JP2001189516A

JP2001189516A - 半導体レーザ装置および光ピックアップ

Info

Publication number: JP2001189516A
Application number: JP37396599A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Adachi; 一彦安達
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、良好な特性が確保されると共に、
材料として高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅＯ等を全く
使用することなく、低コストで製造することが可能な半
導体レーザ装置および光ピックアップを提供することを
目的とする。【解決手段】半導体レーザ装置１０においては、ヒー
トシンク上に、導電性のＰ型Ｓｉ基板１２ａ表面にＮ型
不純物領域１２ｂが形成されてなるサブマウント１２が
直接に搭載され、このＮ型不純物領域１２ｂ上に金属電
極１４を介して半導体レーザ素子１６が搭載され、半導
体レーザ素子１６のＰ側電極とサブマウント１２のＮ型
不純物領域１２ｂとが、逆極性同士が対向するように接
合されている。ここで、サブマウント１２のＰ型Ｓｉ基
板１２ａとＮ型不純物領域１２ｂとのＰＮ接合部に生じ
る空乏層により、半導体レーザ素子１６とヒートシンク
との電気的な絶縁性が確保されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置お
よび光ピックアップに係り、特に光学ディスクの光源と
して使用される半導体レーザ装置およびこの半導体レー
ザ装置を組み込んだ光集積モジュールとしての光ピック
アップに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータ技術の進歩とデータ
量の急激な増加に伴い、補助記憶装置の高速化および大
容量化が要求されている。このために、音楽用ＣＤ（Co
npactDisc）や、その他ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memor
y）、ＭＤ（Mini-Disc ）等の各種の光学ディスクの需
要が年々増加している。また、これらの光学ディスクに
対する光源の短波長化による大容量化、低コスト化、お
よび小型化の要求が年々強まっている。

【０００３】このような要求に答えるものとして、光源
としての半導体レーザ装置、半導体レーザ装置のパワー
をモニターするモニター用フォトダイオード、ビーム生
成、光分岐、誤差信号生成等の機能を持つホログラム素
子（ＨＯＥ）、およびメディアから反射してきた各種信
号を受光するための信号検出用フォトダイオード等を一
体的に組み立てた光ピックアップが提案されている。

【０００４】従来の光ピックアップを、図３の概略斜視
図を用いて説明する。なお、ここでは、内部の構造を分
かりやすくするために、ホログラム素子とキャップの図
示は省略してある。

【０００５】図３に示されるように、円形金属部材から
なるステム３０には、各デバイスに外部からの電流を供
給するための複数本のピン３２が貫通して設けられてい
る。そして、このステム３０と各ピン３２とは、ガラス
によって絶縁されている。また、ステム３０のほぼ中央
部には、半導体レーザ装置３４が設置されている。

【０００６】そして、この半導体レーザ装置３４は、円
形のステム３０のほぼ中央部に搭載された無酸素Ｃｕ
（銅）からなるヒートシンク３６、およびこのヒートシ
ンク３６の側面に絶縁性のサブマウント３８を介して接
合されている半導体レーザ素子４０から構成されてい
る。なお、ここで、半導体レーザ素子４０は、その発光
点が円形のステム３０の中心に来るようにアライメント
されている。

【０００７】また、半導体レーザ素子４０の下方には、
半導体レーザ素子４０のパワーをモニタするレーザ出力
モニタ用フォトダイオード４２が配置されている。な
お、このレーザ出力モニター用ダイオード４２は、その
反射光が再び半導体レーザ素子４０に戻ってレーザ動作
を不安定にさせないために、一定の傾斜を付けて配置さ
れている。

【０００８】また、ヒートシンク３６の上面には、光デ
ィスクからの情報を含んだ反射光を検出するための信号
検出用フォトダイオード４４が配置されている。この信
号検出用フォトダイオード４４も極めて高い精度で所定
の位置に配置される。なお、図示は省略するが、各デバ
イスと各ピン３２とはボンディングワイヤによって電気
的に接続されている。

【０００９】次に、絶縁性のサブマウント３８が半導体
レーザ素子４０とヒートシンク３６との間に配置されて
いる理由について説明する。半導体レーザ素子４０は、
一般に、ＰＮ接合が形成されている発光層がＰ型クラッ
ド層とＮ型クラッド層とによって挟まれたダブルヘテロ
構造をなしており、そのＰ型領域側にＰ側電極（アノー
ド用電極）が形成され、Ｎ型領域側にＮ側電極（カソー
ド用電極）が形成されている。そして、半導体レーザ素
子４０を作製する際の容易さから、通常、発光層はＰ側
電極に近い位置に形成されている。なお、図示は省略す
るが、半導体レーザ素子４０のカソード用電極は、ボン
ディングワイヤでヒートシンクと電気的に接続されてい
る。

【００１０】ところで、図３に示されるような従来の光
ピックアップにおいては、半導体レーザ素子４０に投入
された電力の多くが熱に変換される。その結果、素子温
度が上昇して、発光効率を低下させることになるため、
半導体レーザ素子４０の光出力が低下してしまう。そし
て、半導体レーザ素子４０からの発熱量は、発光波長が
短くなるほど顕著になり、高密度記録用の光ピックアッ
プを実現する際の障害になっている。従って、半導体レ
ーザ素子４０からいかに効率よく熱を逃すかが、光ピッ
クアップにおける重大な技術課題の一つである。

【００１１】このような技術課題を解決するために、半
導体レーザ素子４０の発熱源である発光層に近いＰ側電
極をヒートシンク３６にフェイスダウンで接合する構造
が採用されている。この構造によれば、発光層とヒート
シンク３６との距離が短くなり、発光層において発生し
た熱は容易にヒートシンク３６に伝導して、良好な放熱
がなされることになる。

【００１２】但し、この構造においては、半導体レーザ
素子４０の動作用の正電位が印加されるＰ側電極をヒー
トシンク３６に接続することになるため、半導体レーザ
素子４０とヒートシンク３６とを絶縁する必要がある。
そこで、半導体レーザ素子４０とヒートシンク３６との
間に、絶縁性のサブマウント３８を配置して、このサブ
マウント３８の一方の面に半導体レーザ素子４０のアノ
ード用電極を接合するようにしているのである。

【００１３】このようにして半導体レーザ素子４０とヒ
ートシンク３６との間に配置されたサブマウント３８
は、その材料として、絶縁性を有し、熱伝導率も高いＡ
ｌＮ、ＳｉＣ、ＢｅＯ等が使用されている。但し、この
ようなＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢｅＯ等の材料は非常に高価で
ある。

【００１４】また、サブマウント３８としては、絶縁性
を確保するためにの酸化膜を表面に付けたＳｉ（シリコ
ン）基板等も使用されている。但し、材料のＳｉは安価
であるものの、Ｓｉ基板上の酸化膜、即ちＳｉＯ₂膜の
熱伝導率が極めて低い。因みに、Ｓｉ自身の熱伝導率は
１５０ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、ＳｉＯ₂膜の熱伝
導率は１．４〜７Ｗ／ｍ・Ｋである。このため、半導体
レーザ素子４０の発光層において発生した熱は、十分に
ヒートシンク３６に伝導されず、良好な放熱がなされな
い。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
光ピックアップに組み込む光源としての半導体レーザ装
置３４おいては、その半導体レーザ素子４０とヒートシ
ンク３６との間に配置されたサブマウント３８の材料と
して、絶縁性を有し、熱伝導率も高いＡｌＮ、ＳｉＣ、
ＢｅＯ等を使用する場合には、材料のＡｌＮ、ＳｉＣ、
ＢｅＯ等が非常に高価であるために、光ピックアップの
製造コストの上昇を招くという問題があった。

【００１６】また、サブマウント３８として、絶縁性を
確保するための酸化膜を表面に付けたＳｉ基板等を使用
する場合には、材料のＳｉは安価であるものの、Ｓｉ基
板上のＳｉＯ₂膜の熱伝導率が極めて悪いため、半導体
レーザ素子４０の発光層において発生した熱が良好に放
熱されなくなるという問題があった。

【００１７】このような問題を解決するものとして、特
開平１０−２５６６４３号公報に係る半導体レーザ装置
が提案されている。この半導体レーザ装置を、図４の概
略斜視図を用いて説明する。

【００１８】図４に示されるように、例えばＣｕ又はＡ
ｇ（銀）からなるヒートシンク５０上に、絶縁性を有
し、熱伝導率が高い材料である例えばＡｌＮ、ＳｉＣ、
又はＢｅＯからなる絶縁体５２が搭載されている。ま
た、この絶縁体５２上には、安価で、熱伝導率が高い材
料である例えばＳｉからなる導電性のサブマウント５４
が搭載されている。

【００１９】また、このサブマウント５４上には、例え
ばＡｌ（アルミニウム）等からなるパッド５６を介し
て、半導体レーザ素子５８が搭載され、この半導体レー
ザ素子５８の下面、即ちＰ側面がパッド５６に接合され
ている。また、半導体レーザ素子５８の上面、即ちＮ側
面は、ボンディングワイヤ６０によってヒートシンク５
０に電気的に接続されている。更に、サブマウント５４
上には、Ａｌ等からなるパッド６２が形成され、このパ
ッド６２が、ヒートシンク５０と略並行に配置されてい
るリードピン６４にボンディングワイヤ６６によって電
気的に接続されている。

【００２０】このようにして、半導体レーザ素子５８と
ヒートシンク５０との電気的な絶縁は、サブマウント５
４とヒートシンク５０との間にＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢ
ｅＯからなる絶縁体５２を介在させることにより確保す
ると共に、半導体レーザ素子５８の発光層において発生
した熱は、熱伝導率が高いＳｉからなるサブマウント５
４および熱伝導率が高いＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅＯ等
からなる絶縁体５２を介して金属製のヒートシンク３６
に伝導することにより、良好な放熱特性も確保してい
る。そして、サブマウント５４の材料には、安価なＳｉ
を用い、使用量が少なくて済む絶縁体５２の材料に、高
価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅＯを用いることにより、
光ピックアップの製造コストの上昇を抑制している。

【００２１】また、サブマウント５４上に半導体レーザ
素子５８を搭載した後、電気的光学的特性等の測定や通
電バーンイン等のスクリーニング試験を行い、このスク
リーニング試験を通過した良品のみをヒートシンク５０
上に絶縁体５２を介して搭載し、スクリーニング試験を
通過しなかった不良品には、絶縁体５２を使用しないよ
うにすることにより、更に高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又は
ＢｅＯの無駄な使用をなくしてその使用量を抑制し、光
ピックアップの製造コストの上昇を更に抑制している。

【００２２】しかしながら、上記提案に係る半導体レー
ザ装置においては、その使用量を抑制しているとはい
え、絶縁体５２の材料として高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又
はＢｅＯ等を依然として使用する必要があるため、その
分だけはやはり半導体レーザ装置の製造コスト、延いて
は光ピックアップの製造コストの上昇を招くという問題
がある。

【００２３】また、ヒートシンク５０上に絶縁体５２を
介してサブマウント５４を搭載しているため、ヒートシ
ンク５０上に絶縁体５２を接合する工程、この絶縁体５
２上にサブマウント５４を接合する工程が必要となり、
製造プロセスが煩雑になる点からも、半導体レーザ装置
の製造コスト、延いては光ピックアップの製造コストの
上昇を招くという問題がある。

【００２４】そこで本発明は、以上の問題点に鑑みてな
されたものであり、良好な特性が確保されると共に、材
料として高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅＯ等を全く使
用することなく、低コストで製造することが可能な半導
体レーザ装置および光ピックアップを提供することを目
的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体レーザ装置および光ピックアップにより
達成される。即ち、請求項１に係る半導体レーザ装置
は、ヒートシンク上にサブマウントを介して半導体レー
ザ素子が搭載されている半導体レーザ装置であって、サ
ブマウントが、第１導電型不純物領域が表面に形成され
ている第２導電型半導体基板からなり、半導体レーザ素
子が、このサブマウントの第１導電型不純物領域上に配
置されていることを特徴とする。

【００２６】このように請求項１に係る半導体レーザ装
置においては、サブマウントが第２導電型半導体基板か
らなり、半導体レーザ素子が、このサブマウントの第２
導電型半導体基板表面に形成されている第１導電型不純
物領域上に配置されていることにより、サブマウントの
第２導電型半導体基板とその表面の第１導電型不純物領
域とのＰＮ接合部に生じる空乏層によって電気的に絶縁
分離されるため、第２導電型半導体基板に接合している
ヒートシンクと第１導電型不純物領域に接合している半
導体レーザ素子との電気的な絶縁性が確保される。そし
て、この場合、サブマウントには、熱伝導性が良好で、
安価な半導体基板が使用され、高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、
又はＢｅＯ等を使用する必要が全くなくなるため、製造
コストの低減が実現される。また、ヒートシンクとサブ
マウントとの間に絶縁体が介在しておらず、ヒートシン
ク上に絶縁体を接合する工程、この絶縁体上にサブマウ
ントを接合する工程を設ける必要がないため、製造プロ
セスの煩雑化が防止される。また、半導体レーザ装置を
作製する際、サブマウント上に半導体レーザ素子を搭載
した後、プローブを使用して通電することによりスクリ
ーニング試験を行い、このスクリーニング試験を通過し
た良品のみをヒートシンク上に搭載することが可能にな
るため、製造コストが更に低減される。

【００２７】また、請求項２に係る半導体レーザ装置
は、上記請求項１に係る半導体レーザ装置において、半
導体レーザ素子が、第１導電側電極と第２導電側電極と
を有し、この半導体レーザ素子の第２導電側電極が、サ
ブマウントの第１導電型不純物領域と、逆極性同士が対
向するように接合していることを特徴とする。

【００２８】このように請求項２に係る半導体レーザ装
置においては、半導体レーザ素子の第２導電側電極が、
サブマウントの第１導電型不純物領域と、逆極性同士が
対向するように接合していることにより、即ち半導体レ
ーザ素子の第２導電側電極がＰ側電極の場合には、この
Ｐ側電極がサブマウントのＮ型不純物領域と接合し、半
導体レーザ素子の第２導電側電極がＮ側電極の場合に
は、このＮ側電極がサブマウントのＰ型不純物領域と接
合していることにより、レーザ光を出射させるための所
定の電圧を半導体レーザ素子に印加すると、この電圧は
サブマウントの第１導電型不純物領域と第２導電型半導
体基板とのＰＮ接合部には逆バイアスとなるため、この
ＰＮ接合部における空乏層は更に拡大して、半導体レー
ザ素子とヒートシンクとの間の電気的な絶縁特性が向上
することになる。

【００２９】また、請求項３に係る半導体レーザ装置
は、上記請求項１又は２に係る半導体レーザ装置におい
て、サブマウントの第２導電型半導体基板が、Ｓｉ基板
であることを特徴とする。

【００３０】このように請求項３に係る半導体レーザ装
置においては、サブマウントの第２導電型半導体基板が
Ｓｉ基板であることにより、サブマウント材として、熱
伝導性が良く、安価なシリコンを使用することになるた
め、良好な放熱特性が確保されると共に、コストの低減
が実現される。また、第２導電型Ｓｉ基板表面に第１導
電型不純物領域を設けてＰＮ接合部を形成するプロセス
は、半導体製造プロセスの確立された最も基本的な工程
であるため、サブマウントは極めて容易に作製され、半
導体レーザ装置の製造コストの低減に寄与する。また、
Ｓｉ基板に形成されるＰＮ接合部はリーク電流が少な
く、比較的高耐圧特性を有することから、半導体レーザ
素子とヒートシンクとの間に十分な電気的な絶縁特性が
確保される。

【００３１】また、請求項４に係る半導体レーザ装置
は、上記請求項１〜３のいずれかに係る半導体レーザ装
置において、サブマウントの第１導電型不純物領域と第
２導電型半導体基板とのＰＮ接合部に、逆バイアスの電
圧が印加されることを特徴とする。

【００３２】このように請求項４に係る半導体レーザ装
置においては、サブマウントの第１導電型不純物領域と
第２導電型半導体基板とのＰＮ接合部に、意図的に逆バ
イアスの電圧が印加されることにより、サブマウントの
ＰＮ接合部における空乏層は更に拡大して、半導体レー
ザ素子とヒートシンクとの間には、環境温度の変化に対
しても強い確実な電気的な絶縁特性が確保される。

【００３３】また、請求項５に係る半導体レーザ装置
は、上記請求項１〜４のいずれかに係る半導体レーザ装
置において、サブマウントの第２導電型半導体基板表面
に、この第１導電型不純物領域とは別の第１導電型不純
物領域が設けられ、フォトダイオードが形成されている
ことを特徴とする。

【００３４】このように請求項５に係る半導体レーザ装
置においては、サブマウントの第２導電型半導体基板表
面に、半導体レーザ素子を搭載するための第１導電型不
純物領域とは別の第１導電型不純物領域が設けられ、フ
ォトダイオードが形成されていることにより、半導体レ
ーザ素子を搭載している同じサブマウントにＰＮ接合フ
ォトダイオードが作り込まれることになる。そして、こ
のフォトダイオードをレーザ出力モニタ用フォトダイオ
ードとして使用すると、従来のようにレーザ出力モニタ
用フォトダイオードを別途実装する必要がなくなるた
め、半導体レーザ装置やレーザ出力モニタ用フォトダイ
オード等を組み込んだ光ピックアップの小型化に寄与す
ると共に、部品数が削減され、組み立てプロセスが簡略
化されて、製造歩留りの向上とコストの低減が実現され
る。

【００３５】また、請求項６に係る半導体レーザ装置
は、上記請求項５に係る半導体レーザ装置において、サ
ブマウントの第１導電型不純物領域とフォトダイオード
をなす別の第１導電型不純物領域とが、電気的に接続さ
れていることを特徴とする。

【００３６】このように請求項６に係る半導体レーザ装
置においては、サブマウントの第１導電型不純物領域と
フォトダイオードをなす別の第１導電型不純物領域とが
電気的に接続されていることにより、フォトダイオード
の動作時に、第２導電型半導体基板とその表面の別の第
１導電型不純物領域とのＰＮ接合部に逆バイアスが印加
される際、同時にサブマウントの第２導電型半導体基板
と第１導電型不純物領域とのＰＮ接合部にも逆バイアス
が印加されることになるため、半導体レーザ素子とヒー
トシンクとの間の電気的な絶縁特性は更に向上すること
になる。また、このフォトダイオードをレーザ出力モニ
タ用フォトダイオードとして使用すると、このレーザ出
力モニタ用フォトダイオードとステムとを共通電位にす
ることが可能になるという利点がある。

【００３７】また、請求項７に係る光ピックアップは、
上記請求項１〜６のいずかに係る半導体レーザ装置、信
号検出用のフォトダイオード、およびホログラム素子が
組み込まれていることを特徴とする。

【００３８】このように請求項７に係る光ピックアップ
においては、上記請求項１〜６のいずかに係る半導体レ
ーザ装置が組み込まれていることにより、この半導体レ
ーザ装置におけるレーザ出力の際の発熱が熱伝導性の良
好な半導体基板、例えばＳｉ基板からなるサブマウント
を介してヒートシンクに良好に放熱されると共に、サブ
マウントのＰＮ接合部に生じる空乏層によって半導体レ
ーザ素子とヒートシンクとが電気的に絶縁され、必要に
応じてこのＰＮ接合部に逆バイアスが印加されてその電
気的な絶縁特性が向上するため、良好な特性をもつ光ピ
ックアップが実現される。また、半導体レーザ装置のサ
ブマウントには、安価な半導体基板、例えばＳｉ基板が
使用され、高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅＯ等は全く
使用されていないため、光ピックアップの製造コストの
低減が実現される。また、半導体レーザ素子を搭載して
いる同じサブマウントにＰＮ接合フォトダイオードが作
り込まれ、このフォトダイオードをレーザ出力モニタ用
フォトダイオードとして使用し、従来のようにレーザ出
力モニタ用フォトダイオードを別途実装する必要がなく
なるため、光ピックアップが小型化されると共に、組み
立てプロセスが簡略化され、コストが低減される。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施の形態に
係る光ピックアップの光源として使用する半導体レーザ
装置を示す概略斜視図である。

【００４０】図１に示されるように、本実施形態に係る
半導体レーザ装置１０においては、例えばＡｕメッキさ
れたＣｕからなるヒートシンク（図示せず）上に、サブ
マウント１２が直接に搭載されている。そして、このサ
ブマウント１２は、導電性のＰ型Ｓｉ基板１２ａ表面に
Ｎ型不純物として例えばＰ（リン）を選択的に拡散した
Ｎ型不純物領域１２ｂが形成されているものである。

【００４１】また、サブマウント１２のＮ型不純物領域
１２ｂ上には、例えばＡｕ、Ａｌ等からなる金属電極１
４が形成されている。また、この金属電極１４上には、
半導体レーザ素子１６が搭載されている。そして、この
半導体レーザ素子１６は、ＰＮ接合が形成されている発
光層をＰ型クラッド層とＮ型クラッド層とによって挟ん
だダブルヘテロ構造をなしており、そのＰ型領域側にＰ
側電極（アノード用電極）が形成され、Ｎ型領域側にＮ
側電極（カソード用電極）が形成されている。

【００４２】また、この半導体レーザ素子１６下面のＰ
側電極と金属電極１４とが、例えばＡｕ−Ｓｎ（２０ｗ
％）共晶合金を用いた２９０℃における合金化により接
合されている。即ち、金属電極１４を介して、半導体レ
ーザ素子１６のＰ側電極とサブマウント１２のＮ型不純
物領域１２ｂとが、逆極性同士が対向するように接合さ
れている。なお、ここで、Ａｕ−Ｓｎ（２０ｗ％）共晶
合金を用いて接合する代わりに、Ｐｂ−Ｓｎハンダなど
を用いて接合してもよい。

【００４３】また、図示は省略するが、以上のようにヒ
ートシンク上にサブマウント１２を介して半導体レーザ
素子１６が搭載されている半導体レーザ装置１０は、円
形金属部材からなるステムのほぼ中央部に設置され、半
導体レーザ素子１６の発光点が円形のステムの中心に来
るようにアライメントされている。

【００４４】そして、半導体レーザ装置１０の半導体レ
ーザ素子１６のＰ側電極（金属電極１４）は、ボンディ
ングワイヤによってリードピンに電気的に接続されてい
る。また、この半導体レーザ素子１６のＮ側電極は、ボ
ンディングワイヤを介してヒートシンクに電気的に接続
され、更に接地されている。

【００４５】また、このステム上には、半導体レーザ素
子１６のパワーをモニタするレーザ出力モニタ用フォト
ダイオードや、光ディスクからの情報を含んだ反射光を
検出するための信号検出用フォトダイオードが配置され
ている。更に、これらの半導体レーザ装置１０、レーザ
出力モニタ用フォトダイオード、信号検出用フォトダイ
オードに加え、ホログラム素子等を組み込んで、光ピッ
クアップが組み立てられている。

【００４６】次に、図１に示す半導体レーザ装置１０の
動作を説明する。半導体レーザ装置１０の半導体レーザ
素子１６がレーザ光を出射するように所定の電圧を印加
すると、その際の電流は、リードピン（図示せず）→ボ
ンディングワイヤ（図示せず）→金属電極１４→半導体
レーザ素子１６のＰ側電極→半導体レーザ素子１６の発
光層（ＰＮ接合部）→半導体レーザ素子１６のＮ側電極
→ボンディングワイヤ（図示せず）→ヒートシンク（図
示せず）の順に流れる。

【００４７】このとき、サブマウント１２のＰ型Ｓｉ基
板１２ａとその表面のＮ型不純物領域１２ｂとのＰＮ接
合部に生じる空乏層により、半導体レーザ素子１６とヒ
ートシンクとが電気的に絶縁される。更に、サブマウン
ト１２のＰ型Ｓｉ基板１２ａが接地されているステムに
電気的に接続した場合、半導体レーザ素子１６がレーザ
光を出射するように印加された電圧は、サブマウント１
２のＰ型Ｓｉ基板１２ａとＮ型不純物領域１２ｂとのＰ
Ｎ接合部には逆バイアスとなるため、このＰＮ接合部に
おける空乏層が更に拡大し、半導体レーザ素子１６とヒ
ートシンクとの電気的な絶縁特性が向上することにな
る。

【００４８】また、半導体レーザ素子１６がレーザ光を
出射する際にその発光層において発生した熱は、熱伝導
率が高いＳｉ基板１２ａからなるサブマウント１２を介
して金属製のヒートシンクに伝導され、良好に放熱され
る。

【００４９】以上のように、本実施形態によれば、光ピ
ックアップの光源として使用する半導体レーザ装置１０
において、半導体レーザ素子１６とヒートシンクとの間
に介在させるサブマウント１２として、導電性のＰ型Ｓ
ｉ基板１２ａ表面にＮ型不純物領域１２ｂが形成されて
いるものを用いることにより、このサブマウント１２の
Ｐ型Ｓｉ基板１２ａと表面のＮ型不純物領域１２ｂとの
ＰＮ接合部に空乏層が生じるため、半導体レーザ素子１
６とヒートシンクとを電気的に絶縁することができる。
更に、半導体レーザ素子１６がレーザ光を出射するよう
に所定の電圧を印加する場合、その電圧がサブマウント
１２のＰ型Ｓｉ基板１２ａとＮ型不純物領域１２ｂとの
ＰＮ接合部には逆バイアスとなるため、ＰＮ接合部にお
ける空乏層を更に拡大し、半導体レーザ素子１６とヒー
トシンクとの電気的な絶縁特性を向上することができ
る。

【００５０】また、サブマウント１２の主材料であるシ
リコンは熱伝導率が高いため、半導体レーザ素子１６が
レーザ光を出射する際にその発光層において発生した熱
は、この熱伝導率が高いＳｉ基板１２ａからなるサブマ
ウント１２を介して金属製のヒートシンクに伝導され、
良好に放熱される。即ち、良好な放熱特性を確保するこ
とができる。

【００５１】また、サブマウント１２の主材料であるシ
リコンは安価であり、高価なＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅ
Ｏ等を全く使用する必要がなくなるため、コストの低減
を実現することができる。

【００５２】また、半導体レーザ装置１０の作製の際
に、サブマウント１２上に半導体レーザ素子１６を搭載
した後、プローブを使用して通電することによりスクリ
ーニング試験を行い、このスクリーニング試験を通過し
た良品のみをヒートシンク上に搭載することが可能にな
るため、製造コストを更に低減することができる。

【００５３】更に、このような利点を有する半導体レー
ザ装置１０を光源として組み込むことにより、良好な特
性をもつ光ピックアップを実現することができると共
に、そのコストを低減することができる。

【００５４】なお、上記第１の実施形態において、半導
体レーザ素子１６がレーザ光を出射するように印加され
た所定の電圧とは別に、意図的にサブマウント１２のＰ
型Ｓｉ基板１２ａとＮ型不純物領域１２ｂとのＰＮ接合
部に逆バイアスを印加してもよい。この場合、サブマウ
ント１２のＰＮ接合部における空乏層を更に拡大するこ
とになるため、環境温度の変化に対応できる程に半導体
レーザ素子１６とヒートシンクとの電気的な絶縁特性を
更に向上することが可能になる。

【００５５】（第２の実施形態）図２は本発明の第２の
実施の形態に係る光ピックアップの光源として使用する
半導体レーザ装置を示す概略斜視図である。なお、上記
図１に示す半導体レーザ装置の構成要素と同一の要素に
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００５６】図２に示されるように、本実施形態に係る
半導体レーザ装置２０においては、上記第１の実施形態
の図１の半導体レーザ装置１０とほぼ同様の構成をなし
ており、異なる点は、サブマウント１２表面にレーザ出
力モニタ用フォトダイオード２２が形成されていること
である。そして、このレーザ出力モニタ用フォトダイオ
ード２２は、サブマウント１２のＰ型Ｓｉ基板１２ａ表
面に、Ｎ型不純物領域１２ｂとは別のＮ型不純物領域２
２ｂが形成されてなるものである。

【００５７】その他の半導体レーザ装置２０の構成およ
びその動作は、基本的に上記第１の実施形態の場合と同
様であるため、その説明は省略する。

【００５８】以上のように、本実施形態によれば、上記
第１の実施形態の場合と同様の効果に加えて、次のよう
な効果を奏することができる。即ち、光ピックアップの
光源として使用する半導体レーザ装置２０において、半
導体レーザ素子１６を搭載している同じサブマウント１
２のＰ型Ｓｉ基板１２ａ表面にＮ型不純物領域２２ｂが
形成されてレーザ出力モニタ用フォトダイオード２２が
作り込まれていることにより、従来のようにレーザ出力
モニタ用フォトダイオードを別途実装する必要がなくな
るため、半導体レーザ装置２０やレーザ出力モニタ用フ
ォトダイオード２２等を組み込んだ光ピックアップの小
型化に寄与すると共に、光ピックアップの部品数を削減
し、組み立てプロセスを簡略化して、製造歩留りの向上
とコストの低減を実現することができる。

【００５９】また、レーザ出力モニタ用フォトダイオー
ド２２のＮ型不純物領域２２ｂは、不純物の選択的な拡
散の際に使用するマスクのパターンを変更するだけで、
サブマウント１２のＮ型不純物領域１２ｂと同時的に形
成することが可能であり、工程数を増加する必要はない
ため、コストの上昇を招くことはない。

【００６０】なお、上記第２の実施形態において、サブ
マウント１２のＮ型不純物領域１２ｂとレーザ出力モニ
タ用フォトダイオード２２のＮ型不純物領域２２ｂとは
分離されて形成されているが、これらのＮ型不純物領域
１２ｂとＮ型不純物領域２２ｂと電気的に接続してもよ
い。そして、その接続の方法は、Ｎ型不純物領域１２ｂ
とＮ型不純物領域２２ｂとをボンディングワイヤによっ
て接続してもよいし、Ｎ型不純物領域１２ｂとＮ型不純
物領域２２ｂとを接続するＮ型不純物領域を設けてもよ
い。

【００６１】この場合、レーザ出力モニタ用フォトダイ
オード２２の動作時には、Ｐ型Ｓｉ基板１２ａとその表
面のＮ型不純物領域２２ｂとのＰＮ接合部に逆バイアス
が印加されるが、そのとき同時にサブマウント１２のＰ
型Ｓｉ基板１２ａとＮ型不純物領域１２ｂとのＰＮ接合
部にも逆バイアスが印加されることになるため、半導体
レーザ素子１６とヒートシンクとの間の電気的な絶縁特
性は更に向上することになる。また、このレーザ出力モ
ニタ用フォトダイオード２２とステムとを共通電位にす
ることが可能になるという利点もある。

【００６２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体レーザ装置および光ピックアップによれば、以
下のような効果を奏することができる。即ち、請求項１
に係る半導体レーザ装置によれば、サブマウントが第２
導電型半導体基板からなり、半導体レーザ素子がこのサ
ブマウントの第２導電型半導体基板表面に形成されてい
る第１導電型不純物領域上に配置されていることによ
り、サブマウントの第２導電型半導体基板とその表面の
第１導電型不純物領域とのＰＮ接合部に生じる空乏層に
よって電気的に絶縁分離されるため、第２導電型半導体
基板に接合しているヒートシンクと第１導電型不純物領
域に接合している半導体レーザ素子との電気的な絶縁性
を確保することができる。また、サブマウントには、熱
伝導性が良好で、安価な半導体基板が使用され、高価な
ＡｌＮ、ＳｉＣ、又はＢｅＯ等を使用する必要が全くな
くなるため、製造コストの低減を実現することができ
る。また、ヒートシンクとサブマウントとの間に絶縁体
が介在しておらず、ヒートシンク上に絶縁体を接合する
工程、この絶縁体上にサブマウントを接合する工程を設
ける必要がないため、製造プロセスの煩雑化を防止する
ことができる。また、半導体レーザ装置を作製する際、
サブマウント上に半導体レーザ素子を搭載した後、プロ
ーブを使用して通電することによりスクリーニング試験
を行い、このスクリーニング試験を通過した良品のみを
ヒートシンク上に搭載することが可能になるため、製造
コストが更に低減することができる。

【００６３】また、請求項２に係る半導体レーザ装置に
よれば、半導体レーザ素子の第２導電側電極が、サブマ
ウントの第１導電型不純物領域と、逆極性同士が対向す
るように接合していることにより、半導体レーザ素子か
らレーザ光を出射させるための所定の電圧を半導体レー
ザ素子に印加すると、この電圧はサブマウントの第１導
電型不純物領域と第２導電型半導体基板とのＰＮ接合部
には逆バイアスとなるため、このＰＮ接合部における空
乏層は更に拡大して、半導体レーザ素子とヒートシンク
との間の電気的な絶縁特性を向上することができる。

【００６４】また、請求項３に係る半導体レーザ装置に
よれば、サブマウントの第２導電型半導体基板がＳｉ基
板であることにより、サブマウント材として、熱伝導性
が良く、安価なシリコンを使用することになるため、良
好な放熱特性を確保することができると共に、コストの
低減を実現することができる。また、Ｓｉ基板に形成さ
れるＰＮ接合部はリーク電流が少なく、比較的高耐圧特
性を有することから、半導体レーザ素子とヒートシンク
との間に十分な電気的な絶縁特性を確保することができ
る。

【００６５】また、請求項４に係る半導体レーザ装置に
よれば、サブマウントの第１導電型不純物領域と第２導
電型半導体基板とのＰＮ接合部に、意図的に逆バイアス
の電圧が印加されることにより、サブマウントのＰＮ接
合部における空乏層は更に拡大して、半導体レーザ素子
とヒートシンクとの間には、環境温度の変化に対しても
強い確実な電気的な絶縁特性を確保することができる。

【００６６】また、請求項５に係る半導体レーザ装置に
よれば、サブマウントの第２導電型半導体基板表面に、
半導体レーザ素子を搭載するための第１導電型不純物領
域とは別の第１導電型不純物領域が設けられ、フォトダ
イオードが形成されていることにより、半導体レーザ素
子を搭載している同じサブマウントにＰＮ接合フォトダ
イオードが作り込まれることになり、このフォトダイオ
ードをレーザ出力モニタ用フォトダイオードとして使用
すると、従来のようにレーザ出力モニタ用フォトダイオ
ードを別途実装する必要がなくなるため、半導体レーザ
装置やレーザ出力モニタ用フォトダイオード等を組み込
んだ光ピックアップの小型化に寄与すると共に、部品数
を削減し、組み立てプロセスを簡略化して、製造歩留り
の向上とコストの低減を実現することができる。

【００６７】また、請求項６に係る半導体レーザ装置に
よれば、サブマウントの第１導電型不純物領域とフォト
ダイオードをなす別の第１導電型不純物領域とが電気的
に接続されていることにより、フォトダイオードの動作
時に、第２導電型半導体基板とその表面の別の第１導電
型不純物領域とのＰＮ接合部に逆バイアスが印加される
際、同時にサブマウントの第２導電型半導体基板と第１
導電型不純物領域とのＰＮ接合部にも逆バイアスが印加
されることになるため、半導体レーザ素子とヒートシン
クとの間の電気的な絶縁特性を更に向上することができ
る。

【００６８】また、請求項７に係る光ピックアップによ
れば、上記の効果を奏する半導体レーザ装置が組み込ま
れていることにより、良好な特性をもつ光ピックアップ
を実現することができると共に、そのコストを低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアッ
プの光源として使用する半導体レーザ装置を示す概略斜
視図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光ピックアッ
プの光源として使用する半導体レーザ装置を示す概略斜
視図である。

【図３】従来の光ピックアップを示す概略斜視図であ
る。

【図４】従来の半導体レーザ装置を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０半導体レーザ装置１２サブマウント１２ａＰ型Ｓｉ基板１２ｂＮ型不純物領域１４金属電極１６半導体レーザ素子２０半導体レーザ装置２２レーザ出力モニタ用フォトダイオード２２ｂＮ型不純物領域３０ステム３２ピン３４半導体レーザ装置３６ヒートシンク３８サブマウント４０半導体レーザ素子４２レーザ出力モニター用ダイオード４４信号検出用フォトダイオード５０ヒートシンク５２絶縁体５４サブマウント５６パッド５８半導体レーザ素子６０ボンディングワイヤ６２パッド６４リードピン６６ボンディングワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートシンク上にサブマウントを介して
半導体レーザ素子が搭載されている半導体レーザ装置で
あって、前記サブマウントが、第１導電型不純物領域が表面に形
成されている第２導電型半導体基板からなり、前記半導体レーザ素子が、前記サブマウントの前記第１
導電型不純物領域上に配置されていることを特徴とする
半導体レーザ装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ装置におい
て、前記半導体レーザ素子が、第１導電側電極と第２導電側
電極とを有し、前記半導体レーザ素子の前記第２導電側電極が、前記サ
ブマウントの前記第１導電型不純物領域と、逆極性同士
が対向するように接合していることを特徴とする半導体
レーザ装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の半導体レーザ装置
において、前記サブマウントの前記第２導電型半導体基板が、シリ
コン基板であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の半導
体レーザ装置において、前記サブマウントの前記第１導電型不純物領域と前記第
２導電型半導体基板とのＰＮ接合部に、逆バイアスの電
圧が印加されることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
体レーザ装置において、前記サブマウントの前記第２導電型半導体基板表面に、
前記第１導電型不純物領域とは別の第１導電型不純物領
域が設けられ、フォトダイオードが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６】請求項５記載の半導体レーザ装置におい
て、前記サブマウントの前記第１導電型不純物領域と前記フ
ォトダイオードをなす前記別の第１導電型不純物領域と
が、電気的に接続されていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の半導
体レーザ装置、信号検出用のフォトダイオード、および
ホログラム素子が組み込まれていることを特徴とする光
ピックアップ。