(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された活性層を含む半導体層と、前記半導体層の上面上に形成された第１電極と、前記半導体層の上面の一部が除去された領域の表面上に形成された第２電極と、前記絶縁基板の裏面上に形成された第３電極とを含む半導体レーザ素子と、
前記第２電極と前記第３電極とを電気的に接続するように形成された導電部材と、
前記半導体レーザ素子が前記第１電極側から取り付けられる基台と、
前記第３電極の上面に接合された第１ボンディングワイヤとを備えた、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記基台は、前記第１電極の上面が取り付けられる部分に形成された導電層と、前記第２電極に対応する部分に形成された絶縁層とを含む、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第２電極の上面のうちの前記第１電極側の領域上に形成された第１絶縁膜をさらに備える、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
絶縁基板上に形成された活性層を含む半導体層と、前記半導体層の上面上に形成された第１電極と、前記半導体層の上面の一部が除去された領域の表面上に形成された第２電極と、絶縁基板の裏面上に形成された第３電極とを含む半導体レーザ素子を、前記第１電極側から基台に取り付ける工程と、
前記第２電極と前記第３電極とを電気的に接続するように導電部材を形成する工程と、
前記第３電極の上面に第１ボンディングワイヤを接合する工程とを備えた、半導体レーザ装置の組立方法。
【請求項５】
前記基台は、前記第１電極の上面が取り付けられる部分に形成された導電層と、前記第２電極に対応する部分に形成された絶縁層とを含み、
前記半導体レーザ素子を前記基台に取り付ける工程は、
前記第１電極の上面が前記基台の導電層に接触するとともに、前記第２電極が前記基台の絶縁層に対向するように、前記半導体レーザ素子を前記基台に取り付ける工程を含む、請求項４に記載の半導体レーザ装置の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置およびその組立方法に関し、特に、半導体レーザ素子を基台にジャンクションダウンで取り付ける半導体レーザ装置およびその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光情報機器などの分野に用いられる半導体レーザ装置が盛んに開発されている。半導体レーザ装置に用いられる半導体レーザ素子には、半導体レーザ素子と外部とを電気的に接続するためのｐ側電極およびｎ側電極が設けられている。このｐ側電極およびｎ側電極が、半導体レーザ素子の表面に設けられている場合には、一般に、半導体レーザ素子をステムに取り付けられたサブマウント（基台）に固着する際に、ジャンクションアップで組み立てる。このジャンクションアップとは、半導体レーザ素子の基板側（ｐ側電極およびｎ側電極の設けられている面と反対側）からサブマウントに固着する方法である。ジャンクションアップでサブマウントに固着された半導体レーザ素子は、ｐ側電極およびｎ側電極と、ステムのポールとを、ボンディングワイヤを用いて接続することによって、ステムと電気的に接続される。
【０００３】
一般に、サブマウントは、半導体レーザ素子の熱を吸収して外部に放熱するヒートシンクの役割も有する。しかしながら、半導体レーザ素子をジャンクションアップでサブマウントに組み立てる場合には、発熱の大きい活性層（発光層）とヒートシンク（サブマウント）との距離が遠くなる。このため、活性層の放熱効率が悪化することにより、活性層付近の温度上昇が大きくなる。それによって、半導体レーザ装置のしきい値電圧が上昇するとともに、素子寿命が低下するという問題点があった。特に、サファイア基板などの熱伝導性の低い基板を使用するＧａＮ系半導体レーザ装置では、熱伝導性の高い基板を使用する場合に比べて、活性層の発熱が基板からヒートシンク（サブマウント）へ伝達されにくいので、発熱効率がさらに悪化するという問題点があった。
【０００４】
そこで、上記のような半導体レーザ素子をジャンクションアップで組み立てる際の問題点を解決するために、従来、半導体レーザ素子をジャンクションダウンでサブマウントに組み立てる方法が用いられている。ここで、ジャンクションダウンとは、半導体レーザ素子のｐ側電極およびｎ側電極が設けられている面側からサブマウントに固着する方法である。
【０００５】
図１２は、従来のサファイアなどの絶縁基板を用いたＧａＮ系などの半導体レーザ素子をジャンクションダウンでサブマウントに取り付けた状態を示した断面図である。図１２を参照して、従来の半導体レーザ素子１０１では、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３が、半導体レーザ素子１０１の表面に形成されている。この半導体レーザ素子１０１は、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３側を下向きにして、ステム（図示せず）に取り付けられたサブマウント１０４にジャンクションダウンで取り付けられる。
【０００６】
サブマウント１０４の上面上には、電極パターン１０５が形成されている。この電極パターン１０５は、ｐ側電極１０２とｎ側電極１０３との間の間隔とほぼ同じ間隔を有するようにパターニングされている。電極パターン１０５上には、半田などからなる融着材１０７が形成されている。
【０００７】
半導体レーザ素子１０１をｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３側が下向きになるようにジャンクションダウンでサブマウント１０５に取り付ける際には、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３のそれぞれの下面のほぼ全面が、半田などの融着材１０７によって接合される。また、電極パターン１０５の上面上のｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３と接触する領域以外の部分には、金ワイヤなどからなるボンディングワイヤ１０６の一方の端部が接合されている。このボンディングワイヤ１０６の他方の端部は、図示しないステムのポールに接合されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の半導体レーザ素子１０１をジャンクションダウンでサブマウントに取り付ける際には、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３側を下向きにして、融着材１０７によって取り付けていた。この融着材１０７は、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３の全面と接触するとともに、ｐ側電極１０２とｎ側電極１０３との間の間隔とほぼ同じ間隔を有するように、電極パターン１０５上に形成されていた。ここで、従来では、ｐ側電極１０２からｎ側電極１０３への電流経路を短くして特性を向上させるため、ｐ側電極１０２とｎ側電極１０３との間の間隔を、できるだけ狭くなるように形成している。このため、半導体レーザ素子１０１をジャンクションダウンで取り付ける場合に、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３を、それぞれの対応する電極パターン１０５に位置合わせする際に、少しでも位置がずれると、ｐ側電極１０２とｎ側電極１０３とが同じ電極パターン１０５に接合されるので、ｐ側電極１０２とｎ側電極１０３とが短絡してしまうという不都合があった。このような、短絡不良を防止するため、従来では、ｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３をそれぞれの対応する電極パターン１０５に位置合わせする際に、高い位置合わせ精度が必要であった。その結果、半導体レーザ素子１０１をサブマウント１０４に取り付ける際の歩留まりが低下するという問題点があった。
【０００９】
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、
この発明の一つの目的は、半導体レーザ素子をジャンクションダウンでサブマウント（基台）に取り付ける際の歩留まりを向上させることが可能な半導体レーザ装置を提供することである。
【００１０】
この発明のもう一つの目的は、半導体レーザ素子をジャンクションダウンでサブマウント（基台）に取り付ける際の歩留まりを向上させることが可能な半導体レーザ装置の組立方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
この発明の第１の局面による半導体レーザ装置は、絶縁基板上に形成された活性層を含む半導体層と、半導体層の上面上に形成された第１電極と、半導体層の上面の一部が除去された領域の表面上に形成された第２電極と絶縁基板の裏面上に形成された第３電極とを含む半導体レーザ素子と、第２電極と第３電極とを電気的に接続するように形成された導電部材と、半導体レーザ素子が第１電極側から取り付けられる基台と、第３電極の上面に接合された第１ボンディングワイヤとを備えている。
【００１５】
この発明の第１の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、絶縁基板の裏面上に第３電極を形成するとともに、その第３電極と、半導体層の上面の一部が除去された領域の表面上に形成された第２電極とを電気的に接続する導電部材を設け、かつ、第３電極の上面に接合された第１ボンディングワイヤを設けることによって、第１電極および第２電極を下に向けてジャンクションダウンで基台に取り付ける場合に、第１電極のみを基台の電極パターンに位置合わせして接合するだけでよくなる。このため、狭い間隔で形成された第１電極および第２電極の両方を基台の電極パターンに位置合わせして接合する場合と異なり、半導体レーザ素子を基台に取り付ける際に、高い位置合わせ精度が必要でなくなる。これにより、容易に、半導体レーザ素子を基台に取り付けることができる。その結果、半導体レーザ素子を基台に取り付ける際の歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
この第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、基台は、第１電極の上面が取り付けられる部分に形成された導電層と、第２電極に対応する部分に形成された絶縁層とを含む。このように構成すれば、基台上に第１電極および第２電極を配置した後、第２電極と第３電極とを接続する導電部材を形成する際に、その導電部材が基台の絶縁層上に配置されるので、導電部材と基台上の導電層とが接触するのを防止することができる。その結果、導電部材と基台上の導電層とを介して第２電極と第１電極とが短絡するのを防止することができる。
【００１７】
上記第１の局面の場合、好ましくは、第２電極の上面のうちの第１電極側の領域上に形成された第１絶縁膜をさらに備える。このように構成すれば、第１電極と基台との接合位置がずれた場合にも、第２電極と基台とが接触するのをその第１絶縁膜によって防止することができる。これにより、半導体レーザ素子を基台に取り付ける際の歩留まりをより向上させることができる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
この発明の第２の局面による半導体レーザ装置の組立方法は、絶縁基板上に形成された活性層を含む半導体層と、半導体層の上面上に形成された第１電極と、半導体層の上面の一部が除去された領域の表面上に形成された第２電極と、絶縁基板の裏面上に形成された第３電極とを含む半導体レーザ素子を、第１電極側から基台に取り付ける工程と、第２電極と第３電極とを電気的に接続するように導電部材を形成する工程と、第３電極の上面に第１ボンディングワイヤを接合する工程とを備えている。
【００２２】
この第２の局面による半導体レーザ装置の組立方法では、上記のように、半導体レーザ素子を第１電極側から基台に取り付けた後、第２電極と、絶縁基板の裏面上に形成された第３電極とを電気的に接続するように導電部材を形成するとともに、第３電極の上面に第１ボンディングワイヤを接合することによって、第１電極のみを基台の電極パターンに位置合わせして接合するだけでよくなる。このため、狭い間隔で形成された第１電極および第２電極の両方を基台の電極パターンに位置合わせして接合する場合と異なり、半導体レーザ素子を基台に取り付ける際に、高い位置合わせ精度が必要でなくなる。これにより、容易に、半導体レーザ素子を基台に取り付けることができる。その結果、半導体レーザ素子を基台に取り付ける際の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
この第２の局面による半導体レーザ装置の組立方法において、好ましくは、基台は、第１電極の上面が取り付けられる部分に形成された導電層と、第２電極に対応する部分に形成された絶縁層とを含み、半導体レーザ素子を基台に取り付ける工程は、第１電極の上面が基台の導電層に接触するとともに、第２電極が基台の絶縁層に対向するように、半導体レーザ素子を前記基台に取り付ける工程を含む。このように構成すれば、基台上に第１電極および第２電極を配置した後、第２電極と第３電極とを接続する導電部材を形成する際に、その導電部材が基台の絶縁層上に配置されるので、導電部材と基台上の導電層とが接触するのを防止することができる。その結果、導電部材と基台上の導電層とを介して第２電極と第１電極とが短絡するのを防止することができる。
【００２４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１参考形態）
図１は、本発明の第１参考形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。図２は、本発明の第１参考形態の半導体レーザ装置に含まれる半導体レーザ素子の詳細構造を示した斜視図である。図３および図４は、本発明の第１参考形態の半導体レーザ装置の組立方法を説明するための断面図である。
【００２６】
まず、図１を参照して、本発明の第１参考形態による半導体レーザ装置の全体構成について説明する。第１参考形態による半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子１と、導電性を有するＳｉからなるサブマウント１７と、ステム２０とを備えている。半導体レーザ素子１は、ｐ側電極１３およびｎ側電極１４を下向きにして、ジャンクションダウンでサブマウント１７に固着されている。なお、ｐ側電極１３が、本発明の「第１電極」の一例であり、ｎ側電極１４が、本発明の「第２電極」の一例である。また、サブマウント１７が、本発明の「基台」の一例である。
【００２７】
サブマウント１７の表面上には、電極パターン１８が形成されている。電極パターン１８の上面上のほぼ全面には、半田などからなる融着材１９が形成されている。また、ステム２０には、金メッキした銅からなるブロック２０ａと、半導体レーザ素子１に電流を供給するためのポール２０ｂおよび２０ｃとが設けられている。さらに、ステム２０には、半導体レーザ素子１のレーザ光が発振される側と反対側から放出されるモニタ用レーザ光を測定するためのモニタ用フォトダイオード（図示せず）が、取り付けられている。また、半導体レーザ素子１のｎ側電極１４の上面上と、ポール２０ｂとをつなぐように、ボンディングワイヤ１６が形成されている。なお、このボンディングワイヤ１６が、本発明の「第１ボンディングワイヤ」の一例である。
【００２８】
次に、図２を参照して、第１参考形態の半導体レーザ装置に含まれる半導体レーザ素子１の詳細構造について説明する。この第１参考形態の半導体レーザ素子１では、サファイア基板２上に、約０．０３μｍの厚みを有するＧａＮバッファ層３、約３μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ層４、約０．１μｍの厚みを有するｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層５、約０．５μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ層６、約０．１μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ層７、および、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ発光層８が順次形成されている。このＭＱＷ活性層８は、約３ｎｍの厚みを有するＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸層と、約６ｎｍの厚みを有するＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ量子障壁層とが交互に積層された構造を有する。ＭＱＷ活性層８上には、約０．０２μｍの厚みを有するｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層９、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮ層１０、約０．５μｍの膜厚を有するｐ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ層１１、および、約０．４μｍの膜厚を有するｐ型ＧａＮ層１２が順次形成されている。なお、上記したｎ型の層４〜７のｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられ、ｐ型の層９〜１２のｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。
【００２９】
なお、サファイア基板２が、本発明の「絶縁基板」の一例であり、ＭＱＷ活性層８が、本発明の「活性層」の一例である。また、各層３〜１２が、本発明の「活性層を含む半導体層」の一例である。
【００３０】
また、ｐ型ＧａＮ層１２の上面上には、Ａｕからなるｐ側電極１３が形成されている。また、ｐ型ＧａＮ層１２からｎ型ＧａＮ層４までの一部領域が除去されており、そのｎ型ＧａＮ層４の露出した表面に、Ａｕからなるｎ側電極１４が形成されている。また、上記したサファイア基板２と、各層３〜１２と、ｐ側電極１３およびｎ側電極１４とよって、第１実施形態の半導体レーザ素子１が構成されている。
【００３１】
次に、図１、図３および図４を参照して、第１参考形態による半導体レーザ装置の組立方法について説明する。まず、図３に示すように、半導体レーザ素子１のｎ側電極１４の上面上に、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ2蒸着膜１５を形成する。このＳｉＯ2蒸着膜１５は、ＳｉＯ2を半導体レーザ素子１の上面の全面を覆うように形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、所定の形状にパターニングすることによって形成する。このＳｉＯ2蒸着膜１５は、ｎ側電極１４の上面のうちのｐ側電極１３側の領域上に形成されるとともに、ｐ側電極１３の側面に接触するように形成される。
【００３２】
そして、ｎ側電極１４の上面上の、ＳｉＯ2蒸着膜１５が形成されていない領域に、金ワイヤなどからなるボンディングワイヤ１６の一端を超音波などを用いて接合する。
【００３３】
次に、図４に示すように、半導体レーザ素子１のｐ側電極１３およびｎ側電極１４を下向きにして、ジャンクションダウンで、導電性を有するＳｉからなるサブマウント１７に取り付ける。
【００３４】
ここで、この第１参考形態の組立方法では、半導体レーザ素子１をジャンクションダウンでサブマウント１７に取り付ける際に、ｐ側電極１３が電極パターン１８上の融着材１９と接触するとともに、ｎ側電極１４の少なくともボンディングワイヤ１６が接合される部分は、サブマウント１７の上面上に位置しないように配置する。このとき、ｐ側電極１３の取り付け位置が多少ｎ側電極１４とは反対の方向にずれたとしても、ｎ側電極１４の上面のうちのｐ側電極１３側の領域上に形成されたＳｉＯ2蒸着膜１５によって、融着材１９がｎ側電極１４に接触するのを防止することができる。これにより、ｐ側電極１３とｎ側電極１４とが融着材１９を介して短絡するのを有効に防止することができる。
【００３５】
次に、図１に示したように、半導体レーザ素子１がジャンクションダウンで取り付けられたサブマウント１７をステム２０のブロック２０ａに取り付ける。そして、半導体レーザ素子１のｎ側電極１４の上面上に一端が接合されたボンディングワイヤ１６の他端を、超音波などを用いてステム２０のポール２０ｂに接合する。
【００３６】
このようにして組み立てられた第１参考形態による半導体レーザ装置の電流経路としては、ステム２０の端子（図示せず）から供給された電流が、ブロック２０ａを介して、導電性を有するサブマウント１７、電極パターン１８、融着材１９、ｐ側電極１３、半導体レーザ素子１の各層１２〜４、ｎ側電極１４およびボンディングワイヤ１６を経て、ポール２０ｂへと流れる。
【００３７】
第１参考形態では、上記のように、ｎ側電極１４の上面が上向きの状態でｎ側電極１４に予めボンディングワイヤ１６を接合した後、ｐ側電極１３およびｎ側電極１４を下向きにしてジャンクションダウンで半導体レーザ素子１をサブマウント１７に取り付けることによって、ｐ側電極１３のみをサブマウント１７の電極パターン１８に位置合わせして接合するだけでよくなる。これにより、図１２に示した従来のｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３の両方をサブマウント１０４の電極パターン１０５に位置合わせして接合する場合と異なり、半導体レーザ素子１をサブマウント１７に取り付ける際に、高い位置合わせ精度が必要でなくなるので、容易に半導体レーザ素子１をサブマウント１７に取り付けることができる。その結果、半導体レーザ素子１をサブマウント１７に取り付ける際の歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
また、第１参考形態では、上記のように、ｎ側電極１４の少なくともボンディングワイヤ１６が接合される部分はサブマウント１７の上面上に位置せずに、ｐ側電極１３がサブマウント１７の上面上に位置するように、半導体レーザ素子１をサブマウント１７に取り付けることによって、予めボンディングワイヤ１６を接合した後、ｐ側電極１３およびｎ側電極１４を下向きにして半導体レーザ素子１をサブマウント１７に取り付ける際に、ｎ側電極１４に接合されたボンディングワイヤ１６がサブマウント１７に接触することなく、ｐ側電極１３を容易にサブマウント１７の電極パターン１８に融着材１９を介して接合することができる。
【００３９】
（第２参考形態）
図５は、本発明の第２参考形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。図６は、本発明の第２参考形態による半導体レーザ装置の組立方法を説明するための断面図である。この第２参考形態では、第１参考形態の導電性を有するＳｉからなるサブマウント１７の代わりに、絶縁性のダイヤモンドまたはＡｌＮからなるサブマウント２１を用いた例を示している。なお、サブマウント２１が、本発明の「基台」の一例である。
【００４０】
まず、図５を参照して、本発明の第２参考形態による半導体レーザ装置の全体構成について説明する。この第２参考形態では、絶縁性のダイヤモンドまたはＡｌＮからなるサブマウント２１の表面上に、電極パターン２２が形成されている。電極パターン２２の上面上のほぼ全面には、半田などからなる融着材２３が形成されている。そして、融着材２３上の所定位置には、金ワイヤなどからなるボンディングワイヤ２４の一端が接合されている。ボンディングワイヤ２４の他端は、ステム２０のブロック２０ａに接合されている。なお、この第２参考形態の半導体レーザ装置におけるその他の構成は、図１に示した第１参考形態の構成と同様である。
【００４１】
なお、第２参考形態の半導体レーザ装置の組立方法としては、まず、図２および図３に示した第１参考形態と同様の方法を用いて、半導体レーザ素子１をサブマウント２１に取り付ける。この後、第２参考形態の組立方法では、ボンディングワイヤ２４の一端を超音波などを用いてサブマウント２１の電極パターン２２上の所定位置に融着材２３を介して接合する。そして、ボンディングワイヤ２４の他端を、超音波などを用いてステム２０のブロック２０ａに接合する。
【００４２】
このようにして組み立てられた第２参考形態による半導体レーザ装置の電流経路としては、ステム２０の端子（図示せず）から供給された電流が、ブロック２０ａおよびボンディングワイヤ２４を介して、融着材２３、電極パターン２２、ｐ側電極１３、半導体レーザ素子１の各層１２〜４、ｎ側電極１４およびボンディングワイヤ１６を経て、ポール２０ｂへと流れる。
【００４３】
第２参考形態では、上記のように、ｎ側電極１４の上面に接合されたボンディングワイヤ１６と、ｐ側電極１３側から半導体レーザ素子１が取り付けられるサブマウント２１とを設けることによって、第１参考形態と同様、ｐ側電極１３のみをサブマウント２１の電極パターン２２に位置合わせして接合するだけでよくなる。これにより、半導体レーザ素子１をサブマウント２１に取り付ける際に、高い位置合わせ精度が必要でなくなるので、容易に半導体レーザ素子１をサブマウント２１に取り付けることができる。その結果、半導体レーザ素子１をサブマウント２１に取り付ける際の歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
また、第２参考形態では、上記のように、ｎ側電極１４の少なくともボンディングワイヤ１６が接合される部分はサブマウント２１の上面上に位置せずに、ｐ側電極１３がサブマウント２１の上面上に位置するように、半導体レーザ素子１をサブマウント２１に取り付けることによって、第１参考形態と同様、半導体レーザ素子１をサブマウント２１に取り付ける際に、ｎ側電極１４に接合されたボンディングワイヤ１６がサブマウント２１に接触することなく、ｐ側電極１３を容易にサブマウント２１の電極パターン２２に融着材２３を介して接合することができる。
【００４５】
（第１実施形態）
図７は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。図８および図９は、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の組立方法を説明するための断面図である。この第１実施形態では、図２に示した半導体レーザ素子１の裏面上に電極パターン３５を形成した例を示している。また、導電性を有するＳｉからなるサブマウント３１の電極パターン３２上に、絶縁層３４を形成するとともに、電極パターン上の絶縁層３４が形成されていない領域に、融着材３３を形成した例を示している。なお、サブマウント３１が、本発明の「基台」の一例である。以下、詳細に説明する。
【００４６】
まず、図７を参照して、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の全体構成について説明する。この第１実施形態の半導体装置は、半導体レーザ素子１と、導電性を有するＳｉからなるサブマウント３１と、ステム２０とを備えている。半導体レーザ素子１は、ｐ側電極１３およびｎ側電極１４を下向きにしてジャンクションダウンでサブマウント３１に固着されている。なお、半導体レーザ素子１の構成は、図２に示した第１参考形態の構成と同様である。また、図７に示すように、半導体レーザ素子１の裏面上には、電極パターン３５が形成されている。なお、電極パターン３５が、本発明の「第３電極」の一例である。
【００４７】
また、サブマウント３１の表面上には、電極パターン３２が形成されている。電極パターン３２の上面上のうち、ｎ側電極１４に対応する部分には、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚みを有する絶縁層３４が形成されている。また、電極パターン３２上の、絶縁層３４が形成されていない部分には、半田などからなる融着材３３が形成されている。そして、ｎ側電極１４と、半導体レーザ素子１の裏面に設けられた電極パターン３５とを電気的に接続するように、銀ペーストなどからなる導電部材３６が形成されている。また、半導体レーザ素子１の裏面上の電極パターン３５上と、ステム２０のポール２０ｂとを電気的に接続するように、ボンディングワイヤ３７が形成されている。なお、このボンディングワイヤ３７が、本発明の「第１ボンディングワイヤ」の一例である。なお、半導体レーザ素子１の構成は、第１参考形態と同様である。
【００４８】
次に、図７〜図９を参照して、第１実施形態の半導体レーザ装置の組立方法について説明する。まず、図８に示すように、半導体レーザ素子１のｎ側電極１４の上面上に、第１実施形態と同様、ＳｉＯ2蒸着膜１５を形成する。また、半導体レーザ素子１の裏面に、電極パターン３５を形成する。
【００４９】
次に、図９に示すように、半導体レーザ素子１のｐ側電極１３およびｎ側電極１４を下向きにして、ジャンクションダウンで、導電性を有するＳｉからなるサブマウント３１に取り付ける。このとき、半導体レーザ素子１を、ｐ側電極１３の上面のほぼ全面が、融着材３３と接触するように配置する。より詳細には、サブマウント３１上の融着材３３および絶縁層３４の境界と、ｐ側電極１３およびｎ側電極１４の境界とが、ほぼ一致するように、半導体レーザ素子１をサブマウント３１上に配置する。また、ｎ側電極１４と電極パターン３５とを電気的に接続するように、銀ペーストなどを１滴程度滴下することによって、導電部材３６を形成する。この導電部材３６は、サブマウント３１の絶縁層３４上に配置されるように形成する。
【００５０】
このようにして組み立てられた第１実施形態による半導体レーザ装置の電流経路としては、ステム２０の端子（図示せず）から供給された電流が、ブロック２０ａを介して、導電性を有するサブマウント３１、電極パターン３２、融着材３３、ｐ側電極１３、半導体レーザ素子１の各層１２〜４（図２参照）、ｎ側電極１４、導電部材３６およびボンディングワイヤ３７を経て、ポール２０ｂへと流れる。
【００５１】
第１実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子１の裏面上に電極パターン３５を形成するとともに、その電極パターン３５と、ｎ側電極１４とを電気的に接続する導電部材３６を設け、かつ、電極パターン３５の上面にボンディングワイヤ３７を接合することによって、半導体レーザ素子１をジャンクションダウンでサブマウント３１に取り付ける場合に、ｐ側電極１３のみをサブマウント３１の電極パターン３２上の融着材３３に位置合わせして接合するだけでよくなる。これにより、図１２に示した従来のｐ側電極１０２およびｎ側電極１０３の両方をサブマウント１０４の電極パターン１０５に位置合わせして接合する場合と異なり、半導体レーザ素子１をサブマウント３１に取り付ける際に、高い位置合わせ精度が必要でなくなるので、容易に、半導体レーザ素子１をサブマウント３１に取り付けることができる。その結果、半導体レーザ素子１をサブマウント３１に取り付ける際の歩留まりを向上させることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、サブマウント３１上に半導体レーザ素子１を配置した後、ｎ側電極１４と電極パターン３５とを接続する導電部材３６を形成する際に、その導電部材３６がサブマウント３１の絶縁層３４上に配置されるので、導電部材３６とサブマウント３１上の融着材３３とが接触するのを防止することができる。その結果、導電部材３６とサブマウント３１の融着材３３とを介して、ｎ側電極１４とｐ側電極１３とが短絡するのを防止することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、ｎ側電極１４の上面のうちのｐ側電極１３側の領域上にＳｉＯ2蒸着膜１５を形成することによって、ｐ側電極１３の取り付け位置が、ｎ側電極１４とは反対の方向にずれた場合にも、ｎ側電極１４と融着材３３とが接触するのを防止することができる。これにより、融着材３３を介して、ｎ側電極１４とｐ側電極１３とが短絡するのを防止することができる。これによっても、半導体レーザ素子１をサブマウント３１に取り付ける際の歩留まりをより向上させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。図１１は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の組立方法を説明するための断面図である。この第２実施形態では、図７〜図９に示した第１実施形態の導電性を有するＳｉからなるサブマウント３１の代わりに、絶縁性のダイヤモンドまたはＡｌＮからなるサブマウント４１を用いた例を示している。なお、サブマウント４１が、本発明の「基台」の一例である。
【００５５】
まず、図１０を参照して、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の全体構成について説明する。この第２実施形態では、絶縁性のダイヤモンドまたはＡｌＮからなるサブマウント４１の表面上に、電極パターン３３が形成されている。電極パターン３３上には、第１実施形態と同様、半田などからなる融着材３３が形成されるとともに、絶縁層３４が形成されている。また、融着材３３上の所定位置には、金ワイヤなどからなるボンディングワイヤ４２の一端が接合されている。ボンディングワイヤ４２の他端は、ステム２０のブロック２０ａに接合されている。なお、この第２実施形態の半導体レーザ装置におけるその他の構成は、図７に示した第１実施形態の構成と同様である。
【００５６】
なお、第２実施形態の半導体レーザ装置の組立方法としては、図８および図９に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、半導体レーザ素子１をサブマウント４１に取り付ける。この後、第２実施形態の組立方法では、ボンディングワイヤ４２の一端を超音波などを用いてサブマウント４１の電極パターン３２上の所定位置に融着材３３を介して接合する。そして、ボンディングワイヤ４２の他端を超音波などを用いてステム２０のブロック２０ａに接合する。
【００５７】
このようにして組み立てられた第２実施形態による半導体レーザ装置の電流経路としては、ステム２０の端子（図示せず）から供給された電流が、ブロック２０ａおよびボンディングワイヤ４２を介して、融着材３３、電極パターン３２、ｐ側電極１３、半導体レーザ素子１の各層１２〜４、ｎ側電極１４、導電部材３６、電極パターン３５およびボンディングワイヤ３７を経て、ポール２０ｂへと流れる。
【００５８】
第２実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子１の裏面上に電極パターン３５を形成するとともに、その電極パターン３５と、ｎ側電極１４とを電気的に接続する導電部材３６を設け、かつ、電極パターン３５の上面にボンディングワイヤ３７を接合することによって、第１実施形態と同様、半導体レーザ素子１をジャンクションダウンでサブマウント４１に取り付ける場合に、ｐ側電極１３のみをサブマウント４１の融着材３３に位置合わせして接合するだけでよくなる。これにより、半導体レーザ素子１をサブマウント４１に取り付ける際に、高い位置合わせ精度が必要でなくなるので、容易に、半導体レーザ素子１をサブマウント４１に取り付けることができる。その結果、半導体レーザ素子１をサブマウント４１に取り付ける際の歩留まりを向上させることができる。
【００５９】
また、第２実施形態では、サブマウント４１上に半導体レーザ素子１を配置した後、ｎ側電極１４と電極パターン３５とを接続する導電部材３６を形成する際に、その導電部材３６がサブマウント４１の絶縁層３４上に配置されるので、第１実施形態と同様、導電部材３６とサブマウント４１上の融着材３３とが接触するのを防止することができる。その結果、導電部材３６とサブマウント４１の融着材３３とを介して、ｎ側電極１４とｐ側電極１３とが短絡するのを防止することができる。
【００６０】
また、第２実施形態では、第１実施形態と同様、ｎ側電極１４の上面のうちのｐ側電極１３側の領域上にＳｉＯ2蒸着膜１５を形成することによって、ｐ側電極１３の取り付け位置が、ｎ側電極１４とは反対の方向にずれた場合にも、ｎ側電極１４と融着材３３とが接触するのを防止することができる。これにより、融着材３３を介して、ｎ側電極１４とｐ側電極１３とが短絡するのを防止することができる。これによっても、半導体レーザ素子１をサブマウント４１に取り付ける際の歩留まりをより向上させることができる。
【００６１】
なお、今回開示された実施形態および参考形態は、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。
【００６２】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、導電部材３６を銀ペーストなどを用いて形成したが、本発明はこれに限らず、溶けた半田などを用いてもよい。
【００６３】
また、上記第１、第２実施形態および第１、第２参考形態では、窒化物系半導体からなる半導体レーザ素子について示したが、本発明はこれに限らず、他の半導体材料からなる半導体レーザ素子についても同様に適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、半導体レーザ素子をジャンクションダウンで基台に取り付ける際の歩留まりを向上させることが可能な半導体レーザ装置およびその組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。
【図２】  本発明の第１参考形態の半導体レーザ装置に含まれる半導体レーザ素子の詳細構造を示した斜視図である。
【図３】  本発明の第１参考形態の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【図４】  本発明の第１参考形態の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【図５】  本発明の第２参考形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。
【図６】  本発明の第２参考形態の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【図７】  本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。
【図８】  本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【図９】  本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【図１０】  本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の全体構成を示した断面図である。
【図１１】  本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【図１２】  従来の半導体レーザ装置の組立方法をを説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ素子
２  サファイア基板（絶縁基板）
３  ＧａＮバッファ層（半導体層）
４、７  ｎ型ＧａＮ層（半導体層）
５  ｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（半導体層）
６  ｎ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ層（半導体層）
８  ＭＱＷ発光層（活性層）
９  ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層（半導体層）
１０、１２  ｐ型ＧａＮ層（半導体層）
１１  ｐ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ層（半導体層）
１３  ｐ側電極（第１電極）
１４  ｎ側電極（第２電極）
１６、３７  ボンディングワイヤ（第１ボンディングワイヤ）
１７、２１、３１、４１  サブマウント（基台）
１８、２２、３２  電極パターン
３４  絶縁層
３５  電極パターン（第３電極）
３６  導電部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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