(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子の発光領域に生じる歪みを低減する半導体レーザ装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに、このマウント面部２８ａのうちで発光領域２６の近傍である第１領域３１を外部に露出させた状態で第１接合層２２を形成し、サブマウント４１のマウント面部４３に、第１接合層２２の融点Ｔ１よりも融点Ｔ２が低い第２接合層４２を形成する。次に、第１接合層２２と第２接合層４２とが相互に押圧された状態で、第１接合層２２の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層４２の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で、第１接合層２２および第２接合層４２を加熱して、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合する。これによって半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するときに、第１領域３１を非接合領域とする。【選択図】      図１
2004335860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域を有する半導体レーザ素子の前記発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、この表面部の少なくとも一部を外部に露出させた状態で第１接合層を形成し、
基台の前記半導体レーザ素子が接合されるべき表面部に、前記第１接合層の融点Ｔ１よりも低い融点Ｔ２を有する第２接合層を形成し、
第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で、第１および第２接合層を加熱して、半導体レーザ素子を基台に接合する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】
前記半導体レーザ素子の表面部の少なくとも一部は、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍に選ばれ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】
前記半導体レーザ素子の表面部の少なくとも一部は、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部に選ばれ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】
前記発光領域は、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部からの距離が１０μｍ以上５０μｍ未満となる位置に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
第２接合層は、Ａｕ−Ｓｎ系金属から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域を有する半導体レーザ素子の前記発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、第１接合層を形成し、
基台の前記半導体レーザ素子が接合されるべき表面部に、凹部を形成し、この凹部が形成された基台の表面部に、前記凹部を外部に露出させた状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低い融点Ｔ２を有する第２接合層を形成し、
半導体レーザ素子の発光領域と基台の凹部とを前記厚み方向に並行させて配置し、第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で、第１および第２接合層を加熱して、半導体レーザ素子を基台に接合することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
前記凹部が形成される部分は、前記基台の表面部のうちで前記発光領域の近傍に選ばれることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記凹部が形成される部分は、前記基台の表面部のうちで前記発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部に選ばれることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記発光領域は、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部からの距離が１０μｍ以上５０μｍ未満となる位置に形成されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
第２接合層は、Ａｕ−Ｓｎ系金属から成ることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子を基台に接合する半導体レーザ装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、第１の従来の技術の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置１の構成を簡略化して示す正面図であり、図１２は半導体レーザ装置１の半導体レーザ素子２および第１接合層３をヒートシンク４側から見た底面図である。この従来の技術の半導体レーザ装置の製造方法では、半導体レーザ素子２が第１接合層３と、ろう材から成る第２接合層５とによって、基台であるヒートシンク４に接合される。
【０００３】
第１接合層３は、予め半導体レーザ素子２のマウント面部全体に形成される。第２接合層５は、予めヒートシンク４のマウント面部に形成される。半導体レーザ素子２は、ヒートシンク４に位置決めをして載置される。半導体レーザ素子２がヒートシンク４に載置された後、第１接合層３と第２接合層５とが相互に押圧された状態で、第１接合層３と第２接合層５とが加熱され、第２接合層５だけを溶融させ、第１接合層３とともに第２接合層５が冷却され、第２接合層５が凝固することによって、半導体レーザ素子２がヒートシンク４に接合される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
こうしてヒートシンク４に接合される半導体レーザ素子２には、溶融していた第２接合層５の凝固に伴って、半導体レーザ素子２と第２接合層５との熱膨張率の違いに起因する応力が発生し、これによって歪みが生じる。この歪みが半導体レーザ素子２の発光領域６に生じることによって、半導体レーザ素子２の特性、たとえば半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の波長などが変化してしまう。またこの歪みは、半導体レーザ素子２の寿命に悪影響を与える。
【０００５】
図１３は、光弾性法によって観察された半導体レーザ素子２の内部に発生する応力の様子を示す図である。光弾性法によれば、応力が発生している部分は、残余の部分と異なる複屈折性を呈する。偏光された赤外光を半導体レーザ素子２に入射させると、応力が発生している部分だけが光の干渉による縞として観察される。ヒートシンク４に接合された半導体レーザ素子２に、偏光された赤外光を入射させると、図１３において、陰影点を付した部分７に干渉縞が観察された。陰影点を付した部分７は、発光領域６の一部を含んでいるので、発光領域６にも応力が発生していることがわかる。
【０００６】
発光領域に生じる歪みを低減するために、第２の従来の技術では、ヒートシンクに形成される第２接合層をパターン化して、間隙部分を形成し、半導体レーザ素子の発光領域を第２接合層の間隙部分に一致させて、半導体レーザ素子をヒートシンクに接合する（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
この従来の技術では、半導体レーザ素子の発光領域と第２接合層の間隙部分との精密な位置決めが必要であり、したがって処理速度が低下し、製造コストが高くなる。また精密な位置決めが可能なより高価な製造装置が必要となる。また第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第２接合層が溶融するので、溶融した第２接合層が厚み方向に垂直な方向に拡がる。この第２接合層の一部は、不所望な部分にも拡がってしまう。したがってこの従来の技術では、発光領域に生じる歪みを効果的に低減することは困難である。
【０００８】
図１４は図１１に示される半導体レーザ装置１の製造方法に類似する製造方法によって製造された他の半導体レーザ装置８の構成を簡略化して示す図であり、図１５は光弾性法によって観察された半導体レーザ素子２ａ，２ｂの内部に発生する応力の様子を示す図である。この従来の技術の半導体レーザ装置８は、たとえば光ピックアップなどに用いられる。
【０００９】
半導体レーザ装置８では、２つの半導体レーザ素子２ａ，２ｂが１つのヒートシンク４に、前述のように第１接合層３ａ，３ｂおよび第２接合層５ａ，５ｂによって、接合される。各半導体レーザ素子２ａ，２ｂの発光領域６ａ，６ｂは、各半導体レーザ素子２ａ，２ｂの一端面部９ａ，９ｂに近接する部分１０ａ，１０ｂに設けられる。
【００１０】
ヒートシンク４に接合された半導体レーザ素子２ａ，２ｂに、偏光された赤外光を入射させると、図１５において、陰影点を付した部分７ａ，７ｂに干渉縞が観察された。陰影点を付した部分７ａ，７ｂは、発光領域６ａ，６ｂを含んでいるので、発光領域６ａ，６ｂにも応力が発生していることがわかる。また発光領域６ａ，６ｂが設けられる前記一端面部９ａ，９ｂに近接する部分１０ａ，１０ｂに、特に大きな応力が発生することがわかる。
【００１１】
したがってこの従来の技術の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置８のように、発光領域６ａ，６ｂが半導体レーザ素子２ａ，２ｂの一端面部９ａ，９ｂに近接する部分１０ａ，１０ｂに設けられる構成では、発光領域６ａ，６ｂに大きな歪みが生じることがわかる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１−２５９５８７号公報
【特許文献２】
特開昭６３−３０８９９１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、半導体レーザ素子の発光領域に生じる歪みを低減する半導体レーザ装置の製造方法を提供することである。
【００１４】
また本発明の他の目的は、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、発光領域に生じる歪みを低減するための精密な位置決めを必要としない半導体レーザ装置の製造方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域を有する半導体レーザ素子の前記発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、この表面部の少なくとも一部を外部に露出させた状態で第１接合層を形成し、
基台の前記半導体レーザ素子が接合されるべき表面部に、前記第１接合層の融点Ｔ１よりも低い融点Ｔ２を有する第２接合層を形成し、
第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で、第１および第２接合層を加熱して、半導体レーザ素子を基台に接合することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法である。
【００１６】
本発明に従えば、半導体レーザ素子の発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、第１接合層を形成し、基台の半導体レーザ素子が接合されるべき表面部に、第２接合層を形成する。こうして第１および第２接合層を形成した後、第１接合層と第２接合層とが相互に近接する方向に押圧された状態で、第１および第２接合層を加熱する。
【００１７】
第１および第２接合層は、第２接合層の融点Ｔ２が第１接合層の融点Ｔ１よりも低くなるように選ばれる。この第１および第２接合層は、前述のように第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で加熱される。この加熱によって、第１および第２接合層のうちの第２接合層だけが溶融する。こうして第２接合層が溶融した後、加熱を停止することによって、第１接合層とともに第２接合層が冷却され、溶融していた第２接合層が凝固する。これによって半導体レーザ素子は、基台に接合される。
【００１８】
こうして基台に接合される半導体レーザ素子には、溶融していた第２接合層の凝固に伴って、半導体レーザ素子と第２接合層との熱膨張率の違いに起因する応力が発生し、これによって歪みが生じる。この歪みは、半導体レーザ素子の内部のうち、特に第２接合層に近接する部分に発生する。半導体レーザ素子は、その厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域を有する。この発光領域に歪みが生じることによって、半導体レーザ素子の特性、たとえば半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長などが変化してしまう。
【００１９】
この点を考慮して、前記半導体レーザ素子の表面部に、この表面部の少なくとも一部を外部に露出させた状態で第１接合層を形成する。これによって半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記外部に露出させた少なくとも一部を非接合領域とすることができる。この非接合領域では、半導体レーザ素子が基台に拘束されないので、半導体レーザ素子に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって半導体レーザ素子の発光領域に生じる歪みを低減して、歪みによる半導体レーザ素子のレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。
【００２０】
また前記半導体レーザ素子の表面部に第１接合層を形成し、半導体レーザ素子を基台の第２接合層に対して所望の位置に配置すればよいので、前記第２の従来の技術のような精密な位置決めを必要とせずに、発光領域の歪みを低減し、これによって前記第２の従来の技術に比べて、基台への半導体レーザ素子の接合工程における処理速度を高め、製造コストを低くすることができる。
【００２１】
半導体レーザ素子は、そのｐ−ｎ接合の順方向に電圧が印加されると、発光領域の前記第１方向両端面部である各光出射端面部からレーザ光を出射する。半導体レーザ素子がレーザ光を出射するとき、発光領域では熱が発生する。発光領域で発生した熱は、発光領域から半導体レーザ素子の残余の領域に伝達し、さらに第１および第２接合層を介して基台に伝達する。このように発光領域で発生した熱が第１および第２接合層を介して基台に伝達するので、発光領域の温度の上昇が防がれる。これによって半導体レーザ素子の特性の劣化が防がれ、半導体レーザ素子の寿命を長くすることができる。
【００２２】
また本発明は、前記半導体レーザ素子の表面部の少なくとも一部は、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍に選ばれることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、前記半導体レーザ素子の表面部に、この表面部のうちで前記発光領域の近傍を外部に露出させた状態で第１接合層を形成する。これによって半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【００２４】
また本発明は、前記半導体レーザ素子の表面部の少なくとも一部は、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部に選ばれることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、前記半導体レーザ素子の表面部に、この表面部のうちで前記発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部を外部に露出させた状態で第１接合層を形成する。
【００２６】
これによって半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【００２７】
また半導体レーザ素子がレーザ光を出射するとき、光出射端面部で発生する熱は、第１および第２接合層を介して、効率よく基台に伝達する。したがって熱が特に発生しやすい光出射端面部の温度の上昇が防がれる。
【００２８】
また本発明は、前記発光領域は、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部からの距離が１０μｍ以上５０μｍ未満となる位置に形成されることを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、半導体レーザ素子の厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域と、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部との間の距離は、１０μｍ以上５０μｍ未満に選ばれる。
【００３０】
相互に異なる波長のレーザ光を出射する２つの半導体レーザ素子が１つの基台に接合された半導体レーザ装置では、たとえば光ピックアップなどにおいて各半導体レーザ素子からのレーザ光が１つの光学系を共用するために、各半導体レーザ素子の光出射端面部の中心点の間隔が１００μｍ程度になるように設定される必要がある。本発明では、半導体レーザ素子の発光領域と前記第２方向一方側の端面部との距離を、１０μｍ以上５０μｍ未満にすることによって、前述のような半導体レーザ装置を実現することができる。
【００３１】
また本発明は、第２接合層は、Ａｕ−Ｓｎ系金属から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、第２接合層は、Ａｕ−Ｓｎ系金属から成る。このＡｕ−Ｓｎ系金属は、他の金属、たとえばＳｎ−Ｐｂ系金属などに比べて、力学強度が高く、半導体レーザ素子を基台に確実に接合することができる。
【００３２】
また本発明は、厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域を有する半導体レーザ素子の前記発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、第１接合層を形成し、
基台の前記半導体レーザ素子が接合されるべき表面部に、凹部を形成し、この凹部が形成された基台の表面部に、前記凹部を外部に露出させた状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低い融点Ｔ２を有する第２接合層を形成し、
半導体レーザ素子の発光領域と基台の凹部とを前記厚み方向に並行させて配置し、第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で、第１および第２接合層を加熱して、半導体レーザ素子を基台に接合することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法である。
【００３３】
本発明に従えば、半導体レーザ素子の発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、第１接合層を形成し、基台の半導体レーザ素子が接合されるべき表面部に、凹部を形成し、この凹部が形成された基台の表面部に、第２接合層を形成する。こうして第１および第２接合層を形成した後、第１接合層と第２接合層とが相互に近接する方向に押圧された状態で、第１および第２接合層を加熱する。
【００３４】
第１および第２接合層は、第２接合層の融点Ｔ２が第１接合層の融点Ｔ１よりも低くなるように選ばれる。この第１および第２接合層は、前述のように第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第１接合層の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層の融点Ｔ２よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で加熱される。この加熱によって、第１および第２接合層のうちの第２接合層だけが溶融する。こうして第２接合層が溶融した後、加熱を停止することによって、第１接合層とともに第２接合層が冷却され、溶融していた第２接合層が凝固する。これによって半導体レーザ素子は、基台に接合される。
【００３５】
こうして基台に接合される半導体レーザ素子には、溶融していた第２接合層の凝固に伴って、半導体レーザ素子と第２接合層との熱膨張率の違いに起因する応力が発生し、これによって歪みが生じる。この歪みは、半導体レーザ素子の内部のうち、特に第２接合層に近接する部分に発生する。半導体レーザ素子は、その厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域を有する。この発光領域に歪みが生じることによって、半導体レーザ素子の特性、たとえば半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長などが変化してしまう。
【００３６】
また半導体レーザ素子を基台に接合するとき、前述のように第１接合層と第２接合層とが相互に押圧された状態で、第２接合層を溶融させるので、第２接合層は、厚み方向に垂直な方向に拡がる。
【００３７】
これらの点を考慮して、前記基台の表面部に凹部を形成し、この凹部が形成された基台の表面部に、凹部を外部に露出させた状態で第２接合層を形成する。この基台に、半導体レーザ素子の発光領域と基台の凹部とを前記厚み方向に並行させて配置して、第１接合層が形成された半導体レーザ素子を接合する。
【００３８】
これによって厚み方向に垂直な方向に拡がる溶融した第２接合層の一部は、基台の凹部に流れ込む。したがって本発明では、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、半導体レーザ素子と基台とに挟まれる領域の一部に空間を形成することができ、これによって前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記基台の凹部と対向する部分を非接合領域とすることができる。この非接合領域では、半導体レーザ素子が基台に拘束されないので、半導体レーザ素子に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって半導体レーザ素子の発光領域に生じる歪みを低減して、歪みによる半導体レーザ素子のレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。
【００３９】
本発明においては、前述のように半導体レーザ素子の発光領域と基台の凹部とを前記厚み方向に並行させて配置して、半導体レーザ素子を基台に接合する。これによって半導体レーザ素子を基台に接合するときに、所望の部分、すなわち前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍を非接合領域とする。したがって凹部を適切に形成することによって、仮に位置決めの精度が前記第２の従来の技術よりも低くても、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができ、発光領域に生じる歪みを低減することができる。
【００４０】
半導体レーザ素子は、そのｐ−ｎ接合の順方向に電圧が印加されると、発光領域の前記第１方向両端面部である各光出射端面部からレーザ光を出射する。半導体レーザ素子がレーザ光を出射するとき、発光領域では熱が発生する。発光領域で発生した熱は、発光領域から半導体レーザ素子の残余の領域に伝達し、さらに第１および第２接合層を介して基台に伝達する。このように発光領域で発生した熱が第１および第２接合層を介して基台に伝達するので、発光領域の温度の上昇が防がれる。これによって半導体レーザ素子の特性の劣化が防がれ、半導体レーザ素子の寿命を長くすることができる。
【００４１】
また本発明は、前記凹部が形成される部分は、前記基台の表面部のうちで前記発光領域の近傍に選ばれることを特徴とする。
【００４２】
本発明に従えば、前記基台の表面部のうちで前記発光領域の近傍に、凹部を形成する。これによって半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ光素子の表面部のうちで、前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【００４３】
また本発明は、前記凹部が形成される部分は、前記基台の表面部のうちで前記発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部に選ばれることを特徴とする。
【００４４】
本発明に従えば、前記基台の表面部のうちで前記発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部に、凹部を形成する。これによって半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【００４５】
また半導体レーザ素子がレーザ光を出射するとき、光出射端面部で発生する熱は、第１および第２接合層を介して、効率よく基台に伝達する。したがって熱が特に発生しやすい光出射端面部の温度の上昇が防がれる。
【００４６】
また本発明は、前記発光領域は、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部からの距離が１０μｍ以上５０μｍ未満となる位置に形成されることを特徴とする。
【００４７】
本発明に従えば、半導体レーザ素子の厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域と、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部との間の距離は、１０μｍ以上１０μｍ未満に選ばれる。
【００４８】
相互に異なる波長のレーザ光を出射する２つの半導体レーザ素子が１つの基台に接合された半導体レーザ装置では、たとえば光ピックアップなどにおいて各半導体レーザ素子からのレーザ光が１つの光学系を共用するために、各半導体レーザ素子の光出射端面部の中心点の間隔が１００μｍ程度になるように設定される必要がある。本発明では、半導体レーザ素子の発光領域と前記第２方向一方側の端面部との距離を、１０μｍ以上５０μｍ未満にすることによって、前述のような半導体レーザ装置を実現することができる。
【００４９】
また本発明は、第２接合層は、Ａｕ−Ｓｎ系金属から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、第２接合層は、Ａｕ−Ｓｎ系金属から成る。このＡｕ−Ｓｎ系金属は、他の金属、たとえばＳｎ−Ｐｂ系金属などに比べて、力学強度が高く、半導体レーザ素子を基台に確実に接合することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置２０の製造手順を説明するための工程図であり、図２は半導体レーザ装置２０の製造手順を説明するためのフローチャートであり、図３は図１（１）に示される半導体レーザ素子２１および第１接合層２２を厚み方向２３一方側から見た平面図である。これらの図面を参照して、ステップａ１からステップａ２に移り、半導体レーザ素子２１に、第１接合層２２を形成する。
【００５１】
半導体レーザ素子２１は、たとえば利得導波形である狭電極形のストライプ構造を有する半導体レーザ素子である。この半導体レーザ素子２１は、たとえばｎ型ＧａＡｓ基板と、多層半導体層と、ＳｉＯ２絶縁層と、ｎ側電極と、ｐ側電極とを含む。ｎ型ＧａＡｓ基板は、平面形状が長方形である。多層半導体層は、このｎ型ＧａＡｓ基板の厚み方向一方側の表面部に、全面にわたって形成される。ｎ型ＧａＡｓ基板の厚み方向は、半導体レーザ素子２１の厚み方向２３である。多層半導体層は、たとえば液相エピタキシャル成長法によって、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｓ活性層２４、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層およびｐ型ＧａＡｓキャップ層が順次形成されて、構成される。
【００５２】
ＳｉＯ２絶縁層は、多層半導体層の前記厚み方向２３一方側の表面部に形成される。このＳｉＯ２絶縁層には、ｎ型ＧａＡｓ基板の長手方向に一直線状に延びる間隙部分が設けられる。間隙部分は、ｎ型ＧａＡｓ基板の幅方向に関して、ＳｉＯ２絶縁層の中央部に設けられる。
【００５３】
ｎ型ＧａＡｓ基板の長手方向は、半導体レーザ素子２１の厚み方向２３に垂直な第１方向であって、半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａである。ｎ型ＧａＡｓ基板の幅方向は、半導体レーザ素子２１の前記第１方向および厚み方向２３Ｅを含む平面に垂直な第２方向であって、半導体レーザ素子２１の幅方向２５ｂである。
【００５４】
ｎ側電極は、ｎ型ＧａＡｓ基板の前記厚み方向２３他方側の表面部に、全面にわたって形成される。ｐ側電極は、ＳｉＯ２絶縁層の前記厚み方向２３一方側の表面部と、多層半導体層の表面部うちの前記間隙部分に臨む部分とを覆うように形成される。
【００５５】
半導体レーザ素子２１のｎ側電極とｐ側電極との間に、ｐ−ｎ接合の順方向に電圧が印加されると、ｎ側電極とｐ側電極とに挟まれる領域に電流が流れる。ｎ側電極とｐ側電極との間には、前述のようにＳｉＯ２絶縁層が形成されており、このＳｉＯ２絶縁層によって電流通路が限定される。すなわち電流は、ｎ側電極とｐ側電極とに挟まれる領域のうち、前記間隙部分が前記厚み方向２３に関して、仮想的に平行移動したときに掃く領域およびその近傍に流れる。ｐ型ＧａＡｓ活性層２４のうち、電流の流れる領域は、光を発生する発光領域２６である。
【００５６】
このように半導体レーザ素子２１は、平面形状が長方形であり、長手方向２５ａに一直線状に延びる発光領域２６を有する。この発光領域２６は、ｐ型ＧａＡｓ活性層２４の一部であって、半導体レーザ素子２１の幅方向２５ｂ中央部に位置し、かつ半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａ一端部２７ａから他端部２７ｂにわたって延びる。発光領域２６の幅Ｗ１は、たとえば１μｍ以上５μｍ未満である。
【００５７】
発光領域２６は、半導体レーザ素子の長手方向２５ａではなく、半導体レーザ素子の幅方向２５ｂに延びていてもよい。すなわち発光領域２６が延びる第１方向は、長手方向２５ａではなく、幅方向２５ｂであってもよい。
【００５８】
第１接合層２２は、ボンディング金属であって、たとえばＡｕから成る。この第１接合層２２は、半導体レーザ素子２１の発光領域２６が近接する前記厚み方向２３一方側の表面部に形成される。以下、半導体レーザ素子２１の発光領域２６が近接する前記厚み方向２３一方側の表面部を、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａと表記することがある。
【００５９】
発光領域２６と半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａとの間の距離である第１距離Ｄ１は、発光領域２６と半導体レーザ素子２１の前記厚み方向２３他方側の表面部２８ｂとの間の距離である第２距離Ｄ２よりも小さい。
【００６０】
第１接合層２２を形成するには、たとえば半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａにレジストによってマスクを形成し、真空蒸着装置の中で、Ａｕを加熱蒸発させ、Ａｕの蒸気を、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに蒸着させる。こうして半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａにＡｕを蒸着させた後、前記マスクを取除くことによって第１接合層２２が形成される。
【００６１】
また第１接合層２２を形成するには、たとえば真空蒸着装置の中で、Ａｕを加熱蒸発させ、Ａｕの蒸気を、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに全面にわたって蒸着させた後、蒸着したＡｕの層の一部を除去してもよい。蒸着したＡｕの層の一部を除去するには、まず半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに蒸着したＡｕの層に、レジストによってマスクを形成する。次に、このマスクから露出しているＡｕの層をエッチングして除去する。この後マスクを取除く。
【００６２】
第１接合層２２は、分割前の複数の半導体レーザ素子にまとめて形成される。このように分割前に第１接合層２２を形成することによって、分割後に第１接合層２２を形成する場合に比べて、製造工程が簡略化される。
【００６３】
半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａには、図１（１）の上方から見た平面視において、少なくとも発光領域２６が形成される領域を含む領域に、外部に露出した領域が形成される。このように外部に露出した領域は、発光領域２６の近傍に形成される。
【００６４】
外部に露出した領域は、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａのうちで、そのマウント面部２８ａに発光領域２６を厚み方向２３に関して投影した投影領域２９およびその近傍領域３０に形成される。以下、投影領域２９およびその近傍領域３０を、第１領域３１と表記することがある。
【００６５】
投影領域２９の前記幅方向２５ｂの両側縁部３２ａ，３２ｂと、第１領域３１の前記幅方向２５ｂの両側縁部３３ａ，３３ｂとの間の幅方向２５ｂに沿う各距離は、前記長手方向２５ａ全体にわたって等しく、かつ平行である。第１接合層２２は、相互に幅方向２５ｂに関して対向する各端面部が幅方向２５ｂ側に一定の間隔をあけて離間するように、幅方向２５ｂ両側に設けられる。
【００６６】
第１領域３１の前記幅方向２５ｂの両側縁部３３ａ，３３ｂ間の距離、すなわち第１領域３１の幅Ｗ２は、発光領域２６の幅Ｗ１よりも大きい。第１領域３１の幅Ｗ２は、発光領域２６の幅Ｗ１の５倍以上３０倍未満に選ばれる。第１接合層２２の厚さＡ１は、０．１μｍ以上１μｍ未満に選ばれる。
【００６７】
ステップａ２に並行して、ステップａ３では、基台であるサブマウント４１に、第２接合層４２を形成する。サブマウント４１は、半導体レーザ素子２１で発生する熱を逃がすためのヒートシンクであって、たとえば直方体形状を有する。このサブマウント４１は、たとえばＳｉから成る。第２接合層４２は、たとえばＡｕ−Ｓｎ系金属であるろう材から成る。第２接合層４２の融点Ｔ２は、第１接合層２２の融点Ｔ１よりも低い。
【００６８】
第２接合層４２は、サブマウント４１の半導体レーザ素子２１が接合されるべき表面部に形成される。以下、サブマウント４１の半導体レーザ素子２１が接合されるべき表面部を、サブマウント４１のマウント面部４３と表記することがある。サブマウント４１のマウント面部４３は、サブマウント４１の厚み方向一方側の表面部である。
【００６９】
第２接合層４２を形成するためには、たとえばサブマウント４１のマウント面部４３にレジストによってマスクを形成した状態で、真空蒸着装置の中で、ＡｕおよびＳｎを加熱蒸発させ、ＡｕおよびＳｎの蒸気を、サブマウント４１のマウント面部４３に蒸着させる。こうしてサブマウント４１のマウント面部４３にＡｕおよびＳｎを蒸着させた後、前記マスクを取除くことによって、第２接合層４２が形成される。
【００７０】
第２接合層４２は、サブマウント４１のマウント面部４３の幅方向４４両側縁部４５ａ，４５ｂ間の中間部に形成される。また第２接合層４２は、長手方向一方側の側縁部が、サブマウント４１のマウント面４３の長手方向一方側の側縁部と一致するように形成される。
【００７１】
第２接合層４２の前記幅方向４４両端面部４６ａ，４６ｂ間の距離、すなわち第２接合層４２の幅Ｌ１は、サブマウント４１の幅Ｌ２よりも小さく、半導体レーザ素子２１の幅Ｌ３よりも大きい。また第２接合層４２の長手方向の両端面部間の距離は、サブマウント４１のマウント面４３の長手方向の両側縁部間の距離よりも小さく、半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａの両端部２７ａ，２７ｂ間の距離よりも大きい。したがって半導体レーザ素子２１を確実にサブマウント４１に接合することができる。
【００７２】
第２接合層４２の厚さＡ２は、１μｍ以上５μｍ未満に選ばれる。１μｍ未満では、半導体レーザ素子２１を確実にサブマウント４１に接合することができない。また半導体レーザ素子２１とサブマウント４１とを相互に押圧するときに、半導体レーザ素子２１が圧力によって破損してしまう。５μｍ以上では、溶融したときに厚み方向に垂直な方向に拡がる第２接合層４２の一部が、半導体レーザ素子２１の不所望な部分に付着してしまう。
【００７３】
ステップａ４では、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合する。半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するには、まず半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に位置決めして載置して、半導体レーザ素子２１に形成される第１接合層２２と、サブマウント４１に形成される第２接合層４２とを接触させる。
【００７４】
このとき半導体レーザ素子２１の幅方向２５ｂと、サブマウント４１の幅方向４４とは、相互に平行である。半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａ一端部２７ａは、長手方向２５ａに関する位置が、サブマウント４１のマウント面４３の長手方向一方側の側縁部と同じである。半導体レーザ素子２１の発光領域２６は、サブマウント４１の幅方向４４中央部に位置する。
【００７５】
次に、半導体レーザ素子２１とサブマウント４１とを相互に近接する方向に押圧する。これによって半導体レーザ素子２１に形成される第１接合層２２と、サブマウント４１に形成される第２接合層４２とは、相互に近接する方向に押圧された状態となる。このとき第１接合層２２および第２接合層４２は、５ＭＰａ以上２０ＭＰａ未満の圧力で押付けられ、好ましくは１０ＭＰａで押付けられる。
【００７６】
このような状態で第１接合層２２および第２接合層４２を加熱する。第１接合層２２および第２接合層４２は、たとえばサブマウント４１を介して、加熱体によって加熱される。このとき第１接合層２２および第２接合層４２は、第１接合層２２の融点Ｔ１よりも低く、かつ第２接合層４２の融点Ｔ１よりも高い温度Ｔ（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）で加熱される。第１接合層２２および第２接合層４２は、第２接合層４２がＡｕ−Ｓｎ系金属である場合、２００℃以上３００℃未満の温度で加熱され、好ましくは２５０℃で加熱される。このような加熱によって、第２接合層４２だけが溶融する。
【００７７】
第１接合層２２および第２接合層４２は、予め定める時間だけ加熱されて、冷却される。第１接合層２２および第２接合層４２は、１秒以上２０秒未満の時間だけ加熱され、好ましくは５秒間加熱される。こうして加熱によって第２接合層４２が溶融した後、加熱を停止することによって、第１接合層２２とともに第２接合層４２が冷却されて、溶融していた第２接合層４２が凝固する。
【００７８】
凝固する第２接合層４２によって、第１接合層２２とサブマウント４１とが融着される。第１接合層２２は半導体レーザ素子２１に形成されており、しがたって半導体レーザ素子２１は、第１接合層２２および第２接合層４２によって、融着によって、サブマウント４１に接合される。本発明において、用語「融着」は、熱融着を意味する。
【００７９】
こうしてステップａ５では、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するための一連の工程を終了する。このようにして半導体レーザ素子２１およびサブマウント４１を含む半導体レーザ装置２０が得られる。
【００８０】
本実施の形態では、第１領域３１を外部に露出させた状態で、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに第１接合層２２を形成する。これによって半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するときに、第１領域３１を非接合領域とすることができる。
【００８１】
サブマウント４１に接合される半導体レーザ素子２１には、溶融していた第２接合層４２の凝固に伴って、半導体レーザ素子２１と第２接合層４２との熱膨張率の違いに起因する応力が発生し、これによって歪みが生じる。この歪みが半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じることによって、半導体レーザ素子２１の特性、たとえば半導体レーザ素子２１から出射されるレーザ光の波長などが変化してしまう。
【００８２】
非接合領域である第１領域３１では、半導体レーザ素子２１がサブマウント４１に拘束されないので、半導体レーザ素子２１の内部に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを低減して、歪みによる半導体レーザ素子２１のレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。また第１領域３１は、前述のように発光領域２６の近傍に形成されるので、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを効果的に低減することができる。
【００８３】
本実施の形態では、第２接合層４２は、Ａｕ−Ｓｎ系金属であるろう材から成る。このＡｕ−Ｓｎ系金属であるろう材は、他のろう材、たとえばＳｎ−Ｐｂ系金属であるろう材などに比べて、力学強度が高いので、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に確実に接合することができる。また本実施の形態では、他のろう材に比べて硬いＡｕ−Ｓｎ系金属であるろう材が第２接合層４２であっても、非接合領域である第１領域３１が半導体レーザ素子２１に生じる歪みエネルギを解放するので、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを低減することができる。
【００８４】
第１領域３１の幅Ｗ２は、発光領域２６の幅Ｗ１の５倍以上３０倍未満に選ばれる。５倍未満では、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを効果的に低減することができない。３０倍以上では、非接合領域が大きくなり、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に確実に接合することができない。また半導体レーザ素子２１で発生する熱は、サブマウント４１に効率よく伝達することができない。
【００８５】
また本実施の形態では、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに前述のように第１接合層２２を形成し、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１の第２接合層４２に対して所望の位置に配置すればよいので、前記第２の従来の技術のような精密な位置決めを必要とせずに、発光領域２６の歪みを低減し、これによって前記第２の従来の技術に比べて、サブマウント４１への半導体レーザ素子２１の接合工程における処理速度を高め、製造コストを低くすることができる。
【００８６】
半導体レーザ素子２１は、そのｐ−ｎ接合の順方向に電圧が印加されると、発光領域２６の長手方向２５ａ両端面部である各光出射端面部５２からレーザ光を出射する。半導体レーザ素子２１がレーザ光を出射するとき、発光領域２６では熱が発生する。発光領域２６で発生した熱は、発光領域２６から半導体レーザ素子２１の残余の領域に伝達し、さらに第１接合層２２および第２接合層４２を介してサブマウント４１に伝達する。このように発光領域２６で発生した熱が第１接合層２２および第２接合層４２を介してサブマウント４１に伝達するので、発光領域２６の温度の上昇が防がれる。これによって半導体レーザ素子２１の特性の劣化が防がれ、半導体レーザ素子２１の寿命を長くすることができる。
【００８７】
図４は、光弾性法によって観察された半導体レーザ素子２１内部に発生する応力の様子を示す図である。光弾性法によれば、応力が発生している部分は、残余の部分と異なる複屈折性を呈する。偏光された赤外光を半導体レーザ素子２１に入射させると、応力が発生している部分だけが光の干渉による縞として観察される。
【００８８】
サブマウント４１に接合された半導体レーザ素子２１に、長手方向２５ａ一方側から前記赤外光を入射させると、長手方向２５ａ他方側では、図４において、陰影点を付した部分５５に干渉縞が観察された。この観測によると、半導体レーザ素子２１の発光領域２６は、陰影点を付した部分５５の外部である。したがって半導体レーザ素子２１の発光領域２６に発生する応力が低減されていることがわかる。
【００８９】
図５は、本発明の実施の他の形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置６０の製造手順を説明するための工程図であり、図６は半導体レーザ装置６０の製造手順を説明するためのフローチャートであり、図７は図５（１）に示される半導体レーザ素子２１および第１接合層６１を厚み方向２３一方側から見た平面図である。本実施の形態は、前述の図１〜図４に示される実施の形態に類似するので、対応する部分については、同一の参照符を付して説明を省略する。ステップｂ１からステップｂ２に移り、半導体レーザ素子２１に、第１接合層６１を形成する。
【００９０】
第１接合層６１は、前述の実施の形態と同様にして、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに形成される。半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａには、図５（１）の上方から見た平面視において、少なくとも発光領域２６が形成される領域を含む領域で、かつ半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａ両端部２７ａ，２７ｂ間の中間部に、外部に露出した領域が形成される。このように外部に露出した領域は、発光領域２６の近傍で、かつ半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａ両端部２７ａ，２７ｂ間の中間部に形成される。
【００９１】
外部に露出した領域は、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａのうちで、そのマウント面部２８ａに発光領域２６を厚み方向２３に関して投影した投影領域２９およびその近傍領域３０で、かつ半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａ両端部２７ａ，２７ｂ間の中間部に形成される。以下、投影領域２９およびその近傍領域３０で、かつ半導体レーザ素子２１の長手方向２５ａ両端部２７ａ，２７ｂ間の中間部を、第２領域６２と表記することがある。
【００９２】
投影領域２９の幅方向２５ｂの両側縁部３２ａ，３２ｂと、第２領域６２の幅方向２５ｂの両側縁部６３ａ，６３ｂとの間の幅方向２５ｂに沿う各距離は、長手方向２５ａ全体にわたって等しく、かつ平行である。第２領域６２の幅方向２５ｂの両側縁部６３ａ，６３ｂ間の距離、すなわち第２領域６２の幅Ｗ３は、発光領域２６の幅Ｗ１よりも大きい。第２領域６２の幅Ｗ３は、発光領域２６の幅Ｗ１の５倍以上３０倍未満に選ばれる。
【００９３】
第２領域６２の長手方向２５ａの両側縁部６４ａ，６４ｂと、半導体レーザ素子２１の前記長手方向２５ａの両端部２７ａ，２７ｂとの間の距離、すなわち第１接合層６１のうちで第２領域６２の長手方向２５ａ両側に存在する部分の幅Ｗ１１ａ，Ｗ１１ｂは、幅方向２５ｂ全体にわたって等しい。以下、第１接合層６１のうち、第２領域６２の長手方向２５ａ両側に存在する部分を、第１部分６６と表記することがある。第１部分６６の幅Ｗ１１ａ，Ｗ１１ｂは、５μｍ以上５０μｍ未満に選ばれる。
【００９４】
ステップｂ３〜ステップｂ５は、図２のステップａ３〜ａ５と同様である。ステップｂ３では、第２接合層４２がサブマウント４１に形成される。ステップｂ４では、半導体レーザ素子２１がサブマウント４１に接合される。こうしてステップｂ５では、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するための一連の工程を終了する。このようにして半導体レーザ素子２１およびサブマウント４１を含む半導体レーザ装置６０が得られる。
【００９５】
本実施の形態では、第２領域６２を外部に露出させた状態で、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａに第１接合層６１を形成する。これによって半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するときに、第２領域６２を非接合領域とすることができ、したがって発光領域２６に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【００９６】
また本実施の形態では、第２領域６２の幅Ｗ３は、発光領域２６の幅Ｗ１の５倍以上３０倍未満に選ばれる。５倍未満では、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを効果的に低減することができない。３０倍以上では、非接合領域が大きくなり、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に確実に接合することができない。また半導体レーザ素子２１で発生する熱は、サブマウント４１に効率よく伝達することができない。
【００９７】
半導体レーザ素子２１がレーザ光を出射するとき、発光領域２６のうち、特に光出射端面部５２で熱が発生する。光出射端面部５２で発生する熱は、第１接合層６１の第１部分６６、および第２接合層４２を介して、効率よくサブマウント４１に伝達することができる。これによって熱が特に発生しやすい光出射端面部５２の温度の上昇が防がれる。
【００９８】
また本実施の形態では、第１部分６６の幅Ｗ１１ａ，Ｗ１１ｂは、５μｍ以上５０μｍ未満に選ばれる。５μｍ未満では、光出射端面部５２で発生する熱が効率よく伝達することができない。５０μｍ以上では、発光領域２６に生じる歪みをあまり低減することができない。
【００９９】
図８は、本発明の実施のさらに他の形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置７０の構成を簡略化して示す正面図である。本実施の形態は、前述の図１〜図４に示される実施の形態に類似するので、対応する部分については、同一の参照符を付し、さらに同一の数字に添え字ａ，ｂを付して示し、説明を省略する。
【０１００】
注目すべきは本実施の形態では、１つのサブマウント４１に対して、相互に異なる波長のレーザ光を出射する２つの半導体レーザ素子が接合される。半導体レーザ装置７０は、ハイブリッド型の半導体レーザ装置である。２つの半導体レーザ素子のうち、一方はコンパクトディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ、略称ＣＤ）ピックアップ用赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子２１ａであり、他方はデジタルバーサタイルディスク（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ、略称ＤＶＤ）ピックアップ用赤色レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子２１ｂである。
【０１０１】
第２半導体レーザ素子２１ｂは、４元系のＩｎＧａＡｌＰを含んで構成される。このＩｎＧａＡｌＰは自然超格子を形成しやすく、自然超格子を形成することで長波長化する。これを防ぐために、オフ基板を用いることにより、自然超格子の形成を抑制し、前記長波長化による所定波長に対するずれを防止することができる。このとき、第２半導体レーザ素子２１ｂの断面形状は、へき開によるチップ加工によって、オフ基板のオフ角度に依存して平行四辺形となっている。
【０１０２】
第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂは、幅方向２５ｂ一方側の端面部７１ａ，７１ｂに近接する位置に発光領域２６ａ，２６ｂを有する。発光領域２６ａ，２６ｂと前記端面部７１ａ，７１ｂとの間の距離は、１０μｍ以上５０μｍ未満に選ばれる。以下、発光領域２６ａ，２６ｂと前記端面部７１ａ，７１ｂとの間の距離を、第３距離Ｄ３ａ，Ｄ３ｂと表記することがある。
【０１０３】
第１接合層２２ａ，２２ｂは、この第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂに、第１領域３１ａ，３１ｂを外部に露出させた状態で、図１〜図４に示される実施の形態と同様にして形成される。本実施の形態では、第１領域３１ａ，３１ｂの幅方向２５ｂ一方側の側縁部は、第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂのマウント面部の幅方向２５ｂ一方側の側縁部と一致する。また第１領域３１ａ，３１ｂの幅方向２５ｂの両側縁部間の距離、すなわち第１領域３１ａ，３１ｂの幅は、長手方向２５ａ全体にわたって等しい。
【０１０４】
サブマウント４１のマウント面部４３には、図１〜図４に示される実施の形態と同様にして、第２接合層４２ａ，４２ｂが形成される。第２接合層４２ａ，４２ｂは、サブマウント４１のマウント面部４３の幅方向４４両端部間の中央部に間隔をあけて形成される。
【０１０５】
第１および第２半導体レーザ素子２１ｂ，２１ａは、前記端面部７１ａ，７１ｂが相互に臨むようにして、図１〜図４に示される実施の形態と同様にして、接合される。第１半導体レーザ素子２１ａと第２半導体レーザ素子２１ｂとの間の距離は、たとえば８０μｍ未満に選ばれる。以下、第１半導体レーザ素子２１ａと第２半導体レーザ素子２１ｂとの間の距離を、第１間隔Ｄ１１と表記することがある。
【０１０６】
本実施の形態では、第３距離Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ（ここに、Ｄ３ａ＝Ｄ３ｂ）が１０μｍ以上５０μｍ未満に選ばれ、第１間隔Ｄ１１が８０μｍ未満に選ばれる。第１半導体レーザ素子２１ａの光出射端面部５２ａの中心点と、第２半導体レーザ素子２１ｂの光出射端面部５２ｂの中心点との間の距離である第２間隔Ｄ１２は、１００μｍ程度に選ばれる。これによって第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂからのレーザ光は、光ピックアップなどにおいて１つの光学系を共用することができる。
【０１０７】
また本実施の形態では、第１領域３１ａ，３１ｂを外部に露出させた状態で、第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂに第１接合層２２ａ，２２ｂを形成する。これによって第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂをサブマウント４１に接合するときに、第１領域３１ａ，３１ｂを非接合領域とすることができる。
【０１０８】
発光領域２６ａ，２６ｂが前記端面部７１ａ，７１ｂに近接する部分に設けられる構成では、発光領域２６ａ，２６ｂに大きな歪みが生じやすい。非接合領域である第１領域３１ａ，３１ｂでは、第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂの内部に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂの発光領域２６ａ，２６ｂに生じる歪みを低減することができる。このように歪みが生じやすい構成であっても、歪みによる第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂのレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。
【０１０９】
図９は、本発明の実施のさらに他の形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置８０の製造手順を説明するための工程図であり、図１０は半導体レーザ装置８０の製造手順を説明するためのフローチャートである。本実施の形態は、前述の図１〜図４に示される実施の形態に類似するので、対応する部分については、同一の参照符を付して説明を省略する。
【０１１０】
ステップｃ１からステップｃ２に移り、半導体レーザ素子２１に第１接合層２２を形成する。ステップｃ２は、図２のステップａ２と同様である。
【０１１１】
ステップｃ３では、サブマウント４１のマウント面部４３に、エッチングによって凹部８１を形成し、さらに第２接合層４２を形成する。
【０１１２】
サブマウント４１のマウント面部４３には、図９（３）の上方から見た平面視において、少なくとも発光領域２６が形成される領域を含む領域に、凹部８１が形成される。このように凹部８１は、発光領域２６の近傍に形成される。凹部８１は、サブマウント４１のマウント面部４３の幅方向４４両側縁部４５ａ，４５ｂ間の中央部に形成される。この凹部８１が形成されたサブマウント４１のマウント面部４３に、第２接合層４２が形成される。第２接合層４２は、凹部８１を外部に露出させた状態で、形成される。
【０１１３】
凹部８１の幅Ｗ２１は、発光領域２６の幅Ｗ１よりも大きく、発光領域２６の幅Ｗ１の５倍以上３０倍未満に選ばれる。凹部８１の深さＡ１１は、第２接合層４２の厚さＡ２などに応じて、凹部８１の幅Ｗ２１の５倍以上１００倍未満に選ばれる。
【０１１４】
ステップｃ４では、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合する。半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するには、まず半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に位置決めして載置して、第１接合層２２と第２接合層４２とを接触させる。このとき半導体レーザ素子２１の発光領域２６とサブマウント４１の凹部８１は、厚み方向２３に並行する。半導体レーザ素子２１の幅方向２５ｂと、サブマウント４１の幅方向４４とは、相互に平行である。半導体レーザ素子２１の発光領域２６は、サブマウント４１の幅方向４４中央部に位置する。
【０１１５】
次に、半導体レーザ素子２１とサブマウント４１とは、相互に近接する方向に押圧される。これによって半導体レーザ素子２１に形成される第１接合層２２と、サブマウント４１に形成される第２接合層４２とは、相互に近接する方向に押圧された状態となる。このとき第１接合層２２および第２接合層４２は、５ＭＰａ以上２０ＭＰａ未満の圧力で押付けられ、好ましくは１０ＭＰａで押付けられる。このような状態で、前述の図１〜図４に示される実施の形態と同様にして半導体レーザ素子２１がサブマウント４１に接合される。
【０１１６】
こうしてステップｃ５では、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に接合するための一連の工程を終了する。このようにして半導体レーザ素子２１およびサブマウント４１を含む半導体レーザ装置８０が得られる。
【０１１７】
本実施の形態では、サブマウント４１のマウント面部４３に凹部８１を形成する。この凹部８１と、半導体レーザ素子２１の発光領域２６とを厚み方向２３に並行させて配置する。第２接合層４２は、押圧された状態で溶融するので、半導体レーザ素子２１の厚み方向２３に垂直な方向に拡がる。この第２接合層４２の一部は、凹部８１に流れ込む。したがって半導体レーザ素子２１とサブマウント４１とに挟まれる領域のうち、発光領域２６の近傍に空間８２を形成することができ、これによって半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａのうちで、サブマウント４１の凹部８１に対向する部分を非接合領域とすることができる。
【０１１８】
さらに凹部８１の深さＡ１１は、凹部８１の幅Ｗ２１の５倍以上１００倍未満に選ばれる。これによって空間８２を確実に形成することができる。
【０１１９】
５倍未満では、溶融した第２接合層４２が流れ込むことによって、空間８２がなくなる。１００倍以上では、凹部８１の形成に時間がかかる。
【０１２０】
サブマウント４１に接合される半導体レーザ素子２１には、溶融していた第２接合層４２の凝固に伴って、半導体レーザ素子２１と第２接合層４２との熱膨張率の違いに起因する応力が発生し、これによって歪みが生じる。この歪みが半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じることによって、半導体レーザ素子２１の特性、たとえば半導体レーザ素子２１から出射されるレーザ光の波長などが変化してしまう。
【０１２１】
非接合領域では、半導体レーザ素子２１がサブマウント４１に拘束されないので、半導体レーザ素子２１の内部に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって、発光領域２６に生じる歪みを低減して、歪みによる半導体レーザ素子２１のレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。また半導体レーザ素子２１の寿命を長くすることができる。また空間８２は、前述のように発光領域２６の近傍に形成されるので、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを効果的に低減することができる。
【０１２２】
凹部８１の幅Ｗ２１は、発光領域２６の幅Ｗ１の５倍以上３０倍未満に選ばれる。これによって仮に位置決めの精度が前記第２の従来の技術よりも低くても、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを低減することができる。５倍未満では、空間８２が小さくなり、半導体レーザ素子２１の発光領域２６に生じる歪みを効果的に低減することができない。３０倍以上では、非接合領域が大きくなり、半導体レーザ素子２１をサブマウント４１に確実に接合することができない。また半導体レーザ素子２１で発生する熱がサブマウント４１に効率よく伝達することができない。
【０１２３】
本実施の形態では、半導体レーザ素子２１のマウント面部２８ａの全面にわたって、第１接合層２２が形成されてもよい。この場合でも、発光領域２６に生じる歪みを低減することができる。
【０１２４】
本発明の実施のさらに他の形態では、凹部８１は、サブマウント４１のマウント面部４３のうちで、第２領域６２が臨む領域を含む部分に形成される。この実施の形態では、光出射端面部５２で発生する熱は、第１接合層２２および第２接合層４２を介して、効率よくサブマウント４１に伝達することができる。これによって熱が特に発生しやすい光出射端面部５２の温度の上昇が防がれる。
【０１２５】
また前述の図９および図１０に示される実施の形態では、１つのサブマウント４１に対して１つの半導体レーザ素子２１を接合するが、本発明の実施のさらに他の形態では、サブマウント４１のマウント面部４３に２つの凹部８１を形成し、図８に示される実施の形態のように、サブマウント４１に第１および第２半導体レーザ素子２１ａ，２１ｂを接合する。この実施の形態では、図８に示される実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【０１２６】
前述の実施の各形態では、半導体レーザ素子２１は、利得導波形である狭電極形のストライプ構造を有するが、半導体レーザ素子２１のストライプ構造は、狭電極形だけに限定されない。各ストライプ構造における発光領域２６の幅Ｗ１は、いずれも１μｍ以上５μｍ以下である。
【０１２７】
また前述の実施の各形態では、第１接合層はＡｕから成るが、第１接合層は、Ａｕと同じ程度の電気伝導性、熱伝導性、および第２接合層との濡れ性を有していればよく、たとえばＡｌから成っていてもよい。また第１接合層の形成方法は、前述の図１〜図４に示される実施の形態で説明した方法だけに限定されず、必要な精度が得られる方法を適宜選択すればよい。
【０１２８】
また前述の実施の各形態では、第２接合層はＡｕ−Ｓｎ系金属であるろう材から成るが、第２接合層は、Ｉｎ系金属であるろう材からなっていてもよい。
【０１２９】
また前述の実施の各形態では、サブマウントはＳｉから成るが、サブマウントは、ＳｉＣ、Ｃｕまたはダイヤモンドなどから成っていてもよい。サブマウントの材質は、熱伝導性および放熱性などを考慮して、半導体レーザ素子の出力などの性能に応じて適宜選択される。また本発明の実施のさらに他の形態では、半導体レーザ素子が接合される基台を、ヒートシンクとしての前記サブマウントに代えて、ステムであってもよい。
【０１３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、半導体レーザ素子の発光領域が近接する厚み方向一方側の表面部に、この表面部の少なくとも一部を外部に露出させた状態で第１接合層を形成することによって、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記外部に露出させた少なくとも一部を非接合領域とすることができる。この非接合領域では、半導体レーザ素子が基台に拘束されないので、半導体レーザ素子に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって半導体レーザ素子の発光領域に生じる歪みを低減して、歪みによる半導体レーザ素子のレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。
【０１３１】
また前記半導体レーザ素子の表面部に第１接合層を形成し、半導体レーザ素子を基台の第２接合層に対して所望の位置に配置すればよいので、前記第２の従来の技術のような精密な位置決めを必要とせずに、発光領域の歪みを低減し、これによって前述の従来の技術に比べて、基台への半導体レーザ素子の接合工程における処理速度を高め、製造コストを低くすることができる。
【０１３２】
また本発明によれば、前記半導体レーザ素子の表面部に、この表面部のうちで発光領域の近傍を外部に露出させた状態で第１接合層を形成することによって、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【０１３３】
また本発明によれば、前記半導体レーザ素子の表面部に、この表面部のうちで発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部を外部に露出させた状態で第１接合層を形成することによって、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。また半導体レーザ素子がレーザ光を出射するとき、光出射端面部で発生する熱は、第１および第２接合層を介して、効率よく基台に伝達する。したがって熱が特に発生しやすい光出射端面部の温度の上昇が防がれる。
【０１３４】
また本発明によれば、半導体レーザ素子の厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域と、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部との間の距離が、１０μｍ以上５０μｍ未満に選ばれる。これによって、たとえば光ピックアップなどにおいて２つの半導体レーザ素子からのレーザ光が１つの光学系を共用することができる半導体レーザ装置を実現することができる。
【０１３５】
また本発明によれば、第２接合層は、他の金属、たとえばＳｎ−Ｐｂ系金属などに比べて力学強度が高いＡｕ−Ｓｎ系金属から成るので、半導体レーザ素子を基台に確実に接合することができる。
【０１３６】
また本発明によれば、基台の表面部に凹部を形成し、この凹部が形成された基台の表面部に、凹部を外部に露出させた状態で第２接合層を形成する。この基台に、半導体レーザ素子の発光領域と基台の凹部とを厚み方向に並行させて配置して、第１接合層が形成された半導体レーザ素子を接合する。厚み方向に垂直な方向に拡がる溶融した第２接合層の一部は、基台の凹部に流れ込む。
【０１３７】
したがって本発明では、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記基台の凹部と対向する部分を非接合領域とすることができる。この非接合領域では、半導体レーザ素子に生じる歪みエネルギを解放することができ、これによって、半導体レーザ素子の発光領域に生じる歪みを低減して、歪みによる半導体レーザ素子のレーザ光発振特性のばらつきが抑制され、レーザ光発振に対する信頼性が向上される。
【０１３８】
また凹部を適切に形成することによって、仮に位置決めの精度が前記第２の従来の技術よりも低くても、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで前記発光領域の近傍を表面部領域とすることができ、発光領域に生じる歪みを低減することができる。
【０１３９】
また本発明によれば、基台の表面部のうちで発光領域の近傍に、凹部を形成することによって、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。
【０１４０】
また本発明によれば、基台の表面部のうちで発光領域の近傍で、かつ半導体レーザ素子の前記第１方向両端部間の中間部に、凹部を形成することによって、半導体レーザ素子を基台に接合するときに、前記半導体レーザ素子の表面部のうちで、前記発光領域の近傍を非接合領域とすることができる。したがって発光領域に生じる歪みを、効果的に低減することができる。また半導体レーザ素子がレーザ光を出射するとき、光出射端面部で発生する熱は、第１および第２接合層を介して、効率よく基台に伝達する。したがって熱が特に発生しやすい光出射端面部の温度の上昇が防がれる。
【０１４１】
また本発明によれば、半導体レーザ素子の厚み方向に垂直な第１方向に延びる発光領域と、半導体レーザ素子の前記第１方向および厚み方向を含む平面に垂直な第２方向一方側の端面部との間の距離が、１０μｍ以上５０μｍ未満に選ばれる。これによって、たとえば光ピックアップなどにおいて２つの半導体レーザ素子からのレーザ光が１つの光学系を共用することができる半導体レーザ装置を実現することができる。
【０１４２】
また本発明によれば、第２接合層は、他の金属、たとえばＳｎ−Ｐｂ系金属などに比べて力学強度が高いＡｕ−Ｓｎ系金属から成るので、半導体レーザ素子を基台に確実に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置２０の製造手順を説明するための工程図である。
【図２】半導体レーザ装置２０の製造手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１（１）に示される半導体レーザ素子２１および第１接合層２２を厚み方向２３一方側から見た平面図である。
【図４】光弾性法によって観察された半導体レーザ素子２１内部に発生する応力の様子を示す図である。
【図５】本発明の実施の他の形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置６０の製造手順を説明するための工程図である。
【図６】半導体レーザ装置６０の製造手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】図５（１）に示される半導体レーザ素子２１および第１接合層６１を厚み方向２３一方側から見た平面図である。
【図８】本発明の実施のさらに他の形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置７０の構成を簡略化して示す正面図である。
【図９】本発明の実施のさらに他の形態の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置８０の製造手順を説明するための工程図である。
【図１０】半導体レーザ装置８０の製造手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第１の従来の技術の半導体レーザ装置の製造方法によって製造された半導体レーザ装置１の構成を簡略化して示す正面図である。
【図１２】半導体レーザ装置１の半導体レーザ素子２および第１接合層３をヒートシンク４側から見た底面図である。
【図１３】光弾性法によって観察された半導体レーザ素子２の内部に発生する応力の様子を示す図である。
【図１４】図１１に示される半導体レーザ装置１の製造方法に類似する製造方法によって製造された他の半導体レーザ装置８の構成を簡略化して示す図である。
【図１５】光弾性法によって観察された半導体レーザ素子２ａ，２ｂの内部に発生する応力の様子を示す図である。
【符号の説明】
２０，６０，７０，８０  半導体レーザ装置
２１  半導体レーザ素子
２２，６１  第１接合層
２５ａ  長手方向
２５ｂ  幅方向
２６  発光領域
２８ａ  半導体レーザ素子２１のマウント面部
２９  投影領域
３０  近傍領域
３１  第１領域
４１  サブマウント
４２  第２接合層
４３  サブマウント４１のマウント面部
５２  光出射端面部
６２  第２領域
７１ａ，７１ｂ  端面部
８１  凹部
８２  空間
【図１】
2004335860.tif 000003
【図２】
2004335860.tif 000004
【図３】
2004335860.tif 000005
【図４】
2004335860.tif 000006
【図５】
2004335860.tif 000007
【図６】
2004335860.tif 000008
【図７】
2004335860.tif 000009
【図８】
2004335860.tif 000010
【図９】
2004335860.tif 000011
【図１０】
2004335860.tif 000012
【図１１】
2004335860.tif 000013
【図１２】
2004335860.tif 000014
【図１３】
2004335860.tif 000015
【図１４】
2004335860.tif 000016
【図１５】
2004335860.tif 000017