(57)【要約】【課題】簡易な工程で歪みを付加することができると共に、排熱効率を低下させることなく熱応力を緩和することの可能な半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザバー１０のｎ側に、半導体レーザバー１０よりも線膨張係数の小さい歪み付加部材１１を接合層１０ａを介して接合する一方、半導体レーザバー１０のｐ側に、接合層１０ｂを介してヒートシンク１２を接合する。接合部１０ａには例えばスズを含む共晶はんだ、接合部１０ｂには例えばインジウムを含むはんだを用いる。ｎ側に歪み付加部材１１を接合層１０ａを介して接合することにより、半導体レーザバー１０には延伸応力による−歪みが付加され、ｐ側においてヒートシンク１２への熱伝導が妨げられることがない。接合層１０ｂにインジウムはんだを用いることにより、ヒートシンク１２から半導体レーザバー１０への応力が伝わりにくくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の面を有する半導体レーザ素子の一の面に、前記半導体レーザ素子とは線膨張係数の異なる歪み付加部材を、第１の接合層を介して接合する工程と、
前記半導体レーザ素子の他の面に、前記第１の接合層よりも硬度の低い材料により構成された第２の接合層を介して放熱部材を接合する工程と
を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
前記歪み付加部材は、前記半導体レーザ素子よりも線膨張係数の小さい材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の接合層は、スズ（Ｓｎ）を含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の接合層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）および銅（Ｃｕ）のうち少なくとも１種をさらに含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の接合層は、共晶はんだにより構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の接合層は、前記第１の接合層よりも融点の低い材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２の接合層は、インジウム（Ｉｎ）を含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の接合層は、少なくとも３種以上の金属を含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体レーザ素子は基板上に前記発光領域を含む半導体層を有してなり、
前記基板の側に前記歪み付加部材を前記第１の接合層を介して接合し、前記半導体層の側に前記放熱部材を前記第２の接合層を介して接合する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体レーザ素子は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記歪み付加部材は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいはダイヤモンド（Ｃ）を含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項９記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１２】
前記放熱部材は、銅（Ｃｕ）を含む材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１３】
対向する一対の面を有する半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の一の面に第１の接合層を介して設けられていると共に、前記半導体レーザ素子とは線膨張係数の異なる歪み付加部材と、
前記半導体レーザ素子の他の面に前記第１の接合層よりも硬度の低い材料により構成された第２の接合層を介して接合されている放熱部材と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクなどの放熱部材上に半導体レーザ素子を接合するための製造方法およびこれにより作製された半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザが使用されている応用機器では、半導体レーザにおいて発生する熱を排出させるために半導体レーザをヒートシンクなどの放熱部材に実装する手法が用いられている。ところが、一般に半導体レーザとヒートシンクとでは、線膨張係数の差が大きいため、温度変化によってヒートシンクから半導体レーザに対して大きな熱応力（圧縮応力）がかかる。このため、特に高温動作時には、発光効率や寿命などの特性が悪化したり、レーザ自体が発振しなくなるということがあった。
【０００３】
そこで、半導体レーザとヒートシンクとの間に、ヒートシンクから半導体レーザへの熱応力を緩和するための部材（サブマウント等）を介在させる技術（例えば、特許文献１〜３）や、半導体レーザを撓ませてヒートシンクとの接合面に予め引っ張り応力を付加しておくことにより、実装時や高温動作時におけるヒートシンクからの圧縮応力を相殺させるようにした技術（例えば、特許文献４）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１９８０２７号公報
【特許文献２】特開２００２−５７４０１号公報
【特許文献３】特許第３７８８３４３号公報
【特許文献４】特開平１０−２４７７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような応力緩和のために設けられるサブマウントは、一般にヒートシンクよりも熱伝導性が低い材料で構成されるため、半導体レーザからヒートシンクへの排熱効率が低下してしまうという問題があった。従って、半導体レーザの排熱効率を低下させることなく、ヒートシンクからの熱応力を緩和させることのできる半導体レーザの実現が望まれていた。
【０００５】
また一方で、発光効率などのレーザ特性を向上させるために、半導体レーザの製造過程において、基板上に半導体層を基板に対して格子不整合となるように結晶成長させることにより、半導体層内に所定の歪み（格子歪み）を加える手法が用いられている。
【０００６】
ところが、上記のように、歪みを半導体層の結晶成長段階で付加する場合、所望の歪み量に応じて、例えば半導体層の材料比や成膜時間などを調整しながら成膜する必要があり、工程が複雑化するという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な工程で歪みを付加することができると共に、排熱効率を低下させることなく熱応力を緩和することが可能な半導体レーザ装置の製造方法および半導体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、対向する一対の面を有する半導体レーザ素子の一の面に、半導体レーザ素子とは線膨張係数の異なる歪み付加部材を、第１の接合層を介して接合する工程と、半導体レーザ素子の他の面に、第１の接合層よりも硬度の低い材料により構成された第２の接合層を介して放熱部材を接合する工程とを含むものである。
【０００９】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法では、半導体レーザ素子の一の面に、半導体レーザ素子とは線膨張係数の異なる歪み付加部材を第１の接合層を介して接合することにより、歪み付加部材から半導体レーザ素子に対して、線膨張係数差に起因して圧縮あるいは引っ張りの応力がかかる。このとき、第１の接合層の硬度が比較的高いことにより、歪み付加部材から半導体レーザ素子に対して応力が伝わり易くなる。一方、半導体レーザ素子の他の面に、放熱部材を第２の接合層を介して接合することにより、半導体レーザ内で発生した熱は歪み付加部材を介さずに放熱部材に到達する。このとき、第２の接合層の硬度が比較的低いことにより、放熱部材から半導体レーザ素子に対して熱応力が伝わりにくくなる。
【００１０】
本発明の半導体レーザ装置は、対向する一対の面を有する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の一の面に第１の接合層を介して接合されていると共に、半導体レーザ素子とは線膨張係数の異なる歪み付加部材と、半導体レーザ素子の他の面に第１の接合層よりも硬度の低い材料により構成された第２の接合層を介して接合されている放熱部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、対向する一対の面を有する半導体レーザ素子の一の面に、半導体レーザ素子とは線膨張係数の異なる歪み付加部材を第１の接合層を介して接合し、半導体レーザ素子の他の面に、第１の接合層よりも硬度の低い材料により構成された第２の接合層を介して放熱部材を接合するようにしたので、半導体レーザ素子に対して歪み付加部材の側から応力が伝わり、これにより歪みが付加される。一方、半導体レーザ内で発生した熱は歪み付加部材を介さずに放熱部材に到達するが、第２の接合層の硬度が比較的低いことにより、放熱部材からの熱応力は伝わりにくくなる。よって、半導体レーザ素子に対して簡易な工程で歪みを付加することができると共に、排熱効率を低下させることなく熱応力を緩和することが可能となる。これにより、高温動作時においても良好なレーザ特性を発現する半導体レーザ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置１の概略構成を表す断面図である。半導体レーザ装置１は、半導体レーザバー１０の上下に、歪み付加部材１１とヒートシンク１２とを備えている。半導体レーザバー１０と歪み付加部材１１との間には接合層１０ａ（第１の接合層）、半導体レーザバー１０とヒートシンク１２との間には接合層１０ｂ（第２の接合層）がそれぞれ設けられている。
【００１４】
半導体レーザバー１０は、複数の発光領域がアレイ状に配列してなる半導体レーザ素子であり、その長軸方向の幅が例えば１０ｍｍ、共振器長が例えば２００μｍ〜１．５ｍｍ、厚みが例えば１００μｍとなっている。この半導体レーザバー１０は、例えば基板側がｐ−ｎ接合のｎ側となっており、このｎ側に歪み付加部材１１、ｐ側にヒートシンク１２が接合されている。
【００１５】
この半導体レーザバー１０は、例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）よりなる基板上に、活性層（発光領域）を含む半導体層が形成されたものである。半導体層は、例えば下部クラッド層、活性層、上部クラッド層、電流注入層（いずれも図示せず）などが積層したものであり、例えばＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体より構成されている。なお、ここでいうＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体とは、アルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）の少なくとも一方とインジウム（Ｉｎ）およびリン（Ｐ）の少なくとも一方とを含む四元系半導体のことであり、例えばＡｌＧａＩｎＰ混晶，ＧａＩｎＰ混晶またはＡｌＩｎＰ混晶などが挙げられる。これらは、必要に応じてケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物、または、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ）または炭素（Ｃ）などのｐ型不純物を含有している。このような構成により、例えば６３０μｍ〜６９０μｍに発振波長を有する赤色光を発光する。また、基板の裏面には、ｎ型の電極が形成され、表面側の半導体層上には、例えばｐ型の電極が形成されている（いずれも図示せず）。
【００１６】
歪み付加部材１１は、半導体レーザバー１０とは線膨張係数が異なる材料により構成されている。具体的には、半導体レーザバー１０が上記のようなＧａＡｓ系の材料により構成されている場合、このＧａＡｓの線膨張係数（５．９×１０-6／℃）よりも小さい線膨張係数の材料、例えば、炭化ケイ素（線膨張係数：３．５×１０-6／℃）、窒化アルミニウム（線膨張係数：４．５×１０-6／℃）、あるいはダイヤモンドを含む材料（線膨張係数：１．０〜３．０×１０-6／℃、例えばＣＶＤダイヤモンド：２．０×１０-6／℃）などのセラミック系材料が用いられる。このような材料を選択することにより、実装時において半導体レーザバー１０に対して、延伸応力をかけることができ、これにより−（マイナス）の歪みを付加することができる。
【００１７】
また、歪み付加部材１１の厚みは、半導体レーザバー１０の厚みや共振器長との関係で決定されることが好ましい。具体的には、半導体レーザバー１０の厚みが１００μｍ程度である場合には、歪み付加部材１１の厚みは１０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、半導体レーザ１０との接合時に生じる反りによって、半導体レーザ１０あるいは歪み付加部材１１が破損しにくくなる。
【００１８】
ヒートシンク１２は、半導体レーザバー１０の排熱効果を高めるものであり、熱伝導性を有する材料、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの単体材料やこれらの合金などの複合材料、例えば、銅タングステン合金（Ｃｕ−Ｗ）、銅モリブデン合金（Ｃｕ−Ｍｏ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などにより構成されている。但し、熱伝導性の高い銅単体および銅を含む合金によって構成されていることが好ましい。このヒートシンク１２の厚みは、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍとなっている。なお、ヒートシンク１２の表面（半導体レーザバー１０が設けられる面）は、半導体レーザバー１０に対する電気伝導性を高めるために、例えば金（Ａｕ）などから構成される薄膜（図示せず）によって被覆されている。
【００１９】
接合層１０ａは、例えば、はんだ等の接合用金属により構成され、後述の接合層１０ｂよりも固い（硬度が高い）材料によって構成されている。また、後述の接合層１０ｂよりも融点が高い材料、例えば融点が１８５℃〜３００℃の材料で構成されていることが好ましい。具体的には、スズを含む合金、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｐｂなどの共晶はんだにより構成されていることが好ましい。
【００２０】
接合層１０ｂは、例えば、はんだ等の接合用金属により構成され、前述の接合層１０ａよりも柔らかい（硬度が低い）材料によって構成されている。また、前述の接合層１０ａよりも融点が低い材料、例えば融点が１１５℃〜１６０℃の材料で構成されていることが好ましい。具体的には、インジウムを含む合金により構成されていることが好ましく、その含有率が５０％以上であることがより好ましい。あるいは、３種以上の金属を含む材料、すなわち３元系、４元系以上の金属材料によって構成されていてもよい。
【００２１】
上記のような構成を有する半導体レーザ装置１は、例えば次のようにして作製することができる。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）は、半導体レーザバー１０の実装方法を工程順に説明するものであり、本発明の半導体レーザ素子の実装方法に対応している。
【００２２】
まず、半導体レーザバー１０を形成する。例えばＧａＡｓにより構成された基板上に、化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；電子ビーム蒸着）法により形成する。この際、上記のようなＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。続いて、形成した化合物半導体層の表面と、ＧａＡｓ基板の裏面とに、蒸着法、スパッタ法などによりそれぞれ電極を形成する。こののち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜（図示せず）を設けることにより、半導体レーザバー１０を形成する。
【００２３】
次いで、図２（Ａ）に示したように、上述した材料よりなる歪み付加部材１１を用意し、この歪み付加部材１１上に、例えば真空蒸着法やめっき法により、上述した材料よりなる接合層１０ａを形成する。こののち、接合層１０ａ上に半導体レーザバー１０を載置し、加熱、冷却処理（熱処理）を施すことにより半導体レーザバー１０を歪み付加部材１１上に対して接合させる。
【００２４】
一方、図２（Ｂ）に示したように、上述した材料よりなるヒートシンク１２を用意し、このヒートシンク１２上に、例えば真空蒸着法やめっき法により、上述した材料よりなる接合層１０ｂを形成する。
【００２５】
続いて、図２（Ｃ）に示したように、歪み付加部材１１に接合された半導体レーザバー１０と、ヒートシンク１２上に形成された接合層１０ｂとが対向するようにして、歪み付加部材１１とヒートシンク１２とを重ね合わせ、加熱、冷却処理を施すことにより、接合層１０ｂを溶融、凝固させて、これらを接合させる。これにより、図１に示した半導体レーザ装置１を完成する。
【００２６】
あるいは、図２（Ａ）〜（Ｃ）の接合方法の他にも、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）に示したような方法を用いることも可能である。まず、図３（Ａ）に示したように、歪み付加部材１１上に、例えば真空蒸着法やめっき法により接合層１０ａを形成する一方、図３（Ｂ）に示したように、ヒートシンク１２上に、例えば真空蒸着法やめっき法により接合層１０ｂを形成する。こののち、図３（Ｃ）に示したように、ヒートシンク１２と歪み付加部材１１とを重ね合わせて、加熱、冷却処理を施すことにより、これらを接合させる。このとき、接合層１０ａを構成する材料の融点が比較的高く、接合層１０ｂを構成する材料の融点が比較的低い場合には、まず接合層１０ａが先に固まり、のちに接合層１０ｂが固まることとなる。すなわち、半導体レーザ１０に対して歪み付加部材１１が先に接合され、こののちにヒートシンク１２が接合される。
【００２７】
次に、本実施の形態の半導体レーザバー１０の実装方法および半導体レーザ装置１の作用および効果について説明する。
【００２８】
半導体レーザバー１０の実装方法では、半導体レーザバー１０の上面（ｎ側）に接合層１０ａを介して半導体レーザバー１０とは線膨張係数の異なる歪み付加部材１１を接合することにより、歪み付加部材１１から半導体レーザバー１０に対して、線膨張係数差に起因する熱応力がかかる。このとき、歪み付加部材１１が半導体レーザバー１０よりも線膨張係数の小さい材料で構成されていることにより、接合時における加熱後の冷却によって歪み付加部材１１の側から半導体レーザバー１０に対して延伸応力がかかる。特に、接合層１０ａとして硬度が比較的高い（固い）材料を用いることにより、歪み付加部材１１から半導体レーザバー１０に対する応力が伝わり易くなる。
【００２９】
一方、半導体レーザバー１０の下面（ｐ側）に接合層１０ｂを介してヒートシンク１２を接合することにより、歪み付加部材１１によって半導体レーザバー１０からヒートシンク１２への熱伝導が妨げられることがなくなる。また、接合層１０ｂとして硬度が比較的低い（柔らかい）材料を用いることにより、ヒートシンク１２から半導体レーザバー１０に対して、これらの線膨張係数差に起因する熱応力（圧縮応力）が伝わりにくくなる。
【００３０】
例えば、図４（Ａ）に示したように、半導体レーザバー１０に対して、歪み付加部材１１の線膨張係数が小さく、ヒートシンク１２の線膨張係数が大きい場合には、加熱後の冷却によって、半導体レーザバー１０には、歪み付加部材１１の側から延伸応力Ｐ１がかかり、ヒートシンク１２の側から圧縮応力Ｐ２がかかることとなる。このとき、接合層１０ａの硬度が比較的高いことにより、歪み付加部材１１からの延伸応力Ｐ１は半導体レーザバー１０に十分に伝達される一方、接合層１０ｂの硬度が比較的低いことにより、ヒートシンク１２からの圧縮応力Ｐ２は接合層１０ｂによって吸収され、半導体レーザバー１０に対して伝わりにくくなる。
【００３１】
また、半導体レーザバー１０のｎ側に歪み付加部材１１を接合することにより、歪み付加部材１１からの応力によって、発光点となるｐ側に直接的に負荷がかかることがなくなる。よって、発光効率の低下や発振阻害などを引き起こすことなく、半導体レーザバー１０に所望の歪みが付加される。
【００３２】
さらに、図４（Ｂ）に示したように、半導体レーザバー１０の上下に歪み付加部材１１およびヒートシンク１２がそれぞれ設けられていることにより、半導体レーザバー１０から発生する熱Ｔは、ヒートシンク１２の側からだけでなく、歪み付加部材１１の側からも排熱させることができる。すなわち、ｐ側からだけでなくｎ側からも排熱効果を得ることができる。
【００３３】
また、接合層１０ａとして、スズを含む共晶のはんだ材料を用い、接合層１０ｂとして、インジウムを含む材料を用いることで、歪み付加部材１１から半導体レーザバー１０への応力がより伝わり易くなり、ヒートシンク１２から半導体レーザバー１０への応力はより伝わりにくくなる。
【００３４】
さらに、半導体レーザバー１０のｎ側に歪み付加部材１１を接合することにより、ワイヤボンディングを個々のレーザごとに打つ必要がないため、歪み付加部材１１に対してまとめて打つことができる。このため、ワイヤとの密着性を向上させるために、例えば重さや打ち時間などの荷重条件を強くすることができる。さらに、ワイヤの代わりに薄板などを用いることも可能なため、加工処理がし易くなる。
【００３５】
また、半導体レーザバー１０のｎ側に歪み付加部材１１を接合することにより、従来のように半導体レーザバーとヒートシンクとの間にサブマウントが設けられる場合に比べて、実装時の位置精度が要求されない。よって、実装工程が簡易化すると共にコストの削減にも有利となる。
【００３６】
以上説明したように、半導体レーザバー１０のｎ側に接合層１０ａを介して半導体レーザバー１０とは線膨張係数の小さい歪み付加部材１１を接合することにより、歪み付加部材１１から半導体レーザバー１０に対して延伸応力がかかり、結晶成長条件を変えることなく−（マイナス）歪みを付加することができる。一方、半導体レーザバー１０のｐ側に接合層１０ｂを介してヒートシンク１２を接合することにより、歪み付加部材１１によってヒートシンク１２への熱伝導が妨げられることがなくなる。特に、接合層１０ａの硬度が比較的高いことにより、歪み付加部材１１から半導体レーザバー１０には応力が伝わり易くなり、接合層１０ｂの硬度が比較的低いことにより、ヒートシンク１２から半導体レーザバー１０には熱応力が伝わりにくくなる。従って、半導体レーザバーに対して簡易な工程で歪みを付加することができると共に、排熱効率を低下させることなく熱応力を緩和させることができる。これにより、高温動作時においても良好なレーザ特性を発現する半導体レーザ装置１を実現できる。
【実施例】
【００３７】
次に、具体的な実施例について説明する。
【００３８】
（実施例１Ａ，１Ｂ）
実施例１Ａとして、歪み付加部材１１に対して半導体レーザバー１０のｎ側（基板側）を接合した場合における半導体レーザバー１０の長軸方向の幅を測定した。また、実施例１Ｂとして、ヒートシンク１２上に接合層１０ｂを介して半導体レーザバー１０のｐ側を接合させた場合における半導体レーザバー１０の長軸方向の幅を測定した。この際、半導体レーザバー１０のｎ側、発光領域、ｐ側の３つの箇所において長軸方向の幅を測定した。また、半導体レーザバー１０としては、上述のＧａＡｓ系の材料を用い、接合前の長軸方向の幅を１０ｍｍ、共振器長を７００μｍ、厚みを１００μｍとした。歪み付加部材１１としては厚み２００μｍの炭化ケイ素、接合層１０ａとしては厚み５μｍのＳｎ−Ａｇはんだを用いた。ヒートシンク１２としては厚み４．５ｍｍの銅、接合層１０ｂとしては厚み１０μｍのインジウムはんだを用いた。測定結果を、図５（Ａ）に示す。
【００３９】
（実施例１Ｃ）
実施例１Ｃとして、上記実施例１Ａ，１Ｂと同様の条件で作製した半導体レーザ装置１において、半導体レーザバー１０の動作時における環境温度（２５℃）に対する温度上昇（Δｔ℃）について測定した。その結果を図５（Ｂ）に示す。
【００４０】
（比較例１）
また、上記実施例１Ａ，１Ｂの比較例１として、図７に示したように、半導体レーザバー１００を、サブマウント１０１を介してヒートシンク１０２に接合した半導体レーザ装置２０における半導体レーザバー１００の長軸方向の幅を測定した。このとき、半導体レーザバー１００はサブマウント１０１に対しｐサイドダウンで接合層１００ａを介して接合し、サブマウント１０１はヒートシンク１０２に対し接合層１０１ａを介して接合した。このとき、接合層１００ａとしては厚み５μｍのＳｎ−Ａｇはんだ、接合層１０１ｂとしては厚み１０μｍのインジウムはんだを用いた。また、半導体レーザバー１００、サブマウント１０１およびヒートシンク１０２としては、上記実施例１Ａ，１Ｂと同様のものを用いた。この比較例１の結果を、実施例１Ａ，１Ｂの結果と共に図５（Ａ）に示す。
【００４１】
（比較例２）
また、上記実施例１Ｃの比較例２として、図８に示したように、半導体レーザバー１１０をヒートシンク１１２上に接合層１１０ａを介して接合した半導体レーザ装置３０における半導体レーザバー１１０の動作時における環境温度（２５℃）に対する温度上昇（Δｔ℃）について測定した。その結果を、実施例１Ｃの結果と共に図５（Ｂ）に示す。また、図５（Ｂ）には、図７に示した比較例１に係る半導体レーザ装置２０における半導体レーザバー１００の温度上昇（Δｔ℃）についても示す。
【００４２】
図５（Ａ）に示したように、半導体レーザバー１０のｎ側にＳｎ−Ａｇはんだを介して歪み付加部材１１を接合した実施例１Ａでは、半導体レーザバー１０において十分な延伸効果が得られている。よって、歪み付加部材１１からの延伸応力が半導体レーザバー１０に対して十分に伝わることが示され、これにより歪みが確実に付加されることがわかる。また、この実施例１Ａでは、ｎ側、発光領域およびｐ側の３つの領域において、半導体レーザバー１００のｐ側にサブマウント１０１を接合した比較例１とほぼ同様の延伸効果を示している。すなわち、上記のような条件下では、ｐ側とｎ側のいずれの側から延伸応力をかけた場合であっても、半導体レーザバーの上記３つの領域のいずれにおいても、同一の挙動（延伸）を示し、その度合いもほぼ同等となることがわかる。
【００４３】
また、半導体レーザバー１０とヒートシンク１２とをインジウムはんだを介して接合した実施例１Ｂでは、長軸方向にほとんど縮みが生じていない。よって、インジウムはんだによってヒートシンク１２から半導体レーザバー１０に対する応力が緩和されることがわかる。
【００４４】
図５（Ｂ）に示したように、半導体レーザバー１００とヒートシンク１０２との間にサブマウント１０１を設けた比較例１の構成では、温度上昇が最も大きくなった。これに対し、ヒートシンク１２に対して半導体レーザバー１０を歪み付加部材１１を介さずに接合した実施例１Ｃでは、ヒートシンク１１２に半導体レーザバー１１０を接合した比較例１とほぼ同程度の温度上昇となり、サブマウント１０１を介して接合する比較例１に比べて約１０℃低くなった。よって、実施例１Ｃでは、半導体レーザバー１０からヒートシンクへの排熱効率が低下しないことがわかる。
【００４５】
以上の結果より、半導体レーザバー１０のｎ側に歪み付加部材１１を例えばＳｎ−Ａｇはんだを用いて接合する一方で、半導体レーザバー１０のｐ側にヒートシンク１２を例えばインジウムはんだを用いて接合することにより、半導体レーザバー１０に対してｎ側からは応力がかかり歪みが付加される一方で、ｐ側では排熱効率を低下させることなく応力が緩和されることがわかる。
【００４６】
また、図６には、接合層１０ｂとして用いるインジウムはんだにおけるインジウム含有率（％）に対する発振波長（ｎｍ）について示す。このように、例えば波長８０４ｎｍとなるように構成された半導体レーザ装置の接合層１０ｂにおけるインジウムの含有率が低くなるに従って、短波長側へシフトする。これは、接合層１０ｂのインジウム含有率が低くなるにつれて硬度が高くなり、ヒートシンク１２からの応力を受け易くなるためである。このため、接合層１０ｂはインジウム含有率が５０％程度以上であることが好ましく、これによりヒートシンク１２からの応力が十分に緩和され、良好な発光効率や寿命特性を実現できる。
【００４７】
なお、比較例１のような構成では、半導体レーザバー１００に対して所望の歪みを付加するために、例えば、サブマウント１０１との線膨張係数差によりｐ側から一定の応力がかかることを想定した上で結晶成長段階で付加する歪みを設定することにより、全体として所望の歪みが得られるような設計手法が用いられることがある。例えば、発光効率が良好となる所望の歪みが−（マイナス）歪み０．７％である場合、サブマウント１０１との接合によって−歪み０．１％が付加されることを予め想定して、活性層の結晶成長段階で付加する歪みを−歪み０．６％となるように設計する。このような場合、半導体レーザバー１００とヒートシンク１０２との間に設けられるサブマウント１０１が、ヒートシンク１０２から半導体レーザバー１００への応力緩和材として機能するだけでなく、半導体レーザバー１００に対して歪みを付加する補助手段としても用いられていることとなる。
【００４８】
このようにサブマウントから受ける応力による歪みを想定した上で、予め結晶成長条件が設定されている半導体レーザバーに対しても、本発明の実装方法は有効に用いることが可能である。これは、上述したように、半導体レーザバー１０のｐ側とｎ側とでは、応力に対する挙動および度合いがほぼ等しいため、半導体レーザバー１０の結晶成長条件を変更することなく、排熱効率を考慮してサブマウントをｎ側に接合したとしても、ｐ側に接合した場合と同等の量の歪みを付加することができるためである。
【００４９】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００５０】
例えば、上記実施の形態等では、歪み付加部材１１と半導体レーザバー１０との間の線膨張係数差によってのみ歪みを付加する構成となっているが、これに限定されず、例えば活性層の結晶成長段階において補助的に歪みを付加し、この補助的な歪み量と、歪み付加部材１１からの応力によって付加される歪み量とのトータルが所望の歪み量となるように構成してもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態等では、ヒートシンク１２上に半導体レーザバー１０を接合する例について説明したが、これに限定されず、他の放熱部材や冷却素子、例えば放熱ファンやペルチェ素子などを備えていてもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態等では、半導体レーザバー１０の基板側がｐ−ｎ接合のｎ側となっている例について説明したが、これに限定されず、ｐ側とｎ側が逆になっている構成であってもよい。また、半導体レーザバー１０をヒートシンク１２に対してｐサイドダウンで接合する例を挙げて説明したが、これに限定されず、ｎ側をヒートシンク１２に対して接合するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態等では、歪み付加部材１１として、半導体レーザバー１０よりも線膨張係数が小さい材料を用いて延伸応力をかけ、−（マイナス）歪みを付加する場合について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、半導体レーザバー１０を構成する半導体層の材料や膜厚、発振波長などによっては、＋（プラス）の歪みを付加するようにしてもよい。この場合、歪み付加部材１１として、半導体レーザバー１０よりも線膨張係数が大きい材料を用いることで、半導体レーザバー１０に対して圧縮応力をかけるようにする。
【００５４】
また、上記実施の形態等では、半導体レーザバー１０がＧａＡｓ系の基板によって構成されている例について説明したが、これに限定されず、他の基板、例えばＩｎＰ系やＳｉ系を用いるようにしてもよい。また、基板上にＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体を形成する例について説明したが、これに限定されず、他の化合物半導体、例えばＡｌＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＰ系、ＧａＩｎＮ系、ＡｌＧａＩｎＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＮＰ系などにも適用可能である。
【００５５】
また、上記実施の形態等では、本発明の半導体レーザ素子として、複数の発光領域をアレイ状に有する半導体レーザバー１０と例に挙げて説明したが、これに限定されず、単一の発光領域を有する半導体レーザについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ装置の製造方法を工程順に表す図である。
【図３】図１に示した半導体レーザ装置の他の製造方法を工程順に表す図である。
【図４】図１に示した半導体レーザ装置の作用を説明するための図である。
【図５】実施例および比較例に係る半導体レーザバーの（Ａ）長軸方向幅、（Ｂ）温度上昇を表す特性図である。
【図６】インジウム含有率に対する発振波長を表す特性図である。
【図７】従来の半導体レーザ装置の概略構成を表す断面図である。
【図８】従来の半導体レーザ装置の概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…半導体レーザ装置、１０…半導体レーザバー、１１…サブマウント、１２…ヒートシンク、１０ａ，１０ｂ…接合層。
【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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