JP2006253391A

JP2006253391A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2006253391A
Application number: JP2005067494A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikehara; 正博池原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21
Also published as: US20060203869A1; CN1832277A

Abstract

【課題】簡易かつ安価に製造でき、戻り光をレーザチップの光出射方向と異なる方向に反射させることができる半導体レーザ装置を提供すること。
【解決手段】本発明の半導体レーザ装置は、サブマウントと、このサブマウント上に取り付けられたレーザチップとを備え、サブマウント前端面は、レーザチップの出射端面に対して傾斜しており、サブマウント後端面は、サブマウント前端面と相補的な形状であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば光ディスクシステムにおける光学式ピックアップ等に用いられる半導体レーザ装置に関する。

従来の半導体レーザ装置として、図７の平面図に示すようなものがある（例えば特許文献１を参照）。この半導体レーザ装置は、サブマウント１上に鑞材層２を介してレーザチップ３をダイボンドしている。上記サブマウント１の前端面１ａは、上記レーザチップ３の光出射端面３ａに対して幅方向に傾斜している。これによって、矢印Ａで示すようにサブマウント１の前端面１ａに入射した光は、矢印Ｂで示すように、レーザチップ３の光出射方向と異なる方向に反射される（レーザチップの光出射方向は矢印Ａの逆方向）。こうして、レーザチップ３から出射されて光学系で光ディスク上に集光され、この光ディスクで反射された光の一部が、上記光学系を経て半導体レーザ装置まで戻った場合、この戻り光が、サブマウント１の前端面１ａでレーザチップ３の光出射方向に反射しないようにしている。これによって、戻り光が再び光学系を経て光ディスクに達し、受光素子に検出されて、光学式ピックアップが読み取る信号のＳ／Ｎ（信号対雑音）比が低下することを防止している。

図８は、従来の他の半導体レーザ装置を示す断面図である（例えば特許文献２を参照）。この半導体レーザ装置は、サブマウント１上に鑞材層２を介してレーザチップ３をダイボンドしている。上記サブマウント１の前端面１ａは、上記レーザチップ３の光出射端面３ａに対して厚さ方向に傾斜している。この半導体レーザ装置の場合でも、上述した作用により、レーザチップ３の光出射方向への反射が防止される。
特開昭６３−１７５４９０号公報特開２００３−８６８８２号公報

上記半導体レーザ装置で使用されるサブマウント１は、ウエハを直方体にダイシングした後、追加工により前端面１ａを傾斜させることによって形成する。この追加工のために、製造工程数が増加し、半導体レーザ装置の製造コスト増大に繋がっていた。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、簡易かつ安価に製造でき、戻り光をレーザチップの光出射方向と異なる方向に反射させることができる半導体レーザ装置を提供するものである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の半導体レーザ装置は、サブマウントと、このサブマウント上に取り付けられたレーザチップとを備え、サブマウント前端面は、レーザチップの出射端面に対して傾斜しており、サブマウント後端面は、サブマウント前端面と相補的な形状であることを特徴とする。なお、本発明のサブマウントは、直方体ではない。サブマウント前端面は、通常、サブマウントの少なくとも１つの側面又は上面若しくは下面に対して鋭角に交わる。

本発明によれば、サブマウント前端面と後端面が相補的な形状なので、これらの面をダイシングの際に同時に形成することができる。従って、ダイシング後にサブマウントに追加工を行う必要がなく、製造工程数の増加を抑えることができる。ダイシングは、通常、サブマウント前端面が、サブマウントの少なくとも１つの側面又は上面若しくは下面に対して鋭角に交わるように行われる。

サブマウント前端面と後端面は、好ましくは、互いに平行な平面からなる。平面形状であれば、ダイシングブレードを用いて容易に形成することができるからである。

サブマウント前端面は、幅方向又は厚さ方向に傾斜していることが好ましい。いずれの場合であっても、戻り光がレーザ出射方向に反射されるのを防ぐことができるからである。

レーザチップ（複数のレーザチップを備える場合は、その少なくとも１つ）は、光出射方向が、サブマウント上面と側面とが交わる直線の少なくとも１つに実質的に平行になるように取り付けられることが好ましい。レーザチップを傾けてサブマウントに取り付けると、サブマウント上面（レーザチップを取り付ける面）の面積が大きくなることや、レーザチップの取り付けに用いられる鑞材の固化状態が不均一になる等の不都合が生じるからである。

また、本発明は、サブマウントと、このサブマウント上に取り付けられた第１及び第２レーザチップを含む複数のレーザチップとを備え、サブマウント前端面は、少なくとも１つのレーザチップの出射端面に対して傾斜しており、サブマウント後端面は、サブマウント前端面と相補的な形状であり、第１及び第２レーザチップを互いに電気的に分離するための溝がサブマウントに形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置も提供する。上述した内容は、その趣旨に反しない限り、この半導体レーザ装置についても当てはまる。

サブマウント前端面が幅方向に傾斜している場合、第１及び第２レーザチップのうち、より放熱性を確保する必要のものを、光出射方向に迫り出した側に配置することが好ましい。光出射方向に迫り出した側に配置すると、レーザチップとサブマウントとの接触面積が大きくなり、放熱性が良くなるからである。
溝は、ダイシングブレードを用いて形成することができる。

（第１実施形態）
図１（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置について説明する。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は断面図である。

この半導体レーザ装置は、サブマウント１と、このサブマウント１上に鑞材層２を介して取り付けられたレーザチップ３とを備え、サブマウント前端面１ａは、レーザチップ３の出射端面３ａに対して幅方向に傾斜しており、サブマウント後端面１ｂは、サブマウント前端面１ａと相補的な形状である。レーザチップ３からの光出射方向は、サブマウント上面１ｃと側面１ｄとが交わる直線（図１（ａ）中の矢印Ｘで示す直線）に対して実質的に平行になっている。サブマウント前端面１ａは、サブマウントの側面１ｄに対して鋭角に交わっている。

図２は、ダイシング中のサブマウントを示す平面図であり、ダイシングブレードを図中の点線の向きに傾けた状態でダイシングを行うことによって、サブマウント前端面１ａと後端面１ｂとが同時に形成され、両者が相補的な形状となることが分かる。

サブマウント前端面１ａの傾斜の角度θは、４度以上とすることが好ましい。このとき、前端面１ａでの反射光は、レーザチップ３の光軸から８度以上ずれることになる。レーザチップ３からのレーザ光は、通常、幅方向には狭い放射角特性を有しているので、傾斜角は、４度以上で十分である。

また、傾斜の角度θは、８度以下であることが好ましい。この角度を大きくしすぎると、レーザチップ出射端面１ａをサブマウント前端面３ａより前にオーバーハングさせる必要のあるレーザチップ（例えば、光出射点が極めてサブマウントとの接合近傍にあるもの）の場合は、そのオーバーハング量が、レーザチップの左右で大きく異なることになり、結果的に、レーザチップの光出射端面近傍の放熱が不十分となる。従って、過度の傾斜は好ましくなく、８度以下であることが好ましい。

以上より、第１実施形態の場合は、サブマウント前端面１ａの傾斜の角度θは、４〜８度であることが好ましい。

（第２実施形態）
図３（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置について説明する。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は断面図である。

この半導体レーザ装置は、サブマウント１と、このサブマウント１上に鑞材層２を介して取り付けられたレーザチップ３とを備え、サブマウント前端面１ａは、レーザチップ３の出射端面３ａに対して厚さ方向に傾斜しており、サブマウント後端面１ｂは、サブマウント前端面１ａと相補的な形状である。レーザチップ３からの光出射方向は、サブマウント上面１ｃと側面１ｄとが交わる直線に対して実質的に平行になっている。サブマウント前端面１ａは、サブマウントの下面１ｅに対して鋭角に交わっている。

図４は、ダイシング中のサブマウントを示す断面図であり、ダイシングブレードを図中の点線の向きに傾けた状態でダイシングを行うことによって、サブマウント前端面１ａと後端面１ｂとが同時に形成され、両者が相補的な形状となることが分かる。

サブマウント前端面１ａの傾斜の角度θは、８度以上とすることが好ましい。このとき、前端面１ａでの反射光は、レーザチップ３の光軸から１６度以上ずれることになる。レーザチップ３からのレーザ光は、通常、厚さ方向には広い放射角特性を有しているので、傾斜角は、８度以上が好ましい。

また、傾斜の角度θは、１６度以下であることが好ましい。この角度を大きくしすぎると、ダイシングプロセスが困難になることがあるからである。

なお、サブマウント前端面１ａは、幅方向及び厚さ方向の両方に傾斜させたものとしてもよい。この場合、前端面１ａからの反射光は、斜め方向を向く。また、サブマウント前端面１ａは、曲面であってもよい。

（第３実施形態）
図５（ａ），（ｂ）を用いて、本発明の第３実施形態の半導体レーザ装置について説明する。図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は断面図である。

この半導体レーザ装置は、サブマウント１と、このサブマウント１上に鑞材層２を介して取り付けられた第１及び第２レーザチップ３，４とを備え、サブマウント前端面１ａは、第１及び第２レーザチップ３，４の出射端面３ａ，４ａに対して幅方向に傾斜しており、サブマウント後端面１ｂは、サブマウント前端面１ａと相補的な形状である。レーザチップ３，４からの光出射方向は、サブマウント上面１ｃと側面１ｄとが交わる直線に対して実質的に平行になっている。サブマウント前端面１ａは、サブマウントの側面１ｄに対して鋭角に交わっている。また、サブマウント１には、第１及び第２レーザチップ３，４を互いに電気的に分離するための溝５が形成されている。溝５は、鑞材層２を分断し、サブマウント１に達している。

図６は、ダイシング中のサブマウントを示す断面図である。まず、ダイシングブレードを用いて溝５を形成し、その後、ダイシングブレードを図中の点線の向きに傾けた状態でダイシングを行うことによって、ダイシング工程で溝５を容易に形成することができる。

溝５は、幅が１０〜５０μｍであることが好ましい。１０μｍより大きければ第１及び第２レーザチップ３，４を確実に電気的に分離することができ、５０μｍより小さければ、第１及び第２レーザチップ３，４の発光点間の距離が大きくなりすぎないからである。溝は、深さが１０〜１００μｍであることが好ましい。１０μｍより大きければ第１及び第２レーザチップ３，４を確実に電気的に分離することができ、１００μｍより小さければ、加工に時間がかかる、ブレードの磨耗が激しくなる、サブマウント１が割れやすくなる等の悪影響が大きくないからである。

第１及び第２レーザチップ３，４のうち、より放熱性を確保する必要のあるものを、光出射方向に迫り出した側（図５では第１レーザチップ３側）に配置することが好ましい。このように配置すると、より放熱性を確保する必要のあるチップとサブマウント１との接触面積が大きくなり、放熱性が良くなるからである。

本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置を示す。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図１の半導体レーザ装置に使用するサブマウントのダイシング工程を示す。本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置を示す。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図３の半導体レーザ装置に使用するサブマウントのダイシング工程を示す。本発明の第３実施形態の半導体レーザ装置を示す。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図５の半導体レーザ装置に使用するサブマウントのダイシング工程を示す。従来の半導体レーザ装置を示す。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。従来の別の半導体レーザ装置を示す。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１：サブマウント１ａ：サブマウント前端面１ｂ：サブマウント後端面１ｃ：サブマウント上面１ｄ：サブマウント側面１ｅ：サブマウント下面２：鑞材層３，４：レーザチップ３ａ，４ａ：レーザチップの出射端面５：溝

Claims

サブマウントと、このサブマウント上に取り付けられたレーザチップとを備え、
サブマウント前端面は、レーザチップの出射端面に対して傾斜しており、
サブマウント後端面は、サブマウント前端面と相補的な形状であることを特徴とする半導体レーザ装置。
サブマウントと、このサブマウント上に取り付けられた第１及び第２レーザチップを含む複数のレーザチップとを備え、
サブマウント前端面は、少なくとも１つのレーザチップの出射端面に対して傾斜しており、
サブマウント後端面は、サブマウント前端面と相補的な形状であり、
第１及び第２レーザチップを互いに電気的に分離するための溝がサブマウントに形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
サブマウント前端面と後端面は、互いに平行な平面からなる請求項１又は２に記載の装置。
サブマウント前端面は、幅方向に傾斜しており、傾斜の角度は、４〜８度である請求項１又は２に記載の装置。
サブマウント前端面は、厚さ方向に傾斜しており、傾斜の角度は、８〜２０度である請求項１又は２に記載の装置。
サブマウント前端面は、サブマウントの少なくとも１つの側面又は上面若しくは下面に対して鋭角に交わる請求項１又は２に記載の装置。
少なくとも１つのレーザチップは、光出射方向が、サブマウント上面と側面とが交わる直線の少なくとも１つに実質的に平行になるように取り付けられる請求項１又は２に記載の装置。
溝は、幅が１０〜５０μｍであり、深さが１０〜１００μｍである請求項２に記載の装置。
サブマウント前端面は、幅方向に傾斜しており、
第１及び第２レーザチップのうち、より放熱性を確保する必要のものを、光出射方向に迫り出した側に配置する請求項２に記載の装置。
請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置の製造方法であって、
サブマウント前端面及び後端面は、ダイシングの際に同時に形成されることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
ダイシングは、サブマウント前端面が、サブマウントの少なくとも１つの側面又は上面若しくは下面に対して鋭角に交わるように行われる請求項１０に記載の方法。
レーザチップは、光出射方向がサブマウントの少なくとも１つの側面に実質的に平行になるように取り付けられる請求項１０に記載の方法。
請求項２に記載の半導体レーザ装置の製造方法であって、
溝は、ダイシングブレードを用いて形成されることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。