(57)【要約】【課題】サブマウント上に２波長半導体レーザチップをジャンクションダウンで接合する半導体レーザ装置において、レーザチップとサブマウント間に生じる組立て応力を低減し、２つのレーザのそれぞれの偏光角を小さくする。【解決手段】サブマウントと２波長半導体レーザチップとの接合にＳｎＡｇ半田を用いる。その際、２つのレーザのそれぞれについて、導波路の中心からチップ中心側のサブマウントと２波長半導体レーザチップとの接合面の端部までの距離と、導波路の中心からチップ端側のサブマウントと２波長半導体レーザチップとの接合面の端部までの距離の比を、それぞれ０．６９以上１．４６以下にする。【選択図】          図１
2011023628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１のレーザ部と第２のレーザ部を有し、前記第１のレーザ部と前記第２のレーザ部との間に絶縁溝を有するリッジ型光導波路２波長レーザチップがサブマウントにジャンクションダウンで接合された半導体レーザ装置であって、前記接合に用いられる半田がＳｎＡｇ半田であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
基板上に第１の導波路を有する第１のレーザ部と第２の導波路を有する第２のレーザ部を有し、前記第１のレーザ部と前記第２のレーザ部との間に絶縁溝を有するリッジ型光導波路２波長レーザチップがサブマウントにジャンクションダウンで接合された半導体レーザ装置であって、前記接合に用いられる半田の融点が２２１℃以下であり、前記第１の導波路の中心線から前記絶縁溝側の前記第１のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をａ、前記第１の導波路の中心線から前記第１のレーザ部側の前記基板側面側の、前記第１のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をｂ、前記第２の導波路の中心線から前記絶縁溝側の前記第２のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をａ’、前記第２の導波路の中心線から前記第２のレーザ部側の前記基板側面側の、前記第２のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をｂ’とするとき、
０．６９≦ｂ／ａ≦１．４６、かつ、０．６９≦ｂ’／ａ’≦１．４６
であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記半田がＳｎＡｇ半田であることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記ａ、前記ａ’、前記ｂおよび前記ｂ’の全ての値が２２μｍ以上であることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記リッジ型光導波路２波長レーザチップの幅を２００以上２２０μｍ以下としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記リッジ型光導波路２波長レーザチップの幅を２２０μｍとしたことを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記リッジ型光導波路２波長レーザチップは前記半田と接する部分に電極層を有し、該電極層が前記半田との接合面、もしくは接合面より１０〜６０ｎｍ離れた位置に、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｒのいずれかからなるバリアメタル層を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記バリアメタル層の膜厚が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項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】
この発明は、半導体レーザ装置に関するもので、特にリッジ型光導波路構造を有するモノリシック型２波長半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル情報化技術の進展により、ＤＶＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒといった光学記録媒体が多用されている。近年では、デスクトップ型ＰＣのみならず、ノート型ＰＣにもＤＶＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒなどに対応した記録型光ディスクドライブが標準的に搭載されている。このため、記録型光ディスクドライブの主要構成部である光ピックアップの小型化、軽量化および低コスト化が求められ、光学部品の削減、製造工程の簡素化が図られている。従来、ＤＶＤ、ＣＤの両方の光ディスク記録に対応したドライブ用の光ピックアップの光源として、６５０ｎｍ帯波長の光を発振するＤＶＤ用半導体レーザ装置と、７８０ｎｍ帯波長の光を発振するＣＤ用半導体レーザ装置の、２つの別々の半導体レーザ装置が使用されていた。近年では、光学部品の削減と製造工程の簡素化のメリットを併せ持つ２波長半導体レーザ装置が用いられている。特に、１つの基板上に６５０ｎｍ帯波長レーザおよび７８０ｎｍ帯波長レーザを集積化したモノリシック型２波長半導体レーザ装置は、２つの発光点の間隔や２つのレーザ光の出射方向の制御性が高いため使いやすく、かつ製造方法も簡便であることから、現在、盛んに開発が行われている。
【０００３】
ＤＶＤやＣＤの記録速度向上のため、半導体レーザ装置には高い光出力が要求されてきた。最近では青色半導体レーザ装置（４０５ｎｍ帯波長）を光源に用いる光ディスクの登場により、光ピックアップにおける光学損失が増加する傾向にある。このため、６５０ｎｍ帯波長レーザおよび７８０ｎｍ帯波長レーザには、より高い光出力が要求される。さらに、高温環境化でも動作し、出射光を光ピックアップにより効率よく光ディスク面に到達できる高い光結合効率が得られる半導体レーザ装置が要求される。この光結合効率の観点からも、６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯の２つのレーザ光の出射方向の制御性に優れるモノリシック型２波長半導体レーザ装置は有用である。このような半導体レーザとして特開２００８−２５８３４１号公報に記載のものがある。
【０００４】
上記のように高い光出力が要求される半導体レーザ装置では、レーザチップで発生する熱の放熱性を高める必要がある。そこで、アセンブリの工程においてレーザチップをサブマウントに接合する際、通常、ジャンクションダウンで接合する。しかし、ジャンクションダウンで接合すると、レーザチップとサブマウントとの熱膨張係数の違いから生じる組立応力がレーザの光導波路（発光部）に大きくかかるため、レーザ光の偏光角が悪化する。特にリッジ型光導波路レーザや埋め込み型リッジ導波路レーザの場合、リッジ部が凸状となっているので、組立応力がリッジ部に集中し偏光角が悪くなりやすい。さらに２波長半導体レーザ装置のレーザチップは、２つの光導波路を同時にチップの中心に配置することができず、通常はチップの中心から左右５５μｍ離れた位置に、各導波路をそれぞれ配置する。従って各導波路には左右非対称な組立応力がかかるので、より偏光角が悪化する。そこで、サブマウントの幅や厚みを最適化することで偏光角を改善する提案がなされている。このような半導体レーザとして特開２００９−１３０２０６号公報に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３０２０６号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ピックアップの光学系には、光ディスクに対するデータの読み取り精度を向上するため、偏光素子が用いられ、レーザ光は偏光素子を通過してレンズと結合する。偏光素子を通過したレーザ光の強度は偏光角が大きいほど低下するため、偏光角の絶対値が小さいことが必要とされる。
【０００７】
しかしながら、偏光角を改善するために特許文献１の構成で半導体発光装置を作製した場合、サブマウントの幅や厚みによる製造効率悪化のため、コストが上昇する問題があった。さらに、従来の半導体発光装置において一般的に使用されているサブマウントと同様、サブマウントの半田にＡｕＳｎを使用した場合、共晶点における融点が２８０℃と高いため、レーザチップとサブマウント間に生じる組立応力を十分に低減できず、十分な偏光角の改善効果を得ることができなかった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、サブマウントのコストを上昇させることなく、レーザ光の偏光角を小さくすることができる半導体レーザ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る半導体レーザ装置は、基板上に第１のレーザ部と第２のレーザ部を有し、前記第１のレーザ部と前記第２のレーザ部との間に絶縁溝を有するリッジ型光導波路２波長レーザチップがサブマウントにジャンクションダウンで接合された半導体レーザ装置であって、前記接合に用いられる半田がＳｎＡｇ半田であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明に係る半導体レーザ装置は、基板上に第１の導波路を有する第１のレーザ部と第２の導波路を有する第２のレーザ部を有し、前記第１のレーザ部と前記第２のレーザ部との間に絶縁溝を有するリッジ型光導波路２波長レーザチップがサブマウントにジャンクションダウンで接合された半導体発光素子であって、前記接合に用いられる半田の融点が２２１℃以下であり、前記第１の導波路の中心線から前記絶縁溝側の前記第１のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をａ、前記第１の導波路の中心線から前記第１のレーザ部側の前記基板側面側の、前記第１のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をｂ、前記第２の導波路の中心線から前記絶縁溝側の前記第２のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をａ’、前記第２の導波路の中心線から前記第２のレーザ部側の前記基板側面側の、前記第２のレーザ部と前記サブマウントとの接合端までの距離をｂ’とするとき、
０．６９≦ｂ／ａ≦１．４６、かつ、０．６９≦ｂ’／ａ’≦１．４６
であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、サブマウントのコストを上昇させることなく、レーザ光の偏光角が小さい半導体レーザ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の構造を示す概略断面図である。
【図２】この発明の一実施の形態に係る２波長半導体レーザチップの構造を示す概略断面図である。
【図３】この発明の一実施の形態に係る２波長半導体レーザチップの構造を示す概略上面図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の偏光角の変化を示す概略図である。
【図５】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の偏光角の変化を示す概略図である。
【図６】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の偏光角の変化を示す概略図である。
【図７】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の偏光角の変化を示す概略図である。
【図８】この発明の他の実施の形態に係る２波長半導体レーザチップの構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の断面図である。また、図２は、本実施の形態１に係る半導体レーザ装置に用いられる２波長半導体レーザチップの断面図である。サブマウント１０１上に、半導体レーザチップ１０３がジャンクションダウンで接続されている。半導体レーザチップ１０３は、１つのｎ型ＧａＡｓ基板１０５上に、７８０ｎｍ帯波長のレーザ光を発振するリッジ型光導波路を有する第１半導体レーザ部１０７と、６５０ｎｍ帯波長のレーザ光を発振するリッジ型光導波路を有する第２半導体レーザ部１０９がモノリシックに形成された２波長半導体レーザチップ（以下、レーザチップと称する）である。レーザチップ１０３には、第１半導体レーザ部１０７と第２半導体レーザ部１０９を電気的に絶縁するために、両者の間にｎ型ＧａＡｓ基板１０５まで達する絶縁溝１１１が形成されている。
【００１４】
第１半導体レーザ部１０７は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５上に順次形成された、第１のｎ型ＧａＡｓバッファ層１１７、第１のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１９、第１の活性層１２１、第１のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１２３、および第１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２５を有する。第１のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１２３および第１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２５は、第１のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１２３の途中までエッチングされ、第１のリッジ部１２７が形成されている。第１の活性層１２１は、ＧａＡｓウェル層（図示せず）およびＡｌＧａＡｓバリア層（図示せず）により構成される量子井戸構造と、それを上下から挟むＡｌＧａＡｓガイド層（図示せず）を有する。そして、第１の活性層１２１において、第１のリッジ部１２７の直下の部分が第１導波路１２９となっており、この部分で７８０ｎｍ帯波長の光が発光する。
【００１５】
第２半導体レーザ部１０９は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５上に順次形成された、第２のｎ型ＧａＡｓバッファ層１４７、第２のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１４９、第２の活性層１５１、第２のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１５３、および第２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１５５を有する。第２のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１５３および第２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１５５は、第２のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１５３の途中までエッチングされて第２のリッジ部１５７が形成されている。第２の活性層１５１は、ＧａＩｎＰウェル層（図示せず）およびＡｌＧａＩｎＰバリア層（図示せず）により構成される量子井戸構造と、それを上下から挟むＡｌＧａＩｎＰガイド層（図示せず）を有する。そして、第２の活性層１５１において、第２のリッジ部１５７の直下の部分が第２導波路１５９となっており、この部分で６５０ｎｍ帯波長の光が発光する。
【００１６】
ｎ型ＧａＡｓ基板１０５上に積層されたこの半導体積層構造の上面は、第１のリッジ部１２７および第２のリッジ部１５７の上面以外、第１導波路１２９および第２導波路１５９へ電流狭窄を行うための絶縁膜１１５により覆われている。さらに第１半導体レーザ部１０７の上部には第１のｐ側電極１３１および第２半導体レーザ部１０９の上部には第２のｐ側電極１６１を有し、第１のリッジ部１２７および第２のリッジ部１５７の上面はそれぞれ、第１のｐ側電極１３１および第２のｐ側電極１６１とオーミック接続している。さらに第１のｐ側電極１３１、第２のｐ側電極１６１の上面には、例えばＡｕなどからなる第１のｐ側電極めっき１３３、第２のｐ側電極めっき１６３が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５の下面にはｎ側電極１１３を有し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５とオーミック接続している。
【００１７】
図３は、本実施の形態１の２波長半導体レーザ装置における、レーザチップ１０３の上面図である。図３に示すように、レーザチップ１０３の長手方向（共振器長方向）をチップ長方向（Ｙ方向）とし、短手方向（共振器長方向と直交する方向）をチップ幅方向（Ｘ方向）とした場合、このレーザチップは、例えば、チップ長方向に長さＬ＝２０００μｍ、チップ幅方向に幅Ｗ＝２００〜２４０μｍとなるように形成されている。また、一般的な光ピックアップの設計上の必要性から、第１導波路１２９と第２導波路１５９の間隔が１１０μｍとなるように形成されている。そして、レーザ光は第１導波路１２９と第２導波路１５９において、チップ長方向に沿って増幅され、チップ長方向（Ｙ方向）の法線をもつレーザ出射端面３０１、３０３より出射する。
【００１８】
上記のレーザチップ１０３は、図１に示すように、第１半導体レーザ部１０７と第２半導体レーザ部１０９がｎ型ＧａＡｓ基板１０５に対して下側となるようにジャンクションダウンで、例えば幅７５０μｍ、厚み２４０μｍのＡｌＮからなるサブマウント１０１上面の電極層１４３、１７３上に形成されたＳｎＡｇ半田層１４１、１７１と、レーザチップのｐ側電極めっき１３３、１６３とが、それぞれ接合している。そして、当該サブマウント１０１の下面はキャンパッケージやフレームパッケージと接合されており（不図示）、２波長半導体レーザ装置が構成されている。
【００１９】
本実施の形態１において、図１に示すように第１半導体レーザ部１０７側に関し、第１導波路１２９の中心からサブマウント１０１側に向けて垂線を引き、当該垂線から絶縁溝１１１側の第１半導体レーザ部１０７とサブマウント１０１との接合端１３７までの距離をａと定義した。また当該垂線から基板側面側の接合端１３９までの距離をｂと定義した。同様に、第２半導体レーザ部１０９側に関しても、第２導波路１５９の中心からサブマウント１０１側に向けて垂線を引き、当該垂線から絶縁溝１１１側の第２半導体レーザ部１０９とサブマウント１０１との接合端１６７までの距離をａ’、当該垂線から基板側面側の接合端１６９までの距離をｂ’と定義した。
【００２０】
本実施の形態では、レーザチップ１０３とサブマウント１０１とを接合させる半田層の材質としてＳｎＡｇを使用し、レーザチップ幅Ｗ、上記の距離ａ、ａ’および距離ｂ、ｂ’を種々変化させたサンプル１〜サンプル４を作成し、さらに比較例１、２としてレーザチップとサブマウントを接合させる半田層の材質にＡｕＳｎを用いた半導体レーザ装置を作成し、偏光角の改善効果を確認した。
【００２１】
サンプル１の半導体レーザ装置は、レーザチップ幅Ｗを２４０μｍとし、距離ａ、ａ’を２７μｍ、距離ｂ、ｂ’を４２μｍ、すなわちｂ／ａ＝１．５６、ｂ’／ａ’＝１．５６となるようにした。サンプル２の半導体レーザ装置は、レーザチップ幅Ｗを２２５μｍとし、距離a、ａ’を３２μｍ、距離ｂ、ｂ’を３４．５μｍ、すなわちｂ／ａ＝１．０８、ｂ’／ａ’＝１．０８となるようにした。サンプル３の半導体レーザ装置は、レーザチップ幅Ｗを２００μｍとし、距離ａ、ａ’を３２μｍ、距離ｂ、ｂ’を２２μｍ、すなわちｂ／ａ＝０．６９、ｂ’／ａ’＝０．６９となるようにした。サンプル４の半導体レーザ装置は、レーザチップ幅Ｗを１８０μｍとし、距離ａ、ａ’を３２μｍ、距離ｂ、ｂ’を１２μｍ、すなわちｂ／ａ＝０．３８、ｂ’／ａ’＝０．３８となるようにした。なお、サンプル１〜４は、いずれも半導体レーザチップとサブマウントとを接合させる半田層としてＳｎＡｇを使用した。さらに、比較例１としてレーザチップ幅Ｗを２４０μｍとし、距離ａ、ａ’を２７μｍ、距離ｂ、ｂ’を４２μｍ、すなわちｂ／ａ＝１．５６、ｂ’／ａ’＝１．５６となるようにし、レーザチップとサブマウントとを接合させる半田層としてＡｕＳｎを使用したものを作成した。また、比較例２としてレーザチップ幅Ｗを２００μｍとし、距離ａ、ａ’を３２μｍ、距離ｂ、ｂ’を２２μｍ、すなわちｂ／ａ＝０．６９、ｂ’／ａ’＝０．６９となるようにし、レーザチップとサブマウントとを接合させる半田層としてＡｕＳｎを使用したものを作成した。
【００２２】
上記のように作製した２波長半導体レーザ装置の、第１半導体レーザの偏光角θ１および第２半導体レーザの偏光角θ２をそれぞれ測定した。偏光角の測定は、偏光プリズムを回転させながらレーザ光の光強度の変化を測定することで行い、光強度が最大となる時の偏光プリズムの回転角が偏光角である。偏光角は絶対値が小さいほど良好である。サンプル１〜サンプル４および比較例１、２の構成と偏光角測定の結果を表１、表２に示す。また、表２の結果から、距離ｂの距離ａによる除算値（ｂ／ａ）を横軸にとり、θ1を縦軸にとったときの値をプロットした図を図４に示し、距離ｂ’の距離ａ’による除算値（ｂ’／ａ’）を横軸にとり、θ２を縦軸にとったときの値をプロットした図を図５に示す。
【００２３】
【表１】
2011023628.tif 000003
【００２４】
【表２】
2011023628.tif 000004
【００２５】
まず、半田材の違いによる効果を検証するため、サンプル１と比較例１を比較する。表１に示すように、半導体レーザ装置の構造としては、レーザチップとサブマウントとを接合させる半田材のみが異なる。比較例１のθ１＝−９．８°、θ２＝７．１°に対し、サンプル１ではθ１＝−５．８°、θ２＝２．４°と大幅に改善されている。また、特許文献２で述べられているように、２波長半導体レーザを用いた光ピックアップでは一般的に、６５０ｎｍ帯波長レーザを中心に設計がなされることがある。この場合、７８０ｎｍ帯波長レーザ光と６５０ｎｍ帯波長レーザ光の偏光角の差分の絶対値が大きいと、７８０ｎｍ帯波長レーザ光の光ピックアップ内での光損失が大きくなり、７８０ｎｍ帯波長レーザは、より高い光出力が必要となる。従って、第１半導体レーザの偏光角θ1から第２半導体レーザの偏光角θ２を引いた差分の絶対値｜θ１−θ２｜も小さいほど良い。この｜θ１−θ２｜を比較すると、比較例１が１６．９°であるのに対し、サンプル１では８．２°と半減しており、大幅な改善が見られる。
【００２６】
上記のような測定結果が得られた理由としては、以下のように考えられる。比較例１の半田層には、従来の２波長半導体レーザと同様、共晶点の融点が約２８０℃のＡｕＳｎを使用している一方、サンプル１の半田層には共晶点の融点が２２１℃と低いＳｎＡｇを使用している。半導体レーザチップはサブマウントに高温で取り付けるため、半導体レーザチップとサブマウントの間の熱膨張係数差により、取り付け後には、半導体レーザチップに組立応力がかかる。つまり、この組立応力は使用する半田の融点が高いほど大きい。従って、第１半導体レーザ部１０７および第２半導体レーザ部１０９の両導波路１２９、１５９に対して、チップ幅方向（Ｘ方向）に不均一にかかる組立応力が、比較例１よりもサンプル１の方が低減されたため、上記のように偏光角が改善されたと考えられる。
【００２７】
特に、レーザチップをジャンクションダウンで組立てる場合、発光部である光導波路が半田との接合部に近くなるので、上記の組立応力を強く受ける。さらに、リッジ型の光導波路を有するレーザの場合、リッジ部が凸状となっているので、組立応力がリッジ部に集中し偏光角が悪くなりやすいので、偏光角の改善効果が大きい。
【００２８】
従って、本実施の形態１は、レーザチップ１０３とサブマウント１０１との接合にＳｎＡｇ半田を用いたので、幅や厚みの最適化が必要な製造効率の悪いサブマウントを使用することなく、偏光角を大幅に改善できる。またＳｎＡｇ半田は、ＳｎＰｂ半田やＳｎＢｉ半田などよりも疲労寿命が優れており、このＳｎＡｇ半田を、組立応力がリッジ部に集中しやすいリッジ型２波長レーザの接合に使用することにより、偏光角を改善した上で、高い信頼性のレーザを得ることができる。また、従来、使用していたＡｕＳｎ半田は高価なＡｕが８０Ｗｔ％であるのに対し、ＳｎＡｇの場合は安価なＳｎが９６Ｗｔ％であり、半導体レーザの製造コストを低減できる。
【００２９】
次にサンプル１〜サンプル４を比較するため、距離ｂの距離ａによる除算値（ｂ／ａ）および、距離ｂ’の距離ａ’による除算値（ｂ’／ａ’）に注目する。表１の偏光角測定結果（θ１、θ２）をプロットした図４、図５から明らかなように、ｂ／ａおよびｂ’／ａ’が各々１に近いほど、θ１およびθ２が各々０°に近くなる傾向があることが分かる。さらに、θ１、θ２の符号が、互いに正負逆となる傾向にあることも分かる。つまり、θ１が＋側に傾いていれば、θ２は−側に傾き、θ１が−側に傾いていれば、θ２は＋側に傾くという傾向にある。
【００３０】
サンプル１〜サンプル４の比較から得られた上記の結果に対しては以下のように考えられる。まず、第１半導体レーザ部１０７に注目したとき、ｂ／ａが１に近いということは、第１半導体レーザ部１０７と半田層１４１との接合幅が、第１導波路１２９にとってチップ幅方向（Ｘ方向）で見ると左右対称に近づくことを意味する。従って、ｂ／ａを１に近づけると、第１導波路１２９にかかる組立応力の左右不均一の度合いが抑制され、偏光角が０°に近づいたものと考えられる。これは第２半導体レーザ部１０９に注目したときも同様である。なお、第１半導体レーザ部１０７と第２半導体レーザ部１０９は通常、レーザチップの中心に対し、互いに左右反対側に配置されるため、導波路１２９、１５９にかかる組立応力も互いに左右反対方向にかかり、θ１、θ２の符号が互いに正負逆の方向に偏ったと考えられる。
【００３１】
ここで、比較例２の偏光角測定結果に注目する。比較例２は比較例１と同様、半田層としてＡｕＳｎを用いている。図４、図５からわかる通り、半田層としてＳｎＡｇを用いたサンプル１〜サンプル４の傾向とは全く異なり、比較例１、比較例２からは、ｂ／ａ、ｂ’／ａ’に対するθ１、θ２の依存性がほとんどみられず、比較例１、比較例２とも、θ１は負（マイナス）側に、θ２は正（プラス）側に偏っている。モノリシック２波長半導体レーザでは、第１半導体レーザ部と第２半導体レーザ部が、一つの基板上に形成されているため、第１半導体レーザ部の導波路には、第１半導体レーザ部とサブマウントとの接合で生じる組立応力だけでなく、第２半導体レーザ部とサブマウントとの接合で生じる組立応力がかかる。つまり、融点が高いがゆえ組立応力の大きいＡｕＳｎ半田を使用した場合、このような組立応力の影響が、第１導波路に注目したときの接合幅の左右対称性から生じる組立応力の影響よりも支配的であるため、ｂ／ａに対するθ１の依存性が小さいと考えられる。一方、ＳｎＡｇ半田を使用した場合は、レーザチップ全体にかかる組立応力が小さくなり、第１導波路に注目したときの接合幅の左右対称性から生じる組立応力が支配的となり、ｂ／ａに対するθ１の依存性が強く現れたものと考えられる。これは第２導波路に注目したときも同様のことが言える。
【００３２】
本実施の形態１では距離ａ、ａ’、ｂ、ｂ’とともにレーザチップ幅Ｗも変化させたので、チップ幅による偏光角への影響を確認した。ここで、上記のように、レーザチップと半田層との接合幅と同様の見方を行うため、レーザチップのチップ幅方向に関して以下を定義する。
【００３３】
図１に示すように、第１半導体レーザ部１０７に関し、第１導波路１２９の中心からサブマウント１０１へ向けて垂線を引き、チップ幅方向（Ｘ方向）におけるｎ型ＧａＡｓ基板１０５の中心線との距離をｃとする。また、当該垂線とｎ型ＧａＡｓ基板１０５の第１半導体レーザ部１０７側の側面１４５までの距離をｄとする。そして、第２半導体レーザ部１０９に関しても、第２導波部１５９の中心からサブマウント１０１へ向けて垂線を引き、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５の中心線との距離をｃ’とする。また、当該垂線と、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５の第２半導体レーザ部１０９側の側面１７５までの距離をｄ’とする。
表１に、サンプル１〜サンプル４における、距離ｃ、ｃ’、ｄ、ｄ’および除算値（ｄ／ｃ）、（ｄ’／ｃ’）も記載した。そして、距離ｄの距離ｃによる除算値（ｄ／ｃ）を横軸にとり、θ１を縦軸にとったときの値をプロットした図を図６に示し、距離ｄ’の距離ｃ’による除算値（ｄ’／ｃ’）を横軸にとり、θ２を縦軸にとったときの値をプロットした図を図７に示す。
【００３４】
除算値（ｂ／ａ）、（ｂ’／ａ’）のときと同様、ｄ／ｃおよびｄ’／ｃ’が各々１に近いほど、θ１およびθ２が各々０°に近くなる傾向があることが分かる。従って本結果によると、第１導波路１２９が、第１半導体レーザ部１０７の中心に近づくほどθ１が０°に近づき、第２導波路１５９が第２半導体レーザ部１０９の中心に近づくほどθ２が０°に近づくように見える。そこで、偏光角への影響として導波路１２９,１５９に対し、接合幅の左右対称性の影響と、各レーザ部におけるチップ幅（共振器を構成する半導体部の幅）の左右対称性の影響のどちらが、より支配的かを検討した。
【００３５】
図４、図５に示すようにサンプル１〜サンプル４の、ｂ／ａに対するθ１およびｂ’／ａ’に対するθ２を最小二乗法で二次曲線回帰すると、以下の（１）、（３）式、および決定係数（２）、（４）が得られた。
α＝５．２２５６×（ｂ／ａ）2−２４．１６５×（ｂ／ａ）＋１９．１７４
・・・（１）
Ｒ（α）2＝０．９９９８      ・・・（２）
α’＝−１０．１１９×（ｂ’／ａ’）2＋３０．６２６×（ｂ’／ａ’）
−２０．８６２            ・・・（３）
Ｒ（α’）2＝０．９９５７      ・・・（４）
ここでα、α’は、それぞれ、ｂ／ａに対するθ１、およびｂ’／ａ’に対するθ２の二次曲線回帰より得られた偏光角[°]であり、Ｒ（α）2、Ｒ（α’）2は、それぞれ（１）式、（３）式の決定係数である。
一方、図６、図７に示すように、サンプル１〜サンプル４のｄ／ｃに対するθ１およびｄ’／ｃ’に対するθ２を最小二乗法で二次曲線回帰すると、以下の（５）、（６）式、および決定係数（７）、（８）が得られた。
β＝−２．０６３２×（ｄ／ｃ）2−２５．９５４×（ｄ／ｃ）＋２８．０５３
・・・（５）
Ｒ（β）2＝０．９９４７                          ・・・・（6）
β’＝−２９．４３９×（ｄ’／ｃ’）2＋７７．３１３×（ｄ’／ｃ’）
−４８．１０８        ・・・・（7）
Ｒ（β’）2＝０．９９４２  ・・・・（8）
ここでβ、β’は、それぞれ、ｄ／ｃに対するθ１、およびｄ’／ｃ’に対するθ２の二次曲線回帰より得られた偏光角[°]であり、Ｒ（β）2、Ｒ（β’）2は、それぞれ（５）式、（７）式の決定係数である。
上記のとおり、まず、第１半導体レーザに関して、ｂ／ａでθ１を曲線回帰したときの決定係数Ｒ（α）2の方が、ｄ／ｃで回帰した時の決定係数Ｒ（β）2より大きい。このことから、ｂ／ａとθ１の関係に実測値がよく一致していると言える。同様に、第２半導体レーザに関しても、決定係数Ｒ（α’）2の方が決定係数Ｒ（β’）2より大きいことから、ｂ’／ａ’とθ２の関係に、実測値がよく一致していると言える。このことから、チップ幅の左右対称性より接合幅の左右対称性の方が、偏光角に強い影響を及ぼしていることが分かる。
【００３６】
特許文献２にも述べられているように、一般的に半導体レーザにおいて偏光角が±５°以内であれば偏光特性として良好とされる。さらに２波長半導体レーザにおける両波長のレーザ光とも、偏光角が±５°以内であれば、光ピックアップの設計がしやすく、かつ安価な部材が使用可能となる。従って図４、図５よりｂ／ａおよびｂ’／ａ’をそれぞれ０．６９〜１．４６の範囲とすることで、特許文献１で開示されている幅や厚みの面で製造効率悪いサブマウントを使用することなく、第１半導体レーザ部および第２半導体レーザ部とも偏光角±５°以内の良好な特性が得られ、上記のメリットが享受できる。
【００３７】
なお、本実施の形態１では、半田層としてＳｎＡｇを使用しているが、ｂ／ａおよびｂ’／ａ’をそれぞれ０．６９〜１．４６の範囲としておけば、ＳｎＡｇの共晶点における融点２２１°より低い融点の半田材料を使用したものでもよく、組立応力をＳｎＡｇ半田の時と同等以下に抑えられるため同等の偏光角改善効果が得られる。このような半田材料として、ＳｎＡｇＣｕやＳｎＡｇＢｉＣｕ、ＳｎＡｇＣｕＳｂ、ＳｎＺｎＢｉなどがある。特にＳｎＡｇ半田の場合はその疲労寿命が優れているので、組立応力がリッジ部に集中しやすいリッジ型２波長レーザとサブマウントとの接合に、このＳｎＡｇ半田を用いることで偏光角を改善した上で高い信頼性の半導体レーザ装置を得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態１では、ｂ／ａおよびｂ’／ａ’が０．６９〜１．４６を満たす範囲内において、ａ、ａ’、ｂ、ｂ’の全てを２２μｍ以上としたほうがよい。このようにすることにより、レーザチップと半田の接合幅が狭くなりすぎることによるレーザチップの放熱性の悪化を防ぐことができる。
【００３９】
また、本実施の形態１による半導体レーザ装置では、レーザチップのチップ幅を２００〜２４０μｍとしたが、１枚の半導体ウエハからより多くの半導体レーザチップを製造できることからチップ幅は２２０μｍ以下が好ましく、チップ幅を狭くしすぎると半導体レーザチップと半田との接合幅が狭くなり放熱性が悪化することから、チップ幅２００μｍ以上が好ましい。
【００４０】
また、本実施の形態１による半導体レーザ装置では、光ピックアップ設計上の要請から第１導波路１２９と第２導波路１５９の間隔が１１０μｍとなるように形成されているため、チップ幅を２２０μｍとすることで、第１半導体レーザ部１０７と第２半導体レーザ部１０９の個々に注目したとき左右対称となり、電極幅などのパターン設計が容易となるので、より好ましい。
【００４１】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置に用いられる２波長半導体レーザチップの断面図である。本実施の形態２による半導体レーザ装置の２波長半導体レーザチップは、サブマウント１０１と接続するためのｐ側電極めっき上に、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｒなどからなるバリアメタル層８０１、８０３を有し、さらにその上部にバリアメタルの酸化を防止する厚さ１０〜６０ｎｍのＡｕ薄膜層８０５、８０７を有する。このＡｕ薄膜層８０５、８０７については、バリアメタル層８０１、８０３の酸化を他の方法で防止できる場合、特に形成しなくともよい。以上のように、２波長半導体レーザチップにバリアメタル層を形成することにより、ジャンクションダウンでサブマウントと接合する場合において、レーザチップ側の電極材料とサブマウントの半田材料との相互拡散により、接合面近傍に生じる空乏（ボイド）の発生を防ぐことができる。なお、バリアメタル層としては、相互拡散を防止する機能の観点から、５０ｎｍ以上が好ましく、バリアメタル層の形成効率の観点から３００ｎｍ以下が好ましい。
【００４２】
なお、今回開示された実施形態は、あくまで例示であって、制限的なものではないと解釈されるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と同等の意味、および範囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１０１  サブマウント
１０３  ２波長半導体レーザチップ
１０５  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０７  第１半導体レーザ部
１０９  第２半導体レーザ部
１１１  絶縁溝
１２９、１５９  導波路
１３３、１６３  電極めっき
１３５、１６５  中心線
１３７、１６７  絶縁溝側接合端
１３９、１６９  絶縁溝側接合端
１３７、１６７  基板側面側接合端
１４１、１７１  半田層
８０１、８０３  バリアメタル
８０５、８０７  Ａｕ薄膜層
【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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【図８】
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