CN101272035B - 半导体激光装置和其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体激光装置和其制造方法，该半导体激光装置包括：沿着共振器延伸的第一方向或与第一方向交叉的第二方向存在弯曲的半导体激光元件；和固定半导体激光元件的弯曲的凸出侧的基台，在第一方向和第二方向中弯曲较大的方向上的半导体激光元件的一个端部和基台之间的距离小于在第一方向和第二方向中弯曲较大的方向上的半导体激光元件的另一端部和基台之间的距离。

Description

半导体激光装置和其制造方法

本申请要求基于在先申请号JP2007-67830、半导体激光装置和其制造方法、于2007年3月16日提出申请、Saburo Nakashima，和JP2008-58990、半导体激光装置和其制造方法、于2008年3月10日提出申请、Saburo Nakashima的优先权，在此引用这些申请以供参考。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光装置和其制造方法，特别涉及包括固定在基台上的半导体激光元件的半导体激光装置和其制造方法。

背景技术

现有技术中，已知包括固定在基台上的半导体激光元件的半导体激光装置等。这种半导体激光装置，例如公开在日本特开2006-41085号公报和日本特开2003-31895号公报中。

在上述日本特开2006-41085号公报中，公开了一种包括半导体激光芯片(半导体激光元件)和固定半导体激光芯片的子固定架(基台)的半导体激光装置。在该半导体激光装置中，半导体激光芯片由基板和形成在基板上的半导体层构成。

此外，在上述日本特开2003-31895号公报中，公开了一种半导体发光装置和其制造方法，该半导体发光装置包括：存在弯曲的半导体发光元件芯片(半导体激光元件)，和固定半导体发光元件芯片的固定部件(基台)。在该半导体发光装置中，采用以与半导体发光元件芯片的弯曲的形状相对应的方式对表面形状进行加工的固定部件。由此，将半导体发光元件芯片以在规定的方向产生弯曲的状态固定在固定部件上。

但是，在日本特开2006-41085号公报中公开的现有技术的半导体激光装置中，因为半导体激光芯片由基板和形成在基板上的半导体层构成，所以由于基板和半导体层的热膨胀系数差和晶格常数差，存在可能在半导体激光芯片上产生弯曲这样的问题。在这种情况下，因为通常半导体激光芯片具有沿着共振器的延伸方向的细长的形状，所以半导体激光芯片的沿着共振器的延伸方向的弯曲量变大。从而，因为半导体激光芯片的沿着共振器的延伸方向的弯曲量容易产生偏差，所以在将半导体激光芯片的弯曲的凸出侧固定在子固定架上的情况下，在半导体激光芯片的共振器的光出射端，半导体激光芯片和子固定架之间的距离容易产生偏差。因此，存在从半导体激光芯片的共振器的光出射端射出的激光的出射位置容易产生偏差的问题。此外，在将半导体激光芯片的弯曲的凸出侧固定在子固定架上的情况下，因为通常在从半导体激光芯片射出的激光的出射方向相对于子固定架的表面向上侧倾斜的状态下，在子固定架上配置半导体激光芯片，所以以半导体激光芯片的沿着共振器的延伸方向的弯曲量的偏差为原因，存在从半导体激光芯片(半导体激光元件)射出的激光的出射方向产生偏差的问题。

此外，在日本特开2003-31895号公报中公开的现有技术的半导体发光装置和其制造方法中，认为存在下述情况：在加工成与半导体发光元件芯片的弯曲的形状对应的曲面形状或规定的形状(凹形状)的固定部件上固定半导体发光元件芯片，但没有为此使半导体发光元件芯片的弯曲形状(弯曲量)的偏差与固定部件侧的形状适当地相对应。在这种情况下，在共振器的光出射端，半导体发光元件芯片和固定部件的距离容易产生偏差。因此，存在从半导体发光元件芯片的共振器的光出射端射出的激光的出射位置容易产生偏差的问题。

发明内容

本发明的第一方面的半导体激光装置包括：沿着共振器延伸的第一方向和与第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件；和固定半导体激光元件的弯曲的凸出侧的基台，在第一方向和第二方向中弯曲较大的方向上的半导体激光元件的一个端部和基台之间的距离小于在第一方向和第二方向中弯曲较大的方向上的半导体激光元件的另一端部和基台之间的距离。

本发明的第二方面的半导体激光装置的制造方法包括：形成沿着共振器延伸的第一方向和与第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件的工序；和以在第一方向和第二方向中弯曲较大的方向上的半导体激光元件的一个端部和基台之间的距离小于在第一方向和第二方向中弯曲较大的方向上的半导体激光元件的另一端部和基台之间的距离的方式，将半导体激光元件的弯曲的凸出侧固定在基台上的工序。

附图说明

图1是用于说明本发明的半导体激光装置的概要结构的截面图。

图2是用于说明包括本发明的第一实施方式的半导体激光装置的半导体激光器的结构的立体图。

图3是用于说明本发明的第一实施方式的半导体激光装置的结构的截面图。

图4是用于说明本发明的第一实施方式的半导体激光装置的结构的平面图。

图5是用于说明图3所示的本发明第一实施方式的半导体激光装置的半导体激光元件的结构的立体图。

图6是用于说明本发明的第二实施方式的半导体激光装置的结构的截面图。

图7是用于说明本发明的第二实施方式的半导体激光装置的结构的平面图。

图8是用于说明图6所示的本发明的第二实施方式的半导体激光装置的基台的结构的平面图。

图9是用于说明本发明的第三实施方式的半导体激光装置的结构的截面图。

图10是用于说明本发明的第四实施方式的半导体激光装置的结构的截面图。

图11是用于说明图10所示的本发明的第四实施方式的半导体激光装置的结构的平面图。

图12是用于说明本发明的第五实施方式的半导体激光装置的结构的正面图。

图13是用于说明图12所示的本发明的第五实施方式的半导体激光装置的结构的平面图。

图14是用于说明图12所示的本发明的第五实施方式的半导体激光装置的半导体激光元件的结构的立体图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

在说明本发明的具体实施方式之前，参照图1说明本发明的半导体激光装置1的概要结构。

在本发明的半导体激光装置1中，如图1所示，半导体激光元件10通过由金属层等构成的导电性粘接层20固定在基台30上。其中，导电性粘接层20是本发明的“熔接层”的一个例子。

半导体激光元件10沿着A方向存在弯曲。此处，半导体激光元件10的弯曲的凸出侧固定在基台30的上表面30a上。此外，半导体激光元件10的一个端部10a附近的半导体激光元件10和基台30之间的距离(导电性粘接层20的厚度)H1小于半导体激光元件10的另一端部10b附近的半导体激光元件10和基台30之间的距离(导电性粘接层20的厚度)H2。

而且，半导体激光元件10还可以沿着与A方向交叉的方向存在比A方向的弯曲小的弯曲。在这种情况下，将一个端部10a附近的半导体激光元件10和基台30之间的距离的最小值定义为H1，并且将另一端部10b附近的半导体激光元件10和基台30之间的距离的最小值定义为H2。更具体地说，表示了在图1所示的半导体激光元件10中，共振器的延伸方向为A方向，共振器的光出射面为一个端部10a，并且共振器的光反射面为另一端部10b的情况。

此外，半导体激光元件10能够通过在氮化镓基板、蓝宝石基板、硅基板和碳化硅基板等基板上形成半导体层而构成。

此外，在半导体激光元件10的一个端部10a和另一端部10b上也可以分别形成电介质多层膜。

在本发明的半导体激光装置1中，如上所述，通过使弯曲较大的A方向上的半导体激光元件10的一个端部10a和基台30之间的距离H1小于A方向上的半导体激光元件10的另一端部10b和基台30之间的距离H2，与在半导体激光元件10的一个端部10a，半导体激光元件10和基台30之间的距离较大的情况相比，能够减小半导体激光元件10的一个端部10a的半导体激光元件10和基台30之间的距离的偏差量。由此，例如，在将半导体激光元件10的一个端部10a作为共振器的光出射端而构成的情况下，能够抑制从光出射端射出的激光的出射位置的偏差。此外，通过将半导体激光元件10的弯曲的凸出侧固定在基台30上，并且使得A方向上的半导体激光元件10的一个端部10a的半导体激光元件10和基台30之间的距离H1小于A方向上的半导体激光元件10的另一端部10b的半导体激光元件10和基台30之间的距离H2，能够将半导体激光元件10的一个端部10a以与基台30的表面实质上近似平行的方式进行配置。由此，例如，在将半导体激光元件10的一个端部10a作为共振器的光出射端而构成的情况下，能够抑制在从光出射端射出的激光的出射方向相对于基台30的表面向上侧倾斜的状态下配置半导体激光元件10。结果，能够抑制从半导体激光元件10的共振器的光出射端射出的激光的出射方向的偏差。此外，通过将沿着A方向存在弯曲的半导体激光元件10固定在基台30上，与在施加外力等使得没有弯曲的状态下将半导体激光元件10固定在基台30上的情况不同，因为能够抑制半导体激光元件10的内部的应力增加，所以能够抑制激光器的特性劣化、半导体激光元件10的破损。

而且，在本发明中，利用从光出射侧和光反射侧的各自的共振器端面射出的激光强度的大小关系区分光出射端。即，激光的出射强度相对较大的一侧是光出射端，激光的出射强度相对较小的一侧是光反射端。

(第一实施方式)

首先，参照图2～图5，说明第一实施方式的半导体激光装置和包括其的半导体激光器的结构。

在包括第一实施方式的半导体激光装置40的半导体激光器中，如图2和图3所示，半导体激光元件50通过AuSn等导电性粘接层60固定在基台70上。其中，导电性粘接层60是本发明的“熔接层”的一个例子。此外，如图2所示，基台70通过AuSn等导电性粘接层61固定在设置于金属制的芯柱(stem)80的主体部81的台座部82上。该芯柱80设置有两个管脚83和84。

此外，半导体激光元件50的上表面使用Au导线90，与芯柱80的管脚83引线接合。此外，基台70的上表面70a使用Au导线90，与芯柱80的台座部82引线接合。此外，在芯柱80的主体部81上安装有未图示的能够透过激光的带窗口的盖。

此外，如图4和5所示，半导体激光元件50具有约200μm的宽度(W1)、约1000μm的长度(L1)和约100μm的厚度(t1)(参照图5)。

此外，在第一实施方式中，如图3所示，半导体激光元件50包括配置在基台70侧的基板100，和配置在与基台70相反的一侧的半导体激光元件部110。其中，基板100是本发明的“基板”的一个例子。

具体而言，如图5所示，在由氮化镓、硅和碳化硅等构成的基板100的上表面上，形成有n型A1GaN包层(clad)111、由GaInN构成的活性层112和p型AlGaN包层113。由这些n型AlGaN包层111、活性层112和p型AlGaN包层113形成半导体激光元件部110。其中，n型AlGaN包层111、活性层112和p型AlGaN包层113是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。此外，通过在p型AlGaN包层113上形成在B方向上延伸的脊部113a，形成波导结构。此外，如图3所示，在半导体激光元件部110的B方向的端部上，形成光出射面(共振器面)110a和光反射面(共振器面)110b。其中，光出射面110a是本发明的“一个端部”和“光出射端”的一个例子，光反射面110b是本发明的“另一端部”和“光反射端”的一个例子。此外，通过光出射面110a、光反射面110b和波导结构，构成在B方向上延伸的共振器。而且，在光出射面110a和光反射面110b上形成有未图示的电介质多层膜。此外，如图5所示，在p型AlGaN包层113的脊部113a以外的上表面上形成由SiO₂构成的绝缘膜114。

此外，在基板100的下表面上，按照距离基板100侧由近到远的顺序依次叠层Al层、Pd层和Au层，从而形成n侧电极101。而且，在第一实施方式中，n侧电极101的下表面是粘接面。此外，在p型AlGaN包层113的脊部113a和绝缘膜114的上表面上，按照距离脊部113a和绝缘膜114由近到远的顺序依次叠层Pt层、Pd层、Ti层、Pd层和Au层，由此形成p侧电极115。

此外，在第一实施方式中，如图3和5所示，半导体激光元件50沿着共振器的延伸方向(B方向)具有约0.5μm～约3μm的弯曲，其根据异质结的添加元素的种类、量的不同而有所不同。此外，半导体激光元件部110的与基板100相反的一侧的表面形成为凹状，半导体激光元件50的弯曲的凸出侧(基板100侧)固定在基台70上(参照图3)。该半导体激光元件50的弯曲是由基板100与半导体激光元件部110的热膨胀系数差以及晶格常数差而引起的。

具体而言，如下表1所示，氮化镓具有约5.59×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并具有约3.189×10^-10m的a轴方向的晶格常数。此外，硅具有约2.6×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并具有约5.43×10^-10m的a轴方向的晶格常数。此外，碳化硅具有约4.2×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并具有约3.081×10^-10m的a轴方向的晶格常数。此外，AlGaN具有约4.15×10^-6/K～约5.59×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并具有约3.112×10^-10m～约3.189×10^-10m的a轴方向的晶格常数。此外，GaInN具有约3.8×10^-6/K～约5.59×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并具有约3.189×10^-10m～约3.533×10^-10m的a轴方向的晶格常数。

这样，在基板100由氮化镓构成的情况下，因为构成半导体激光元件部110的n型AlGaN包层111和p型AlGaN包层113的晶格常数小于基板100的晶格常数，所以以半导体激光元件50的基板100侧成为凸状(半导体激光元件部110侧成为凹状)的方式在B方向上产生弯曲。而且，虽然活性层112具有比基板100大的晶格常数，但是因为活性层112的厚度比n型AlGaN包层111和p型AlGaN包层113的厚度小，所以以半导体激光元件50的基板100侧成为凸状的方式产生弯曲。另一方面，在基板100由硅或碳化硅构成的情况下，因为构成半导体激光元件部110的n型AlGaN包层111、活性层112和p型AlGaN包层113的热膨胀系数大于基板100的热膨胀系数，所以以半导体激光元件50的基板100侧成为凸状(半导体激光元件部110侧为凹状)的方式产生弯曲。而且，半导体激光元件50的B方向的弯曲大于在半导体激光元件50的C方向(参照图5)上产生的弯曲。

此外，在第一实施方式中，如图3所示，半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H3小于半导体激光元件50的共振器的光反射面110b附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H4。在第一实施方式中，在光反射面110b附近的导电性粘接层60具有约4μm～约8μm的厚度(距离H4)的情况下，以光出射面110a附近的导电性粘接层60具有约1μm的厚度(距离H3)的方式将半导体激光元件50固定在基台70上。

此外，半导体激光元件50的光出射面110a侧与基台70的上表面70a实质上平行地进行配置。即，半导体激光元件50以从光出射面110a射出的激光的出射方向与基台70的上表面70a的延伸方向实质上平行的方式配置。

此外，导电性粘接层60具有与半导体激光元件50相同的宽度(W1＝约200μm)和长度(L1＝约1000μm)(参照图5)。

此外，如图4所示，基台70具有约900μm的宽度(W2)、约1200μm的长度(L2)、和约250μm的厚度(t2)(参照图3)。

此外，如图3所示，基台70包括由SiC或AlN构成的基板70b。该基板70b的上表面和下表面的整个面上形成有由约100nm厚的Ti层、约20nm厚的Pt层、和约30nm厚的Au层构成的基底金属层70c。该基底金属层70c是用于将导电性粘接层60粘接在基台70上而设置的。

下面，参照图2、图3和图5说明第一实施方式的半导体激光装置和包括它的半导体激光器的制造工艺。

首先，如图5所示，在基板100的上表面上，通过进行n型AlGaN包层111、由GaInN构成的活性层112和p型AlGaN包层113的外延生长，形成半导体激光元件部110。然后，在p型AlGaN包层113上形成在B方向上延伸的脊部113a之后，在p型AlGaN包层113的脊部113a以外的上表面上形成由SiO₂构成的绝缘膜114。之后，在基板100的下表面上，按照距离基板100侧由近到远的顺序依次叠层Al层、Pd层和Au层，形成n侧电极101，并且在p型AlGaN包层113的脊部113a和绝缘膜114的上表面上，按照距离脊部113a和绝缘膜114由近到远的顺序依次叠层Pt层、Pd层、Ti层、Pd层和Au层，形成p侧电极115。并且，通过在半导体激光元件部110的共振器的光出射面110a和光反射面110b上形成未图示的电介质多层膜，从而形成半导体激光元件50。此时，在第一实施方式中，由于基板100和半导体激光元件部110的热膨胀系数差和晶格常数差，以基板100侧为凸状(半导体激光元件部110侧为凹状)的方式在半导体激光元件50中产生弯曲。

然后，在第一实施方式中，如图3所示，以半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H3(约1μm)小于半导体激光元件50的共振器的光反射面110b附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H4(约4μm～约8μm的范围)的方式，将半导体激光元件50的弯曲的凸出侧(基板100侧)粘接在基台70上。此时，同时将基台70固定在芯柱80的台座部82上(参照图2)。

具体而言，如图2所示，在氮气氛中，在金属制的芯柱80的台座部82上，依次配置导电性粘接层61、在规定的区域上配置有导电性粘接层60的基台70和半导体激光元件50。

然后，在第一实施方式中，如图3所示，使芯柱80(参照图2)为高温，同时利用陶瓷制的筒夹(collet)120，通过导电性粘接层60将半导体激光元件50的光出射面110a附近按压在基台70上。其中，筒夹120是本发明的“按压部件”的一个例子。此时，在利用筒夹120按压半导体激光元件50的光出射面110a附近的状态下，被筒夹120按压的区域(半导体激光元件50的光出射面110a侧)的液状的导电性粘接层60向没有被筒夹120按压的区域(半导体激光元件50的光反射面110b侧)移动，进入光反射面110b侧的半导体激光元件50和基台70之间。而且，在筒夹120上设置有孔部120a，通过使孔部120a的内部为真空，能够吸附半导体激光元件50。

之后，如图2所示，通过冷却芯柱80，使导电性粘接层60和61固化，半导体激光元件50通过导电性粘接层60固定在基台70上，并且基台70通过导电性粘接层61固定在芯柱80的台座部82上。

然后，通过使用Au导线90进行引线接合，连接半导体激光元件50的上表面和芯柱80的管脚83，并且通过使用Au导线90进行引线接合，连接基台70的上表面70a和芯柱80的台座部82。最后，在芯柱80的主体部81上安装未图示的能够透过激光的带窗口的盖。

在第一实施方式中，如上所述，通过使半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H3(约1μm)小于半导体激光元件50的共振器的光反射面110b附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H4(约4μm～约8μm的范围)，与半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H3较大的情况相比，能够使半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H3的偏差量较小。由此，能够抑制从半导体激光元件50的共振器的光出射面110a射出的激光的出射位置的偏差。此外，通过将半导体激光元件50的弯曲的凸出侧(基板100侧)固定在基台70上，并且使得半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H3小于半导体激光元件50的共振器的光反射面110b附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H4，因为能够将半导体激光元件50的共振器的光出射面110a侧以与基台70的上表面70a实质上平行的方式进行配置，所以能够抑制在从半导体激光元件50的共振器的光出射面110a射出的激光的出射方向相对于基台70的上表面70a向上侧倾斜的状态下配置半导体激光元件50。由此，能够抑制从半导体激光元件50的共振器的光出射面110a射出的激光的出射方向的偏差。这样，因为能够抑制从半导体激光元件50射出的激光的出射位置和出射方向的偏差，所以能够提高半导体激光装置40的组装成品率。此外，通过将沿着共振器的延伸方向(B方向)存在弯曲的半导体激光元件50固定在基台70上，与在没有弯曲的状态下将半导体激光元件50固定在基台70上的情况不同，因为能够抑制半导体激光元件50内的应力增加，所以能够抑制激光的特性劣化、半导体激光元件50的破损。

此外，在第一实施方式中，因为半导体激光元件50的B方向的弯曲比半导体激光元件50的C方向的弯曲大，所以能够测量在基台70上接合半导体激光元件50之后的导电性粘接层60的厚度，从而容易地识别半导体激光元件50的激光的出射方向(光出射面110a的位置)。

此外，在第一实施方式中，通过将半导体激光元件50的基板100侧通过导电性粘接层60固定在基台70上，在半导体激光元件50包括与基板100相反的一侧的表面为凹状的半导体激光元件部110的情况下，也能够抑制从半导体激光元件50射出的激光的出射位置和出射方向的偏差。

此外，在第一实施方式中，通过利用筒夹120进行按压并通过导电性粘接层60将半导体激光元件50的光出射面110a附近固定在基台70上，能够容易地使半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H3小于半导体激光元件50的共振器的光反射面110b附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H4。

此外，在第一实施方式中，通过使用由具有导电性的AuSn等构成的导电性粘接层60作为熔接层，能够容易地导通半导体激光元件50和形成在基台70的上表面70a上的基底金属层70c。由此，能够有效地利用没有接合半导体激光元件50的基台70的上表面70a作为用于引线接合的区域。

(第二实施方式)

参照图6～图8，在该第二实施方式中，与上述第一实施方式不同，对仅将半导体激光元件50的共振器的光出射面110a侧固定在基台140上的情况进行说明。

在第二实施方式的半导体激光装置130中，如图6和图7所示，与上述第一实施方式同样，半导体激光元件50通过AuSn等导电性粘接层60a(参照图6)固定在基台140上。此外，基台140包括由SiC或AlN构成的基板140b。其中，导电性粘接层60a是本发明的“熔接层”的一个例子。

此处，在第二实施方式中，在基板140b的上表面上的半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的区域、和基板140b的整个下表面上，形成有与上述第一实施方式为相同的叠层结构的基底金属层140c。即，在第二实施方式中，如图8所示，基板140b的上表面的基底金属层140c形成在半导体激光元件50的共振器的光出射面110a(参照图6)附近的区域上，而没有形成在半导体激光元件50的共振器的光反射面110b(参照图6)侧的区域上。此处，因为由AuSn等构成的导电性粘接层60a几乎不会与由SiC或AlN构成的基板140b粘接，所以半导体激光元件50的共振器的光反射面110b侧不固定在基台140上，仅是半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近通过导电性粘接层60a固定在基台140上。

第二实施方式的半导体激光装置130的其它结构与上述第一实施方式相同。

接着，参照图6～图8说明第二实施方式的半导体激光装置130的制造工艺。

首先，通过与上述第一实施方式相同的制造工艺，形成半导体激光元件50.

然后，在第二实施方式中，如图6和图8所示，准备在基板140b的上表面的半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近的区域、和基板140b的整个下表面上形成有基底金属层140c的基台140。

然后，如图6和图7所示，使用与上述第一实施方式相同的工艺，将半导体激光元件50的弯曲的凸出侧(基板100侧)粘接在基台140上。

第二实施方式的其它制造工艺与上述第一实施方式的制造工艺相同。

在第二实施方式中，如上所述，通过使半导体激光元件50的共振器的光反射面110b侧不固定在基台140上，仅将半导体激光元件50的共振器的光出射面110a附近通过导电性粘接层60a固定在基台140上，与从半导体激光元件50的共振器的光出射面110a到光反射面110b的整体都固定在基台140上的情况不同，因为能够抑制由导电性粘接层60a硬化时的热收缩导致的半导体激光元件50内的应力的增加，所以能够抑制激光特性的劣化和半导体激光元件50的破损。

而且，第二实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。

(第三实施方式)

参照图9，在该第三实施方式中，与上述第一实施方式不同，对光反射面110d附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离小于光出射面110c附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离的情况进行说明。其中，光出射面110c是本发明的“另一端部”的一个例子，光反射面110d是本发明的“一个端部”的一个例子。

此处，在第三实施方式中，如图9所示，半导体激光元件50的共振器的光反射面110d附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H5小于半导体激光元件50的共振器的光出射面110c附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H6。在第三实施方式中，在光出射面110c附近的导电性粘接层60具有约4μm～约8μm的厚度(距离H6)的情况下，半导体激光元件50以光反射面110d附近的导电性粘接层60具有约1μm的厚度(距离H5)的方式固定在基台70上。

第三实施方式的半导体激光装置40的其它结构和制造工艺与上述第一实施方式相同。

在第三实施方式中，如上所述，通过使半导体激光元件50的共振器的光反射面110d附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H5(约1μm)小于半导体激光元件50的共振器的光出射面110c附近的半导体激光元件50和基台70之间的距离H6(约4μm～约8μm的范围)，半导体激光元件50以导电性粘接层60沿着半导体激光元件50的共振器方向(B方向)厚度产生变化的方式粘接在基台70上。由此，测量接合后的导电性粘接层60的厚度，能够容易地识别半导体激光元件50的激光出射方向(光出射面110c的位置)。而且，第三实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。

(第四实施方式)

参照图10和图11，在该第四实施方式中，与上述第一实施方式不同，对将在元件的宽度方向(与共振器的延伸方向正交的方向)上存在弯曲的半导体激光元件95固定在基台70上的情况进行说明。

在包括第四实施方式的半导体激光装置40的半导体激光器中，如图10和图11所示，半导体激光元件95通过AuSn等导电性粘接层60固定在基台70上。此外，半导体激光元件95具有约800μm的宽度(W1)、约700μm的长度(L1)和约100μm的厚度(t1)。此外，基台70具有约900μm的宽度(W2)、约1200μm的长度(L2)和约250μm的厚度(t2)。

此处，在第四实施方式中，如图10所示，半导体激光元件95沿着与共振器的延伸方向(B方向)正交的方向(C方向)存在约0.5μm～约3μm的弯曲。此外，半导体激光元件部110的与基板100相反的一侧的表面形成为凹状，半导体激光元件95的弯曲的凸出侧(基板100侧)固定在基台70上。而且，半导体激光元件95的C方向的弯曲大于在半导体激光元件95的B方向上产生的弯曲。

此外，在第四实施方式中，如图10所示，沿着半导体激光元件95的共振器端面(光出射面110e或光反射面110f)的方向(C方向)的一个端部95a附近的半导体激光元件95和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H7，小于在半导体激光元件95的C方向的另一端部95b附近的半导体激光元件95和基台70之间的距离(导电性粘接层60的厚度)H8。在第四实施方式中，在另一端部95b附近的导电性粘接层60具有约4μm～约8μm的厚度(距离H8)的情况下，半导体激光元件95以一个端部95a附近的导电性粘接层60具有约1μm的厚度(距离H7)的方式固定在基台70上。

第四实施方式的半导体激光装置40的其它结构和制造工艺与上述第一实施方式相同。

在第四实施方式中，如上所述，通过使在半导体激光元件95的C方向上的一个端部95a附近的半导体激光元件95和基台70之间的距离H7(约1μm)小于在半导体激光元件95的C方向上的另一端部95b附近的半导体激光元件95和基台70之间的距离H8(约4μm～约8μm的范围)，半导体激光元件95以导电性粘接层60沿着半导体激光元件95的宽度方向(C方向)厚度产生变化的方式粘接在基台70上。由此，测量芯片焊接(die bond)(接合)后的导电性粘接层60的厚度，能够容易地识别半导体激光元件95的激光出射方向(光出射面110e的位置)。

(第五实施方式)

参照图12～图14，在该第五实施方式中，与上述第一～第四实施方式不同，对以半导体激光元件160的基板190侧成为凹状(半导体激光元件部200侧为凸状)的方式，在半导体激光元件160中存在弯曲的情况进行说明。

在第五实施方式的半导体激光装置150中，如图12和图13所示，半导体激光元件160通过AuSn等导电性粘接层170a和170b(参照图12)固定在基台180上。其中，导电性粘接层170a和170b是本发明的“熔接层”的一个例子。

此外，在第五实施方式中，如图12所示，半导体激光元件160包含配置在基台180侧的半导体激光元件部200和配置在与基台180相反的一侧的基板190。其中，基板190是本发明的“基板”的一个例子。

具体而言，如图14所示，在由蓝宝石构成的基板190的上表面上，形成有n型AlGaN包层201。在该n型AlGaN包层201的上表面上的一侧的区域上，形成有由GaInN构成的活性层202和p型AlGaN包层203。通过这些n型AlGaN包层201、活性层202和p型AlGaN包层203，形成半导体激光元件部200。其中，n型AlGaN包层201、活性层202和p型AlGaN包层203是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。此外，通过在p型AlGaN包层203上形成沿着B方向延伸的脊部203a，形成波导结构。此外，在半导体激光元件部200的B方向的端部上，形成有光出射面(共振器面)200a和光反射面(共振器面)200b(参照图13)。通过该光出射面200a、光反射面200b和波导结构，构成在B方向上延伸的共振器。其中，光出射面200a是本发明的“一个端部”和“光出射端”的一个例子，光反射面200b是本发明的“另一端部”和“光反射端”的一个例子。此外，在n型AlGaN包层201的上表面上的规定区域，以及p型AlGaN包层203的脊部203a以外的上表面上，形成有由SiO₂构成的绝缘膜204。

此外，在n型AlGaN包层201的上表面上的另一侧的区域上，形成有按照距离n型AlGaN包层201侧由近到远的顺序依次叠层有Al层、Pd层和Au层的n侧电极191。此外，在p型AlGaN包层203的脊部203a和绝缘膜204的上表面上的规定区域上，形成有按照距离脊部203a和绝缘膜204由近到远的顺序依次叠层有Pt层、Pd层、Ti层、Pd层和Au层的p侧电极205。而且，在第五实施方式中，n侧电极191和p侧电极205的上表面是粘接面。

此外，在第五实施方式中，如图14所示，半导体激光元件160沿着共振器的延伸方向(B方向)存在约1μm～约3μm的弯曲，其根据异质结的添加元素的种类、量的不同而不同。此外，半导体激光元件部200的与基板190相反的一侧的表面形成为凸状，半导体激光元件160的弯曲的凸出侧(半导体激光元件部200侧)固定在基台180上(参照图12)。该半导体激光元件160的弯曲是由于基板190和半导体激光元件部200的热膨胀系数差和晶格常数差而产生的。

具体而言，如以下表2所示，蓝宝石具有约7.5×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并且具有约4.4759×10^-10m的a轴方向的晶格常数。此外，如上述表1所示，AlGaN具有约4.15×10^-6/K～约5.59×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并且具有约3.112×10^-10m～约3.189×10^-10m的a轴方向的晶格常数。此外，如上述表1所示，GaInN具有约3.8×10^-6/K～约5.59×10^-6/K的a轴方向的热膨胀系数，并且具有约3.189×10^-10m～约3.533×10^-10m的a轴方向的晶格常数。

材料	热膨胀系数(10-6/K)a轴方向	晶格常数(10-10m)a轴方向	元件形成面的弯曲
				Al2O3(蓝宝石基板)	7.5	4.4759	凸

这样，在基板190由蓝宝石构成的情况下，因为构成半导体激光元件部200的n型AlGaN包层201、活性层202和p型AlGaN包层203的热膨胀系数小于基板190的热膨胀系数，所以以半导体激光元件160的基板190侧为凹状(半导体激光元件部200侧为凸状)的方式产生弯曲。而且，在由氮化镓构成的基板上形成有n型GaInN包层、由GaInN构成的活性层和p型GaInN包层的情况下，因为构成半导体激光元件部的GaInN的晶格常数(约3.189×10^-10m～约3.533×10^-10m)大于氮化镓的晶格常数(约3.189×10^-10m)(参照表1)，所以以半导体激光元件的基板侧为凹状(半导体激光元件部侧为凸状)的方式产生弯曲。而且，半导体激光元件160的B方向的弯曲比在半导体激光元件160的C方向上产生的弯曲大。

此外，与上述第一和第二实施方式同样，半导体激光元件160的光出射面200a侧以与基台180的上表面180a实质上平行的方式(参照图12)进行配置。

此外，如图12所示，与上述第一和第二实施方式同样，基台180包括由SiC或AlN构成的基板180b。

此外，在第五实施方式中，在基板180b的上表面上的一侧和从该一侧隔开规定距离的另一侧上，分别形成有与上述第一和第二实施方式为相同的叠层结构的基底金属层180c和180d。此外，在基板180b的整个下表面上形成有与上述第一和第二实施方式为相同的叠层结构的基底金属层180e。

此外，在第五实施方式中，导电性粘接层170a和170b配置成相互隔开规定的间隔。此外，导电性粘接层170a配置在基底金属层180c和p侧电极205之间，导电性粘接层170b配置在基底金属层180d和n侧电极191之间。

第五实施方式的半导体激光装置150的其它结构与上述第一实施方式相同。

下面参照图12～图14说明第五实施方式的半导体激光装置150的制造工艺。

首先，如图14所示，在基板190的上表面上形成n型AlGaN包层201。然后，通过在n型AlGaN包层201的上表面上的一侧的区域上，外延生长由GaInN构成的活性层202和p型AlGaN包层203，形成半导体激光元件部200。之后，在p型AlGaN包层203上形成在B方向上延伸的脊部203a。然后，在n型AlGaN包层201的上表面上的规定的区域，和p型AlGaN包层203的脊部203a以外的上表面上，形成由SiO₂构成的绝缘膜204。之后，在n型AlGaN包层201的上表面上的另一侧的区域上，按照距离n型AlGaN包层201侧由近到远的顺序依次叠层Al层、Pd层和Au层，形成n侧电极191，并且在p型AlGaN包层203的脊部203a和绝缘膜204的上表面上的规定区域上，按照距离脊部203a和绝缘膜204由近到远的顺序依次叠层Pt层、Pd层、Ti层、Pd层和Au层，形成p侧电极205。此时，在第五实施方式中，由于基板190和半导体激光元件部200的热膨胀系数差和晶格常数差，以基板190侧为凹状(半导体激光元件部200侧为凸状)的方式，在半导体激光元件160中产生弯曲。

接着，在第五实施方式中，如图12和图13所示，准备在基板180b的上表面上的一侧和另一侧上分别形成有基底金属层180c和180d，并且在整个下表面上形成有基底金属层180e的基台180。

之后，在第五实施方式中，将半导体激光元件160的弯曲的凸出侧(半导体激光元件部200侧)通过导电性粘接层170a和170b(参照图12)粘接在基台180上。此时，通过导电性粘接层170a将p侧电极205固定在基底金属层180c上，并且通过导电性粘接层170b将n侧电极191固定在基底金属层180d上。

第五实施方式的其它制造工艺与上述第一实施方式的制造工艺相同。

在第五实施方式中，如上所述，将半导体激光元件160的半导体激光元件部200侧通过导电性粘接层170a和170b固定在基台180上，从而，即使在半导体激光元件160包括与基板190相反的一侧的表面为凸状的半导体激光元件部200的情况下，也能够容易地抑制从半导体激光元件160射出的激光的出射位置和出射方向的偏差。

第五实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。

而且，应该理解的是，此次公开的实施方式的所有要点只是示例，而非限制。本发明的范围不是由上述实施方式的说明表示，而是由权利要求的范围表示，而且，与权利要求的范围均等的意思和范围内的所有变更都包括在本发明内。

例如，在上述第一～第五实施方式中，表示了在将半导体激光元件固定在基台上时，使用筒夹将半导体激光元件按压在基台上的例子，但是本发明不限于此，在将半导体激光元件固定在基台上时，还可以使用筒夹以外的部件将半导体激光元件按压在基台上。

此外，在上述第一～第五实施方式中，表示了通过氮化物类半导体层构成半导体激光元件部的例子，但是本发明不限于此，半导体激光元件部可以由氮化物类半导体层以外的层构成。

此外，在上述第一～第五实施方式中，表示了将半导体激光元件的光出射面侧以实质上平行于基台的上表面的方式进行配置的例子，但是本发明不限于此，也可以将半导体激光元件的光出射面侧以不与基台的上表面实质上平行的方式进行配置。

此外，在上述第五实施方式中，表示了半导体激光元件160的弯曲的凸出侧(半导体激光元件部200侧)，在共振器的延伸方向(B方向)的整个区域上，固定在基台180上的例子，但是本发明不限于此，与上述第二实施方式的半导体激光元件部与基台的固定方法相同，也可以仅将半导体激光元件160的共振器的光出射面200a侧附近的规定区域通过导电性粘接层170a和170b固定在基台180上。

Claims (26)

1.一种半导体激光装置，其特征在于，包括：

沿着共振器延伸的第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件；和

固定所述半导体激光元件的弯曲的凸出侧的基台，

在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的一个端部和所述基台之间的距离小于在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的另一端部和所述基台之间的距离，

所述半导体激光元件包括基板，和形成在所述基板的表面上并且与所述基板相反的一侧的表面为凹状的半导体激光元件部，

所述半导体激光元件的所述基板侧通过熔接层固定在所述基台上，

所述第二方向的弯曲大于所述第一方向的弯曲。

2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述一个端部是所述半导体激光元件的光出射端，所述另一端部是所述半导体激光元件的光反射端。

3.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述一个端部是所述半导体激光元件的光反射端，所述另一端部是所述半导体激光元件的光出射端。

4.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述熔接层具有导电性。

5.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述半导体激光元件包括具有氮化物类半导体层的半导体激光元件部。

6.一种半导体激光装置，其特征在于，包括：

沿着共振器延伸的第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件；和

固定所述半导体激光元件的弯曲的凸出侧的基台，

在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的一个端部和所述基台之间的距离小于在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的另一端部和所述基台之间的距离，

所述另一端部的附近不固定在所述基台上，所述一个端部的附近通过熔接层固定在所述基台上。

7.根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述第一方向的弯曲大于所述第二方向的弯曲。

8.根据权利要求7所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述一个端部是所述半导体激光元件的光出射端，所述另一端部是所述半导体激光元件的光反射端。

9.根据权利要求7所述的半导体激光装置，其特征在于；

所述一个端部是所述半导体激光元件的光反射端，所述另一端部是所述半导体激光元件的光出射端。

10.根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述半导体激光元件包括基板，和形成在所述基板的表面上并且与所述基板相反的一侧的表面为凹状的半导体激光元件部，

所述半导体激光元件的所述基板侧通过熔接层固定在所述基台上。

11.根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述熔接层具有导电性。

12.根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述半导体激光元件包括基板，和形成在所述基板的表面上并且与所述基板相反的一侧的表面为凸状的半导体激光元件部，

所述半导体激光元件的所述半导体激光元件部侧通过熔接层固定在所述基台上。

13.根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述半导体激光元件包括具有氮化物类半导体层的半导体激光元件部。

14.根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述第二方向的弯曲大于所述第一方向的弯曲。

15.一种半导体激光装置，其特征在于，包括：

沿着共振器延伸的第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件；和

固定所述半导体激光元件的弯曲的凸出侧的基台，

在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的一个端部和所述基台之间的距离小于在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的另一端部和所述基台之间的距离，

所述第二方向的弯曲大于所述第一方向的弯曲。

16.根据权利要求15所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述半导体激光元件包括基板，和形成在所述基板的表面上并且与所述基板相反的一侧的表面为凸状的半导体激光元件部，

所述半导体激光元件的所述半导体激光元件部侧通过熔接层固定在所述基台上。

17.根据权利要求15所述的半导体激光装置，其特征在于：

所述半导体激光元件包括具有氮化物类半导体层的半导体激光元件部。

18.一种半导体激光装置的制造方法，其特征在于，包括：

形成沿着共振器延伸的第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件的工序；和

以在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的一个端部和基台之间的距离小于在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的另一端部和所述基台之间的距离的方式，将所述半导体激光元件的弯曲的凸出侧固定在所述基台上的工序，

形成所述半导体激光元件的工序包括以使所述第二方向的弯曲比所述第一方向的弯曲大的方式形成所述半导体激光元件的工序。

19.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

将所述半导体激光元件固定在所述基台上的工序包括，相比于在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的中央部，将所述一个端部侧通过按压部件按压在所述基台上并且通过熔接层进行固定的工序。

20.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

形成所述半导体激光元件的工序包括在基板的表面上形成与所述基板相反的一侧的表面为凹状的半导体激光元件部的工序，

将所述半导体激光元件固定在所述基台上的工序包括将所述半导体激光元件部的所述基板侧通过熔接层固定在所述基台上的工序。

21.根据权利要求20所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

所述熔接层具有导电性。

22.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

形成所述半导体激光元件的工序包括在基板的表面上形成与所述基板相反的一侧的表面为凸状的半导体激光元件部的工序，

将所述半导体激光元件固定在所述基台上的工序包括将所述半导体激光元件部的所述基板侧通过熔接层固定在所述基台上的工序。

23.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

将所述半导体激光元件固定在所述基台上的工序包括不将所述另一端部的附近固定在所述基台上，而将所述一个端部的附近通过熔接层固定在所述基台上的工序。

24.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

所述一个端部是所述半导体激光元件的光出射端，所述另一端部是所述半导体激光元件的光反射端。

25.根据权利要求18所述的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

所述一个端部是所述半导体激光元件的光反射端，所述另一端部是所述半导体激光元件的光出射端。

26.一种半导体激光装置的制造方法，其特征在于，包括：

形成沿着共振器延伸的第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向中的至少一个方向存在弯曲的半导体激光元件的工序；和

以在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的一个端部和基台之间的距离小于在所述第一方向和所述第二方向中弯曲较大的方向上的所述半导体激光元件的另一端部和所述基台之间的距离的方式，将所述半导体激光元件的弯曲的凸出侧固定在所述基台上的工序；

将所述半导体激光元件固定在所述基台上的工序包括不将所述另一端部的附近固定在所述基台上，而将所述一个端部的附近通过熔接层固定在所述基台上的工序。

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