JP2003258365A - Semiconductor laser device, manufacturing method of thereof and semiconductor laser module - Google Patents

Semiconductor laser device, manufacturing method of thereof and semiconductor laser module

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JP2003258365A
JP2003258365A JP2002375061A JP2002375061A JP2003258365A JP 2003258365 A JP2003258365 A JP 2003258365A JP 2002375061 A JP2002375061 A JP 2002375061A JP 2002375061 A JP2002375061 A JP 2002375061A JP 2003258365 A JP2003258365 A JP 2003258365A
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semiconductor laser
thin film
metal thin
layer
laser device
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Japanese (ja)
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Takeshi Wakizaka
剛 脇坂
Naoki Tsukiji
直樹 築地
Masayoshi Seki
政義 関
Jiyunji Yoshida
順自 吉田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser device which realizes a long life and stabilization while conducting high output by using a semiconductor laser element of a large cavity length, by relaxing strain caused by different in linear expansion coefficient of a semiconductor laser element and a submount. <P>SOLUTION: A metallic thin film 15 is formed by an electrolytic plating method in an inner region which is in a surface of a p-side electrode layer 16 of a semiconductor laser element 9 and is apart from an end of the layer 16 by a prescribed width. The film 15 is jointed via a solder layer 14 applied on a submount 12. The semiconductor laser element 9 is thereby fixed on the submount 12. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、長寿命化と安定化
を実現した半導体レーザ装置および半導体レーザモジュ
ールに関し、特に半導体レーザ素子とその下部に位置す
るサブマウントとの間の接合部分の構造に特徴のある半
導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび半導体
レーザ装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device and a semiconductor laser module which realize a long life and stabilization, and more particularly to a structure of a joint portion between a semiconductor laser element and a submount located below the semiconductor laser element. The present invention relates to a characteristic semiconductor laser device, a semiconductor laser module, and a method of manufacturing a semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のインターネットの急速な普及や企
業内LAN間接続の急増等によって、データトラヒック
の増加が問題となっており、通信パフォーマンスの低下
を防止するためにも、高密度波長分割多重(DWDM:
Dense-Wavelength Division Multiplexing)伝送システ
ムがめざましい発展を遂げ普及している。
2. Description of the Related Art In recent years, due to the rapid spread of the Internet and the rapid increase in intra-company LAN connections, an increase in data traffic has become a problem. To prevent deterioration of communication performance, high-density wavelength division multiplexing is used. (DWDM:
Dense-Wavelength Division Multiplexing) Transmission systems have made remarkable progress and are becoming popular.

【0003】DWDM伝送システムでは、複数の光信号
をそれぞれ異なる波長に乗せることにより1本のファイ
バで従来の100倍にも及ぶ大容量伝送を実現してい
る。ここで、DWDM伝送システムにおいて用いられる
信号光源あるいは増幅用光源は、発振波長が高精度に制
御される必要があるとともに、半導体レーザ素子の熱飽
和を防止して高い光出力で動作させる必要がある。この
ため、従来の半導体レーザ装置は、レーザ光を出力する
半導体レーザ素子の近傍に、半導体レーザ素子の温度を
測定するサーミスタを設け、ペルチェ素子などの温度制
御素子によって、この半導体レーザ素子の温度制御を行
ない、発振波長の不安定化や半導体レーザ素子の熱飽和
を防止するようにしていた(例えば、特許文献1参
照)。
In the DWDM transmission system, a plurality of optical signals are put on different wavelengths, respectively, so that a single fiber realizes large-capacity transmission up to 100 times that of the conventional one. Here, in the signal light source or the amplification light source used in the DWDM transmission system, the oscillation wavelength needs to be controlled with high accuracy, and it is necessary to prevent thermal saturation of the semiconductor laser device and operate with a high optical output. . Therefore, in the conventional semiconductor laser device, a thermistor for measuring the temperature of the semiconductor laser element is provided in the vicinity of the semiconductor laser element that outputs laser light, and the temperature control element such as a Peltier element controls the temperature of the semiconductor laser element. In order to prevent instability of the oscillation wavelength and thermal saturation of the semiconductor laser device (see, for example, Patent Document 1).

【0004】図16は、従来の半導体レーザ装置の概要
構成を示す斜視図である。図16において、この半導体
レーザ装置は、CuWで形成されたキャリア101上
に、絶縁性および高熱伝導率をもつAlNで形成された
サブマウント102が設けられ、このサブマウント10
2上に、所定波長のレーザ光L100を出力する半導体
レーザ素子103が設けられる。また、キャリア101
上には、AlNで形成されたサブマウント104が設け
られ、さらにこのサブマウント104上に、半導体レー
ザ素子の温度を計測するサーミスタ105が設けられ
る。
FIG. 16 is a perspective view showing a schematic structure of a conventional semiconductor laser device. 16, in this semiconductor laser device, a submount 102 made of AlN having an insulating property and a high thermal conductivity is provided on a carrier 101 made of CuW.
A semiconductor laser element 103 that outputs a laser beam L100 having a predetermined wavelength is provided on the laser light source 2. Also, the carrier 101
A submount 104 made of AlN is provided on the upper side, and a thermistor 105 for measuring the temperature of the semiconductor laser element is further provided on the submount 104.

【0005】半導体レーザ素子103とサブマウント1
02とは、金属薄膜102aを介して接合される。この
金属薄膜102aは、Ti/Pt/Auがそれぞれ60
nm/200nm/600nmの膜厚でメタライズさ
れ、その上にメタライズされたAuSnなどのハンダ材
によって、半導体レーザ素子103とサブマウント10
2が接合される。また、サーミスタ105とサブマウン
ト104との間も同様に、金属薄膜104aを介して接
合される。
Semiconductor laser device 103 and submount 1
02 is bonded via the metal thin film 102a. The metal thin film 102a has a Ti / Pt / Au content of 60, respectively.
nm / 200 nm / 600 nm of metallized film and the metallized solder material such as AuSn is used to form the semiconductor laser element 103 and the submount 10.
Two are joined. In addition, the thermistor 105 and the submount 104 are similarly bonded via the metal thin film 104a.

【0006】半導体レーザ素子103は、サブマウント
102と接合する面にp側電極を有し、他方の上面にn
側電極を有する。また、半導体レーザ素子103は、主
に熱を発生する活性層をサブマウント102側近傍に配
置した、いわゆるジャンクションダウンで固定される。
n側電極は、Auのワイヤ106aによってマイナス電
極がリードされる。p側電極は、金属薄膜102aおよ
びAuのワイヤ106bを介してプラス電極側のキャリ
ア101にリードされる。
The semiconductor laser device 103 has a p-side electrode on the surface to be joined to the submount 102 and an n-side electrode on the other upper surface.
It has a side electrode. Further, the semiconductor laser element 103 is fixed by so-called junction down in which an active layer that mainly generates heat is arranged near the submount 102 side.
The negative electrode of the n-side electrode is led by the Au wire 106a. The p-side electrode is lead to the carrier 101 on the positive electrode side through the metal thin film 102a and the Au wire 106b.

【0007】これによって、サブマウント102は、半
導体レーザ素子103の絶縁を確保するとともに、半導
体レーザ素子103のヒートシンクとして機能する。ま
た、サブマウント102は、キャリア101の下部にA
uSnはんだによって接合される図示しないCuWのベ
ースに接合され、このベース下部に設けられた図示しな
いペルチェモジュールが、サーミスタ105によって検
出された温度に応じて半導体レーザ素子103の温度制
御を行なう。
As a result, the submount 102 ensures the insulation of the semiconductor laser device 103 and also functions as a heat sink for the semiconductor laser device 103. In addition, the submount 102 is attached to the lower part of the carrier 101
A Peltier module (not shown) joined to a CuW base (not shown) joined by uSn solder controls the temperature of the semiconductor laser element 103 according to the temperature detected by the thermistor 105.

【0008】なお、サーミスタ105も、半導体レーザ
素子103と同様に、サブマウント104によってキャ
リア101から絶縁され、熱伝導性の高い、サブマウン
ト102、キャリア101およびサブマウント104を
介して半導体レーザ素子103の温度を検出する。
As with the semiconductor laser device 103, the thermistor 105 is also insulated from the carrier 101 by the submount 104, and the semiconductor laser device 103 via the submount 102, the carrier 101 and the submount 104, which has high thermal conductivity. Detects the temperature of.

【0009】[0009]

【特許文献1】特開2000−340878号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340878

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したD
WDM伝送システムにおいては、中継器の間隔を長くす
るために、信号光源のレーザ光の大出力化が要望されて
いる。また、光ファイバ増幅器の増幅能力を向上させる
ために、励起用光源に使用される半導体レーザ装置の大
出力化が要望されている。
By the way, the above-mentioned D
In the WDM transmission system, in order to increase the distance between the repeaters, it is required to increase the output power of the laser light of the signal light source. Further, in order to improve the amplification capability of the optical fiber amplifier, it is required to increase the output of the semiconductor laser device used as the pumping light source.

【0011】半導体レーザ装置においてレーザ光の大出
力化を実現するには、半導体レーザ素子103のキャビ
ティ長を大きくすることと、放熱性を向上させることが
有効な手段であることが知られている。但し、キャビテ
ィ長の増大は発熱の増大を招くため、結局は放熱性の向
上が大出力化を実現する鍵となる。
It is known that increasing the cavity length of the semiconductor laser element 103 and improving the heat dissipation are effective means for realizing a large output of laser light in the semiconductor laser device. . However, an increase in cavity length leads to an increase in heat generation, and ultimately improvement in heat dissipation is the key to achieving higher output.

【0012】そこで、上記したサブマウント102を放
熱性の高いダイヤモンド等の材料で形成したり、半導体
レーザ素子103を上記したジャンクションダウンで配
置したりして放熱効率を高めている。
Therefore, the submount 102 described above is formed of a material having a high heat dissipation property such as diamond, or the semiconductor laser element 103 is arranged with the above junction down to enhance the heat dissipation efficiency.

【0013】しかしながら、ダイヤモンド等のサブマウ
ント102と半導体レーザ素子103との線膨張係数の
違いによって、半導体レーザ素子103における発熱と
サブマウント102による冷却とが繰り返されるうち
に、半導体レーザ素子103の特性劣化や破損が生じる
という問題があった。
However, due to the difference in the linear expansion coefficient between the submount 102 such as diamond and the semiconductor laser element 103, the characteristics of the semiconductor laser element 103 are repeated while the heat generation and cooling by the submount 102 are repeated in the semiconductor laser element 103. There was a problem of deterioration and damage.

【0014】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、半導体レーザ素子103とサブマウント102とに
介在する上記金属薄膜102a等の構造を工夫すること
によって、線膨張係数の違いにより生じる歪を緩和さ
せ、キャビティ長の大きな半導体レーザ素子を用いて高
出力化を図りつつ長寿命化と安定化を実現する半導体レ
ーザ装置および半導体レーザモジュールを提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and by devising the structure of the metal thin film 102a and the like interposed between the semiconductor laser element 103 and the submount 102, distortion caused by a difference in linear expansion coefficient is generated. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device and a semiconductor laser module that are relaxed and achieve a high output by using a semiconductor laser element having a large cavity length while achieving a long life and stabilization.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1にかかる半導体レーザ装置は、活性層に電
流を注入するための第1電極層(後述するn側電極層1
8に相当する。)と第2電極層で挟まれた半導体レーザ
素子と、前記第2電極層(後述するp側電極層16に相
当する。)の表面に形成された第1金属薄膜層(後述す
る金属薄膜15に相当する。)と、絶縁性かつ高熱伝導
性を有するとともに、表面に第2金属薄膜層(後述する
金属薄膜13に相当する。)が形成されたサブマウント
(後述するサブマウント12に相当する。)と、前記第
1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合するための
ハンダ層(後述するハンダ層14に相当する。)と、を
備え、前記第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハン
ダ層および前記第2金属薄膜層は、それぞれAuを主成
分とし、各厚みの総計が5〜25μmであることを特徴
としている。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to a first aspect of the present invention comprises a first electrode layer (n-side electrode layer 1 to be described later) for injecting a current into an active layer.
Equivalent to 8. ) And a second electrode layer, and a first metal thin film layer (metal thin film 15 described later) formed on the surface of the second electrode layer (corresponding to a p-side electrode layer 16 described later). Corresponding to a submount (corresponding to a submount 12 described later) having a second metal thin film layer (corresponding to a metal thin film 13 described below) formed on the surface thereof while having insulation and high thermal conductivity. .) And a solder layer (corresponding to a solder layer 14 to be described later) for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer to each other, and the second electrode layer and the first electrode layer. Each of the metal thin film layer, the solder layer, and the second metal thin film layer contains Au as a main component, and the total thickness is 5 to 25 μm.

【0016】また、請求項2にかかる半導体レーザ装置
は、活性層に電流を注入するための第1電極層と第2電
極層で挟まれた半導体レーザ素子と、前記第2電極層の
表面に形成された第1金属薄膜層と、絶縁性かつ高熱伝
導性を有するとともに、表面に第2金属薄膜層が形成さ
れたサブマウントと、前記第1金属薄膜層と前記第2金
属薄膜層とを接合するためのハンダ層と、を備え、前記
第1金属薄膜層が、前記第2電極層の端から所定幅内側
に入った位置を外縁とする内側領域に形成されたことを
特徴としている。
According to a second aspect of the semiconductor laser device, a semiconductor laser element sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, and a surface of the second electrode layer are provided. The formed first metal thin film layer, a submount having an insulating property and high thermal conductivity, and a second metal thin film layer formed on the surface thereof, the first metal thin film layer and the second metal thin film layer. A solder layer for joining, and the first metal thin film layer is formed in an inner region having an outer edge at a position inside a predetermined width from an end of the second electrode layer.

【0017】また、請求項3にかかる半導体レーザ装置
は、活性層に電流を注入するための第1電極層と第2電
極層で挟まれた半導体レーザ素子と、前記第2電極層の
表面に形成された第1金属薄膜層と、絶縁性かつ高熱伝
導性を有するとともに、表面に第2金属薄膜層が形成さ
れたサブマウントと、前記第1金属薄膜層と前記第2金
属薄膜層とを接合するためのハンダ層と、を備え、前記
活性層と前記第2電極層との間の距離が、前記活性層と
前記第1電極層との間の距離よりも小さくかつ熱膨張に
よって前記活性層が受ける応力を最小限にする距離であ
ることを特徴としている。
According to a third aspect of the semiconductor laser device, a semiconductor laser element sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into the active layer, and a surface of the second electrode layer are provided. The formed first metal thin film layer, a submount having an insulating property and high thermal conductivity, and a second metal thin film layer formed on the surface thereof, the first metal thin film layer and the second metal thin film layer. A solder layer for joining, wherein the distance between the active layer and the second electrode layer is smaller than the distance between the active layer and the first electrode layer, and the active layer is activated by thermal expansion. It is characterized by a distance that minimizes the stress experienced by the layers.

【0018】また、請求項4にかかる半導体レーザ装置
は、活性層に電流を注入するための第1電極層と第2電
極層で挟まれた半導体レーザ素子と、前記第2電極層の
表面に形成された第1金属薄膜層と、絶縁性かつ高熱伝
導性を有するとともに、表面に第2金属薄膜層が形成さ
れたサブマウントと、前記第1金属薄膜層と前記第2金
属薄膜層とを接合するためのハンダ層と、を備え、前記
第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハンダ層および
前記第2金属薄膜層が、それぞれAuを主成分とし、各
厚みの総計が5〜25μmであり、前記第1金属薄膜層
が、前記第2電極層の端から所定幅内側に入った位置を
外縁とする内側領域に形成されたことを特徴としてい
る。
According to a fourth aspect of the semiconductor laser device, a semiconductor laser element sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, and a surface of the second electrode layer. The formed first metal thin film layer, a submount having an insulating property and high thermal conductivity, and a second metal thin film layer formed on the surface thereof, the first metal thin film layer and the second metal thin film layer. A solder layer for joining, wherein the second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer and the second metal thin film layer each have Au as a main component, and the total thickness of each is 5 to 5. The thickness is 25 μm, and the first metal thin film layer is formed in an inner region having an outer edge at a position inside a predetermined width from the end of the second electrode layer.

【0019】また、請求項5にかかる半導体レーザ装置
は、活性層に電流を注入するための第1電極層と第2電
極層で挟まれた半導体レーザ素子と、前記第2電極層の
表面に形成された第1金属薄膜層と、絶縁性かつ高熱伝
導性を有するとともに、表面に第2金属薄膜層が形成さ
れたサブマウントと、前記第1金属薄膜層と前記第2金
属薄膜層とを接合するためのハンダ層と、を備え、前記
第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハンダ層および
前記第2金属薄膜層が、それぞれAuを主成分とし、各
厚みの総計が5〜25μmであり、前記活性層と前記第
2電極層との間の距離が、前記活性層と前記第1電極層
との間の距離よりも小さくかつ熱膨張によって前記半導
体レーザ素子が受ける応力を最小限にする距離であるこ
とを特徴としている。
According to a fifth aspect of the semiconductor laser device, a semiconductor laser element sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into the active layer, and a surface of the second electrode layer. The formed first metal thin film layer, a submount having an insulating property and high thermal conductivity, and a second metal thin film layer formed on the surface thereof, the first metal thin film layer and the second metal thin film layer. A solder layer for joining, wherein the second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer and the second metal thin film layer each have Au as a main component, and the total thickness of each is 5 to 5. 25 μm, the distance between the active layer and the second electrode layer is smaller than the distance between the active layer and the first electrode layer, and the stress applied to the semiconductor laser element by thermal expansion is minimized. It is characterized by the distance to limit .

【0020】また、請求項6にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、活性層に電流を注入するため
の第1電極層と第2電極層で挟まれた半導体レーザ素子
と、前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層
と、絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第
2金属薄膜層が形成されたサブマウントと、前記第1金
属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合するためのハン
ダ層と、を備え、前記第2電極層、前記第1金属薄膜
層、前記ハンダ層および前記第2金属薄膜層は、それぞ
れAuを主成分とし、各厚みの総計が5〜25μmであ
り、前記第1金属薄膜層は、前記第2電極層の端から所
定幅内側に入った位置を外縁とする内側領域に形成さ
れ、前記活性層と前記第2電極層との間の距離は、前記
活性層と前記第1電極層との間の距離よりも小さくかつ
熱膨張によって前記半導体レーザ素子が受ける応力を最
小限にする距離であることを特徴としている。
A semiconductor laser device according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor laser device according to the above-mentioned invention, wherein the semiconductor laser device is sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into the active layer, A first metal thin film layer formed on the surface of the electrode layer, a submount having insulation and high thermal conductivity, and a second metal thin film layer formed on the surface, the first metal thin film layer, and the second metal thin film layer. A solder layer for joining with a metal thin film layer, wherein the second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer and the second metal thin film layer each contain Au as a main component and have respective thicknesses. Of 5 to 25 μm, the first metal thin film layer is formed in an inner region having an outer edge at a position inside a predetermined width from the end of the second electrode layer, and the active layer and the second electrode are formed. The distance between the active layer and the first electrode is Is characterized in that a distance to minimize the semiconductor laser element is subjected stress by small and thermal expansion than the distance between the.

【0021】また、請求項7にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記第2電極層は、複数の金
属膜で構成される多層膜であり、当該複数の金属膜のう
ちの少なくとも前記第1金属薄膜層に接触する金属膜が
Auを主成分とすることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above-mentioned invention, the second electrode layer is a multi-layer film composed of a plurality of metal films, and at least the metal film of the plurality of metal films. It is characterized in that the metal film in contact with the first metal thin film layer contains Au as a main component.

【0022】また、請求項8にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記第1金属薄膜層が、Au
を主成分として電解めっき法で形成され、少なくとも1
μmの厚みを有することを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the first metal thin film layer is Au.
Is formed by an electrolytic plating method containing at least 1
It is characterized by having a thickness of μm.

【0023】また、請求項9にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記第1金属薄膜層が、Au
を主成分として電解めっき法で形成され、少なくとも6
5未満のビッカース硬度を有していることを特徴として
いる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the first metal thin film layer is Au.
Is formed by an electrolytic plating method containing at least 6
It is characterized by having a Vickers hardness of less than 5.

【0024】また、請求項10にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第1金属薄膜層が、長
手方向の先端部の一方に凸部を有する平面形状であるこ
とを特徴としている。
Further, a semiconductor laser device according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the first metal thin film layer has a planar shape having a convex portion on one of the longitudinal end portions.

【0025】また、請求項11にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記ハンダ層が、Auを主
成分とするとともに、前記半導体レーザ素子が熱膨張に
よって受ける歪を最小限にする共晶温度を有した組成で
あることを特徴としている。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the eleventh aspect of the present invention, the solder layer contains Au as a main component, and the eutectic crystal that minimizes strain applied to the semiconductor laser element due to thermal expansion. The composition is characterized by having a temperature.

【0026】また、請求項12にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記ハンダ層が、Au:S
n=74〜80:26〜20の組成比のAuSnで形成
されたことを特徴としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the solder layer is Au: S.
It is characterized by being formed of AuSn having a composition ratio of n = 74 to 80:26 to 20.

【0027】また、請求項13にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第2金属薄膜層は、複
数の金属膜で構成される多層膜であり、当該複数の金属
膜のうちの少なくとも一つの金属膜がAuを主成分とす
るとともに当該金属膜の厚みが他の金属膜の厚みの総計
よりも大きいことを特徴としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the second metal thin film layer is a multi-layer film composed of a plurality of metal films, and at least one of the plurality of metal films. One of the metal films is mainly composed of Au, and the thickness of the metal film is larger than the total thickness of the other metal films.

【0028】また、請求項14にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記サブマウントは、ダイ
ヤモンドによって形成されることを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the above-mentioned invention, the semiconductor laser device is characterized in that the submount is made of diamond.

【0029】また、請求項15にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、キャビティ長が800μm
以上であることを特徴としている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the cavity length is 800 μm.
It is characterized by the above.

【0030】また、請求項16にかかる半導体レーザモ
ジュールは、請求項1〜15のいずれか一つに記載の半
導体レーザ装置と、前記半導体レーザ素子の駆動温度を
計測する温度測定素子と、前記温度測定素子から出力さ
れた温度をもとに前記半導体レーザ装置の温度を制御す
る温度制御素子と、を備え、前記温度制御素子の上方に
前記サブマウントが接合され、当該サブマウントを介し
て前記半導体レーザ装置が温度制御されることを特徴と
している。
A semiconductor laser module according to a sixteenth aspect is the semiconductor laser device according to any one of the first to fifteenth aspects, a temperature measuring element for measuring a driving temperature of the semiconductor laser element, and the temperature. A temperature control element for controlling the temperature of the semiconductor laser device based on the temperature output from the measurement element, wherein the submount is bonded above the temperature control element, and the semiconductor is mounted via the submount. The laser device is characterized in that its temperature is controlled.

【0031】また、請求項17にかかる半導体レーザ装
置の製造方法は、半導体レーザ素子を形成する工程と、
前記半導体レーザ素子の面上であってかつ当該半導体レ
ーザ素子が支持台に固定される側に金属薄膜を形成する
工程と、前記金属薄膜に対して熱処理を施す工程と、を
含んだことを特徴としている。
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to a seventeenth aspect of the present invention includes a step of forming a semiconductor laser element,
A step of forming a metal thin film on the surface of the semiconductor laser element and on a side where the semiconductor laser element is fixed to a support, and a step of subjecting the metal thin film to a heat treatment. I am trying.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる半導体レ
ーザ装置および半導体レーザモジュールの実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態
により本発明が限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor laser device and a semiconductor laser module according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

【0033】(実施の形態1)まず、実施の形態1にか
かる半導体レーザ装置について説明する。実施の形態1
にかかる半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の電極
と、緩衝層となる金属薄膜と、導電接着材であるハンダ
層と、配線引き出し層となるサブマウント上の金属薄膜
とがそれぞれAu系の材料を含んで形成され、かつ上記
した順に位置するように配置されたことを特徴としてい
る。
(First Embodiment) First, a semiconductor laser device according to the first embodiment will be described. Embodiment 1
In the semiconductor laser device according to the present invention, the electrodes of the semiconductor laser element, the metal thin film serving as the buffer layer, the solder layer serving as the conductive adhesive, and the metal thin film on the submount serving as the wiring drawing layer are made of Au-based materials. It is characterized in that it is formed to include and is arranged so as to be positioned in the above-mentioned order.

【0034】図1は、実施の形態1にかかる半導体レー
ザ装置の構成を説明するための説明図である。特に、図
1(a)は、半導体レーザ装置の断面図を示し、紙面に
垂直な方向がレーザ出射方向に一致する。また、図1
(b)は、図1(a)のA−A断面図を示す。また、図
2は、図1(b)の斜視図である。図1において、半導
体レーザ装置10は、AlN等で形成されたキャリア1
1上に、絶縁性および高熱伝導率をもつダイヤモンドで
形成されたサブマウント12が設けられ、このサブマウ
ント12上に、所定波長のレーザ光を出力する半導体レ
ーザ素子9が設けられる。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the semiconductor laser device according to the first embodiment. In particular, FIG. 1A shows a sectional view of the semiconductor laser device, and the direction perpendicular to the plane of the drawing coincides with the laser emission direction. Also, FIG.
(B) shows the AA sectional view of FIG. Further, FIG. 2 is a perspective view of FIG. In FIG. 1, a semiconductor laser device 10 includes a carrier 1 formed of AlN or the like.
A submount 12 made of diamond having an insulating property and a high thermal conductivity is provided on the submount 1, and a semiconductor laser element 9 for outputting a laser beam having a predetermined wavelength is provided on the submount 12.

【0035】図1(a)に示すように、半導体レーザ素
子9の一面側にはp側電極層16が形成され、それに対
向する他面側にn側電極層18が形成される。また、p
側電極層16の表面には、金属薄膜15が形成される。
なお、半導体レーザ素子9としては、例えばInP系の
1.48μm帯発振の半導体レーザ素子を用いることが
でき、そのキャビティ長は、高出力を実現するために8
00μm以上であることが好ましい。
As shown in FIG. 1A, a p-side electrode layer 16 is formed on one surface side of the semiconductor laser device 9, and an n-side electrode layer 18 is formed on the other surface side opposite thereto. Also, p
The metal thin film 15 is formed on the surface of the side electrode layer 16.
As the semiconductor laser element 9, for example, an InP-based 1.48 μm band oscillation semiconductor laser element can be used, and its cavity length is 8 to realize high output.
It is preferably at least 00 μm.

【0036】一方、サブマウント12上には金属薄膜1
3が形成される。そして、この金属薄膜13上にハンダ
層14が塗布され、そのハンダ層14を介して、上記し
た金属薄膜15が接着される。これにより、半導体レー
ザ素子9が固定されるとともに、p側電極層16から金
属薄膜13を経由した電極配線の引き出しが可能とな
る。なお、半導体レーザ素子9は、活性層3がp側電極
層16寄りに位置しており、上述したジャンクションダ
ウンの形態で固定される。
On the other hand, the metal thin film 1 is placed on the submount 12.
3 is formed. Then, a solder layer 14 is applied on the metal thin film 13, and the above-mentioned metal thin film 15 is bonded via the solder layer 14. As a result, the semiconductor laser element 9 is fixed, and the electrode wiring can be pulled out from the p-side electrode layer 16 via the metal thin film 13. In the semiconductor laser device 9, the active layer 3 is located closer to the p-side electrode layer 16 and is fixed in the above-mentioned junction-down form.

【0037】ここで、上記した金属薄膜15の形状につ
いて説明する。金属薄膜15は、図1(b)および図2
に示すように、p側電極層16の表面全体に形成される
のではなく、p側電極層16の端から所定の幅d1およ
びd2だけ離間した内側領域に形成される。なお、図中
の縦方向の幅d1と横方向の幅d2は、同じ長さでもよ
いし、異なる長さでもよい。同じ長さである場合は、例
えば25μmとする。また、金属薄膜15と一体となっ
た半導体レーザ素子9をハンダ層14上に固着する際
に、出射端面側を容易に確認できるように、金属薄膜1
5における長手方向の先端部を凸形状19としてもよ
い。
Here, the shape of the above-mentioned metal thin film 15 will be described. The metal thin film 15 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the layer is not formed on the entire surface of the p-side electrode layer 16, but is formed in an inner region separated from the end of the p-side electrode layer 16 by predetermined widths d1 and d2. The vertical width d1 and the horizontal width d2 in the figure may be the same or different. When the lengths are the same, the length is, for example, 25 μm. Further, when the semiconductor laser element 9 integrated with the metal thin film 15 is fixed on the solder layer 14, the metal thin film 1 can be easily confirmed on the emitting end face side.
The tip portion in the longitudinal direction of 5 may have a convex shape 19.

【0038】このように、p側電極層16の表面の外縁
部に金属薄膜15が存在しない領域を形成することによ
り、端部において集中しやすい金属薄膜15の歪を排除
することができ、結果的に、線膨張係数の違いによる応
力を緩和することが可能となる。すなわち、半導体レー
ザ素子9の比較的強度の弱い端面を保護することができ
る。さらに、半導体レーザ素子9の出射端面上に金属薄
膜15が接触しないため、出射端面の劈開を容易にかつ
確実に行なうことができる。
As described above, by forming a region where the metal thin film 15 does not exist on the outer edge of the surface of the p-side electrode layer 16, it is possible to eliminate the strain of the metal thin film 15 which tends to concentrate at the end, and as a result Therefore, the stress due to the difference in linear expansion coefficient can be relaxed. That is, it is possible to protect the end face of the semiconductor laser device 9 which is relatively weak. Furthermore, since the metal thin film 15 does not contact the emitting end face of the semiconductor laser device 9, the emitting end face can be cleaved easily and reliably.

【0039】つぎに、上記したp側電極層16、金属薄
膜15、ハンダ層14および金属薄膜13を形成する各
材料および厚みについて説明する。図2は、半導体レー
ザ素子9とサブマウント12との間の接合部分の拡大図
である。なお、図2において、図1と共通する部分には
同一の符号を付してここではその説明を省略する。
Next, each material and thickness for forming the p-side electrode layer 16, the metal thin film 15, the solder layer 14 and the metal thin film 13 will be described. FIG. 2 is an enlarged view of a joint portion between the semiconductor laser device 9 and the submount 12. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted here.

【0040】図2において、p側電極層16は、複数の
金属膜が積層された多層構造であり、少なくとも金属薄
膜15と接触する金属膜はAuを含んで形成される。図
中に示すp側電極層16は、例として、5つの金属膜a
1〜a5によって構成されている。なお、これら複数の
金属膜は、隣接する金属膜の材料が異なれば、他の金属
膜間で同じ材料を用いても良い。例えば、金属膜a1と
a5をともにAuで形成することができる。
In FIG. 2, the p-side electrode layer 16 has a multi-layer structure in which a plurality of metal films are laminated, and at least the metal film which is in contact with the metal thin film 15 is formed containing Au. The p-side electrode layer 16 shown in the figure is, for example, five metal films a.
1 to a5. Note that these metal films may use the same material for other metal films as long as the materials of the adjacent metal films are different. For example, both the metal films a1 and a5 can be formed of Au.

【0041】また、これら複数の金属膜は、金属膜間で
のエレクトロマイグレーションによる劣化を防止できる
組成の組み合わせであり、かつその厚みの総計、すなわ
ちp側電極層16の厚みh4が熱抵抗や電気抵抗を最小
限とする値になるように形成するのが好ましい。例え
ば、p側電極層16の厚みh4を0.5μm以下とす
る。
The plurality of metal films are a combination of compositions capable of preventing deterioration due to electromigration between the metal films, and the total thickness thereof, that is, the thickness h4 of the p-side electrode layer 16 is the thermal resistance or the electrical resistance. It is preferable to form it so as to have a value that minimizes resistance. For example, the thickness h4 of the p-side electrode layer 16 is 0.5 μm or less.

【0042】金属薄膜15は、Auを用いて電解めっき
法によって形成される。このように、金属薄膜15を、
上記したp側電極層16の最表面の金属層と同じ材料で
あるAuで形成することによって、p側電極層16との
接合状態を安定に保つことができる。また、Au(特に
純金)は柔らかい上に、電気抵抗が低く、さらに電解め
っき法で得られた膜は、スパッタリングや蒸着法よりも
きめが粗いため、ハンダ層14との接着においてクッシ
ョン材としても機能させることかできる。すなわち、金
属薄膜15と一体になった半導体レーザ素子9を、ハン
ダ層14を介してサブマウント12上に固着する際に、
サブマウント12側への加圧によって受ける半導体レー
ザ素子9の負荷を分散させることができる。これによ
り、固着時における半導体レーザ素子9の破損を防止す
ることができる。なお、金属薄膜15の厚みh3は、上
記したクッション機能を確保しつつ、熱抵抗や電気抵抗
が大幅に増大しない程度の値とするのが好ましい。具体
的には、金属薄膜15の厚みh3は少なくとも1μm以
上であるのが好ましく、特に2〜9μmの範囲内である
のが好ましい。さらに、発明者は、この範囲で金属薄膜
15の厚みh3の最適な値が6μmであることを見出し
た。
The metal thin film 15 is formed by electrolytic plating using Au. In this way, the metal thin film 15 is
By forming the same metal as the outermost metal layer of the p-side electrode layer 16 from Au, it is possible to stably maintain the bonding state with the p-side electrode layer 16. Further, Au (particularly pure gold) is soft and has low electric resistance, and the film obtained by the electrolytic plating method has a rougher texture than that by the sputtering or vapor deposition method. You can make it work. That is, when fixing the semiconductor laser element 9 integrated with the metal thin film 15 onto the submount 12 via the solder layer 14,
It is possible to disperse the load of the semiconductor laser device 9 that is applied by the pressure applied to the submount 12 side. As a result, it is possible to prevent the semiconductor laser element 9 from being damaged when it is fixed. The thickness h3 of the metal thin film 15 is preferably set to a value that does not significantly increase thermal resistance or electric resistance while ensuring the cushioning function described above. Specifically, the thickness h3 of the metal thin film 15 is preferably at least 1 μm or more, and particularly preferably in the range of 2 to 9 μm. Further, the inventor has found that the optimum value of the thickness h3 of the metal thin film 15 is 6 μm in this range.

【0043】ここで、この半導体レーザ装置の製造方法
として、電解めっき法によって金属薄膜15を形成した
後に、金属薄膜15に対して熱処理を施す工程を含め
る。この熱処理工程によって、金属薄膜15を構成する
Auのグレインサイズが大きくなり、上記したクッショ
ン効果が高められる。
Here, as a method of manufacturing this semiconductor laser device, a step of forming a metal thin film 15 by electrolytic plating and then subjecting the metal thin film 15 to a heat treatment is included. By this heat treatment step, the grain size of Au forming the metal thin film 15 is increased, and the cushioning effect described above is enhanced.

【0044】導電接着材となるハンダ層14は、Au系
の例えばAuSnで形成される。特に、Au系の材料は
上記したように柔らかく電気抵抗も低いため、金属薄膜
15と同様なクッション機能を持たせるために厚くする
ことができ、歪緩和に適する。また、ハンダ層14は、
その材料の組成によって共晶温度が変わるが、共晶温度
が高くなると、すなわち冷却(常温)までの温度差が大
きいと、半導体レーザ素子9とサブマウント12との熱
膨張差も大きくなり、半導体レーザ素子9に与える歪も
大きくなってしまう。そこで、共晶温度が小さくなるよ
うに、ハンダ層14の組成を決定するのが好ましい。例
えば、ハンダ層14としてAuSnを用いた場合には、
Au:Sn=74〜80:26〜20の割合とするのが
好ましい。
The solder layer 14 serving as a conductive adhesive material is formed of Au-based material such as AuSn. In particular, since the Au-based material is soft and has a low electric resistance as described above, it can be thickened to have the same cushioning function as the metal thin film 15, and is suitable for strain relaxation. Also, the solder layer 14 is
Although the eutectic temperature changes depending on the composition of the material, if the eutectic temperature increases, that is, if the temperature difference up to cooling (normal temperature) is large, the difference in thermal expansion between the semiconductor laser element 9 and the submount 12 also becomes large, and the semiconductor The strain given to the laser element 9 also becomes large. Therefore, it is preferable to determine the composition of the solder layer 14 so that the eutectic temperature becomes low. For example, when AuSn is used as the solder layer 14,
It is preferable to set the ratio of Au: Sn = 74 to 80:26 to 20.

【0045】ハンダ層14の厚みは、電気抵抗や熱抵抗
が最小となり、かつ十分な導電機能と接着機能を果たす
だけの厚みとするのが好ましい。例えば、ハンダ層14
としてAuSnを用いた場合、半導体レーザ素子9を固
着させる直前の塗布状態において3.5μm±20%
(2.8〜4.2μm)とし、固着後の厚みh2を1μ
m程度とする。
It is preferable that the thickness of the solder layer 14 is such that electric resistance and thermal resistance are minimized and a sufficient conductive function and adhesive function are fulfilled. For example, the solder layer 14
When AuSn is used as the material, 3.5 μm ± 20% in the coating state immediately before fixing the semiconductor laser element 9
(2.8 to 4.2 μm), and the thickness h2 after fixation is 1 μm.
It is about m.

【0046】金属薄膜13は、複数の金属膜が積層され
た多層構造であり、Auを含んだ金属膜を含んで形成さ
れる。図中に示す金属薄膜13は、例として、4つの金
属膜c1〜c4によって構成されており、例えば金属膜
c3がAuである。なお、これら複数の金属膜は、隣接
する金属膜の材料が異なれば、他の金属膜間で同じ材料
を用いても良い。例えば、金属膜c2とc4をともにP
tで形成することができる。
The metal thin film 13 has a multi-layer structure in which a plurality of metal films are laminated, and is formed by including a metal film containing Au. The metal thin film 13 shown in the figure is constituted by four metal films c1 to c4, for example, and the metal film c3 is Au, for example. Note that these metal films may use the same material for other metal films as long as the materials of the adjacent metal films are different. For example, if the metal films c2 and c4 are both P
can be formed at t.

【0047】また、これら複数の金属膜は、金属膜間で
のエレクトロマイグレーションによる劣化を防止できる
組成の組み合わせであり、かつAuを含んだ金属膜の厚
みを、他の金属膜の厚みの総計よりも大きくなるように
形成されるのが好ましい。例えば、上記例では、金属膜
c3の厚みを2μmとし、他の金属膜c1,c2,c4
の厚みの総計を0.5μm程度とする。このように、金
属薄膜13においても、主材料をAuとすることによ
り、上記した低電気抵抗やクッション機能の利点を享受
することができる。
The plurality of metal films are a combination of compositions capable of preventing deterioration due to electromigration between the metal films, and the thickness of the metal film containing Au is calculated from the total thickness of the other metal films. Is also preferably formed so as to be large. For example, in the above example, the thickness of the metal film c3 is set to 2 μm, and the other metal films c1, c2 and c4 are used.
The total thickness is about 0.5 μm. As described above, also in the metal thin film 13, by using Au as the main material, it is possible to enjoy the advantages of the low electric resistance and the cushion function described above.

【0048】以上、p側電極層16、金属薄膜15、ハ
ンダ層14および金属薄膜13の各厚みについて説明し
たが、これらp側電極層16、金属薄膜15、ハンダ層
14および金属薄膜13の厚みの総計hhについても、
サブマウント12の放熱効果が十分に引き出せる程度
に、5〜25μmの範囲であることが好ましい。なお、
n側電極層18についても、複数の異なる金属膜を積層
して構成されるのが望ましい。
Although the thicknesses of the p-side electrode layer 16, the metal thin film 15, the solder layer 14 and the metal thin film 13 have been described above, the thicknesses of the p-side electrode layer 16, the metal thin film 15, the solder layer 14 and the metal thin film 13 are described. For the total hh of
The thickness is preferably in the range of 5 to 25 μm so that the heat dissipation effect of the submount 12 can be sufficiently brought out. In addition,
The n-side electrode layer 18 is also preferably configured by laminating a plurality of different metal films.

【0049】また、図2に示すようなジャンクションダ
ウンにおいて、活性層3とp側電極層16との間の幅h
5は、ジャンクションダウンの効果、すなわちサブマウ
ント12による放熱効果を享受しつつ、かつ熱歪による
影響が及ぼされない程度とするのが好ましい。具体的に
は、発明者は、活性層3とp側電極層16との間の幅h
5の最適な値として4μmであることを見出した。
Further, in the junction down as shown in FIG. 2, the width h between the active layer 3 and the p-side electrode layer 16 is increased.
It is preferable that the number 5 is such that the effect of junction down, that is, the heat dissipation effect of the submount 12 is enjoyed and the influence of thermal strain is not exerted. Specifically, the inventor has found that the width h between the active layer 3 and the p-side electrode layer 16 is h.
It was found that the optimum value of 5 was 4 μm.

【0050】また、上述したように、金属薄膜15のク
ッション機能に影響を及ぼすパラメータの一つは、金属
のグレインサイズであり、半導体レーザ素子9とサブマ
ウント12との間におけるクッション機能と放熱効果を
増加させるには、そのグレインサイズは大きい方が望ま
しい。
As described above, one of the parameters that affects the cushioning function of the metal thin film 15 is the grain size of the metal, and the cushioning function and the heat radiation effect between the semiconductor laser device 9 and the submount 12 are provided. In order to increase, the larger grain size is desirable.

【0051】図4は、どんな熱処理も施されていない場
合(焼結なし)の金属薄膜15の微視画像である。図4
で見られるように、金属薄層15のグレインサイズは2
0μmよりもかなり小さい。本発明者らは、上記熱処理
工程において、焼結する温度と金属薄膜15のグレイン
サイズとの関係を知るために実験を行った。
FIG. 4 is a microscopic image of the metal thin film 15 when not subjected to any heat treatment (no sintering). Figure 4
As seen in, the grain size of the thin metal layer 15 is 2
It is much smaller than 0 μm. The present inventors conducted an experiment in the heat treatment step in order to know the relationship between the sintering temperature and the grain size of the metal thin film 15.

【0052】図5〜9は、順に、焼結温度を100℃、
200℃、300℃、360℃、420℃とした場合
の、金属薄膜15のグレインサイズを示す微視画像であ
る。ここで、グレインサイズは、画像上においてある方
向に1本の直線を引くことで測定することかできる。例
えば図9において、水平方向に直線を引き、その直線を
交差するグレインを数えた後、直線の長さをそのグレイ
ン数で除算すればグレインサイズを得ることができる。
5 to 9 show the sintering temperature at 100 ° C.,
6 is a microscopic image showing the grain size of the metal thin film 15 at 200 ° C., 300 ° C., 360 ° C., and 420 ° C. Here, the grain size can be measured by drawing one straight line in a certain direction on the image. For example, in FIG. 9, a grain size can be obtained by drawing a straight line in the horizontal direction, counting the grains that intersect the straight line, and then dividing the length of the straight line by the number of grains.

【0053】図5〜9で示されるように、焼結温度が増
加するに従って、グレインサイズも増加する。特に、焼
結温度が100℃と200℃の間では、図5と図6で示
されるように、グレインサイズを決定する縁が増加して
いるのがよくわかる。特に、図7で示されるように、焼
結温度が300℃である場合、金属薄膜の境界において
早期な結晶化が観測され、より大きなグレインサイズを
得ることができる。図8と図9では、さらに再結晶化が
観測される。これら結果から、発明者等は、金属薄膜1
5のクッション機能を効果的にするためには、300℃
以上の焼結温度で熱処理するのが好ましいことがわかっ
た。
As shown in FIGS. 5-9, as the sintering temperature increases, so does the grain size. Especially, when the sintering temperature is between 100 ° C. and 200 ° C., as shown in FIGS. 5 and 6, it can be clearly seen that the edge that determines the grain size is increased. In particular, as shown in FIG. 7, when the sintering temperature is 300 ° C., early crystallization is observed at the boundary of the metal thin film, and a larger grain size can be obtained. Further recrystallization is observed in FIGS. 8 and 9. From these results, the inventors have found that the metal thin film 1
To make the cushion function of 5 effective, 300 ° C
It has been found that heat treatment at the above sintering temperature is preferable.

【0054】図10と図11は、焼結効果を半導体レー
ザ装置の熱応力によって例証するためのグラフである。
特に、図10は、半導体レーザ装置10において、金属
薄膜15の焼結なしで325℃から25℃に冷却した際
の、活性層の領域からの距離と応力との関係を示す。ま
た、図11は、金属薄膜15を1分間400℃で焼結し
た後に図10を得た際の同条件で冷却した際の、活性層
の領域からの距離と応力との関係を示す。
10 and 11 are graphs for illustrating the sintering effect by the thermal stress of the semiconductor laser device.
In particular, FIG. 10 shows the relationship between the distance from the region of the active layer and the stress when the semiconductor laser device 10 is cooled from 325 ° C. to 25 ° C. without sintering the metal thin film 15. Further, FIG. 11 shows the relationship between the distance from the region of the active layer and the stress when the metal thin film 15 is sintered at 400 ° C. for 1 minute and then cooled under the same conditions as in FIG.

【0055】さらに、図10と図11は、それぞれ金属
薄膜15の厚さh3がそれぞれ1μmと6μmである場
合の応力データを含んでいる。図10で見られるよう
に、焼結なしでは、金属薄膜15の厚さh3が1μmの
半導体レーザ装置の場合、その活性領域の応力は58.
212MPaであり、金属薄膜15の厚さh3が6μm
の半導体レーザ装置の場合、その活性領域の応力は5
4.684MPaであった。一方、図11で見られるよ
うに、焼結ありでは、金属薄膜15の厚さh3が1μm
の半導体レーザ装置の場合、その活性領域の応力は5
5.55MPaであり、金属薄膜15の厚さh3が6μ
mの半導体レーザ装置の場合、その活性領域の応力は4
6.37MPaであった。これら結果から、焼結処理に
よって、活性領域の中心の応力は、金属薄膜15の厚さ
h3が1μmである場合と6μmである場合とでともに
減少することがわかった。これは、金属薄膜15のグレ
インサイズが、焼結処理によって、例えば図9に示した
ような状態となり、クッション機能をより効果的に発現
させることを意味する。
Further, FIGS. 10 and 11 include stress data when the thickness h3 of the metal thin film 15 is 1 μm and 6 μm, respectively. As shown in FIG. 10, without sintering, in the case of a semiconductor laser device in which the thickness h3 of the metal thin film 15 is 1 μm, the stress in its active region is 58.
212 MPa and the thickness h3 of the metal thin film 15 is 6 μm
In the case of the semiconductor laser device of, the stress in the active region is 5
It was 4.684 MPa. On the other hand, as shown in FIG. 11, with sintering, the thickness h3 of the metal thin film 15 is 1 μm.
In the case of the semiconductor laser device of, the stress in the active region is 5
5.55 MPa, the thickness h3 of the metal thin film 15 is 6μ
In the case of a semiconductor laser device of m, the stress in its active region is 4
It was 6.37 MPa. From these results, it was found that the stress at the center of the active region was reduced by the sintering treatment both when the thickness h3 of the metal thin film 15 was 1 μm and when it was 6 μm. This means that the grain size of the metal thin film 15 is brought into the state as shown in FIG. 9 by the sintering process, and the cushion function is more effectively exhibited.

【0056】また、図10は、金属薄膜15の厚さh3
が1μmである場合と6μmである場合とにおいて弾性
変形のシミュレーション結果を示し、図11は、塑性変
形のシミュレーション結果についても示している。すな
わち、グレインサイズがより大きくなれば、塑性変形の
寄与が大きくなり、より応力は減少するが、グレインサ
イズが小さいままでは、弾性変形の寄与が大きくなるた
めに応力は減少しない。また、本発明のように、金属薄
膜15の厚さh3が6μmのように十分大きい場合に
は、焼結処理によって、その応力が54.684MPa
から46.27MPaへと大きく減少する。
Further, FIG. 10 shows the thickness h3 of the metal thin film 15.
Shows a simulation result of elastic deformation in the case of 1 μm and a case of 6 μm, and FIG. 11 also shows a simulation result of plastic deformation. That is, when the grain size is larger, the contribution of plastic deformation is larger and the stress is further reduced, but when the grain size is small, the stress is not reduced because the contribution of elastic deformation is large. When the thickness h3 of the metal thin film 15 is sufficiently large as 6 μm as in the present invention, the stress is 54.6884 MPa due to the sintering treatment.
To 46.27 MPa.

【0057】図12は、金材料についてのビッカース硬
度と焼結温度との関係を示すグラフである。なお、図1
2を得るために、各サンプルは、10重量グラムの負荷
を15秒間保持する条件の下で、2つのポイントで測定
された。図12で見られるように、焼結温度の増加に従
って硬度は減少する。この結果から、上記した300℃
以上の焼結温度では、金属薄膜15の硬度は65HV以
下となることがわかる。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between Vickers hardness and sintering temperature for gold materials. Note that FIG.
To obtain 2, each sample was measured at two points under the condition of holding a 10 gram load for 15 seconds. As seen in FIG. 12, the hardness decreases with increasing sintering temperature. From this result, above 300 ℃
It can be seen that at the above sintering temperature, the hardness of the metal thin film 15 becomes 65 HV or less.

【0058】図13は、本実施の形態にかかる半導体レ
ーザ装置と従来の半導体レーザ装置の熱衝撃(ヒートシ
ョック)試験の結果を示す図である。具体的には、図1
3(a)が、金属薄膜15の厚さh3が6μmである1
0個の半導体レーザ装置のサンプルに対して、−40℃
と85℃の間で100サイクル分の加熱および冷却を行
った結果である。また、図13(b)が、金属薄膜15
を持たない5個の半導体レーザ装置のサンプルに対し
て、図13(a)と同様なヒートショックを行って結果
である。
FIG. 13 is a diagram showing the results of thermal shock tests of the semiconductor laser device according to the present embodiment and the conventional semiconductor laser device. Specifically, FIG.
3 (a), the thickness h3 of the metal thin film 15 is 6 μm 1
-40 ° C for 0 semiconductor laser device samples
It is a result of performing heating and cooling for 100 cycles between and 85 ° C. Further, FIG. 13B shows a metal thin film 15
The results are obtained by applying the same heat shock as in FIG. 13A to five samples of the semiconductor laser device having no.

【0059】図13(a)と図13(b)に示されるよ
うに、金材料を含んだ金属薄膜15を有する半導体レー
ザ装置は、そのような金属薄膜15を有していない半導
体レーザ装置と比較して、ヒートショック試験後の光出
力の変化幅が小さいことがわかる。これは、金材料を含
んだ金属薄膜15の存在によって、半導体レーザ装置の
特性劣化が低減されることを意味する。すなわち、本実
施の形態にかかる半導体レーザ装置は、長期使用後にお
いても光出力特性が安定している。
As shown in FIGS. 13A and 13B, a semiconductor laser device having a metal thin film 15 containing a gold material is a semiconductor laser device having no such metal thin film 15. By comparison, it can be seen that the change width of the light output after the heat shock test is small. This means that the presence of the metal thin film 15 containing the gold material reduces the characteristic deterioration of the semiconductor laser device. That is, the semiconductor laser device according to the present embodiment has stable light output characteristics even after long-term use.

【0060】図14は、上記金属薄膜15に対する熱処
理(焼結)を示すフローチャートである。図14におい
て、まず、p側電極層の形成、基板研磨、n側電極層の
形成を経た半導体レーザ素子を準備する(ステップS1
01)。そして、その半導体レーザ素子のp側電極層上
に、図1(b)および図2で示したような金属薄膜15
を電解めっき法で形成する(ステップS102)。特
に、この金属薄膜15の厚みは、少なくとも1μmであ
り、好ましくは2μm〜9μmである。また、この金属
薄膜15は、上述したように、少なくとも1つの薄膜が
金材料を含んでいれば、複数の金属薄膜で構成されてい
てもよい。
FIG. 14 is a flow chart showing the heat treatment (sintering) for the metal thin film 15. In FIG. 14, first, a semiconductor laser device is prepared after the formation of a p-side electrode layer, substrate polishing, and formation of an n-side electrode layer (step S1).
01). Then, on the p-side electrode layer of the semiconductor laser device, the metal thin film 15 as shown in FIG. 1B and FIG.
Are formed by electrolytic plating (step S102). In particular, the metal thin film 15 has a thickness of at least 1 μm, preferably 2 μm to 9 μm. Further, as described above, the metal thin film 15 may be composed of a plurality of metal thin films as long as at least one thin film contains a gold material.

【0061】つぎに、上記金属薄膜15が形成された半
導体レーザ素子に対して、所定時間、所定温度で熱処理
を施す(ステップS103)。この熱処理は、室温から
特定の温度まで徐々に加熱する加熱炉内で実行され、例
えば数十秒間その特定の温度で保持される。加熱炉内で
特定の時間加熱された後は、室温まで冷却される(ステ
ップS104)。なお、半導体レーザ装置を加熱するこ
とができれば、加熱炉以外の装置を用いてもよい。
Next, the semiconductor laser device having the metal thin film 15 formed thereon is heat-treated at a predetermined temperature for a predetermined time (step S103). This heat treatment is performed in a heating furnace that gradually heats from room temperature to a specific temperature, and is held at the specific temperature for several tens of seconds, for example. After being heated for a specific time in the heating furnace, it is cooled to room temperature (step S104). An apparatus other than the heating furnace may be used as long as the semiconductor laser apparatus can be heated.

【0062】冷却が終わった状態では、上記した金属薄
膜は、大きなグレインサイズで形成されており、上述し
たように効果的なクッション機能を有する。ここで、従
来の方法では、p側電極層は、形成された後に単独で焼
結され、その後に基板が研磨される。また、n側電極層
についても同様に、形成後に単独で焼結される。そし
て、最終的に、すべての要素が、半導体レーザ装置を形
成するために一緒に接着される。これに対して、本半導
体レーザ装置の製造方法では、焼結処理が行なわれてい
ないp側電極層とn側電極層とともに、金属薄膜の焼結
処理が行なわれるので、基板の研磨後の工程数が従来よ
りも減少している。換言すれば、本方法では、p側電極
層とn側電極層をそれぞれ単独で焼結させる工程を排除
することが可能になった。
After cooling, the metal thin film is formed with a large grain size and has an effective cushioning function as described above. Here, in the conventional method, the p-side electrode layer is formed and then sintered alone, and then the substrate is polished. Similarly, the n-side electrode layer is also independently sintered after being formed. And finally, all the elements are glued together to form a semiconductor laser device. On the other hand, in the present semiconductor laser device manufacturing method, since the metal thin film is sintered together with the p-side electrode layer and the n-side electrode layer which have not been sintered, the steps after the polishing of the substrate are performed. The number is decreasing than before. In other words, this method makes it possible to eliminate the step of sintering the p-side electrode layer and the n-side electrode layer independently.

【0063】以上に説明したとおり、実施の形態1にか
かる半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子9の
p側電極層16とサブマウント12との間であって、p
側電極層16の端から所定幅分離れた内側領域に金属薄
膜15が設けられるので、半導体レーザ素子9の端部に
与える熱応力の影響を低減させることができ、活性層3
で生じた熱や半導体レーザ素子9をサブマウント12上
に固着する際に生じる熱を起因とした半導体レーザ素子
9の劣化の助長や破損を防止することができる。
As described above, according to the semiconductor laser device of the first embodiment, between the p-side electrode layer 16 of the semiconductor laser element 9 and the submount 12,
Since the metal thin film 15 is provided in the inner region separated from the end of the side electrode layer 16 by a predetermined width, it is possible to reduce the influence of thermal stress exerted on the end portion of the semiconductor laser device 9, and the active layer 3
It is possible to prevent the deterioration and damage of the semiconductor laser element 9 due to the heat generated in step 1 and the heat generated when the semiconductor laser element 9 is fixed on the submount 12.

【0064】また、半導体レーザ素子9のp側電極層1
6と、金属薄膜15と、ハンダ層14と、サブマウント
12上の金属薄膜13とがその順に配置されるとともに
それぞれAu系の材料を含んで形成されるので、これら
にクッション作用を与えることができ、半導体レーザ素
子9をサブマウント12上に加圧して固着する際にその
半導体レーザ素子9を保護することができる。また、A
u系材料は電気抵抗も熱抵抗も低いため、結果的に、半
導体レーザ素子9からサブマウント12への熱伝導を良
好にすること、すなわちサブマウント12による放熱効
果を最大限に享受することができ、安定した長寿命の半
導体レーザ装置を提供することができる。
The p-side electrode layer 1 of the semiconductor laser device 9
6, the metal thin film 15, the solder layer 14, and the metal thin film 13 on the submount 12 are arranged in that order, and each is formed by including an Au-based material, it is possible to give a cushioning effect to them. Therefore, the semiconductor laser element 9 can be protected when the semiconductor laser element 9 is pressed and fixed onto the submount 12. Also, A
Since the u-based material has low electric resistance and low thermal resistance, as a result, heat conduction from the semiconductor laser element 9 to the submount 12 can be improved, that is, the heat dissipation effect of the submount 12 can be maximized. It is possible to provide a stable and long-life semiconductor laser device.

【0065】なお、以上に説明した実施の形態1では、
ジャンクションダウンを例に示したが、上述した電極の
極性を変えて活性層3を上方の電極側に設けた、いわゆ
るジャンクションアップの構造を採用した場合でも、本
発明を同様に適用することができる。
In the first embodiment described above,
Although the junction down is shown as an example, the present invention can be similarly applied to a case where a so-called junction up structure is adopted in which the active layer 3 is provided on the upper electrode side by changing the polarity of the electrode. .

【0066】(実施の形態2)つぎに、実施の形態2に
かかる半導体レーザモジュールについて説明する。実施
の形態2にかかる半導体レーザモジュールは、実施の形
態1で示した半導体レーザ装置をモジュール化したもの
である。図3は、実施の形態2にかかる半導体レーザモ
ジュールの構成を示す断面図である。図3において、半
導体レーザモジュール20は、銅タングステン合金など
によって形成されたパッケージ29を筐体とする。その
パッケージ29の内部底面上には、温度制御装置として
機能するペルチェモジュール28が配置される。ペルチ
ェモジュール28上にはベース27が配置され、このベ
ース27上にはキャリア34が配置される。
(Second Embodiment) Next, a semiconductor laser module according to a second embodiment will be described. The semiconductor laser module according to the second embodiment is a module of the semiconductor laser device shown in the first embodiment. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the semiconductor laser module according to the second embodiment. In FIG. 3, the semiconductor laser module 20 has a package 29 formed of a copper-tungsten alloy or the like as a housing. On the inner bottom surface of the package 29, the Peltier module 28 functioning as a temperature control device is arranged. A base 27 is arranged on the Peltier module 28, and a carrier 34 is arranged on the base 27.

【0067】特に、図3においては、半導体レーザ装置
31が、上述した実施の形態1で示した半導体レーザ装
置に対応し、上記キャリア34が図1に示したキャリア
11に相当する。よって、キャリア34上には、半導体
レーザ装置31が配置されるが、さらに、サーミスタ3
2および光モニタ33が配置される。また、ベース27
上には、第1レンズ22が配置される。半導体レーザ装
置31から出射されたレーザ光は、第1レンズ22、ア
イソレータ23および第2レンズ24を介し、光ファイ
バ25内に導波される。第2レンズ24は、レーザ光の
光軸上に位置するパッケージ29内に設けられ、外部接
続される光ファイバ25に光結合される。なお、光モニ
タ33は、半導体レーザ装置31の反射膜側から漏れた
光をモニタ検出する。
In particular, in FIG. 3, the semiconductor laser device 31 corresponds to the semiconductor laser device shown in the first embodiment, and the carrier 34 corresponds to the carrier 11 shown in FIG. Therefore, the semiconductor laser device 31 is arranged on the carrier 34, but the thermistor 3 is further provided.
2 and the optical monitor 33 are arranged. Also, the base 27
The first lens 22 is arranged above. The laser light emitted from the semiconductor laser device 31 is guided into the optical fiber 25 via the first lens 22, the isolator 23, and the second lens 24. The second lens 24 is provided in the package 29 located on the optical axis of the laser light, and is optically coupled to the externally connected optical fiber 25. The optical monitor 33 monitors and detects the light leaked from the reflective film side of the semiconductor laser device 31.

【0068】ここで、この半導体レーザモジュール20
では、他の光学部品などによる反射戻り光が共振器内に
再入力しないように、半導体レーザ装置31と光ファイ
バ25との間にアイソレータ23を介在させている。
Here, the semiconductor laser module 20
Then, the isolator 23 is interposed between the semiconductor laser device 31 and the optical fiber 25 so that the reflected return light from other optical components or the like is not re-entered into the resonator.

【0069】なお、上述した実施の形態2では、半導体
レーザ装置31から出射されたレーザ光をそのまま出力
する形態の半導体レーザモジュールとしたが、光ファイ
バ25の第2レンズ24側端部の近傍に光ファイバグレ
ーティングを形成し、この光ファイバグレーティングに
よって半導体レーザ装置31から出射されたレーザ光を
波長選択して出力する光ファイバグレーティング付き半
導体レーザモジュールにも適用できる。特にこの場合、
アイソレータ23は設けられない。
In the second embodiment described above, the semiconductor laser module has a configuration in which the laser light emitted from the semiconductor laser device 31 is output as it is, but it is provided near the end of the optical fiber 25 on the second lens 24 side. The present invention can also be applied to a semiconductor laser module with an optical fiber grating in which an optical fiber grating is formed and the laser light emitted from the semiconductor laser device 31 is wavelength-selected by this optical fiber grating and output. Especially in this case,
The isolator 23 is not provided.

【0070】以上に説明したとおり、実施の形態2にか
かる半導体レーザモジュールによれば、実施の形態1に
示した半導体レーザ装置を搭載しているため、実施の形
態1で示した効果を享受した半導体レーザモジュールを
提供することができる。
As described above, according to the semiconductor laser module of the second embodiment, the semiconductor laser device shown in the first embodiment is mounted, so that the effects shown in the first embodiment are obtained. A semiconductor laser module can be provided.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上に説明したように本発明にかかる半
導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の下部電極
層と、金属薄膜と、ハンダ層と、サブマウント上の金属
薄膜とがその順に配置されるとともにそれぞれAu系の
材料を含んで形成されるので、半導体レーザ素子とサブ
マウント間において、クッション作用、低電気抵抗およ
び低熱抵抗を与えることができ、半導体レーザ素子の保
護とサブマウントによる放熱効果を享受することがで
き、安定した長寿命の半導体レーザ装置を提供すること
ができるという効果を奏する。
As described above, according to the semiconductor laser device of the present invention, the lower electrode layer of the semiconductor laser element, the metal thin film, the solder layer, and the metal thin film on the submount are arranged in that order. In addition, since each of them is formed by including an Au-based material, it is possible to provide a cushioning action, a low electric resistance and a low thermal resistance between the semiconductor laser device and the submount, thereby protecting the semiconductor laser device and radiating heat by the submount. It is possible to enjoy the effect and to provide a stable and long-life semiconductor laser device.

【0072】また、本発明にかかる半導体レーザ装置に
よれば、半導体レーザ素子の下部電極とサブマウントと
の間であって、その下部電極層の端から所定幅分離れた
内側領域に金属薄膜が設けられるので、半導体レーザ素
子の端部に与える熱歪の影響を低減させることができ、
活性層で生じた熱や半導体レーザ素子をサブマウント上
に固着する際に生じる熱を起因とした半導体レーザ素子
の劣化の助長や破損を防止することができるという効果
を奏する。
Further, according to the semiconductor laser device of the present invention, the metal thin film is formed in the inner region between the lower electrode of the semiconductor laser element and the submount, which is separated from the edge of the lower electrode layer by a predetermined width. Since it is provided, it is possible to reduce the effect of thermal strain on the end portion of the semiconductor laser device,
It is possible to prevent the deterioration of the semiconductor laser device and the damage due to the heat generated when the semiconductor laser device is fixed on the submount and the heat generated in the active layer.

【0073】また、本発明にかかる半導体レーザモジュ
ールによれば、上記した半導体レーザ装置を搭載してい
るため、上記した半導体レーザ装置の効果を享受するこ
とができるという効果を奏する。
Further, according to the semiconductor laser module of the present invention, since the above-mentioned semiconductor laser device is mounted, the effect of the above-described semiconductor laser device can be obtained.

【0074】また、本発明にかかる半導体レーザ装置の
製造方法によれば、半導体レーザ素子上に緩衝層となる
金属薄膜を形成した後に、その金属薄膜に対して熱処理
を施すので、その金属薄膜を構成する材料のグレインサ
イズを大きくすることができ、上記したクッション作用
を高めることが可能になるという効果を奏する。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, after the metal thin film to be the buffer layer is formed on the semiconductor laser element, the metal thin film is subjected to heat treatment. The grain size of the constituent material can be increased, and the cushioning effect described above can be enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施の形態1にかかる半導体レーザ装置の構成
を説明するための説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a semiconductor laser device according to a first embodiment.

【図2】図1(b)の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1 (b).

【図3】半導体レーザ素子とサブマウントとの間の接合
部分の拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a joint portion between a semiconductor laser device and a submount.

【図4】焼結なしの場合の金属薄膜の微視画像を示す図
である。
FIG. 4 is a view showing a microscopic image of a metal thin film without sintering.

【図5】焼結温度100℃の場合の金属薄膜の微視画像
を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a microscopic image of a metal thin film when a sintering temperature is 100 ° C.

【図6】焼結温度200℃の場合の金属薄膜の微視画像
を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a microscopic image of a metal thin film when the sintering temperature is 200 ° C.

【図7】焼結温度300℃の場合の金属薄膜の微視画像
を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a microscopic image of a metal thin film when the sintering temperature is 300 ° C.

【図8】焼結温度360℃の場合の金属薄膜の微視画像
を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a microscopic image of a metal thin film when a sintering temperature is 360 ° C.

【図9】焼結温度420℃の場合の金属薄膜の微視画像
を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a microscopic image of a metal thin film when a sintering temperature is 420 ° C.

【図10】焼結なしの金属薄膜についての活性層の領域
からの距離と応力との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the distance from the region of the active layer and the stress for a metal thin film without sintering.

【図11】焼結ありの金属薄膜についての活性層の領域
からの距離と応力との関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between stress and a distance from a region of an active layer for a metal thin film with sintering.

【図12】金材料についてのビッカース硬度と焼結温度
との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between Vickers hardness and sintering temperature for gold materials.

【図13】本実施の形態にかかる半導体レーザ装置と従
来の半導体レーザ装置の熱衝撃(ヒートショック)試験
の結果を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a result of a thermal shock test of the semiconductor laser device according to the present embodiment and a conventional semiconductor laser device.

【図14】金属薄膜に対する熱処理(焼結)を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing heat treatment (sintering) for a metal thin film.

【図15】実施の形態2にかかる半導体レーザモジュー
ルの構成を示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor laser module according to a second embodiment.

【図16】従来の半導体レーザ装置の概要構成を示す斜
視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 活性層 9,22,103 半導体レーザ素子 10,31 半導体レーザ装置 11,34,101 キャリア 12,102,104 サブマウント 13,15,102a,104a 金属薄膜 14 ハンダ層 16 p側電極層 18 n側電極層 20 半導体レーザモジュール 22 第1レンズ 23 アイソレータ 24 第2レンズ 25 光ファイバ 27 ベース 28 ペルチェモジュール 29 パッケージ 32,105 サーミスタ 33 光モニタ 106a,106b ワイヤ 3 Active layer 9,22,103 Semiconductor laser device 10, 31 Semiconductor laser device 11,34,101 carriers 12, 102, 104 submount 13, 15, 102a, 104a Metal thin film 14 Solder layer 16 p-side electrode layer 18 n-side electrode layer 20 Semiconductor laser module 22 First lens 23 Isolator 24 Second lens 25 optical fiber 27 base 28 Peltier module 29 packages 32,105 thermistor 33 Optical monitor 106a, 106b wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 政義 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 吉田 順自 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BA23 BB01 BB21 BC06 5F073 BA02 BA03 CB23 EA24 EA28 EA29 FA15 FA18 FA22    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masayoshi Seki             2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Kawa Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Junji Yoshida             2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Kawa Electric Industry Co., Ltd. F term (reference) 5F036 AA01 BA23 BB01 BB21 BC06                 5F073 BA02 BA03 CB23 EA24 EA28                       EA29 FA15 FA18 FA22

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層に電流を注入するための第1電極
層と第2電極層によって挟まれた半導体レーザ素子と、 前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層と、 絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第2金
属薄膜層が形成されたサブマウントと、 前記第1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合する
ためのハンダ層と、 を備え、 前記第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハンダ層お
よび前記第2金属薄膜層は、それぞれAuを主成分と
し、各厚みの総計が5〜25μmであることを特徴とす
る半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser device sandwiched by a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, a first metal thin film layer formed on a surface of the second electrode layer, A submount having insulation and high thermal conductivity and having a second metal thin film layer formed on the surface thereof; and a solder layer for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer together. The second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer, and the second metal thin film layer each contain Au as a main component, and the total thickness is 5 to 25 μm. apparatus.
【請求項2】 活性層に電流を注入するための第1電極
層と第2電極層で挟まれた半導体レーザ素子と、 前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層と、 絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第2金
属薄膜層が形成されたサブマウントと、 前記第1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合する
ためのハンダ層と、 を備え、 前記第1金属薄膜層は、前記第2電極層の端から所定幅
内側に入った位置を外縁とする内側領域に形成されたこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A semiconductor laser device sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, a first metal thin film layer formed on a surface of the second electrode layer, A submount having insulation and high thermal conductivity and having a second metal thin film layer formed on the surface thereof; and a solder layer for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer together. The semiconductor laser device, wherein the first metal thin film layer is formed in an inner region having an outer edge at a position inside a predetermined width from an end of the second electrode layer.
【請求項3】 活性層に電流を注入するための第1電極
層と第2電極層で挟まれた半導体レーザ素子と、 前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層と、 絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第2金
属薄膜層が形成されたサブマウントと、 前記第1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合する
ためのハンダ層と、 を備え、 前記活性層と前記第2電極層との間の距離は、前記活性
層と前記第1電極層との間の距離よりも小さくかつ熱膨
張によって前記活性層が受ける応力を最小限にする距離
であることを特徴とする半導体レーザ装置。
3. A semiconductor laser device sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, a first metal thin film layer formed on a surface of the second electrode layer, A submount having insulation and high thermal conductivity and having a second metal thin film layer formed on the surface thereof; and a solder layer for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer together. A distance between the active layer and the second electrode layer is smaller than a distance between the active layer and the first electrode layer, and a distance that minimizes stress applied to the active layer due to thermal expansion. A semiconductor laser device characterized in that
【請求項4】 活性層に電流を注入するための第1電極
層と第2電極層で挟まれた半導体レーザ素子と、 前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層と、 絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第2金
属薄膜層が形成されたサブマウントと、 前記第1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合する
ためのハンダ層と、 を備え、 前記第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハンダ層お
よび前記第2金属薄膜層は、それぞれAuを主成分と
し、各厚みの総計が5〜25μmであり、 前記第1金属薄膜層は、前記第2電極層の端から所定幅
内側に入った位置を外縁とする内側領域に形成されたこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。
4. A semiconductor laser device sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, a first metal thin film layer formed on a surface of the second electrode layer, A submount having insulation and high thermal conductivity and having a second metal thin film layer formed on the surface thereof; and a solder layer for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer together. The second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer, and the second metal thin film layer each have Au as a main component, and the total thickness is 5 to 25 μm. Is formed in an inner region having an outer edge at a position inside a predetermined width from the end of the second electrode layer.
【請求項5】 活性層に電流を注入するための第1電極
層と第2電極層で挟まれた半導体レーザ素子と、 前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層と、 絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第2金
属薄膜層が形成されたサブマウントと、 前記第1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合する
ためのハンダ層と、 を備え、 前記第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハンダ層お
よび前記第2金属薄膜層は、それぞれAuを主成分と
し、各厚みの総計が5〜25μmであり、 前記活性層と前記第2電極層との間の距離は、前記活性
層と前記第1電極層との間の距離よりも小さくかつ熱膨
張によって前記半導体レーザ素子が受ける応力を最小限
にする距離であることを特徴とする半導体レーザ装置。
5. A semiconductor laser device sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into the active layer, a first metal thin film layer formed on the surface of the second electrode layer, A submount having insulation and high thermal conductivity and having a second metal thin film layer formed on the surface thereof; and a solder layer for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer together. The second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer, and the second metal thin film layer each contain Au as a main component, and the total thickness is 5 to 25 μm. The distance between the two electrode layers is smaller than the distance between the active layer and the first electrode layer and is a distance that minimizes the stress applied to the semiconductor laser element due to thermal expansion. Semiconductor laser device.
【請求項6】 活性層に電流を注入するための第1電極
層と第2電極層で挟まれた半導体レーザ素子と、 前記第2電極層の表面に形成された第1金属薄膜層と、 絶縁性かつ高熱伝導性を有するとともに、表面に第2金
属薄膜層が形成されたサブマウントと、 前記第1金属薄膜層と前記第2金属薄膜層とを接合する
ためのハンダ層と、 を備え、 前記第2電極層、前記第1金属薄膜層、前記ハンダ層お
よび前記第2金属薄膜層は、それぞれAuを主成分と
し、各厚みの総計が5〜25μmであり、 前記第1金属薄膜層は、前記第2電極層の端から所定幅
内側に入った位置を外縁とする内側領域に形成され、 前記活性層と前記第2電極層との間の距離は、前記活性
層と前記第1電極層との間の距離よりも小さくかつ熱膨
張によって前記半導体レーザ素子が受ける応力を最小限
にする距離であることを特徴とする半導体レーザ装置。
6. A semiconductor laser device sandwiched between a first electrode layer and a second electrode layer for injecting a current into an active layer, a first metal thin film layer formed on a surface of the second electrode layer, A submount having insulation and high thermal conductivity and having a second metal thin film layer formed on the surface thereof; and a solder layer for joining the first metal thin film layer and the second metal thin film layer together. The second electrode layer, the first metal thin film layer, the solder layer, and the second metal thin film layer each have Au as a main component, and the total thickness is 5 to 25 μm. Is formed in an inner region having an outer edge at a position inside a predetermined width from the end of the second electrode layer, and a distance between the active layer and the second electrode layer is equal to that of the active layer and the first electrode layer. The semiconductor laser is smaller than the distance between the electrode layer and the thermal expansion. A semiconductor laser device characterized by a distance that minimizes the stress applied to the element.
【請求項7】 前記第2電極層は、複数の金属膜で構成
される多層膜であり、当該複数の金属膜のうちの少なく
とも前記第1金属薄膜層に接触する金属膜がAuを主成
分とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つ
に記載の半導体レーザ装置。
7. The second electrode layer is a multi-layer film composed of a plurality of metal films, and a metal film in contact with at least the first metal thin film layer of the plurality of metal films contains Au as a main component. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
【請求項8】 前記第1金属薄膜層は、Auを主成分と
して電解めっき法で形成され、少なくとも1μmの厚み
を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つ
に記載の半導体レーザ装置。
8. The semiconductor according to claim 1, wherein the first metal thin film layer is formed by an electrolytic plating method using Au as a main component and has a thickness of at least 1 μm. Laser device.
【請求項9】 前記第1金属薄膜層は、Auを主成分と
して電解めっき法で形成され、少なくとも65未満のビ
ッカース硬度を有していることを特徴とする請求項1〜
7のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
9. The first metal thin film layer is formed by an electrolytic plating method using Au as a main component and has a Vickers hardness of less than 65 at least.
7. The semiconductor laser device according to any one of 7.
【請求項10】 前記第1金属薄膜層は、長手方向の先
端部の一方に凸部を有する平面形状であることを特徴と
する請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体レーザ
装置。
10. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first metal thin film layer has a planar shape having a convex portion at one of longitudinal end portions. .
【請求項11】 前記ハンダ層は、Auを主成分とする
とともに、前記半導体レーザ素子が熱膨張によって受け
る歪を最小限にする共晶温度を有した組成であることを
特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の半導
体レーザ装置。
11. The solder layer is a composition containing Au as a main component and having a eutectic temperature that minimizes strain applied to the semiconductor laser element due to thermal expansion. 10. The semiconductor laser device according to any one of items 10 to 10.
【請求項12】 前記ハンダ層は、Au:Sn=74〜
80:26〜20の組成比のAuSnで形成されたこと
を特徴とする請求項11に記載の半導体レーザ装置。
12. The solder layer comprises Au: Sn = 74-
The semiconductor laser device according to claim 11, wherein the semiconductor laser device is formed of AuSn having a composition ratio of 80:26 to 20.
【請求項13】 前記第2金属薄膜層は、複数の金属膜
で構成される多層膜であり、当該複数の金属膜のうちの
少なくとも一つの金属膜がAuを主成分とするとともに
当該金属膜の厚みが他の金属膜の厚みの総計よりも大き
いことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記
載の半導体レーザ装置。
13. The second metal thin film layer is a multi-layer film composed of a plurality of metal films, and at least one metal film of the plurality of metal films contains Au as a main component and the metal film. 13. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device has a thickness greater than a total thickness of other metal films.
【請求項14】 前記サブマウントは、ダイヤモンドに
よって形成されることを特徴とする請求項1〜13のい
ずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
14. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the submount is made of diamond.
【請求項15】 キャビティ長が800μm以上である
ことを特徴とする請求項1〜14のいずれか一つに記載
の半導体レーザ装置。
15. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the cavity length is 800 μm or more.
【請求項16】 請求項1〜15のいずれか一つに記載
の半導体レーザ装置と、 前記半導体レーザ素子の駆動温度を計測する温度測定素
子と、 前記温度測定素子から出力された温度をもとに前記半導
体レーザ装置の温度を制御する温度制御素子と、 を備え、前記温度制御素子の上方に前記サブマウントが
接合され、当該サブマウントを介して前記半導体レーザ
装置が温度制御されることを特徴とする半導体レーザモ
ジュール。
16. A semiconductor laser device according to claim 1, a temperature measuring element for measuring a driving temperature of the semiconductor laser element, and a temperature output from the temperature measuring element. A temperature control element for controlling the temperature of the semiconductor laser device, wherein the submount is bonded above the temperature control element, and the temperature of the semiconductor laser device is controlled via the submount. Semiconductor laser module.
【請求項17】 半導体レーザ素子を形成する工程と、 前記半導体レーザ素子の面上であってかつ当該半導体レ
ーザ素子が支持台に固定される側に金属薄膜を形成する
工程と、 前記金属薄膜に対して熱処理を施す工程と、 を含んだことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
法。
17. A step of forming a semiconductor laser element, a step of forming a metal thin film on a surface of the semiconductor laser element and on a side where the semiconductor laser element is fixed to a support, A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
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