JP2001358396A

JP2001358396A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JP2001358396A
Application number: JP2000176659A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Goto; 吉孝後藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な構成にて、システム全体に戻り光の影響
を無くすことができる半導体レーザを提供する。【解決手段】シェル２の内部においてステム３の上にサ
ブマウント４が固定されている。サブマウント４はシリ
コン基板よりなる。サブマウント４の上面４ａにはレー
ザダイオードチップ５が固定され、レーザダイオードチ
ップ５の出射面５ａからレーザビーム（メインビーム）
Ｌｍが出射される。このビームＬｍは、シェル２の窓２
ａを通して外部に出力される。レーザビームＬｍの出射
方向でのレーザダイオードチップ５のレーザ出射面５ａ
の前方においてサブマウント４の上面（チップ載置面）
４ａには突起８が形成され、突起８を含めたレーザビー
ムＬｍの出射方向におけるサブマウント４の先端にレー
ザダイオードチップ５のレーザ出射面５ａとは平行でな
い傾斜面９が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開昭５７−１６０１
８９号公報においては図４に示すように、ヒートシンク
１０１の上に半導体基板１０２を配置し、この半導体基
板１０２上にレーザダイオードチップ１０３を配置する
とともに半導体基板１０２に受光素子１０４を形成して
いる。このように、半導体基板１０２を、サブマウント
とレーザ出力のモニタ用のフォトダイオード（ＰＤ）を
兼ねた構造としている。そして、レーザダイオードチッ
プ１０３からメインレーザビームＬｍが図中の左方向に
出射（発射）される。この出射されたメインビームＬｍ
は一般に何らかの光学系でビーム形状が整形される。こ
のとき、出射されたメインビームＬｍの一部は光学系で
反射し、出射されたビームＬｍの光路を逆行してサブマ
ウント（受光素子）１０２の端面１０２ａで反射する。
この反射によるサブビームＬｓは光学系にとって余分な
ビームであり、これに起因してシステム全体に様々な障
害をもたらすことがある。

【０００３】また、特開平８−３７３３９号公報におい
ては、図５に示すように、ステム２０１にサブマウント
（同公報ではヒートシンクと称している）２０２を固定
し、このサブマウント２０２に半導体レーザチップ２０
３を固定している。また、ステム２０１の先端面２０４
を傾斜させている。しかし、サブマウント２０２には対
策が講じられていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような背
景の下になされたものであり、その目的は、新規な構成
にて、システム全体に戻り光の影響を無くすことができ
る半導体レーザを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１，２に記載の発
明によれば、レーザダイオードチップからレーザビーム
が出射され、このレーザビームの戻り光が台座の傾斜面
にて反射される。

【０００６】このように、台座の先端面を傾斜させて、
メインビームと戻り光によるサブビームを分離すること
により、システム全体に戻り光の影響を無くすことがで
きる。つまり、レーザダイオードチップに戻ってくる光
に関して、台座に傾斜を付けることで、戻り光をメイン
ビームと同方向に反射させないことにより、システム全
体に戻り光の影響を無くすことができる。

【０００７】特に、請求項２に記載の発明によれば、台
座の突起により傾斜面を広くすることができ、レーザダ
イオードチップのレーザ出射面による反射も防止でき
る。また、請求項３に記載の発明によれば、傾斜面をシ
リコン基板の異方性エッチングにより得られた面とする
ことにより、傾斜面を容易に形成することができる。

【０００８】さらに、請求項４に記載のように、前記台
座は、ステムの上に配置されたサブマウントであると、
実用上好ましいものになる。また、請求項５に記載のよ
うに、前記傾斜面に反射膜を配置すると、傾斜面の反射
率を高めることができ、また、請求項６に記載のよう
に、傾斜面を光吸収用粗面にすると、傾斜面で光吸収を
行うことができ、実用上好ましいものになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図１には、本実施の形
態における半導体レーザの全体構成を示す。

【００１０】図１において、パッケージ用基材１にシェ
ル２が固設されている。シェル２の内部において、基材
１にはステム３が固定されている。このステム３の上に
は台座としてのサブマウント４が固定されている。サブ
マウント４はシリコン基板（単結晶シリコン基板）より
なる。サブマウント４の上面４ａにはレーザダイオード
チップ５が配置（固定）され、レーザダイオードチップ
５のレーザ出射面（へき開面）５ａの上端部からレーザ
ビーム（メインビーム）Ｌｍが図中、左方向に出射され
る。このレーザビーム（メインビーム）Ｌｍは、シェル
２の窓２ａを通して外部に出力される。なお、シェル２
の窓２ａにはフィルタ６が設けられている。

【００１１】また、サブマウント（ｎ型シリコン基板）
４の上面４ａにおけるチップ５の配置位置とは離れた場
所にはｐ型不純物拡散領域７が形成され、フォトダイオ
ードを構成している。このｐ型不純物拡散領域７にレー
ザダイオードチップ５の出射面（へき開面）５ｂからレ
ーザビームＬ１が照射される。そして、フォトダイオー
ド（サブマウント４でのｐｎ接合部）によりレーザビー
ムＬ１の強さを測定することができるようになってい
る。このように、サブマウント４にレーザ光発光のモニ
タ機能を持たせている。

【００１２】また、サブマウント４の上面４ａにおける
図中左側の先端部には突起８が形成されている。即ち、
レーザビームＬｍの出射方向でのレーザダイオードチッ
プ５のレーザ出射面５ａの前方においてサブマウント４
の上面（チップ載置面）４ａに突起８が形成されてい
る。レーザダイオードチップ５はサブマウント４の上面
４ａにおいて突起８に近接する位置に配置されている。

【００１３】突起８を含めたサブマウント４の先端面
（図１での左側面）が傾斜面９となっている。つまり、
突起８を含めたレーザビームＬｍの出射方向におけるサ
ブマウント４の先端に、レーザダイオードチップ５のレ
ーザ出射面５ａとは平行でない傾斜面９が設けられてい
る。この傾斜面９は単結晶シリコン基板を異方性エッチ
ングすることにより得られた面である。突起８（傾斜面
９）の頂上部は、レーザダイオードチップ５の発光部分
より僅かに低くなっている。

【００１４】ここで、レーザダイオードチップ５から出
射されたメインビームＬｍの一部はシェル２の外部にお
いて光学系で反射し、出射されたビームＬｍの光路を逆
行して戻り光Ｌｒとしてシェル２内に戻ってくる。この
戻り光Ｌｒが傾斜面９に照射されると反射する。戻り光
Ｌｒが反射することにより発生したサブビームＬｓはメ
インビームＬｍとは完全に異なる方向に向かう。

【００１５】サブマウント４の傾斜面９で反射されたサ
ブビームＬｓは、シェル２内に塗布された光吸収膜（図
示略）に吸収されたり、内部で乱反射するなどして減衰
して全体システムに影響を及ぼさない。また、突起８
（傾斜面９）の頂上部がレーザダイオードチップ５の発
光部分まで近づけてあるので、サブマウント４での反射
だけでなくレーザダイオードチップ５の端面（レーザ出
射面）５ａによる反射も防止できる。

【００１６】このように、フォトダイオード（受光素
子）７を兼ねたサブマウント４の先端面を傾斜させて、
傾斜面９をレーザダイオードチップ５の発光部分近傍ま
で近づけ、メインビームＬｍと戻り光Ｌｒによるサブビ
ームＬｓを分離することにより、システム全体に戻り光
の影響を無くすことができる。つまり、レーザダイオー
ドチップ５に戻ってくる光に関して、サブマウント４に
傾斜を付けることで、戻り光ＬｒをメインビームＬｍと
同方向に反射させないことにより、システム全体に戻り
光の影響を無くすことができる。特に、サブマウント４
の突起８により傾斜面９を広くすることができ、レーザ
ダイオードチップ５のレーザ出射面５ａによる反射も防
止できる。なお、突起８が無い形態にて実施してもよ
い。

【００１７】ここで、傾斜面９に、レーザビームの反射
率を高めるべく反射膜を形成してもよい。特に、一般の
ＩＣ製造工程との整合性を持たせるならばアルミ膜でよ
い。また、傾斜面９で光吸収を行うべく、傾斜面９を光
吸収用粗面にしてもよい。

【００１８】次に、サブマウント４の製造方法を、図
２，３を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、単
結晶シリコン基板（ウェハ）４を用意する。シリコン基
板（ウェハ）４は、面方位が（１００）であり、導電型
がｎ型である。なお、シリコン基板４の導電型は、ｐｎ
接合部（フォトダイオード）を形成するためにｎ型を用
いたが、そうでなければｐ，ｎ型どちらでも構わない。

【００１９】そして、シリコン基板（ウェハ）４上に所
定のパターン２１を形成する。パターン２１の材質は、
シリコンの異方性エッチングに用いる強アルカリ性の溶
液（ＫＯＨ、ＴＭＡＨなど）に耐えうるものを用いる。
例えば、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ ₄、耐アルカリ性レジスト
などを使用する。

【００２０】その後、図２（ｂ）に示すように、パター
ン２１の無い領域のシリコン基板４を異方性エッチング
する。これにより、シリコン基板４に溝２２，２３，２
４が形成され、そのうちの溝２３の底面２３ａがレーザ
ダイオードチップを搭載する面となる。また、溝２２，
２３，２４の側壁は、＜１１１＞面となる。

【００２１】さらに、図２（ｃ）に示すように、シリコ
ン基板（ウェハ）４の溝２３の底面２３ａにおける表層
部にｐ型領域７を形成する（フォトダイオードを形成す
る）。

【００２２】引き続き、図３（ａ）に示すように、シリ
コン基板（ウェハ）４の上面における所定領域に保護膜
２５を形成する。さらに、シリコン基板４をセラミック
板２６の上に接着剤２７により固定する。ここで、保護
膜２５は、異方性エッチングを用いてシリコン基板４に
傾斜面９を形成する際の保護膜であり、セラミック板２
６はエッチング後にシリコン基板（ウェハ）４の自己の
支持強度が低下するので補強のために使用する。また、
接着剤２７は、後で容易に剥がすことができるものを使
用する。

【００２３】さらに、前述の図２（ｂ）でのエッチング
で用いたものと同じ異方性エッチング液を使用して、シ
リコン基板４をエッチングする。その結果、図３（ｂ）
に示すように、傾斜面９が形成される。つまり、図２
（ｂ）の溝２２，２３，２４の底面２２ａ，２３ａ，２
４ａに対し基板底面に達するまで異方性エッチングを行
う。

【００２４】そして、保護膜２５およびセラミック板２
６を除去すると、図３（ｃ）に示すようになる。さら
に、傾斜面９とは反対側の突部２８をダイシングソーな
どで切断すると、サブマウント４が完成する。なお、図
２（ａ）のパターン２１を変更すれば、最初から突部２
８を形成せずにサブマウントを作製することができる。

【００２５】また、必要に応じて傾斜面９の反射率を高
めるためにアルミ蒸着膜を形成する。この際、図３
（ａ）で保護膜２５にレジストを用い、図３（ｂ）の状
態でスパッタや真空蒸着装置を用いてアルミ蒸着膜を形
成し、その後、保護膜２５を除去すると、保護膜２５の
上に形成されたアルミ膜は保護膜２５と一緒に除去さ
れ、傾斜面９のみにアルミ膜を残すことができる。

【００２６】また、傾斜面９の表面をドライエッチング
などを用いて面粗度を粗くして戻り光Ｌｒを吸収させて
もよい。この場合、戻り光Ｌｒの一部をシステムに戻さ
ないようにする傾斜面９は有用である。

【００２７】このように、サブマウント４はシリコン基
板よりなり、傾斜面９はＩＣ製造技術（工程）を用いて
容易に形成することができる。特に、反射戻りビームＬ
ｒを反射させる傾斜面９の部分はシリコンの異方性エッ
チングを用いることにより、精度よく傾斜面９を形成す
ることができる。

【００２８】詳しくは、レーザダイオードチップ５が搭
載される部分は傾斜面９を形成する工程と同じ工程を使
って形成する。また、戻りビームＬｒを反射させるため
の突起８（傾斜面９）の頂上部はシリコンのエッチング
量で機械加工よりも精度がよく、しかも一括工程なので
安価に制御できる。従って、図１のように、傾斜面９の
頂点をレーザダイオードチップ５におけるレーザビーム
が出射される部分の近傍まで精度よく近づけることがで
きる。

【００２９】さらに、サブマウント４はシリコンを用い
て形成するので、レーザ光発光強度モニタ用受光デバイ
ス７を形成することができる。これまでの説明において
は台座としてのサブマウント４はシリコン基板を用いた
が、他の半導体材料を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における半導体レーザの全体構成
図。

【図２】サブマウントの製造工程図。

【図３】サブマウントの製造工程図。

【図４】従来の半導体レーザの全体構成図。

【図５】従来の半導体レーザの全体構成図。

【符号の説明】

１…パッケージ用基材、３…ステム、４…サブマウン
ト、５…センサチップ、８…突起、９…傾斜面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台座の上にレーザダイオードチップが配
置され、レーザダイオードチップのレーザ出射面からレ
ーザビームを出射する半導体レーザにおいて、前記レーザビームの出射方向における台座の先端に、前
記レーザダイオードチップのレーザ出射面とは平行でな
い傾斜面を設けたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】台座の上にレーザダイオードチップが配
置され、レーザダイオードチップのレーザ出射面からレ
ーザビームを出射する半導体レーザにおいて、前記レーザビームの出射方向での前記レーザダイオード
チップのレーザ出射面の前方において前記台座のチップ
載置面に突起を形成するとともに、当該突起を含めたレ
ーザビームの出射方向における台座の先端に、前記レー
ザダイオードチップのレーザ出射面とは平行でない傾斜
面を設けたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３】前記台座はシリコン基板よりなり、前記
傾斜面はシリコン基板の異方性エッチングにより得られ
た面であることを特徴とする請求項１または２に記載の
半導体レーザ。
【請求項４】前記台座は、ステムの上に配置されたサ
ブマウントであることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項５】前記傾斜面に反射膜を配置したことを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レ
ーザ。
【請求項６】前記傾斜面を光吸収用粗面にしたことを
特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体
レーザ。