JP2005317919A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005317919A
JP2005317919A JP2005043388A JP2005043388A JP2005317919A JP 2005317919 A JP2005317919 A JP 2005317919A JP 2005043388 A JP2005043388 A JP 2005043388A JP 2005043388 A JP2005043388 A JP 2005043388A JP 2005317919 A JP2005317919 A JP 2005317919A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
laser element
electrode
semiconductor
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005043388A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4660224B2 (ja
Inventor
Yasuyuki Bessho
靖之 別所
Masayuki Hata
雅幸 畑
Daijiro Inoue
大二朗 井上
Tsutomu Yamaguchi
勤 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2005043388A priority Critical patent/JP4660224B2/ja
Priority to US11/092,947 priority patent/US7773654B2/en
Priority to CNB2005100588419A priority patent/CN100461564C/zh
Publication of JP2005317919A publication Critical patent/JP2005317919A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4660224B2 publication Critical patent/JP4660224B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • 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
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Abstract

【課題】 複数の半導体レーザ素子を有し、かつ複数の半導体レーザ素子の各電極への配線の自由度が高い半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】 青紫色半導体レーザ素子1において、上面にはp電極12が形成され、下面にはn電極15が形成されている。赤色半導体レーザ素子2の上面にはn電極23が形成され、下面にはp電極22が形成されている。赤外半導体レーザ素子3の上面にはn電極33が形成され、下面にはp電極32が形成されている。青紫色半導体レーザ素子1のp電極12の上面の一部にはんだ膜Hが形成されている。p電極12の上面においては、2つのはんだ膜Hが所定の間隔Lをおいて形成されている。これにより、p電極12の一部が露出している。また、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のp電極12,22,32が共通の電極となっている。
【選択図】 図1

Description

本発明は波長の異なる複数の光を出射可能な半導体レーザ装置に関する。
従来より、CD(コンパクトディスク)/CD−R(コンパクトディスク−レコーダブル)ドライブには、光源として波長780nm程度の赤外光を出射する半導体レーザ素子(赤外半導体レーザ素子)が用いられてきた。また、DVD(デジタルバーサタイルディスク)ドライブには、光源として波長650nm程度の赤色光を出射する半導体レーザ素子(赤色半導体レーザ素子)が用いられてきた。
一方、近年、波長405nm程度の青紫色光を用いて記録および再生可能なDVDの開発が進められている。このようなDVDの記録および再生のために、波長405nm程度の青紫色光を出射する半導体レーザ素子(青紫色半導体レーザ素子)を用いたDVDドライブも同時に開発が進められている。このDVDドライブにおいては、従来のCD/CD−RおよびDVDに対する互換性が必要とされる。
この場合、DVDドライブに赤外光、赤色光および青紫色光をそれぞれ出射する複数の光ピックアップ装置を設ける方法、または1つの光ピックアップ装置内に赤外半導体レーザ素子、赤色半導体レーザ素子および青紫色半導体レーザ素子を設ける方法により、従来のCD、DVDおよび新しいDVDに対する互換性が実現される。しかしながら、これらの方法では部品点数の増加を招くため、DVDドライブの小型化、構成の簡単化および低コスト化が困難となる。
このような部品点数の増加を防止するために、赤外半導体レーザ素子と赤色半導体レーザ素子とを1チップに集積化した半導体レーザ素子が実用化されている。
赤外半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子はともにGaAs基板上に形成されるため1チップ化が可能であるが、青紫色半導体レーザ素子はGaAs基板上に形成されないため、青紫色半導体レーザ素子を赤外半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子とともに1チップに集積化することは非常に困難である。
そこで、赤外半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子を同一チップに形成することによりモノリシック赤色/赤外半導体レーザ素子を作製するとともに、青紫色半導体レーザ素子を別個のチップに形成した後、青紫色半導体レーザ素子のチップとモノリシック赤色/赤外半導体レーザ素子のチップとを積み重ねた構造を有する発光装置が提案されている(特許文献1参照)。
特開2001−230502号公報
しかしながら、上記の発光装置では、モノリシック赤色/赤外半導体レーザ素子の構造上、赤色半導体レーザ素子および赤外半導体レーザ素子の2つのn型基板が共通となっており、赤外半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子のp側電極が青紫色半導体レーザ素子のn型基板上に設けられている。このような構造では、各々の電極に取り付けるワイヤの接続スペースが制限されてしまう。これにより、発光装置の配線が複雑となる。
本発明の目的は、複数の半導体レーザ素子を有し、かつ複数の半導体レーザ素子の各電極への配線の自由度が高い半導体レーザ装置を提供することである。
第1の発明に係る半導体レーザ装置は、第1の基板上に第1の波長の光を出射する第1の半導体層を有する第1の半導体レーザ素子と、第2の基板上に第2の波長の光を出射する第2の半導体層を有する第2の半導体レーザ素子と、第3の基板上に第3の波長の光を出射する第3の半導体層を有する第3の半導体レーザ素子とを備え、第1、第2および第3の波長のうち少なくとも一の波長は他の波長と異なり、第1の半導体レーザ素子は一面側に第1の電極を有し、第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子は、第1の電極の少なくとも一部が露出するように第1の半導体レーザ素子の一面側に接合されたものである。
その発明に係る半導体レーザ装置においては、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が、第1の半導体レーザ素子の第2および第3の半導体レーザ素子との接合面上で露出しているので、第1の半導体レーザ素子の第1の電極への配線を容易に行うことができる。
また、第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子が、第1の半導体レーザ素子の一面側に接合されているので、第1の半導体レーザ素子の一面と同じ側から第2および第3の半導体レーザ素子への配線を容易に行うことができる。
これにより、第1、第2および第3の半導体レーザ素子への配線の自由度が向上される。
第2および第3の基板の少なくとも一方は第1の基板と異なる材料により形成されてもよい。この場合、互いに材料の異なる基板を備える半導体レーザ素子が一体形成される。
第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が第2の半導体レーザ素子と第3の半導体レーザ素子との間で露出するように第1の半導体レーザ素子の一面側に接合されてもよい。
この場合、第2の半導体レーザ素子と第3の半導体レーザ素子との間を通じて、第1の半導体レーザ素子の第1の電極への配線が容易に行われる。
第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が、第3の半導体レーザ素子と反対側における第2の半導体レーザ素子の側方、または第2の半導体レーザ素子と反対側における第3の半導体レーザ素子の側方で露出するように第1の半導体レーザ素子の一面側に接合されてもよい。
この場合、第3の半導体レーザ素子と反対側における第2の半導体レーザ素子の側方、または第2の半導体レーザ素子と反対側における第3の半導体レーザ素子の側方から第1の半導体レーザ素子の第1の電極への配線が容易に行われる。
第1の電極は、第1の半導体層に形成され、第2の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第2の電極を有し、第3の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第3の電極を有してもよい。
また、第1の電極は、第1の基板に形成され、第2の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第2の電極を有し、第3の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第3の電極を有してもよい。
この場合、第2の半導体レーザ素子の第2の電極が第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に位置し、第3の半導体レーザ素子の第3の電極が第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に位置するので、第1、第2および第3の半導体レーザ素子の第1、第2および第3の電極への配線を半導体レーザ装置の一方側から行うことができる。したがって、半導体レーザ装置の製造が容易となる。
第2の半導体レーザ素子の第2の電極は第2の基板に形成され、第3の半導体レーザ素子の第3の電極は第3の基板に形成され、第2の半導体レーザ素子の第2の半導体層および第3の半導体レーザ素子の第3の半導体層が第1の半導体レーザ素子の一面側に接合されてもよい。
この場合、第1の半導体レーザ素子の一面側に、第2の半導体レーザ素子の第2の半導体層と、第3の半導体レーザ素子の第3の半導体層とが近接して接合される。
これにより、第1、第2および第3の半導体レーザ素子の第1、第2および第3の半導体層が近くに位置し、第1、第2および第3の半導体レーザ素子の発光点間の間隔が短くなる。それにより、第1、第2および第3の半導体レーザ素子の発光点をともに半導体レーザ装置の中心に近づけることができる。その結果、レーザ光を、例えば、レンズ等で集光する場合に第1、第2および第3の半導体レーザ素子の光の出射効率がともに向上する。
第1の半導体レーザ素子は、第1の半導体層または第1の基板に第4の電極をさらに有し、第2の半導体レーザ素子は、第2の半導体層に第5の電極をさらに有し、第3の半導体レーザ素子は、第3の半導体層に第6の電極をさらに有し、第2の半導体レーザ素子の第5の電極および第3の半導体レーザ素子の第6の電極は、第1の半導体レーザ素子の第1の電極に電気的に接続されてもよい。
この場合、第1の半導体レーザ素子の第1の電極に、第2の半導体レーザ素子の第5の電極および第3の半導体レーザ素子の第6の電極が電気的に接続されているので、第1、第2および第3の半導体レーザ素子への配線の数を低減することができる。それにより、半導体レーザ装置の配線が単純になるとともに、配線の手間が少なくなる。
第1の半導体レーザ素子は、第1の半導体層または第1の基板に第4の電極をさらに有し、第2の半導体レーザ素子は、第2の半導体層に第5の電極をさらに有し、第3の半導体レーザ素子は、第3の半導体層に第6の電極をさらに有し、第2の半導体レーザ素子の第5の電極および第3の半導体レーザ素子の第6の電極が、絶縁層を介して第1の半導体レーザ素子の第1の電極に接合され、第1、第5および第6の電極がそれぞれ電気的に分離されてもよい。
この場合、第1、第5および第6の電極がそれぞれ電気的に分離されているので、第1、第5および第6の電極にそれぞれ任意の電圧を与えることができる。したがって、第1、第2および第3の半導体レーザ素子のそれぞれの駆動方式を任意に選択することができる。
第1の半導体レーザ素子は、上段面および下段面からなる段差をさらに有し、第1の半導体レーザ素子の第1の電極は上段面から下段面にわたって形成され、第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子は、第1の半導体レーザ素子の下段面の第1の電極上に接合されてもよい。
第1の半導体層が上段面および下段面を有する場合、第1の半導体レーザ素子の第1の半導体層、第2の半導体レーザ素子の第2の半導体層および第3の半導体レーザ素子の第3の半導体層が、並ぶように設けられる。これにより、第1、第2および第3の半導体レーザ素子の発光点を略直線上に整列させることができる。それにより、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置の設計が容易となる。
第1の基板が上段面および下段面を有する場合でも、第2の半導体レーザ素子の第2の半導体層および第3の半導体レーザ素子の第3の半導体層が、並ぶように設けられる。これにより、第2および第3の半導体レーザ素子の発光点を略直線上に整列させることができる。それにより、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置の設計が容易となる。
第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子は、第1の電極の少なくとも一部が露出するように互いに分離されてもよい。この場合、第2の半導体レーザ素子と第3の半導体レーザ素子との間で露出する部分に、第1の半導体レーザ素子の一方電極への配線を容易に行うことができる。
第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子は、連結部を含み、連結部により互いに連結され、連結部は、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が露出するように開口を有してもよい。
この場合、連結部の開口を通じて第1の半導体レーザ素子の第1の電極への配線を容易に行うことができる。
また、連結部が第2および第3の基板である場合には、第2の半導体レーザ素子と第3の半導体レーザ素子との間で連結部が平坦な面を形成する。それにより、半導体レーザ装置の製造時に、連結部へ均一かつ良好なスクライブラインを容易に形成することが可能となる。その結果、平坦で良好なへき開面を得ることができ、良好な共振器端面を得ることができる。
第1の基板は透光性基板であってもよい。この場合、第1の基板が透光性基板であるので、第1の半導体レーザ素子の一面側に第2および第3の半導体レーザ素子を接合する際に第1の基板を通して第2および第3の半導体レーザ素子を目視することができる。それにより、第2および第3の半導体レーザ素子の位置決めが容易になる。その結果、接合位置の調整を正確に行うことができる。したがって、第1、第2および第3の半導体レーザ素子の発光点の位置精度を向上させることができる。
第1の半導体層は窒化物系半導体からなってもよい。この場合、第1の半導体層が熱伝導率の高い窒化物系半導体からなるので、第1の半導体レーザ素子の第1の半導体層の放熱性が向上する。それにより、第1の半導体レーザ素子の温度特性が向上し、信頼性が向上する。
第2の半導体層はガリウムインジウムリン系半導体からなってもよい。この場合、第2の半導体レーザ素子は赤色の波長の光を出射することができる。
第3の半導体層はガリウムヒ素系半導体からなってもよい。この場合、第2の半導体レーザ素子は赤外の波長の光を出射することができる。
第2の発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、複数の波長の光を出射することができる半導体レーザ装置の製造方法であって、第1の基板上に第1の波長の光を出射する第1の半導体層を形成することにより第1の半導体レーザ素子を作製する工程と、第2の基板上に第2の波長の光を出射する第2の半導体層を形成することにより第2の半導体レーザ素子を作製する工程と、第2の基板上に第3の波長の光を出射する第3の半導体層を形成することにより第3の半導体レーザ素子を作製する工程と、第1の基板または第1の半導体層に第1の電極を形成する工程と、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が露出するように、第1の電極上に第2および第3の半導体レーザ素子を接合する工程とを含み、第1、第2および第3の波長のうち少なくとも一の波長は他の波長と異なるものである。
その発明に係る半導体レーザ装置の製造方法においては、第1の基板上に第1の波長の光を出射する第1の半導体層を形成することにより第1の半導体レーザ素子が作製される。また、第2の基板上に第2の波長の光を出射する第2の半導体層を形成することにより第2の半導体レーザ素子が作製される。さらに、第2の基板上に第3の波長の光を出射する第3の半導体層を形成することにより第3の半導体レーザ素子が作製される。
その後、第1の基板または第1の半導体層に第1の電極が形成され、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が露出するように、第1の電極上に第2および第3の半導体レーザ素子が接合される。
これにより、作製された半導体レーザ装置は、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が、第1の半導体レーザ素子の第2および第3の半導体レーザ素子との接合面上で露出しているので、第1の半導体レーザ素子の第1の電極への配線を容易に行うことができる。
また、第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子が、第1の半導体レーザ素子の第1の電極上に接合されているので、第1の半導体レーザ素子の一面と同じ側から第2および第3の半導体レーザ素子への配線を容易に行うことができる。
その結果、第1、第2および第3の半導体レーザ素子への配線の自由度が向上される。
本発明に係る半導体レーザ装置においては、第1の半導体レーザ素子の第1の電極の少なくとも一部が、第1の半導体レーザ素子の第2および第3の半導体レーザ素子との接合面上で露出しているので、第1の半導体レーザ素子の第1の電極への配線を容易に行うことができる。
また、第2の半導体レーザ素子および第3の半導体レーザ素子が、第1の半導体レーザ素子の第1の電極上に接合されているので、第1の半導体レーザ素子の一面と同じ側から第2および第3の半導体レーザ素子への配線を容易に行うことができる。
これにより、第1、第2および第3の半導体レーザ素子への配線の自由度が向上される。
以下、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的上面図および模式的断面図である。図1(a)に半導体レーザ装置1000Aの模式的上面図が示され、図1(b)に図1(a)のA−A線における半導体レーザ装置1000Aの模式的断面図が示されている。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aは、波長約400nmのレーザ光を出射する半導体レーザ素子(以下、青紫色半導体レーザ素子と呼ぶ。)1、波長約650nmのレーザ光を出射する半導体レーザ素子(以下、赤色半導体レーザ素子と呼ぶ。)2および波長約780nmのレーザ光を出射する半導体レーザ素子(以下、赤外半導体レーザ素子と呼ぶ。)3を備える。
本実施の形態において、青紫色半導体レーザ素子1はGaN基板上に半導体層を形成することにより作製される。赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3はGaAs基板上に半導体層を形成することにより作製される。詳細は後述する。
図1に示すように、青紫色半導体レーザ素子1において、上面にはp電極12が形成され、下面にはn電極15が形成されている。青紫色半導体レーザ素子1にはp型半導体とn型半導体との接合面であるpn接合面10が形成されている。
赤色半導体レーザ素子2の上面にはn電極23が形成され、下面にはp電極22が形成されている。赤色半導体レーザ素子2にはp型半導体とn型半導体との接合面であるpn接合面20が形成されている。
赤外半導体レーザ素子3の上面にはn電極33が形成され、下面にはp電極32が形成されている。赤外半導体レーザ素子3にはp型半導体とn型半導体との接合面であるpn接合面30が形成されている。
青紫色半導体レーザ素子1のp電極12の上面の一部にはんだ膜Hが形成されている。なお、図1のp電極12の上面においては、2つのはんだ膜Hが所定の間隔Lをおいて形成されている。これにより、p電極12の一部が露出している。
赤色半導体レーザ素子2のp電極22がはんだ膜Hを介してp電極12上に接合されている。また、赤外半導体レーザ素子3のp電極32がはんだ膜Hを介してp電極12上に接合されている。
これにより、赤色半導体レーザ素子2のp電極22と青紫色半導体レーザ素子1のp電極12とが電気的に接続され、赤外半導体レーザ素子3のp電極32と青紫色半導体レーザ素子1のp電極12とが電気的に接続される。これにより、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12、赤色半導体レーザ素子2のp電極22および赤外半導体レーザ素子3のp電極32が共通の電極となっている。
図1(a)および図1(b)においては、矢印X,Y,Zで示すように互いに直交する3方向をX方向、Y方向およびZ方向とする。X方向およびY方向は、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のpn接合面10,20,30に平行な方向である。Z方向は青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のpn接合面10,20,30に垂直な方向である。
青紫色半導体レーザ素子1のp電極12とn電極15との間に電圧が印加されることにより、pn接合面10における所定の領域(以下、青紫色発光点と呼ぶ。)11から波長約400nmのレーザ光がX方向に出射される。
赤色半導体レーザ素子2のp電極22とn電極23との間に電圧が印加されることにより、pn接合面20における所定の領域(以下、赤色発光点と呼ぶ。)21から波長約650nmのレーザ光がX方向に出射される。
赤外半導体レーザ素子3のp電極32とn電極33との間に電圧が印加されることにより、pn接合面30における所定の領域(以下、赤外発光点と呼ぶ。)31から波長約780nmのレーザ光がX方向に出射される。
図2は図1の半導体レーザ装置1000Aをヒートシンク上に組み立てた際の模式的断面図である。図1の半導体レーザ装置1000Aを光ピックアップ装置に用いる場合、図2に示すように、半導体レーザ装置1000AをCu、CuWまたはAl等の金属からなるヒートシンク500上に取り付ける。そして、ワイヤ1W,2Wb,3Wb,4Waを用いてp電極12,22,32およびn電極23,33,15の配線を行う。
上述のように、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12、赤色半導体レーザ素子2のp電極22および赤外半導体レーザ素子3のp電極32は電気的に接続されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12、赤色半導体レーザ素子2のp電極22および赤外半導体レーザ素子3のp電極32が共通に接続され、アノードコモンの結線が実現される。
青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通のp電極12は、ワイヤ1Wにより図示しない駆動回路に接続される。
赤色半導体レーザ素子2のn電極23は、ワイヤ2Wbにより図示しない駆動回路に接続される。また、赤外半導体レーザ素子3のn電極33はワイヤ3Wbにより図示しない駆動回路に接続される。
青紫色半導体レーザ素子1のn電極15の配線は、n電極15をヒートシンク500の表面に接合することにより行う。これにより、n電極15とヒートシンク500の表面とが電気的に接続される。ヒートシンク500はワイヤ4Waにより図示しない駆動回路に接続される。
ワイヤ1Wとワイヤ4Waとの間に電圧を印加することにより青紫色半導体レーザ素子1を駆動することができ、ワイヤ1Wとワイヤ2Wbとの間に電圧を印加することにより赤色半導体レーザ素子2を駆動することができ、ワイヤ1Wとワイヤ3Wbとの間に電圧を印加することにより赤外半導体レーザ素子3を駆動することができる。このように、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3をそれぞれ独立に駆動することができる。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aの製造方法について説明する。図3〜図6は第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。図3〜図6においても、図1のX,Y,Z方向が定義されている。
図3(a)に示すように、青紫色半導体レーザ素子1を作製するために、n−GaN基板1sの一方の面上に積層構造を有する半導体層1tを形成する。また、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3を青紫色半導体レーザ素子1上に接合するために、p電極12を形成した後、半導体層1t上の所定の領域(2箇所)に、Au−Snからなるはんだ膜Hを形成する。
はんだ膜Hはp電極12の中央部でY方向に離間するように形成されている。p電極12の中央部にはX方向に延びる断面凸状の図示しないリッジ部が形成される。p電極12のリッジ部の下方には青紫色半導体レーザ素子1の青紫色発光点11が形成される。なお、青紫色半導体レーザ素子1のn電極15は後の工程で形成される。
一方、図3(b)に示すように、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3を作製するために、n−GaAs基板50の一方の面上にAlGaAsからなるエッチングストップ層51を形成し、エッチングストップ層51上にn−GaAsコンタクト層5を形成する。
そして、n−GaAsコンタクト層5上にAlGaInP系の積層構造を有する半導体層2tおよびAlGaAs系の積層構造を有する半導体層3tを互いに離間するように形成する。さらに、半導体層2t上にp電極22を形成し、半導体層3t上にp電極32を形成する。なお、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のn電極23,33は後の工程で形成される。また、図3(b)では図示しないが、半導体層2t,3tにも、X方向に延びる断面凸状のリッジ部が形成されている。
次に、図4(c)に示すように、半導体層1t上のp電極12の所定の領域(はんだ膜Hの形成された領域)に、半導体層2t上に形成されたp電極22および半導体層3t上に形成されたp電極32をはんだ膜Hを介して接合する。
なお、このとき、n−GaN基板1sおよびn−GaAs基板50はともに約300〜500μm程度の厚みを有する。これにより、n−GaN基板1sおよびn−GaAs基板50の取り扱いが容易となり、p電極12へのp電極22,32の接合が容易に行われる。
また、青紫色半導体レーザ素子1のn−GaN基板1sは透明である。これにより、p電極12へのp電極22,32の接合位置をn−GaN基板1sを通して目視により確認することができる。それにより、青紫色半導体レーザ素子1上の赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の位置決めが容易となる。
なお、本実施の形態において、青紫色半導体レーザ素子1の基板はn−GaN基板1sに限らず、他の透光性の基板を用いてもよい。この場合、上述のように、青紫色半導体レーザ素子1上の赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の位置決めが容易となる。
図4(d)に示すように、n−GaAs基板50をエッチングまたは研磨等により所定の薄さに加工した後、エッチングストップ層51までエッチングする。
その後、図5(e)に示すように、エッチングストップ層51が除去された後、半導体層2t,3tの上方におけるn−GaAsコンタクト層5上の領域にn電極23,33をそれぞれパターニングにより形成する。
図5(f)に示すように、半導体層2tおよび半導体層3tが形成されていない部分のn−GaAsコンタクト層5をエッチングにより除去する。これにより、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が作製される。赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の構造の詳細は後述する。
そして、図6(g)に示すように、n−GaN基板1sを研磨により薄くした後、n−GaN基板1sの下面に、n電極15を形成する。これにより、青紫色半導体レーザ素子1が作製される。青紫色半導体レーザ素子1の構造の詳細は後述する。
最後に、上記のように作製された青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3をY方向にへき開により棒状に分離して、共振器端面を形成する。共振器端面に保護膜を形成した後、チップ状にさらに細かく、X方向に沿って裁断する。これにより、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aが完成する。
図7に基づいて青紫色半導体レーザ素子1の構造の詳細について作製方法とともに説明する。
図7は青紫色半導体レーザ素子1の構造の詳細を説明するための模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
青紫色半導体レーザ素子1の製造時においては、上述のようにn−GaN基板1s上に積層構造を有する半導体層1tが形成される。
図7(a)に示すように、n−GaN基板1s上には、積層構造を有する半導体層1tとして、n−GaN層101、n−AlGaNクラッド層102、n−GaN光ガイド層103、MQW(多重量子井戸)活性層104、アンドープAlGaNキャップ層105、アンドープGaN光ガイド層106、p−AlGaNクラッド層107およびアンドープGaInNコンタクト層108が順に形成される。これら各層の形成は、例えば、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)により行われる。
図7(b)に示すように、MQW活性層104は4つのアンドープGaInN障壁層104aと3つのアンドープGaInN井戸層104bとが、交互に積層された構造を有する。
ここで、例えば、n−AlGaNクラッド層102のAl組成は0.15であり、Ga組成は0.85である。n−GaN層101、n−AlGaNクラッド層102およびn−GaN光ガイド層103にはSiがドープされている。
また、アンドープGaInN障壁層104aのGa組成は0.95であり、In組成は0.05である。アンドープGaInN井戸層104bのGa組成は0.90であり、In組成は0.10である。p−AlGaNキャップ層105のAl組成は0.30であり、Ga組成は0.70である。
さらに、p−AlGaNクラッド層107のAl組成は0.15であり、Ga組成は0.85である。p−AlGaNクラッド層107にはMgがドープされている。アンドープGaInNコンタクト層108のGa組成は0.95であり、In組成は0.05である。
上記の半導体層1tのうち、p−AlGaNクラッド層107には、X方向に延びるストライプ状のリッジ部Riが形成される。p−AlGaNクラッド層107のリッジ部Riは約1.5μmの幅を有する。
アンドープGaInNコンタクト層108は、p−AlGaNクラッド層107のリッジ部Riの上面に形成される。
p−AlGaNクラッド層107およびアンドープGaInNコンタクト層108の上面に、SiO2 からなる絶縁膜4が形成され、アンドープGaInNコンタクト層108上に形成された絶縁膜4がエッチングにより除去される。そして、外部に露出したアンドープGaInNコンタクト層108上にPd/Pt/Auからなるp電極110が形成される。さらに、p電極110の上面および絶縁膜4の上面を覆うように、スパッタ法、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法によりp電極12が形成される。
このように、n−GaN基板1sの一面側に積層構造を有する半導体層1tが形成される。さらに、n−GaN基板1sの他面側にはTi/Pt/Auからなるn電極15が形成される。
この青紫色半導体レーザ素子1では、リッジ部Riの下方におけるMQW活性層104の位置に青紫色発光点11が形成される。なお、本例では、MQW活性層104が図1のpn接合面10に相当する。
図8に基づいて赤色半導体レーザ素子2の構造の詳細について作製方法とともに説明する。
図8は赤色半導体レーザ素子2の構造の詳細を説明するための模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。また、本実施の形態では、赤色半導体レーザ素子2はn−GaAsコンタクト層5上に半導体層2tを形成することにより作製するとしているが、以下の説明では、n−GaAsコンタクト層5に代えてn−GaAs基板5X上に半導体層2tを形成する。このn−GaAs基板5XにはSiがドープされている。
図8(a)に示すように、n−GaAs基板5X上には、積層構造を有する半導体層2tとして、n−GaAs層201、n−AlGaInPクラッド層202、アンドープAlGaInP光ガイド層203、MQW(多重量子井戸)活性層204、アンドープAlGaInP光ガイド層205、p−AlGaInP第1クラッド層206、p−InGaPエッチングストップ層207、p−AlGaInP第2クラッド層208およびp−コンタクト層209が順に形成される。これら各層の形成は、例えば、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)により行われる。
図8(b)に示すように、MQW活性層204は2つのアンドープAlGaInP障壁層204aと3つのアンドープInGaP井戸層204bとが、交互に積層された構造を有する。
ここで、例えば、n−AlGaInPクラッド層202のAl組成は0.70であり、Ga組成は0.30であり、In組成は0.50であり、P組成は0.50である。n−GaAs層201およびn−AlGaInPクラッド層202にはSiがドープされている。
アンドープAlGaInP光ガイド層203のAl組成は0.50であり、Ga組成は0.50であり、In組成は0.50であり、P組成は0.50である。
また、アンドープAlGaInP障壁層204aのAl組成は0.50であり、Ga組成は0.50であり、In組成は0.50であり、P組成は0.50である。アンドープInGaP井戸層204bのIn組成は0.50であり、Ga組成は0.50である。アンドープAlGaInP光ガイド層205のAl組成は0.50であり、Ga組成は0.50であり、In組成は0.50であり、P組成は0.50である。
さらに、p−AlGaInP第1クラッド層206のAl組成は0.70であり、Ga組成は0.30であり、In組成は0.50であり、P組成は0.50である。p−InGaPエッチングストップ層207のIn組成は0.50であり、Ga組成は0.50である。
p−AlGaInP第2クラッド層208のAl組成は0.70であり、Ga組成は0.30であり、In組成は0.50であり、P組成は0.50である。
p−コンタクト層209は、p−GaInP層とp−GaAs層との積層構造を有する。このp−GaInPのGa組成は0.5であり、In組成は0.5である。
なお、上記したAlGaInP系材料の組成は、一般式(Ala Gab 0.5 Inc d で表した時のaがAl組成であり、bがGa組成であり、cがIn組成であり、dがP組成である。
p−AlGaInP第1クラッド層206、p−InGaPエッチングストップ層207、p−AlGaInP第2クラッド層208およびp−コンタクト層209のp−GaInPおよびp−GaAsにはZnがドープされている。
上記において、p−InGaPエッチングストップ層207上へのp−AlGaInP第2クラッド層208の形成は、p−InGaPエッチングストップ層207の一部(中央部)にのみ行われる。そして、p−AlGaInP第2クラッド層208の上面にp−コンタクト層209が形成される。
これにより、上記の半導体層2tのうち、p−AlGaInP第2クラッド層208およびp−コンタクト層209により、X方向に延びるストライプ状のリッジ部Riが形成される。p−AlGaInP第2クラッド層208およびp−コンタクト層209からなるリッジ部Riは約2.5μmの幅を有する。
p−InGaPエッチングストップ層207の上面、p−AlGaInP第2クラッド層208の側面ならびにp−コンタクト層209の上面および側面に、SiO2 からなる絶縁膜210が形成され、p−コンタクト層209上に形成された絶縁膜210がエッチングにより除去される。そして、外部に露出したp−コンタクト層209上にCr/Auからなるp電極211が形成される。さらに、p電極211の上面および絶縁膜210の上面を覆うように、スパッタ法、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法によりp電極22が形成される。
このように、n−GaAs基板5Xの一面側に積層構造を有する半導体層2tが形成される。さらに、n−GaAs基板5Xの他面側にはAuGe/Ni/Auからなるn電極23が形成される。
この赤色半導体レーザ素子2では、リッジ部Riの下方におけるMQW活性層204の位置に赤色発光点21が形成される。なお、本例では、MQW活性層204が図1のpn接合面20に相当する。
図9に基づいて赤外半導体レーザ素子3の構造の詳細について作製方法とともに説明する。
図9は赤外半導体レーザ素子3の構造の詳細を説明するための模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。また、本実施の形態では、赤外半導体レーザ素子3はn−GaAsコンタクト層5上に半導体層3tを形成することにより作製するとしているが、以下の説明では、n−GaAsコンタクト層5に代えてn−GaAs基板5X上に半導体層3tを形成する。このn−GaAs基板5XにはSiがドープされている。
図9(a)に示すように、n−GaAs基板5X上には、積層構造を有する半導体層3tとして、n−GaAs層301、n−AlGaAsクラッド層302、アンドープAlGaAs光ガイド層303、MQW(多重量子井戸)活性層304、アンドープAlGaAs光ガイド層305、p−AlGaAs第1クラッド層306、p−AlGaAsエッチングストップ層307、p−AlGaAs第2クラッド層308およびp−GaAsコンタクト層309が順に形成される。これら各層の形成は、例えば、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)により行われる。
図9(b)に示すように、MQW活性層304は2つのアンドープAlGaAs障壁層304aと3つのアンドープAlGaAs井戸層304bとが、交互に積層された構造を有する。
ここで、例えば、n−AlGaAsクラッド層302のAl組成は0.45であり、Ga組成は0.55である。n−GaAs層301およびn−AlGaAsクラッド層302にはSiがドープされている。
アンドープAlGaAs光ガイド層303のAl組成は0.35であり、Ga組成は0.65である。また、アンドープAlGaAs障壁層304aのAl組成は0.35であり、Ga組成は0.65である。アンドープAlGaAs井戸層304bのAl組成は0.10であり、Ga組成は0.90である。アンドープAlGaAs光ガイド層305のAl組成は0.35であり、Ga組成は0.65である。
さらに、p−AlGaAs第1クラッド層306のAl組成は0.45であり、Ga組成は0.55である。p−AlGaAsエッチングストップ層307のAl組成は0.70であり、Ga組成は0.30である。
p−AlGaAs第2クラッド層308のAl組成は0.45であり、Ga組成は0.55である。
p−AlGaAs第1クラッド層306、p−AlGaAsエッチングストップ層307、p−AlGaAs第2クラッド層308およびp−GaAsコンタクト層309にはZnがドープされている。
上記において、p−AlGaAsエッチングストップ層307上へのp−AlGaAs第2クラッド層308の形成は、p−AlGaAsエッチングストップ層307の一部(中央部)にのみ行われる。そして、p−AlGaAs第2クラッド層308の上面にp−GaAsコンタクト層309が形成される。
これにより、上記の半導体層3tのうち、p−AlGaAs第2クラッド層308およびp−GaAsコンタクト層309により、X方向に延びるストライプ状のリッジ部Riが形成される。p−AlGaAs第2クラッド層308およびp−GaAsコンタクト層309からなるリッジ部Riは約2.8μmの幅を有する。
p−AlGaAsエッチングストップ層307の上面、p−AlGaAs第2クラッド層308の側面ならびにp−GaAsコンタクト層309の上面および側面に、SiNからなる絶縁膜310が形成され、p−GaAsコンタクト層309上に形成された絶縁膜310がエッチングにより除去される。そして、外部に露出したp−GaAsコンタクト層309上にCr/Auからなるp電極311が形成される。さらに、p電極311の上面および絶縁膜310の上面を覆うように、スパッタ法、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法によりp電極32が形成される。
このように、n−GaAs基板5Xの一面側に積層構造を有する半導体層3tが形成される。さらに、n−GaAs基板5Xの他面側にはAuGe/Ni/Auからなるn電極33が形成される。
この赤外半導体レーザ素子3では、リッジ部Riの下方におけるMQW活性層304の位置に赤外発光点31が形成される。なお、本例では、MQW活性層304が図1のpn接合面30に相当する。
以上、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aにおいては、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12の少なくとも一部が赤色半導体レーザ素子2と赤外半導体レーザ素子3との間で露出しているので、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12への配線を容易に行うことができる。
また、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12上に接合されているので、青紫色半導体レーザ素子1の一面の同じ側から赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3への配線を容易に行うことができる。
これにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3への配線の自由度が向上される。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aにおいては、赤色半導体レーザ素子2のn電極23が青紫色半導体レーザ素子1との接合部と反対側の面に位置し、赤外半導体レーザ素子3のn電極33が青紫色半導体レーザ素子1との接合部と反対側の面に位置するので、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12、赤色半導体レーザ素子2のn電極23および赤外半導体レーザ素子3のn電極33への配線を半導体レーザ装置1000Aの一方側から行うことができる。したがって、半導体レーザ装置1000Aの製造が容易となっている。
また、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12は半導体層1t側の面に形成され、赤色半導体レーザ素子2のn電極23はn−GaAsコンタクト層5側の面に形成され、赤外半導体レーザ素子3のn電極33はn−GaAsコンタクト層5側の面に形成され、赤色半導体レーザ素子2の半導体層2t側の面および赤外半導体レーザ素子3の半導体層3t側の面が青紫色半導体レーザ素子1のp電極12に接合されている。
このように、青紫色半導体レーザ素子1の半導体層1t側の面側に、赤色半導体レーザ素子2の半導体層2t側の面と、赤外半導体レーザ素子3の半導体層3t側の面とが接合されている。
これにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の半導体層1t,2t,3tが近くに位置し、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の発光点間の間隔が短くなる。
それにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の青紫色発光点11、赤色発光点21および赤外発光点31をともに半導体レーザ装置1000Aの中心に近づけることができる。その結果、レーザ光をレンズ等で集光する場合に青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の光の取り出し効率がともに向上する。
さらに、上記の半導体レーザ装置1000Aでは青紫色半導体レーザ素子1のp電極12に、赤色半導体レーザ素子2のp電極22および赤外半導体レーザ素子3のp電極32が電気的に接続されているので、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3への配線の数を低減することができる。それにより、半導体レーザ装置1000Aの配線が単純になるとともに、配線の手間が少なくなっている。
本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aにおいて、青紫色半導体レーザ素子1のn−GaN基板1sは透光性基板である。これにより、青紫色半導体レーザ素子1の一面側に赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3を接合する際にn−GaN基板1sを通して赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3を目視することができる。
それにより、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の位置決めが容易となっている。したがって、接合位置の調整を正確に行うことができる。その結果、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の青紫色発光点11、赤色発光点21および赤外発光点31の位置精度を向上させることができる。
また、青紫色半導体レーザ素子1には、窒化物系半導体からなるn−GaN基板1sが用いられている。この場合、n−GaN基板1sが熱伝導率の高い窒化物系半導体からなるので、青紫色半導体レーザ素子1の半導体層1tの放熱性が向上する。それにより、青紫色半導体レーザ素子1の温度特性が向上し、信頼性が向上する。
本実施の形態において、半導体レーザ装置1000Aは青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3を集積することにより作製している。しかしながら、これに限らず、集積される複数の半導体レーザ素子は、他の波長の光を出射する半導体レーザ素子であってもよい。
図2に示すように、本実施の形態では、半導体レーザ装置1000Aをヒートシンク500上に取り付けているが、半導体レーザ装置1000Aは、AlN、SiC、Siもしくはダイヤモンド等の絶縁性材料またはCu、CuWもしくはAl等の導電性材料からなるヒートシンク上に取り付けられてもよい。
半導体レーザ装置1000Aのパッケージとしては、金属製のキャンパッケージまたは樹脂製のフレームパッケージ等を用いてもよく、半導体レーザ装置1000Aを収納できるものであればよい。
(第2の実施の形態)
図10は第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Bは以下の点で第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと構造が異なる。
図10に示すように、本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1に形成される青紫色発光点11の一方側(Y方向)に赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が並ぶように接合されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12の一端側が露出している。また、上述のように赤色半導体レーザ素子2には赤色発光点21が形成されており、赤外半導体レーザ素子3には赤外発光点31が形成されている。
このように、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の外側の領域で青紫色半導体レーザ素子1のp電極12を露出させることにより、そのp電極12の露出部分にワイヤを接続することができる。
この場合、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のp電極の配線の自由度が増加する。また、青紫色半導体レーザ素子1上に、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が一体的に作製されたモノリシック赤色/赤外半導体レーザ素子を接合することができる。
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Bによれば、赤色半導体レーザ素子2を中心に配置することができる。それにより、Y方向に青紫色発光点11、赤色発光点21、赤外発光点31の順で発光点を配置することが可能となっている。
さらに、青紫色半導体レーザ素子1上の赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の配置を変更することにより、赤色発光点21と赤外発光点31との位置関係を変更することも可能である。
ここで、第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Bの製造方法について説明する。
図11〜図15は第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。図11〜図15においても、図1のX,Y,Z方向が定義されている。
初めに、第1の実施の形態において説明したように、青紫色半導体レーザ素子1を作製するために、n−GaN基板(n−GaNウェハ)1sの一方の面上に積層構造を有する半導体層1tおよびp電極12を順に形成する。そして、p電極12上の所定の領域にはんだ膜Hを形成する。図11に、半導体層1t、p電極12およびはんだ膜Hの形成されたn−GaN基板1sの一例が示されている。
図11においては、半導体層1tに2つの青紫色発光点11が形成されている。p電極12上では、Y方向における青紫色発光点11の両側にそれぞれはんだ膜Hが、互いに離間するように形成されている。2つの青紫色発光点11の上部には、それぞれ図示しないリッジ部が形成されている。青紫色半導体レーザ素子1のn電極15は後の工程で形成される。
なお、図11はn−GaN基板(n−GaNウェハ)1sの一部を抜き出して図示したものである。したがって、実際には、n−GaN基板(n−GaNウェハ)1s上の半導体層1tにさらに複数の青紫色発光点11が形成されている。
一方、図12に示すように、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3を作製するために、それぞれの素子の共通基板としてn−GaAs基板(n−GaAsウェハ)50を用意する。そこで、n−GaAs基板50の一方の面上にエッチングストップ層51およびn−GaAsコンタクト層5を順に形成する。
そして、n−GaAsコンタクト層5上にAlGaInP系の積層構造を有する半導体層2tおよびAlGaAs系の積層構造を有する半導体層3tを互いに離間するように形成する。さらに、半導体層2t上にp電極22を形成し、半導体層3t上にp電極32を形成する。
図12においては、n−GaAsコンタクト層5上に2つの半導体層2tおよび2つの半導体層3tが形成されている。それにより、それぞれの半導体層2t,3tに赤色発光点21および赤外発光点31が形成されている。
なお、図12はn−GaAs基板(n−GaAsウェハ)50、エッチングストップ層51およびn−GaAsコンタクト層5の一部を抜き出して図示したものである。したがって、実際には、n−GaAsコンタクト層5上にはさらに複数の半導体層2tおよび半導体層3tが形成されている。それにより、それらの半導体層2tにさらに赤色発光点21が形成され、それらの半導体層3tにさらに赤外発光点31が形成されている。
半導体層2t,3tの赤色発光点21および赤外発光点31の上部には、それぞれ図示しないリッジ部が形成されている。赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のn電極23,33は後の工程で形成される。
次に、図13に示すように、n−GaN基板1sおよびn−GaAs基板50の貼り合わせを行う。この貼り合わせは、n−GaN基板1s上に形成されたはんだ膜Hに、n−GaAs基板50上に形成されたp電極22,32を接合することにより行われる。
その後、n−GaAs基板50をエッチングまたは研磨等により所定の薄さに加工し、エッチングストップ層51までエッチングする。そして、エッチングストップ層51を除去し、図14に示すように、n−GaAsコンタクト層5上の所定の領域にn電極23,33をそれぞれパターニングにより形成する。
具体的には、n−GaAsコンタクト層5における半導体層2tの形成領域にn電極23を形成し、n−GaAsコンタクト層5における半導体層3tの形成領域にn電極33を形成する。
次に、図15に示すように、半導体層2tおよび半導体層3tが形成されていない部分のn−GaAsコンタクト層5をエッチングにより除去する。これにより、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が作製される。
また、n−GaN基板1sを研磨により薄くした後、n−GaN基板1sの下面に、n電極15を形成する。これにより、青紫色半導体レーザ素子1が作製される。
最後に、上記のように作製された青紫色半導体レーザ素子1をY方向に沿ってへき開により棒状に分離する。それにより、共振器端面が形成される。その後、共振器端面に保護膜を形成し、X方向に沿ってチップ状にさらに細かく裁断する。この裁断は、図15の一点鎖線CT1を基準とする。これにより、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Bが完成する。
上記の製造方法においては、青紫色半導体レーザ素子1のX方向に沿った裁断の位置(図15の一点差線CT1)を変更してもよい。例えば、図15の一点差線CT2を基準として裁断してもよい。この場合、青紫色半導体レーザ素子1上の赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の配置を容易に変更することができる。
(第3の実施の形態)
図16は第3の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
第3の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Cは以下の点で第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと構造が異なる。
図16に示すように、本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1上の中央部に段差が設けられ、凸状部が形成されている。青紫色半導体レーザ素子1の凸状部にはpn接合面10が形成され、青紫色発光点11が形成されている。青紫色半導体レーザ素子1の凸状部の両側に延びるp電極12上の所定の領域にはんだ膜Hが形成され、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が接合されている。
これにより、青紫色発光点11、赤色発光点21および赤外発光点31の各々が略直線上に位置しているので、半導体レーザ装置1000Cおよび光ピックアップ装置の設計が容易となっている。
(第4の実施の形態)
図17は第4の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
第4の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Dは以下の点で第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと構造が異なる。
図17に示すように、本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1上の一端部側に段差が設けられ、凸状部が形成されている。青紫色半導体レーザ素子1の凸状部にはpn接合面10が形成され、青紫色発光点11が形成されている。そして、青紫色半導体レーザ素子1の凸状部の一方側(Y方向)に延びるp電極12上の所定の領域にはんだ膜Hが形成され、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が接合されている。
これにより、青紫色発光点11、赤色発光点21および赤外発光点31の各々が略直線上に位置しているので、半導体レーザ装置1000Dおよび光ピックアップ装置の設計が容易となっている。
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Dによれば、青紫色半導体レーザ素子1の凸状部の一方側(Y方向)に赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が並ぶように接合されている。赤色半導体レーザ素子2には赤色発光点21が形成されており、赤外半導体レーザ素子3には赤外発光点31が形成されている。
これにより、本実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Dにおいては、赤色半導体レーザ素子2を中心に配置することができる。それにより、Y方向に青紫色発光点11、赤色発光点21、赤外発光点31の順で発光点を配置することが可能となっている。
また、青紫色半導体レーザ素子1上の赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の配置を変更することにより、赤色発光点21と赤外発光点31との位置関係を変更することも可能である。
(第5の実施の形態)
図18は第5の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
第5の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Eは以下の点で第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと構造が異なる。
図18に示すように、本実施の形態では、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3が青紫色半導体レーザ素子1のn電極15上に接合されている。
これにより、青紫色半導体レーザ素子1のpn接合面10が赤色半導体レーザ素子2のpn接合面20および赤外半導体レーザ素子3のpn接合面30からZ方向に離間する。
それにより、青紫色半導体レーザ素子1の青紫色発光点11を赤色発光点21および赤外発光点31から離間させることができる。
(第6の実施の形態)
図19は第6の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的上面図である。図20(a)は図19のA1−A1線における半導体レーザ装置1000Fの模式的断面図を示し、図20(b)は図19のB1−B1線における半導体レーザ装置1000Fの模式的断面図を示す。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
第6の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Fは以下の点で第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと構造および製造方法が異なる。
図19および図20に示すように、本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1に接合される赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の構造が第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと異なる。
赤色半導体レーザ素子2の半導体層2tと、赤外半導体レーザ素子3の半導体層3tとが連結部BRにより連結されている。赤色半導体レーザ素子2と赤外半導体レーザ素子3との間の領域において、連結部BRに円形状の孔部PHが形成されている。この孔部PHの直径Wは、半導体層2t,3tの間隔Lよりも小さい。
連結部BRは、赤色半導体レーザ素子2の半導体層2tまたは赤外半導体レーザ素子3の半導体層3tの一部を含んでいてもよい。例えば、連結部BRは赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3において電流の流れを制限する電流狭窄層(例えば、図8および図9の絶縁膜210,310)であってもよいし、p型のコンタクト層であってもよい。
図21は図19および図20の半導体レーザ装置1000Fをヒートシンク上に組み立てた際の模式的断面図である。図19および図20の半導体レーザ装置1000Fを光ピックアップ装置に用いる場合、図21に示すように、半導体レーザ装置1000Fをヒートシンク500上に取り付ける。そして、ワイヤ1W,2Wb,3Wb,4Waを用いてp電極12,22,32およびn電極23,33,15の配線を行う。それにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3をそれぞれ独立に駆動することができる。
本実施の形態では、図19および図20に示すように、青紫色半導体レーザ素子1の一方の面に形成されるp電極12が、連結部BRに形成された孔部PHを通じて露出している。
これにより、連結部BRの孔部PHを通じて青紫色半導体レーザ素子1のp電極12にワイヤボンディングを行うことができる。それにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通のp電極12へのワイヤボンディングが、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のn電極23,33と同じ側から行うことができるので配線の自由度が高くなっている。
なお、本実施の形態において、孔部PHは円形状を有するとしているが、孔部PHの形状は特に限定されない。赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3間に形成されるのであれば、孔部PHは正方形状を有してもよいし、三角形状を有してもよい。
(第7の実施の形態)
図22は第7の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的上面図である。図23(a)は図22のA2−A2線における半導体レーザ装置1000Gの模式的断面図を示し、図23(b)は図22のB2−B2線における半導体レーザ装置1000Gの模式的断面図を示す。以下の説明においても、図1と同様にX方向、Y方向およびZ方向を定義する。
第7の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Gは以下の点で第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと構造および製造方法が異なる。
本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の構造が第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Aと異なる。
上述のように青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3はリッジ部を有する。図23では、青紫色半導体レーザ素子1のリッジ部Riが示されている。
図22および図23に示すように、青紫色半導体レーザ素子1の半導体層1t上にはリッジ部Riの上面を除き、絶縁膜SUが形成されている。リッジ部Riおよび絶縁膜SUの上面には、さらに3つのp電極12,13,14が互いに分離するように形成されている。
青紫色半導体レーザ素子1のp電極12はリッジ部Riの上面を含む領域に形成され、Y方向におけるp電極12の一方側にp電極13が形成され、Y方向におけるp電極12の他方側にp電極14が形成されている。
また、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通の基板(n−GaAs基板50)は分離されていない。それにより、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3は間隔Lをおいて一体的に形成されている。以下、共通の基板により一体的に形成された赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3をモノリシック赤色/赤外半導体レーザ素子と呼ぶ。
n−GaAs基板50の面上に赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通のn電極233が形成されている。赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3は、共通の基板(n−GaAs基板50)を含む連結部BRにより連結されている。赤色半導体レーザ素子2と、赤外半導体レーザ素子3との間の領域において、連結部BRに複数の孔部QHが設けられている。なお、連結部BRは、赤色半導体レーザ素子2の半導体層2tまたは赤外半導体レーザ素子3の半導体層3tの一部を含んでもよい。例えば、連結部BRは図8のn−GaAs層201およびn−AlGaInPクラッド層202または図9のn−GaAs層301およびn−AlGaAsクラッド層302を含んでもよい。
本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1上に形成されるp電極12,13,14が、n−GaAs基板50に形成された複数の孔部QHを通じて外部に露出している。
また、青紫色半導体レーザ素子1においては、絶縁膜SU上でp電極12,13,14が互いに分離されている。それにより、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12、p電極13に接合される赤色半導体レーザ素子2のp電極22およびp電極14に接合される赤外半導体レーザ素子3のp電極32は、互いに電気的に分離されている。
図24は、図22および図23の半導体レーザ装置1000Gをヒートシンク上に組み立てた際の模式的断面図である。図22および図23の半導体レーザ装置1000Gを光ピックアップ装置に用いる場合、図24に示すように、半導体レーザ装置1000Gをヒートシンク500上に取り付ける。そして、ワイヤ1W,2Wa,2Wb,3Waを用いてp電極12,22,32およびn電極233,15の配線を行う。
具体的には、n電極15がステム500の上面に接合される。これにより、n電極15とステム500とが電気的に接続される。
赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通電極となるn電極233がワイヤ2Wbによりステム500の上面に電気的に接続される。
これにより、ステム500が青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通のn電極となり、カソードコモンの結線が実現される。
青紫色半導体レーザ素子1のp電極12はワイヤ1Wにより図示しない駆動回路に接続される。ワイヤ1Wは、半導体レーザ装置1000Gの上方からn−GaAs基板50の孔部QHを通じてp電極12に接続されている。
青紫色半導体レーザ素子1上のp電極13はワイヤ2Waにより図示しない駆動回路に接続される。これにより、赤色半導体レーザ素子2のp電極22と駆動回路とが電気的に接続される。ワイヤ2Waは、半導体レーザ装置1000Gの上方からn−GaAs基板50の孔部QHを通じてp電極13に接続されている。
青紫色半導体レーザ素子1上のp電極14はワイヤ3Waにより図示しない駆動回路に接続される。これにより、赤外半導体レーザ素子3のp電極32と駆動回路とが電気的に接続される。ワイヤ3Waは、半導体レーザ装置1000Gの上方からn−GaAs基板50の孔部QHを通じてp電極14に接続されている。
ステム500とワイヤ1Wとの間に電圧を印加することにより青紫色半導体レーザ素子1を駆動することができ、ステム500とワイヤ2Waとの間に電圧を印加することにより赤色半導体レーザ素子2を駆動することができ、ステム500とワイヤ3Waとの間に電圧を印加することにより赤外半導体レーザ素子3を駆動することができる。このように、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3をそれぞれ独立に駆動することができる。
上述のように、本実施の形態では、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12、p電極13に接合される赤色半導体レーザ素子2のp電極22およびp電極14に接合される赤外半導体レーザ素子3のp電極32が、互いに電気的に分離されている。
これにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のp電極12,22,32にそれぞれ任意の電圧を与えることができる。したがって、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の駆動方式を任意に選択することができる。
また、青紫色半導体レーザ素子1に形成されるp電極12,13,14が、n−GaAs基板50の孔部QHを通じて外部に露出している。
これにより、n−GaAs基板50の孔部QHを通じて青紫色半導体レーザ素子1のp電極12,13,14にワイヤボンディングを行うことができる。
それにより、青紫色半導体レーザ素子1、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のそれぞれのp電極12,22,23へのワイヤボンディングが、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のn電極233と同じ側から行うことができるので、配線の自由度が高くなっている。
なお、本実施の形態において、孔部PHは円形状を有するとしているが、孔部PHの形状は特に限定されない。赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3間に形成されるのであれば、孔部PHは正方形状を有してもよいし、三角形状を有してもよい。
さらに、第7の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Gの製造時においては、複数の半導体レーザ装置1000Gのへき開工程で良好なスクライブラインを得ることができる。詳細を説明する。
図25(a)に、第7の実施の形態に係る半導体レーザ装置1000Gの製造時に形成されるスクライブラインの概略図を示す。図25(b)に、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3間でn−GaAs基板50が分離された半導体レーザ装置1000Xの製造時に形成されるスクライブラインの概略図を示す。なお、図25において、電極の図示は省略する。
複数の半導体レーザ装置1000Gが形成されたn−GaN基板(n−GaNウェハ)1sおよびn−GaAs基板(n−GaAsウェハ)50のへき開時には、例えば図25(a)のD2−D2線に示されるようにY方向に沿ったスクライブラインが形成される。その後、図25(a)のD1−D1線に示されるようにX方向に沿ったスクライブラインが形成される。
それにより、n−GaN基板1sおよびn−GaAs基板50が棒状にへき開された後、チップ状に裁断され、個々の半導体レーザ装置1000Gが完成する。
この場合、n−GaAs基板50はD2−D2線に示されるスクライブライン上で平坦になっている。それにより、n−GaAs基板50の全体にわたって均一なスクライブラインが容易に形成される。その結果、Y方向に沿うへき開が良好に行われ、平坦なへき開面が得られる。その結果、良好な共振器端面を容易に得ることができる。
なお、図25(a)に示すように、n−GaAs基板50がD2−D2線上で平坦である場合には、D2−D2線におけるn−GaAs基板50の端部にのみスクライブ傷を形成するだけでも、容易にウェハのへき開を行うことができる。
これに対して、図25(b)に示すように、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3のn−GaAs基板50が青紫色半導体レーザ素子1上で分離された半導体レーザ装置1000X(第1〜第5の実施の形態に対応する)について説明する。
この場合、D2−D2線で示されるスクライブラインは凹凸のある面上に形成される。それにより、複数のn−GaAs基板50のY方向における端部TAに深い傷が入る場合がある。端部TAに深い傷が入る場合には、良好な共振器端面を得ることが容易でない。
また、図25(b)の半導体レーザ装置1000Xにおいては、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3ごとにn−GaAs基板50がY方向で分離されているため、分離されたn−GaAs基板50の全てにスクライブライン(またはスクライブ傷)を形成しなければ、全ての半導体レーザ装置1000Xのへき開は困難である。
なお、図25(b)の半導体レーザ装置1000Xの製造時においては、例えば、図5(e)または図14に示したn−GaAs基板50の分離工程の前に予めY方向に沿ったスクライブラインをn−GaAs基板50に形成することにより、均一かつ良好なスクライブラインを得ることも可能である。しかしながら、スクライブラインの形成された状態でn−GaAs基板50に後工程の処理が施されると、後工程(例えば、図5(e)および図5(f)の工程)の処理時にn−GaAs基板50が割れやすくなり、歩留まりが低下する。
本実施の形態においては、赤色半導体レーザ素子2および赤外半導体レーザ素子3の共通基板であるn−GaAs基板50が分離されていない。これにより、n−GaAs基板50に対するスクライブラインまたはスクライブ傷の形成が容易かつ良好に行われる。それにより、複数の半導体レーザ装置1000Gのへき開時に、平坦で良好なへき開面を得ることができる。その結果、良好な共振器端面を得ることができる。
n−GaN基板1sおよびn−GaAs基板50の貼り合わせ後に、n−GaAs基板50はウェットエッチングにより薄型化される。
ここで、n−GaAs基板50はウェットエッチングされやすく、n−GaN基板1sはウェットエッチングされにくい。したがって、n−GaAs基板50のエッチング量を容易に制御することができる。
なお、本実施の形態においては、上記のようにn−GaAs基板50のウェットエッチングを行った後、n−GaN基板1sを研磨等により薄型化してもよい。この場合、高い硬度を有するn−GaN基板1sがn−GaAs基板50よりも薄型化されることにより、半導体レーザ装置1000Gのへき開が容易となる。また、良好なへき開面を得ることができる。
以上、第1〜第7の実施の形態において、n−GaN基板1sは第1の基板に相当し、波長約400nmのレーザ光は第1の波長の光に相当し、半導体層1tは第1の半導体層に相当し、青紫色半導体レーザ素子1は第1の半導体レーザ素子に相当する。
また、n−GaAsコンタクト層5、n−GaAs基板50,5Xは第2の基板に相当し、波長約650nmのレーザ光は第2の波長の光に相当し、半導体層2tは第2の半導体層に相当し、赤色半導体レーザ素子2は第2の半導体レーザ素子に相当する。
さらに、n−GaAsコンタクト層5、n−GaAs基板50,5Xは第3の基板に相当し、波長約780nmのレーザ光は第3の波長の光に相当し、半導体層3tは第3の半導体層に相当し、赤外半導体レーザ素子3は第3の半導体レーザ素子に相当する。
また、青紫色半導体レーザ素子1のp電極12は第1の電極に相当し、赤色半導体レーザ素子2のn電極23は第2の電極に相当し、赤外半導体レーザ素子3のn電極33は第3の電極に相当する。
さらに、青紫色半導体レーザ素子1のn電極15は第4の電極に相当し、赤色半導体レーザ素子2のp電極22は第5の電極に相当し、赤外半導体レーザ素子3のp電極32は第6の電極に相当する。
絶縁膜SUは絶縁層に相当し、n−GaAs基板50,5X、n−GaAsコンタクト層5および共通の連結部BRは連結部に相当し、孔部PH,QHは開口に相当する。
本発明に係る半導体レーザ装置は、複数種類の光学記録媒体の記録および再生を行うための光ピックアップ装置、表示装置、光源等に有効に利用できる。
第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的上面図および模式的断面図である。 図1の半導体レーザ装置をヒートシンク上に組み立てた際の模式的断面図である。 第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 青紫色半導体レーザ素子1の構造の詳細を説明するための模式的断面図である。 赤色半導体レーザ素子2の構造の詳細を説明するための模式的断面図である。 赤外半導体レーザ素子3の構造の詳細を説明するための模式的断面図である。 第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。 第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。 第3の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。 第4の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。 第5の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的断面図である。 第6の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的上面図である。 図19のA1−A1線およびB1−B1線における半導体レーザ装置の模式的断面図である。 図19および図20の半導体レーザ装置をヒートシンク上に組み立てた際の模式的断面図である。 第7の実施の形態に係る半導体レーザ装置の一例を示す模式的上面図である。 図22の半導体レーザ装置のA2−A2線およびB2−B2線における模式的断面図である。 図22および図23の半導体レーザ装置をヒートシンク上に組み立てた際の模式的断面図である。 第7の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造時に形成されるスクライブラインを説明するための図である。
符号の説明
1 青紫色半導体レーザ素子
2 赤色半導体レーザ素子
3 赤外半導体レーザ素子
1s n−GaN基板
1t,2t,3t 半導体層
5 n−GaAsコンタクト層
50,5X n−GaAs基板
15,23,33 n電極
12,22,32 p電極
BR 連結部
PH,QH 孔部
SU 絶縁膜

Claims (17)

  1. 第1の基板上に第1の波長の光を出射する第1の半導体層を有する第1の半導体レーザ素子と、
    第2の基板上に第2の波長の光を出射する第2の半導体層を有する第2の半導体レーザ素子と、
    第3の基板上に第3の波長の光を出射する第3の半導体層を有する第3の半導体レーザ素子とを備え、
    前記第1、第2および第3の波長のうち少なくとも一の波長は他の波長と異なり、
    前記第1の半導体レーザ素子は一面側に第1の電極を有し、
    前記第2の半導体レーザ素子および前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の電極の少なくとも一部が露出するように前記第1の半導体レーザ素子の前記一面側に接合されたことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 前記第2および第3の基板の少なくとも一方は前記第1の基板と異なる材料により形成されたことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
  3. 前記第2の半導体レーザ素子および前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極の少なくとも一部が前記第2の半導体レーザ素子と前記第3の半導体レーザ素子との間で露出するように前記第1の半導体レーザ素子の前記一面側に接合されたことを特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ装置。
  4. 前記第2の半導体レーザ素子および前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極の少なくとも一部が、前記第3の半導体レーザ素子と反対側における第2の半導体レーザ素子の側方、または前記第2の半導体レーザ素子と反対側における第3の半導体レーザ素子の側方で露出するように前記第1の半導体レーザ素子の前記一面側に接合されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  5. 前記第1の電極は、前記第1の半導体層に形成され、
    前記第2の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第2の電極を有し、
    前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第3の電極を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  6. 前記第1の電極は、前記第1の基板に形成され、
    前記第2の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第2の電極を有し、
    前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子との接合部と反対側の面に第3の電極を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  7. 前記第2の半導体レーザ素子の前記第2の電極は前記第2の基板に形成され、前記第3の半導体レーザ素子の前記第3の電極は前記第3の基板に形成され、
    前記第2の半導体レーザ素子の前記第2の半導体層および前記第3の半導体レーザ素子の前記第3の半導体層が前記第1の半導体レーザ素子の前記一面側に接合されることを特徴とする請求項5または6記載の半導体レーザ装置。
  8. 前記第1の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体層または前記第1の基板に第4の電極をさらに有し、
    前記第2の半導体レーザ素子は、前記第2の半導体層に第5の電極をさらに有し、
    前記第3の半導体レーザ素子は、前記第3の半導体層に第6の電極をさらに有し、
    前記第2の半導体レーザ素子の前記第5の電極および前記第3の半導体レーザ素子の前記第6の電極は、前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極に電気的に接続されたことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  9. 前記第1の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体層または前記第1の基板に第4の電極をさらに有し、
    前記第2の半導体レーザ素子は、前記第2の半導体層に第5の電極をさらに有し、
    前記第3の半導体レーザ素子は、前記第3の半導体層に第6の電極をさらに有し、
    前記第2の半導体レーザ素子の前記第5の電極および前記第3の半導体レーザ素子の前記第6の電極が、絶縁層を介して前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極に接合され、前記第1、第5および第6の電極がそれぞれ電気的に分離されたことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  10. 前記第1の半導体レーザ素子は、上段面および下段面からなる段差をさらに有し、
    前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極は前記上段面から前記下段面にわたって形成され、
    前記第2の半導体レーザ素子および前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の半導体レーザ素子の前記下段面の前記第1の電極上に接合されたことを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  11. 前記第2の半導体レーザ素子および前記第3の半導体レーザ素子は、前記第1の電極の少なくとも一部が露出するように互いに分離されたことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  12. 前記第2の半導体レーザ素子および前記第3の半導体レーザ素子は、連結部を含み、前記連結部により互いに連結され、
    前記連結部は、前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極の少なくとも一部が露出するように開口を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  13. 前記第1の基板は透光性基板であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  14. 前記第1の半導体層は窒化物系半導体からなることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  15. 前記第2の半導体層はガリウムインジウムリン系半導体からなることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  16. 前記第3の半導体層はガリウムヒ素系半導体からなることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  17. 複数の波長の光を出射することができる半導体レーザ装置の製造方法であって、
    第1の基板上に第1の波長の光を出射する第1の半導体層を形成することにより第1の半導体レーザ素子を作製する工程と、
    第2の基板上に第2の波長の光を出射する第2の半導体層を形成することにより第2の半導体レーザ素子を作製する工程と、
    前記第2の基板上に第3の波長の光を出射する第3の半導体層を形成することにより第3の半導体レーザ素子を作製する工程と、
    前記第1の基板または前記第1の半導体層に第1の電極を形成する工程と、
    前記第1の半導体レーザ素子の前記第1の電極の少なくとも一部が露出するように、前記第1の電極上に前記第2および第3の半導体レーザ素子を接合する工程とを含み、
    前記第1、第2および第3の波長のうち少なくとも一の波長は他の波長と異なることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
JP2005043388A 2004-03-30 2005-02-21 半導体レーザ装置 Expired - Fee Related JP4660224B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005043388A JP4660224B2 (ja) 2004-03-30 2005-02-21 半導体レーザ装置
US11/092,947 US7773654B2 (en) 2004-03-30 2005-03-30 Semiconductor laser apparatus and fabrication method thereof
CNB2005100588419A CN100461564C (zh) 2004-03-30 2005-03-30 半导体激光装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004101487 2004-03-30
JP2005043388A JP4660224B2 (ja) 2004-03-30 2005-02-21 半導体レーザ装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010244941A Division JP2011023754A (ja) 2004-03-30 2010-11-01 半導体レーザ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005317919A true JP2005317919A (ja) 2005-11-10
JP4660224B2 JP4660224B2 (ja) 2011-03-30

Family

ID=35050156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005043388A Expired - Fee Related JP4660224B2 (ja) 2004-03-30 2005-02-21 半導体レーザ装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7773654B2 (ja)
JP (1) JP4660224B2 (ja)
CN (1) CN100461564C (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016095A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010040752A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010056105A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2010067868A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010153710A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010171285A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
US8064492B2 (en) 2009-01-26 2011-11-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor laser device, semiconductor laser device and light apparatus
US8275013B2 (en) 2007-06-18 2012-09-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2021168360A (ja) * 2020-04-13 2021-10-21 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP7478947B2 (ja) 2020-04-13 2024-05-08 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4544892B2 (ja) * 2004-03-30 2010-09-15 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP4568133B2 (ja) * 2004-03-30 2010-10-27 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置および光装置
JP4614715B2 (ja) * 2004-08-31 2011-01-19 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP4930322B2 (ja) * 2006-11-10 2012-05-16 ソニー株式会社 半導体発光素子、光ピックアップ装置および情報記録再生装置
JP2010109331A (ja) * 2008-09-30 2010-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置および表示装置
JP2011014624A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子の製造方法および半導体レーザ素子
JP2011077339A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sony Corp 半導体レーザ
JP5488881B2 (ja) * 2009-09-30 2014-05-14 ソニー株式会社 発光装置およびその製造方法
US20110188532A1 (en) * 2010-02-04 2011-08-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor Laser Apparatus
WO2015019540A1 (ja) * 2013-08-08 2015-02-12 シャープ株式会社 半導体素子基板およびその製造方法
JP7021618B2 (ja) * 2018-08-10 2022-02-17 オムロン株式会社 レーザダイオードアレイデバイスの製造方法、レーザ発光回路及び測距装置
US11621253B2 (en) * 2018-11-02 2023-04-04 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0846280A (ja) * 1994-07-26 1996-02-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光装置
JPH11340587A (ja) * 1998-05-06 1999-12-10 Xerox Corp フリップチップ接合で製作した多重波長レ―ザアレ―
JP2001230502A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Sony Corp 発光装置およびそれを用いた光装置
JP2004207480A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Pioneer Electronic Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2005317896A (ja) * 2004-03-30 2005-11-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2006128602A (ja) * 2004-03-30 2006-05-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2780981B2 (ja) * 1988-06-27 1998-07-30 三菱電機株式会社 多点発光型半導体レーザ及びその製造方法
US5228050A (en) 1992-02-03 1993-07-13 Gte Laboratories Incorporated Integrated multiple-wavelength laser array
JP3378465B2 (ja) * 1997-05-16 2003-02-17 株式会社東芝 発光装置
JPH11112091A (ja) 1997-09-30 1999-04-23 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レーザ装置
JP3685306B2 (ja) * 1999-03-03 2005-08-17 パイオニア株式会社 2波長半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2000294878A (ja) * 1999-04-06 2000-10-20 Sharp Corp 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2001229570A (ja) * 2000-02-09 2001-08-24 Pioneer Electronic Corp 光ピックアップ装置及びレーザダイオードチップ
JP2001244570A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Sony Corp 半導体レーザ、レーザカプラおよびデータ再生装置、データ記録装置ならびに半導体レーザの製造方法
JP2001332805A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Samsung Electro Mech Co Ltd 2波長レーザーダイオード及びその製造方法
JP2002118331A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Toshiba Corp 集積型半導体発光装置及びその製造方法
JP3844290B2 (ja) * 2001-01-24 2006-11-08 シャープ株式会社 ホログラムレーザおよび光ピックアップ
JP2002232077A (ja) 2001-02-02 2002-08-16 Sony Corp 半導体発光装置およびその製造方法
US7095050B2 (en) * 2002-02-28 2006-08-22 Midwest Research Institute Voltage-matched, monolithic, multi-band-gap devices
JP4219147B2 (ja) 2002-09-25 2009-02-04 シャープ株式会社 多波長レーザ装置
JP2004207479A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Pioneer Electronic Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2005150692A (ja) * 2003-10-21 2005-06-09 Sharp Corp 半導体レーザ装置
JP4544892B2 (ja) * 2004-03-30 2010-09-15 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP4614715B2 (ja) * 2004-08-31 2011-01-19 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0846280A (ja) * 1994-07-26 1996-02-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光装置
JPH11340587A (ja) * 1998-05-06 1999-12-10 Xerox Corp フリップチップ接合で製作した多重波長レ―ザアレ―
JP2001230502A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Sony Corp 発光装置およびそれを用いた光装置
JP2004207480A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Pioneer Electronic Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2005317896A (ja) * 2004-03-30 2005-11-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2006128602A (ja) * 2004-03-30 2006-05-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8275013B2 (en) 2007-06-18 2012-09-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2010016095A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010040752A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010056105A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2010067868A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010153710A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2010171285A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
US8064492B2 (en) 2009-01-26 2011-11-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor laser device, semiconductor laser device and light apparatus
JP2021168360A (ja) * 2020-04-13 2021-10-21 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP7478947B2 (ja) 2020-04-13 2024-05-08 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7773654B2 (en) 2010-08-10
CN100461564C (zh) 2009-02-11
US20050220159A1 (en) 2005-10-06
CN1677783A (zh) 2005-10-05
JP4660224B2 (ja) 2011-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4660224B2 (ja) 半導体レーザ装置
US7535945B2 (en) Semiconductor laser apparatus and method of manufacturing the same
US20050218420A1 (en) Semiconductor laser apparatus and fabrication method thereof
JP4671728B2 (ja) 半導体レーザ装置および光ピックアップ装置
US8275013B2 (en) Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
US8442085B2 (en) Semiconductor optical device
JP4466503B2 (ja) 半導体レーザ
US7817694B2 (en) Semiconductor laser apparatus and manufacturing method thereof
US7672351B2 (en) Semiconductor laser apparatus
JP2010040752A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2002118331A (ja) 集積型半導体発光装置及びその製造方法
WO2005055383A1 (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JP2007035854A (ja) 半導体レーザアレイ及び半導体レーザ装置
JP2008066447A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
KR100360143B1 (ko) 반도체 레이저 소자 및 그의 제조방법
JP2011023754A (ja) 半導体レーザ装置
JP2005327826A (ja) 集積型半導体レーザ装置、集積型半導体レーザ装置の製造方法、集積型半導体発光装置、集積型半導体発光装置の製造方法、光学ピックアップ装置および光ディスク装置
JP2011023754A5 (ja)
JP2010153710A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2004193302A (ja) 半導体レーザ素子
JP2010067868A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2001244561A (ja) 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法
JP2010056185A (ja) 半導体レーザ装置
JP2011165708A (ja) 半導体レーザ装置の製造方法および半導体レーザ装置
JP2010258467A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100326

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100810

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101101

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20101109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101130

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101228

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees