(57)【要約】【課題】製造コストを増加させることなく、サブマウントとの接合時における半田流出による電気的短絡を防止した信頼性の高い半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置１１の第２の電極層１０９に、ｎ型電流ブロック層１０６の溝１２０と重なる位置に、溝１２１を設ける。この溝１２１は、半導体レーザ装置１１とサブマウント１１１とを接合する時に流出する半田材１１０の一部を保持するように機能する。これにより、半導体レーザ装置１１の側面の高さ方向への半田材１１０の流出量を抑えることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された第１クラッド層と、第１クラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形成されたリッジ構造を有する第２クラッド層と、第２クラッド層上に形成された電流ブロック層と、電流ブロック層上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された電極層とを有する半導体レーザ装置であって、
前記電流ブロック層は、前記リッジ構造以外で層を分離するための溝を有し、
前記誘電体層は、前記電流ブロック層が有する溝を絶縁する領域に形成され、
前記電極層は、前記電流ブロック層が有する溝と重なる位置に溝を有することを特徴とする、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記電流ブロック層が有する溝の表面層が、半田の濡れ性が低い材料で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記電極層は、前記電流ブロック層が有する溝と重なる位置に、複数の溝を有することを特徴とする、請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記電極層は、金メッキ層を含む構造であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記電流ブロック層が有する溝の深さと前記電極層が有する溝の深さの合計が、２．５μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記電流ブロック層が有する溝の表面層が、誘電体膜、Ｔｉ系材料、Ｗ系材料、Ｍｏ系材料、Ｔａ系材料、又はＣｒ系材料のいずれかであることを特徴とする、請求項２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】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、より特定的には、サブマウントとの接合時における半田流出による電気的短絡を防止した信頼性の高い半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスクを利用したデジタル情報機器が、急速に普及している。光ディスクのデータの読み出し及び書き込みには、半導体レーザ装置が用いられているが、この半導体レーザ装置に対する低コスト化及び高信頼性化が強く要求されている。
【０００３】
そこで、低コスト化への取り組みとして、結晶成長回数の削減が行われている。一般的な半導体レーザ装置では、電流ブロック層の成長後に埋め込み層を成長させ、その上に電極層を形成していた。しかし、近年では、電流ブロック層上の埋め込み層の成長を削減し、電流ブロック層と電極層とを接触させる構造が選ばれている。例えば、特許文献１〜５を参照。
【０００４】
図５に、この結晶成長回数を削減させた従来の半導体レーザ装置２０１の概略構造断面図を示す。
図５において、従来の半導体レーザ装置２０１は、ｎ型第１クラッド層２０３、活性層２０４、リッジ構造を有するｐ型第２クラッド層２０５、リッジ構造以外の領域で溝２２０を有するｎ型電流ブロック層２０６、溝２２０を保護する誘電体層２０７、第１の電極層２０８、及び第２の電極層２０９が、ｎ型ＧａＡｓ基板２０２の上に順番に形成される構造である。この半導体レーザ装置２０１は、半田材２１０によってサブマウント２１１に接合される。ｎ型電流ブロック層２０６の溝２２０は、半導体レーザ装置２０１の電気容量低減を少なくさせて、応答特性を向上させるために設けられている。
【０００５】
このように、図５に示す従来の半導体レーザ装置２０１では、ｎ型電流ブロック層２０６と第１の電極層２０８との間の埋め込み層を廃止することで、低コスト化を実現している。
【特許文献１】特開平６−２６０７３２号公報
【特許文献２】特開平５−０５５７１２号公報
【特許文献３】特開平４−３５２３７２号公報
【特許文献４】特開平２−０７６８６４号公報
【特許文献５】特開平１−１２７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ｎ型電流ブロック層２０６と接するように第１の電極層２０８を形成すると、半導体レーザ装置２０１をサブマウント２１１に接合させる時に、半田材２１０と活性層２０４との距離が短くなる。すなわち、半導体レーザ装置２０１とサブマウント２１１とは、半田材２１０で接合されるが、通常接合に利用される半田材２１０の体積は、接合状態を安定化させるために、接合後に半導体レーザ装置２０１の幅よりも広く半田材２１０が流出する量に設定される。このため、半導体レーザ装置２０１の幅を超えて流出した半田材２１０が、高さ方向にも拡がり、半導体レーザ装置２０１の側面で半田材２１０と活性層２０４とが接触して電気的短絡不良を生じさせるという問題が発生する（図５を参照）。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、製造コストを増加させることなく、サブマウントとの接合時における半田流出による電気的短絡を防止した信頼性の高い半導体レーザ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】
本発明は、半導体基板上に形成された第１クラッド層と、第１クラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形成されたリッジ構造を有する第２クラッド層と、第２クラッド層上に形成された電流ブロック層と、電流ブロック層上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された電極層とを有する半導体レーザ装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の半導体レーザ装置は、電流ブロック層にリッジ構造以外で層を分離するための溝を設け、誘電体層を、電流ブロック層が有する溝を絶縁する領域に形成し、電極層に電流ブロック層が有する溝と重なる位置に溝を設ける。
【０００９】
この構成においては、電流ブロック層が有する溝の表面層が、半田の濡れ性が低い材料で構成されていることが好ましい。また、電極層は、電流ブロック層が有する溝と重なる位置に、複数の溝を有することが好ましい。また、電極層は、金メッキ層を含む構造であることが好ましい。また、電流ブロック層が有する溝の深さと電極層が有する溝の深さの合計が、２．５μｍ以上であることが好ましいが好ましい。さらには、電流ブロック層が有する溝の表面層が、誘電体膜、Ｔｉ系材料、Ｗ系材料、Ｍｏ系材料、Ｔａ系材料、又はＣｒ系材料のいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明によれば、電流ブロック層の上に埋め込み層を備えなくても、製造コストを増加させることなく、サブマウントとの接合時における半田流出による電気的短絡を防止した信頼性の高い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】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１の概略構造断面図を示す図である。図１において、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１は、ｎ型第１クラッド層１０３、活性層１０４、リッジ構造を有するｐ型第２クラッド層１０５、リッジ構造以外の領域で溝１２０を有するｎ型電流ブロック層１０６、溝１２０を保護する誘電体層１０７、第１の電極層１０８、及び溝１２１を有する第２の電極層１０９が、ｎ型ＧａＡｓ基板１０２の上に順番に形成される構造である。この半導体レーザ装置１１は、半田材１１０によってサブマウント１１１に接合される。
【００１２】
本発明の半導体レーザ装置１１の第１の特徴は、第２の電極層１０９に溝１２１を備えることにある。そして、本発明の半導体レーザ装置１１の第２の特徴は、第２の電極層１０９の溝１２１が、ｎ型電流ブロック層１０６の溝１２０と重なる位置に設けられることにある。この特徴的な溝１２１によって、半導体レーザ装置１１とサブマウント１１１とを接合する時に流出する半田材１１０の一部を、溝１２１内に保持させることができる。これにより、半導体レーザ装置１１の側面の高さ方向への半田材１１０の流出量を抑えることが可能となる。
【００１３】
電気的短絡不良の対策として容易に考えつく、第２の電極層１０９の溝１２１を設けずに単純に半田材１１０の体積を減らす手法の場合には、接合条件のばらつきによって半導体レーザ装置１１とサブマウント１１１との間の半田材１１０による接合面積が減少する。このため、接合不良の発生率が高くなるという問題が残る。
これに対して、上述した第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１の構造では、第２の電極層１０９に設けられた溝１２１の作用で、半導体レーザ装置１１とサブマウント１１１との間の半田材１１０による接合面積が増加する。よって、接合不良を発生させることなく電気的短絡不良を防止することができる。
【００１４】
図２は、第２の電極層１０９の溝１２１の深さと電気的短絡不良の発生頻度との関係を示す図である。図２で分かるように、溝１２１の深さが２．５μｍを超えると電気的短絡不良率が大幅に減少する。この結果から、電気的短絡不良を防止するためには、電極溝の深さ＞２．５μｍが望まれる。
【００１５】
ここで、半導体レーザ装置１１の電気容量低減を少なくさせて応答特性を向上させるために設けられたｎ型電流ブロック層１０６の厚みは、通常０．５μｍ程度である。従って、第２の電極層１０９に溝１２１を設けなくても、電極表面には、ｎ型電流ブロック層１０６の溝１２０による０．５μｍ程度の溝は形成されるが、０．５μｍ程度では電気的短絡不良に対して効果がない。一方、第２の電極層１０９は、金メッキで形成され、その厚みは３±１μｍ程度である。しかし、第２の電極層１０９は厚みにばらつきがあるため、金メッキによる溝だけでは電気的短絡不良に対して安定性が期待できない。また、金メッキを厚くすることは金メッキの歪応力により半導体レーザ装置１１の信頼性を損なうことになるため、現実的でない。
【００１６】
そこで、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１では、ｎ型電流ブロック層１０６の溝１２０と、金メッキで形成される第２の電極層１０９の溝１２１とを重ねて設ける構造にすることで、合計の深さが３．５±１μｍとなる溝を確保している。この構造により、溝の深さ＞２．５μｍを安定して実現させることができる。
【００１７】
この２つの溝を重ねる構造は、第２の電極層１０９の溝１２１を金メッキ形成マスクと同一マスクで形成し、すでに下地にあるｎ型電流ブロック層１０６の溝１２０と重ねることで容易に製造できる。このように製造すれば、製造工程及び製造コストを増加させることなく、電気的短絡を防止できる溝構造を実現することが可能となる。なお、第２の電極層１０９の溝１２１は、金メッキをエッチングすることで形成してもよい。
【００１８】
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１２の概略構造断面図を示す図である。図３において、第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１２は、ｎ型第１クラッド層１０３、活性層１０４、リッジ構造を有するｐ型第２クラッド層１０５、リッジ構造以外の領域で溝１２０を有するｎ型電流ブロック層１０６、溝１２０を保護する誘電体層１０７、溝１２２を有する第１の電極層１０８、及び溝１２２を有する第２の電極層１０９が、ｎ型ＧａＡｓ基板１０２の上に順番に形成される構造である。この半導体レーザ装置１２は、半田材１１０によってサブマウント１１１に接合される。
【００１９】
第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１２の構造は、上記第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１の構造と比べて、第１の電極層１０８及び第２の電極層１０９の溝１２２の深さが異なる。この半導体レーザ装置１２に設けられる溝１２２の深さは、第１の電極層１０８及び第２の電極層１０９を貫通して誘電体層１０７まで達している。
【００２０】
一般に、第１の電極層１０８は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる積層構造であり、第２の電極層１０９は、金メッキ層である。また、半田材１１０とＡｕ及びＰｔとは、半田の濡れ性が高い（良い）。このため、上記第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１の構造のように、溝１２１の底部にＡｕ又はＰｔが露出している場合には、接合時に電極層の溝内部に沿って半田材１１０が流れ、レーザ照射端面から半田材１１０が飛び出して光学特性不良となることがある。
【００２１】
そこで、第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１２では、溝１２２を、第１の電極層１０８及び第２の電極層１０９を貫通させて形成する。このため、溝１２２の底部にはＡｕ又はＰｔは存在せず、半田の濡れ性が低い（悪い）材料、例えば誘電体層１０７やＴｉになっている。これにより、半田濡れ性が悪く、レーザ照射端面から半田材１１０が流出することを防止できる。なお、溝１２２の底部に、誘電体膜、Ｔｉ系材料、Ｗ系材料、Ｍｏ系材料、Ｔａ系材料、又はＣｒ系材料を用いることもできる。
【００２２】
ただし、第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１２の構造では、溝１２２の底部で半導体レーザ装置１２とサブマウント１１１とが接合していない。このため、半導体レーザ装置１２とサブマウント１１１との間の接合面積が減少し、半導体レーザ装置１２の形状によっては接合不良を発生する恐れがある。この対策としては、例えば図４に示す半導体レーザ装置１３のように、電流ブロック層の溝領域内で複数の電極層の溝１２３を形成することで、接合面積を増加させる等の手法が考えられる。
【００２３】
以上のように、本発明の第１及び第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１１〜１３によれば、ｎ型電流ブロック層１０６の上に埋め込み層を備えなくても、製造コストを増加させることなく、サブマウント１１１との接合時における半田流出による電気的短絡を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の半導体レーザ装置は、製造コストを増加させることなく、サブマウントとの接合時における半田流出による電気的短絡を防止して、装置の信頼性を向上させたい場合等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置１１の概略構造断面図を示す図
【図２】第２の電極層１０９の溝１２１の深さと電気的短絡不良の発生頻度との関係を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置１２の概略構造断面図を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を応用した他の半導体レーザ装置１３の概略構造断面図を示す図
【図５】従来の半導体レーザ装置２０１の概略構造断面図を示す図
【符号の説明】
【００２６】
１１〜１３、２０１  半導体レーザ装置
１０２、２０２  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０３、２０３  ｎ型第１クラッド層
１０４、２０４  活性層
１０５、２０５  ｐ型第２クラッド層
１０６、２０６  ｎ型電流ブロック層
１０７、２０７  誘電体層
１０８、２０８  第１の電極層
１０９、２０９  第２の電極層
１１０、２１０  半田材
１１１、２１１  サブマウント
１２０〜１２３、２２０  溝
【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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