(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の側壁部と、
前記側壁部の一端を閉じるとともに所定領域に開口が形成された天面部と、
前記開口を塞ぐように前記天面部に取り付けられた透光性を有する窓部材と、
前記側壁部に接着することなく前記天面部に接着するとともに、前記窓部材を前記天面部に取り付ける接着部材と、
前記側壁部の他端に配設され、半導体素子が設置された支持基体上に固定される取付部とを備え、
前記天面部の前記接着部材が接着される側の表面には、段差形状が形成されており、
前記天面部には、前記窓部材の延びる方向に沿って延びる第１の面と、前記第１の面に交差するように前記第１の面の外側の部分に接続された第２の面とが形成されており、
前記第１の面および前記第２の面は、前記天面部の段差形状を構成し、
前記接着部材は、前記天面部の前記第２の面に接着することなく、前記第１の面に接着していることを特徴とする、キャップ部材。
【請求項２】
前記天面部には、前記開口の周縁部の少なくとも一部に段差部が形成されており、
前記段差部が前記天面部に形成されることによって、前記段差形状が前記天面部に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のキャップ部材。
【請求項３】
前記段差部は、前記開口の周縁部の全周にわたって形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のキャップ部材。
【請求項４】
前記天面部の所定領域には、溝部が形成されており、
前記溝部によって、前記段差形状が前記天面部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項に記載のキャップ部材。
【請求項５】
前記溝部は、平面的に見て前記開口を囲むように周状に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のキャップ部材。
【請求項６】
半導体素子と、
前記半導体素子が設置される支持基体と、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のキャップ部材とを備え、
前記キャップ部材は、前記半導体素子を覆うように前記支持基体上に固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記キャップ部材が前記支持基体上に固定されることによって、前記半導体素子が前記キャップ部材で気密封止されていることを特徴とする、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体素子は、窒化物系半導体レーザ素子であることを特徴とする、請求項６または７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記支持基体の最大幅は、３．８ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子を覆うキャップ部材およびそれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置などに用いられる半導体レーザ素子（半導体素子）のパッケージとして、従来、半導体レーザ素子を金属製のキャップ部材で封止するキャンパッケージ型の半導体レーザ装置（半導体装置）が知られている。このようなキャンパッケージ型の半導体レーザ装置では、搭載される半導体レーザ素子の種類によって、上記したキャップ部材で半導体レーザ素子が気密封止される場合がある。たとえば、窒化物系の半導体レーザ素子では、大気中で素子を駆動させた場合、レーザ光出射部に塵芥が付着したり、レーザ光出射部に有機物の焼き付きなどが発生したりするため、これによって特性が劣化するという不都合が生じる。このため、窒化物系の半導体レーザ素子は、一般的に、気密封止された状態でキャンパッケージに搭載されて、光ピックアップ装置などの光源として用いられる。
【０００３】
なお、半導体レーザ素子を封止するキャップ部材には、レーザ光を取り出すための開口が設けられており、キャップ部材の開口の周縁部には、この開口を塞ぐようにガラスからなる光透過窓が低融点ガラスで封着されている。キャップ部材のこのような構成は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、近年、ノート型のパーソナルコンピュータなどの電子機器においては、小型化・薄型化が進展しており、これらの電子機器に光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブを搭載するために、光ディスクドライブの薄型化が要求されている。そして、それに伴い光ピックアップ装置の光源として用いられるキャンパッケージ型の半導体レーザ装置の小型化が要求されている。
【０００５】
しかしながら、キャンパッケージ型の半導体レーザ装置を小型化した場合には、放熱特性が低下するという不都合が生じる。放熱特性が低下した場合には、半導体レーザ素子の駆動時に生じる熱が放熱され難くなるため、半導体レーザ素子の素子温度が上昇する。これにより、半導体レーザ素子の素子特性や信頼性が低下するため、放熱特性の改善が要求される。
【０００６】
そこで、従来、小型化した場合でも、放熱特性を改善することが可能なキャンパッケージ型の半導体レーザ装置の構造が知られている。図２８は、従来知られているキャンパッケージ型の半導体レーザ装置の構造を説明するための断面図である。図２８を参照して、従来知られているキャンパッケージ型の半導体レーザ装置は、ステム１００１と、ステム１００１上に設けられたブロック部１００２と、ブロック部１００２の側面上にサブマウント１００３を介して取り付けられた半導体レーザ素子１００４と、半導体レーザ素子１００４に電力を供給するためのリードピン１００５と、半導体レーザ素子１００４を気密封止するキャップ部材１１００とを備えている。このキャンパッケージ型の半導体レーザ装置では、放熱特性を改善するために、半導体レーザ素子１００４が搭載されるブロック部１００２が出来るだけ大きく構成されている。すなわち、上記したブロック部１００２は、ヒートシンクとしての機能を有しており、このブロック部１００２を出来る限り大きく構成することによって、放熱性が確保されている。
【０００７】
また、キャップ部材１１００は、金属板をプレス加工することによって形成されており、円筒状の側壁部１１０１と、側壁部１１０１の一端に設けられた天面部１１０２と、側壁部１１０１の他端に設けられたフランジ部１１０３とを含んでいる。このキャップ部材１１００の天面部１１０２には、レーザ光を取り出すための開口１１０２ａが設けられており、キャップ部材１１００の開口１１０２ａは、半導体レーザ素子１００４を気密封止するために光透過窓１１０４によって覆われている。なお、光透過窓１１０４は、低融点ガラス１１０５によってキャップ部材１１００に取り付けられている。
【０００８】
一方、キャップ部材１１００のフランジ部１１０３は、金属板が所定の曲率半径で側壁部１１０１の外側に折り曲げられることによって、円筒状の側壁部１１０１の他端に形成されている。そして、フランジ部１１０３がステム１００１の上面に溶接されることによって、キャップ部材１１００が、半導体レーザ素子１００４やブロック部１００２などを覆うようにステム１００１の上面に固定されている。
【０００９】
ここで、図２８に示したキャンパッケージ型の半導体レーザ装置では、放熱特性を改善するために上記ブロック部１００２が出来るだけ大きく構成されているため、このブロック部１００２を覆うキャップ部材１１００の直径Ｄもブロック部１００２を覆うことが可能な大きさとなるように出来るだけ大きく構成されている。
【００１０】
図２９は、図２８に示したキャンパッケージ型の半導体レーザ装置のキャップ部材をステム上に固定する方法を説明するための断面図である。次に、図２９を参照して、キャップ部材１１００をステム１００１上に固定する方法について説明する。まず、キャップ部材１１００をブロック部１００２や半導体レーザ素子１００４などを覆うように、ステム１００１の上面に載置する。次に、ステム１００１の下面に第２電極１３００を当接させるとともに、第１電極１２００をステム１００１側（図２９の矢印Ｓ方向）に移動させることにより、第１電極１２００でキャップ部材１１００のフランジ部１１０３をステム１００１の上面に押圧する。そして、第１電極１２００と第２電極１３００との間に電流を流す。これにより、フランジ部１１０３の一部が電気抵抗による熱で溶けてキャップ部材１１００のフランジ部１１０３がステム１００１の上面に溶接される。このようにして、半導体レーザ素子１００４がキャップ部材１１００で気密封止される。
【特許文献１】特開２００６−１８６１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図２８に示したキャンパッケージ型の半導体レーザ装置では、キャップ部材１１００の直径Ｄを出来るだけ大きく構成したことによって、側壁部１１０１の外表面からフランジ部１１０３の一端までの距離ｂが小さくなっている。このため、第１電極１２００（図２９参照）でキャップ部材１１００のフランジ部１１０３をステム１００１の上面に押圧する際に、所定の曲率半径で折り曲げられた曲面部分（アール部分）１１０６が押圧されてしまうという不都合がある。これにより、第１電極１２００でフランジ部１１０３を押圧する際に、側壁部１１０１にひずみ（応力）が発生するという不都合がある。
【００１２】
そして、光透過窓１１０４を封着する低融点ガラス１１０５は比較的脆いため、キャップ部材１１００の側壁部１１０１にひずみ（応力）が発生すると、そのひずみ（応力）によって低融点ガラス１１０５が割れて光透過窓１１０４が脱落したり、低融点ガラス１１０５にひびが入ったりするという不都合が生じる。これにより、キャンパッケージの気密性が失われるため、半導体レーザ素子１００４の素子特性などが低下する。このように、上記した従来のキャンパッケージ型の半導体レーザ装置では、信頼性および製造歩留が低下するという問題点がある。
【００１３】
なお、第１電極１２００でフランジ部１１０３を押圧した際に、低融点ガラス１１０５が割れなかったり、低融点ガラス１１０５にひびが入らなかったりしたとしても、低融点ガラス１１０５（キャップ部材１１００）に応力が残ってしまう。このため、このような応力が残るキャップ部材１１００に外部から力が加わると、容易に低融点ガラス１１０５が割れたり、容易に低融点ガラス１１０５にひびが入ったりするという不都合が生じる。
【００１４】
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、信頼性の低下を抑制することが可能であり、かつ、製造歩留を向上させることが可能なキャップ部材を提供することである。
【００１５】
この発明のもう１つの目的は、信頼性の低下を抑制することが可能な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】
【００１６】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるキャップ部材は、筒状の側壁部と、側壁部の一端を閉じるとともに所定領域に開口が形成された天面部と、開口を塞ぐように天面部に取り付けられた透光性を有する窓部材と、側壁部に接着することなく天面部に接着するとともに、窓部材を天面部に取り付ける接着部材と、側壁部の他端に配設され、半導体素子が設置された支持基体上に固定される取付部とを備えている。そして、天面部の接着部材が接着される側の表面には、段差形状が形成されている。
【００１７】
この第１の局面によるキャップ部材では、上記のように、側壁部に接着することなく天面部に接着するとともに、窓部材を天面部に取り付ける接着部材を設けることによって、キャップ部材を固定（溶接）する際にキャップ部材の側壁部にひずみ（応力）が発生したとしても、接着部材は、側壁部に接着することなく天面部に接着しているので、側壁部で発生したひずみ（応力）が接着部材に直接的に伝わるのを抑制することができる。これにより、天面部の開口を塞ぐ窓部材が比較的脆い低融点ガラス（接着部材）で封着されている場合でも、低融点ガラス（接着部材）が割れて窓部材が脱落したり、低融点ガラス（接着部材）にひびが入ったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。したがって、このキャップ部材を用いて半導体装置を組み立てることにより、半導体装置の製造歩留を向上させることができる。また、半導体装置の気密性が失われるのを抑制することができるので、半導体装置の信頼性が低下するのを抑制することができる。
【００１８】
また、第１の局面によるキャップ部材では、上記のように構成することによって、側壁部で発生したひずみ（応力）が接着部材に伝わるのを抑制することができるので、接着部材が割れなかったり、接着部材にひびが入らなかった場合にも、接着部材に応力が残るのを抑制することができる。これにより、キャップ部材を固定（溶接）した後に、このキャップ部材に外部から力が加わった場合でも、窓部材を封着する接着部材が割れたり、接着部材にひびが入ったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００１９】
また、第１の局面によるキャップ部材では、上記のように、天面部の接着部材が接着される側の表面に、段差形状を形成することによって、接着部材を用いて窓部材を天面部に取り付ける際に、接着部材が天面部の表面上を流れる（拡がる）のを抑制することができる。これにより、接着部材を、容易に、側壁部に接着させることなく天面部に接着させることができるので、側壁部で発生したひずみ（応力）が接着部材に伝わるのを、容易に、抑制することができる。
【００２０】
上記第１の局面によるキャップ部材において、好ましくは、天面部には、開口の周縁部の少なくとも一部に段差部が形成されており、この段差部が天面部に形成されることによって、段差形状が天面部に形成されている。このように構成すれば、天面部の接着部材が接着される側の表面に、容易に、段差形状を形成することができる。
【００２１】
この場合において、好ましくは、段差部は、開口の周縁部の全周にわたって形成されている。このように構成すれば、接着部材を用いて窓部材を天面部に取り付ける際に、接着部材が天面部の表面上を流れる（拡がる）のを、より抑制することができる。これにより、接着部材を、より容易に、側壁部に接着させることなく天面部に接着させることができる。
【００２２】
上記第１の局面によるキャップ部材において、好ましくは、天面部の所定領域には、溝部が形成されており、溝部によって、段差形状が天面部に形成されている。このように構成すれば、天面部の接着部材が接着される側の表面に、容易に、段差形状を形成することができる。
【００２３】
この場合において、好ましくは、溝部は、平面的に見て開口を囲むように周状に形成されている。このように構成すれば、接着部材を用いて窓部材を天面部に取り付ける際に、接着部材が天面部の表面上を流れる（拡がる）のを、より抑制することができる。これにより、接着部材を、より容易に、側壁部に接着させることなく天面部に接着させることができる。
【００２４】
上記第１の局面によるキャップ部材において、好ましくは、天面部には、窓部材の延びる方向に沿って延びる第１の面と、第１の面に交差するように第１の面の外側の部分に接続された第２の面とが形成されており、第１の面および第２の面は、天面部の段差形状を構成し、接着部材は、天面部の第２の面に接着することなく、第１の面に接着している。このように構成すれば、接着部材が割れたり、接着部材にひびが入ったりするという不都合が生じるのを、より抑制することができる。これは、外部から力（衝撃など）が加わった場合や、温度変化があった場合、第１の面と第２の面との接続部分に応力（ひずみ）が集中しやすくなるので、接着部材が第１の面と第２の面との両方に接着していると、接着部材が割れやすくなったり、接着部材にひびが入りやすくなる場合があるためである。
【００２５】
この発明の第２の局面による半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が設置される支持基体と、上記第１の局面によるキャップ部材とを備えている。そして、キャップ部材は、半導体素子を覆うように支持基体上に固定されている。このように構成すれば、容易に、半導体装置の信頼性が低下するのを抑制することができるとともに、半導体装置の製造歩留を向上させることができる。
【００２６】
上記第２の局面による半導体装置において、キャップ部材を支持基体上に固定することによって、容易に、半導体素子をキャップ部材で気密封止することができる。
【００２７】
上記第２の局面による半導体装置において、好ましくは、半導体素子は、窒化物系半導体レーザ素子である。このように構成すれば、容易に、素子特性の低下、および、信頼性の低下を抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２８】
上記第２の局面による半導体装置において、好ましくは、支持基体の最大幅は、３．８ｍｍ以下である。このような構成を上記第２の局面による半導体装置に適用することによって、信頼性の高い小型パッケージ（小型半導体装置）を容易に得ることができる。これにより、容易に、半導体装置の小型化に対応することが可能となる。なお、支持基体の最大幅が３．８ｍｍ以下の半導体装置としては、たとえば、支持基体の直径（最大幅）がφ３．８ｍｍ、φ３．３ｍｍなどのパッケージサイズの半導体装置（パッケージ）があげられる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、信頼性の低下を抑制することが可能であり、かつ、製造歩留を向上させることが可能なキャップ部材を容易に得ることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、信頼性の低下を抑制することが可能な半導体装置を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、本発明の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に本発明を適用した場合について説明する。また、以下の説明では、パッケージサイズがφ３．３ｍｍである半導体レーザ装置について説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。図２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斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の分解斜視図である。図４〜図８は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を説明するための図である。まず、図１〜図８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構造について説明する。なお、半導体レーザ装置は、本発明の「半導体装置」の一例である。
【００３３】
第１実施形態による半導体レーザ装置は、キャンパッケージ型に構成されており、図１〜図３に示すように、ステム１と、ステム１の上面上に設けられたブロック部２（図１および図３参照）と、ブロック部２の側面上に取り付けられたサブマウント１０と、サブマウント１０上に実装された半導体レーザ素子３０と、ステム１の上面に半導体レーザ素子３０などを覆うように溶接（固定）されたキャップ部材１００と、３本のリードピン３、４および５とを備えている。なお、ステム１は、本発明の「支持基体」の一例であり、半導体レーザ素子３０は、本発明の「半導体素子」の一例である。
【００３４】
ステム１は、銅または鉄などの金属材料から構成されており、図３に示すように、円板状に形成されている。このステム１の外径（最大幅）は、φ３．３ｍｍであり、ステム１の表面には、金メッキなどのメッキ処理が施されている。また、ステム１の上面には、半導体レーザ素子３０で発生した熱を放熱するためのヒートシンクとして機能するブロック部２が設けられている。このブロック部２は、ステム１と同一材料から構成されており、ステム１に一体的に形成されている。また、ブロック部２は、放熱性を確保するためにできるだけ大きく構成されている。なお、ブロック部２の表面にも、金メッキなどのメッキ処理が施されている。また、図１および図３に示すように、ステム１の所定領域には、リードピン４および５がそれぞれ接続される貫通孔１ａおよび１ｂ（図１参照）が設けられている。
【００３５】
サブマウント１０は、図８に示すように、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ、または、ダイヤモンドなどから構成される絶縁性の基材部１１と、この基材部１１の上面および下面の各々に形成された金属膜１２および１３とを含んでいる。金属膜１２および１３の各々は、たとえば、基材部１１側から順次積層されたＴｉ（チタン）層（図示せず）、Ｐｔ（白金）層（図示せず）およびＡｕ（金）層（図示せず）から構成されている。また、サブマウント１０は、図１、図３および図７に示すように、ブロック部２の先端側一側面の所定領域に、ＡｕＳｎ半田層６（図７参照）を介して固定されている。このサブマウント１０は、ブロック部２とともに半導体レーザ素子３０で発生した熱を放熱する機能を有している。
【００３６】
半導体レーザ素子３０は、窒化物半導体を含む窒化物系半導体レーザ素子から構成されている。この半導体レーザ素子３０は、図８に示すように、上面側および下面側に、それぞれ、ｐ側電極３８およびｎ側電極３９を有している。そして、ｎ側電極３９がサブマウント１０側となるように配置された状態で、ＡｕＳｎ半田層７を介してサブマウント１０上に固定されている。ここで、窒化物半導体とは、少なくともＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されるものとする。このとき、窒化物半導体の窒素元素のうち、約２０％以下がＡｓ、ＰおよびＳｂのいずれかの元素と置換されていても構わない。また、窒化物半導体中に、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅがドーピングされていても構わない。なお、半導体レーザ素子３０の詳細は後述する。
【００３７】
また、図１〜図３に示すように、３本のリードピン３、４および５は、それぞれ、銅や鉄などの金属材料から構成されており、その表面には金メッキなどのメッキ処理が施されている。また、３本のリードピン３、４および５の内、リードピン３は、ステム１の裏面（下面）側の所定領域に直接取り付けられている。一方、３本のリードピン３、４および５の内、リードピン４および５は、その一方端部がステム１の上面側に突出するように、貫通孔１ａおよび１ｂに通されて、ガラスなどの絶縁性リング２０を介して、ステム１に絶縁固定されている。また、図１、図３、図７および図８に示すように、リードピン５の一方端部は、ボンディングワイヤ８を介して、半導体レーザ素子３０のｐ側電極３８（図８参照）と電気的に接続されている。一方、リードピン４の一方端部は、ボンディングワイヤ９およびＡｕＳｎ半田層７（図８参照）を介して半導体レーザ素子３０のｎ側電極３９と電気的に接続されている。
【００３８】
また、図２に示すように、ステム１の上面に固定（封着）されたキャップ部材１００は、コバール（Ｋｏｖａｒ）、４５アロイ（４５Ａｌｌｏｙ）または鉄などの金属材料からなる金属板をプレス加工することによって形成されている。また、キャップ部材１００は、円筒状の側壁部１０１と、この側壁部１０１の一端に一体的に設けられた天面部１０２と、側壁部１０１の他端に一体的に設けられた（配設された）フランジ部１０３とを含んでいる。また、キャップ部材１００の表面には、ニッケルメッキなどのメッキ処理が施されている。また、図４〜図６に示すように、キャップ部材１００の天面部１０２には、半導体レーザ素子３０から出射されたレーザ光を外部に取り出すための出射孔１０２ａが設けられている。この出射孔１０２ａは、図５に示すように、平面的に見て円形状に形成されており、天面部１０２の略中央部に配置されている。また、出射孔１０２ａは、半導体レーザ素子３０を気密封止するために、レーザ光を透過することが可能なガラスやプラスチックなどからなる光透過窓１０４によって塞がれている。具体的には、図６に示すように、キャップ部材１００の内側から低融点ガラス１０５で光透過窓１０４が封着されることによって、天面部１０２の出射孔１０２ａが光透過窓１０４で塞がれている。なお、フランジ部１０３は、本発明の「取付部」の一例であり、光透過窓１０４は、本発明の「透光性を有する窓部材」の一例である。また、出射孔１０２ａは、本発明の「開口」の一例であり、低融点ガラス１０５は、本発明の「接着部材」の一例である。
【００３９】
また、キャップ部材１００のフランジ部１０３は、側壁部１０１に対して所定の曲率半径Ｒ１で側壁部１０１の外側に折り曲げられることにより、側壁部１０１の他端に一体的に形成されている。また、キャップ部材１００は、ブロック部２（図１参照）を覆うことができるように、円筒状の側壁部１０１の直径（外径）Ｄ１１が約２．２８ｍｍに構成されている。そして、キャップ部材１００のフランジ部１０３は、その外径Ｄ１２が約２．６１ｍｍとなるように構成されている。また、フランジ部１０３の曲率半径Ｒ１は、０．２５ｍｍ（ｍａｘ）に構成されている。なお、第１実施形態では、側壁部１０１の外表面からフランジ部１０３の端部１０３ａまでの距離Ｗ１１が約０．１７ｍｍ（＝（２．６１−２．２８）／２）であるとともに、曲率半径Ｒ１が０．２５ｍｍ（ｍａｘ）であるため、フランジ部１０３は、曲面状となっている。また、第１実施形態では、キャップ部材１００を断面的に見た場合に、フランジ部１０３の底面に沿った線ａ１１と側壁部１０１に沿った線ａ１２との交差する角度θ１が鈍角（９０°以上）となるようにキャップ部材１００のフランジ部１０３が構成されている。
【００４０】
また、フランジ部１０３は、その底面に天面部１０２と反対方向に突出する（ステム１側に突出する）突起状のプロジェクション部１０６を有している。このプロジェクション部１０６は、約０．１ｍｍの幅Ｗ１２を有しており、図５に示すように、フランジ部１０３の周方向に一周するように形成されている。また、プロジェクション部１０６は、フランジ部１０３の端部１０３ａに沿うように平面的に見て円形（円周）状に形成されている。さらに、プロジェクション部１０６は、図５および図６に示すように、その外周部がフランジ部１０３の端部１０３ａと一致するように、フランジ部１０３の端部１０３ａ側（側壁部１０１とは反対側の端部）に配設されている。
【００４１】
ここで、第１実施形態では、図１および図６に示すように、キャップ部材１００の天面部１０２の所定領域に、天面部１０２の他の部分よりも厚みの小さい部分１１０が設けられている。具体的には、図６に示すように、天面部１０２の内面（キャップ部材１００の内側の面）の所定領域に、プレス加工などによって溝部１１１が形成されている。そして、この溝部１１１によって、厚みの小さい部分１１０が天面部１０２に形成されているとともに、天面部１０２の内面に、段差形状が形成されている。また、天面部１０２には、光透過窓１０４の延びる方向（天面部１０２の外側の表面の延びる方向）に沿って延びる平面部１０２ｂと、平面部１０２ｂに交差するように平面部１０２ｂの外側の部分（外周部分）に接続され、溝部１１１の内面を構成する曲面部１０２ｃとが形成されている。そして、平面部１０２ｂおよび曲面部１０２ｃによって、天面部１０２の段差形状が構成されている。なお、キャップ部材１００の厚み（側壁部１０１の厚みおよび天面部１０２の他の部分の厚み）ｔ１１は、約０．１ｍｍであり、厚みの小さい部分１１０の厚みｔ１２は、約０．０７ｍｍである。また、図５に示すように、溝部１１１は、平面的に見て出射孔１０２ａを囲むように円形（円周）状に形成されており、これによって、上記した厚みの小さい部分１１０（段差形状）も平面的に見て出射孔１０２ａを囲むように円形（円周）状に形成されている。なお、平面部１０２ｂは、本発明の「第１の面」の一例であり、曲面部１０２ｃは、本発明の「第２の面」の一例である。
【００４２】
また、第１実施形態では、図６に示すように、低融点ガラス１０５は、側壁部１０１に接着することなく天面部１０２のみに接着している。また、低融点ガラス１０５は、天面部１０２の曲面部１０２ｃに接着することなく、平面部１０２ｂのみに接着している。
【００４３】
図９および図１０は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の構造を説明するための図である。次に、図９および図１０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に搭載される半導体レーザ素子３０の構造について説明する。
【００４４】
この半導体レーザ素子３０は、上述したように、窒化物系半導体レーザ素子から構成されている。具体的には、図９に示すように、約４０μｍ〜約１５０μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板３１の上面上に、ｎ型ＧａＮ基板３１側から順次積層されたｎ型クラッド層３２、ＩｎＧａＮ活性層３３、ｐ型クラッド層３４を含む窒化物半導体層３５が形成されている。また、ｐ型クラッド層３４は、凸部と、凸部以外の平坦部とを有しており、この凸部によってストライプ状（細長状）のリッジ部３６が構成されている。また、リッジ部３６の両脇におけるｐ型クラッド層３４の平坦部上には、酸化シリコンからなる絶縁性の埋め込み層３７が形成されている。
【００４５】
また、リッジ部３６の上面上および埋め込み層３７の上面上には、ｐ側電極３８が形成されている。このｐ側電極３８は、たとえば、ｐ型クラッド層３４側から順にＰｄ（パラジウム）およびＭｏ（モリブデン）が積層された積層体３８ａと、積層体３８ａ上に形成され、積層体３８ａ側から順にＰｔ（白金）およびＡｕ（金）が積層された積層体３８ｂとから構成されている。一方、ｎ型ＧａＮ基板３１の裏面（下面）上には、ｎ側電極３９が形成されている。このｎ側電極３９は、ｎ型ＧａＮ基板３１側から順にＨｆ（ハフニウム）およびＡｌ（アルミニウム）が積層された積層体３９ａと、積層体３９ａ上に形成され、積層体３９ａ側から順にＭｏ（モリブデン）、Ｐｔ（白金）およびＡｕ（金）が積層された積層体３９ｂとから構成されている。
【００４６】
また、半導体レーザ素子３０は、図１０に示すように、約８００μｍの共振器長Ｌ１を有しているとともに、約４００μｍの共振器幅Ｗ１を有している。また、半導体レーザ素子３０の光出射端面４０には、光出射端面４０側から窒化アルミニウム層（図示せず）および酸化アルミニウム層（図示せず）が積層された２層からなるＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング層４２が形成されている。一方、光出射端面４０と反対側の共振器端面４１には、酸化シリコン層（図示せず）と酸化チタン層（図示せず）とが交互に全９層積層されたＨＲ（Ｈｉｇｈ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング層４３が形成されている。
【００４７】
図１１および図１２は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。次に、図９〜図１２を参照して、半導体レーザ素子３０の製造方法について説明する。
【００４８】
まず、約３５０μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板３１の上面上に、エピタキシャル成長法などを用いて、ｎ型クラッド層３２、ＩｎＧａＮ活性層３３、ｐ型クラッド層３４を順次形成する。次に、ｐ型クラッド層３４の所定領域をエッチングにより除去することによって、リッジ部３６を形成する。これにより、図９に示したように、ｎ型ＧａＮ基板３１上に、ｎ型クラッド層３２、ＩｎＧａＮ活性層３３、ｐ型クラッド層３４を含む窒化物半導体層３５が形成される。続いて、リッジ部３６の両脇に酸化シリコンからなる埋め込み層３７を形成する。次に、リッジ部３６上および埋め込み層３７上にｐ側電極３８を形成する。
【００４９】
そして、ｎ型ＧａＮ基板３１の裏面側から、研磨またはエッチングを行うことにより、ｎ型ＧａＮ基板３１の厚みを当初の約３５０μｍから４０μｍ〜１５０μｍ程度の厚みまで薄くする。その後、ｎ型ＧａＮ基板３１の裏面上にｎ側電極３９を形成する。これにより、窒化物半導体層３５、ｐ側電極３８およびｎ側電極３９が形成されたウエハ（図示せず）が得られる。次に、このウエハ（図示せず）をバー状に劈開する。そして、真空蒸着法、スパッタ蒸着法またはＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタ法などを用いて、図１０に示したように、光出射端面４０となる一方の劈開面にＡＲコーティング層４２を形成するとともに、他方の劈開面（共振器端面４１）にＨＲコーティング層４３を形成する。なお、ウエハの劈開の代わりにエッチングによって端面の形成を行ってもよい。このようにして形成されたバー状の素子４５が図１１に示されている。
【００５０】
続いて、バー状の素子４５を粘着シート５０上に貼り付ける。次に、図示しないスクライブ装置を用いて、スクライブ装置内のダイヤモンドスクライバ（図示せず）でバー状の素子４５にスクライブライン４６を形成する。そして、図１２に示すように、粘着シート５０をスクライブライン４６と直交する方向（矢印Ａ１方向および矢印Ａ２方向）に引き伸ばすことにより、バー状の素子４５（図１１参照）を個々の半導体レーザ素子３０に分割する。分割された半導体レーザ素子３０は、粘着シート５０に貼り付けられているため、分散することがない。なお、半導体レーザ素子３０への分割は、ダイヤモンドスクライバを用いないダイシング法やレーザアブレーション法などによって行ってもよい。このようにして得られた半導体レーザ素子３０をパルス電流駆動による特性評価を行うことにより、閾値電流値が基準値よりも小さい良品を選別し、キャンパッケージ型の半導体レーザ装置に搭載する。
【００５１】
図１３は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の搭載方法を説明するための図である。続いて、図７〜図９および図１３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における半導体レーザ素子３０の搭載方法（ダイボンディング方法）について説明する。
【００５２】
まず、図１３に示すように、ステム１をダイボンディング装置（図示せず）の支持台６０にセットする。次に、ＡｕＳｎ半田層６および７が予め形成されたサブマウント１０をブロック部２の側面上に載置する。そして、上述した製造方法により得られた半導体レーザ素子３０をコレット６５で吸引し、サブマウント１０のＡｕＳｎ半田層７の上まで移動させる。その後、半導体レーザ素子３０をサブマウント１０のＡｕＳｎ半田層７上に載置し、コレット６５の吸引を停止する。なお、ＡｕＳｎ半田層６および７は、それぞれ、ＡｕとＳｎとの割合が７０％：３０％（重量比）であり、融点は約２８０℃である。次に、コレット６５により半導体レーザ素子３０に荷重Ｆを加え、約３１０℃で５秒間加熱することにより、ＡｕＳｎ半田層６および７を溶融させる。これにより、半導体レーザ素子３０のｎ側電極３９（図８および図９参照）に含まれるＡｕがＡｕＳｎ半田層７に溶け出すとともに、サブマウント１０の金属膜１３（図８参照）に含まれるＡｕがＡｕＳｎ半田層６に溶け出す。したがって、ＡｕＳｎ半田層６およびＡｕＳｎ半田層７の各々のＡｕとＳｕとの割合が７０％：３０％（重量比）よりＡｕの比率（割合）が大きくなり、共晶ができる。その後、室温まで冷却することにより、ＡｕＳｎ半田層６および７を固化させる。これにより、同時ダイボンディング（半導体レーザ素子３０およびサブマウント１０がステム１のブロック部２に同時に固着されること）が行われる。
【００５３】
なお、ＡｕＳｎ半田層６および７に、たとえば、ＡｕとＳｎとの割合が１０％：９０％（重量比）で融点が約２１７℃のＡｕＳｎ半田を用いることもできる。Ｓｎの組成比率としては、１５ｗｔ％以上であれば実用的な融点になるため、Ｓｎの組成比率としては１５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下が好適であり、特に、ＡｕとＳｎとの共晶点である１５ｗｔ％〜３０ｗｔ％および８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％、高融点が得られる３０ｗｔ％〜４０ｗｔ％が好適である。
【００５４】
続いて、ワイヤボンディング装置（図示せず）を用いて、図７および図８に示したように、半導体レーザ素子３０のｐ側電極３８（図８参照）とリードピン５との間にボンディングワイヤ８を接続するとともに、サブマウント１０の金属膜１２（図８参照）とリードピン４との間にボンディングワイヤ９を接続する。このようにして、半導体レーザ素子３０がキャンパッケージのステム１（ブロック部２）に搭載される。
【００５５】
図１４および図１５は、キャップ部材で半導体レーザ素子を気密封止する方法を説明するための断面図である。次に、図１４および図１５を参照して、キャップ部材１００で半導体レーザ素子３０を気密封止する方法について説明する。
【００５６】
まず、上述のようにして半導体レーザ素子３０が搭載されたステム１とキャップ部材１００とをオーブン付の気密封止装置（図示せず）内に導入する。その際、気密封止装置内には大気圧の乾燥空気を導入し、装置内の露点を−４０℃に保っておく。次に、オーブン内の温度を約２６０℃にして、上記したステム１（半導体レーザ素子３０が搭載されたステム１）およびキャップ部材１００を約３０分間加熱処理する。そして、処理を終えたステム１（半導体レーザ素子３０が搭載されたステム１）およびキャップ部材１００を、オーブンから取り出し、大気に曝すことなく気密封止装置（図示せず）内に導入する。続いて、図１４に示すように、露点−４０℃の雰囲気下において、半導体レーザ素子３０を覆うようにキャップ部材１００をステム１の上面に載置する。
【００５７】
次に、ステム１の下面に第２電極８０を当接させるとともに、第１電極７０をステム１側（矢印Ｂ方向）に移動させる。そして、図１５に示すように、第１電極７０でキャップ部材１００のフランジ部１０３を矢印Ｂ方向に押圧することにより、プロジェクション部１０６（図１４参照）をステム１の上面にくい込ませる。その状態で第１電極７０と第２電極８０との間に電圧を印加することによって、プロジェクション部１０６に電流を集中させ、その電気抵抗による熱でプロジェクション部１０６の一部を溶融させる。これにより、キャップ部材１００のフランジ部１０３とステム１とが抵抗溶接される。その際、キャップ部材１００の表面に被着されたニッケルメッキ被膜が溶接時に溶融して凝固することにより、フランジ部１０３とステム１とが効果的に気密封止される。このようにして、キャップ部材１００がステム１上に固定（溶接）され、キャップ部材１００で半導体レーザ素子３０が気密に封止される。
【００５８】
第１実施形態では、上記のように、光透過窓１０４を天面部１０２に取り付ける低融点ガラス１０５を、側壁部１０１に接着することなく天面部１０２のみに接着することによって、キャップ部材１００を抵抗溶接する際にキャップ部材１００の側壁部１０１にひずみ（応力）が発生したとしても、低融点ガラス１０５は、側壁部１０１に接着することなく天面部１０２のみに接着しているので、側壁部１０１で発生したひずみ（応力）が低融点ガラス１０５に直接的に伝わるのを抑制することができる。これにより、低融点ガラス１０５が割れて光透過窓１０４が脱落したり、低融点ガラス１０５にひびが入ったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。したがって、このキャップ部材１００を用いて半導体レーザ装置を組み立てることにより、半導体レーザ装置の製造歩留を向上させることができる。また、半導体レーザ装置の気密性が失われるのを抑制することができるので、半導体レーザ装置の信頼性が低下するのを抑制することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、キャップ部材１００を上記のように構成することによって、側壁部１０１で発生したひずみ（応力）が低融点ガラス１０５に伝わるのを抑制することができるので、低融点ガラス１０５が割れなかったり、低融点ガラス１０５にひびが入らなかった場合にも、低融点ガラス１０５に応力が残るのを抑制することができる。これにより、キャップ部材１００をステム１に固定（抵抗溶接）した後に、このキャップ部材１００に外部から何らかの力が加わった場合でも、低融点ガラス１０５が割れたり、低融点ガラス１０５にひびが入ったりするという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、天面部１０２の低融点ガラス１０５が接着される側の表面（内面）に、段差形状を形成することによって、低融点ガラス１０５を用いて光透過窓１０４を天面部１０２に取り付ける際に、低融点ガラス１０５が天面部１０２の内面上を外側に流れる（拡がる）のを抑制することができる。これにより、低融点ガラス１０５を、容易に、側壁部１０１に接着させることなく天面部１０２のみに接着させることができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、天面部１０２の内面に溝部１１１を形成することによって、この溝部１１１により、天面部１０２の内面に、容易に、段差形状を形成することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、溝部１１１を、平面的に見て出射孔１０２ａを囲むように円周状に形成することによって、低融点ガラス１０５を用いて光透過窓１０４を天面部１０２に取り付ける際に、低融点ガラス１０５が天面部１０２の内面上を外側に流れる（拡がる）のを、より抑制することができる。これにより、低融点ガラス１０５を、より容易に、側壁部１０１に接着させることなく天面部１０２のみに接着させることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、低融点ガラス１０５を、天面部１０２の曲面部１０２ｃに接着することなく、平面部１０２ｂのみに接着させることによって、低融点ガラス１０５が割れたり、低融点ガラス１０５にひびが入ったりするという不都合が生じるのを、より抑制することができる。これは、外部から力（衝撃など）が加わった場合や、温度変化があった場合、平面部１０２ｂと曲面部１０２ｃとの接続部分に応力（ひずみ）が集中しやすくなるので、低融点ガラス１０５が平面部１０２ｂと曲面部１０２ｃとの両方に接着していると、低融点ガラス１０５が割れやすくなったり、低融点ガラス１０５にひびが入りやすくなる場合があるためである。
【００６４】
続いて、上記第１実施形態の効果を確認するために行った検査について説明する。この検査では、上記した第１実施形態によるキャップ部材１００がステムに溶接された半導体レーザ装置を実施例１とし、天面部に溝部が形成されておらず、かつ、低融点ガラスが天面部と側壁部との両方に接着しているキャップ部材２００がステムに溶接された半導体レーザ装置を比較例として、各々の半導体レーザ装置について、光透過窓の脱落および気密不良の検査を行った。なお、実施例１による半導体レーザ装置と比較例による半導体レーザ装置とは、キャップ部材のみが異なり、その他の構成は同じとした。また、キャップ部材のステム１への抵抗溶接は、上記した第１実施形態と同様の方法で行った。
【００６５】
図１６および図１７は、比較例による半導体レーザ装置の構造を説明するための断面図である。図１６および図１７を参照して、比較例による半導体レーザ装置では、従来の半導体レーザ装置と同様の構成とするために、半導体レーザ素子３０を気密封止するキャップ部材２００を、天面部２０２に溝部が設けられておらず、低融点ガラス１０５が天面部２０２と側壁部１０１との両方に接着している構成とした。また、比較例のその他の構成は、実施例１（または、第１実施形態）による半導体レーザ装置と同様とした。
【００６６】
また、実施例１による半導体レーザ装置および比較例による半導体レーザ装置は、それぞれ、１０００個ずつ検査に供した。そして、これらの半導体レーザ装置について、まず、顕微鏡を用いた目視観察（外観観察）により、光透過窓の脱落の有無を検査した。その後、外観観察による不良品を除外した残りの半導体レーザ装置について、気密検査を行った。その結果を表１に示す。なお、表１中における検査結果の分母は、検査個数を示しており、分子は、不良個数を示している。
【００６７】
【表１】
0005064249.tif 000002
【００６８】
上記表１に示すように、比較例による半導体レーザ装置では、検査数１０００個に対して、光透過窓の脱落が認められた半導体レーザ装置が１個あり、また、気密不良が認められた半導体レーザ装置も１個あった。これに対して、実施例１による半導体レーザ装置では、検査数１０００個に対して、光透過窓の脱落が認められた半導体レーザ装置は１つもなく、また、気密不良が認められた半導体レーザ装置も１つもなかった。
【００６９】
これより、実施例１による半導体レーザ装置では、信頼性の低下を抑制することが可能であり、かつ、製造歩留を向上させることが可能であることが確認された。なお、所定の検査数に対して不良数が１個でもある場合は、品質管理上、全数検査を実施しなければならなくなる可能性があり、量産化された場合に全数検査をしなければならなくなると、製造効率が著しく低下する。このため、実施例１による半導体レーザ装置は、比較例に比べて、良好な効果を有するものと考えられる。
【００７０】
次に、キャップ部材に外部から力が加わった際の低融点ガラスの壊れやすさを確認するために、実施例１による半導体レーザ装置および比較例による半導体レーザ装置を用いて、キャップ部材に外部から力を加えた際の耐荷重を評価した。耐荷重の測定は、天面部に荷重を加えた場合と、側壁部に荷重を加えた場合との２種類行った。図１８は、キャップ部材の天面部に荷重を加えることにより耐荷重を測定する方法を説明するための図である。図１８を参照して、天面部への荷重の負荷は、半導体レーザ装置のキャップ部材の天面部１０２（２０２）に金属板９０を載置し、この金属板９０に荷重装置９５で所定の荷重を加えることによって行った。そして、上記の方法により所定の荷重を加えた後に荷重を除荷し、負荷された荷重が異なる複数の半導体レーザ装置を作製した。なお、キャップ部材に負荷する荷重は、０．２５ｋｇｆピッチで変化させた。そして、荷重が負荷された半導体レーザ装置の各々について外観検査と気密検査を行い、低融点ガラスに割れが発生しているか否かを確認した。低融点ガラスに割れが発生している半導体レーザ装置に加えられた荷重を、そのキャップ部材の耐荷重とした。図１９は、キャップ部材の側壁部に荷重を加えることにより耐荷重を測定する方法を説明するための図である。図１９を参照して、側壁部への荷重の負荷は、半導体レーザ装置のキャップ部材の側壁部１０１に金属板９０を載置し、この金属板９０に荷重装置９５で所定の荷重を加えることによって行った。なお、負荷する荷重および耐荷重の評価は、上記天面部に荷重を加える場合と同様とした。その結果（１０個の耐荷重の平均値）を表２に示す。
【００７１】
【表２】
0005064249.tif 000003
【００７２】
上記表２に示すように、天面部に荷重を加えた場合の耐荷重は、比較例では２．２ｋｇｆであったのに対して、実施例１では、４．５ｋｇｆと比較例よりも２倍以上高い結果となった。また、側壁部に荷重を加えた場合の耐荷重は、比較例では７．２ｋｇｆであったのに対して、実施例１では、８．５ｋｇｆと比較例よりも高い結果となった。これより、天面部に溝部（段差形状）を形成するとともに、低融点ガラスを、側壁部に接着することなく天面部のみに接着することによって、天面部に外部から力が加わった場合および側壁部に外部から力が加わった場合のいずれにおいても、低融点ガラスが割れにくくなることが確認された。
【００７３】
（第２実施形態）
図２０は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。図２１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斜視図である。図２２は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材の全体斜視図である。図２３および図２４は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材の構造を説明するための図である。次に、図２０〜図２４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構造について説明する。なお、キャップ部材３００以外の構成については、上記した第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００７４】
この第２実施形態による半導体レーザ装置では、図２０〜図２２に示すように、出射孔１０２ａの周縁部にプレス加工などによって段差部３１１が形成されている。この段差部３１１は、図２３に示すように、出射孔１０２ａの周縁部の全周にわたって形成されている。すなわち、段差部３１１は、天面部３０２の出射孔１０２ａの周縁部に沿うように、平面的見て円周（円形）状に形成されている。そして、図２４に示すように、この段差部３１１によって、天面部３０２に、天面部３０２の他の部分よりも厚みの小さい部分３１０（厚みｔ３２）が設けられているとともに、天面部３０２の内面に、段差形状が形成されている。また、天面部３０２には、光透過窓１０４の延びる方向に沿って延びる平面部３０２ｂと、平面部３０２ｂに直交（交差）するように平面部３０２ｂの外側の部分（外周部分）に接続された垂直面部３０２ｃと、垂直面部３０２ｃに直交するように垂直面部３０２ｃに接続された平面部３０２ｄとが形成されている。そして、平面部３０２ｂ、垂直面部３０２ｃおよび平面部３０２ｄによって、天面部３０２の段差形状が構成されている。なお、上記厚みの小さい部分３１０は、出射孔１０２ａの周縁部に沿うように平面的に見て円周（円形）状に形成されている。なお、平面部３０２ｂは、本発明の「第１の面」の一例であり、垂直面部３０２ｃは、本発明の「第２の面」の一例である。
【００７５】
また、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、低融点ガラス１０５は、側壁部１０１に接着することなく天面部３０２のみに接着している。また、低融点ガラス１０５は、天面部３０２の垂直面部３０２ｃおよび平面部３０２ｄに接着することなく、平面部３０２ｂのみに接着している。
【００７６】
なお、第２実施形態のキャップ部材３００のその他の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。また、第２実施形態のキャップ部材３００は、上記第１実施形態と同様の方法により、半導体レーザ素子３０（図２０参照）を気密封止するようにステム１の上面に抵抗溶接されている。
【００７７】
第２実施形態では、上記のように、天面部３０２の出射孔１０２ａの周縁部に段差部３１１を形成することによって、この段差部３１１により、容易に、天面部３０２の内面に段差形状を形成することができる。これにより、低融点ガラス１０５を用いて光透過窓１０４を天面部３０２に取り付ける際に、低融点ガラス１０５が天面部３０２の内面上を外側に流れる（拡がる）のを、容易に抑制することができるので、低融点ガラス１０５を、容易に、側壁部１０１に接着させることなく天面部３０２のみに接着させることができる。
【００７８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態の効果と同様である。
【００７９】
続いて、上記第２実施形態の効果を確認するために行った検査について説明する。この検査は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて行った。また、上記した第２実施形態による半導体レーザ装置を実施例２とし、比較例には、上記第１実施形態で行った検査の結果を用いた。その結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】
0005064249.tif 000004
【００８１】
上記表３に示すように、実施例２では、検査数１０００個に対して、光透過窓の脱落が認められた半導体レーザ装置は１つもなく、また、気密不良が認められた半導体レーザ装置も１つもなかった。これより、上記した実施例１（第１実施形態）と同様、実施例２（第２実施形態）による半導体レーザ装置でも、比較例に比べて、優位性があることが確認された。
【００８２】
次に、キャップ部材に外部から力が加わった際の低融点ガラスの壊れやすさを確認するために耐荷重を測定した。耐荷重の測定は、上記第１実施形態と同様の方法で行った。また、耐荷重の測定は、天面部に荷重を加えた場合と側壁部に荷重を加えた場合との２種類行った。なお、比較例には、上記第１実施形態で行った測定結果を用いた。その結果（１０個の耐荷重の平均値）を表４に示す。
【００８３】
【表４】
0005064249.tif 000005
【００８４】
上記表４に示すように、天面部に荷重を加えた場合の耐荷重は、比較例では２．２ｋｇｆであったのに対して、実施例２では、４．８ｋｇｆと比較例よりも２倍以上高い結果が得られた。また、側壁部に荷重を加えた場合の耐荷重は、比較例では７．２ｋｇｆであったのに対して、実施例２では、８．７ｋｇｆとこちらも比較例より高い結果が得られた。これより、天面部に段差部（段差形状）を形成するとともに、低融点ガラスを、側壁部に接着することなく天面部のみに接着することによって、天面部に外部から力が加わった場合および側壁部に外部から力が加わった場合のいずれにおいても、低融点ガラスが割れにくくなることが確認された。
【００８５】
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。
【００８６】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、窒化物系半導体レーザ素子が搭載された窒化物系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、窒化物系半導体レーザ素子以外の半導体素子が搭載された半導体装置にも本発明を適用することができる。たとえば、有機半導体や酸化亜鉛系半導体を用いたレーザ素子、現在開発中であって将来窒化物系半導体レーザ素子を超える、優れた特性が得られることが期待される他のレーザ素子を搭載した半導体装置においても本発明を適用することができる。また、窒化物系半導体レーザ素子の代わりに、ＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）や、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体素子を搭載することもできる。なお、窒化物系半導体レーザ素子が搭載される半導体レーザ装置において、搭載される窒化物系半導体レーザ素子は、上記第１および第２実施形態に示した構成以外の構成であってもよい。
【００８７】
また、上記第１および第２実施形態では、天面部に溝部または段差部を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、図２５に示した本発明の第１変形例によるキャップ部材４００のように、天面部４０２に段差部４１１と溝部４２１とを形成してもよい。また、天面部に、複数の溝部または複数の段差部を形成してもよい。
【００８８】
また、上記第１および第２実施形態では、低融点ガラス１０５を曲面部１０２ｃや垂直面部３０２ｃに接着することなく、平面部１０２ｂや３０２ｂのみに接着させる例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、上記した本発明の第１変形例によるキャップ部材４００（図２５参照）のように、低融点ガラス１０５を平面部４０２ｂ、垂直面部４０２ｃ、平面部４０２ｄおよび曲面部４０２ｅなどに接着させてもよい。この場合、低融点ガラス１０５の一部を、段差部４１１（平面部４０２ｂ）の外側の、垂直面部４０２ｃおよび平面部４０２ｄで形成される部分や、溝部４２１（曲面部４０２ｅ）に収納することができる。これにより、低融点ガラス１０５を用いて光透過窓１０４を天面部４０２に取り付ける際に、低融点ガラス１０５の量が多い場合にも、低融点ガラス１０５が天面部４０２の内面上を外側に流れる（拡がる）のを抑制することができ、側壁部１０１に接着（到達）するのを抑制することができる。
【００８９】
また、上記第１および第２実施形態では、天面部に溝部または段差部を形成することにより、天面部の内面の側壁部側（外側）の部分が出射孔側（内側）の部分よりも上側に凹むように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、図２６に示した本発明の第２変形例によるキャップ部材５００のように、天面部５０２の出射孔５０２ａ側の部分の厚みを小さくすることにより、天面部５０２の内面の出射孔５０２ａ側（内側）の部分を側壁部１０１側（外側）の部分よりも上側に凹むように構成してもよい。また、図２７に示した本発明の第３変形例によるキャップ部材６００のように、天面部６０２に、上側に突出する段差部６１１を形成することにより、天面部６０２の内面の出射孔１０２ａ側（内側）の部分を側壁部１０１側（外側）の部分よりも上側に凹むように構成してもよい。これら第２および第３変形例によるキャップ部材５００および６００では、低融点ガラス１０５の一部を、段差形状の出射孔側（内側）の部分に収納することができるので、低融点ガラス１０５の量が多い場合にも、低融点ガラス１０５が側壁部１０１側（外側）に流れる（拡がる）のを抑制することができる。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、パッケージサイズがφ３．３ｍｍの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、φ３．３ｍｍ以外のパッケージサイズの半導体装置に本発明を適用してもよい。たとえば、φ３．８ｍｍのパッケージサイズの半導体装置や、φ３．３ｍｍより小さいパッケージサイズの半導体装置に本発明を適用してもよい。また、φ３．８ｍｍよりも大きいパッケージサイズの半導体装置に本発明を適用することもできる。
【００９１】
また、上記第１および第２実施形態では、キャップ部材を略円筒形に形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、キャップ部材は円筒形以外の、例えば直方体であってもよい。
【００９２】
また、キャップ部材のフランジ部の曲率半径を、上記第１および第２実施形態と異なる大きさにしてもよい。この場合、キャップ部材のフランジ部の曲率半径を、上記第１および第２実施形態よりも小さくするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の全体斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材の全体斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材の平面図である。
【図６】図５の２０００−２０００線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材を取り外した状態を示した平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の一部を拡大して示した図である。
【図９】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の平面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１２】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に搭載される半導体レーザ素子の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１３】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の搭載方法を説明するための図である。
【図１４】キャップ部材で半導体レーザ素子を気密封止する方法を説明するための断面図である。
【図１５】キャップ部材で半導体レーザ素子を気密封止する方法を説明するための断面図である。
【図１６】比較例による半導体レーザ装置の構造を説明するための断面図である。
【図１７】比較例による半導体レーザ装置の構造を説明するための断面図である。
【図１８】キャップ部材の天面部に荷重を加えることにより耐荷重を測定する方法を説明するための図である。
【図１９】キャップ部材の側壁部に荷重を加えることにより耐荷重を測定する方法を説明するための図である。
【図２０】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の全体斜視図である。
【図２２】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材の全体斜視図である。
【図２３】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置のキャップ部材の平面図である。
【図２４】図２３の２１００−２１００線に沿った断面図である。
【図２５】本発明の第１変形例によるキャップ部材の断面図である。
【図２６】本発明の第２変形例によるキャップ部材の断面図である。
【図２７】本発明の第３変形例によるキャップ部材の断面図である。
【図２８】従来知られているキャンパッケージ型の半導体レーザ装置の構造を説明するための断面図である。
【図２９】図２８に示した従来知られているキャンパッケージ型の半導体レーザ装置のキャップ部材をステム上に固定する方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１                                          ステム（支持基体）
２                                          ブロック部
３、４、５                                  リードピン
６、７                                      ＡｕＳｎ半田層
１０                                        サブマウント
２０                                        絶縁性リング
３０                                        半導体レーザ素子（半導体素子）
３１                                        ｎ型ＧａＮ基板
３２                                        ｎ型クラッド層
３３                                        ＩｎＧａＮ活性層
３４                                        ｐ型クラッド層
３５                                        窒化物半導体層
３６                                        リッジ部
３７                                        埋め込み層
３８                                        ｐ側電極
３９                                        ｎ側電極
４０                                        光出射端面
４１                                        共振器端面
４２                                        ＡＲコーティング層
４３                                        ＨＲコーティング層
１００、３００、４００、５００、６００      キャップ部材
１０１                                      側壁部
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２      天面部
１０２ａ、５０２ａ                          出射孔（開口）
１０２ｂ、３０２ｂ、４０２ｂ                平面部（第１の面）
１０２ｃ                                    曲面部（第２の面）
１０３                                      フランジ部（取付部）
１０４                                      光透過窓（透光性を有する窓部材）
１０５                                      低融点ガラス（接着部材）
１０６                                      プロジェクション部
１１０、３１０                              厚みの小さい部分
１１１、４２１                              溝部
３０２ｃ、４０２ｃ                          垂直面部（第２の面）
３１１、４１１、６１１                      段差部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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