(57)【要約】【課題】製品特性の低下を抑制しながら、製品を小型化することが可能なサブマウントを提供する。【解決手段】このサブマウント２０は、サブマウント基板２１と、サブマウント基板２１の表面上に形成されるとともに、半導体レーザ素子３の上部電極３ａがはんだ層２５を介して接続される金属膜２２とを備えている。また、金属膜２２には、はんだ層２５が形成されるはんだ形成領域２４と、サブマウント基板２１が露出された金属膜除去部２６とが設けられている。また、金属膜除去部２６は、矢印Ｙ方向に延びるとともに、はんだ形成領域２４を挟んで対向するように一対に設けられている。また、金属膜除去部２６は、サブマウント基板２１のほぼ全長にわたって形成されることにより、はんだ形成領域２４に形成されたはんだ層２５の全長に沿って形成されるように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウント基板と、
前記サブマウント基板の表面上に形成されるとともに、半導体素子の電極部がはんだ層を介して接続される金属膜とを備え、
前記金属膜は、前記はんだ層が形成されるはんだ形成領域と、前記サブマウント基板が露出された金属膜除去部とを含み、
前記金属膜除去部は、前記サブマウント基板の側端面に沿った方向に、前記はんだ形成領域の全長に沿って形成されていることを特徴とする、サブマウント。
【請求項２】
前記金属膜除去部は、前記はんだ形成領域を挟んで対向するように、一対に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のサブマウント。
【請求項３】
前記金属膜除去部は、前記サブマウント基板の側端面に沿った方向に、前記サブマウント基板のほぼ全長にわたって形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のサブマウント。
【請求項４】
前記金属膜除去部の一方端および他方端の少なくとも一方は、前記サブマウント基板の端面から所定の距離を隔てた位置に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のサブマウント。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載されたサブマウントを用いたことを特徴とする、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サブマウント、および、これを用いた半導体装置に関し、特に、半導体素子が搭載されるサブマウント、および、これを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子が搭載されるサブマウント、および、半導体素子が搭載されるサブマウントを用いた半導体装置が知られている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、半導体発光素子を精度よく表面上に実装することが可能なサブマウントが記載されている。このサブマウントは、表面に、半導体発光素子（半導体素子）が接続される金属電極が形成されており、金属電極の所定の領域に、半導体発光素子をサブマウント上に接続するためのはんだ層が形成されるはんだ領域が設けられている。また、金属電極の一部には、半導体発光素子の位置合わせのためのマーカが形成されており、このマーカを目印として半導体発光素子の位置合わせを行うことにより、半導体発光素子を精度よく実装することが可能となる。
【０００４】
また、上記特許文献２には、はんだ層を介して、サブマウント上にレーザダイオード（半導体素子）が搭載された半導体装置において、サブマウント基板とはんだ層との間に、はんだ層の溶け広がりを抑制するためのはんだバリア層（Ｐｔ層）が形成された半導体装置が記載されている。この半導体装置のサブマウントは、サブマウント基板上に、Ｔｉ膜とＰｔ膜とからなる積層膜と、Ａｕ膜と、はんだバリア層（Ｐｔ層）と、はんだ層とが順次積層された構造を有している。
【特許文献１】特開２００５−９３８０４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたサブマウントでは、サブマウント上に半導体発光素子を接続する際に、半導体発光素子をサブマウント上に接続するためのはんだ層がはんだ領域を越えて溶け広がるという不都合がある。このため、はんだ層をはんだ領域を含む一定範囲内に留めておくことが困難になるので、ワイヤーボンドを行う領域などのはんだ領域以外の領域を確保するのが困難になるという不都合がある。その結果、はんだ領域以外の領域の大きさなどを変更することが困難になるので、サブマウントを小型化することが困難になるととともに、それに伴い、サブマウントを用いた半導体発光装置を小型化することも困難になるという問題点がある。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載された半導体装置では、Ａｕ膜とはんだ層との間に、はんだバリア層（Ｐｔ層）が形成されているため、はんだ層の溶け広がりを抑制することが可能である一方、はんだバリア層（Ｐｔ層）が１層余分に形成されるので、このはんだバリア層（Ｐｔ層）によって、サブマウントへの熱伝導が低下するという不都合がある。このため、レーザダイオードの発熱をサブマウントに放熱しにくくなるという不都合があるので、レーザダイオードの発光効率が低下するという不都合がある。その結果、製品特性が低下するという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、製品特性の低下を抑制しながら、製品を小型化することが可能なサブマウント、および、それを用いた半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるサブマウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板の表面上に形成されるとともに、半導体素子の電極部がはんだ層を介して接続される金属膜とを備え、金属膜は、はんだ層が形成されるはんだ形成領域と、サブマウント基板が露出された金属膜除去部とを含み、金属膜除去部は、サブマウント基板の側端面に沿った方向に、はんだ形成領域の全長に沿って形成されている。
【０００９】
この第１の局面によるサブマウントは、上記のように、サブマウント基板が露出された金属膜除去部を、はんだ形成領域の全長に沿って形成することによって、はんだ層を介して半導体素子を金属膜上に接続する際に、はんだ層の溶け広がりを金属膜除去部の位置で止めることができるので、はんだ層が金属膜除去部を越えて溶け広がるのを抑制することができる。すなわち、金属膜除去部のサブマウント基板が露出されている部分は、金属膜に比べてはんだ濡れ性が悪いので、金属膜除去部のサブマウント基板が露出されている部分には、はんだ層が溶け広がり難くなる。このため、はんだ層が溶け広がった場合でも、はんだ形成領域の全長に沿って形成された金属膜除去部によって、はんだ層の溶け広がる範囲（領域）をはんだ形成領域を含む所定の範囲（領域）に留めておくことができるので、はんだ層の溶け広がりによる影響が及ばない範囲（領域）を大きく確保することができる。その結果、ワイヤーボンドを行う領域などを確保することができるとともに、はんだ形成領域以外の領域の大きさなどを変更し易くすることができるので、サブマウントを小型化することができる。
【００１０】
また、第１の局面では、サブマウント基板の表面上に形成された金属膜に、サブマウント基板が露出された金属膜除去部を形成することによって、金属膜とはんだ層との間に、はんだ層の溶け広がりを抑制するためのＰｔ層などを形成することなく、はんだ層の溶け広がりを抑制することができるので、Ｐｔ層などによって、サブマウントへの熱伝導が低下するという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、金属膜とはんだ層との間に、Ｐｔ層などが形成された場合に比べて、半導体素子の発熱をサブマウントに放熱し易くすることができるので、半導体素子の発光効率が低下するのを抑制することができる。その結果、製品特性が低下するのを抑制することができる。なお、金属膜除去部を形成することによって、はんだ層の溶け広がりを抑制するためのＰｔ層などを形成する必要がなくなるので、その分、製造コストを低下させることができる。
【００１１】
また、第１の局面では、サブマウント基板が露出された金属膜除去部を、はんだ形成領域の全長に沿って形成することによって、上記のように、はんだ層の溶け広がりをはんだ形成領域を含む所定の範囲（領域）内に留めておくことができるので、はんだ層が溶け広がることに起因して、半導体素子とサブマウントの金属膜との間のはんだ量（はんだ付け量）が減少（変動）するのを抑制することができる。このため、半導体素子とサブマウントの金属膜との密着性が低下するのを抑制することができるので、金属膜を介したサブマウントへの放熱性が低下するのを抑制することができる。その結果、半導体素子の発光効率が低下するのを抑制することができるので、これによっても、製品特性が低下するのを抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面によるサブマウントにおいて、好ましくは、金属膜除去部は、はんだ形成領域を挟んで対向するように、一対に設けられている。このように構成すれば、はんだ層を介して半導体素子を金属膜上に接続する際に、一対の金属膜除去部により、はんだ層の溶け広がりをはんだ層の両側で抑制することができるので、はんだ層が溶け広がった場合でも、はんだ層の溶け広がる範囲（領域）をはんだ形成領域を含む所定の範囲（領域）に、容易に留めておくことができる。このため、はんだ層の溶け広がりによる影響が及ばない範囲（領域）をより大きく確保することができるので、ワイヤーボンドを行う領域などを容易に確保することができるとともに、はんだ形成領域以外の領域の大きさなどを容易に変更することができる。その結果、サブマウントを容易に小型化することができる。また、このように構成すれば、上記のように、はんだ層の溶け広がりを、はんだ形成領域を含む所定の範囲（領域）内に、容易に留めておくことができるので、はんだ層が溶け広がることに起因して、半導体素子とサブマウントの金属膜との間のはんだ量（はんだ付け量）が減少（変動）するのを、容易に抑制することができる。このため、半導体素子とサブマウントの金属膜との密着性が低下するのを容易に抑制することができるので、金属膜を介したサブマウントへの放熱性が低下するのを容易に抑制することができる。その結果、半導体素子の発光効率が低下するのを容易に抑制することができるので、製品特性が低下するのを容易に抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面によるサブマウントにおいて、好ましくは、金属膜除去部は、サブマウント基板の側端面に沿った方向に、サブマウント基板のほぼ全長にわたって形成されている。このように構成すれば、はんだ層を介して半導体素子を金属膜上に接続する際に、はんだ層が溶け広がった場合でも、金属膜除去部に対してはんだ形成領域と反対側の領域にはんだ層が溶け広がるのを容易に抑制することができるので、金属膜除去部に対してはんだ形成領域と反対側の領域のほぼ全てを、はんだ層の溶け広がりによる影響が及ばない範囲（領域）として確保することができる。これにより、ワイヤーボンドを行う領域などを容易に確保することができるとともに、はんだ形成領域以外の領域の大きさなどを容易に変更することができるので、サブマウントをより容易に小型化することができる。
【００１４】
上記第１の局面によるサブマウントにおいて、好ましくは、金属膜除去部の一方端および他方端の少なくとも一方は、サブマウント基板の端面から所定の距離を隔てた位置に形成されている。このように構成すれば、サブマウント基板の端面近傍には、金属膜除去部が形成されない領域を有することになるので、はんだ形成領域に形成されるはんだ層のはんだ量が多い場合でも、金属膜除去部が形成されない領域を介して、余分なはんだを逃がすことができる。これにより、半導体素子の側面および端面に、はんだが付着するのを抑制することができるので、半導体素子の短絡などを抑制することができる。その結果、これによっても、製品特性が低下するのを抑制することができる。
【００１５】
この発明の第２の局面における半導体装置は、上記第１の局面によるサブマウントを用いた半導体装置である。このように構成すれば、容易に、製品特性の低下を抑制しながら、製品を小型化することが可能な半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、半導体装置の一例であるキャンパッケージ型の半導体レーザ装置３０に、本発明を適用した場合について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態によるサブマウントを用いた半導体レーザ装置の全体斜視図である。図２は、図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントの全体斜視図である。図３は、図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントの平面図である。図４〜図９は、図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウント、および、これを用いた半導体レーザ装置を説明するための図である。図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態によるサブマウント２０を用いた半導体レーザ装置３０について説明する。なお、図２、図３、図５、および、図６において、矢印Ａ方向をレーザ光の出射方向（前面側出射方向）とする。
【００１８】
一実施形態によるサブマウント２０を用いた半導体レーザ装置３０は、図１に示すように、円板状のステム１と、ステム１の上面上に固定されたヒートシンク２と、ヒートシンク２に取り付けられたサブマウント２０と、サブマウント２０に実装された半導体レーザ素子３と、ステム１の上面上に設けられたフォトダイオード４と、ステム１の上面上に半導体レーザ素子３などを覆うように取り付けられたキャップ５と、３本のリードピン６、７および８とを備えている。なお、半導体レーザ素子３は、本発明の「半導体素子」の一例である。
【００１９】
ステム１は、鉄または銅などの金属材料から構成されており、円板状に形成されている。なお、ステム１の表面には、金メッキなどの表面処理が施される場合もある。このステム１は、約５．６ｍｍの直径を有するとともに、約１．０ｍｍの厚みを有している。また、図１および図８に示すように、ステム１の外側面には、平断面がＶ字形状を有する切欠部１ａおよび１ｂと、平断面がコの字形状を有する切欠部１ｃとが、ステム１の厚み方向に延びるように設けられている。また、ステム１は、半導体レーザ装置３０を機器などに実装する際に、機器などのホルダ部などに装着されて、半導体レーザ装置３０を保持する機能も有している。また、切欠部１ａ、１ｂ、および、１ｃは、半導体レーザ装置３０を保持する際に、ホルダ部の係合部（図示せず）と係合することにより、半導体レーザ装置３０の位置決めを行う機能を有している。
【００２０】
また、ヒートシンク２は、銅などの金属材料によって構成されており、ステム１の上面（主面）の中央部近傍に固定されている。このヒートシンク２は、半導体レーザ素子３の熱を、サブマウント２０を介して放熱する機能を有している。なお、ヒートシンク２の表面には、ステム１と同様に、金メッキなどの表面処理が施される場合もある。また、ヒートシンク２は、ステム１に一体に形成された構成となる場合もある。
【００２１】
また、サブマウント２０は、図１および図９に示すように、ヒートシンク２の先端側一側面（ステム１の中心側の面）の所定の領域に、はんだ層９（図９参照）を介して固定されている。このサブマウント２０は、図２および図４に示すように、サブマウント基板２１と、サブマウント基板２１の上面上および下面上にそれぞれ形成された金属膜２２および２３から構成されている。また、サブマウント２０は、図３に示すように、約６００μｍ〜約１５００μｍのサブマウント基板２１の側端面に沿った方向（矢印Ｙ方向）の長さＬ１を有しているとともに、約６００μｍ〜約９００μｍのサブマウント基板２１の側端面と直交する方向（矢印Ｘ方向）の幅Ｗ１を有している。なお、サブマウント２０は、サブマウント２０に接続される半導体レーザ素子３の熱を放熱する機能を有するとともに、半導体レーザ素子３にかかる応力を緩和する機能を有している。
【００２２】
また、図４に示すように、サブマウント２０を構成するサブマウント基板２１は、ＡｌＮから構成されており、約３４０μｍ〜約３５０μｍの厚みを有している。また、サブマウント基板２１の上面上に形成された金属膜２２は、サブマウント基板２１側から、約０．０６μｍの厚みを有するＴｉ膜２２ａと、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ膜２２ｂと、約０．３μｍの厚みを有するＡｕ膜２２ｃとが順次積層されることによって構成されている。また、サブマウント基板２１の下面上に形成された金属膜２３は、サブマウント基板２１側から、約０．０６μｍの厚みを有するＴｉ膜２３ａと、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ膜２３ｂと、約０．３μｍの厚みを有するＡｕ膜２３ｃとが順次積層されることによって構成されている。
【００２３】
また、サブマウント２０の金属膜２２には、図２および図３に示すように、半導体レーザ素子３を金属膜２２に接続するためのはんだ層２５が形成されるはんだ形成領域２４が設けられている。このはんだ形成領域２４は、図３に示すように、サブマウント２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の中心部に、サブマウント２０の長さ方向（矢印Ｙ方向）に延びるように、サブマウント基板２１のほぼ全長にわたって設けられている。また、図２〜図４に示すように、はんだ形成領域２４の上面上には、ＡｕＳｎ（Ａｕ：７０ｗｔ％程度）からなるはんだ層２５が、はんだ形成領域２４の全面に形成されている。
【００２４】
また、はんだ層２５は、半導体レーザ素子３の上部電極３ａ（図７参照）と、実質的に同じ大きさになるように構成されている。すなわち、図６に示すように、サブマウント２０は、矢印Ｙ方向のほぼ全長にわたって半導体レーザ素子３が搭載されるように構成されている。このように構成することにより、矢印Ｙ方向に対しても、サブマウント２０の大きさを小さくすることが可能となる。なお、半導体レーザ素子３の上部電極３ａは、本発明の「電極部」の一例である。
【００２５】
ここで、本実施形態では、図２および図３に示すように、サブマウント２０の金属膜２２には、約５０μｍの矢印Ｘ方向の幅Ｗ２を有するとともに、はんだ層２５が形成されたはんだ形成領域２４を挟んで対向する一対の金属膜除去部２６が、サブマウント基板２１の側端面に沿った方向（矢印Ｙ方向）に延びるように形成されている。この金属膜除去部２６は、図４に示すように、エッチングにより、サブマウント基板２１が露出する深さまで金属膜２２を除去することにより形成されている。
【００２６】
また、本実施形態では、図３に示すように、金属膜除去部２６は、矢印Ｙ方向に、サブマウント基板２１のほぼ全長にわたって形成されることにより、はんだ形成領域２４上に形成されたはんだ層２５の全長に沿って形成されるように構成されている。また、一対の金属膜除去部２６は、互いに平行に延びるように形成されている。この金属膜除去部２６は、はんだ層２５の溶け広がりを抑制する機能を有しているため、図５に示すように、一対の金属膜除去部２６の外側（はんだ形成領域２４の両側）には、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７がそれぞれ形成されている。ただし、図５では、波線と実線とを重ねて描くのが困難であるという図面作成上の観点より、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７を示す波線の領域を、実線より内側に描いたが、この領域２７は、波線で囲まれた領域内に限定されず、一対の金属膜除去部２６の外側の金属膜２２上の領域である。
【００２７】
また、本実施形態では、図３に示すように、金属膜除去部２６の一方端２６１は、サブマウント基板２１の一方端面２１ａから所定の距離Ｌ２を隔てた位置に形成されている。すなわち、サブマウント２０の一方端面２１ａ近傍の金属膜２２上には、金属膜除去部２６が形成されない領域２８を有している。なお、この距離Ｌ２は、溶融によって体積が増加した分のはんだが流れ出るだけの距離があれば十分であるため、極短い距離に設定されている。また、金属膜除去部２６の他方端２６２は、サブマウント基板２１の他方端面２１ｂまで形成されている。
【００２８】
また、金属膜除去部２６は、はんだ形成領域２４と所定の間隔Ｗ３を隔てた位置に形成されている。これにより、はんだ形成領域２４に形成されたはんだ層２５のはんだ量が多い場合でも、はんだ形成領域２４と金属膜除去部２６との間の領域に、余分なはんだを逃がすことができるので、半導体レーザ素子３の側面などにはんだが付着するのが抑制される。その結果、はんだの付着による半導体レーザ素子３の短絡が抑制される。なお、この間隔Ｗ３は、溶融によって体積が増加した分のはんだが流れ出るだけの距離があれば十分であるため、極狭い間隔である約１０μｍに形成されている。
【００２９】
また、一対の金属膜除去部２６は、金属膜除去部２６間の中間位置が、サブマウント基板２１の矢印Ｘ方向の中心Ｍと一致するように配置されている。また、図２および図３に示すように、一対の金属膜除去部２６は、矢印Ｙ方向に直線状に延びる縁部２６３をそれぞれ有している。この縁部２６３は、エッチングにより高精度に形成されており、半導体レーザ素子３をサブマウント２０上に接続する際に、サブマウント２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の位置決め基準線として用いられる。また、縁部２６３間の中間位置を検出することにより、サブマウント２０の中間位置（中心Ｍ）を認識することができるので、半導体レーザ素子３をサブマウント２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の中心Ｍに高精度に配置することが可能となる。なお、サブマウント２０を、ヒートシンク２に接続する際の位置決め基準線として、金属膜除去部２６の縁部２６３を用いることも可能である。
【００３０】
また、一対の金属膜除去部２６は、図３に示すように、平面的に見て四角形状を有する金属膜除去部２６ａをそれぞれ有している。この金属膜除去部２６ａは、サブマウント２０の矢印Ｘ方向の中心Ｍに対して、対称となるように形成されており、金属膜除去部２６ａの矢印Ｙ方向の長さＬ３、および、矢印Ｘ方向の幅Ｗ４は、それぞれ、約１００μｍに形成されている。また、金属膜除去部２６ａも、金属膜除去部２６と同様に、エッチングにより、サブマウント基板２１が露出する深さまで形成されている。また、金属膜除去部２６ａは、矢印Ｘ方向に延びる縁部２６０ａを有している。この縁部２６０ａは、エッチングにより高精度に形成されており、半導体レーザ素子３をサブマウント２０上に接続する際に、サブマウント２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の位置決め基準線Ｎとして用いられる。なお、サブマウント２０を、ヒートシンク２に接続する際の位置決め基準線Ｎとして、金属膜除去部２６ａの縁部２６０ａを用いることも可能である。
【００３１】
また、図５および図６に示すように、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７には、ボンディングワイヤ１０の一方端が接続されている。すなわち、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７に、ワイヤーボンドが行われている。また、図１に示すように、ボンディングワイヤ１０の他方端は、ヒートシンク２に接続されており、これによって、サブマウント２０の金属膜２２と、ヒートシンク２とが、電気的に接続されている。
【００３２】
また、図１、図６および図７に示すように、サブマウント２０の上面上には、半導体レーザ素子３が、はんだ層２５を介して、金属膜２２と接続されている。この半導体レーザ素子３は、たとえば、赤色光を発光するＡｌＧａＩｎＰ系化合物などが用いられた可視光半導体レーザ素子などからなり、ジャンクションダウン方式で接続されている。
【００３３】
また、半導体レーザ素子３は、はんだ層２５を介して接続された際に、はんだ層２５が形成されている領域内（範囲内）に収まるように構成されている。すなわち、半導体レーザ素子３は、溶融後のはんだ層２５の領域内（範囲内）に上部電極３ａが収まるように構成されている。また、半導体レーザ素子３をサブマウント２０上に接続する際に、はんだ層２５が溶融して溶け広がった場合でも、一対の金属膜除去部２６により、はんだ層２５の溶け広がる範囲が抑制されるので、はんだ層２５の溶け広がる領域（範囲）は、はんだ形成領域２４を含む所定の領域２９内（図５の斜線部）に留まる。なお、半導体レーザ素子３は、図８に示すように、その発光点が、円板状のステム１の中心点Ｐに位置するように構成されている。
【００３４】
また、図１および図９に示すように、フォトダイオード４は、半導体レーザ素子３の後方出射面３ｃ（図９参照）と対向するステム１の上面（主面）上の領域に固定されている。このフォトダイオード４は、半導体レーザ素子３の後方出射面３ｃから出射されるレーザ光を受光して、半導体レーザ素子３の前方出射面３ｄから出射されるレーザ光の光強度をモニタする機能を有している。
【００３５】
また、図１に示すように、キャップ５は、銅などの金属材料によって構成されるとともに、一面を開放した円筒形状を有している。このキャップ５の開放端には、フランジ部５ａが設けられており、キャップ５の閉鎖端には、半導体レーザ素子３から出射されるレーザ光を取り出すための出射孔５ｂが設けられている。また、その出射孔５ｂは、ガラス５ｃによって覆われている。また、キャップ５は、そのフランジ部５ａがステム１に溶接されることによって、半導体レーザ素子３などを覆うように、ステム１の上面上に固定されている。このキャップ５は、外部からのゴミおよび外部応力や光学的干渉から半導体レーザ素子３を保護する機能を有している。なお、半導体レーザ素子３は、ステム１とキャップ５とによって、気密封止されている。
【００３６】
また、３本のリードピン６、７および８の内、リードピン６は、ヒートシンク２の直下に位置するステム１の裏面側の領域に直接取り付けられている。このリードピン６は、ヒートシンク２、ボンディングワイヤ１０、および、サブマウント２０を介して、半導体レーザ素子３の上部電極３ａ（図７および図９参照）と電気的に接続された状態になっているとともに、フォトダイオード４の下部電極部（図示せず）とも電気的に接続された状態となっている。一方、３本のリードピン６、７および８の内、リードピン７および８は、図１に示すように、その一方端部がステム１の上面側に突出するように、それぞれ、絶縁体１１および１２を介して、ステム１に絶縁固定されている。また、リードピン７の一方端部は、ボンディングワイヤ１３を介して、半導体レーザ素子３の下部電極３ｂ（図９参照）と電気的に接続されており、リードピン８の一方端部は、ボンディングワイヤ１４を介して、フォトダイオード４の上部電極部４ａと電気的に接続されている。
【００３７】
本実施形態では、上記のように、サブマウント基板２１が露出された金属膜除去部２６を、はんだ形成領域２４に形成されたはんだ層２５の全長に沿って形成することによって、はんだ層２５を介して半導体レーザ素子３を金属膜２２上に接続する際に、はんだ層２５の溶け広がりを金属膜除去部２６の位置で止めることができるので、はんだ層２５が金属膜除去部２６を越えて溶け広がるのを抑制することができる。すなわち、金属膜除去部２６のサブマウント基板２１が露出されている部分は、金属膜２２に比べてはんだ濡れ性が悪いので、金属膜除去部２６のサブマウント基板２１が露出されている部分には、はんだ層２５が溶け広がり難くなる。このため、はんだ層２５が溶融した場合でも、はんだ形成領域２４の全長に沿って形成された金属膜除去部２６によって、はんだ層２５の溶け広がりを、はんだ形成領域２４を含む所定の領域２９内に留めておくことができるので、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７を大きく確保することができる。その結果、ワイヤーボンドを行う領域などを確保することができるとともに、はんだ形成領域２４以外の領域の大きさなどを変更し易くすることができるので、サブマウント２０を小型化することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、金属膜除去部２６を、はんだ形成領域２４を挟んで対向するように、一対に設けることによって、一対の金属膜除去部２６により、はんだ層２５の溶け広がりをはんだ層２５の両側で抑制することができるので、はんだ層２５が溶融した場合でも、はんだ層２５の溶け広がりを、一対の金属膜除去部２６に挟まれた、はんだ形成領域２４を含む所定の領域２９内に、容易に留めておくことができる。このため、サブマウント２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の両側に、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７を確保することができるので、ワイヤーボンドを行う領域などを容易に確保することができるとともに、サブマウント２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の大きさを小さくすることができる。その結果、サブマウント２０を容易に小型化することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、サブマウント基板２１の表面上に形成された金属膜２２に、サブマウント基板２１が露出された金属膜除去部２６を形成することによって、金属膜２２とはんだ層２５との間に、はんだ層２５の溶け広がりを抑制するためのＰｔ層などを形成することなく、はんだ層２５の溶け広がりを抑制することができるので、Ｐｔ層などによって、サブマウント２０への熱伝導が低下するという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、金属膜２２とはんだ層２５との間に、Ｐｔ層などが形成された場合に比べて、半導体レーザ素子３の発熱をサブマウント２０に放熱し易くすることができるので、半導体レーザ素子３の発光効率が低下するのを抑制することができる。その結果、製品特性が低下するのを抑制することができる。なお、はんだ層２５の溶け広がりを抑制するためのＰｔ層などを形成する必要がなくなるので、その分、製造コストを低下させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、サブマウント基板２１が露出された金属膜除去部２６を、はんだ形成領域２４に形成されたはんだ層２５の全長に沿って形成することによって、上記のように、はんだ層２５の溶け広がりをはんだ形成領域２４を含む所定の領域２９内に留めておくことができるので、はんだ層２５が溶け広がることに起因して、半導体レーザ素子３とサブマウント２０の金属膜２２との間のはんだ量（はんだ付け量）が減少（変動）するのを抑制することができる。このため、半導体レーザ素子３とサブマウント２０の金属膜２２との密着性が低下するのを抑制することができるので、金属膜２２を介したサブマウント２０への放熱性が低下するのを抑制することができる。その結果、半導体レーザ素子３の発光効率が低下するのを抑制することができるので、これによっても、製品特性が低下するのを抑制することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、金属膜除去部２６を、図３の矢印Ｙ方向に、サブマウント基板２１のほぼ全長にわたって形成することによって、はんだ層２５を介して半導体レーザ素子３を金属膜２２上に接続する際に、はんだ層２５が溶け広がった場合でも、金属膜除去部２６に対してはんだ形成領域２４と反対側の領域（はんだ形成領域２４の両側の領域）に、はんだ層２５が溶け広がるのを容易に抑制することができるので、金属膜除去部２６に対してはんだ形成領域２４と反対側の領域のほぼ全てを、はんだ層２５の溶け広がりによる影響が及ばない領域２７として確保することができる。これにより、ワイヤーボンドを行う領域などを容易に確保することができるとともに、はんだ形成領域２４以外の領域の大きさなどを容易に変更することができるので、サブマウント２０をより容易に小型化することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、金属膜除去部２６の一方端２６１を、サブマウント基板２１の一方端面２１ａから所定の距離Ｌ２を隔てた位置に形成することによって、サブマウント基板２１の一方端面２１ａ近傍には、金属膜除去部２６が形成されない領域２８を有することになるので、はんだ形成領域２４に形成されるはんだ層２５のはんだ量が多い場合でも、金属膜除去部２６が形成されない領域２８を介して、余分なはんだを逃がすことができる。これにより、半導体レーザ素子３の側面および端面に、はんだが付着するのを抑制することができるので、半導体レーザ素子３の短絡などを抑制することができる。その結果、これによっても、製品特性が低下するのを抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、半導体レーザ装置３０にサブマウント２０を用いることによって、容易に、製品特性の低下を抑制しながら、製品を小型化することが可能な半導体レーザ装置３０を得ることができる。
【００４４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４５】
たとえば、上記実施形態では、半導体装置の一例として、キャンパッケージ型の半導体レーザ装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、フレームパッケージ型の半導体レーザ装置に本発明を適用するようにしてもよい。また、サブマウントを用いる半導体装置であれば、半導体レーザ装置以外の半導体装置に本発明を適用してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、金属膜除去部を、はんだ形成領域を挟んで対向するように一対に設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、はんだ形成領域に形成されたはんだ層の全長に沿って金属膜除去部が形成されていれば、金属膜除去部は、一対でなくともよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、金属膜除去部を、サブマウント基板のほぼ全長にわたって形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、はんだ形成領域に形成されたはんだ層の全長に沿って金属膜除去部が形成されていれば、金属膜除去部を、サブマウント基板のほぼ全長にわたって形成されない構成にしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、金属膜除去部の一方端が、サブマウント基板の一方端面から所定の距離を隔てた位置に形成された例を示したが、本発明はこれに限らず、金属膜除去部の一方端および他方端の両端が、それぞれ、サブマウント基板の一方端面および他方端面から所定の距離を隔てた位置に形成されるように構成してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子が、サブマウント基板の全長にわたって搭載されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、サブマウント基板の一部に半導体レーザ素子が搭載されるように構成してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、はんだ形成領域に形成される溶融前のはんだ層の大きさを、半導体レーザ素子の上部電極と実質的に同じ大きさとなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の上部電極が溶融後のはんだ層の範囲内に収まっていれば、はんだ層の溶融による溶け広がりを考慮して、溶融前のはんだ層を半導体レーザ素子の上部電極の大きさよりも小さくなるように構成してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、サブマウント基板をＡｌＮで構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ＡｌＮ以外の材料を用いてサブマウント基板を構成するようにしてもよい。ＡｌＮ以外の材料としては、たとえば、ＳｉＣなどが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態によるサブマウントを用いた半導体レーザ装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントの全体斜視図である。
【図３】図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントの平面図である。
【図４】図２の１００−１００線に沿った断面図である。
【図５】図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントの平面図である。
【図６】図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントに半導体レーザ素子を搭載した状態の全体斜視図である。
【図７】図６の２００−２００線に沿った断面図である。
【図８】図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントを用いた半導体レーザ装置の上面図である。
【図９】図１に示した本発明の一実施形態によるサブマウントを用いた半導体レーザ装置の半導体レーザ素子周辺の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１                  ステム
２                  ヒートシンク
３                  半導体レーザ素子（半導体素子）
３ａ                上部電極（電極部）
４                  フォトダイオード
５                  キャップ
２０                サブマウント
２１                サブマウント基板
２２、２３          金属膜
２４                はんだ形成領域
２５                はんだ層
２６、２６ａ        金属膜除去部
３０                半導体レーザ装置（半導体装置）
【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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【図９】
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