JP2001168445A

JP2001168445A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2001168445A
Application number: JP2000074353A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Kato; 久弥加藤; Kinya Atsumi; 欣也渥美; Katsunori Abe; 克則安部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザチップが、はんだにより台座に
固定する際に、台座やサブマウントから受ける応力に起
因して発生するキンクの発生電流値を高くして信頼性の
向上を図る。【解決手段】鉄系材料（もしくは銅系材料）の台座上
にマウントする場合に、半導体レーザチップの幅寸法Ｗ
を７００μｍ、厚さ寸法Ｈを１２０μｍ、サブマウント
の厚さ寸法Ｈｓを１４０μｍとして、それらの和の厚さ
寸法ｈを２６０μｍに設定すると、半導体レーザチップ
の発光領域は台座およびサブマウントから応力を受けな
いようにすることができ、高い駆動電流値まで残留応力
に起因したキンクの発生を無くすることができる。ま
た、残留応力の値とキンクの発生電流との関係を求める
と、必要な動作電流の範囲でキンクの発生を抑制する厚
さ寸法ｈの条件を設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大出力用の半導体
レーザの駆動時におけるキンクの発生を抑制することが
できるようにした構造の半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体レーザを
用いて自動車間の距離を測定し、車間距離を一定に保っ
たり前方の車両に近付き過ぎた場合に警報を発したり、
あるいはブレーキを自動的にかけるといったシステムが
検討されている。このような用途で使用される半導体レ
ーザは、例えば１００ｍ程度前方に存在する自動車まで
の距離を測定する必要上、発光部のストライプ幅が１０
０μｍ以上と広く、光出力も１０Ｗ以上と大出力のもの
が要求される。

【０００３】このような大出力を得るためには環境温度
を考慮すると４０Ａ以上の大電流を素子に流す必要があ
る。このような用途に供されるのに好適な半導体レーザ
装置として、本願出願人は、先に、ＧａＡｓを母材とす
る半導体レーザチップをＣｕ製の台座に接合する際に、
両者の間にＧａＡｓを母材とするサブマウントを挿入す
る構造を提案した。

【０００４】さらに、このようにサブマウントを挿入す
る構造においては、ＧａＡｓなどの材料を用いると製造
コストが高くなるので、例えば、これに代えてＳｉなど
の安価な材料をサブマウントとして使うことができれば
製造コストの低減を図ることができるようになる。

【０００５】しかしながら、発明者らの試験によると、
サブマウントをＳｉ製のものに代えて構成すると、電流
−光出力特性にキンクが発生しやすくなり、材料として
の使用には課題が残った。ここでいうキンクとは、電流
−光出力特性において見られる特性曲線の折れ曲りであ
り、注入電流が大きいほど発生しやすくなる傾向にあ
る。キンクの発生は、素子へ注入した電流が効率良く光
に変換されていないことを示しており、レーザ動作とし
ては好ましくないものである。

【０００６】この場合、一般には半導体レーザにおける
キンクの発生は、発光モードの跳び（モードホッピン
グ）が原因であると言われているが、実際には詳しく解
明されていない。また、このような一般的な意味でいう
キンクは、半導体レーザのうちでも、光通信やＣＤ（コ
ンパクトディスク）の光ピックアップなどに用いるスト
ライプ幅の狭いタイプのもので発生するものである。

【０００７】ところが、大出力用の半導体レーザ装置に
おいては、ストライプ幅が上述のものとは大幅に異な
り、非常に多くのモードが混在した状態で発光している
ことが考えられるので、キンク発生の原因が上述したモ
ードホッピングを起因としていることは考えにくい。

【０００８】また、前述のように、本発明が対象として
いる大出力用の半導体レーザにおいて、サブマウントを
Ｓｉなどの材料を用いたものに代えたときにキンクが発
生することが確認されていることから、サブマウントや
半導体レーザチップを構成する材料に起因していること
は推定できる。しかしながら、このような材料に起因し
た課題とキンク発生との間の関係については、このよう
な観点から論じた原理が存在せず、材料として適するか
不適かの選択をすることがなされていたのが実情であっ
た。

【０００９】例えば、特開平５−２９９６９９号公報に
おいては、応力を低減させるための構造として、Ｆｅ
（鉄）を主成分とする台座上にＡｌＮ（窒化アルミニウ
ム）を母材とするサブマウントを使用する構成のものが
開示されている。また、特開平６−１１２５９６号公報
においては、熱膨張係数が大きな材料と小さな材料とを
交互に積層して半導体レーザチップの熱膨張係数と整合
させるようにした構成のものが開示されている。

【００１０】しかしながら、これらのものには、いずれ
もキンクの発生と関連付けた知見が述べられておらず、
また、前者のものでは、ＡｌＮは熱伝導率が高いために
放熱には適するが、半導体チップの母材として一般的な
ＧａＡｓやＩｎＰあるいはＳｉなどと比してヤング率が
高いため、応力がかかった際には自ら変形することが少
ないので、サブマウントの材料として用いることは結果
的に半導体レーザチップに大きな応力を発生させてしま
う不具合がある。また、後者のものについては、製造工
程が複雑になり、製造コストの増加、信頼性への悪影響
などの点で実用上では採用し難いものである。

【００１１】このような状況下において、本発明者ら
は、大出力用に適した半導体レーザ装置が、チップを構
成する材料や、台座あるいはサブマウントの材質に起因
してキンクが発生することから、キンクを発生させる原
因が半導体レーザチップの発光層部分に加わる応力と密
接な相関があることを初めて見出だした。

【００１２】そこで、本発明においては、このような相
関関係を考慮することにより、使用する材料が熱膨張係
数などの応力の特性値としては直接的には好ましくない
ものであっても、搭載する半導体レーザチップに対して
悪影響を及ぼすような応力を低減して、大電流を流して
もキンクの発生のない信頼性の高いものとすることがで
きる条件を見出だし、その構造を適切なものとすること
ができる半導体レーザ装置を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、半導体レーザチップに残留する応力を許容応力値で
ある６０ＭＰａ以下になるように半導体レーザチップの
幅寸法Ｗと厚さ寸法Ｈとの比の値Ｗ／Ｈを設定している
ので、発光領域に及ぼす応力が許容応力６０ＭＰａ以下
になることで、例えば、半導体レーザチップの幅寸法Ｗ
が７００μｍの場合に、キンクが発生する電流値を４０
アンペア程度以上まで引き上げることができ、実用上に
十分耐え得る程度の光出力が得られると共に長期信頼性
に優れる半導体レーザ装置を提供することができるよう
になる。

【００１４】上述の場合において、半導体レーザチップ
を台座上に固定する際には、金属はんだを溶融して両者
を接合するが、このとき半導体レーザチップ及び台座も
ともに加熱され、その加熱された状態で両者が接合され
るようになる。すると、冷却されたときには、両者の熱
膨張係数の違いに起因して相互に力を及ぼすようにな
る。

【００１５】発明者らは、半導体レーザの発光動作にお
いて、このような残留内部応力がキンクの発生原因とな
ることを実験的に確認し、これに基づいて、残留内部応
力を緩和することによりキンクの発生を抑制することが
できることを突き止めた。定性的には、半導体レーザチ
ップの厚さ寸法Ｈは、厚くなるほど応力を緩和するよう
に働くようになり、幅寸法Ｗは、小さくなるほど応力を
緩和するように働くようになる。したがって、両者の比
をとったときに、その比の値が上記関係を満たすときに
残留内部応力を６０ＭＰａ以下とすることができる。な
お、長さ寸法については、残留内部応力に起因したキン
クの発生に大きく影響を与えるものではないこともわか
った。

【００１６】これにより、台座や半導体レーザチップを
構成する材料による適不適をなくし、相互に作用して発
生する残留応力を許容応力値である６０ＭＰａ以下とな
るように、半導体レーザチップの外形寸法を前述のよう
に設定することで、４０Ａ程度の大電流までキンクの発
生のない半導体レーザ装置を提供することができるよう
になる。

【００１７】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
と同様の構成において、残留応力の許容応力値として３
０ＭＰａ以下となるようにすることで、さらに高い電流
値までキンク発生を抑制することができるようになる。
なお、製造ばらつきなどを考慮すると、設計条件として
マージンを見込んで設定することで、実際の使用条件を
十分に満足できるものとすることができる。

【００１８】請求項３の発明によれば、半導体レーザチ
ップを台座上に固定したときに冷却後に発光領域が受け
る圧縮あるいは引張の残留応力が、許容応力値である６
０ＭＰａ以下となるように、半導体レーザチップの厚さ
寸法Ｈを設定しているので、上述同様にして、半導体レ
ーザチップの厚さ寸法Ｈを上述の条件にはいるように設
定することで、材料による適不適をなくして、適切な厚
さ寸法を設定することで残留応力に起因したキンクの発
生を抑制することができ、例えば半導体レーザチップの
幅寸法Ｗが７００μｍの場合に、キンクが発生する電流
値を４０アンペア程度以上まで引き上げることができ、
実用上に十分耐え得る程度の光出力が得られると共に長
期信頼性に優れる半導体レーザ装置を提供することがで
きるようになる。

【００１９】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
と同様の構成において、残留応力の許容応力値として３
０ＭＰａ以下となるようにすることで、さらに高い電流
値までキンク発生を抑制することができるようになる。
なお、製造ばらつきなどを考慮すると、設計条件として
マージンを見込んで設定することで、実際の使用条件を
十分に満足できるものとすることができる。

【００２０】請求項５の発明によれば、台座に金属はん
だにより固定された半導体レーザチップを備えた構成に
おいて、半導体レーザチップの幅寸法Ｗと厚さ寸法Ｈと
の比の値Ｗ／Ｈもしくは厚さ寸法Ｈを、それらを変化さ
せたときに残留応力が引張から圧縮に転ずるときあるい
は圧縮から引張に転ずるときの値もしくはその近傍の値
となるように設定するので、半導体レーザチップには残
留応力がほぼゼロの状態となる。したがって、理想的に
は、応力に起因したキンクの発生をなくして信頼性の高
いものとすることができるようになる。

【００２１】なお、実用上においては、そのような条件
を満たす比の値Ｗ／Ｈや厚さ寸法Ｈは、１点に決まるこ
とが一般的であるから、工業上ですべての半導体レーザ
チップをこの条件を満たすように製作することは難し
い。そこで、ある程度のマージンを見込むと、前述した
ような許容応力の範囲にはいる条件として比の値Ｗ／Ｈ
や厚さ寸法Ｈを設定することができれば良い。

【００２２】請求項６の発明によれば、台座に金属はん
だにより固定された半導体レーザチップを備えた構成に
おいて、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、それらを
変化させたときに残留応力が引張から圧縮に転ずるとき
あるいは圧縮から引張に転ずるときの値もしくはその値
を中心としてその近傍である±６０μｍの範囲内となる
ように設定するので、これにより、発光領域に及ぶ残留
応力が最大でも６０ＭＰａ（６×１０^７Ｐａ）までに抑
制することができるようになり、例えば、半導体レーザ
チップの幅寸法Ｗを７００μｍとするときに、キンク発
生電流値を４０アンペア程度まで引き上げることがで
き、実用上に十分耐え得る程度の光出力が得られる半導
体レーザ装置を提供することができるようになる。

【００２３】請求項７の発明によれば、台座に金属はん
だにより固定された半導体レーザチップを備えた構成に
おいて、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、それらを
変化させたときに残留応力が引張から圧縮に転ずるとき
あるいは圧縮から引張に転ずるときの値もしくはその値
を中心としてその近傍である±４０μｍの範囲内となる
ように設定するので、これにより、発光領域に及ぶ残留
応力が最大でも３０ＭＰａ（３×１０^７Ｐａ）までに抑
制することができるようになる。これにより、請求項６
の発明の場合よりもさらに高い電流値までキンク発生を
抑制することができるようになる。なお、製造ばらつき
などを考慮すると、設計条件としてマージンを見込んで
設定することで、実際の使用条件を十分に満足できるも
のとすることができる。

【００２４】請求項８の発明によれば、台座に金属はん
だにより固定された半導体レーザチップを備えた構成に
おいて、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、それらを
変化させたときに残留応力が引張から圧縮に転ずるとき
あるいは圧縮から引張に転ずるときの値もしくはその値
を中心としてその近傍である±１０μｍの範囲内となる
ように設定するので、発光領域に及ぶ残留応力がほぼゼ
ロとなるようにすることができ、キンクの発生を確実に
抑制することができるようになる。この場合において、
±１０μｍの範囲を設定範囲とするのは、実際に製造す
る場合における製造ばらつきを考慮しているものであ
る。

【００２５】請求項９の発明によれば、請求項１の構成
のもので、半導体レーザチップをＧａＡｓ系材料により
形成し、台座を鉄系材料により形成し、比の値Ｗ／Ｈを
４以下に設定して前記条件を満たすようにしたので、使
用するＧａＡｓの半導体レーザチップの幅寸法Ｗに対し
てその４分の１以上の厚さ寸法Ｈとなる形状にすること
で、鉄系材料からなる台座から受ける残留応力を許容応
力以下にすることができ、これによって、台座として鉄
系材料を用いる場合でもその熱膨張係数の違いに起因し
た応力による悪影響を発光領域に及ぼすことなく動作さ
せることができ、応力が原因で発生するキンクを抑制し
て信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することができ
る。

【００２６】請求項１０の発明によれば、請求項６ない
し８の構成のものにおいて、半導体レーザチップをＧａ
Ａｓ系材料により形成し、台座を鉄系材料により形成し
ているので、使用するＧａＡｓの半導体レーザチップが
鉄系材料からなる台座から受ける残留応力を抑制するこ
とができる。これによって、台座として鉄系材料を用い
る場合でもその熱膨張係数の違いに起因した応力による
悪影響を発光領域に及ぼすことなく動作させることがで
き、応力が原因で発生するキンクを抑制して信頼性の高
い半導体レーザ装置を提供することができる。

【００２７】また、請求項１１の発明のように、請求項
１の発明において、請求項９の構成のうちの半導体レー
ザチップをＩｎＰ系材料により形成した場合には、比の
値Ｗ／Ｈを４以下に設定することにより、上述と同様の
効果を得ることができる。

【００２８】請求項１２の発明によれば、請求項１の構
成において、サブマウントを介在させる構成としている
場合には、半導体レーザチップに残留する応力を許容応
力値として６０ＭＰａ以下になるように半導体レーザチ
ップの幅寸法Ｗと台座の上面位置から半導体レーザチッ
プの上面位置までの寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ
寸法Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝
Ｈ＋Ｈｓ）との比の値Ｗ／ｈを設定しているので、発光
領域に及ぼす応力が許容応力以下になることで、電流を
通じたときに高い電流値までキンクを発生することがな
くなり、長期信頼性に優れた半導体レーザとすることが
できる。

【００２９】請求項１３の発明によれば、請求項１２の
発明と同様の構成において、残留応力の許容応力値とし
て３０ＭＰａ以下となるようにすることで、さらに高い
電流値までキンク発生を抑制することができるようにな
る。なお、製造ばらつきなどを考慮すると、設計条件と
してマージンを見込んで設定することで、実際の使用条
件を十分に満足できるものとすることができる。

【００３０】請求項１４の発明によれば、請求項３の構
成において、サブマウントを介在させる構成としている
場合には、半導体レーザチップを台座上に固定したとき
に冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応
力が、許容応力値である６０ＭＰａ以下となるように、
台座の上面位置から半導体レーザチップの上面位置まで
の寸法ｈを設定しているので、上述同様にして、厚さ寸
法ｈを上述の条件にはいるように設定することで、材料
による適不適をなくして、適切な厚さ寸法を設定するこ
とで残留応力に起因したキンクの発生を抑制することが
でき、例えば半導体レーザチップの幅寸法Ｗが７００μ
ｍの場合に、キンクが発生する電流値を４０アンペア程
度以上まで引き上げることができ、実用上に絶え得る程
度の光出力が得られると共に長期信頼性に優れる半導体
レーザ装置を提供することができるようになる。

【００３１】請求項１５の発明によれば、請求項１４の
発明と同様の構成において、残留応力の許容応力値とし
て３０ＭＰａ以下となるようにすることで、さらに高い
電流値までキンク発生を抑制することができるようにな
る。なお、製造ばらつきなどを考慮すると、設計条件と
してマージンを見込んで設定することで、実際の使用条
件を十分に満足できるものとすることができる。

【００３２】請求項１６の発明によれば、台座にサブマ
ウントを介した状態で金属はんだにより固定された半導
体レーザチップを備えた構成において、半導体レーザチ
ップの幅寸法Ｗと厚さ寸法ｈとの比の値Ｗ／ｈもしくは
厚さ寸法ｈを、それらを変化させたときに残留応力が引
張から圧縮に転ずるときあるいは圧縮から引張に転ずる
ときの値もしくはその近傍の値となるように設定するの
で、請求項５の発明と同様に、半導体レーザチップには
残留応力がほぼゼロの状態となる。したがって、理想的
には、応力に起因したキンクの発生をなくして信頼性の
高いものとすることができるようになる。

【００３３】請求項１７の発明によれば、台座にサブマ
ウントを介した状態で金属はんだにより固定された半導
体レーザチップを備えた構成において、半導体レーザチ
ップの厚さ寸法Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和
の厚さ寸法ｈを、それを変化させたときに前記残留応力
が引張から圧縮に転ずるときあるいは圧縮から引張に転
ずるときの値もしくはその値を中心としてその近傍であ
る±６０μｍの範囲内となるように設定したので、発光
領域に及ぶ残留応力が最大でも６０ＭＰａ（６×１０^７
Ｐａ）までに抑制することができるようになり、例え
ば、半導体レーザチップの幅寸法Ｗを７００μｍとする
ときに、キンク発生電流値を４０アンペア程度まで引き
上げることができ、実用上に十分耐え得る程度の光出力
が得られる半導体レーザ装置を提供することができるよ
うになる。

【００３４】請求項１８の発明によれば、台座にサブマ
ウントを介した状態で金属はんだにより固定された半導
体レーザチップを備えた構成において、請求項１３の構
成において、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈとサブマ
ウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の厚さ寸法ｈを、それを変
化させたときに前記残留応力が引張から圧縮に転ずると
きあるいは圧縮から引張に転ずるときの値もしくはその
値を中心としてその近傍である±４０μｍの範囲内とな
るように設定したので、発光領域に及ぶ残留応力が最大
でも３０ＭＰａ（３×１０^７Ｐａ）までに抑制すること
ができるようになる。これにより、請求項１７の発明の
場合よりもさらに高い電流値までキンク発生を抑制する
ことができるようになる。なお、製造ばらつきなどを考
慮すると、設計条件としてマージンを見込んで設定する
ことで、実際の使用条件を十分に満足できるものとする
ことができる。

【００３５】請求項１９の発明によれば、台座にサブマ
ウントを介した状態で金属はんだにより固定された半導
体レーザチップを備えた構成において、半導体レーザチ
ップの厚さ寸法Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和
の厚さ寸法ｈを、それを変化させたときに前記残留応力
が引張から圧縮に転ずるときあるいは圧縮から引張に転
ずるときの値もしくはその値を中心としてその近傍であ
る±２０μｍの範囲内となるように設定するので、発光
領域に及ぶ残留応力がほぼゼロとなるようにすることが
でき、キンクの発生を確実に抑制することができるよう
になる。この場合において、±２０μｍの範囲を設定範
囲とするのは、実際に製造する場合における製造ばらつ
きを考慮しているもので、半導体レーザチップおよびサ
ブマウントのそれぞれの製造ばらつきを±１０μｍとし
て設定しているものである。

【００３６】請求項２０の発明によれば、請求項１２な
いし１９の構成のもので、半導体レーザチップおよび台
座ならびにサブマウントの熱膨張係数を、台座が最も大
きくサブマウントが最も小さい値となる材料で構成して
いるので、熱膨張係数の違いがある場合でも、前述の条
件を満たすことにより、半導体レーザチップへの残留応
力を低減させることができ、キンクの発生を抑制して信
頼性の高いものとすることができるようになる。

【００３７】この場合、サブマウントの厚さ寸法が厚い
と半導体レーザチップは熱膨張係数が小さいサブマウン
トにより自由な収縮が妨げられて強い引張力を受け、こ
の結果、発光領域部分では強い圧縮応力を受けることに
なる。また、サブマウントが薄くなってきて自ら変形し
やすい状態になると、半導体レーザチップの自由な収縮
を妨げにくくなり、半導体レーザチップに作用する応力
は徐々に小さくなってくる。そして、サブマウントの厚
さがある厚さ寸法まで薄くなると、半導体レーザチップ
の自由な収縮を全く妨げなくなり、半導体レーザチップ
には残留応力がほとんどなくなる状態となる。

【００３８】さらにサブマウントの厚さが薄くなると、
今度は台座の収縮の影響が半導体レーザチップに直接及
ぶようになり、逆に半導体レーザチップには圧縮応力が
加わり始める。この結果、発光領域においては引張応力
が加わり始めることになる。この状態ではサブマウント
は半導体レーザチップと一体になって変形するようにな
る。

【００３９】このような傾向から、半導体レーザチップ
の発光領域に及ぼされる残留応力が圧縮から引張に転ず
る点あるいは引張から圧縮に転ずる点の近傍の条件とな
るように半導体レーザチップ、サブマウントの材質を設
定することにより、キンクの発生しない半導体レーザ装
置を得ることができるようになる。また、応力をなくす
ことにより、転位の増殖を抑制して長期信頼性に優れた
半導体レーザ装置を得ることができるようになる。ま
た、実際には、圧縮または引張の応力が許容応力の範囲
に入る程度に設定することで、キンクが発生する電流値
を高めたものとすることができ、使用状態での電流値で
キンクが発生しないようにすることができる。

【００４０】請求項２１の発明によれば、上述の関係を
満たす材料として、半導体レーザチップをＧａＡｓもし
くはＩｎＰ系材料で形成し、台座を鉄系材料で形成し、
サブマウントをＳｉ系材料で形成しているので、サブマ
ウントの材料として半導体レーザチップの材質にあわせ
たＧａＡｓやＩｎＰなどの高価なものを用いないで安価
に形成することができ、また、台座もＣｕ系材料に比べ
て安価な鉄系材料を用いて形成することができるので、
キンクの発生を抑制する構成としながら、総じて安価に
製作することができる。

【００４１】請求項２２の発明によれば、請求項１７な
いし１９の構成において、半導体レーザチップおよびサ
ブマウントをＧａＡｓ系材料により形成し、台座を鉄系
材料により形成するので、使用するＧａＡｓの半導体レ
ーザチップがサブマウントを介して鉄系材料からなる台
座から受ける残留応力を抑制することができる。これに
よって、台座として鉄系材料を用いる場合でもその熱膨
張係数の違いに起因した応力による悪影響を発光領域に
及ぼすことなく動作させることができ、応力が原因で発
生するキンクを抑制して信頼性の高い半導体レーザ装置
を提供することができる。

【００４２】また、サブマウントを半導体レーザチップ
と同じＧａＡｓ系材料としているので、半導体レーザチ
ップとサブマウントとの間での熱膨張係数の差に起因し
た応力をなくすことができる。半導体レーザチップの厚
さ寸法Ｈを、チップ分離工程における劈開作業に適した
厚さまで薄く形成することができ、台座への実装時には
サブマウントにより全体の厚さ寸法ｈを調整して残留応
力の悪影響を抑制したものを製作することができ、製造
工程での作業性及び信頼性も高めたものとすることがで
きる。

【００４３】請求項２３の発明によれば、請求項１２の
構成において、半導体レーザチップをＧａＡｓ系材料に
より形成し、サブマウントをＧａＡｓ系材料により形成
し、台座を鉄系材料により形成し、比の値Ｗ／ｈを４以
下に設定して前記条件を満たすようにしたので、使用す
るＧａＡｓの半導体レーザチップの幅寸法Ｗに対してそ
の４分の１以上の寸法ｈとなる形状にすることで、鉄系
材料からなる台座から受ける残留応力を許容応力以下に
することができ、これによって、台座として鉄系材料を
用いる場合でもその熱膨張係数の違いに起因した応力に
よる悪影響を発光領域に及ぼすことなく動作させること
ができ、応力が原因で発生するキンクを抑制して信頼性
の高い半導体レーザ装置を提供することができる。

【００４４】請求項２４の発明によれば、請求項１２の
構成において、請求項２３の構成のうちのサブマウント
をＳｉ系材料により形成した場合には、比の値Ｗ／ｈ
を、２．７以上で且つ４．４以下の範囲の値に設定する
ことにより、上述と同様の効果を得ることができる。こ
れによって、サブマウントの材料をＳｉのような安価な
材料を用いながら、熱膨張係数に起因した残留応力によ
る悪影響を抑制することができるようになる。

【００４５】請求項２５の発明によれば、請求項１２の
発明において、請求項２３の構成のうちの、半導体レー
ザチップおよびサブマウントをＩｎＰ系材料により形成
した場合には、比の値Ｗ／ｈを４以下に設定することに
より、上述と同様の効果を得ることができる。

【００４６】請求項２６の発明によれば、請求項１２の
発明において、請求項２５の構成のうちの、サブマウン
トをＳｉ系材料により形成した場合には、比の値Ｗ／ｈ
を２．１以上で且つ４．４以下の範囲の値に設定するこ
とにより、上述と同様の効果を得ることができる。

【００４７】請求項２７の発明によれば、請求項１２の
発明において、請求項２５の構成のうちの、サブマウン
トをＧａＡｓ系材料により形成した場合には、比の値Ｗ
／ｈを３．７以下に設定することにより、上述と同様の
効果を得ることができる。

【００４８】請求項２８の発明によれば、半導体レーザ
チップを金を含んだ合金の金属はんだにより接続するの
で、低融点（例えば、金錫はんだでは約２８０℃）で作
業をすることができ、しかも接続強度の高いものを形成
することができる。

【００４９】請求項２９の発明によれば、半導体レーザ
チップを、ストライプ幅が１００μｍ以上に設定したも
のとしているので、大出力の発光動作を行なわせること
ができ、キンク発生の原因として残留応力がある場合に
も上述した条件を満たすように構成することでキンク発
生電流値を高めるかあるいはキンクの発生を無くするこ
とができるようになる。

【００５０】請求項３０の発明によれば、半導体レーザ
チップの厚さ寸法Ｈを、台座上に固定したときに冷却後
に発光領域が受ける残留応力が、その厚さ寸法Ｈを変化
させたときに引張応力から圧縮応力に転ずるときあるい
は圧縮応力から引張応力に転ずるときの厚さ寸法以上に
設定しているので、半導体レーザチップの厚さ寸法が厚
くなる方向で、発光領域における残留応力は小さくする
ことができるようになる。このとき、特に残留応力が圧
縮から引張にあるいは引張から圧縮に転ずるときの厚さ
寸法の値よりも大きくなる側に設定することで、製造ば
らつきなどに起因した残留応力の変化方向を少なくする
ことができるようになる。

【００５１】請求項３１の発明によれば、半導体レーザ
チップを、 III−Ｖ族系半導体により形成しているの
で、台座が鉄系材料により構成されている場合において
半導体レーザチップが発光領域で受ける残留応力を低減
する効果が大きく、特殊な構造を採用したり、材料を選
ぶことなくキンクの発生を抑制する構成を得ることがで
きるようになる。

【００５２】請求項３２の発明によれば、サブマウント
を介して半導体レーザチップをマウントする構成におい
て、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈおよび前記サブマ
ウントの厚さ寸法Ｈｓのとの合計の厚さ寸法ｈ（ｈ＝Ｈ
＋Ｈｓ）を、台座上に固定したときに冷却後に発光領域
が受ける残留応力が、その厚さ寸法ｈを変化させたとき
に引張応力から圧縮応力に転ずるときあるいは圧縮応力
から引張応力に転ずるときの厚さ寸法以上に設定してい
るので、半導体レーザチップおよびサブマウントの合計
の厚さ寸法ｈが厚くなる方向で、発光領域における残留
応力は小さくすることができるようになる。このとき、
特に残留応力が圧縮から引張にあるいは引張から圧縮に
転ずるときの厚さ寸法の値よりも大きくなる側に設定す
ることで、製造ばらつきなどに起因した残留応力の変化
方向を少なくすることができるようになる。

【００５３】請求項３３の発明によれば、半導体レーザ
チップおよびサブマウントを III−Ｖ族系半導体から形
成しているので、台座が鉄系材料により構成されている
場合において半導体レーザチップが発光領域で受ける残
留応力を低減する効果が大きく、特殊な構造を採用した
り、材料を選ぶことなくキンクの発生を抑制する構成を
得ることができるようになる。

【００５４】請求項３４の発明によれば、半導体レーザ
チップおよびサブマウントを構成する材料を同じ III−
Ｖ族系半導体から形成しているので、台座が鉄系材料に
より構成されている場合において半導体レーザチップが
発光領域で受ける残留応力を低減する効果が大きく、特
殊な構造を採用したり、材料を選ぶことなくキンクの発
生を抑制する構成を得ることができるようになる。

【００５５】また、この場合において、サブマウントを
半導体レーザチップと同じ材料により構成しているの
で、結果として、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈがサ
ブマウントの厚さ寸法Ｈｓの分だけ厚くしたことにな
り、残留応力を低減するための調整を半導体レーザチッ
プおよびサブマウントの双方により行なうことができ、
制御性を高めることができる。さらに、半導体レーザチ
ップの厚さ寸法Ｈが不足している場合でも、サブマウン
トの厚さ寸法Ｈｓを調整することで十分に調整すること
が可能となり、換言すれば、半導体レーザチップの厚さ
寸法Ｈを一定の厚さ寸法としておき、調整はサブマウン
トの厚さ寸法Ｈｓのみをを調整することで残留応力の調
整を行なうことができることになる。

【００５６】請求項３５の発明によれば、半導体レーザ
チップのストライプ幅を１００μｍ以上に設定している
ので、大出力の発光動作を行なわせることができ、キン
ク発生の原因として残留応力がある場合にも上述した条
件を満たすように構成することでキンク発生電流値を高
めるかあるいはキンクの発生を無くすることができるよ
うになる。

【００５７】請求項３６の発明によれば、請求項１の構
成のもので、半導体レーザチップをＧａＡｓ系材料によ
り形成し、台座を銅系材料により形成し、比の値Ｗ／Ｈ
を２．２以上で且つ３．５以下に設定して前記条件を満
たすようにしたので、銅系材料からなる台座から受ける
残留応力を許容応力以下にすることができ、これによっ
て、台座として熱伝導度の高い銅系材料を用いて放熱性
を高める構成としながら、その熱膨張係数の違いに起因
した応力による悪影響を発光領域に及ぼすことなく動作
させることができ、応力が原因で発生するキンクを抑制
して信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することがで
きる。

【００５８】この場合、前述した請求項９の発明の台座
を鉄系材料により形成した場合に比べ、銅の方が鉄より
も熱膨張係数が大きく、材料的には半導体レーザチップ
の発光領域に与える残留応力が大きくなって不利となる
傾向にあるが、本発明の条件を採用することにより、こ
のような材料に起因した不利な条件をなくして放熱特性
の優れたものを採用する構成とすることができる。

【００５９】請求項３７の発明によれば、請求項６ない
し８の構成のものにおいて、半導体レーザチップをＧａ
Ａｓ系材料により形成し、台座を銅系材料により形成し
ているので、使用するＧａＡｓの半導体レーザチップと
銅系材料からなる台座との組み合わせにおいても台座か
ら受ける残留応力を抑制することができる。これによっ
て、請求項１０の発明と同様の作用効果を得ることがで
きると共に、請求項３６の発明と同様に銅系材料の台座
を用いる利点である良好な放熱性を生かした構成とする
ことができる。

【００６０】また、請求項３８の発明のように、請求項
１の発明において、請求項３６の構成のうちの半導体レ
ーザチップをＩｎＰ系材料により形成した場合には、比
の値Ｗ／Ｈを３．５以下に設定して前記条件を満たすよ
うにすることにより、上述と同様の効果を得ることがで
きる。

【００６１】請求項３９の発明によれば、請求項１２な
いし１９の構成のもので、台座を銅系材料で形成し、サ
ブマウントをＳｉ系材料で形成し、半導体レーザチップ
および台座ならびにサブマウントを、その熱膨張係数が
台座が最も大きくサブマウントが最も小さい値となる材
料を選択して構成したので、それぞれの構成要素に熱膨
張係数の違いがある場合でも、前述の条件を満たすこと
により、半導体レーザチップへの残留応力を低減させる
ことができ、キンクの発生を抑制して信頼性の高いもの
とすることができるようになる。

【００６２】なお、この構成は、請求項２１の発明の構
成において、台座を鉄系材料に代えて銅系材料にした構
成であり、同様の作用効果を得ることができると共に、
銅系材料を台座として用いることにより、放熱特性を向
上させることができるので、半導体レーザチップでの発
熱が大きくなる場合でも、大電流を通じて動作させる半
導体レーザ装置により適した構成として得ることができ
る。

【００６３】請求項４０の発明によれば、請求項１２の
発明において、半導体レーザチップをＧａＡｓ系材料に
より形成し、サブマウントをＧａＡｓ系材料により形成
し、台座を銅系材料により形成すると共に、比の値Ｗ／
ｈを、２．２以上で且つ３．５以下に設定して前記条件
を満たすように構成しているので、銅系材料からなる台
座から受ける残留応力を許容応力以下にすることがで
き、これによって、鉄系材料よりも熱膨張係数の大きい
銅系材料の台座を用いた場合でもその熱膨張係数の違い
に起因した応力による悪影響を発光領域に及ぼすことな
く動作させることができ、応力が原因で発生するキンク
を抑制して信頼性の高い半導体レーザ装置を提供するこ
とができる。

【００６４】また、上述の利点を生かしながら、サブマ
ウントを半導体レーザチップと同じＧａＡｓ系材料とし
ているので、半導体レーザチップとサブマウントとの間
での熱膨張係数の差に起因した応力をなくすことができ
る。半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、チップ分離工
程における劈開作業に適した厚さまで薄く形成すること
ができ、台座への実装時にはサブマウントにより全体の
厚さ寸法ｈを調整して残留応力の悪影響を抑制したもの
を製作することができ、製造工程での作業性及び信頼性
も高めたものとすることができる。

【００６５】請求項４１の発明によれば、請求項１２の
発明において、半導体レーザチップをＧａＡｓ系材料に
より形成し、サブマウントを、Ｓｉ系材料により形成
し、台座を銅系材料により形成すると共に、比の値Ｗ／
ｈを３．０以上で且つ４．１以下の範囲の値に設定して
前記条件を満たすように構成したので、上述と同様の効
果を得ることができる。そして、これによって、サブマ
ウントの材料をＳｉのような安価な材料を用いながら、
熱膨張係数に起因した残留応力による悪影響を抑制する
ことができるようになる。

【００６６】請求項４２の発明によれば、請求項１２の
発明において、半導体レーザチップをＩｎＰ系材料によ
り形成し、サブマウントをＩｎＰ系材料により形成し、
台座を銅系材料により形成すると共に、比の値Ｗ／ｈを
３．５以下に設定して前記条件を満たすように構成した
ので、ＩｎＰ系材料を半導体レーザチップおよびサブマ
ウントに使用する場合でも、台座として鉄系材料を用い
る構成の請求項２５の発明と同様の作用効果を得ること
ができると共に、銅系材料の台座を用いることによる放
熱特性を利用して発熱の大きい大容量の半導体レーザを
駆動する場合においても適したものとすることができ
る。

【００６７】請求項４３の発明によれば、請求項１２の
発明において、半導体レーザチップをＩｎＰ系材料によ
り形成し、サブマウントをＳｉ系材料により形成し、台
座を銅系材料により形成すると共に、比の値Ｗ／ｈは、
２．５以上で且つ４．１以下の範囲の値に設定して前記
条件を満たすように構成したので、上述と同様の効果を
得ることができる。

【００６８】請求項４４の発明によれば、請求項１２の
発明において、半導体レーザチップをＩｎＰ系材料によ
り形成し、サブマウントをＧａＡｓ系材料により形成
し、台座を銅系材料により形成すると共に、比の値Ｗ／
ｈを３．５以下に設定して前記条件を満たすように構成
したので、上述と同様の効果を得ることができる。

【００６９】請求項４５の発明によれば、銅系材料より
なる台座上に金属はんだにより半導体レーザチップを固
定した構成の半導体レーザ装置において、半導体レーザ
チップを化合物半導体で形成し、半導体レーザチップの
厚さ寸法Ｈを、台座上に固定したときに冷却後に発光領
域が受ける残留応力が、その厚さ寸法Ｈを変化させたと
きに引張応力から圧縮応力に転ずるときあるいは圧縮応
力から引張応力に転ずるときの厚さ寸法以上に設定した
ので、半導体レーザチップの厚さ寸法が厚くなる方向
で、発光領域における残留応力は小さくすることができ
るようになる。このとき、特に残留応力が圧縮から引張
にあるいは引張から圧縮に転ずるときの厚さ寸法の値よ
りも大きくなる側に設定することで、製造ばらつきなど
に起因した残留応力の変化方向を応力が少なくなる方向
にもっていくことができるようになる。

【００７０】請求項４６の発明によれば、請求項４５の
発明において、半導体レーザチップを III−Ｖ族系半導
体で形成しているので、台座が銅系材料により構成され
ている場合において半導体レーザチップが発光領域で受
ける残留応力を低減する効果が大きく、特殊な構造を採
用したり、材料を選ぶことなくキンクの発生を抑制する
構成を得ることができるようになる。

【００７１】請求項４７の発明によれば、銅系材料より
なる台座上にサブマウントを介して金属はんだにより半
導体レーザチップを固定する構成の半導体レーザ装置に
おいて、半導体レーザチップおよびサブマウントを化合
物半導体で形成し、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈお
よびサブマウントの厚さ寸法Ｈｓのとの合計の厚さ寸法
ｈ（ｈ＝Ｈ＋Ｈｓ）を、台座上に固定したときに冷却後
に発光領域が受ける残留応力が、その厚さ寸法ｈを変化
させたときに引張応力から圧縮応力に転ずるときあるい
は圧縮応力から引張応力に転ずるときの厚さ寸法以上に
設定しているので、半導体レーザチップおよびサブマウ
ントの合計の厚さ寸法ｈが厚くなる方向で、発光領域に
おける残留応力は小さくすることができるようになる。
このとき、特に残留応力が圧縮から引張にあるいは引張
から圧縮に転ずるときの厚さ寸法の値よりも大きくなる
側に設定することで、製造ばらつきなどに起因した残留
応力の変化方向を応力が少なくなる方向にもっていくこ
とができるようになる。

【００７２】請求項４８の発明によれば、請求項４７の
発明において、半導体レーザチップおよびサブマウント
を、 III−Ｖ族系半導体で形成しているので、台座が銅
系材料により構成されている場合において半導体レーザ
チップが発光領域で受ける残留応力を低減する効果が大
きく、特殊な構造を採用したり、材料を選ぶことなくキ
ンクの発生を抑制する構成を得ることができるようにな
る。

【００７３】請求項４９の発明によれば、請求項４８の
発明において、半導体レーザチップおよびサブマウント
を同じ III−Ｖ族系半導体で形成しているので、台座が
銅系材料により構成されている場合において半導体レー
ザチップが発光領域で受ける残留応力を低減する効果が
大きく、特殊な構造を採用したり、材料を選ぶことなく
キンクの発生を抑制する構成を得ることができるように
なる。

【００７４】また、この場合において、サブマウントを
半導体レーザチップと同じ材料により構成しているの
で、結果として、半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈがサ
ブマウントの厚さ寸法Ｈｓの分だけ厚くしたことにな
り、残留応力を低減するための調整を半導体レーザチッ
プおよびサブマウントの双方により行なうことができ、
制御性を高めることができる。さらに、半導体レーザチ
ップの厚さ寸法Ｈが不足している場合でも、サブマウン
トの厚さ寸法Ｈｓを調整することで十分に調整すること
が可能となり、換言すれば、半導体レーザチップの厚さ
寸法Ｈを一定の厚さ寸法としておき、調整はサブマウン
トの厚さ寸法Ｈｓのみをを調整することで残留応力の調
整を行なうことができることになる。

【００７５】請求項５０の発明によれば、請求項３６な
いし４９の発明において、金属はんだを金を含んだ合金
を用いているので、低融点（例えば、金錫はんだでは約
２８０℃）で作業をすることができ、しかも接続強度の
高いものを形成することができる。

【００７６】請求項５１の発明によれば、請求項３６な
いし５０の発明において、半導体レーザチップとして、
ストライプ幅が１００μｍ以上に設定されたものを用い
ているので、大出力の発光動作を行なわせることがで
き、キンク発生の原因として残留応力がある場合にも上
述した条件を満たすように構成することでキンク発生電
流値を高めるかあるいはキンクの発生を無くすることが
できるようになる。

【００７７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態について図１ないし図７を参照しなが
ら説明する。図１は、パッケージ（図示せず）内に配置
される部分の構成を模式的に示したもので、鉄系材料を
用いて形成したブロック状の台座１の上に、ＧａＡｓを
主体として形成されたサブマウント２および半導体レー
ザチップ３が順次積層して接合することにより固定され
ている。これらの接合には金を含有する金錫合金はんだ
５が用いられている。半導体レーザチップ３の上部側に
は活性層が形成されており、これにストライプ状のオー
ミックコンタクトを形成して発光領域４が設けられてい
る。

【００７８】半導体レーザチップ３は、例えばＧａＡｓ
基板に活性層を含んだ各種の層をＭＢＥ（Molecular Be
am Epitaxy）法あるいはＭＯＣＶＤ（Metal Organic Ｃ
ＶＤ）法などを用いて積層して形成した基板部３ａに、
上部電極３ｂ、下部電極３ｃをそれぞれ形成すると共
に、下部電極３ｃ側の面には金錫合金はんだ層５を成膜
している。

【００７９】上部電極３ｂは基板部３ａと、中央部で４
００μｍ程度の幅のストライプ状にオーミックコンタク
トをとるように形成されており、と下部電極３ｃとの間
に電流が供給されると、ストライプ状の部分で発振動作
が起こり、その端面側の発光領域４から所定の波長で発
光してレーザ出力を得ることができるものである。

【００８０】サブマウント２は、ＧａＡｓ基板２ａに上
面電極２ｂおよび下面電極２ｃをそれぞれ形成し、下面
電極２ｃ側には金錫合金はんだ層５を成膜している。サ
ブマウント２は、半導体レーザチップ３と台座１との間
に介在するように固定するが、半導体レーザチップ３に
電流を供給する通電経路ともなるので、電気的にも接続
される必要があるため、ここでは半導体レーザチップ３
と同様の電極構成とされている。

【００８１】さて、上述の構成において、半導体レーザ
チップ３およびサブマウント２のそれぞれの寸法につい
て次に説明する。この実施形態においては、半導体レー
ザチップ３は、厚さ寸法Ｈが例えば１２０μｍで、幅寸
法Ｗが７００μｍのものを使用している。また、サブマ
ウント２は、厚さ寸法Ｈｓが例えば１４０μｍで、幅寸
法Ｗｓが７５０μｍのものを使用している。なお、半導
体レーザチップ３は、通常、上述の設定寸法よりも厚い
状態から研削などにより厚さ寸法を調整している。サブ
マウント２についても同様にして研削などの方法により
厚さ寸法を調整している。

【００８２】次に、上述のように設定した半導体レーザ
チップ３およびサブマウント２の厚さの設定の根拠を説
明する。図４は、半導体レーザチップ３の幅寸法Ｗを７
００μｍとした場合に、その厚さ寸法Ｈとサブマウント
２の厚さ寸法Ｈｓの和の寸法ｈ（＝Ｈ＋Ｈｓ）（本発明
でいうところの、台座１の上面から半導体レーザチップ
３の上面までの寸法）を変化させたときに半導体レーザ
チップ３の発光領域４が受ける残留応力を計算した結果
を示している。なお、図４においては、サブマウント２
が半導体レーザチップ３と同じ材料であるＧａＡｓから
構成されており、よって、半導体レーザチップ３とサブ
マウント２との合計の厚さ寸法ｈは、半導体レーザチッ
プ３のみの厚さ寸法Ｈと見立てることもできる。

【００８３】この図からわかるように、厚さ寸法ｈが厚
い方から薄い方に変化するに従って、発光領域４が引張
応力を受けていたのが、２６０μｍ近傍でゼロになり、
さらに薄くなると今度は圧縮応力を受けるようになる。
なお、発光領域４が引張応力を受ける状態では、半導体
レーザチップ３はその下面側において圧縮応力を受けて
おり、逆に発光領域４が圧縮応力を受ける状態では、半
導体レーザチップ３はその下面側において引張応力を受
ける状態となっている。そこで、発光領域４が応力を全
く受けていない厚さ寸法２６０μｍとなるように設定す
ることが好ましいことがわかる。ｈ＝２６０μｍ …（１）

【００８４】ところで、後述するように、発明者らの実
験結果によると、半導体レーザチップ３の幅寸法Ｗを７
００μｍに設定している場合には、発光領域４が受ける
応力が６０ＭＰａ以下になるようにすると、通電電流値
が４０アンペア程度に達するまでキンクの発生が認めら
れない。そこで、実用上で必要な電流値が例えば４０ア
ンペアの場合には残留応力が６０ＭＰａ以下となる条件
で設定すれば良い。この条件としては、図４から、厚さ
寸法ｈが１９０μｍ以上となるように設定すれば良い。ｈ ≧ １９０μｍ …（２）

【００８５】さらに、製造ばらつきなどを考慮してマー
ジンをとって３０ＭＰａ程度以下となる条件で設定する
ことにより、４０アンペアまで確実にキンクの発生を防
止することができ、これによって長期信頼性に優れた半
導体レーザ装置として提供することができるようにな
る。この場合の条件としては、同図から、厚さ寸法ｈが
２１０μｍから３６０μｍの範囲に入るように設定すれ
ば良い。３６０μｍ ≧ ｈ ≧ ２１０μｍ …（３）

【００８６】ここで、残留応力を６０ＭＰａ以下とする
ためには、上記式（３）を満たせば良いのであるが、確
実にする意味において、残留応力が圧縮応力から引張応
力に転ずる厚さ寸法ｈ＝２６０μｍに対して、その値を
中心として±６０μｍ程度の範囲内（ｈ＝２６０±６０
μｍ）に入るように設定することが好ましい。さらに、
残留応力を３０ＭＰａ以下に低減する意味で、残留応力
の向きが変化する厚さ寸法ｈ＝２６０μｍに対して、そ
の値を中心として±４０μｍ程度の範囲内（ｈ＝２６０
±４０μｍ）に入るように設定することが好ましい。

【００８７】なお、残留応力を十分に低減するために
は、もちろん残留応力の向きが変化する厚さ寸法ｈ＝２
６０μｍに設定することが最も好ましいが、半導体レー
ザチップ３およびサブマウント２の加工ばらつきがそれ
ぞれ±１０μｍ程度あるので、サブマウント２を設ける
構成の場合には厚さ寸法ｈは２６０μｍを中心として±
２０μｍの範囲内（ｈ＝２６０±２０μｍ）に入るよう
に設定すれば許容範囲となり、また、サブマウント２を
設けない構成とする場合には±１０μｍの範囲内（ｈ＝
２６０±１０μｍ）に設定すれば許容範囲となる。

【００８８】また、上記した式（１）ないし式（３）に
示す各条件を、半導体レーザチップ３の幅寸法Ｗが異な
る場合についても適用することを考えると、幅寸法Ｗと
厚さ寸法ｈは相似関係にあるとみなすことができるか
ら、これらの比の値Ｗ／ｈについて当てはめると、式
（１）ないし式（３）はそれぞれ次の式（１ａ）、式
（２ａ）、式（３ａ）のように表すことができる。

【００８９】すなわち、最適な条件では式（１ａ）のよ
うになり、６０ＭＰａの条件では式（２ａ）のようにな
り、３０ＭＰａの条件では式（３ａ）のようになる。Ｗ／ｈ＝２．７ …（１ａ）Ｗ／ｈ ≦ ４．０ …（２ａ）２．０ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．２ …（３ａ）

【００９０】なお、式（１ａ）ないし式（３ａ）をｈに
ついて示すと、ｈ＝Ｗ／２．７ …（１ｂ）ｈ ≧ Ｗ／４．０ …（２ｂ）Ｗ／２．０ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（３ｂ）

【００９１】次に、上述のようにして半導体レーザチッ
プ３およびサブマウント２の寸法を設定したモデルにつ
いて、発明者らが実験により確認した結果と共に説明す
る。台座１にサブマウント２を介して半導体レーザチッ
プ３をマウントする際に、金錫合金はんだ５を溶かして
固定するが、このとき例えば３５０℃程度まで加熱して
行う。

【００９２】すると、接合後に常温まで冷却されると、
それぞれの熱膨張係数の違いから残留応力が発生する。
この場合、残留応力は熱膨張係数の差が大きいほど大き
くなる。このとき、ヤング率が大きいと、自ら変形する
よりも相手方を変形させるように作用する。半導体レー
ザチップに加わる応力を低減させたいのであるから、サ
ブマウントのヤング率は半導体レーザチップのヤング率
よりも小さい方が良いことになる。

【００９３】このような材料を検討すると、熱膨張係数
が小さく且つヤング率が小さい材料が良いことがわか
る。発明者らはこのような関係を図７のように表した。
この図から、半導体レーザチップとしてＧａＡｓやＩｎ
Ｐを用いたものでは、サブマウントとしては、同じ材料
を用いるかあるいはこれに近い材料として、例えばシリ
コンなどが有効である。図７中で他のものはヤング率が
高いので、後述するように、応力を緩和するような条件
があっても実用上ではその範囲が狭く、適用が難しくな
ることがわかった。

【００９４】次に、発明者らは、上述のモデルについて
具体的にどの程度の残留応力が発生するのかをシミュレ
ーションにより求めた。図６はその結果を示すもので、
応力の差が顕著に現われる例として、第３の実施形態で
述べる構成で行った。すなわち、ＧａＡｓの半導体レー
ザチップ３を鉄（Ｆｅ）の台座１にシリコン（Ｓｉ）の
サブマウント６を介して固定する構成である。

【００９５】半導体レーザチップ３の幅寸法Ｗは７００
μｍ、厚さ寸法Ｈは１２０μｍであり、サブマウント６
の幅寸法Ｗａは７５０μｍで、厚さ寸法Ｈｓは（ａ）４
０μｍの場合、（ｂ）８０μｍの場合、（ｃ）１２０μ
ｍの場合の３通りについてシミュレーションを実行し
た。

【００９６】この結果、図に示すように（ａ）のサブマ
ウント６の厚さ寸法Ｈｓが４０μｍの場合には、半導体
レーザチップ３はサブマウント６から圧縮応力を受け、
これによって発光領域４では引張応力を受けることにな
る。また、（ｃ）のサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓが１
２０μｍの場合には、半導体レーザチップ３は引張応力
を受け、これによって発光領域４では圧縮応力を受ける
ことになる。なお、このシミュレーションで用いた材料
の組み合わせの例では、この実施形態における発光領域
４が受ける応力の関係と厚さ寸法に対して逆転してお
り、これらは個々の材料の物性定数の違いによって引き
起こされる。

【００９７】そして、（ｂ）のサブマウント６の厚さ寸
法Ｈｓが８０μｍの場合には、両者のちょうど中間的な
状態となり、半導体レーザチップ３は圧縮も引張も受け
ない状態となり、これによって発光領域４においても残
留応力の悪影響を受けない状態となる。

【００９８】次に、半導体レーザチップの発光領域が受
けている応力とキンクが発生する電流値との関係につい
て発明者らが行った実験の結果について説明する。ここ
では、ＧａＡｓの半導体レーザチップ３を搭載した半導
体レーザ装置で、温度を変化させることで発光領域に加
わる応力を変化させたサンプルを模擬的に生成し、その
残留応力に対するキンクの発生電流値を実験により求め
た。この場合、半導体レーザチップの幅寸法Ｗは７００
μｍのもので、ストライプ幅が４００μｍ、ストライプ
長が５００μｍのものを用いている。

【００９９】この結果、図５に示すように、例えば、９
０ＭＰａの残留応力があると、電流値が２０アンペア程
度でキンクが発生する。また、６０ＭＰａの残留応力が
あると、４０アンペア程度でキンクが発生する。したが
って、例えば２０アンペア程度までキンクを発生させた
くない場合には、残留応力を９０ＭＰａ以下となるよう
にすればよい。

【０１００】また、実用上においてはばらつきなどを考
慮してマージンをとって、６０ＭＰａ程度の残留応力と
なるようにすることが好ましい。同様にして、４０アン
ペア程度までキンクの発生しないものとしたい場合に
は、マージンを考慮すると、残留応力を３０ＭＰａ程度
以下となるようにすることが好ましい。

【０１０１】このような本実施形態によれば、台座１と
して鉄系材料のものを用い、ＧａＡｓのサブマウント２
を介してＧａＡｓの半導体レーザチップ３を金錫合金は
んだ５により接合してマウントする場合に、厚さ寸法ｈ
（＝Ｈ＋Ｈｓ）を２６０μｍに設定したので、発光領域
４に及ぼす残留応力をゼロにしたので、残留応力に起因
したキンクの発生の無い半導体レーザ装置を得ることが
できるようになり、長期信頼性にも優れたものとするこ
とができる。

【０１０２】また、半導体レーザチップ３とサブマウン
ト２とを同じ材質のものとしながら別体で設けるので、
両者の間の残留熱応力をなくし、且つ、半導体レーザチ
ップ３を製作した後に所定厚さ寸法Ｈに研削した状態で
あらかじめ準備しておき、サブマウント２の厚さ寸法Ｈ
ｓを調整することで前述の厚さ寸法ｈを最適な厚さに調
整することができるので、半導体レーザチップ３に対し
て微妙な調整を必要とする研削加工処理を行なう必要が
ないので、製造工程管理を容易にすることができると共
に信頼性の向上も確保することができるようになる。

【０１０３】さらに、次のような効果を得ることができ
る。すなわち、半導体レーザチップ３は、通常、ウエハ
状態で作製されたものを劈開などの加工工程を経て反射
面を形成しながら所定の寸法に切断形成される。このと
き行う劈開作業は、ウエハの厚さ寸法が薄いほどチップ
の欠けなどのない良質なものを得ることができる。この
点で、本実施形態においては、半導体レーザチップ３を
製作する際に、そのチップの厚さ寸法Ｈのみではなくサ
ブマウント２の厚さ寸法との合計の厚さ寸法ｈが式
（１）の条件を満たせば前述した効果を得ることができ
るので、ウエハの厚さ寸法の制約を受けずに加工し易い
厚さまで研磨などで薄くすることができる。これによ
り、半導体レーザチップ３の加工性の向上も図れる。

【０１０４】（第２の実施形態）図８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、サブマウント２を設けない構成としたところであ
る。この場合には、第１の実施形態において半導体レー
ザチップ３とサブマウント２とが共にＧａＡｓを用いた
ものであったことから、これを一体のものとして設ける
構成と見なすことができる。

【０１０５】したがって、第１の実施形態で示した式
（１）〜（３）において、寸法ｈに代えて半導体レーザ
チップ３の厚さ寸法Ｈを代入することで得る式（４）〜
（６）により同様の条件を設定することができる。Ｈ＝２６０μｍ …（４）Ｈ ≧ １９０μｍ …（５）３６０μｍ ≧ Ｈ ≧ ２１０μｍ …（６）

【０１０６】同様に、式（１ａ）〜（３ａ）、（１ｂ）
〜（３ｂ）についても次式（４ａ）〜（６ａ）、（４
ｂ）〜（６ｂ）が得られる。Ｗ／Ｈ＝２．７ …（４ａ）Ｗ／Ｈ ≦ ４．０ …（５ａ）２．０ ≦ Ｗ／Ｈ ≦ ３．２ …（６ａ）Ｈ＝Ｗ／２．７ …（４ｂ）Ｈ ≧ Ｗ／４．０ …（５ｂ）Ｗ／２．０ ≧ Ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（６ｂ）

【０１０７】このような第２の実施形態によっても第１
の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、構成を
簡単なものとすることができ、製造コストの低減も図れ
るようになる。

【０１０８】（第３の実施形態）図９ないし図１１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、サブマウント２に代えてＳｉ（シリコ
ン）系材料であるＳｉのサブマウント６を設けたところ
である（図９参照）。このＳｉのサブマウント６は、図
１０に示すように、Ｓｉ基板部６ａに上面電極６ｂおよ
び下面電極６ｃをそれぞれ形成し、下面電極６ｃ側には
金錫合金はんだ層５を成膜している。また、サブマウン
ト６は、厚さ寸法Ｈｓが例えば８０μｍで、幅寸法Ｗｓ
が７５０μｍのものを使用している。

【０１０９】この実施形態においては、Ｓｉのサブマウ
ント６を使用するので、第１の実施形態において図６を
参照して説明したように、Ｓｉの熱膨張係数がＧａＡｓ
よりも小さく、且つヤング率がＧａＡｓよりも大きいこ
とから、半導体レーザチップ３がマウント時に受ける残
留応力は、サブマウント６の厚さ寸法の変化によって大
きく変動する。

【０１１０】図１１は、第１の実施形態と同様にして計
算した結果を示すもので、横軸にＳｉサブマウント６の
厚さ寸法Ｈｓをとり、縦軸にＧａＡｓ半導体レーザチッ
プ３の発光領域４が受ける応力をプロットしたものであ
る。この結果、発光領域４に残留応力を受けなくなると
きのＳｉサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓが８０μｍであ
ることがわかる。なお、この図では、第１の実施形態と
異なり、シミュレーションでも示した図５と同様に、発
光領域４は、サブマウント６の厚さ寸法Ｈｓが薄い側で
引張応力を受け、厚さ寸法Ｈｓが厚い側で圧縮応力を受
ける。

【０１１１】このサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓの最適
な値については、半導体レーザチップ３の厚さ寸法Ｈと
関係しており、具体的にはこれらの和の厚さ寸法ｈによ
り最適な値が決まることになる。したがって、厚さ寸法
ｈの条件で示すと、前述の式（１）と同様にして式
（７）のようになる。また、前述の式（２），（３）と
同様に、図１１の結果から、６０ＭＰａ以下の応力の条
件は式（８）のようになり、３０ＭＰａ以下の応力の条
件は式（９）のようになる。ｈ＝２００μｍ …（７）２６０μｍ ≧ ｈ ≧ １６０μｍ …（８）２２０μｍ ≧ ｈ ≧ １８０μｍ …（９）

【０１１２】同様に、式（１ａ）〜（３ａ）、（１ｂ）
〜（３ｂ）についても次式（７ａ）〜（９ａ）、（７
ｂ）〜（９ｂ）が得られる。Ｗ／ｈ＝３．５ …（７ａ）２．７ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ４．４ …（８ａ）３．２ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．９ …（９ａ）ｈ＝Ｗ／３．５ …（７ｂ）Ｗ／２．７ ≧ ｈ ≧ Ｗ／４．４ …（８ｂ）Ｗ／３．２ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．９ …（９ｂ）

【０１１３】したがって、第３の実施形態においては、
ＧａＡｓの半導体レーザチップ３とは違う材料であるＳ
ｉのサブマウント６を用いる場合でも、その厚さ寸法ｈ
を上述のように選んで設定することで、発光領域４に対
して残留応力の悪影響を受けないように構成することが
でき、さらには、実用上必要な電流の範囲でキンクが発
生しないようにすることができる。そして、このように
材質の異なるサブマウント６を使用することができるの
で、安価な材料であるＳｉを選択して用いることがで
き、製造コストの低減も図れるようになる。

【０１１４】（第４の実施形態）図１２ないし図１５
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、サブマウント２および半導体レ
ーザチップ３に代えて、ＩｎＰ系材料により形成されて
いるサブマウント７および半導体レーザチップ８を用い
た構成に適用したところである（図１２参照）。

【０１１５】半導体レーザチップ８は、図１３に示すよ
うに、ＩｎＰ基板に活性層を含んだ各種の半導体層を積
層形成した基板部８ａに、上部電極８ｂ、下部電極８ｃ
をそれぞれ形成すると共に、下部電極８ｃ側の面には金
錫合金はんだ層５を成膜している。発光領域９は、上部
電極８ｂ側の中央部に形成される。また、同様に、サブ
マウント７は、図１４に示すように、ＩｎＰ基板７ａに
上面電極７ｂおよび下面電極７ｃをそれぞれ形成し、下
面電極７ｃ側には金錫合金はんだ層５を成膜している。
この構成においては、半導体レーザチップ８は、厚さ寸
法Ｈが例えば１２０μｍで、幅寸法Ｗが７００μｍのも
のを使用している。また、サブマウント７は、厚さ寸法
Ｈｓが例えば１６０μｍで、幅寸法Ｗｓが７５０μｍの
ものを使用している。

【０１１６】前述同様にして、半導体レーザチップ８と
サブマウント７との和の厚さ寸法ｈ（＝Ｈ＋Ｈｓ）につ
いて、半導体レーザチップ８の発光領域９が受ける残留
応力について計算した結果は図１５に示すようになる。
ここでは、発光領域９が受ける残留応力は、厚さ寸法ｈ
が薄い側で圧縮応力であり、厚さ寸法ｈが厚い側で引張
応力となる。この結果から、式（１）〜（３）で示した
のと同様に、厚さ寸法ｈの最適な値は、式（１０）に示
した２８０μｍであることがわかる。また、前述のよう
に６０ＭＰａ以下の応力の条件および３０ＭＰａ以下の
応力の条件は、次式（１１）、（１２）のようになる。ｈ＝２８０μｍ …（１０）ｈ ≧ １８０μｍ …（１１）ｈ ≧ ２２０μｍ …（１２）

【０１１７】同様に、式（１ａ）〜（３ａ）、（１ｂ）
〜（３ｂ）についても次式（１０ａ）〜（１２ａ）、
（１０ｂ）〜（１２ｂ）が得られる。Ｗ／ｈ＝２．５ …（１０ａ）Ｗ／ｈ ≦ ４．０ …（１１ａ）Ｗ／ｈ ≦ ３．２ …（１２ａ）ｈ＝Ｗ／２．５ …（１０ｂ）ｈ ≧ Ｗ／４．０ …（１１ｂ）ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（１２ｂ）

【０１１８】（第５の実施形態）図１６は、本発明の第
５の実施形態を示すもので、第４の実施形態と異なると
ころは、サブマウント７を設けない構成としたところで
ある。この場合には、第４の実施形態において半導体レ
ーザチップ８とサブマウント７とが共にＩｎＰを用いた
ものであったことから、これを一体のものとして設ける
構成と見なすことができる。

【０１１９】したがって、第４の実施形態で示した式
（１０）〜（１２）において、寸法ｈに代えて半導体レ
ーザチップ８の厚さ寸法Ｈを代入することで得る式（１
３）〜（１５）により同様の条件を設定することができ
る。Ｈ＝２８０μｍ …（１３）Ｈ ≧ １８０μｍ …（１４）Ｈ ≧ ２２０μｍ …（１５）

【０１２０】同様に、式（１０ａ）〜（１２ａ）、（１
０ｂ）〜（１２ｂ）についても次式（１３ａ）〜（１５
ａ）、（１３ｂ）〜（１５ｂ）が得られる。Ｗ／Ｈ＝２．５ …（１３ａ）Ｗ／Ｈ ≦ ４．０ …（１４ａ）Ｗ／Ｈ ≦ ３．２ …（１５ａ）Ｈ＝Ｗ／２．５ …（１３ｂ）Ｈ ≧ Ｗ／４．０ …（１４ｂ）Ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（１５ｂ）

【０１２１】（第６の実施形態）図１７および図１８
は、本発明の第６の実施形態を示すもので、第４の実施
形態と異なるところは、サブマウント７に代えてＧａＡ
ｓのサブマウント２を用いたところである（図１７参
照）。サブマウント２は、厚さ寸法Ｈｓが例えば２００
μｍで、幅寸法Ｗｓが７５０μｍのものを使用してい
る。

【０１２２】図１８は、第４の実施形態と同様にして計
算した結果を示すもので、横軸にＧａＡｓのサブマウン
ト２の厚さ寸法Ｈｓをとり、縦軸にＩｎＰ半導体レーザ
チップ８の発光領域９が受ける応力をプロットしたもの
である。ここでは、発光領域９が受ける残留応力は、厚
さ寸法ｈが薄い側で圧縮応力であり、厚さ寸法ｈが厚い
側で引張応力となる。この結果、発光領域９に残留応力
を受けなくなるときのサブマウント２の厚さ寸法Ｈｓが
２００μｍであることがわかる。

【０１２３】前述と同様にして、サブマウント２の厚さ
寸法Ｈｓと半導体レーザチップ８の厚さ寸法Ｈとの和の
厚さ寸法ｈについて最適な値を求めると、前述の式（１
０）と同様にして式（１６）のようになる。また、前述
の式（１１），（１２）と同様に、図１８の結果から、
６０ＭＰａ以下の応力の条件は式（１７）のようにな
り、３０ＭＰａ以下の応力の条件は式（１８）のように
なる。ｈ＝３２０μｍ …（１６）ｈ ≧ １９０μｍ …（１７）ｈ ≧ ２６０μｍ …（１８）

【０１２４】同様に、式（１０）〜（１２ａ）、（１０
ｂ）〜（１２ｂ）についても、次式（１６ａ）〜（１８
ａ）、（１６ｂ）〜（１８ｂ）が得られる。Ｗ／ｈ＝２．２ …（１６ａ）Ｗ／ｈ ≦ ３．７ …（１７ａ）Ｗ／ｈ ≦ ２．７ …（１８ａ）ｈ＝Ｗ／２．２ …（１６ｂ）ｈ ≧ Ｗ／３．７ …（１７ｂ）ｈ ≧ Ｗ／２．７ …（１８ｂ）

【０１２５】（第７の実施形態）図１９および図２０
は、本発明の第７の実施形態を示すもので、第４の実施
形態と異なるところは、サブマウント７に代えて、Ｓｉ
のサブマウント６を設けたところである（図１９参
照）。前述同様にして、半導体レーザチップ８の厚さ寸
法Ｈとサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓの和の厚さ寸法ｈ
について最適な条件を求めると、図２０の結果から、そ
れぞれ次式（１９）〜（２１）、（１９ａ）〜（２１
ａ）、（１９ｂ）〜（２１ｂ）のようになる。なお、発
光領域９が受ける残留応力は、厚さ寸法ｈが薄い側で引
張応力であり、厚さ寸法ｈが厚い側で圧縮応力である。

【０１２６】ｈ＝２２０μｍ …（１９）３４０μｍ ≧ ｈ ≧ １６０μｍ …（２０）２７０μｍ ≧ ｈ ≧ １９０μｍ …（２１）Ｗ／ｈ＝３．２ …（１９ａ）２．１ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ４．４ …（２０ａ）２．６ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．７ …（２１ａ）ｈ＝Ｗ／３．２ …（１９ｂ）Ｗ／２．１ ≧ ｈ ≧ Ｗ／４．４ …（２０ｂ）Ｗ／２．６ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．７ …（２１ｂ）

【０１２７】（第８の実施形態）図２１および図２２は
本発明の第８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、鉄系材料の台座１に代えて銅系材料
からなる台座１０を用いて構成したところである（図２
１参照）。前述同様にして、半導体レーザチップ３の厚
さ寸法Ｈとサブマウント２の厚さ寸法Ｈｓの和の厚さ寸
法ｈについて最適な条件を求めると、図２０の結果か
ら、それぞれ次式（２２）〜（２４）、（２２ａ）〜
（２４ａ）、（２２ｂ）〜（２４ｂ）のようになる。な
お、発光領域４が受ける残留応力は、厚さ寸法ｈが薄い
側で引張応力であり、厚さ寸法ｈが厚い側で圧縮応力で
ある。

【０１２８】ｈ＝２４０μｍ …（２２）３２０μｍ ≧ ｈ ≧ ２００μｍ …（２３）２８０μｍ ≧ ｈ ≧ ２１０μｍ …（２４）Ｗ／ｈ＝２．９ …（２２ａ）２．２ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．５ …（２３ａ）２．５ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．３ …（２４ａ）ｈ＝Ｗ／２．９ …（２２ｂ）Ｗ／２．２ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．５ …（２３ｂ）Ｗ／２．５ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．３ …（２４ｂ）

【０１２９】このような第８の実施形態によれば、台座
１０として銅系材料を用いたことにより、鉄系材料の台
座１を用いる場合に比べて、熱伝導性を高めることがで
き、より放熱特性の改善を図ることができる。そして、
このことは、銅系材料の台座１０が鉄系材料の台座１よ
りも熱膨張係数が大きく、熱応力的には不利な材料であ
るにもかかわらず、本発明が提案するところの条件を満
たすように寸法を設定することで材料に起因した不利な
点を解消して、放熱特性にも優れたものとして、半導体
レーザチップ３を大電流で駆動することも可能となる構
成を得ることができる。

【０１３０】また、前述同様に、半導体レーザチップ３
とサブマウント２とを同じ材質のものとしながら別体で
設けるので、両者の間の残留熱応力をなくし、且つ、半
導体レーザチップ３を製作した後に所定厚さ寸法Ｈに研
削した状態であらかじめ準備しておき、サブマウント２
の厚さ寸法Ｈｓを調整することで前述の厚さ寸法ｈを最
適な厚さに調整することができるので、半導体レーザチ
ップ３に対して微妙な調整を必要とする研削加工処理を
行なう必要がないので、製造工程管理を容易にすること
ができると共に信頼性の向上も確保することができるよ
うになる。

【０１３１】さらに、次のような効果も得られる。すな
わち、半導体レーザチップ３は、通常、ウエハ状態で作
成されたものを劈開などの加工工程を経て反射面を形成
しながら所定の寸法に切断形成される。このとき行う劈
開作業は、ウエハの厚さ寸法が薄いほどチップの欠けな
どのない良質なものを得ることができる。この点で、本
実施形態においては、半導体レーザチップ３を製作する
際に、そのチップの厚さ寸法Ｈのみではなくサブマウン
ト２の厚さ寸法との合計の厚さ寸法ｈが式（１）の条件
を満たせば前述した効果を得ることができるので、ウエ
ハの厚さ寸法の制約を受けずに加工し易い厚さまで研磨
などで薄くすることができる。これにより、半導体レー
ザチップ３の加工性の向上も図れる。

【０１３２】（第９の実施形態）図２３は本発明の第９
の実施形態を示すもので、第８の実施形態と異なるとこ
ろは、サブマウント２を設けない構成としたところであ
る。この場合には、第１の実施形態において半導体レー
ザチップ３とサブマウント２とが共にＧａＡｓを用いた
ものであったことから、これを一体のものとして設ける
構成と見なすことができる。

【０１３３】したがって、第８の実施形態で示した式
（２２）〜（２４）において、寸法ｈに代えて半導体レ
ーザチップ３の厚さ寸法Ｈを代入することで得る式（２
５）〜（２７）により同様の条件を設定することができ
る。Ｈ＝２４０μｍ …（２５）３２０μｍ ≧ Ｈ ≧ ２００μｍ …（２６）２８０μｍ ≧ Ｈ ≧ ２１０μｍ …（２７）

【０１３４】同様に、式（２３ａ）〜（２４ａ）、（２
２ｂ）〜（２４ｂ）についても次式（２５ａ）〜（２７
ａ）、（２５ｂ）〜（２７ｂ）が得られる。Ｗ／Ｈ＝２．９ …（２５ａ）２．２ ≦ Ｗ／Ｈ ≦ ３．５ …（２６ａ）２．５ ≦ Ｗ／Ｈ ≦ ３．３ …（２７ａ）Ｈ＝Ｗ／２．９ …（２５ｂ）Ｗ／２．２ ≧ Ｈ ≧ Ｗ／３．５ …（２６ｂ）Ｗ／２．５ ≧ Ｈ ≧ Ｗ／３．３ …（２７ｂ）

【０１３５】このような第９の実施形態によっても第８
の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、構成を
簡単なものとすることができ、製造コストの低減も図れ
るようになる。

【０１３６】（第１０の実施形態）図２４および図２５
は本発明の第１０の実施形態を示すもので、第８の実施
形態と異なるところは、サブマウント２に代えてＳｉ
（シリコン）系材料であるＳｉのサブマウント６を設け
たところである（図２４参照）。このＳｉのサブマウン
ト６は、前述した第３の実施形態で図１０に示すよう
に、Ｓｉ基板部６ａに上面電極６ｂおよび下面電極６ｃ
をそれぞれ形成し、下面電極６ｃ側には金錫合金はんだ
層５を成膜している。また、サブマウント６は、厚さ寸
法Ｈｓが例えば８０μｍで、幅寸法Ｗｓが７５０μｍの
ものを使用している。

【０１３７】この実施形態においては、Ｓｉのサブマウ
ント６を使用するので、第１の実施形態において図６を
参照して説明したように、Ｓｉの熱膨張係数がＧａＡｓ
よりも小さく、且つヤング率がＧａＡｓよりも大きいこ
とから、半導体レーザチップ３がマウント時に受ける残
留応力は、サブマウント６の厚さ寸法の変化によって大
きく変動する。

【０１３８】図２５は、第８の実施形態と同様にして計
算した結果を示すもので、横軸にＳｉサブマウント６の
厚さ寸法Ｈｓをとり、縦軸にＧａＡｓ半導体レーザチッ
プ３の発光領域４が受ける応力をプロットしたものであ
る。この結果、発光領域４に残留応力を受けなくなると
きのＳｉサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓが８０μｍであ
ることがわかる。なお、この図では、第８の実施形態と
異なり、シミュレーションでも示した図６と同様に、発
光領域４は、サブマウント６の厚さ寸法Ｈｓが薄い側で
引張応力を受け、厚さ寸法Ｈｓが厚い側で圧縮応力を受
ける。

【０１３９】このサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓの最適
な値については、半導体レーザチップ３の厚さ寸法Ｈと
関係しており、具体的にはこれらの和の厚さ寸法ｈによ
り最適な値が決まることになる。したがって、厚さ寸法
ｈの条件で示すと、前述の式（２２）と同様にして式
（２８）のようになる。また、前述の式（２３），（２
４）と同様に、図２５の結果から、６０ＭＰａ以下の応
力の条件は式（２９）のようになり、３０ＭＰａ以下の
応力の条件は式（３０）のようになる。ｈ＝２００μｍ …（２８）２３０μｍ ≧ ｈ ≧ １７０μｍ …（２９）２２０μｍ ≧ ｈ ≧ １８０μｍ …（３０）

【０１４０】同様に、式（２２ａ）〜（２４ａ）、（２
２ｂ）〜（２４ｂ）についても次式（２８ａ）〜（３０
ａ）、（２８ｂ）〜（３０ｂ）が得られる。Ｗ／ｈ＝３．５ …（２８ａ）３．０ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ４．１ …（２９ａ）３．２ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．９ …（３０ａ）ｈ＝Ｗ／３．５ …（２８ｂ）Ｗ／３．０ ≧ ｈ ≧ Ｗ／４．１ …（２９ｂ）Ｗ／３．２ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．９ …（３０ｂ）

【０１４１】したがって、第１０の実施形態において
は、第８の実施形態の効果に加えて、ＧａＡｓの半導体
レーザチップ３とは違う材料であるＳｉのサブマウント
６を用いる場合でも、その厚さ寸法ｈを上述のように選
んで設定することで、発光領域４に対して残留応力の悪
影響を受けないように構成することができ、さらには、
実用上必要な電流の範囲でキンクが発生しないようにす
ることができる。そして、このように材質の異なるサブ
マウント６を使用することができるので、安価な材料で
あるＳｉを選択して用いることができ、製造コストの低
減も図れるようになる。

【０１４２】（第１１の実施形態）図２６および図２７
は、本発明の第１１の実施形態を示すもので、第８の実
施形態と異なるところは、サブマウント２および半導体
レーザチップ３に代えて、ＩｎＰ系材料により形成され
ているサブマウント７および半導体レーザチップ８を用
いた構成に適用したところである（図２６参照）。

【０１４３】半導体レーザチップ８は、前述した第４の
実施形態の図１３に示したように、ＩｎＰ基板に活性層
を含んだ各種の半導体層を積層形成した基板部８ａに、
上部電極８ｂ、下部電極８ｃをそれぞれ形成すると共
に、下部電極８ｃ側の面には金錫合金はんだ層５を成膜
している。発光領域９は、上部電極８ｂ側の中央部に形
成される。また、同様に、サブマウント７は、図１４に
示したように、ＩｎＰ基板７ａに上面電極７ｂおよび下
面電極７ｃをそれぞれ形成し、下面電極７ｃ側には金錫
合金はんだ層５を成膜している。この構成においては、
半導体レーザチップ８は、厚さ寸法Ｈが例えば１２０μ
ｍで、幅寸法Ｗが７００μｍのものを使用している。ま
た、サブマウント７は、厚さ寸法Ｈｓが例えば１５０μ
ｍで、幅寸法Ｗｓが７５０μｍのものを使用している。

【０１４４】前述同様にして、半導体レーザチップ８と
サブマウント７との和の厚さ寸法ｈ（＝Ｈ＋Ｈｓ）につ
いて、半導体レーザチップ８の発光領域９が受ける残留
応力について計算した結果は図２７に示すようになる。
ここでは、発光領域９が受ける残留応力は、厚さ寸法ｈ
が薄い側で圧縮応力であり、厚さ寸法ｈが厚い側で引張
応力となる。この結果から、式（２２）〜（２４）で示
したのと同様に、厚さ寸法ｈの最適な値は、式（３１）
に示した２７０μｍであることがわかる。また、前述の
ように６０ＭＰａ以下の応力の条件および３０ＭＰａ以
下の応力の条件は、次式（３２）、（３３）のようにな
る。ｈ＝２７０μｍ …（３１）ｈ ≧ ２００μｍ …（３２）３５０μｍ ≧ ｈ ≧ ２２０μｍ …（３３）

【０１４５】同様に、式（２２ａ）〜（２４ａ）、（２
２ｂ）〜（２４ｂ）についても次式（３１ａ）〜（３３
ａ）、（３１ｂ）〜（３３ｂ）が得られる。Ｗ／ｈ＝２．６ …（３１ａ）Ｗ／ｈ ≦ ３．５ …（３２ａ）２．０ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．２ …（３３ａ）ｈ＝Ｗ／２．６ …（３１ｂ）ｈ ≧ Ｗ／３．５ …（３２ｂ）Ｗ／２．０ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（３３ｂ）

【０１４６】（第１２の実施形態）図２８は、本発明の
第１２の実施形態を示すもので、第１１の実施形態と異
なるところは、サブマウント７を設けない構成としたと
ころである。この場合には、第１１の実施形態において
半導体レーザチップ８とサブマウント７とが共にＩｎＰ
を用いたものであったことから、これを一体のものとし
て設ける構成と見なすことができる。

【０１４７】したがって、第１１の実施形態で示した式
（３１）〜（３３）において、寸法ｈに代えて半導体レ
ーザチップ８の厚さ寸法Ｈを代入することで得る式（３
４）〜（３６）により同様の条件を設定することができ
る。Ｈ＝２７０μｍ …（３４）Ｈ ≧ ２００μｍ …（３５）３５０μｍ ≧ Ｈ ≧ ２２０μｍ …（３６）

【０１４８】同様に、式（３１ａ）〜（３３ａ）、（３
１ｂ）〜（３３ｂ）についても次式（３４ａ）〜（３６
ａ）、（３４ｂ）〜（３６ｂ）が得られる。Ｗ／Ｈ＝２．６ …（３４ａ）Ｗ／Ｈ ≦ ３．５ …（３５ａ）２．０ ≦ Ｗ／Ｈ ≦ ３．２ …（３６ａ）Ｈ＝Ｗ／２．６ …（３４ｂ）Ｈ ≧ Ｗ／３．５ …（３５ｂ）Ｗ／２．０ ≧ Ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（３６ｂ）

【０１４９】（第１３の実施形態）図２９および図３０
は、本発明の第１３の実施形態を示すもので、第１１の
実施形態と異なるところは、サブマウント７に代えてＧ
ａＡｓのサブマウント２を用いたところである（図２９
参照）。サブマウント２は、厚さ寸法Ｈｓが例えば１５
０μｍで、幅寸法Ｗｓが７５０μｍのものを使用してい
る。

【０１５０】図３０は、第１１の実施形態と同様にして
計算した結果を示すもので、横軸にＧａＡｓのサブマウ
ント２の厚さ寸法Ｈｓをとり、縦軸にＩｎＰ半導体レー
ザチップ８の発光領域９が受ける応力をプロットしたも
のである。ここでは、発光領域９が受ける残留応力は、
厚さ寸法Ｈｓが薄い側で圧縮応力であり、厚さ寸法Ｈｓ
が厚い側で引張応力となる。この結果、発光領域９に残
留応力を受けなくなるときのサブマウント２の厚さ寸法
Ｈｓが１５０μｍであることがわかる。

【０１５１】前述と同様にして、サブマウント２の厚さ
寸法Ｈｓと半導体レーザチップ８の厚さ寸法Ｈとの和の
厚さ寸法ｈについて最適な値を求めると、前述の式（３
１）と同様にして式（３７）のようになる。また、前述
の式（３２），（３３）と同様に、図３０の結果から、
６０ＭＰａ以下の応力の条件は式（３８）のようにな
り、３０ＭＰａ以下の応力の条件は式（３９）のように
なる。ｈ＝２７０μｍ …（３７）ｈ ≧ ２００μｍ …（３８）ｈ ≧ ２２０μｍ …（３９）

【０１５２】同様に、式（３１）〜（３３ａ）、（３１
ｂ）〜（３３ｂ）についても、次式（３７ａ）〜（３９
ａ）、（３７ｂ）〜（３９ｂ）が得られる。Ｗ／ｈ＝２．６ …（３７ａ）Ｗ／ｈ ≦ ３．５ …（３８ａ）Ｗ／ｈ ≦ ３．２ …（３９ａ）ｈ＝Ｗ／２．６ …（３７ｂ）ｈ ≧ Ｗ／３．５ …（３８ｂ）ｈ ≧ Ｗ／３．２ …（３９ｂ）

【０１５３】（第１４の実施形態）図３１および図３２
は、本発明の第１４の実施形態を示すもので、第１１の
実施形態と異なるところは、サブマウント７に代えて、
Ｓｉのサブマウント６を設けたところである（図３１参
照）。前述同様にして、半導体レーザチップ８の厚さ寸
法Ｈとサブマウント６の厚さ寸法Ｈｓの和の厚さ寸法ｈ
について最適な条件を求めると、図３２の結果から、そ
れぞれ次式（４０）〜（４２）、（４０ａ）〜（４２
ａ）、（４０ｂ）〜（４２ｂ）のようになる。なお、発
光領域９が受ける残留応力は、厚さ寸法ｈが薄い側で引
張応力であり、厚さ寸法ｈが厚い側で圧縮応力である。

【０１５４】ｈ＝２２０μｍ …（４０）２８０μｍ ≧ ｈ ≧ １７０μｍ …（４１）２５０μｍ ≧ ｈ ≧ １９０μｍ …（４２）Ｗ／ｈ＝３．２ …（４０ａ）２．５ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ４．１ …（４１ａ）２．８ ≦ Ｗ／ｈ ≦ ３．７ …（４２ａ）ｈ＝Ｗ／３．２ …（４０ｂ）Ｗ／２．５ ≧ ｈ ≧ Ｗ／４．１ …（４１ｂ）Ｗ／２．８ ≧ ｈ ≧ Ｗ／３．７ …（４２ｂ）

【０１５５】（他の実施形態）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。半導体レーザチップは、ＧａＡｓ，ＩｎＰに
限らず、他の母材を用いる半導体レーザチップを用いる
ものでも良い。また、サブマウントや台座も上記実施例
で用いたもの以外のものを使用することができる。この
場合に、熱膨張係数やヤング率などを考慮して各材料を
選定し、それらに適合した厚さ寸法や幅寸法に設定する
ことで、材質によらず残留応力を緩和あるいは無くした
状態とすることができるようになる。

【０１５６】また、上記実施形態にて説明してきたよう
に、図４、図１６、図１８のデータおよび図７の物性値
から考慮すると、台座が鉄系からなる場合には、半導体
レーザチップ３およびサブマウント２が化合物半導体、
より厳密には III−Ｖ族系半導体から構成される場合に
は、発光領域に生ずる残留応力を効果的に低減すること
ができる。

【０１５７】特に、半導体レーザチップ３およびサブマ
ウント２の厚さ制御を、残留応力が圧縮応力から引張応
力へ転ずる厚さ寸法以上の厚さに制御することで、残留
応力を問題のないレベルに保持できると言える。これ
は、図７からわかるように、ＧａＡｓとＩｎＰとはその
物性値がＳｉに対して似通っていることから、半導体レ
ーザチップ３とサブマウント２とが同じ III−Ｖ族系半
導体からなる場合（例えば、半導体レーザチップ３、サ
ブマウント２が共にＧａＡｓの場合）には残留応力の制
御がし易いことが理解される。さらに、半導体レーザチ
ップ３とサブマウント２とが異なる III−Ｖ族系半導体
からなる場合においても、残留応力の向きが変化する厚
さ以上の厚さにすることで、残留応力の制御がしやすく
なると言える。

【０１５８】台座は、金属のものを用いたが、少なくと
も表面に金属のめっきなどを施したものを用いれば、金
属ではない材質のものを用いても良い。サブマウント
は、１枚のみ用いるものについて述べたが、必要に応じ
て複数枚のサブマウントを用いる構成とすることもでき
る。金錫はんだ層５を設けるようにしたが、他のはんだ
を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す外観斜視図

【図２】半導体レーザチップの模式的断面図

【図３】サブマウントの模式的断面図

【図４】厚さ寸法ｈに対する半導体レーザチップの発光
領域が受ける応力の値を示す相関図

【図５】半導体レーザチップの発光領域の発光領域が受
けている残留応力とキンクが発生する電流値との相関図

【図６】サブマウントの厚さ寸法を変えた場合の各部の
応力分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図

【図７】種々の材料についてヤング率と線膨張係数との
相関で示す図

【図８】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図

【図９】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図

【図１０】図３相当図

【図１１】図４相当図

【図１２】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図

【図１３】図２相当図

【図１４】図３相当図

【図１５】図４相当図

【図１６】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図

【図１７】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図

【図１８】図４相当図

【図１９】本発明の第７の実施形態を示す図１相当図

【図２０】図４相当図

【図２１】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図

【図２２】図４相当図

【図２３】本発明の第９の実施形態を示す図１相当図

【図２４】本発明の第１０の実施形態を示す図１相当図

【図２５】図４相当図

【図２６】本発明の第１１の実施形態を示す図１相当図

【図２７】図４相当図

【図２８】本発明の第１２の実施形態を示す図１相当図

【図２９】本発明の第１３の実施形態を示す図１相当図

【図３０】図４相当図

【図３１】本発明の第１４の実施形態を示す図１相当図

【図３２】図４相当図

【符号の説明】

１は鉄系材料の台座、２，６，７はサブマウント、３，
８は半導体レーザチップ、４，９は発光領域、５は金錫
はんだ層、１０は銅系材料の台座である。

フロントページの続き (72)発明者安部克則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 BA09 CA04 CA12 CB02 DA34 DA35 EA16 EA28 FA13 FA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値６０ＭＰａ（６×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記半導体レーザチップの幅寸法Ｗと厚さ寸法
Ｈとの比Ｗ／Ｈを設定したことを特徴とする半導体レー
ザ装置。
【請求項２】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値３０ＭＰａ（３×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記半導体レーザチップの幅寸法Ｗと厚さ寸法
Ｈとの比Ｗ／Ｈを設定したことを特徴とする半導体レー
ザ装置。
【請求項３】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値６０ＭＰａ（６×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを設定し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値３０ＭＰａ（３×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを設定し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの幅寸法Ｗと厚さ寸法Ｈとの比
の値Ｗ／Ｈもしくは厚さ寸法Ｈを、それらを変化させた
ときに前記残留応力が引張から圧縮に転ずるときあるい
は圧縮から引張に転ずるときの値もしくはその近傍の値
となるように設定したことを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項６】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、それを変化さ
せたときに前記残留応力が引張応力から圧縮応力に転ず
るときあるいは圧縮応力から引張応力に転ずるときの値
もしくはその値を中心としてその近傍である±６０μｍ
の範囲内となるように設定したことを特徴とする半導体
レーザ装置。
【請求項７】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、それを変化さ
せたときに前記残留応力が引張応力から圧縮応力に転ず
るときあるいは圧縮応力から引張応力に転ずるときの値
もしくはその値を中心としてその近傍である±４０μｍ
の範囲内となるように設定したことを特徴とする半導体
レーザ装置。
【請求項８】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上に金属はんだにより固定された半導体レ
ーザチップとを備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、それを変化さ
せたときに前記残留応力が引張応力から圧縮応力に転ず
るときあるいは圧縮応力から引張応力に転ずるときの値
もしくはその値を中心としてその近傍である±１０μｍ
の範囲内となるように設定したことを特徴とする半導体
レーザ装置。
【請求項９】請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／Ｈは、４以下に設定して前記条件を満た
すようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１０】請求項６ないし８のいずれかに記載の
半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記台座は、鉄系材料により形成されていること
を特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１１】請求項１に記載の半導体レーザ装置に
おいて、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／Ｈを４以下に設定して前記条件を満たす
ようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１２】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値６０ＭＰａ（６×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記半導体レーザチップの幅寸法Ｗと前記台座
の上面位置から前記半導体レーザチップの上面位置まで
の寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈとサブマウ
ントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝Ｈ＋Ｈｓ）との比
Ｗ／ｈを設定したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１３】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値３０ＭＰａ（３×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記半導体レーザチップの幅寸法Ｗと前記台座
の上面位置から前記半導体レーザチップの上面位置まで
の寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈとサブマウ
ントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝Ｈ＋Ｈｓ）との比
Ｗ／ｈを設定したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１４】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値６０ＭＰａ（６×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記台座の上面位置から前記半導体レーザチッ
プの上面位置までの寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ
寸法Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝
Ｈ＋Ｈｓ）を設定したことを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項１５】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを前記台座上に固定したときに
冷却後に発光領域が受ける圧縮あるいは引張の残留応力
が、許容応力値３０ＭＰａ（３×１０^７Ｐａ）以下とな
るように前記台座の上面位置から前記半導体レーザチッ
プの上面位置までの寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ
寸法Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝
Ｈ＋Ｈｓ）を設定したことを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項１６】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの幅寸法Ｗと前記台座の上面位
置から前記半導体レーザチップの上面位置までの寸法ｈ
（半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈとサブマウントの厚
さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝Ｈ＋Ｈｓ）との比の値Ｗ／
ｈもしくは厚さ寸法ｈを、それらを変化させたときに前
記残留応力が引張から圧縮に転ずるときあるいは圧縮か
ら引張に転ずるときの値もしくはその近傍の値となるよ
うに設定したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１７】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記台座の上面位置から前記半導体レーザチップの上面
位置までの厚さ寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ寸法
Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝Ｈ＋
Ｈｓ）を、それを変化させたときに前記残留応力が引張
から圧縮に転ずるときあるいは圧縮から引張に転ずると
きの値もしくはその値を中心としてその近傍である±６
０μｍの範囲内となるように設定したことを特徴とする
半導体レーザ装置。
【請求項１８】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記台座の上面位置から前記半導体レーザチップの上面
位置までの厚さ寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ寸法
Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝Ｈ＋
Ｈｓ）を、それを変化させたときに前記残留応力が引張
から圧縮に転ずるときあるいは圧縮から引張に転ずると
きの値もしくはその値を中心としてその近傍である±４
０μｍの範囲内となるように設定したことを特徴とする
半導体レーザ装置。
【請求項１９】少なくとも表面に金属層を有する台座
と、この台座上にサブマウントを介した状態で金属はん
だにより固定された半導体レーザチップとを備えた半導
体レーザ装置において、前記台座の上面位置から前記半導体レーザチップの上面
位置までの厚さ寸法ｈ（半導体レーザチップの厚さ寸法
Ｈとサブマウントの厚さ寸法Ｈｓとの和の寸法ｈ＝Ｈ＋
Ｈｓ）を、それを変化させたときに前記残留応力が引張
から圧縮に転ずるときあるいは圧縮から引張に転ずると
きの値もしくはその値を中心としてその近傍である±２
０μｍの範囲内となるように設定したことを特徴とする
半導体レーザ装置。
【請求項２０】請求項１２ないし１９のいずれかに記
載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップおよび前記台座ならびに前記サ
ブマウントは、その熱膨張係数が前記台座が最も大きく
前記サブマウントが最も小さい値となる材料を選択して
構成していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２１】請求項２０に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップはＧａＡｓもしくはＩｎＰ系材
料で形成され、前記台座は鉄系材料で形成され、前記サ
ブマウントはＳｉ系材料で形成されていることを特徴と
する半導体レーザ装置。
【請求項２２】請求項１７ないし１９のいずれかに記
載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記サブマウントは、ＧａＡｓ系材料により形成され、前記台座は、鉄系材料により形成されていることを特徴
とする半導体レーザ装置。
【請求項２３】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記サブマウントは、ＧａＡｓ系材料により形成され、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、４以下に設定して前記条件を満た
すようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２４】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記サブマウントは、Ｓｉ系材料により形成され、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、２．７以上で且つ４．４以下の範
囲の値に設定して前記条件を満たすようにしたことを特
徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２５】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記サブマウントは、ＩｎＰ系材料により形成され、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、４以下に設定して前記条件を満た
すようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２６】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記サブマウントは、Ｓｉ系材料により形成され、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、２．１以上で且つ４．４以下の範
囲の値に設定して前記条件を満たすようにしたことを特
徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２７】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記サブマウントは、ＧａＡｓ系材料により形成され、前記台座は、鉄系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、３．７以下に設定して前記条件を
満たすようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２８】請求項１ないし２７のいずれかに記載
の半導体レーザ装置において、前記金属はんだは、金を含んだ合金によりなることを特
徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２９】請求項１ないし２８のいずれかに記載
の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップは、ストライプ幅が１００μｍ
以上に設定されたものであることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
【請求項３０】鉄系材料よりなる台座と、この台座上
に金属はんだにより固定された半導体レーザチップとを
備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップが化合物半導体からなり、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、前記台座上に
固定したときに冷却後に発光領域が受ける残留応力が、
その厚さ寸法Ｈを変化させたときに引張応力から圧縮応
力に転ずるときあるいは圧縮応力から引張応力に転ずる
ときの厚さ寸法以上に設定したことを特徴とする半導体
レーザ装置。
【請求項３１】請求項３０に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、 III−Ｖ族系半導体からな
ることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３２】鉄系材料よりなる台座と、この台座上
にサブマウントを介した状態で金属はんだにより固定さ
れた半導体レーザチップとを備えた半導体レーザ装置に
おいて、前記半導体レーザチップおよびサブマウントが化合物半
導体からなり、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈおよび前記サブマ
ウントの厚さ寸法Ｈｓのとの合計の厚さ寸法ｈ（ｈ＝Ｈ
＋Ｈｓ）を、前記台座上に固定したときに冷却後に発光
領域が受ける残留応力が、その厚さ寸法ｈを変化させた
ときに引張応力から圧縮応力に転ずるときあるいは圧縮
応力から引張応力に転ずるときの厚さ寸法以上に設定し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３３】請求項３２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップおよびサブマウントは、 III−
Ｖ族系半導体からなることを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項３４】請求項３３に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップおよびサブマウントは、同じ I
II−Ｖ族系半導体からなることを特徴とする半導体レー
ザ装置。
【請求項３５】請求項３０ないし３４のいずれかに記
載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップは、ストライプ幅が１００μｍ
以上に設定されたものであることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
【請求項３６】請求項１に記載の半導体レーザ装置に
おいて、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／Ｈは、２．２以上で且つ３．５以下に設
定して前記条件を満たすようにしたことを特徴とする半
導体レーザ装置。
【請求項３７】請求項６ないし８のいずれかに記載の
半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記台座は、銅系材料により形成されていること
を特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３８】請求項１に記載の半導体レーザ装置に
おいて、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／Ｈを３．５以下に設定して前記条件を満
たすようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３９】請求項１２ないし１９のいずれかに記
載の半導体レーザ装置において、前記台座は銅系材料で形成され、前記サブマウントはＳｉ系材料で形成され前記半導体レーザチップおよび前記台座ならびに前記サ
ブマウントは、その熱膨張係数が前記台座が最も大きく
前記サブマウントが最も小さい値となる材料を選択して
構成していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４０】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記サブマウントは、ＧａＡｓ系材料により形成され、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、２．２以上で且つ３．５以下に設
定して前記条件を満たすようにしたことを特徴とする半
導体レーザ装置。
【請求項４１】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＧａＡｓ系材料により形成
され、前記サブマウントは、Ｓｉ系材料により形成され、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、３．０以上で且つ４．１以下の範
囲の値に設定して前記条件を満たすようにしたことを特
徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４２】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記サブマウントは、ＩｎＰ系材料により形成され、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、３．５以下に設定して前記条件を
満たすようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４３】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記サブマウントは、Ｓｉ系材料により形成され、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、２．５以上で且つ４．１以下の範
囲の値に設定して前記条件を満たすようにしたことを特
徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４４】請求項１２に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、ＩｎＰ系材料により形成さ
れ、前記サブマウントは、ＧａＡｓ系材料により形成され、前記台座は、銅系材料により形成されており、前記比の値Ｗ／ｈは、３．５以下に設定して前記条件を
満たすようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４５】銅系材料よりなる台座と、この台座上
に金属はんだにより固定された半導体レーザチップとを
備えた半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップが化合物半導体からなり、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈを、前記台座上に
固定したときに冷却後に発光領域が受ける残留応力が、
その厚さ寸法Ｈを変化させたときに引張応力から圧縮応
力に転ずるときあるいは圧縮応力から引張応力に転ずる
ときの厚さ寸法以上に設定したことを特徴とする半導体
レーザ装置。
【請求項４６】請求項４５に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップは、 III−Ｖ族系半導体からな
ることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４７】銅系材料よりなる台座と、この台座上
にサブマウントを介した状態で金属はんだにより固定さ
れた半導体レーザチップとを備えた半導体レーザ装置に
おいて、前記半導体レーザチップおよびサブマウントが化合物半
導体からなり、前記半導体レーザチップの厚さ寸法Ｈおよび前記サブマ
ウントの厚さ寸法Ｈｓのとの合計の厚さ寸法ｈ（ｈ＝Ｈ
＋Ｈｓ）を、前記台座上に固定したときに冷却後に発光
領域が受ける残留応力が、その厚さ寸法ｈを変化させた
ときに引張応力から圧縮応力に転ずるときあるいは圧縮
応力から引張応力に転ずるときの厚さ寸法以上に設定し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４８】請求項４７に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップおよびサブマウントは、 III−
Ｖ族系半導体からなることを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項４９】請求項４８に記載の半導体レーザ装置
において、前記半導体レーザチップおよびサブマウントは、同じ I
II−Ｖ族系半導体からなることを特徴とする半導体レー
ザ装置。
【請求項５０】請求項３６ないし４９のいずれかに記
載の半導体レーザ装置において、前記金属はんだは、金を含んだ合金によりなることを特
徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５１】請求項３６ないし５０のいずれかに記
載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップは、ストライプ幅が１００μｍ
以上に設定されたものであることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。