JP2000196182A - 積層型半導体レ―ザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザ素子を積層する構成の場合に、
活性層の発光領域に対応する部分の電極がはんだ層と合
金化するのを防止して安定な発光動作を行なわせる。 【解決手段】 半導体レーザ素子（以下、素子と略称）
２１，２２は、基板２３上に、活性層２６を含む多数の
層２４〜２８が積層形成され、メサ部２９内に発光領域
２６ａが形成されている。素子２１の電極３２ａは発光
領域２６ａを除く領域にストライプ状に形成され、同様
の位置にはんだ層３３ａが形成される。素子２２の電極
３１はメサ部２９の端部側ではんだ層３３と接続され、
発光領域２６ａの部分３１ａは空間領域として形成され
る。発光領域２６ａの電極３１ａがはんだと合金化しな
いので、抵抗成分が発生するのを抑制でき、安定した発
光動作を行なわせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下面にそれぞれ
電極を備えストライプ状の発光領域を有する半導体レー
ザ素子を複数個積層してはんだにより接続してなる積層
型半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】ロボットの目やレーザ
レーダシステムなどにおいて用いられる測距用の大出力
の半導体レーザ装置においては、複数個の半導体レーザ
素子を積層して構成することにより、各半導体レーザ素
子から得られるレーザ光を束ねて出力することで光量の
増大を図るようにしている。

【０００３】この場合、複数個の半導体レーザ素子を積
層する構成としては、例えば図１０および図１１に示す
ような構成のものがある。図１１に示す積層型半導体レ
ーザ装置では、図１０に示す構成の２個の半導体レーザ
素子１，２を積層した構成のものを示している。

【０００４】半導体レーザ素子１，２は、次のように構
成される。ガリウム砒素などの化合物半導体からなる半
導体基板３上に、有機金属気相エピタキシ法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）などの方法を用いて、例えば、クラッド層４，活
性層５，クラッド層６を含んだ多数の半導体層が所定条
件で積層形成されている。半導体層４〜６の両側部は、
エッチングにより除去されメサ部７が形成されている。
メサ部７の段差部分を覆うようにして全体に絶縁膜８が
形成されており、その活性層５の上部に位置する部分は
所定幅（例えば１００μｍ以上）のストライプ状開口部
８ａが形成されている。ストライプ状開口部８ａを覆う
ようにして全面に電極膜９が形成されている。半導体基
板３の下面側は電極膜１０が形成されると共に、はんだ
層１１が形成されている。

【０００５】この半導体レーザ素子１，２は、上下の面
に形成された電極膜９，１０間に順方向の電流が与えら
れると、活性層５を電流が流れるときに発光動作が行な
われ、絶縁膜８の開口部８ａに対応した部分が発光領域
１２となる。ストライプ状の長さ方向に反射を繰り返し
て増幅された光がレーザ光として出力される。このとき
得られる発光強度は１個の半導体レーザ素子１のみでは
不十分であるので、以下に述べるようにして、複数個例
えば２個を積層した構成とする。

【０００６】すなわち、図１１に示すように、台座１３
上に、下側の半導体レーザ素子１を載置すると共に、そ
の上部の電極膜９の上に上側の半導体レーザ素子２を積
み重ねた状態で加熱、加圧処理を行ない、半導体レーザ
素子２の下面側のはんだ層１１のはんだを溶融して電気
的に接続する。これにより、はんだ層１１を形成してい
るはんだはメサ部７の段差部分や絶縁膜８の開口部８ａ
によりできた凹部部分などを充填するようにして上下の
半導体レーザ素子１，２を接続する。また、上側の半導
体レーザ素子２にはボンディングワイヤ１４をボンディ
ングして図示しないケースに収容する。

【０００７】しかし、このような構成による積層型半導
体レーザ装置では、電極膜９の凹状に形成されている部
分つまり発光領域１２に対応した部分１１ａに溶融した
はんだが流れ込むため、電極膜９とはんだが反応して抵
抗成分となることがある。これにより、上側の半導体レ
ーザ素子２の下面側の電極膜１０からはんだ層１１ａを
介して下側の半導体レーザ素子１の発光領域１２に流れ
る電流が抵抗成分の大きさに応じてばらつくようにな
り、電流経路が均一に分布しなくなる場合が生ずる。し
たがって、半導体レーザ素子１の発光領域１２における
発光状態にばらつきを生ずることになり、発光パターン
が不安定になる不具合がある。

【０００８】本発明は、上記不具合を解決すべくなされ
たもので、その目的は、半導体レーザ素子をはんだ層を
介して積層する構成とする場合でもその発光パターンを
安定したものとすることができるようにした積層型半導
体レーザ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、半導体レーザ素子を積層してはんだ層により接続す
る際に、発光領域に対応する部分にははんだ層を設けて
いないので、この部分に形成されている電極膜とはんだ
が反応することがなくなり、発光領域への電流が発光領
域に対応する電極部を直接通らないようにすることがで
きる。この結果、従来の不具合のように、発光領域に対
応した電極部に流れる経路に抵抗成分が発生することに
起因した発光領域に流れる電流のばらつきを抑制するこ
とができ、発光領域への安定した電流供給を行なえるよ
うになり、発光動作もばらつきを抑制した安定した動作
とすることができる。

【００１０】請求項２の発明によれば、はんだ層により
接続された上下の前記半導体レーザ素子の発光領域に対
応する電極部には、空間領域を設けることによりはんだ
層を設けないように構成しているので、上述同様にし
て、発光領域への電流が発光領域に対応する電極部を直
接通らないようにすることができ、発光領域への安定し
た電流供給を行なえるようになり、発光動作もばらつき
を抑制した安定した動作とすることができる。

【００１１】請求項３の発明によれば、はんだ層を、半
導体レーザ素子の電極面にストライプ状に形成するの
で、はんだ層と電極との接続部分と発光領域との間隔を
一定に保った状態で安定した電流供給を行なうことがで
きる構成を得ることができ、また、製造工程上において
も特殊な形状をしていないため簡単且つ安価に製造する
ことができる。

【００１２】請求項４の発明によれば、上述したはんだ
層を発光領域の両側に位置するように形成しているの
で、はんだ層から電極を介して活性層に流れる電流はス
トライプの両側から均等に流すことができるようになる
ので、発光動作を発光領域の場所による電流分布が偏ら
ないようにして安定して行なわせることができ、また積
層構造上においても両側で支えるために安定した構成と
することができ、さらに、電極同士が直接接触すること
も防止することができるようになる。

【００１３】請求項５の発明によれば、はんだ層を介し
て接続する半導体レーザ素子の電極を、発光領域に対応
する部分を除いた領域内に形成するようにしたので、は
んだ層を設ける場合に加圧状態で加熱してはんだを溶か
したときに、電極同士が直接接触することを防止するこ
とができ、上述した構成により得られる効果を確実にす
ることができる。

【００１４】請求項６の発明によれば、半導体レーザ素
子のうちで少なくとも発光領域がはんだ層に対向してい
るものについては、発光領域の外側に位置する部分に溝
部を形成し、はんだ層を形成するためのはんだが溝部よ
りも内側に流れないように構成しているので、製作時に
はんだが発光領域側に流れるのを防止することができる
ようになり、発光領域に対応する部分の電極とはんだと
の反応を確実に防止して安定した動作を行なわせること
ができるようになる。

【００１５】請求項７の発明によれば、半導体レーザ素
子の発光領域に対応する電極部には絶縁膜を形成してい
るので、はんだ層を形成する際にはんだが発光領域に対
応する電極部に流れて電極と反応することを確実に防止
することができ、これによって安定した動作を行なわせ
ることができるようになる。

【００１６】請求項８の発明によれば、はんだ層の厚さ
寸法を０．１μｍから５μｍの範囲となるように設定し
ているので、半導体レーザ素子を積層してはんだ層によ
り接続する際に、はんだが溶け広がっても活性層中の発
光領域に対応する部分の電極にはんだを付着させること
がなくなり、しかも十分な接着強度を得ることができ
る。

【００１７】請求項９の発明によれば、半導体レーザ素
子として、発光領域が１００μｍ以上のストライプ形状
に形成されたものを使用しているので、大出力の発光出
力を得ることができ、さらにこれらを積層して得られる
発光出力として非常に大きな出力を得ることができる。
そして、このように大出力を得る構成の場合には、特
に、はんだ層と電極とが反応した抵抗部を形成すること
を防止した構成ではその効果が顕著となり、より安定し
た動作とすることができるようになる。

【００１８】請求項１０の発明によれば、複数個の半導
体レーザ素子のうちの最上段に位置するものの上部電極
を、複数箇所においてボンディングワイヤにより外部端
子と電気的に接続しているので、１箇所でボンディング
する場合に比べて電流の集中を防止して安定した電流供
給ができると共に、万一ワイヤが断線した場合でも、電
流の供給が無くなることが防止でき、信頼性の維持もで
きる。

【００１９】請求項１１の発明によれば、上述の場合に
おいて、ボンディングワイヤにより接続する部分を、そ
の半導体レーザ素子の発光領域に対応する部分を除いた
領域に設定しているので、ワイヤのボンディングによる
ダメージが発光領域に及ぼされるのを防止して信頼性の
向上を図ることができるようになる。

【００２０】請求項１２の発明によれば、複数個の半導
体レーザ素子のうち最上段のものの下部に配置される半
導体レーザ素子については、ボンディングワイヤにより
接続する部分に対応した領域ではんだ層による接続を行
なっているので、最上段の半導体レーザ素子とその下部
に配置される半導体レーザ素子とをほぼ同等の条件で電
極から電流を供給することができ、これによって、各半
導体レーザ素子の発光動作を同等として特性のそろった
条件で発光させることができるようになる。

【００２１】請求項１３の発明によれば、はんだ層によ
り接続する一方側の半導体レーザ素子の電極面にストラ
イプ状のはんだパターンを形成し、続いて、半導体レー
ザ素子を積層した状態で加圧および加熱して前記はんだ
パターンを溶かしてはんだ層を形成することにより電気
的に且つ機械的に接続するので、はんだ層は半導体レー
ザ素子の発光領域に広がることなく確実に上下の半導体
レーザ素子を接続することができ、複数個の積層してな
る半導体レーザ素子を安定した発光動作させることがで
きるようになる。

【００２２】請求項１４の発明によれば、はんだ層によ
り接続する一方側の半導体レーザ素子の電極面をはんだ
層を形成するためのパターンに即したストライプ状のパ
ターン電極として形成し、この後、半導体レーザ素子の
うちのパターン電極を形成した部分にストライプ状のは
んだパターンを形成し、さらに、半導体レーザ素子を積
層した状態で加圧および加熱してはんだパターンを溶か
してはんだ層を形成することにより接続するので、はん
だ層を設けために加圧状態で加熱してはんだを溶かした
ときに、電極同士が直接接触することを防止することが
でき、前述した製造方法において得られる効果をより確
実にすることができる。

【００２３】請求項１５の発明によれば、はんだパター
ンを、はんだ層により接続する半導体レーザ素子のうち
の発光領域と反対の面に設けられた電極に対して形成す
るので、発光領域の側の電極の面に設ける場合に比べ
て、はんだパターンが溶けたときに発光領域にまで広が
るのをより抑制することができるようになる。

【００２４】請求項１６の発明によれば、半導体レーザ
素子を積層して接続する前に、半導体レーザ素子のうち
のはんだ層により接続する面に形成された電極のうちの
発光領域に対応した部分に絶縁膜を形成するので、接続
を行なうときに発光領域にはんだが流れるのを確実に防
止することができるようになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を２個の半導体レーザ素子を積層して構成した場合の第
１の実施形態について図１および図２を参照しながら説
明する。図１は２個の半導体レーザ素子２１，２２を積
層した構成の模式的断面を示しており、これら２個の半
導体レーザ素子２１，２２は、基本的には同じ構成のも
のであり、図２には上部側に位置する半導体レーザ素子
２１を代表して示している。

【００２６】図２において、基板２３は例えば１００μ
ｍ程度の厚さ寸法のｎ型のＧａＡｓ（ガリウム砒素）基
板で、この上に、ｎ−ＧａＡｓ層２４，ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層２５，活性層２６，ｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層２７，ｐ−ＧａＡｓ層２８が順次積層形成されて
いる。活性層２６はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの多重量子
井戸構造とされている。

【００２７】半導体層２４〜２８は素子の両側部がエッ
チング除去されており、中央部にストライプ状（図中紙
面に垂直方向）のメサ部２９が設けられている。メサ部
２９の縁部から基板の両端部にかけた表面部分にはＳｉ
Ｏ２などの絶縁層３０が形成されており、その上部には
ｐ型電極３１が全面に形成されている。絶縁層３０が形
成されない部分に対応する活性層２６の領域は発光領域
２６ａとなる。

【００２８】基板２３の裏面側には、上部側の半導体レ
ーザ素子２１では発光領域２６ａに対応する部分を除い
た領域にｎ型電極３２ａが形成されている。下部側つま
りマウントする方の半導体レーザ素子２２では、全面に
渡ってｎ型電極３２ｂが形成されている。また、このｎ
型電極３２ａおよび３２ｂの表面には、それぞれ同じ領
域にはんだ層３３が所定膜厚（０．１〜５μｍの範囲）
で形成されている（はんだ層３３は積層した状態では、
後述するように、はんだ層３３ａ，３３ｂのような形状
となる）。

【００２９】半導体レーザ素子２１，２２は、図示の発
光領域２６ａが露出している端面と反対側の端面とが、
共に劈開などにより鏡面となるように形成されている。
これらの端面には、図示はしないが、レーザ光を出力さ
せる側の端面には低反射膜が形成され、レーザ光を反射
させる側の端面には高反射膜が形成されている。

【００３０】半導体レーザ素子２１，２２は、図１に示
すように、積層した状態で台座３４にダイボンディング
されている。この状態で、上部側の半導体レーザ素子２
１の下面側に設けられたはんだ層３３ａは、下部側の半
導体レーザ素子２２のメサ部２９との段差を充填するよ
うな形状であり、下部側の半導体レーザ素子２２の下面
側のはんだ層３３ｂは、台座３４との間が平坦であるか
らほぼそのままの形状となっている。

【００３１】上部側の半導体レーザ素子２１のｐ型電極
３１には、メサ部２９の上部で発光領域２６ａを避けた
両側の位置のそれぞれに、Ａｕ（金）ワイヤ３５がボン
ディングされており、図示しないケースの端子に電気的
に接続されている。また、図示はしないが、積層された
半導体レーザ素子２１，２２はケース内に封入されてお
り、各素子から得られるレーザ光はケースに設けられた
窓部を介して外部に出力されるようになっている。

【００３２】上記構成の積層型半導体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ素子２２の活性層２６の発光領域２６
ａに対応する部分のｐ型電極３１ａには、はんだ層３３
ａが形成されていないので、これらが合金化することに
よる抵抗成分の発生がなくなり、その抵抗値のばらつき
によって生ずる電流経路の変化が抑制されるようにな
る。これによって、半導体レーザ素子２２の活性層２６
の発光領域２６ａには、Ａｕワイヤ３５から半導体レー
ザ素子２１を通り、はんだ層３３ａ，半導体レーザ素子
２２のｐ型電極３１を介して電流が供給される経路が確
立されるので、ばらつきを生ずることがなくなり、安定
した発光動作を行なわせることができるようになる。

【００３３】次に、上述した構成の積層型半導体レーザ
装置の製造工程について簡単に説明する。ｎ型のＧａＡ
ｓからなる基板２３は、厚さ寸法は後工程での取り扱い
に支障のない程度（例えば数百μｍ）のものを用いる。
この基板２３の上に、半導体層２４〜２８を、例えば有
機金属気相エピタキシ（ＭＯＣＶＤ；Metal OrganicChe
mical Vapor Deposition ）成長法などを用いて積層形
成する。

【００３４】続いて、積層した半導体層２４〜２８を中
央部に所定幅寸法でストライプ状に残すように、フォト
リソグラフィ技術を用いてエッチング処理を行ない、メ
サ部２９を形成する。この上面にＳｉＯ２からなる絶縁
層３０をプラズマＣＶＤ法などの方法を使って全面に形
成する。次に、フォトリソグラフィ技術によってメサ部
２９の中央部の絶縁膜３０をエッチング処理で除去す
る。ｐ型電極３１は、例えばＣｒ／Ｐｔ／Ａｕの３層構
造のもので、電子ビーム蒸着法を用いて所定膜厚となる
ように形成する。

【００３５】この後、チップ化工程での劈開作業を容易
となるようにするために、基板２３の厚さを１００μｍ
程度まで研磨することにより薄くする。この状態で、基
板２３の裏面側にｎ型電極３２を全面に形成する。ｎ型
電極３２は、例えばＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ構造または
Ａｕ−Ｓｎ／Ａｕ構造のもので、電子ビーム蒸着法やス
パッタ法などにより所定膜厚となるように形成する。熱
処理は、例えば３６０℃で２分程度行ない、オーミック
コンタクトが得られるようにする。

【００３６】次に、基板２３の裏面つまりｎ型電極３２
が形成された面に、Ａｕ−Ｓｎはんだを電子ビーム蒸着
法，抵抗加熱蒸着法あるいはスパッタ法などを用いて所
定膜厚だけ形成してはんだ層３３とする。この場合、は
んだ層３３の材料としては、他にＡｕ−Ｓｉ，Ｉｎ，Ｉ
ｎ−Ｐｂ，Ｐｂ−Ｓｎ，Ａｕ−Ｐｂ，Ａｕ−Ｇｅなど種
々のものを用いることができる。

【００３７】はんだ層３３の膜厚は、積層して接続する
場合に十分な接合強度が確保できる程度で且つ素子を積
層したときに溶けたはんだが流れて発光領域２６ａに対
応する電極部に付着しない程度に設定する必要がある。
このような事情を考慮して、この実施形態においては、
０．１〜５μｍ程度の範囲に設定することにより、上記
した条件を満たすようにしている。

【００３８】はんだ層３３を形成した後、上部側に位置
する半導体レーザ素子２１については、裏面に全面に形
成しているｎ型電極３２およびはんだ層３３のうち、発
光領域２６ａに対応した領域については、フォトリソグ
ラフィ技術を用いてパターニングを行ない、ドライエッ
チング処理を行なってストライプ状に除去する。なお、
下部側つまり台座３４にダイボンディングされる側の半
導体レーザ素子２２は裏面のｎ型電極３２ｂおよびはん
だ層３３ｂはそのままの状態で用いる。

【００３９】この後、レーザ光の出力面や反射面を形成
するために、一般的に行なわれるように半導体結晶の劈
開面を利用すべく、図示のようにメサ部２９を含んだ領
域を短冊状に劈開する。このとき、劈開された面のうち
の発光領域２６ａのストライプ方向の一方の端面が出力
面となり、他方の端面が反射面となる。そして、この両
劈開面のうちの出力面側には低反射率の反射膜を形成
し、反射面側には高反射率の反射膜を形成する。この
後、チップ化を行なう。

【００４０】このようにして各半導体レーザ素子２１，
２２が形成されると、次に、これらを台座３４に積層し
て端面を揃えた状態に配置し、上側に位置する半導体レ
ーザ素子２１がずれないようにして加圧した状態で加熱
し、はんだ層３３のはんだを溶かして接着することによ
り電気的にも接続する。このとき、半導体レーザ２１と
２２との間は、下部側の半導体レーザ素子２２のメサ部
２９の両肩部分から端部にかけてのｐ型電極３１と半導
体レーザ素子２１の裏面のｎ型電極３２ａとがはんだ層
３３ａを介して電気的に接続される状態となる。そし
て、半導体レーザ素子２２の発光領域２６ａの上部に位
置するｐ型電極３１ａの部分ははんだ層３３ａが付着し
ない空間領域として残された状態となる。

【００４１】続いて、上部側の半導体レーザ素子２１の
ｐ型電極３１に図示しない駆動回路側との電気的接続を
行なうためのボンディングワイヤ３５をボンディングす
る。ボンディングワイヤ３５は、発光領域２６ａの部分
を除いたメサ部２９の両肩部分に対して行なう。このボ
ンディング位置は、台座３４との間に下部側の半導体レ
ーザ素子２２のメサ部２９の両肩部分を介して直接ボン
ディング応力を受ける部分であるから、強度的にも安定
した部分となり、且つ、発光領域２６ａを避けた位置で
もあるから、発光領域２６ａの活性層２６にダメージを
与えることもなくなる。最後に、台座３４を覆うように
例えばレーザ出力が可能な窓部を有する缶タイプのケー
スをかぶせて封入して完成する。

【００４２】このような本実施形態によれば、半導体レ
ーザ素子２２の発光領域２６ａに対応する部分のｐ型電
極３１ａにはんだ層３３ａを形成しない構成としたの
で、従来のような合金化に伴う抵抗成分の発生を防止す
ることができ、抵抗値のばらつきによって生ずる電流経
路の変化を抑制して安定した電流経路で給電することが
できるようになり、安定した発光動作を行なわせること
ができるようになる。また、このような構成を特殊な工
程を設けることなく簡単な工程で前述したようなはんだ
層３３を形成することができるようになる。

【００４３】（第２の実施形態）図３および図４は、本
発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と
異なるところは、上部側の半導体レーザ素子２１の裏面
のｎ型電極３２を全面に設けたままの状態としたｎ型電
極３２ｃを設けた構成としたところである。この構成に
おいては、はんだ層３３ａは前述同様にして形成したも
のをドライエッチング処理によりストライプ状の形状と
なるように除去して形成している。

【００４４】上記構成によれば、半導体レーザ素子２１
ａ，２２を積層する前の段階においては、半導体レーザ
素子２１ａのはんだ層３３ａをストライプ状に形成して
いるので、はんだを溶融して接着させるときに、はんだ
がｐ型電極３１の発光領域に対応する領域３１ａの部分
に流入して合金化するのを防止することができるように
なり、前述同様の効果を得ることができる。

【００４５】また、上記構成においては、ｎ型電極３２
ｃを除去しない構成としているので、供給した電流が裏
面側つまりｎ型電極３２ｃ側において面内で均一に流れ
るようにすることができるので、半導体レーザ素子２１
ａの発光領域２６ａ内において、より均一な発光動作を
行なわせることができるようになる。

【００４６】（第３の実施形態）図５ないし図７は、本
発明の第３の実施形態を示すもので、第１の実施形態と
異なるところは、下部側に位置する半導体レーザ素子２
２に代えて半導体レーザ素子３６を用いたところであ
る。すなわち、この半導体レーザ素子３６は、前述した
半導体レーザ素子２２がメサ部２９を形成するものであ
ったのに対して、図６に示すような断面がＶ字状をなる
溝部３７を発光領域２６ａの両側に設けた構成としてい
る。この場合、溝部３７は、前述したメサ部２９に相当
するものではない。

【００４７】さて、上述のように下部側の半導体レーザ
素子３６を構成しているので、図５に示すように、半導
体レーザ素子２１と共に積層形成した場合に、半導体レ
ーザ素子２１のｎ型電極３２ａに積層されているはんだ
層３３ｃは、対向している半導体レーザ素子３６のｐ型
電極３１のうちの溝部３７の外側で接触した状態で溶け
て両者を接着するようになる。このとき、溶けたはんだ
が溝部３７でせき止められるので、発光領域２６ａに対
応する領域のｐ型電極３１ａ側には流れ込むことがな
い。これによって、前述同様に、はんだとｐ型電極３１
ａとの合金化がおこるのを防止でき、安定した発光動作
を行なわせることができるようになる。

【００４８】なお、上述の構成においても、半導体レー
ザ素子２１および３６の接続を発光領域２６ａに影響の
ない部分で行なうことができるので、活性層２６の発光
領域２６ａ部分にダメージを与えることがなく、これに
よっても、安定した発光動作を行なわせることができ
る。

【００４９】また、図７は、３個の半導体レーザ素子２
１，３６ａ，３６を積層形成した場合の構成を示すもの
で、この場合においても、中間に位置する半導体レーザ
素子３６ａのｎ型電極３２ｂを前述した半導体レーザ素
子２１と同様にストライプ状に形成したｎ型電極３２ａ
として形成することにより同様の積層構造を採用するこ
とができる。

【００５０】（第４の実施形態）図８および図９は、本
発明の第４の実施形態を示すもので、第１の実施形態と
異なるところは、下部側に位置する半導体レーザ素子２
２に代えて、半導体レーザ素子３８を設ける構成とした
ところである。

【００５１】すなわち、図９に示すように、下部側に位
置する半導体レーザ素子３８は、発光領域２６ａに対応
するｐ型電極３１ａの部分に絶縁膜としてのシリコン酸
化膜（ＳｉＯ２）３９をプラズマＣＶＤ法などにより形
成している。これによって、半導体レーザ素子３８のｐ
型電極３１ａ部分の凹部がシリコン酸化膜３９により充
填された状態となり、ｐ型電極３１ａ部分は、電気的に
絶縁された状態に形成される。

【００５２】この半導体レーザ素子３８は、上面にはん
だ層３３が積層されてもｐ型電極３１の発光領域２６ａ
に対応する部分３１ａではシリコン酸化膜３９が設けら
れているのではんだと反応することがなくなり、合金化
するのを防止することができる構成となっている。そこ
で、上部側に配置する半導体レーザ素子として、第１の
実施形態において下部側に用いた半導体レーザ素子２２
をそのまま用いる構成とすることができる。

【００５３】図８は半導体レーザ素子３８および２２を
積層した構成を示している。上部側の半導体レーザ素子
２２のｎ型電極３２ｂおよびはんだ層３３ｄは、裏面全
面に渡って形成されているが、積層される下部側の半導
体レーザ素子３８の上面が上述のように構成されている
ので、確実にｐ型電極３１ａ部分と合金化するのを防止
することができる。

【００５４】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。半導体
レーザ素子は、活性層を下側にして積層する構成を採用
することもできる。この場合においても、はんだ層を上
述同様の考え方で発光領域２６ａに対応する部分のｐ型
電極３１ａにはんだが流れ込まないように構成すること
で同様の作用効果を得ることができる。

【００５５】ボンディングワイヤは、２箇所に限らず、
前述した条件を満たす範囲でさらに多くの本数を設ける
構成とすることもできるし、必要に応じて発光領域２６
ａに対応する部分のｐ型電極３１ａの面にボンディング
することもできる。また、ボンディングワイヤに限ら
ず、リボン状の接続部材でボンディングすることもでき
る。

【００５６】積層する半導体レーザ素子の個数は、２個
あるいは３個に限らず、４個以上のものを積層した構成
とすることもできる。

【００５７】半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ系の基板を
用いたものについて説明したが、他の化合物系の半導体
レーザ素子を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式的断面図

【図２】積層する前の状態の模式的断面図

【図３】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図

【図４】図２相当図

【図５】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】３個積層した場合の図５相当図

【図８】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図

【図９】図２相当図

【図１０】従来例を示す図２相当図

【図１１】図１相当図

【符号の説明】

２１，２１ａ，２２，３６，３６ａ，３８は半導体レー
ザ素子、２３は基板、２６は活性層、２６ａは発光領
域、２９はメサ部、３１はｐ型電極、３２ａ，３２ｂ，
３２ｃはｎ型電極、３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３
３ｄははんだ層、３４は台座、３５はボンディングワイ
ヤ、３７は溝部、３９はシリコン酸化膜（絶縁膜）であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渥美 欣也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5F073 AA61 AB05 AB15 BA09 DA30 DA35 EA24 EA28 FA22 FA30

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下面にそれぞれ電極を備えストライプ
   状の発光領域を有する半導体レーザ素子を複数個積層し
   それぞれの間をはんだ層を介して接続した状態に構成さ
   れている積層型半導体レーザ装置において、 前記はんだ層は、上下に位置する前記半導体レーザ素子
   の対向する電極面のうちの前記発光領域に対応する部分
   を除いた領域内に形成されていることを特徴とする積層
   型半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の積層型半導体レーザ装
   置において、 前記はんだ層により接続される上下の前記半導体レーザ
   素子の前記発光領域に対応する部分には空間領域が形成
   されていることを特徴とする積層型半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の積層型半導体
   レーザ装置において、 前記はんだ層は、前記半導体レーザ素子の電極面にスト
   ライプ状に形成されていることを特徴とする積層型半導
   体レーザ装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の積
   層型半導体レーザ装置において、 前記はんだ層は、前記半導体レーザ素子の電極面に前記
   発光領域の両側に位置して形成されていることを特徴と
   する積層型半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の積
   層型半導体レーザ装置において、 前記はんだ層を介して接続する前記半導体レーザ素子の
   電極は、前記発光領域に対応する部分を除いた領域内に
   形成されていることを特徴とする積層型半導体レーザ装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の積
   層型半導体レーザ装置において、 前記半導体レーザ素子のうちで少なくとも前記発光領域
   が前記はんだ層に対向しているものについては、前記発
   光領域の外側に位置する部分に溝部を形成し、前記はん
   だ層を形成するためのはんだが前記溝部よりも内側に流
   れないようにしたことを特徴とする積層型半導体レーザ
   装置。
7. 【請求項７】 上下面にそれぞれ電極を備えストライプ
   状の発光領域を有する半導体レーザ素子を複数個積層し
   それぞれの間をはんだ層を介して接続した状態に構成さ
   れている積層型半導体レーザ装置において、 少なくとも最上部以外の半導体レーザ素子の前記発光領
   域に対応する電極上部と上に積層される半導体レーザ素
   子との間に形成される空間に絶縁膜を形成していること
   を特徴とする積層型半導体レーザ装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の積
   層型半導体レーザ装置において、 前記はんだ層の厚さ寸法は０．１μｍから５μｍの範囲
   に設定されていることを特徴とする積層型半導体レーザ
   装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の積
   層型半導体レーザ装置において、 前記半導体レーザ素子は、前記発光領域が１００μｍ以
   上のストライプ形状に形成されていることを特徴とする
   積層型半導体レーザ装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    積層型半導体レーザ装置において、 前記複数個の半導体レーザ素子のうちの最上段に位置す
    るものの上部電極は、複数箇所においてボンディングワ
    イヤにより外部端子と電気的に接続されていることを特
    徴とする積層型半導体レーザ装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の積層型半導体レー
    ザ装置において、 前記ボンディングワイヤにより接続する部分はその半導
    体レーザ素子の発光領域に対応する部分を除いた領域に
    設定されていることを特徴とする積層型半導体レーザ装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の積層型半導体レー
    ザ装置において、 前記複数個の半導体レーザ素子のうち最上段のものの下
    部に配置される半導体レーザ素子については、前記ボン
    ディングワイヤにより接続する部分に対応した領域で前
    記はんだ層による接続がなされていることを特徴とする
    積層型半導体レーザ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
    の積層型半導体レーザ装置を製造する方法において、 前記はんだ層により接続する一方側の半導体レーザ素子
    の電極面にストライプ状のはんだパターンを形成する工
    程と、 前記半導体レーザ素子を積層した状態で加圧および加熱
    して前記はんだパターンを溶かして前記はんだ層を形成
    することにより接続させる工程とを有することを特徴と
    する積層型半導体レーザ装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
    の積層型半導体レーザ装置を製造する方法において、 前記はんだ層により接続する一方側の半導体レーザ素子
    の電極面を前記はんだ層を形成するためのパターンに即
    したストライプ状のパターン電極として形成する工程
    と、 前記半導体レーザ素子のうちの前記パターン電極を形成
    した部分にストライプ状のはんだパターンを形成する工
    程と、 前記半導体レーザ素子を積層した状態で加圧および加熱
    して前記はんだパターンを溶かして前記はんだ層を形成
    することにより接続する工程とを有することを特徴とす
    る積層型半導体レーザ装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１３または１４に記載の積層型
    半導体レーザ装置の製造方法において、 前記はんだパターンは、前記はんだ層により接続する半
    導体レーザ素子のうちの前記発光領域と反対の面に設け
    られた電極に対して形成されることを特徴とする積層型
    半導体レーザ装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項７に記載の積層型半導体レーザ
    装置を製造する方法において、 前記半導体レーザ素子を積層して接続する工程に先だっ
    て、前記半導体レーザ素子のうちの前記はんだ層により
    接続する面に形成された電極のうちの前記発光領域に対
    応した部分に絶縁膜を形成する工程を設けたことを特徴
    とする積層型半導体レーザ装置の製造方法。