CN1173058A - 半导体激光装置 - Google Patents

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Abstract

对由GaAs等的化合物半导体构成的半导体激光器件;设于该半导体激光器件的下边,由硅构成,上表面上形成了将成为半导体激光器件的电极的电极层,进行半导体激光器件的定位的激光器座;设于该激光器座的下边,通过激光器座散发半导体激光器件所产生的热的散热片用热压焊使之相互固定好。在激光器座的与已固定上半导体激光器件的主面相反一侧的面上设置凹部,在该凹部中整体地形成了由热导率比硅大的铜构成的散热体。

Description

半导体激光装置
本发明涉及可以在光信息处理，光测量和光通信等领域中使用的半导体激光装置。
依据附图对现有的半导体激光装置进行说明。
第1现有例
图13示出了作为第1现有例的半导体激光装置的剖面构成。如图13所示，用焊料对由GaAs等化合物半导体构成的半导体激光器件101，和设置于该半导体激光器件101的下边，且定位半导体激光器件101所必须的激光器座102，和设置于该激光器座102的下边，介以激光器座102使半导体激光器件101所发出的热发散出去的散热片103进行热压焊后使之相互固定下来。为了减轻因半导体激光器件101与激光器支架102之间的热膨胀系数的差别而产生的激光器座102对半导体激光器件101的应力，通常，把与半导体激光器件101之间热膨胀系数之差小的硅等等用于激光器座102中。
第2现有例
图14作为第2现有例示出了在特开平6-203403号公报中公开了的，在基板上边已形成了光导体激光器件和光探测器及信号处理电路等的电路器件的半导体激光装置的剖面构成。如图14所示，用焊料等对散热片103，和设于该散热片103的上边，由硅构成，在其上部已形成了内侧壁具有倒台形形状变宽的斜面状内侧壁的凹部的半导体基板112和已设置于该半导体基板112的凹部底面上边的半导体激光器件101进行热压焊使它们互相固定着。
在半导体基板112的凹部的一方的顶部上已形成了对从外部入射进来的光104进行探测的光探测器112a。在半导体基板112的凹部的光探测器112a一侧的斜面状内侧壁上，形成有把半导体激光器件101与半导体基板112的主面大体上平行地发射出的激光105发射到对于主面大体上垂直的方向上去的反射镜112b，在半导体基板112的凹部的与光探测器112a相反一侧的斜面状的内侧壁上，形成了监视半导体激光器件101的工作的激光探测器112c。通过设定斜面状内侧壁的倾斜角，使得被反射镜112b反射的激光105的光轴与从外部入射进来的光104的光轴变成为大体上平行，就可使外部的光学系统装置与本装置效率良好地进行耦合。另外，虽然没有画出来，但在半导体基板112上已分别形成了放大并输出从光探测器112a输出的输出信号的放大电路，对来自该放大电路的输出信号进行运算的运算电路以及驱动半导体激光器件101的驱动电路。
即便是在第2现有例中，由于已把半导体激光器件101固定到由与该半导体激光器件101之间的热膨胀系数之差小的硅构成的半导体基板112上，故半导体基板112对半导体激光器件101的应力也小。
第3现有例
图15示出了作为第3现有例的半导体激光装置的剖面构成。如图15所示，在半导体激光器件101与散热片103之间，设有把与半导体激光器件之间的热膨胀系数之差小的硅构成且已与半导体激光器件101固定在一起的上部硅层113a和由热导率比硅大的金刚石构成且已与散热片103固定在一起的下部金刚石层113b相互固定而构成的激光器座113。这样，就可以减轻上部硅层113a对半导体激光器件101的应力，同时，还可以提高下部金刚石层113b的散热性。
第4现有例
在第1～第3现有例中，虽然把与半导体激光器件之间的热膨胀系数之差小的硅等等用于与半导体激光器件相接连的激光器座上去，但在特开平2-138785号公报上，有人提出了一种用碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)和金刚石(C)之类的与半导体激光器件之间的热膨胀系数之差小且热导率比半导体大的材料来降低应力和提高散热性的方法。
但是，示于第1和第2现有例中的半导体激光装置，由于在固定半导体激光器件101的激光器座102，112中应用的是热导率比较小的硅之类的半导体，由于散热性不够在半导体激光器件101中将产生因热而引起的劣化，故有着不能保全半导体激光器件101的规定的寿命的问题。
另外，示于第3现有例的半导体激光装置，存在着由于激光器座113中的上部硅层113a与下部金刚石层113b之间的热膨胀系数互不相同，故起因于热膨胀系数之差的应力将使上部硅层113a与下部金刚石层113b脱离，使半导体激光器件101的散热变得不够充分，结果在半导体激光器件101中将产生因热而劣化的问题。还有，由于必须把上部硅层113a和下部金刚石层113b分别制造之后再组装，故还存在着因部件数目多，同时板状的金刚石本身难于加工，故需要激光切割机等的特殊的加工装置，而使造价升高的问题。
在第4现有例所示的半导体激光装置中也存在着因为碳化硅、氮化铝和金刚石等都是非常硬的材料因而不易加工，从而增大加工及制造价格的问题。
本发明的目的是解决上述现有的那些问题，使得可以容易地实现起因于对半导体激光器件的热膨胀系数之差的应力的减小和散热性的改进。
为了实现上述目的，本发明在固定半导体激光器件的激光器座上设置凹部并把热导率大的散热体填充到该凹部中去。
另外，还在半导体激光器件与激光器座之间设以热导率大的散热体层。
本发明的第1半导体激光装置具备有激光器座和已固定于激光器座的主面上的半导体激光器件，在激光器座的主面和相反一侧的面上设置凹部，在该凹部中整体性地形成了其热导率比激光器座大的散热体。
倘采用第1半导体激光装置，则由于在激光器座的已固定上半导体激光器件的主面和相反一侧的面上设有凹部且在该凹部中已整体性地形成了其热导率比激光器座大的散热体，故已在凹部中整体性地形成了的散热体可以改善激光器座的散热性。在这种情况下，采用向凹部中填充散热体的办法，就可以容易地使激光器支架与散热体形成一个整体。
此外，在把半导体用到激光器座上去的情况下，可以减轻与半导体的激光器件接连的激光器座对半导体激光器件的应力，同时，还可用光刻工艺容易地形成凹部。
在第1半导体激光装置中，激光器座的凹部中的底部的厚度，理想的是20μm以上且100μm以下。这样的话，就可以确实地改善激光器座的散热性。
在第1半导体激光装置中，散热体理想的是由金属构成。这样，在已把半导体用到了激光器座上时，由于金属比半导体的热导率大，故在可以确实地改善激光器座的散热性的同时，还使散热体的加工变得容易起来。
本发明的第2半导体激光装置，具备有基板，已固定于基板的主面上的半导体激光器件以及设于基板的上边探测从外部入射的光的光探测器，在与基板的主面相反一侧的面上设有凹部，在该凹部中已整体性地形成了热导率比基板大的散热体。
倘采用第2半导体激光装置，则因为在与基板上的已固定了半导体激光器件的主面相反的一侧的面上设有凹部，在该凹部已整体性地形成了热导率比基板大的散热体，故已整体性地形成于凹部中的散热体可改善基板的散热性。在这种情况下，采用向凹部内填充散热体的办法，就可容易地使基板与散热体形成一个整体。
此外，在把半导体用作基板的时候。可以减轻与半导体激光器件接连的基板对半导体激光器件的应力，同时还可以用光刻工艺容易地形成凹部。
第2半导体激光装置理想的是还要具备有反射镜，该反射镜设于基板的上边，用于把半导体激光器件发射出来的激光对于基板的主面大体上垂直地进行反射。这样的话，由于已在基板上边形成了探测从外部入射进来的光的光探测器，故采用使用该反射镜反射的激光的光轴与从外部入射进来的光的光轴大体上平行的办法，就可以使之与外部的光学系统装置之间以良好的效率进行耦合。
在第2半导体激光装置中，基板的凹部里的底部的厚度理想的是20μm以上且100μm以下。这样的话，就可以确实地改善基板的散热性。
在第2半导体激光装置中，散热体理想的是由金属构成。这样的话，在把半导体用作基板的情况下。由于金属的热导率比半导体高，故可以确实地改善基板的散热性的同时，还可容易地对散热体进行加工。
本发明的第3半导体激光装置具备有：形成于激光器座的上边且热导率比激光器座大的散热体层和已固定于散热体层上边的半导体激光器件。
倘采用第3半导体激光装置，则由于在激光器座与半导体激光器件之间已形成了热导率比激光器座大的散热体层，由于该散热体层在吸收了半导体激光器座发出的热之后，所吸收的热将向散热体层变宽的方向传递而较宽范围地向激光器座的内部扩散，故将改善激光器座的散热性。
在第3半导体激光装置中，散热体层的厚度理想的是在50μm以下。这是因为当散热体层的厚度超过50μm时，虽然因该散热体层与半导体激光器件之间的热膨胀系数之差而产生的应力将变大，从而招致半导体激光器件的劣化，但如果散热体层的厚度小于50μm则可以忽视热膨胀率之差的影响的缘故。
在第3半导体激光装置中，散热体层理想的是由金属构成。这样的话，由于金属的热导率相对地大，故可以确实地改善激光器座的散热性的同时，还使散热体层的加工变得容易了起来。
在第3半导体激光装置中，散热体层理想的是其构成元素为碳。这样的话，如果构成元素为碳，比如说为金刚石的话，由于该金刚石的热导率比金属大且热膨胀系数之差小，故还可进一步改善激光器座的散热性。另外，由于已进行薄膜化，故易于形成和加工。
本发明的第4半导体激光装置，具备有形成于基板的主面上边、热导率比基板大的散热体层，和已固定于散热体层上边的半导体激光器件和设于基板的上边、探测从外部入射的光的光探测器。
倘采用第4半导体激光装置，由于在基板与半导体激光器件之间已形成了热导率比基板大的散热体层，故在散热体层吸收了半导体激光器件发出的热之后，由于所吸收的热向散热体层变宽的方向传导而向基板内部扩散得很广，故会改善基板的散热性。
第4半导体激光装置，理想的是再具备反射镜，该反射镜设于基板的上边，用于把半导体激光器所发出的激光反射到对基板的主面大体上垂直的方向上。这样的话，由于在基板的上边已形成了探测从外部入射的光的光探测器，故采用使用该反射镜所反射的激光的光轴与从外部入射的光的光轴大体上平行的办法，就可以使之与外部的光学系统装置效率良好地进行耦合。
在第4半导体激光装置中，散热体层的厚度为50μm以下是理想的。这是因为当散热体层的厚度超过50μm时，由该散热体层与半导体激光器件之间的热膨胀系数之差所产生的应力将变大，从而将招致半导体激光器件的劣化。而当散热体层的厚度小于50μm时，则可忽视热膨胀率之差的影响的缘故。
在第4半导体激光装置中，散热体层由金属构成是理想的。这样的话，由于金属的热导率相对地大，故可确实地改善基板的散热性的同时，散热体层的加工也变得容易了起来。
在第4半导体激光装置中，散热体层理想的是其构成元素为碳元素。这样的话，如果用构成元素为碳元素的比如说金刚石，则由于该金刚石的热导率比金属大且热膨胀系数之差小，故还可进一步改善基板的散热性。另外，由于已薄膜化，故形成及加工将变得容易起来。
图1的构成剖面图示出了本发明的第1实施例的半导体激光装置。
图2(a)～(d)的按工序顺序排列的剖面图示出了本发明的第1实施例的半导体激光装置的制造方法。
图3的曲线图示出了本发明的第1实施例的半导体装置中的激光器座的凹部里的底的厚度与热阻之间的关系。
图4的曲线图示出了本发明的第1实施例的半导体激光装置与第1现有例的半导体激光装置的工作电流及工作时间之间的关系。
图5是本发明的第2实施例的半导体激光装置的构成剖面图。
图6是本发明的第3实施例的半导体激光装置的构成剖面图。
图7(a)～(c)是本发明的第3实施例的半导体激光装置的制造方法的按工序顺序排列的剖面图。
图8的曲线图示出了本发明的第3实施例的半导体激光装置的散热体层的厚度与热阻之间的关系。
图9是一曲线图，它示出了本发明的第3实施例的半导体激光装置与第1现有例的半导体激光装置的工作电流与工作时间之间的关系。
图10是本发明的第3实施例的一个变形例的半导体激光装置的构成剖面图。
图11是本发明的第4实施例的半导体激光装置的构成剖面图。
图12是本发明的第4实施例的一个变形例的半导体激光装置的构成剖面图。
图13是作为第1现有例的半导体激光装置的构成剖面图。
图14是作为第2现有例的半导体激光装置的构成剖面图。
图15是作为第3现有例的半导体激光装置的构成剖面图。
本发明人等反复进行种种研究的结果得到了以下的实际知识。就是说，在固定半导体激光器件的激光器座或固定半导体激光器且形成了光探测器等的电路元件并兼作激光器座的半导体基板中，在装配半导体激光器件一侧的基体与该半导体激光器件之间的热膨胀系数之差约小于4×10-6/k的情况下，就可以充分地抑制加到半导体激光器件上的应力，这是第一点；另外，在装配半导体激光器件的基体与该半导体激光器件之间的热膨胀率之差大到约12×10-6/k的情况下，借助于把其基体的厚度作成50μm以下，则可以降低因热膨胀系数之差而产生的加到半导体激光器件上的应力，这是第2点。
第1实施例
根据附图说明本发明的第1实施例。
图1示出了本发明的第1实施例的半导体激光装置的剖面构成。如图1所示，用焊料等等对由GaAs等化合物半导体构成的半导体激光器件1，设于该半导体激光器件1的下边、由硅构成，上表面上形成了将成为半导体激光器件1的电极的电极层2、对半导体激光器件1进行定位的激光器座3，和设于该激光器座3的下边，通过激光器座3发散半导体激光器1所发生的热的散热片4进行热压焊使之相互固定下来。
在激光器座3的与已固定上半导体激光器件1的主面相反一侧的面上设以凹部3a，在该凹部3a中整体性地形成了由热导率比硅大的铜(Cu)构成的散热体5，另外，在凹部3a的内侧面和底面上整个面地形成了作为用来对散热体5进行电解电镀的电极的金属膜6。其中，激光器座3的部3a的底部的厚度t1为80μm。
以下，边参看附图边说明本实施例的半导体激光装置的制造方法。
图2(a)～(d)示出了本实施例的半导体激光装置的制造方法的按工序顺序排列的剖面构成。首先，如图2(a)所示，用光刻工艺在与由硅构成的半导体基板3A的主面相反一侧的面上形成有窗口部分的光刻胶图形，并以该光刻胶图形为掩模对半导体基板3A进行刻蚀以形成凹部3a。
其次，如图2(b)所示，用比如说真空蒸镀法，在与半导体基板3A的主面相反一侧的面上和凹部3a的内面上整个面地形成了金属、膜6A之后，把该金属膜6A作为电镀用的电极进行铜的电解电镀形成由铜构成的金属层5A。
其次，如图2(c)所示，对与半导体基板3A的主面相反一侧的面进行研磨直到与该主面相反一侧的面露出来为止，以介以金属膜6在半导体基板3A中的凹部里整体性地形成由铜构成的散热体5。然后，用真空蒸镀法在半导体基板3A的主面的整个面上形成由金属构成的电极形成层2A。这样一来，采用对由延伸性大的铜构成的金属层5A预先研磨除去的办法，就防止了在后工序中在用半导体基板3A切制激光器座时产生毛刺。
其次，如图2(d)所示，从半导体基板3A上切出规定大小的激光器座3并用其上面的电极形成层2A形成了电极层2之后，用软焊接焊料等把半导体激光器件1用热压焊相互固定于激光器座3的电极层2的上表面的规定位置上的同时，把激光器座3用热压焊法相互固定于散热片4上。
如以上说明过的那样，倘采用本实施例的半导体激光装置，由于已具备整体性地形成于激光器支架3的凹部3a中的由铜构成的散热体5，由于由铜构成的散热体5的热导率比由硅构成的激光器座3大，故可以改善激光器座3本身的散热性。
另外，由于由GaAs等的化合物半导体构成的半导体激光器件与由硅构成的激光器座3之间的热膨胀系数之差小，故激光器座3对半导体激光器件1的应力非常小。
图3示出了研究本实施例的把GaAlAs系半导体用于半导体激光器件1中去的半导体激光装置中的激光器座3的凹部3a的底部的厚度t1和与热导率成比例的热阻Rth之间的关系的第1实验结果。从图3可以看出，激光器座3中的凹部3a的底部的厚度t1越小则半导体激光装置的热阻就变得越小。这是因为散热体5的热导率比激光器座3的热导率大的缘故。特别是在激光器座3中的凹部3a的底部的厚度t1小于100μm的情况下，半导体激光装置的热阻急剧地变小，相对于作为第1现有的示于图3的半导体激光装置的热阻为80℃/W，本实施例的半导体激光装置的热阻为70℃/W以下。可知激光器座3的散热性已改善了。
另一方面，在激光器座3中的凹部3a的底部的厚度t1不足20μm的情况下，取决于激光器座3与散热体5之间的热膨胀系数之差所产生的应力，在激光器座上将产生挠曲或断裂。因此，凹部3a的底部的厚度t1理想的是为从20μm到100μm的范围。
图4示出的是第2实验结果，这一实验结果是在工作温度为70℃，输出功率为80mW下使本实施例的半导体激光装置与第1现有例的半导体激光装置工作时测定的工作电流的变化。在图4中，示于曲线52的第1现有例的半导体激光装置，当工作时间超过1500小时时，工作电流急剧增加并看到了半导体激光器件101的劣化，对此，示于曲线51的本实施例的半导体激光装置则实现了2000小时以上连续稳定工作，可知已表现出了因在激光器座3的内部设置散热体5而改善散热性的效果。
此外，作为本实施例的半导体激光装置的特征，由于在激光器座3中的散热体5与散热片3相接连的面以外的所有的面都已被激光器座覆盖了起来。故即使激光器座3与散热体5之间的一部分剥离开来也可以防止激光器座3与散热体剥离。
再有，相当于作为第3现有例示于图15的半导体激光装置中的下部金刚石层113b的散热体5，由于已知激光器座3形成了一个整体，故不会增加装配部件个数，此外，由于使用的是易于加工的金属，故还可以降低部件造价和装配造价。
第2实施例
以下，依据附图说明本发明的第2实施例。
图5示出了本发明的第2实施例的半导体激光装置的剖面构成。如图5所示，用焊料等等对散热片4、设于该散热片4的上边，由硅构成且在上部已形成了具有内侧壁为倒台形地变宽的斜面状内侧壁的第1凹部的半导体基板7和已设于该半导体基板7上的第1凹部底面上的半导体激光器件1分别进行热压焊使之进行固定。
在半导体基板7的第1凹部的一方的顶部上已形成了探测从外部入射的光8的光探测器7a。在半导体基板7的第1凹部的光探测器7a一侧的斜面状内侧壁上形成了把半导体激光器件1发出的与半导体基板7的主面大体上平行的激光9反射到对主面大体上垂直的方向上去的反射镜7b，在与半导体基板7的第1凹部的光探测器7a相反的一侧的斜面状内侧壁上已形成了监视半导体激光器件1的工作的激光探测器7c。采用把斜面状内侧壁的倾斜角设定为使得被反射镜7b反射的激光9的光轴与从外部入射的光8的光轴大体上平行的办法，就可以使外部的光学系统装置(没画出)与本装置容易地且效率良好地进行耦合。另外，虽然没有画出来，但在半导体基板7上还分别形成了放大并输出从光探测器7a的输出信号的放大电路。对从该放大电路输出的输出信号进行运算的运算电路和驱动半导体激光器件1的驱动电路。
作为本实施例的特征，在用于形成激光器座和电路器件的半导体基板7的与已固定上半导体激光器件1的主面相反一侧的面上，设有底部的厚度为80μm的第2凹部7d，在该第2凹部7d中整体性地形成了由热导率比硅大的铜(Cu)构成的散热体5。这样一来，可以减轻与半导体激光器件1接连的半导体基板7对半导体激光器件1的应力的同时，由于在第2凹部7d中整体性地形成的散热体5可改善半导体基板7的散热性，故可以延长半导体激光器件1的寿命。
再者，由于在第2凹部7d的开口一侧已与散热片4进行固定后密封7起来，故散热体5不会剥落下来。
另外，在兼作激光器座的半导体基板7上采用形成光探测器7a等的电路器件并使之集成化的办法，可以使半导体激光装置小型化。结果是可使应用半导体激光装置的光传感器之类的机器小型化。
第3实施例
以下，依据附图说明本发明的第3实施例。
图6示出了本发明的第3实施例的半导体激光装置的剖面构成。如图6所示，具有：由GaAs等的化合物半导体构成的半导体激光器件1；设于该半导体激光器件1的下边，由铜(Cu)构成，上表面上已形成了将成为半导体激光器件1的电极的电极层2的厚度为50μm的散热体10；由硅(Si)构成，上表面上已形成了金属膜11，进行半导体激光器件1的定位的激光器座3；和设于该激光器座3的下边，通过散热体层10和激光器座3使半导体激光器件1所发出的热进行散热的散热片4。半导体激光器件1和电极层2，以及激光器座3和散热片4，分别用焊料等等通过热压焊使之互相固定好。
这样一来，由于由铜构成，热导率比硅大的散热体层10介以电极层2接连到本身为发热源的半导体激光器件1上，故与第1现有例的半导体激光装置相比改善了激光器座3的散热性。这是因为就如可以用示于图6的下方的带箭头的多条假想的曲线所表示的那样，在散热体10已把在半导体激光器件1中所产生的热吸收之后，所吸收的热向散热体层10扩展的方向上广为扩散，结果是在激光器座3的内部可在更广阔的范围内进行散热的缘故。
另外，采用把本身为易于加工的金属的铜用到散热体层10中去的办法，由于可以用电镀法在激光器座3上边形成散热体层10，且由于激光器座3本身的加工是容易的，故可以廉价得到耐久性提高了的高性能的半导体激光装置。
然而，由铜构成的散热体层10和由GaAs构成的半导体激光器件1之间的热膨胀系数之差比由Si构成的激光器座3与半导体激光器件1之间的热膨胀系数之差大，故可以认为加到半导体激光器件1上的应力与第1现有例的构成比要大一些。但是，由于散热体层10的厚度t2薄到50μm。故加到半导体激光器件1上的应力很小。
以下，边参看附图边对本实施例的半导体激光装置的制造方法进行说明。
图7(a)～(c)示出了本实施例的半导体激光装置的制造方法的按工序顺序排列的剖面构成。首先，如图7(a)所示，用比如说真空蒸镀法，在由硅构成的半导体基板3A的上边整面地形成金属膜11A，再在该金属膜11A的上边整面地施行电镀形成由铜构成的散热体形成层10A。
其次，如图7(b)所示，用真空蒸镀法，在半导体基板3A的上边的散热体形成层10A的上边整面地形成了电极形成层2A之前，在从半导体基板3A上切出激光器座3之前，刻蚀去掉电极形成层2A和散热体形成层10A上的要切掉的部分10a。采用事先形成由延展性大的铜构成的散热体层10的办法，就可以在从半导体基板3A上切出激光器座3的工序中，防止毛刺的产生。实际上，本发明人等已经确认，事先除去切掉部分10a与不除去切掉部分的情况相比，激光器座3的加工成品率会提高约30％。之后，如图7(c)所示，用焊等把半导体激光器件1固定到已从半导体基板3A上切下了规定的大小的激光器座3上的散热体层10的规定位置上，同时，把激光器座固定到散热片的规定的位置上。
图8示出了第3实验结果，该实验结果3研究了本实施例的把GaAlAs系半导体用于半导体激光器1中的半导体激光装置中的激光器座3上的散热体层10的厚度t2与热阻Rth之间的关系。如从图8所看出的那样。可知激光器座3上的散热体层10的厚度t2越大，则半导体激光装置的热阻Rth就越小。另外，如前所述，由于图13所示的第1现有例的半导体激光装置的热阻为80℃/W，故可知即便是在本实施例的半导体激光装置中的散热体层10的厚度t2为极其之小的情况下，半导体激光装置的热阻也已变小，故改善了散热性。
图9是使本实施例的半导体激光装置和第1现有例的半导体激光装置在工作温度70℃、输出功率80mW下工作的情况下，对工作电流进行测定的第4实验结果，曲线53表示的是把本实施例的半导体激光装置的散热体层10的厚度t2作成50μm的情况；曲线54表示的是把本实施例的半导体激光装置的散热体层10的厚度t2作成80μm的情况；曲线55表示第1现有例的半导体激光装置。
如图9的曲线55所示，第1现有例的半导体激光装置当工作时间超过1500小时的时候，工作电流就急剧地增加并看得出半导体激光器件101的劣化，对此，示于曲线53的本实施例的半导体激光装置则实现了2000小时以上的连续稳定工作。另外，示于曲线54的散热体层10的厚度t2为80μm的情况下，虽然已稳定地进行工作，但工作电流的增加率大。这是因为当散热体层10的厚度超过50μm时，起因于该散热体层10与半导体激光器件1之间的热膨胀系数之差的应力变大，已使半导体激光器件1劣化的缘故。
另外，当在散热体层10与电极层2之间形成阻挡(barrier)层(没有画出)时，由于将改善半导体激光器件1与激光器座3之间的固定强度，故可以减小固定界面上的热阻。
另外，如图10所示，如果作成为同时具备第1实施例的散热体5(在激光器座3的下部)和本实施例的散热体层10(在半导体激光器件1与激光器座3之间)，则不言而喻地可以进一步改善该半导体激光装置的散热性能。这里，在图10中，对于与示于图1和图6中的构件相同的构件。采用赋以同一标号的办法而省去说明。
第4实施例
以下，依据附图说明本发明的第4实施例。
图11示出了本发明的第4实施例的半导体激光装置的剖面构成。在图11中，对与已示于图5的构件相同的构件，采用赋以相同的标号的办法而略去说明。
作为本实施例的特征，不用第2实施例中的在兼作激光器座的半导体基板7上已形成为一个整体的散热体5，而代之以在半导体激光器件1与半导体基板7之间形成了由铜构成，厚度为50μm的散热体层10。这样一来，在半导体激光器件1中所产生的热已被散热体层10吸收之后，由于广阔地向半导体基板7中扩散，所以可以在更广的范围内向半导体基板7的内部进行散热，故将改善散热特性，结果是可以延长本装置的寿命。
另外，虽然没有画出来，但在半导体基板7上，由于已分别形成了放大并输出从光探测器7a输出的输出信号的放大电路，对来自该放大电路的输出信号进行运算的运算电路和驱动半导体激光器件1的驱动电路，所以可使半导体激光装置小型化。因而可使应用该半导体激光装置的光传感器之类的机器小型化。
还有，采用设置斜面状内侧壁的倾斜角，使得用反射镜反射的激光9的光轴与从外部入射的光的光轴大体上平行的办法，就可以使外部光学系统装置与本装置容易地且效率良好地进行耦合。
另外，如图12所示，如果作成为同时具备在半导体基板7的下部的同时第2实施例的散热体5和在半导激光器件1与半导体基板7之间的本实施例的散热体层10的半导体激光装置，则当然还可进一步改善该半导体激光装置的散热性能。这里，在图12中，采用对与已示于图5和图11的构件相同的构件赋以相同的标号的办法而略去说明。
另外，在各实施例中，散热片4中的封装的形状可以认为是密封管壳(can)式或引线框架式等的形状。构成封装的材料没什么特别限制。作为形成半导体激光器件1的材料，不受限于GaAs系或GaAlAs系，比如说可以举出InGaAlP系、InP系、InGaAs系、ZnSe系、ZnCdSSe系、ZnMgSSe系、GaN系、InGaN系或AlGaN系等等。
另外，在第1实施例的激光器座3中的凹部3a和第2实施例的半导体基板7中的第2凹部7d中整体性地形成的散热体的材料用的是铜，但也可以采用选择性地生长以金刚石之类的碳元素(C)为构成元素的材料的办法形成散热体5。这样的话，由于可以形成热导率非常大的散热体5，故可以大大改善半导体激光装置的散热性能。此外，既可用金(Au)或银(Ag)之类的材料，又可以用含有这些金属在内的多种的材料。在这种情况下，采用与铜一样富有加工性的金、银等的金属材料的办法，由于可以用电镀处理、喷镀或真空蒸镀等方法容易地填充凹部3a或第2凹部7d，故可以降低激光器座3或半导体基板7所需的加工成本。
此外，在第3实施例和第4实施例中，散热体层10用的是铜，但是也可以使以金刚石等的碳元素为构成元素的材料选择性地进行生长以形成散热体层10。这样的话，由于可以形成热导率非常之大的散热体层10。故可以大大改善半导体激光装置的散热性能。另外，既可以把金或银等材料用于散热体层10，也可以用包含金刚石、铜、金和银等在内的多种的材料。在使用金或银等富有加工性的金属材料的情况下由于采用与铜同样地应用电镀处理、喷镀或真空蒸镀等的方法，可以在激光器座3或半导体基板7上边容易地形成散热体层10，故可以降低激光器座3或半导体基板7所需的加工成本。
在第1和第3实施例中，虽然在激光器座3中用的是硅(Si)，但采用使用碳化硅(SiC)或氮化铝(AlN)等的办法，会进一步改善半导体激光装置的散热性能。
此外，在第1和第3实施例中，虽然作成为由半导体激光器件1、激光器座3和散热片等构成的构造，但也可以作成为下述构造：把除了上述那些部分之外，还形成了探测从半导体激光器件1的输出端或从与该输出端相反一侧的端部射出的激光的激光探测器，探测从外部入射进来的光的光探测器，放大并输出来自该光探测器的信号的放大电路，对来自该放大电路的输出信号进行运算输出的运算电路或半导体激光器的驱动电路等的半导体装置混合装配于将成为散热片的封装里边。
另外，在第2和第4实施例中，虽然把硅用于半导体基板中，但若用碳化硅之类的材料则会进一步改善半导体激光装置的散热性能。

Claims (20)

1.一种半导体激光装置，具备有：
激光器座；
已固定于上述激光器座的主面上的半导体激光器件，
在与上述激光器座的主面相反一侧的面上设有凹部，
在上述凹部中已整体地形成了热导率比上述激光器座大的散热体。
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，上述激光器座中从上述主面到上述凹部的底面的尺寸在20μm以上且在100μm以下。
3.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中，上述散热体由金属构成。
4.一种半导体激光装置，具备有：
基板；
已固定于上述基板上边的半导体激光器件；
设置于上述基板的上边，探测从外部入射的光的光探测器，
在与上述基板中的主面相反一侧的面上设有凹部，
在上述凹部中已整体地形成了热导率比上述基板大的散热体。
5.根据权利要求4所述的半导体激光装置，还具备有反射镜，该反射镜设于上述基板的上边，把上述半导体激光器件射出的激光反射向对上述基板的主面大体上垂直的方向上。
6.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其中，上述基板中的从上述主面到上述凹部的底面的距离在20μm以上且在100μm以下。
7.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其中，上述散热体由金属构成。
8.一种半导体激光装置，具备有：
形成于激光器座的上边，热导率比上述激光器座大的散热体层；
已固定于上述散热体层的上边的半导体激光器件。
9.根据权利要求8所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层的厚度小于50μm。
10.根据权利要求8所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层由金属构成。
11.根据权利要求8所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层由金属构成且该散热体层的厚度小于50μm。
12.根据权利要求8所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层其构成元素为碳。
13.一种半导体激光装置，其特征是，具备有：
形成于基板的主面上边，热导率比上述基板大的散热体层；
已固定于上述散热体层的上边的半导体激光器件；
设置于上述基板的上边，探测从外部入射的光的光探测器。
14.根据权利要求13所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层的厚度小于50μm。
15.根据权利要求13所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层由金属构成。
16.根据权利要求13所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层由金属构成且该散热体层的厚度小于50μm。
17.根据权利要求13所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层其构成元素为碳。
18.根据权利要求13所述的半导体激光装置，其中，还具备有反射镜，该反射镜设于上述基板的上边，把上述半导体激光器件所射出的激光反射向对上述基板的主面大体上垂直的方向上。
19.根据权利要求18所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层由金属构成且该散热体层的厚度小于50μm。
20.根据权利要求18所述的半导体激光装置，其中，上述散热体层其构成元素为碳。
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