコーンオイル２０４を更に広げることで、図２Ａ、図２Ｂに示すように、基体２０５と透光性部材２０３との間、支持体２０２の側面と透光性部材２０３との間、半導体レーザ素子２０１の発光面と透光性部材２０３の間に、シリコーンオイル２０４が設けられる。図２Ｂでは、シリコーンオイル２０４は半導体レーザ素子２０１の発光面の上端にまで這い上がるように広げられているが、半導体レーザ素子２０１の上面や側面にまで広がっていてもよい。尚、このとき、半導体レーザ素子の上面にまで広げる場合には、先に導電性ワイヤを接続させておくのが好ましい。
【００５９】
その後、真空紫外〜紫外領域の波長の光を、例えばキセノンエキシマランプなどを用いて、上側から照射させてシリコーンオイル２０４を変性させることで、図２Ａに示すような半導体レーザ装置を得ることができる。
【００６０】
＜実施の形態３＞
実施の形態３の半導体レーザ装置３００を、図面を用いて説明する。図３Ａは、半導体レーザ装置３００を示す斜視図であり、図３Ｂは図３ＡのＣ−Ｃ’断面における断面図及びその部分拡大図である。
【００６１】
半導体レーザ装置３００は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、半導体レーザ素子３０１と、半導体レーザ素子３０１が載置される支持体３０２と、更にその支持体が載置される基体３０５とを有している。半導体レーザ素子３０１と透光性部材３０３の間には、シリコーンオイル変性部材３０４が設けられている。支持体３０２は、半導体レーザ素子３０１の発光面と略同一面となる側面を有し、透光性部材３０３が半導体レーザ素子３０１の発光面から支持体３０２の側面に延在するように設けられている。
【００６２】
そして、実施の形態３では、半導体レーザ素子３０１の上にも、シリコーンオイル変性部材３０４が設けられていることを特徴とする。実施の形態２では、半導体レーザ素子の発光面から上面に這い上がったものについて説明したが、ここでは、半導体レーザ素子の上面にシリコーンオイルを滴下などによって形成する場合について説明する。
【００６３】
実施の形態３では、図３Ａ、図３Ｂに示すように、半導体レーザ素子３０１の上面及び側面、更には、背面側にシリコーンオイル変性部材３０４が形成されている。尚、背面とは、透光性部材３０３が接合されている発光面と対向する側の面であり、発光面と背面とで一対の共振器面を形成している面である。このように半導体レーザ素子の上面及び側面、更には、背面にもシリコーンオイル変性部材を形成することで、半導体レーザ素子を水分やハロゲンガスなどから保護し、半導体レーザ素子の酸化劣化や電極腐食を抑制することができる。更に、背面にもシリコーンオイル変性部材３０４を形成することで、背面から出射されるレーザ光によって光集塵が起こるのを抑制し、受光素子などへの信号をより正確に伝達することができる。尚、この背面側にもシリコーンオイル変性部材を介して透光性部材を接合させてもよい。また、半導体レーザ素子とシリコーンオイル変性部材との密着性を高めるために、半導体レーザ素子にシリコーンオイルを形成する前に、半導体レーザ素子の上面及び側面、更には、背面にＳｉＯを形成させてもよく、スパッタなどの方式で形成させるのが好ましい。
【００６４】
半導体レーザ素子の上面にシリコーンオイル変性部材を形成する方法は、実施の形態１に記載した方法と同様の方法で行うことができ、用いる組成や量等については適宜選択することができる。好ましくは、半導体レーザ素子の外表面の全てを覆うことが可能な量を用いる。
【００６５】
このようなシリコーンオイル変性部材は、実施の形態２で説明したように半導体レーザ素子の発光面などにシリコーンオイルが形成されたものに、更に別工程で半導体レーザ素子の上面にシリコーンオイルを形成することで形成することができる。
【００６６】
まず、実施の形態２で説明したように、半導体レーザ素子３０１と支持体３０２と基体３０５とが接合し、更にシリコーンオイル３０４ａによってそれらの各部材と透光性部材３０３とを接合させる。次いで、図３Ｃ（ａ）に示すように、半導体レーザ素子３０１の上側からシリコーンオイル３０４ｂを滴下する。
【００６７】
滴下されたシリコーンオイル３０４ｂは、半導体レーザ素子３０１上面を広がり、更に半導体レーザ素子の側面や背面にも流出し、図３Ｃ（ｂ）に示すようにそれらの面を被覆するようにして設ける。その後、光を照射してシリコーンオイルを変性させる。尚、先に設けたシリコーンオイルに光を照射して変性させた後に、半導体レーザ素子上面にシリコーンオイルを形成し、光を照射してもよい。
【００６８】
このように別工程でシリコーンオイル変性部材を形成する場合であって、その一部が重なる、又は接するようにして形成する場合は、図３Ｃ（ｂ）の部分拡大図に示すように、先に形成したシリコーンオイル変性部材と後で形成したシリコーンオイル変性部材との間に界面Ｌが形成される。特に、先に形成したシリコーンオイルに光照射して変性した後に、更にシリコーンオイルを形成する場合にはこのような界面が形成され易くなるが、その他にも、先に形成したシリコーンオイルに光照射せず（変性させず）に長時間放置した後に、更にシリコーンオイルを形成する場合なども、界面が形成され易い。また、異なる組成のシリコーンオイルを形成する場合も界面が形成され易い。図３Ｃ（ｂ）では、そのような界面Ｌは発光部から離れた位置に形成されているため、発光特性には影響を及ぼさないので、このような位置に界面が形成されるよう、先に設けるシリコーンオイルの形成領域を調整するのが好ましい。また、その界面に、更に空気などの気層が形成されないようにするのが好ましい。
【００６９】
上記と異なる方法として、シリコーンオイル変性部材の形成を一度で行う方法について図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。ここでは、透光性部材を配置する前の半導体レーザ素子４０１の上からシリコーンオイル４０４を設けるものであり、図２Ｃ（ｃ）に示す基体２０５上に設けるシリコーンオイルよりも多い量のシリコーンオイル４０４を、図４（ａ）に示すように半導体レーザ素子４０１の上から滴下する。
【００７０】
そしてシリコーンオイル４０４の流動性を利用して、図４（ｂ）に示すように半導体レーザ素子４０１の上面、発光面、側面、背面など露出されている半導体層を全て覆い、更に支持体４０２の側面や上面、さらには基体４０５の上面にまで広げる。この際、スピンコーターやエア吹き付け等の方法により、余分なシリコーンオイルを除いたり、厚みを調節したりしてもよい。また、半導体レーザ素子と支持体や基体とを導通させる導電性ワイヤなども覆うようにしてもよい。その後、透光性部材４０３を実施の形態１等と同様に載置し、光を照射させてシリコーンオイルを変性させることで、図３Ａに示すような半導体レーザ装置を得ることができる。また、透光性部材４０３の固定専用に、粘度の高いシリコーンオイルを透光性部材４０３の底面もしくは基体４０５の上面に塗布してもよい。
【００７１】
このようにシリコーンオイル変性部材を、一度の工程で形成させることで、図３Ｂの部分拡大図に示すように、界面のないシリコーンオイル変性部材とすることができる。
【００７２】
また、このように透光性部材を配置させる前に、半導体レーザ素子の上からシリコーンオイルを滴下したとき、支持体の側面や基体の上面にまで広がらなかった場合は、再度シリコーンオイルを追加で形成してもよい。この場合も界面がレーザ光に影響を与えない位置となるようにするのが好ましい。
【００７３】
図６は、半導体レーザ素子６０１の載置位置の変形例を示す半導体レーザ装置６００の断面図である。ここでは、半導体レーザ素子６０１の発光面が、支持体６０２の側面よりも突出するように載置されており、透光性部材６０３は、シリコーンオイル変性部材６０４を介して半導体レーザ素子６０１の発光面及び支持体６０２の側面と接合されている。このような構成とすることで、半導体レーザ素子６０１の発光面と透光性部材６０３とを、より密着性よく接合させることができる。また、支持体６０２の側面のうち、透光性部材６０２が対向する側面に、支持体の上側が突き出るような傾斜や段差があってもよい。
【００７４】
支持体と透光性部材とは、支持体の透光性によっては、シリコーンオイルなどの光照射で硬化する同一材料の接着部材を用いて基体上に接合することができないため、熱によって硬化する接着部材を用いる必要がある。例えば、支持体として遮光性であるＳｉＣなどを用いる場合は、熱反応型の接着部材を用いて基体上に接合させる。このとき、透光性部材も同じ熱反応型の接着部材を用いて基体上に接合させてもよい。
【００７５】
図６では、支持体６０２と透光性部材６０３が、それぞれ異なる部材によって基体６０５上に接合されている場合について示している。すなわち、透光性部材６０３は、シリコーンオイル変性部材６０４を介して基体６０５上に接合され、支持体６０２は、シリコーンオイル変性部材６０４とは異なる接着部材６０６を介して基体６０５上に接合されている。このように光反応型と熱反応型の２種類の接着部材を用いて接合することができる。
【００７６】
特に、熱反応型の接着部材６０６を用いて、先に支持体６０２を基体６０５上に接合させ、その後、透光性部材６０３を接着部材としてシリコーンオイル６０４を使用して基体６０５上に接合させる場合、先に形成される熱反応型の接着部材６０６が透光性部材６０３と対向する側面にまで達するよう、更には、はみ出すように形成されていると、透光性部材６０３の載置位置がそれによって制限され、半導体レーザ素子６０１との間の隙間が大きくなる場合がある。そのため、支持体６０２の下面において、接着部材６０６は支持体の側面のうち、透光性部材６０３と対向する側面から離間するように設けるのが好ましい。ただし、熱反応型の接着部材６０６が完全に硬化する前に透光性部材６０３を載置させる場合であって、透光性部材６０３の押圧等によって接着部材６０６を、半導体レーザ素子６０１の発光面と透光性部材６０３との距離を短くするように移動可能な程度に変形可能な場合は、接着部材が多少はみ出していても構わない。
【００７７】
このような熱反応型の接着部材としては、有機材料としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂があげられ、無機材料としては、半田、ろう材等をあげることができる。或いは、溶接等の方法を用いてもよい。
【００７８】
以上に説明した半導体レーザ装置１００、２００、３００及び６００は、他の装置内に組み込まれて使用することができ、例えば、図５に示すように、市販されている５．６Φのステム５０７０に半導体レーザ装置２００を搭載して導通（給電）が可能なようにし、その後、ステム５０７０にキャップ５０６０を接合して半導体レーザユニット５０００とすることができる。このように、市販のステムを用いることで、従来品との置き換えが容易で、かつ、金属キャップにガラスを設けるためのコストを削減することができる。更に、キャップ５０６０は、省略することもでき、これにより、更なる低コスト化が可能となる。
【００７９】
更に、ステムではなく、図７に示すような、上面及び側面の一部にレーザ光の出射部を有する開口部７０８１を有する樹脂パッケージ７０８０を用いてもよい。開口部７０８１内に半導体レーザ装置３００を搭載し、導通（給電）が可能なようにして、半導体レーザユニット７０００とすることができる。このように樹脂パッケージを用いることで、金属ステムを用いる場合より、更に低コスト化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る半導体レーザ装置は、紫光外〜青色光の短波長の半導体レーザ装置を、光集塵を抑制したまま小型化することができ、部品点数を少なくすることが可能なため安価に得ることができる。このような半導体レーザ装置は、光ピックアップ光源や露光装置などにも利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００、３００、６００・・・半導体レーザ装置
１０１、２０１、３０１、４０１、６０１・・・半導体レーザ素子
１０１ａ・・・ｐ側半導体層
１０１ｂ・・・発光層（導波路領域）
１０１ｃ・・・ｎ側半導体層
１０２、２０２、２０２ａ、２０２ｂ、３０２、４０２、６０２・・・支持体
１０３、２０３、３０３、４０３、６０３・・・透光性部材
１０４、２０４、３０４、３０４ａ、３０４ｂ、４０４、６０４・・・シリコーンオイル（シリコーンオイル変性部材）
２０５、３０５、４０５、６０５・・・基体
６０６・・・接着部材
５０００、７０００・・・半導体レーザユニット
５０６０・・・キャップ
５０７０・・・ステム
７０８０・・・樹脂パッケージ
７０８１・・・開口部
Ｘ・・・半導体レーザ素子の発光面（端面）
Ｌ・・・界面
【図１Ａ】
2011003889.tif 000003
【図１Ｂ】
2011003889.tif 000004
【図２Ａ】
2011003889.tif 000005
【図２Ｂ】
2011003889.tif 000006
【図２Ｃ】
2011003889.tif 000007
【図２Ｄ】
2011003889.tif 000008
【図３Ａ】
2011003889.tif 000009
【図３Ｂ】
2011003889.tif 000010
【図３Ｃ】
2011003889.tif 000011
【図４】
2011003889.tif 000012
【図５】
2011003889.tif 000013
【図６】
2011003889.tif 000014
【図７】
2011003889.tif 000015