(57)【要約】      （修正有）【課題】フリップチップボンディング時に加えられる熱的ストレスおよび機械的ストレスを効果的に分散でき、リッジウェーブガイド全体にわたって均一な光放出がおきる半導体レーザーダイオード及びその組立体をを提供する。【解決手段】第１物質層１２０、活性層１３０、第２物質層１４０を含む半導体レーザーダイオード１００ａにおいて、第２物質層１４０の上層部にリッジ状に形成されて第２物質層１４０の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、そのチャンネルを通じて第２物質層１４０の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイド２００と、リッジウェーブガイド２００の一側に位置し、少なくともリッジウェーブガイド２００と同じ高さを有する第１突出部２１０と、を含む半導体レーザーダイオード１００ａ。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重物質層である第１物質層と第２物質層、及び前記第１物質層と前記第２物質層間に介されて光放出が起きる活性層を含む半導体レーザーダイオードにおいて、
前記第２物質層の上層部にリッジ状に形成されて前記第２物質層の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、前記チャンネルを通じて前記第２物質層の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイドと、
前記リッジウェーブガイドの一側に位置し、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１突出部と、を含む半導体レーザーダイオード。
【請求項２】
前記第１突出部の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項３】
前記リッジウェーブガイドの他側には、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第２突出部がさらに備えられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項４】
前記第２突出部の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項５】
前記第１突出部と前記第２突出部とはその高さが同じであることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項６】
前記第１突出部と前記第２突出部との高さの差は０．５μｍ以内であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項７】
前記第２突出部は、前記第１物質層の最下層物質層が露出されるようにエッチングされた凹部により前記リッジウェーブガイドと隔離され、
前記第２突出部の最上層は、前記第１物質層の最下層物質層と電気的に連結された第１電極層であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項８】
前記リッジウェーブガイドの他側には前記第１物質層の最下層物質層が露出された露出面が備えられ、
前記露出面には少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１電極層が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項９】
前記第１突出部と前記第１電極層とはその高さが同じであることを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項１０】
前記第１突出部と前記第１電極層との高さの差は０．５μｍ以内であることを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項１１】
前記第１電極層の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザーダイオード。
【請求項１２】
多重物質層である第１物質層と第２物質層、及び前記第１物質層と前記第２物質層間に介されて光放出が起きる活性層を含む半導体レーザーダイオードと、前記半導体レーザーダイオードとフリップチップボンディングされるサブマウントとを含む半導体レーザーダイオード組立体において、
前記半導体レーザーダイオードは、
前記第２物質層の上層部にリッジ状に形成されて前記第２物質層の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、前記チャンネルを通じて前記第２物質層の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイドと、
前記リッジウェーブガイドの一側に位置し、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１突出部と、
前記リッジウェーブガイドの他側に少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有するように設けられ、その最上層物質層が前記第１物質層の最下層物質層と電気的に接続される第１電極層である第２突出部と、を具備し、
前記サブマウントは、
基板と、前記基板の一側面に設けられるものであって、前記第１突出部及び前記リッジウェーブガイドと接合される第１ソルダ層と、前記第２突出部と接合される第２ソルダ層とを具備し、前記第１ソルダ層と前記第２ソルダ層とはその高さが実質的に同じであることを特徴とする半導体レーザーダイオード組立体。
【請求項１３】
前記第２突出部の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザーダイオード組立体。
【請求項１４】
前記第１突出部と前記第２突出部とはその高さが同じであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザーダイオード組立体。
【請求項１５】
多重物質層である第１物質層と第２物質層、及び前記第１物質層と前記第２物質層間に介されて光放出が起きる活性層を含む半導体レーザーダイオードと、前記半導体レーザーダイオードとフリップチップボンディングされるサブマウントとを含む半導体レーザーダイオード組立体において、
前記半導体レーザーダイオードは、
前記第２物質層の上層部にリッジ状に形成されて前記第２物質層の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、前記チャンネルを通じて前記第２物質層の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイドと、
前記リッジウェーブガイドの一側に位置し、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１突出部と、
前記リッジウェーブガイドの他側に少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有するように設けられ、その最上層物質層が前記第１物質層の最下層物質層と電気的に接続される第１電極層と、を具備し、
前記サブマウントは、
基板と、前記基板の一側面に設けられるものであって、前記第１突出部及び前記リッジウェーブガイドと接合される第１ソルダ層と、前記第１電極層と接合される第２ソルダ層とを具備し、前記第１ソルダ層と前記第２ソルダ層とはその高さが実質的に同じであることを特徴とする半導体レーザーダイオード組立体。
【請求項１６】
前記第１電極層の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザーダイオード組立体。
【請求項１７】
前記第１突出部と前記第２電極層とはその高さが同じであることを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザーダイオード組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザーダイオードに関し、特に、リッジウェーブガイドを具備した半導体レーザーダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録の高密度化に対する必要性が増大するにつれて可視光半導体レーザーダイオードに対する需要もまた増加しつつある。これに伴い、可視光レーザー発振が可能な多様な形態の化合物半導体レーザーダイオードが登場しており、そのうちＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザーダイオードは、遷移方式がレーザー発振確率の高い直接遷移型であり、かつ青色レーザー発振が可能であるという特性のために特に注目されている。
【０００３】
図１は、ｎ型及びｐ型電極が同じ方向に形成され、リッジウェーブガイドが備えられた従来のＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザーダイオードの断面図である。
【０００４】
図１を見れば、サファイア基板１０上にｎ型物質層２０、光放出がおきる活性層３０、ｐ型物質層４０が順に備えられ、ｐ型物質層４０の上面にはリッジウェーブガイド７０が備えられる。リッジウェーブガイド７０は、ｐ型物質層４０の上面からやや突出して形成される。リッジウェーブガイド７０は、ｐ型物質層４０が狭いストライプ状に露出されるように形成されたチャンネル７１と、このチャンネル７１を通じてｐ型物質層４０と接触されるｐ型電極層５０とを含む。より詳細には、参照符号２はｐ型物質層４０ではなく、チャンネル７１を定義するために形成される電流制限層である。
【０００５】
ｎ型電極層６０は、ｎ型物質層２０の最下層物質層２１に電流を供給するものであって、ｎ型物質層２０の最下層物質層２１が露出されるように除去された露出面２２上に形成される。
【０００６】
このような構成によれば、ｐ型電極層５０の上面、すなわち、リッジウェーブガイド７０の上面７２とｎ型電極層６０とは高さｈ１だけ段差がつけられる。
【０００７】
一般的に半導体レーザーダイオードのレーザー発振のための臨界電流及びレーザーモードの安定性は温度と密接な関係があり、温度が高まるにつれて両者の特性はいずれも低下する。したがって、レーザー発振中に活性層で発生する熱を除去してレーザーダイオードの温度が高まることを防止する必要があるが、前記の従来技術によるＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザーダイオードの場合、基板の熱伝導性が非常に低いため（サファイアの場合、０．５Ｗ／ｃｍＫ程度）、大部分の熱はリッジを通じてのみ放出される。しかし、リッジを通じる熱放出は限定的であって効果的な熱放出がなされ難く、したがって、レーザーダイオードの温度上昇を防止して素子の特性低下を防止するには限界がある。
【０００８】
これに伴い、図１に図示された従来技術による半導体レーザーダイオードの場合、図２に図示されたように、フリップチップボンディング技術を利用して活性層で発生する熱の放出を誘導している。
【０００９】
図２を参照すれば、参照符号８０は従来技術によるＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザーダイオードである。参照番号９０は熱放出構造体であるサブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）、９１は基板、９２ａ及び９２ｂはそれぞれ第１及び第２金属層、９３ａ及び９３ｂはそれぞれ半導体レーザーダイオード８０のｎ型電極層６０及びｐ型電極層５０と溶融接合される第１及び第２ソルダ層である。
【００１０】
このように、半導体レーザーダイオードを別途に設けられた熱放出構造体であるサブマウントにボンディングすることによって熱放出効率を高めうる。
【００１１】
ところで、図２に図示されたように、ｐ型電極層５０とｎ型電極層６０との段差ｈ１を補償するために第１ソルダ層９３ａの厚さが第２ソルダ層９３ｂの厚さより段差ｈ１だけさらに厚い。このように第１及び第２ソルダ層９３ａ、９３ｂの厚さが相異なればこれら両者が同時に溶融されずに時間差をおいて溶融される可能性がある。
【００１２】
また、第１及び第２ソルダ層９３ａ、９３ｂは普通金属合金で製造されるが、その化学的構成比がすこしだけ変わっても溶融温度が急激に変わる。サブマウント９０の製造工程上、第１及び第２ソルダ層９３ａ、９３ｂの厚さが相異なる場合には第１及び第２ソルダ層９３ａ、９３ｂを単一工程で製造できず、二つの工程に分離するしかないが、この場合には第１及び第２ソルダ層９３ａ、９３ｂの化学的構成比が互いに異なる可能性がある。
【００１３】
リッジウェーブガイド７０は、ｐ型電極層５０から突出したものであって、図２には多少誇張されて図示されているが、その幅Ｗ１が数μｍにすぎない。したがって、サブマウント９０と接合される時、熱ストレスがリッジウェーブガイド７０に集中してしまう。また。前述したような原因により、第１ソルダ層９３ａと第２ソルダ層９３ｂとが時間差をおいて溶融接合されれば、サブマウント９０がいずれか一側に傾くことがあり、この時の機械的なストレスが狭いリッジウェーブガイド７０に集中してしまう。
【００１４】
このようにストレスがリッジウェーブガイド７０に集中する場合には、リッジウェーブガイド７０下部の活性層３０での光放出に影響を及ぼす。
【００１５】
図３は、ストライプ状のリッジウェーブガイド７０の長手方向Ａに沿ってレーザーが発光される形態を撮影した平面写真である。図３を見れば、リッジウェーブガイド７０の長手方向Ａに沿って光が均一に発光されずに局部的に切れて不均一な発光がおきることが確認できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、サブマウントとフリップチップボンディングされる時、リッジウェーブガイドに集中するストレスを分散できるように改善された半導体レーザーダイオードを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述した目的を達成するための本発明の半導体レーザーダイオードは、多重物質層である第１物質層と第２物質層、及び前記第１物質層と前記第２物質層間に介されて光放出が起きる活性層を含む半導体レーザーダイオードにおいて、前記第２物質層の上層部にリッジ状に形成されて前記第２物質層の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、前記チャンネルを通じて前記第２物質層の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイドと、前記リッジウェーブガイドの一側に位置し、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１突出部と、を含む。
【００１８】
ここで、前記第１突出部の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことが望ましい。
【００１９】
また、前記リッジウェーブガイドの他側には、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第２突出部がさらに備えられる。この時、前記第２突出部の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことが望ましく、前記第１突出部と前記第２突出部とはその高さが同じであることが望ましい。前記第１突出部と前記第２突出部との高さの差がある場合、その差は０．５μｍ以内であることが望ましい。
【００２０】
また、前記第２突出部は、前記第１物質層の最下層物質層が露出されるようにエッチングされた凹部により前記リッジウェーブガイドと隔離され、前記第２突出部の最上層は、前記第１物質層の最下層物質層と電気的に連結された第１電極層であることが望ましい。
【００２１】
前記リッジウェーブガイドの他側には前記第１物質層の最下層物質層が露出された露出面が備えられ、前記露出面には少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１電極層が備えられる。この第１電極層は前記第２突出部と同じ役割をする。ここで、前記第１突出部と前記第１電極層とはその高さが同じであることが望ましく、前記第１電極層の幅は前記リッジウェーブガイドの幅より広いことが望ましい。前記第１突出部と前記第１電極層との高さ差がある場合、その差は０．５μｍ以内であることが望ましい。
【００２２】
また、本発明による半導体レーザーダイオード組立体は、多重物質層である第１物質層と第２物質層、及び前記第１物質層と前記第２物質層間に介されて光放出が起きる活性層を含む半導体レーザーダイオードと、前記半導体レーザーダイオードとフリップチップボンディングされるサブマウントとを含む半導体レーザーダイオード組立体において、前記半導体レーザーダイオードは、前記第２物質層の上層部にリッジ状に形成されて前記第２物質層の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、前記チャンネルを通じて前記第２物質層の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイドと、前記リッジウェーブガイドの一側に位置し、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１突出部と、前記リッジウェーブガイドの他側に少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有するように設けられ、その最上層物質層が前記第１物質層の最下層物質層と電気的に接続される第１電極層である第２突出部と、を具備し、前記サブマウントは、基板と、前記基板の一側面に設けられるものであって、前記第１突出部及び前記リッジウェーブガイドと接合される第１ソルダ層と、前記第２突出部と接合される第２ソルダ層とを具備し、前記第１ソルダ層と前記第２ソルダ層とはその高さが実質的に同じであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の他の特徴による半導体レーザーダイオード組立体は、多重物質層である第１物質層と第２物質層、及び前記第１物質層と前記第２物質層間に介されて光放出が起きる活性層を含む半導体レーザーダイオードと、前記半導体レーザーダイオードとフリップチップボンディングされるサブマウントとを含む半導体レーザーダイオード組立体において、前記半導体レーザーダイオードは、前記第２物質層の上層部にリッジ状に形成されて前記第２物質層の最上層物質層が限定的に露出されるチャンネルを定義し、前記チャンネルを通じて前記第２物質層の最上層物質層と接触される第２電極層が形成されたリッジウェーブガイドと、前記リッジウェーブガイドの一側に位置し、少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有する第１突出部と、前記リッジウェーブガイドの他側に少なくとも前記リッジウェーブガイドと同じ高さを有するように設けられ、その最上層物質層が前記第１物質層の最下層物質層と電気的に接続される第１電極層と、を具備し、前記サブマウントは、基板と、前記基板の一側面に設けられるものであって、前記第１突出部及び前記リッジウェーブガイドと接合される第１ソルダ層と、前記第１電極層と接合される第２ソルダ層とを具備し、前記第１ソルダ層と前記第２ソルダ層とはその高さが実質的に同じであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による半導体レーザーダイオード及び半導体レーザーダイオード組立体によれば、次のような効果を得られる。
【００２５】
フリップチップボンディング時に加えられる熱的ストレスをリッジウェーブガイドに隣接して設けられた第１突出部に分散できる。また、第２突出部をさらに具備することによってサブマウントのソルダ層の溶融時間差による機械的ストレスを効果的に分散できる。これにより、リッジウェーブガイド全体にわたって均一な光放出がおきる半導体レーザーダイオード及びその組立体を具現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【００２７】
図４は、本発明による半導体レーザーダイオードの一実施例を示す斜視図である。図４は、本発明による半導体レーザーダイオード組立体の特徴を明確に図示するために多少誇張されて表現されたものである。本実施例の半導体レーザーダイオードはＧａＮ系列ＩＩＩ−Ｖ族窒化物の半導体レーザーダイオードである。
【００２８】
図４を見れば、半導体レーザーダイオード１００ａは、基板１１０上に順に積層された第１物質層１２０と活性層１３０及び第２物質層１４０を含む。
【００２９】
基板１１０は、ＧａＮまたはＳｉＣなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層基板、またはサファイア基板のような高抵抗性基板でありうる。
【００３０】
活性層１３０は電子−正孔などのキャリア再結合により光放出がおきる物質層であって、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造を有するＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層であることが望ましく、そのうちでもＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）層であることがさらに望ましい。それ以外に、活性層１３０は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層にインジウムを所定の割合で含有する物質層、例えば、ＩｎＧａＮ層でもよい。
【００３１】
第１物質層１２０は、基板１１０の上面から順に積層形成されるバッファ層１２１、第１クラッド層１２２、及び第１導波層１２３を含む。第２物質層１４０は、活性層１３０の上面から順に積層形成される第２導波層１４１、第２クラッド層１４２、及びキャップ層１４３を含む。第１物質層１２０の最下層物質層はバッファ層１２１であり、第２物質層１４０の最上層物質層はキャップ層１４３である。
【００３２】
バッファ層１２１は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体よりなるｎ型物質層または不純物を注入していない（Ｕｎｄｏｐｅｄ）物質層であって、ｎ−ＧａＮ層であることが望ましい。
【００３３】
キャップ層１４３は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｐ型導電性不純物がドーピングされた直接遷移型であることが望ましく、そのうちでもｐ−ＧａＮ層がさらに望ましい。また、バッファ層１２１と同じくＧａＮ層、アルミニウムやインジウムを所定の割合で含有するＡｌＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層であってもよい。
【００３４】
第１及び第２導波層１２３、１４１はＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、それぞれｎ−ＧａＮ層及びｐ−ＧａＮ層であることが望ましい。第１及び第２導波層１２３、１４１は活性層１３０に比べて屈折率が低く、第１クラッド層１２２及び後述する第２クラッド層１４２よりは屈折率が高い。
【００３５】
第１クラッド層１２２はｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層であり、第２クラッド層１４２はドーピング物質がｐ型であることを除いては第１クラッド層１２２と同じ物質層である。
【００３６】
活性層１３０にレーザー発振を誘導するために、第１物質層１２０の最下層物質層であるバッファ層１２１と第２物質層１４０の最上層物質層であるキャップ層１４３とにそれぞれ電気的に接続される第１電極層及び第２電極層として、ｎ型電極層１９０ａ及びｐ型電極層１７０が設けられる。参照符号１６０は、ｐ型電極層１７０をキャップ層１４３と限定的に接触させるための通路であるチャンネル１８０を定義する電流制限層である。
【００３７】
図４の左側部分を見れば、キャップ層１４３が第１及び第２領域１４３ａ、１４３ｂに区切られている。電流制限層１６０は、キャップ層１４３と、部分的に露出された第２クラッド層１４２とを覆う。電流制限層１６０のうちキャップ層１４３の第１領域１４３ａの上部はキャップ層１４３が露出されるように除去される。これにより、ｐ型電極層１７０がキャップ層１４３と限定的に接触されるチャンネル１８０が形成される。チャンネル１８０にはコンタクト層１７１が満たされ、その上面及び電流制限層１６０の上面にはボンディングメタル層１７２が形成される。以下で、ｐ型電極層１７０は、コンタクト層１７１とボンディングメタル層１７２とを共に称することとする。
【００３８】
前述したようにｐ型電極層１７０まで形成されれば、キャップ層１４３の第１領域１４３ａ側にはリッジウェーブガイド２００が、第２領域１４３ｂ側には第１突出部２１０がそれぞれ形成される。
【００３９】
第１突出部２１０は、リッジウェーブガイド２００の幅Ｗ２よりは大きく形成されることが望ましい。図４には多少誇張されて表現されているが、リッジウェーブガイド２００の幅Ｗ２は数μｍにすぎない。普通、半導体レーザーダイオード１００ａの幅Ｗ４は約２００μｍ程度である。第１突出部２１０は、リッジウェーブガイド２００の一側に約１０μｍ程度離れてその幅Ｗ３が約５０〜１００μｍ程度になるように形成される。第１突出部２１０の幅Ｗ３はリッジウェーブガイド２００の幅Ｗ２より大きく形成することが望ましく、前述した範囲に限定されることではない。
【００４０】
第１突出部２１０の上面２１１は、少なくともリッジウェーブガイド２００の上面２０１と同じ高さになるように形成されることが望ましく、それよりやや高いことがさらに望ましい。例えば、コンタクト層１７１を形成する時、その上面がキャップ層１４３の第２領域１４３ｂ上に形成された電流制限層１６０の上面と同一またはそれよりやや低くなるように形成し、その上にボンディングメタル層１７２を均一な厚さで形成すればよい。その他にもボンディングメタル層１７２を形成する時、キャップ層１４３の第１領域１４３ａ側より第２領域１４３ｂ側をさらに厚くするなど多様な方案が考慮できる。
【００４１】
なお、このような同じ構成による作用効果を説明する。
【００４２】
図５は、本発明による半導体レーザーダイオード組立体の一実施例であって、図４に示された実施例による半導体レーザーダイオードとサブマウントとがフリップチップボンディングされた状態を示す断面図である。
【００４３】
サブマウント４１０は、レーザー発振中に活性層で発生する熱により半導体レーザーダイオード１００ａの温度が高まることを防止するための熱放出構造体である。
【００４４】
図５を参照すれば、参照符号４１１は基板、参照符号４１２ａ、４１２ｂはそれぞれ第１及び第２金属層、参照符号４１３ａ、４１３ｂはそれぞれ第１及び第２ソルダ層である。
【００４５】
基板４１１は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮまたはこれに準じる熱伝逹係数を有する絶縁物質で形成されることが望ましい。第１及び第２金属層４１２ａ、４１２ｂはＡｕ／Ｃｒ合金またはこれに準じる金属物質で形成されることが望ましい。第１及び第２ソルダ層４１３ａ、４１３ｂはＡｕ／Ｓｎ合金またはこれに準じる金属物質で形成されることが望ましい。
【００４６】
半導体レーザーダイオード１００ａがサブマウント４１０と接合される時、第１ソルダ層４１３ａはｎ型電極層１９０ａと、第２ソルダ層４１３ｂはｐ型電極層１７０とそれぞれ溶融接合される。本実施例による半導体レーザーダイオード１００ａでは、ｐ型電極層１７０側にリッジウェーブガイド２００及び第１突出部２１０がそれぞれ設けられているので、第２ソルダ層４１３ｂはリッジウェーブガイド２００及び第１突出部２１０と接合される。
【００４７】
前述したように、図１に図示された従来の半導体レーザーダイオード８０の場合、ｐ型電極層５０側にはその幅が数μｍに過ぎないリッジウェーブガイド７０だけ突出しているため、サブマウント９０が接合される時に突出したリッジウェーブガイド７０に熱的、機械的ストレスが集中して図３に図示されたような不均一な光放出を誘発してしまう。
【００４８】
図４及び図５に図示されたように本実施例による半導体レーザーダイオード１００ａの場合には、リッジウェーブガイド２００の一側にその高さが少なくともリッジウェーブガイド２００と同じ第１突出部２１０が形成されている。したがって、半導体レーザーダイオード１００ａとサブマウント４１０とが接合される時、第２ソルダ層４１３ｂが第１突出部２１０とリッジウェーブガイド２００とに同時に、または少なくとも第１突出部２１０に先に接触される。その後に第２ソルダ層４１３ｂが溶融されつつリッジウェーブガイド２００及び第１突出部２１０と自然に接合される。
【００４９】
このように、本実施例による半導体レーザーダイオードによれば、フリップチップボンディング時に加えられる熱的ストレスがリッジウェーブガイド２００に隣接して設けられた第１突出部２１０に分散される。したがって、ストレスがリッジウェーブガイドに集中することによって発生する不均一な光放出を防止できる。また、第１ソルダ層４１３ａと第２ソルダ層４１３ｂとがその厚さ差により時間差をおいて溶融されるとしても、リッジウェーブガイド２００より広い幅を有する第１突出部２１０側に機械的ストレスが分散されてリッジウェーブガイド２００にのみストレスが集中することを防止できる。
【００５０】
図６は、本発明による半導体レーザーダイオードの他の実施例を示す斜視図である。図６に使われた参照符号のうち図４に使われた参照符号と同じものは同じ構成要素を示す。
【００５１】
本実施例の半導体レーザーダイオード１００ｂでは、リッジウェーブガイド２００の他側、すなわち第１突出部２１０の反対側に第２突出部２２０がさらに備えられている。
【００５２】
図６を見れば、第２突出部２２０は、バッファ層１２１が露出されるようにエッチングされた凹部２３０によりリッジウェーブガイド２００と隔離される。第２突出部２２０は基板１１０から第１物質層１２０、活性層１３０、第２物質層１４０、及び電流制限層１６０が積層され、その上にバッファ層１２１と電気的に接続されるｎ型電極層１９０ｂが形成された構造である。ｎ型電極層１９０ｂは第２突出部２２０の最上層に位置し、凹部２３０の底面２３１まで延びてバッファ層１２１と接触される。
【００５３】
第２突出部２２０の上面２２１は少なくともリッジウェーブガイド２００の上面２０１と同じ高さになるように形成されることが望ましく、それより若干高いことがさらに望ましい。図６に図示されたように、第２突出部２２０の最上層は、バッファ層１２１と電気的に連結されたｎ型電極層１９０ｂであることが望ましい。また、第２突出部２２０は第１突出部２１０と同じ高さになるように形成されることが望ましく、第１突出部２１０と第２突出部２２０との高さが相異なる場合にはその高さ差は０．５μｍ以内であることが望ましい。
【００５４】
図７は、本発明による半導体レーザーダイオード組立体の他の実施例であって、図６に図示された実施例による半導体レーザーダイオードとサブマウントとがフリップチップボンディングされた状態を示す断面図である。
【００５５】
図７を見れば、サブマウント４２０は基板４２１、第１及び第２金属層４２２ａ、４２２ｂ、第１及び第２ソルダ層４２３ａ、４２３ｂを含む。図５に図示されたサブマウント４１０と異なる点は、ｎ型電極１９０ｂが第２突出部２２０の最上層に形成されており、第１突出部２１０と第２突出部２２０との高さがほぼ同一であるので、第１ソルダ層４２３ａと第２ソルダ層４２３ｂとの高さが同一であるという点である。また、この場合に第１ソルダ層４２３ａと第２ソルダ層４２３ｂとの厚さも同じであることが望ましい。この場合に、図２に図示されたサブマウント９０とは違って第１ソルダ層４２３ａと第２ソルダ層４２３ｂとを単一工程で形成できるので、その化学的構成比をほぼ同一にすることができる。
【００５６】
このような構成によれば、半導体レーザーダイオード１００ｂをサブマウント４２０と接合する時、リッジウェーブガイド２００より幅の広い第１突出部２１０に熱的ストレスが分散されうる。また、第１ソルダ層４２３ａと第２ソルダ層４２３ｂとの厚さがほぼ同一であるので、第１ソルダ層４２３ａと第２ソルダ層４２３ｂとの不均一な溶融が発生する可能性を減らしうる。したがって、第１ソルダ層４２３ａと第２ソルダ層４２３ｂとの不均一な溶融によりリッジウェーブガイド２００に加えられる機械的ストレスを大幅減らしうる。また、リッジウェーブガイド２００に比べて幅の広い第１突出部２１０と第２突出部２２０とが両側でサブマウント４２０を支持しているため、さらに安定したフリップチップボンディングが可能である。
【００５７】
図８は、図７に図示された実施例による半導体レーザーダイオード組立体の光放出形態を撮影した平面写真である。図８を見れば、リッジウェーブガイドに沿って均一かつ連続的な光放出がおきていることが分かる。これを図３と比較すればその差はさらに明らかになる。
【００５８】
図９は、本発明による半導体レーザーダイオードのまた他の実施例を示す斜視図である。図９に使われた参照符号のうち図４ないし図７に使われた参照符号と同じものは同じ構成要素を示す。
【００５９】
本実施例の半導体レーザーダイオード１００ｃは、図６に図示された半導体レーザーダイオード１００ｂと比較すると、ｎ型電極層１９０ｃが第２突出部２２０の役割をしている点で差がある。
【００６０】
図９を見れば、リッジウェーブガイド２００の他側、すなわち第１突出部２１０の反対側に、バッファ層１２１が露出された露出面２４０が備えられ、この露出面２４０上にｎ型電極層１９０ｃが設けられている。ｎ型電極層１９０ｃは少なくともリッジウェーブガイド２００と同じ高さを有するように設けられることが望ましい。また、ｎ型電極層１９０ｃの幅Ｗ６はリッジウェーブガイド２００の幅Ｗ２より広いことが望ましい。また、ｎ型電極層１９０ｃは第１突出部２１０と同じ高さになるように形成されることが望ましい。
【００６１】
結果的に、ｎ型電極層１９０ｃは図６に図示された実施例で第２突出部２２０と同じ役割をする。したがって、その作用効果も図６及び図７で説明したところとほぼ同一である。
【００６２】
本発明は前記で説明されて図面に例示されたものにより限定されることではなく、特許請求の範囲内でさらに多くの変形及び変容例が可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、サブマウントとフリップチップボンディングされる化合物半導体レーザーダイオード、特に可視光発振が可能なＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザーダイオードに適用される。また、本発明は、リッジウェーブガイドを備えた半導体レーザーダイオードとサブマウントとがフリップチップボンディングされる時、リッジウェーブガイドに集中するストレスを分散してリッジウェーブガイド全体にわたって均一な光放出がおきるように活用される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ｎ型及びｐ型電極が同じ方向に形成された従来のＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体レーザーダイオードの斜視図である。
【図２】従来の半導体レーザーダイオード組立体の一例であって、図１に図示された半導体レーザーダイオードとサブマウントとがフリップチップボンディングされた状態を示す断面図である。
【図３】図２に図示された半導体レーザーダイオード組立体において、リッジウェーブガイドの長手方向に沿ってレーザーが発光される形態を撮影した平面写真である。
【図４】本発明による半導体レーザーダイオードの一実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明による半導体レーザーダイオード組立体の一実施例であって、図４に図示された実施例による半導体レーザーダイオードとサブマウントとがフリップチップボンディングされた状態を示す断面図である。
【図６】本発明による半導体レーザーダイオードの他の実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明による半導体レーザーダイオード組立体の他の実施例であって、図６に図示された実施例による半導体レーザーダイオードとサブマウントとがフリップチップボンディングされた状態を示す断面図である。
【図８】図７に図示された実施例による半導体レーザーダイオード組立体の光放出形態を撮影した平面写真である。
【図９】本発明による半導体レーザーダイオードのまた他の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  半導体レーザーダイオード
１１０  基板
１２０  第１物質層
１２１  バッファ層
１２２  第１クラッド層
１２３  第１導波層
１３０  活性層
１４０  第２物質層
１４１  第２導波層
１４２  第２クラッド層
１４３  キャップ層
１４３ａ、１４３ｂ  第１及び第２領域
１６０  電流制限層
１７０  ｐ型電極層
１７１  コンタクト層
１７２  ボンディングメタル層
１８０  チャンネル
１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ  ｎ型電極層
２００  リッジウェーブガイド
２０１  リッジウェーブガイドの上面
２１０  第１突出部
２１１  第１突出部の上面
２２０  第２突出部
２２１  第２突出部の上面
２３０  凹部
２３１  底面
２４０  露出面
４１０、４２０  サブマウント
４１１  基板
４１２ａ  金属層
４１３ａ、４１３ｂ  ソルダ層
４２１ 基板
４２２ａ  第１金属層
４２２ｂ  第２金属層
４２３ａ、４２３ｂ  ソルダ層
【図１】
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【図２】
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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９】
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【図３】
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【図８】
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