JP2005158945A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアアレイ型半導体レーザ装置におけるアレイの幅方向の外側に近い部分で発生するリーク電流増加やｐｎ接合を短絡防止する。
【解決手段】リニアアレイ（ＬＤアレイ）の幅方向の両外側に、エミッタ５間の第二の非活性領域７より広い第一の非活性領域６を設け、第一の非活性領域にＬＤアレイの形状に劈開で分割して切り出すための比較的長いスクライブライン８を入れることにより、エミッタがダメージを受けてリーク電流が増加することを防止する。劈開面への光学膜のコーティングに際して、コーティング材料が回りこみ、両外側の側面にもコーティングが施されるようにし、第一の非活性領域を切り離すことなく、ＬＤアレイをヒートシンク等に装着する。これにより、両外側の側面にＬＤアレイ装着に使用したはんだが這い上がることによるｐｎ接合の短絡が防止され、製作コストも削減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、高出力が要求される固体レーザ励起用あるいは直接加工用レーザ光源として使用されるモノリシックリニアアレイ構造のＬＤアレイを持つ半導体レーザ装置に関し、特に、同ＬＤアレイ構造に改良を加え、幅方向の両外側及びその近傍における短絡による不良の発生確率を低減した半導体レーザ装置に関する。

加工用レーザ発振装置の高効率化の要求に伴い、昨今、半導体レーザを利用したいという要望が高まり、徐々に使用頻度が高まっている。例えば、溶接や切断等の高い出力が要求される用途にも、半導体レーザがNd:YAGレーザ等の固体レーザの励起用光源として、あるいは直接加工用光源として使用されるようになってきた。これは、半導体レーザは、電気−光変換効率が５０％と他種のどのレーザよりも高いという特徴を有するばかりでなく、波長が可視から近赤外の範囲で比較的自由に選択でき、光ファイバーケーブルで伝送できるなど光学系の構成が容易であること、コンパクトで長寿命であること等の特徴を有するためである。

加工の用途に使用される半導体レーザ（ＬＤ)には、高い出力が要求されるために、レーザ光を出射するエミッタをモノリシックに集積化し直線状に配列したリニアＬＤアレイが用いられることが多い。また、１つのエミッタからの出力を高くするため、エミッタの構造として、電流注入領域の幅が広いブロードストライプ型や、比較的ストライプ幅の狭い複数のエミッタを幅方向に近接して設けた集合体型が採用されていることが多い。

なお、リニアＬＤアレイは、レーザ出力が高くなるに従い、ジュール発熱量も増加するので、内部に冷却水が流れるアクティブな冷却装置や、放熱特性に優れたヒートシンクに装着された半導体レーザ装置として使用される。また、このリニアＬＤアレイを使用した半導体レーザ装置は、更に高いｋＷ級の出力を得るために、一つのレーザ発振装置に多数使用されることが多く、特に信頼性の高いことと、製作コストが低いことが要求される。

レーザ光を出射するエミッタを集積化したリニアアレイ構造を得るためには、半導体ウェハから幅の広いＬＤアレイを劈開で分割して切り出す手法が採用されているが、この手法を適用するためには、予め比較的長いスクライブラインを入れる必要があり、スクライブラインの導入で破壊されたｐｎ接合におけるリーク電流による短絡を防ぐために、スクライブラインを入れた部分を劈開で切り落とす必要がある。

図６（ａ）〜（ｃ）は、スクライブラインを入れた部分を劈開で切り落とす手法を採用した従来技術について説明する図で、ＬＤアレイの製造工程の一部が模式的に示されている。図６（ａ）は、ＬＤアレイの形状に劈開で分割して切り出すためのスクライブラインが入ったウェハを示し、（ｂ）は、劈開で分割して切り出されたＬＤアレイを示している。（ｃ）は、スクライブによるストレスで正常な劈開面が得られていない部分を劈開で切り離した状態を示している。

これらの図に示したように、ウェハから幅の広いＬＤアレイを精度良く劈開で分割して切り出すために、ＬＤアレイの幅方向に予め比較的長いスクライブライン８を入れるが、このスクライブライン８を入れた部分は、エミッタがダメージを受けてエピタキシャル成長等によって基板結晶上に形成されたレーザ構造結晶４中のｐｎ接合が損傷しており、リーク電流の増加あるいは短絡の原因となる。
また、このスクライブライン８を入れた部分の劈開面は、結晶にストレスが入るので、基板結晶３、レーザ構造結晶４共に平坦な劈開面が得られず、レーザの共振器構造としても不完全なものとなる。図６（ｂ）、（ｃ）において符号２３で示した部分は、このような不完全さを生じている部分を表わしている。

そこで、ＬＤアレイの幅方向に直角に短いスクライブラインを入れて再び劈開によって不完全な部分を含むブロックを切り離し、ＬＤアレイから取り除いた後にヒートシンクあるいは冷却装置（図示省略）に装着している。スクライブによるストレスで正常な劈開面が得られていない部分２３には、スクライブでダメージを受けたエミッタが含まれており、この部分を劈開で切り離すことで、ダメージを受けていないエミッタ５、第一の非活性領域６及び第二の非活性領域７を持つレーザ構造結晶４と基板結晶３からなるブロックを得ている。なお、図６（ｂ）、（ｃ）において、符号９はレーザ構造結晶側の電極面（正の電極面）を表わしている。また、符号１１はレーザ光の出射側端面を表わし、符号１２は出射側端面１１とほぼ直交する外側の側面を表わしている。

ここで、リニアＬＤアレイを直接ハンドリングする工程では、ＬＤアレイのピックアップ等のハンドリングでＬＤアレイにストレスを与えたことによって導入された結晶欠陥に起因するエミッタの特性劣化を生じる可能性が高くなるので、上記のスクライブラインを入れた部分の切り離し（図６（ｂ）→図６（ｃ））は、ＬＤアレイを冷却装置あるいはヒートシンクに装着する直前に近いタイミングで行なうことが望ましい。

即ち、ＬＤアレイには、劈開で形成されたレーザ出射側端面１１とその反対側の端面に、表面保護と反射率制御のためにコーティングを行うが、コーティング治具へのＬＤアレイの装填時等に、ストレスを与える可能性があるので、切り離す部分をピックアップしてハンドリングし、コーティング後に、スクライブラインを入れた部分を切り離すことが望ましい。

ＬＤアレイの出射側端面１１とその反対側端面へのコーティングにおいては、電極面には、コーティング膜が回り込んでコーティングされないようにするが、ＬＤアレイの幅方向の両外側の面にはコーティング膜が回り込んで薄くコーティングされるようにすることができる。
ところが、コーティング後にスクライブラインを入れた部分を切り離すと損傷したｐｎ接合によるリーク電流の増加は防ぐことができるようになっても、全くコーティングされていない面が露出されるため、その露出した劈開面にＬＤアレイを冷却装置あるいはヒートシンクに装着する時に使用したはんだが付着して短絡する危険性がある。
また、どの工程の段階でスクライブラインを入れた部分を切り離しても、再度スクライブラインを入れて劈開を行うのに、その分、製作コスト（工数）が増加する。

従って、幅の広いＬＤアレイの形状に精度良く劈開で分割して切り出すためには、長いスクライブラインを入れる必要があるが、スクライブによってダメージを受けたエミッタのｐｎ接合にリーク電流が流れるのを防ぐために、スクライブラインを入れたＬＤアレイの幅方向の外側の部分を、ＬＤアレイの幅方向に直角な方向に短いスクライブラインを入れて再度劈開して切り離して冷却装置あるいはヒートシンクに装着すると、レーザ光出射側端面とその反対側の端面へのコーティング前に切り離した場合にはＬＤアレイのハンドリングによる結晶欠陥の導入でＬＤアレイの特性が劣化するという問題が生じる。

また、端面コーティング後に切り離した場合には切断面が露出してＬＤアレイ装着のためのはんだによって短絡するという問題が完全には回避できず、ＬＤアレイの信頼性、特性、歩留が低くなるという問題が生じていた。更に、いずれの工程でスクライブラインを入れた幅方向の外側の部分を切り離すにしても、その作業によって工数、製作コストが増加するという問題も生じていた。
公知文献の中には、これらの問題を解決する有力な技術手段の提案は見当らない。

以上の背景のもとで、本発明は、幅の広いＬＤアレイの形状に精度良く劈開で分割して切り出すために、長いスクライブラインを入れても、リーク電流の増加や特性劣化が生じず、スクライブラインを入れた部分を切り離す作業も必要で無い、高信頼、高性能、低コストのＬＤアレイ構造の半導体レーザ装置を提供することを目的としている。

本発明は、レーザ光を出射するエミッタが１つの半導体結晶中に複数個直線状に配列されたモノリシックリニアアレイ構造のＬＤアレイを備える半導体レーザ装置において、レーザ光を出射するエミッタが形成されていない非活性領域の内、ＬＤアレイの幅方向の両外側に設けられている第一の非活性領域の少なくとも一方を、エミッタ間に設けられている第二の非活性領域の最も広い非活性領域よりも幅広くすることで、上記問題の解決を図るものである。

この第一の非活性領域には、ＬＤアレイの形状に精度良く劈開で分割して切り出すために必要な長さのスクライブラインを入れ、エミッタがダメージを受けて損傷するのを防ぎ、その第一の非活性領域の部分を真空ピンセット等でピックアップしてＬＤアレイをハンドリングしてエミッタやその近傍に結晶欠陥が導入されることを防止する。また、その第一の非活性領域の部分を切り離さず、そのまま冷却装置あるいはヒートシンクにはんだ等で装着することにより、リーク電流の増加や短絡の発生を防止することができる。これら防止策は、いずれも高いコストを要求するものでなく、低コストによる課題解決を可能にするものである。

更に、第一の非活性領域を切り離さずに冷却装置等に装着することによって、スクライブによるダメージに起因するリーク電流の増加や短絡を防止しながら工数が削減できるだけでなく、レーザ光出射側端面やその反対側の面の保護や反射率の制御のために行うコーティング膜をＬＤアレイの両外側の側面にも回り込むようにすることによって、ｐｎ接合が形成されているレーザ構造結晶が完全に露出している面がなくなり、はんだの回りこみによる短絡も防止できるようになる。

ＬＤアレイにおいて、ＬＤアレイ内でエミッタからの発熱分布が偏らず、ＬＤアレイ内の温度分布をほぼ均一に保つために、同じ幅のエミッタを同じピッチで形成し、エミッタ間の第二の非活性領域は、ほぼ同じ幅にすることが望ましい。温度分布が不均一になり、一部に温度の高い部分が偏在すると、その部分のエミッタについて光出力等の特性が低下するだけでなく、そのエミッタの劣化が促進され、ＬＤアレイ全体の信頼性や性能が損なわれるからである。

エミッタのピッチは１００〜５００μm程度になっていることが多い。エミッタ幅が狭いほど多数のエミッタを設けるためにエミッタの間にある第二の非活性領域の幅は狭く設計されることが多く、通常５０〜３５０μm程度である。この第二の非活性領域の部分で、ＬＤアレイの幅に切り出すと、ＬＤアレイの幅方向の両外側にある第一の非活性領域は、第二の非活性領域の幅より狭くなる。通常、第二の非活性領域の中央付近で分割するので、第一の非活性領域の幅は、第二の非活性領域の幅の約１／２になる。

この第二の非活性領域の幅の約１／２しかない第一の非活性領域の内側にだけスクライブラインを入れて、通常10mm程度の幅があるＬＤアレイの形状に劈開で分割して切り出そうとすると、劈開がスクライブラインの延長線上よりずれて延びる場合があり、精度良くＬＤアレイの形状に切り出せない場合が出てくる。その結果、歩留が下がり、コストアップを招く。

従って、ＬＤアレイの幅方向の外側に、エミッタ間の非活性領域である第二の非活性領域より広い第一の非活性領域を設けることで、この第一の非活性領域内にＬＤアレイの形状に精度良くかつ歩留良く劈開で分割して切り出すのに充分な長さのスクライブラインを入れることができ、スクライブラインによってエミッタのｐｎ接合が損傷してリーク電流が増加するという問題の発生を防ぐことができる訳である。

ＬＤアレイの幅方向の両外側に設けられた第一の非活性領域の両方を、第二の非活性領域より幅広くし、両方の第一の非活性領域の同一直線上にスクライブラインを入れても良い。その場合には、ＬＤアレイの形状に切り出すための劈開において、劈開の伸びる方向が更に確実にスクライブラインの延長線、即ち両スクライブラインを結ぶ直線上に制御されるようになる効果がある。

上述したように、レーザ光出射側端面や出射側端面の反対側端面に酸化防止などの表面保護と反射率の制御のために、光学膜をコーティングする際に、正負の電極面を挟んでＬＤアレイを保持し、ＬＤアレイの幅方向の外側両側面は遮蔽しない状態とすることができるが、その場合、外側の両側面にも薄くコーティングさせることによって、両側面が絶縁膜であるコーティング膜によってカバーされ、ＬＤアレイを冷却装置等に装着するときに使用するはんだ等が両側面のｐｎ接合が形成されたレーザ構造結晶に付着してｐｎ接合が短絡することが防止できるようになる。

また、スクライブラインの入った第一の非活性領域をＬＤアレイから切り離すことなく、冷却装置等に装着することにより、スクライブラインの入った部分を切り離す工数を削減できる。更に、ＬＤアレイ単体でハンドリングする最後の工程まで広い非活性領域が付いている状態なので、その部分を真空ピンセットで吸着してハンドリングしてエミッタ及びその近傍にストレスに起因する結晶欠陥の導入をより確実に防止できる。

ＬＤアレイを、ダイスペーサを介してヒートシンクあるいは冷却装置に装着すると、ＬＤアレイとヒートシンク間の熱膨張率の違いによるＬＤアレイへの応力が低減できるだけでなく、ＬＤアレイの幅方向の外側の端をダイスペーサはんだ面から、あるいはダイスペーサから少しはみ出すような状態で装着すると、ＬＤアレイの幅方向の外側側面にはんだが付着してレーザ構造結晶に形成されているｐｎ接合の短絡することが更に確実に防止できる。第一の非活性領域には、エミッタが形成されていないので、ダイスペーサにはんだ付けされなくても、あるいはダイスペーサからはみ出して冷却されにくくなっても問題無い。言い換えれば、ＬＤアレイの幅方向の両外側に広い非活性領域を設けることによって、ＬＤアレイの両外側をダイスペーサはんだ面、あるいはダイスペーサからはみ出させることが可能になり、外側側面へのはんだ付着による短絡が更に確実に防止できるようになる。

また、本発明の目的である高信頼、高性能のＬＤアレイを実現するためには、エミッタは少なくとも幅１０μm以上のブロードストライプであるか、少なくとも幅5μm以下のストライプが、少なくとも幅５μm以下の間隔で複数本配列された集合体として、エミッタ１個当たりのレーザ出力を高くしても、高い信頼性が確保できる構造とすることが望ましい。本発明では、ＬＤアレイの形状に劈開で分割して切り出すために必要なスクライブラインを入れる第一の非活性領域の幅は、エミッタの幅やピッチに関係なく設計できるので、エミッタの幅やピッチもスクライブによるダメージを考慮するといった制約を受けずに最適設計を行うことができる。

通常、エミッタのストライプ幅は広くなると、ストライプの幅方向で光強度分布が不均一になりやすく、１個のエミッタからのレーザ光出力は、ストライプ幅に比例して増加しなくなる。従って、比較的ストライプ幅の狭いブロードストライプ型エミッタを多数設けるか、幅狭いストライプを近接して配列した集合体のエミッタにすることが望ましいことになる。このようなエミッタあるいはストライプの分散は、いずれも第二の非活性領域の幅が狭くなる方向に作用するが、本発明のように、第二の非活性領域の幅に制約されず、第二の非活性領域より幅の広い第一の非活性領域を設ければ、スクライブラインがエミッタにかかって、リーク電流が増加する等の問題を回避できる。

また、幅の広い第一の非活性領域に、ＬＤアレイがウェハのどの部分から作成されたかが認識できる記号あるいは番号を形成すると、個々のＬＤアレイについてトレーサビリティが向上し、より高度な品質管理や特性の解析が可能になる。

以上説明したように、本発明によれば、ＬＤアレイの幅方向の両外側に、エミッタ間の第二の非活性領域の幅より広い、第一の非活性領域を設け、その第一の非活性領域に劈開で分割してＬＤアレイの形状に精度良く切り出すために必要な長さのスクライブラインを入れることにより、エミッタがスクライブによるダメージを受けてリーク電流が増加する、特性が大きく劣化するという問題が回避できる効果があり、スクライブラインの入った第一の非活性領域を切り離さずに、ヒートシンクあるいは冷却装置に装着することにより、工程を簡略化でき、ＬＤアレイを使用した半導体レーザ装置の信頼性と性能の向上、製作コストの低減に寄与するところが大きい。

また、ＬＤアレイの幅方向の両外側の側面に、出射側端面とその反対側端面のコーティング時にコーティング材料を回り込ませる等の方法によって、コーティング膜を形成させることによって、両外側の側面のレーザ構造結晶にＬＤアレイの装着時に使用するはんだが這い上がって発生するｐｎ接合の短絡も防止できるようになる。また、ＬＤアレイをヒートシンクあるいは冷却装置に装着する前までの工程において、幅の広い第一の非活性領域を真空ピンセット等でＬＤアレイをハンドリングすることができ、エミッタあるいはエミッタ近傍をハンドリングしてエミッタにストレスを入れて結晶欠陥を発生させエミッタの劣化速度が速くなるという問題も生じ難くなるので、ＬＤアレイの信頼性、品質が向上する。

特に、請求項２および３に記載の本発明の特徴によれば、上記のように、高い信頼性と品質を備えたＬＤアレイ使用の半導体レーザ装置においては、エミッタを同じピッチで形成し、エミッタ間の第二の非活性領域を同じ幅で形成することにより、エミッタから発生するジュール熱によるＬＤアレイ内の温度分布の不均一が少なく、一部のエミッタの温度が特に高くなり、そのエミッタの劣化速度が速くなるという状態が生じにくくなるので、更に信頼性が向上する。

また、請求項９に記載の本発明の特徴によれば、ＬＤアレイを、ダイスペーサを介してヒートシンクあるいは冷却装置に装着する場合に、ＬＤアレイの外側の両側面がダイスペーサはんだ面、あるいはダイスペーサからせり出した状態で装着することにより、ＬＤアレイの装着時に使用したはんだがＬＤアレイの外側の両側面に這い上がることによるレーザ構造結晶内のｐｎ接合の短絡をより完全に防止できる効果がある。本発明によれば、ＬＤアレイの幅方向の両外側には広い非活性領域が設けられているので、ＬＤアレイの外側の両側面がダイスペーサはんだ面、あるいはダイスペーサからせり出した状態で装着しても冷却特性上問題無い。

更に、請求項１０および１１に記載の本発明の特徴によれば、比較的ストライプ幅の狭いブロードストライプ型エミッタを多数設ける。あるいは、幅狭いストライプを近接して配列した集合体のエミッタにすることにより、幅の広いエミッタで起こり易いストライプ幅方向の光強度不均一が起こり難くなり、光強度分布の不均一に起因して光強度の高い部分が速く劣化するという現象も発生し難くなるので、ＬＤアレイの信頼性を更に向上させることができる。本発明によれば、エミッタ間の第二の非活性領域の幅に制約されず、第二の非活性領域より幅の広い第一の非活性領域を設けて、その領域にスクライブラインを入れるので、上記のようなエミッタあるいはストライプ構造を採用して、エミッタ間の第二の非活性領域の幅が狭くなることは問題とならない。

そして、請求項１２に記載の本発明の特徴によれば、幅の広い第一の非活性領域に、ＬＤアレイがウェハのどの部分から作成されたかが認識できる記号あるいは番号を形成することにより、半導体レーザ装置の完成後も、その半導体レーザ装置に使用した個々のＬＤアレイが識別できるので、半導体レーザ装置のより綿密な品質管理等が可能になり、高い品質を維持することができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る第一の実施形態を説明するための図で、図１（ａ）は、劈開によって切り出された、ヒートシンクあるいは冷却装置に装着前のＬＤアレイ１の形状を模式的に示した図であり、図１（ｂ）は、このＬＤアレイ１がヒートシンクあるいは冷却装置２に装着されている状態を模式的に示した図である。先ず図１（ａ）を参照すると、基板結晶３上に、光とキャリアを閉じ込めるように設計されたｐｎ接合が含まれているレーザ構造結晶４が形成され、電流が注入されてレーザ発光するエミッタ５とそれ以外の非活性領域に分かれている。

ＬＤアレイ１の幅方向の両外側に形成されている第一の非活性領域６の幅は、エミッタ５間に形成されている第二の非活性領域７の幅より広くなっている。ＬＤアレイ１の形状に分割して切り出すために入れられたスクライブライン８は、第一の非活性領域６内に収まっており、エミッタ５にダメージを与えず、リーク電流の増加や特性劣化が生じない。

本実施例では、エミッタ５は同じピッチで形成され、エミッタ間の第二の非活性領域７は同じの幅になっており、エミッタ５で発生したジュール熱がＬＤアレイ１内で偏ることなく各エミッタ５の温度上昇は同程度になるので、他より温度上昇幅が大きく特に劣化の速いエミッタが発生する確率は低く、ＬＤアレイ全体の品質・信頼性が高くなる。

図１（ａ）において、レーザ構造結晶４の表面は、エミッタ５に電流を注入するための電極パターンが形成された正負いずれかの電極面になっており、その反対側の基板結晶側表面は、レーザ構造結晶表面の電極とは逆極性の電極面になっている。例えば、ＡｌＧａＡｓ系のレーザ構造結晶の場合は、レーザ構造結晶表面には正の電極面９が形成され、基板結晶側表面に負の電極面１０が形成されている。また、レーザ光の出射側端面１１である劈開面とその反対側の端面である劈開面には、端面を酸化等から保護し、反射率を制御するために絶縁性の光学膜がコーティングされている。出射側端面１１には低反射率膜、その反対側端面には高反射率膜がコーティングされている。

出射側端面１１とその反対側端面にコーティングを行う時に、出射側端面の正負両電極面９、１０以外の２つの側面、即ちＬＤアレイの幅方向の外側の側面１２の両側にも、コーティング膜が回り込んで薄くコーティングされるようにすれば、ＬＤアレイをヒートシンク２等に装着する時に使用するはんだが外側の両側面１２に付着しても、はんだによるレーザ構造結晶内のｐｎ接合の短絡が起こり難くなる。製作コストが上がるが、外側の両側面１２における短絡をより完全に防止するために、外側の両側面１２だけへのコーティングを目的とした工程を導入しても良い。

次に、図１（ｂ）を参照すると、ＬＤアレイ１は、エミッタ５からの発熱を効率よく放熱するために、レーザ構造結晶側をヒートシンクあるいは冷却装置２に装着されている。ＬＤアレイ１の装着は、ＬＤアレイのレーザ構造結晶側の電極面９とヒートシンクあるいは冷却装置２の金属面を、はんだ材料を使用してはんだ付けすることによって行われる。このように、ＬＤアレイ１をはんだで装着した時に、ＬＤアレイ１の外側の両側面１２がコーティングされておらず、レーザ構造結晶４が露出していると、はんだが這い上がってレーザ構造結晶内のｐｎ接合が短絡する可能性があるが、本実施例では、外側の両側面１２をコーティングすることで短絡を起こり難くしている。

ＬＤアレイ１の幅方向の両外側にあるスクライブラインが入った第一の非活性領域６を切り離さずに、そのままヒートシンクあるいは冷却装置２に装着し、ヒートシンクあるいは冷却装置２と両面接着絶縁板１３等で絶縁された金属薄板１４等を基板結晶側の電極面１０にはんだ付けして、ＬＤアレイ１に電流を注入できるようにすれば、リーク電流の増加や短絡の無い高信頼、高性能のＬＤアレイを使用した半導体レーザ装置１５が低コストで完成させることができる。金属薄板１４には、ＬＤアレイ１との熱膨張率の差によるＬＤアレイへの応力を低減するため、スリット等を設けても良い。

図２は、図１に示した第一の実施形態において、ＬＤアレイ１の外側の両側面１２にコーティングされている膜を形成する方法の例を説明するための図である。出射側端面１１にコーティングを行う時に、図２に示したように、両電極面には絶縁膜であるコーティング膜が形成されないように両電極面をスペーサ１６で挟んだ状態で保持し、ＬＤアレイ１の外側の両側面１２は露出した状態にしておくと、コーティング材料が回り込んで外側の両側面１２にも薄くコーティングされる。同様の状態に保って、出射側端面１１の反対側の端面にもコーティングすると、その際にも、外側の両側面１２にコーティング材料が回り込んでもコーティング膜が追加される。外側の両側面１２のコーティング膜が厚くなるように、コーティング中にＬＤアレイ１とスペーサ１６を装填した治具を回転するなどして、外側の両側面１２がコーティング材料のソース方向に向くようにようにしても良い。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第二の実施形態を説明するための図であり、ＬＤアレイ１が、ヒートシンクあるいは冷却装置２に、ダイスペーサ１７を介して装着されて状態を示しており、ＬＤアレイ１の出射側端面１１の側から見た図になっている。図３（ａ）では、ＬＤアレイ１の幅方向の両外側の第一の非活性領域６の一部が、斜線部として示したダイスペーサはんだ面２５よりせり出して装着されている。また、図３（ｂ）では、ＬＤアレイ１の幅方向の両外側の第一の非活性領域６の一部が、ダイスペーサ１７よりせり出して装着されている。

このように、ＬＤアレイ１の両外側がダイスペーサはんだ面２５，あるいはダイスペーサ１７よりせり出した状態で装着すると、外側の両側面１２に、ＬＤアレイ１の装着に使用したはんだが這い上がって付着することが発生し難くなるので、レーザ構造結晶内のｐｎ接合が短絡することが更に完全に防止でき、ＬＤアレイの信頼性、歩留が向上する。ＬＤアレイ１の一部が、ダイスペーサはんだ面２５、あるいはダイスペーサ１７からせり出していると、せり出した部分が冷却されにくくなるが、本発明では、せり出した部分は、エミッタ５の設けられていない非活性領域であるので、元々発熱も殆ど無く、性能上も、信頼性の点でも全く問題にならない。言い換えれば、ＬＤアレイ１の両外側に広い第一の非活性領域６を備えることによって、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、ＬＤアレイ１の外側部分をダイスペーサ１７、ダイスペーサはんだ面２５からせり出して装着することが可能になり、外側の両側面１２におけるｐｎ接合の短絡がより完全に防止できるようになる。

図３（ｂ）のように、ＬＤアレイ１の一部がダイスペーサ１７の外側にせり出していると、外側の両側面１２へのはんだの這い上がりは確実に防止できるが、半導体レーザ装置１５を取り扱う際に、ＬＤアレイ１に触れてＬＤアレイが折れる等の問題が懸念される場合には、図３（ｃ）に示したような形状のダイスペーサ１７を使用しても良い。図３（ｃ）においては、ｐｎ接合の短絡が問題になるＬＤアレイの外側の両側面１２は、ダイスペーサ１７からせり出しているが、図３（ａ）の場合と同様に、ＬＤアレイ１の外側両側面の外側にもダイスペーサ１７が存在しており、ＬＤアレイ１の両外側部分をガードしているので、ＬＤアレイ１を破損するリスクが低減できる。

図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る第三の実施形態を説明するための図であり、主に、レーザ構造結晶側から見たＬＤアレイの平面図の一部分に、電流が注入される領域であるストライプ１８の部分の形状を示している。図４（ａ）では、エミッタ５は、ブロードストライプ型であるが、図１（ａ）、（ｂ）に示した実施形態よりは、幅の狭いストライプになっており、そのかわりストライプの本数、即ちエミッタの個数を増やしている。ブロードストライプは、高出力半導体レーザに適した構造であるが、ストライプ幅を増やしていくと、ストライプの幅方向で、光出力分布が不均一になり、ストライプ幅に比例して光出力が増加しなくなる。

また、ストライプ内の光出力分布が偏って、一部分の光強度が高くなるということはその部分の劣化速度が大きくなり、信頼性の低下を招く恐れもある。従って、図４（ａ）に示したように、ストライプ幅を１０〜５０μｍ程度と比較的狭くし、その分ストライプ本数を増やすことで、ストライプ幅の合計（＝ストライプ幅×ストライプ本数）を減らさずに、高い出力を実現することが望ましい。

図４（ｂ）は、エミッタ５が、図４（ａ）の場合より更に幅の狭い５μｍ以下のストライプ１８を５μｍ以下の間隔で複数本配列した集合体１９になっている例を示している。エミッタ全体の幅が広い場合でも、エミッタ５がこのように狭いストライプが近接して複数本形成された集合体１９であると、エミッタ５の幅方向で光出力分布の不均一は生じ難くなり、高出力、高信頼性が実現できるようになる。

エミッタ５あるいはストライプ１８が、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、ＬＤアレイ内で分散した状態に形成されると、エミッタ間の非活性領域である第二の非活性領域７の幅は当然狭くなる。本発明のように、第二の非活性領域７の幅に無関係に、ＬＤアレイ１の外側に幅の広い第一の非活性領域６を設けると、エミッタ５を設けた部分に、ＬＤアレイ１を劈開で分割して切り出すためのスクライブライン８が入らないようにできるので、図４（ａ）、（ｂ）のように、高出力、高信頼性に適したエミッタ構成を採用することができる。

図５は、本発明に係る第四の実施形態を説明するための図であり、ＬＤアレイ１の幅方向の外側に設けた第一の非活性領域６に、ＬＤアレイ１がウェハのどの部分から作成されたかが認識できる記号あるいは番号を形成した状態を示している。この認識記号（番号）２０の形成は、電極パターン２１の形成工程で同時に行えるので、製作コストは増加しない。ＬＤアレイ１をヒートシンクあるいは冷却装置２に装着した後も認識記号（番号）２０が読み取れるように、認識記号（番号）２０は基板結晶側の電極面１０に形成するのが望ましい。

また、電流を注入する必要がない広い非活性領域に形成しているので、図１（ｂ）に示した金属薄板１４の幅を電流注入の必要な幅に限定しておけば、即ち、金属薄板１４が第一の非活性領域６を覆わないようにすれば、金属薄板１４で電気配線を行った後にも、認識記号（番号）２０を読み取ることができる。認識記号（番号）２０のパターンが崩れて判読しにくい場合に備えて、認識記号（番号）２０は、ＬＤアレイ１の両外側の第一の非活性領域６に形成しておいても良い。認識記号（番号）２０として、例えば、ＬＤアレイの幅で切り出す各分割ウェハの番号とその分割ウェハ内での順番を示す番号を書き入れることができる。個々のＬＤアレイ１がウェハのどの位置から切り出したものか判別でき、ＬＤアレイが互いに識別できるので、各ＬＤアレイの作製条件の把握やウェハ内の特性分布の確認が可能になり、個々のＬＤアレイについてより高度な品質管理や特性の解析が可能になる。

本発明の第一の実施形態を説明するための図で、（ａ）は劈開によって切り出され、ヒートシンクあるいは冷却装置に装着前のＬＤアレイの形状を模式的に示し、（ｂ）はＬＤアレイがヒートシンクあるいは冷却装置に装着されている状態を模式的に示している。 図１に示した第一の実施形態において、ＬＤアレイの外側の両側面にコーティングされている膜を形成する方法の例を説明するための図で、コーティング時にＬＤアレイが治具に装填されている状態を模式的に示している。 本発明の第二の実施形態を説明するための図で、ＬＤアレイが、ダイスペーサを介してヒートシンクあるいは冷却装置に装着されて状態を示しており、ＬＤアレイの外側の両側面がダイスペーサはんだ面からせり出しているケース（ａ）と、ＬＤアレイの外側の両側面がダイスペーサからせり出しているケース（ｂ）と、ＬＤアレイの外側の両側面がダイスペーサには接していないがダイスペーサでガードされているケース（ｃ）が描かれている。 本発明の第三の実施形態を説明するために、ストライプ部分の形状を示した図で、（ａ）は、比較的幅の狭いブロードストライプから構成されているエミッタの例を示し、（ｂ）は、幅の狭いストライプを近接して複数本配列した集合体で構成されたエミッタの例を示している。 本発明の第四の実施形態を説明するための図で、ＬＤアレイの第一の非活性領域に、ＬＤアレイが認識記号（番号）が形成されている状態を示している。 従来の技術を説明するための図で、ＬＤアレイの製造工程の一部を模式的に示している。（ａ）は、ＬＤアレイの形状に劈開で分割して切り出すためのスクライブラインが入ったウェハを示し、（ｂ）は、劈開で分割して切り出されたＬＤアレイを示し、（ｃ）は、スクライブによるストレスで正常な劈開面が得られていない部分を劈開で切り離した状態を示している。

符号の説明

１ ＬＤアレイ
２ ヒートシンクあるいは冷却装置
３ 基板結晶
４ レーザ構造結晶
５ エミッタ
６ 第一の非活性領域
７ 第二の非活性領域
８ ＬＤアレイの形状に劈開するためのスクライブライン
９ 正の電極面（レーザ構造結晶側の電極面）
１０ 負の電極面（基板結晶側の電極面）
１１ 出射側端面
１２ ＬＤアレイの幅方向の外側の側面
１３ 両面接着絶縁板
１４ 金属薄板
１５ 半導体レーザ装置
１６ スペーサ
１７ ダイスペーサ
１８ ストライプ（電流が注入される領域）
１９ 幅の狭いストライプを近接して複数本配列した集合体
２０ 認識記号（番号）
２１ 電極パターン
２２ （半導体）ウェハ
２３ スクライブによるストレスで正常な劈開面が得られていない部分
２４ スクライブでダメージを受けたエミッタが含まれる部分（スクライブによるストレスで正常な劈開面が得られていない部分）を劈開で切り離すためのスクライブライン
２５ ダイスペーサはんだ面

Claims (12)

1. レーザ光を出射するエミッタが１つの半導体結晶中に複数個直線状に配列されたモノリシックリニアアレイ構造のＬＤアレイを備える半導体レーザ装置であって、
   前記エミッタが形成されていない非活性領域の内、ＬＤアレイの幅方向の両外側に設けられている第一の非活性領域の少なくとも一方が、前記エミッタ間に設けられている第二の非活性領域の最も広い非活性領域よりも幅広いことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記複数個のエミッタがほぼ同じピッチで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
3. 前記ＬＤアレイ内に設けられた前記第二の非活性領域が、全てほぼ同じ幅で形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ装置。
4. 前記ＬＤアレイの幅方向の両外側に設けられた前記第一の非活性領域の両方が、最も広い前記第二の非活性領域より幅広いことを特徴とする、請求項１〜請求項３の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
5. 少なくとも一方の前記第一の非活性領域に、ウェハを前記ＬＤアレイ状に劈開するためのスクライブラインが入れられていることを特徴とする、請求項１〜請求項４の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
6. 出射側端面あるいは出射側端面の反対側端面の少なくとも一方がコーティングされていることを特徴とする、請求項１〜請求項５の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
7. 前記ＬＤアレイの前記出射側端面の電極面以外の２つの側面の少なくとも一方の前記側面の少なくとも一部がコーティングされていることを特徴とする、請求項１〜請求項６の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
8. 前記第一の非活性領域が、前記ＬＤアレイから切り離されることなく、ヒートシンクあるいは冷却装置に装着されていることを特徴とする、請求項１〜請求項７の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
9. ＬＤアレイが、ヒートシンクあるいは冷却装置に、ダイスペーサを介して装着されていることを特徴とする、請求項１〜請求項８の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
10. 前記エミッタが、少なくとも幅１０μｍ以上のブロードストライプであることを特徴とする、請求項１〜請求項９の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
11. 前記エミッタが、少なくとも幅５μｍ以下のストライプが、少なくとも幅５μｍ以下の間隔で複数本配列された集合体であることを特徴とする、請求項１〜請求項９の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。
12. 前記第一の非活性領域に、前記ＬＤアレイが前記ウェハのどの部分から作成されたかが認識できる記号あるいは番号を形成したことを特徴とする、請求項１〜請求項１１の内、何れか１項に記載の半導体レーザ装置。

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