JP2008060180A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リッジ導波路構造を有し、光情報処理や光通信に用いられる半導体レーザ素子を実装基板に搭載してなる半導体レーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure and mounting a semiconductor laser element used for optical information processing and optical communication on a mounting substrate.
近年半導体レーザ装置は、光ディスク等の光情報処理装置や、光通信分野で益々その需要が増大している。光ディスク分野においては、書き込み速度の高速化の要求により、半導体レーザの高光出力化の要望はとどまるところがない。例えば、2層DVD(ディジタルバーサタイルディスク)の8倍速書き込みには、波長660nmで300mW以上の光出力が必要となる。 In recent years, the demand for semiconductor laser devices is increasing more and more in the field of optical information processing devices such as optical disks and in the field of optical communication. In the field of optical discs, the demand for higher light output of semiconductor lasers has been unresolved due to the demand for higher writing speed. For example, 8 × speed writing on a dual-layer DVD (digital versatile disk) requires an optical output of 300 mW or more at a wavelength of 660 nm.
半導体レーザの高出力化に伴い、素子の寿命が短くなり、信頼性の確保が大きな課題となる。信頼性を悪化させる要因は、大電流による素子の発熱で温度が上昇することであり、放熱が非常に重要となって来る。 As the output of a semiconductor laser increases, the lifetime of the element is shortened, and ensuring reliability is a major issue. The factor that deteriorates the reliability is that the temperature rises due to heat generation of the element due to a large current, and heat radiation becomes very important.
半導体レーザ素子の放熱を良くするためには、素子を熱伝導率の良いヒートシンク上に発熱部分を密着させて、半田材で固着させる方法がよく知られている。
以下、図4を用いて従来の半導体レーザ装置について説明する。
In order to improve the heat radiation of the semiconductor laser element, a method is well known in which an element is adhered to a heat sink having a good thermal conductivity and fixed with a solder material.
Hereinafter, a conventional semiconductor laser device will be described with reference to FIG.
図4は従来の半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。
図4に示すように、従来の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子101とヒートシンクとして作用するサブマウント102とヒートシンクとして作用するベース103が積層され、半田材等で固着された構成である。半導体レーザ素子101は、半導体の積層体に、複数の層からなる裏面電極104と複数の層からなる表面電極105が形成されたものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor laser device.
As shown in FIG. 4, the conventional semiconductor laser device has a configuration in which a
サブマウント102は、熱伝導率が良く電気絶縁性の材料と複数の層からなる表面電極106及び半田層107と複数の層からなる裏面電極108及び半田層109を有している。また、ベース103は、熱伝導率の良い金属の放熱体と複数の層からなる電極層110を有している。
The
半導体素子101とサブマウント102及びサブマウント102とベース103は、それらの間の半田層107と109により溶融固着され、図4に示す半導体レーザ装置が作製される。ベース103には、CuやAg等の熱伝導率の良い金属に、NiとAuの金属膜がメッキ等により被覆された金属放熱体が用いられる。
The
また、サブマウント102は半導体レーザ素子101と熱膨張率が近く、熱伝導率が良い材料が求められる。その理由は、半田層を加熱溶融させて接合し、接合後に室温まで冷却する際に、半導体レーザ素子とサブマウントの熱膨張係数の違いに起因する両材料の寸法変化に伴って、半導体レーザ素子に歪が蓄積され、これがストレスとなって半導体レーザの信頼性を大きく低下させるからである。
In addition, the
そのため、サブマウントに用いられる材料としては、AlN、SiC、ダイヤモンド等の電気絶縁性のある材料や、電気絶縁性が必要でない場合などはSiが用いられる。
半導体素子101の電極材料としては、半導体材料とオーミック接触をとる金属(例えば、n型半導体の場合はAu−Ge−Ni合金、p型半導体の場合はCrやTi)にPtやMo等の半田層のバリアになる金属とAuから構成された金属多層膜が用いられる。そして、サブマウント102の電極材料には、付着力を強くするためのCrやTi、バリアとなるPtやMo、そしてAuから構成された金属多層膜が用いられる。
Therefore, the material used for the submount is an electrically insulating material such as AlN, SiC, diamond, or Si when electrical insulation is not required.
As an electrode material of the
半田層107や109に用いられる材料は、AuとSnの合金(以下AuSnと記す)、AgとSnの合金(以下AgSnと記す)、PbとSnの合金(以下PbSnと記す)がある。特にAuSnは、耐食性や強度に優れ、抵抗が小さくPbを含まない半田材として半導体レーザに広く用いられている。
Materials used for the
AuSn合金による半田層107と半導体レーザ素子101の表面電極105との接合においては、表面電極105のAuと半田層107のAuSnが更に合金化し、一体化して固着される。サブマウント102とベース103の半田層109を介しての接合もこれと同じである。十分な固着強度を得るためには、AuSnの組成比、及び溶融温度が重要である。Au(80wt%)−Sn(20wt%)の共晶組成において、融点は278℃の最小となり、この組成よりずれると融点が上昇する。接合時に半導体レーザ素子に蓄積される歪を最小にするためには、固着温度は低い方が良いが、共晶組成からのずれが起こりうるため、通常は固着強度を得るために、278℃より十分高い、例えば330℃から400℃といった温度を用いる。しかし、接合温度が高くなる程、室温まで冷却された時の歪の増大で半導体レーザ装置の信頼性が損なわれる危険性が増すという問題点がある。
In joining the
図4に示すリッジ導波路構造の半導体レーザ装置の半導体レーザ素子101では、発光点がリッジ導波路111の部分にある。この構造のレーザは製造プロセスが簡略化出来、現在主流の半導体レーザ装置の構造となっている。この場合、リッジ導波路111の両側の溝に半田が入り込むと、半田の熱収縮により、半導体レーザの活性領域である発光点に大きな残留応力が加わるため、半導体レーザの信頼性が大幅に低下するという問題点がある。
In the
信頼性以外にも、リッジ導波路に加わる歪の半導体レーザ装置に及ぼす影響は、偏光比の低下と、偏光角のずれがある。この原因は歪により屈折率に異方性が起こり、本来TEモードで発振するべき半導体レーザ光にTMモード成分が加わるためと考えられる。偏光比の低下や偏光角のずれは、偏光に依存した光学素子を使用する光ディスクのピックアップ装置において、光利用効率の低下を招くので、半導体レーザに要求される光出力が増大することになる。また、光通信用縦単一モードレーザにおいては、歪によって、単一モード性が損なわれるという問題点がある。 Besides the reliability, the influence of the strain applied to the ridge waveguide on the semiconductor laser device includes a decrease in the polarization ratio and a deviation in the polarization angle. This is presumably because anisotropy occurs in the refractive index due to strain, and a TM mode component is added to the semiconductor laser light that should originally oscillate in the TE mode. The decrease in the polarization ratio and the deviation in the polarization angle cause a decrease in the light utilization efficiency in the optical disk pickup device using the optical element depending on the polarization, so that the light output required for the semiconductor laser increases. In addition, in the longitudinal single mode laser for optical communication, there is a problem that the single mode property is impaired due to distortion.
半田による歪を抑えるために、リッジ導波路の部分を半田で接着しない構成が提案されている。この方法によれば、リッジの両側のみをサブマウントに固着するので、レーザ発光点の歪を低減させることが出来る。しかし、この方法では活性層の発光点で発生した熱を直下のサブマウントに放熱させ難いので、半導体レーザ素子の温度上昇を招き、特性の劣化、動作上限温度の制限や信頼性の低下を招くことになる(例えば、特許文献1参照)。 In order to suppress distortion due to solder, a configuration in which the ridge waveguide portion is not bonded with solder has been proposed. According to this method, since only both sides of the ridge are fixed to the submount, the distortion of the laser emission point can be reduced. However, in this method, it is difficult to dissipate the heat generated at the light emitting point of the active layer to the submount directly below, so that the temperature of the semiconductor laser element rises, causing deterioration of characteristics, limitation of the upper limit temperature of operation, and reduction of reliability (For example, refer to Patent Document 1).
他にも、リッジ部分とリッジ両側の半田材を異なるものにし、リッジ部分は融点のより低い半田材にすることで、実装歪を低減する方法が提案されている。この方法によれば、リッジ部分を通して熱をサブマウントに放熱させることが出来る。しかしこの方法では、サブマウントに2種類の半田材を形成し、実装時に両者が混ざらないように温度等の条件を設定しなければならないため、複雑な実装工程となり、コストの上昇を招くことになる(例えば、特許文献2参照)。 In addition, there has been proposed a method for reducing the mounting distortion by making the ridge portion different from the solder material on both sides of the ridge and making the ridge portion a solder material having a lower melting point. According to this method, heat can be radiated to the submount through the ridge portion. However, in this method, two types of solder materials must be formed on the submount, and conditions such as temperature must be set so that they do not mix at the time of mounting, resulting in a complicated mounting process and an increase in cost. (For example, refer to Patent Document 2).
さらに、リッジ部分に半田がなく、リッジ部分を通して放熱させる構成として、リッジ両側の半田がリッジ部分に広がらないように、Tiによる半田抑制膜を設ける方法が提案されている。半田抑制膜はリッジを挟んで片側に20から30μmの幅に渡っているが、実装の際にリッジ両側の半田がリッジの部分に広がり、リッジ両側の溝に歪を及ぼして信頼性が低下する可能性がある(例えば、特許文献3参照)。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、生産性を確保しながら、リッジ導波路に加わる歪を低減させ、信頼性の高いリッジ導波路構造の半導体レーザ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor laser device having a ridge waveguide structure by reducing distortion applied to the ridge waveguide while ensuring productivity. And
上記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の半導体レーザ装置は、リッジ導波路構造を有する半導体レーザ素子をサブマウントに搭載してなる半導体レーザ装置であって、前記リッジ導波路の両側に前記リッジ導波路と所定の間隔を空けて前記半導体レーザ素子の共振器長方向に対して平行に形成される第1の素子電極と、前記リッジ導波路の上に形成される第2の素子電極と、前記サブマウント上に形成されて実装時に前記第1の素子電極と第1の導電性材料を介して接合される第1の電極と、前記サブマウント上に形成されて実装時に前記第2の素子電極と第2の導電性材料を介して接続される第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極とを接続する1または複数の接続点とを有し、前記第1の電極と前記第2の電極とが前記接続点を除いて分離されており、前記第1の導電性材料が前記リッジ導波路と所定の距離を空けて供給されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to claim 1 of the present invention is a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element having a ridge waveguide structure is mounted on a submount. A first element electrode formed on both sides in parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser element at a predetermined interval from the ridge waveguide, and a second element electrode formed on the ridge waveguide An element electrode, a first electrode formed on the submount and joined to the first element electrode via a first conductive material at the time of mounting, and formed on the submount and at the time of mounting A second electrode connected to the second element electrode via a second conductive material; and one or more connection points connecting the first electrode and the second electrode; The first electrode and the second electrode are It is separated except for the serial connection point, wherein the first conductive material is fed at a said ridge waveguide by a predetermined distance.
請求項2記載の半導体レーザ装置は、請求項1記載の半導体レーザ装置において、前記接合点として、前記サブマウントの発光点に対して前記半導体レーザ素子の後方で前記第1の電極と前記第2の電極とが接続されていることを特徴とする。
The semiconductor laser device according to
請求項3記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記第1の電極と前記第2の電極との分離領域に溝が形成されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, a groove is formed in a separation region between the first electrode and the second electrode. It is characterized by.
請求項4記載の半導体レーザ装置は、請求項1または請求項2または請求項3のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記第1の導電性材料がSnを含む半田であり、前記第2の導電性材料が実装時に前記第2の素子電極と第2の電極が接触する程度の膜厚のAu厚膜であることを特徴とする。 A semiconductor laser device according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor laser device according to the first, second, or third aspect, wherein the first conductive material is solder containing Sn, and the second The conductive material is a thick Au film having such a thickness that the second element electrode and the second electrode are in contact with each other during mounting.
請求項5記載の半導体レーザ装置は、請求項4記載の半導体レーザ装置において、前記第1の電極として、前記半田が前記半導体レーザ素子内部に拡散することを防ぐためのバリア層を含む電極であることを特徴とする。
The semiconductor laser device according to
請求項6記載の半導体レーザ装置は、請求項5記載の半導体レーザ装置において、前記バリア層がPtからなることを特徴とする。
以上により、生産性を確保しながら、リッジ導波路に加わる歪を低減させると共に、リッジ導波路の放熱効率を維持して信頼性の高いリッジ導波路構造の半導体レーザ装置を提供することができる。
A semiconductor laser device according to a sixth aspect is the semiconductor laser device according to the fifth aspect, wherein the barrier layer is made of Pt.
As described above, it is possible to provide a highly reliable semiconductor laser device having a ridge waveguide structure while reducing the strain applied to the ridge waveguide while maintaining productivity and maintaining the heat dissipation efficiency of the ridge waveguide.
以上のように、サブマウント上に形成される電極を、リッジ導波路に接続される電極とリッジ導波路の両側に形成される半導体レーザ素子の素子電極に接続される電極とに、部分的な接続領域を残して分離し、リッジ導波路部分はAuの厚膜により対応する電極と接続させ、素子電極部分のみを半田を介して対応する電極と固着接合させることにより、半田がリッジ導波路部分に流出することを抑制し、生産性を確保しながら、リッジ導波路に加わる歪を低減させると共に、リッジ導波路の放熱効率を維持して信頼性の高いリッジ導波路構造の半導体レーザ装置を提供することができる。 As described above, the electrode formed on the submount is partially divided into an electrode connected to the ridge waveguide and an electrode connected to the device electrode of the semiconductor laser element formed on both sides of the ridge waveguide. Separation is performed leaving the connection region, and the ridge waveguide part is connected to the corresponding electrode by a thick film of Au, and only the element electrode part is fixedly bonded to the corresponding electrode via solder, so that the solder is in the ridge waveguide part. The semiconductor laser device with a highly reliable ridge waveguide structure that reduces the strain applied to the ridge waveguide while maintaining productivity and maintains the heat dissipation efficiency of the ridge waveguide while ensuring productivity can do.
以下、図面を参照しながら、本発明の半導体レーザ装置における実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置の構造を示す図であり、半導体レーザ素子の共振器方向の長さより、サブマウントの方が大きい場合の構造を示している。図1では、図1(a)に実施の形態1における半導体レーザ装置の断面図を、図1(b)に実施の形態1における半導体レーザ装置の斜視図を示す。
Hereinafter, embodiments of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention, and shows the structure when the submount is larger than the length of the semiconductor laser element in the resonator direction. 1A is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a perspective view of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
図1(a),図1(b)において、リッジ導波路型半導体レーザ素子1が、サブマウント2に実装されており、リッジ部分3はリッジ上に形成された素子電極がサブマウント2の第1の電極4と半田を用いずに、導電性材料を介して接続されている。また、リッジの両側に形成された素子電極は、サブマウント2の第2の電極5と半田6を介して固着接合されている。サブマウント2の第1の電極4と第2の電極5は半導体レーザ素子1の共振器方向に沿って分離されている。なお、半導体レーザ素子1の裏面電極、ベース及びサブマウント2とベース間の電極と半田は省略しているが、従来の半導体レーザと同様の構成となっており、本実施の形態では記載を省略する。
1A and 1B, a ridge waveguide type semiconductor laser device 1 is mounted on a
図1(b)において、点線は半導体レーザ素子1の概略形状を示している。サブマウント2の第1の電極4と、第2の電極5はサブマウント2の半導体レーザ素子1を実装した部分の発光点に対して後方を接続点10としてつながっており、半田6のある部分であるリッジ部分3の両側領域では分離されている。この様に半田6がある部分とリッジ部分3との距離を十分に開けることにより、半導体レーザ素子1のリッジ部分3と接合するサブマウント2の第1の電極4に半田6が流れることを阻止することが出来る。また、サブマウント2の第2の電極5と外部端子をワイヤで接続することにより、第1の電極4と第2の電極5が、半導体レーザ素子1の後方でつながっているので、リッジ部分3に電流を印加することが出来る。
In FIG. 1B, the dotted line indicates the schematic shape of the semiconductor laser element 1. The first electrode 4 and the
半導体レーザ素子1は、n型GaAs基板上に、n型AlGaInPクラッド層、GaInP多重量子井戸活性層、p型AlGaInPクラッド層、p型GaAsコンタクト層を有する波長660nmで発振する赤色半導体レーザ素子である。電流はリッジ部分3のみに流れるように、素子内部に半導体や誘電体からなる絶縁層が設けられている。レーザ光は、リッジ部分3の活性層から出射されるが、同時に発熱もこの部分で発生する。しかし、リッジ部分3で発生した熱はサブマウントの第1の電極4を通してサブマウント2に効率良く放熱されるので、半導体レーザ素子1の温度上昇を抑えることが出来、良好な温度特性を得ることが出来る。また、同時に、リッジ部分3は半田を用いずにサブマウントに接続されており、かつ、第2の電極5とリッジ部分3が十分な間隔で分離されているため半田6がリッジ部分3に流入することを抑制することができるため、半田によるリッジ導波路の歪を抑制することができる。
The semiconductor laser device 1 is a red semiconductor laser device which has an n-type AlGaInP cladding layer, a GaInP multiple quantum well active layer, a p-type AlGaInP cladding layer, and a p-type GaAs contact layer on an n-type GaAs substrate and oscillates at a wavelength of 660 nm. . An insulating layer made of a semiconductor or a dielectric is provided inside the element so that current flows only through the
図2は本発明の実施の形態1における半導体レーザ装置の電極形成工程断面図とサブマウントの電極及び半田層を示す図であり、図2(a)〜図2(c)にて電極形成工程を、図2(d)にてサブマウントの電極及び半田層の構成を示す。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrode forming process of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention, and shows a submount electrode and a solder layer, and the electrode forming process is shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c). FIG. 2D shows the configuration of the electrode and solder layer of the submount.
図2(a)は、素子電極形成前の半導体レーザ素子1を示し、エッチングによりリッジ部分3の両側の20〜30μm、深さ1〜3μmの領域が除去されている。このリッジ構造により、電流と光をリッジ部分に集め、レーザ発振をリッジ部分の活性層内で起こさせることが出来る。
FIG. 2A shows the semiconductor laser device 1 before forming the device electrode, and the regions of 20 to 30 μm and the depth of 1 to 3 μm on both sides of the
リッジ部分3とその両側の部分7(以下、ウイングと呼ぶ)に素子電極としてTi/Pt/Au電極8を形成する。Tiは電極の付着力を高めるためのもので、50nm程度の厚さである。PtはAuが半導体内に拡散するのを防ぐバリア金属で、150nm程度の厚さである。最上層のAuは、500〜1000nmの厚さで形成する。リッジ部分3とウイング7の間の溝部分にAuがあると、実装時にウイング7部分の半田がリッジ部分3に流れ込むため、リフトオフ等の方法で溝部分の電極8を少なくとも部分的に除去する(図2(b))。
Ti / Pt / Au electrodes 8 are formed as device electrodes on the
次に、図2(c)に示すように、リッジ部分3のみにメッキ等により、厚膜の例としてAuメッキ9を形成する。膜厚は3〜10μm程度で、サブマウント2側の半田6層の厚さに合わせ、実装後にサブマウント2の第1の電極4と半導体レーザ素子のリッジ部分の電極8が電気的に接触するような厚さに調整する。実際は、サブマウントの半田6の膜厚と、半導体レーザ素子1のAuメッキ9の膜厚はほぼ同じにするとよい。
Next, as shown in FIG. 2C, Au plating 9 is formed as an example of a thick film by plating only on the
図2(d)はサブマウント2の電極構造を示している。サブマウント2は、熱伝導率が良い絶縁性材料で、GaAsと熱膨張係数が近いAlNやSiCが用いられる。第1の電極4と第2の電極5は、Ti/Pt/Auで構成され、その膜厚は例えば、50nm/200nm/600nmとする。第2の電極5の半導体レーザ素子1におけるウイングの電極と接合する部分には、AuSn半田6(Au70%Sn30%)がメッキや蒸着等の方法で形成されている。実装時には、サブマウント2の第2の電極5と半導体レーザ素子1の電極8のAuが溶け込むために、融点が最小となる共晶組成(Au80%Sn20%)よりもAuの割合を少なくしてある。半田6層の厚さは、半導体レーザ素子1のAuメッキ9とほぼ同じ膜厚とする。
FIG. 2D shows the electrode structure of the
実装方法は、半導体レーザ素子1を真空吸着でコレットによりサブマウント2と位置合わせをして接触させた後、荷重を印加して300〜400℃に加熱し、半田層6を溶かして固着接合を行う。半田層6が薄いと、十分な接着強度が得られない。また、半田層6が厚いと、リッジ部分の密着が悪くなり、電気的な接触不良と放熱が悪くなるので、実装条件に合わせて半田層の厚みの最適化が重要である。
As a mounting method, the semiconductor laser element 1 is brought into contact with the
以上のように、サブマウント2上の電極をリッジ部分3に接続する第1の電極4とウイング7に接続する第2の電極5に分割し、リッジ部3周辺部では第1の電極4と第2の電極5の間に所定の間隔を設け、リッジ部分3後部では互いに接続するようにし、さらに、ウイング7と第2の電極5とを半田6を介して接合し、リッジ部分3と第1の電極4をAuメッキ9を介して接続することにより、リッジ部分3に半田6が流入するのを抑えながらリッジ部分3をサブマウント2に熱的に接続することができるため、生産性を確保しながら、リッジ導波路に加わる歪を低減させると共に、リッジ導波路の放熱効率を維持して半導体レーザ装置の信頼性を高めることができる。
As described above, the electrode on the
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における半導体レーザ装置の構造を示す図であり、半導体レーザ素子1の共振器方向の長さと、サブマウント2の長さがほぼ同じ場合の構造を示す。図3では、図3(a)に実施の形態2における半導体レーザ装置の断面図を、図3(b)に実施の形態2における半導体レーザ装置の斜視図を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention, and shows the structure when the length of the semiconductor laser element 1 in the resonator direction and the length of the
図3(a),図3(b)において、実施の形態2では実施の形態1と同様に、リッジ導波路型半導体レーザ素子1が、サブマウント2に実装されており、リッジ部分3はサブマウント2の第1の電極4と接続されている。また、リッジの両側に形成された素子電極は、サブマウント2の第2の電極5と半田6を介して接合されている。
3A and 3B, in the second embodiment, as in the first embodiment, the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 is mounted on the
図3(b)において、点線は半導体レーザ素子1の外形を示している。サブマウント2の第1の電極4と第2の電極5は半導体レーザ素子1の共振器方向に沿って分離されているが、4箇所の繋がっている接続点10を有している。リッジ部分3とサブマウント2の接続に関しては、実施の形態1と同様に、AuのAuメッキ9により接続されている。この様に、第1の電極4と第2の電極5が接続点10を除いて分離されて第2の電極5のサブマウント2との接続のみを半田6を介して行うことで、半導体レーザ素子1のリッジ部分3と接続するサブマウント2の第1の電極4に、半田6が流れることを大幅に抑制することが出来る。また、サブマウント2の第2の電極5と外部端子をワイヤで接続することにより、第1の電極4と第2の電極5が、4箇所の接続点10を介して接続しているため、リッジ部分13に電流を印加することが出来る。なお、図3に示す半導体レーザ装置では、リッジの両側の両方に接続点10を有しているが、ワイヤと接続する側の電極の方のみでもよい。また、接続点の数も4個に限るものではなく、最低1箇所あれば良い。この場合、半田の流れ込みの影響をより少なくすることが出来る。本実施の形態2の半導体レーザ装置においては、上述した点以外は、実施の形態1の半導体レーザ装置と同様な構成と、作製プロセス、実装方法を用いる。
In FIG. 3B, the dotted line indicates the outer shape of the semiconductor laser element 1. The first electrode 4 and the
以上、本発明に係る好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られるものではない。サブマウントについては、AlNやSiCに限られるものではなく、サファイアやアルミナ等のセラミックやダイヤモンドなどの、熱伝導率のよい材料を用いることができる。尚、GaAsと熱膨張係数が近い材料がより好ましいことはいうまでもない。 The preferred embodiments according to the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. The submount is not limited to AlN or SiC, and a material having good thermal conductivity such as ceramic such as sapphire or alumina, or diamond can be used. Needless to say, a material having a thermal expansion coefficient close to that of GaAs is more preferable.
上記実施の形態1および実施の形態2の構成に加えて、サブマウントの第1と第2の電極の間の分離部分に、溝が形成されていてもかまわない。むしろこの方が、サブマウントの第2の電極上の半田がはみ出した場合でも、第1の電極部分に広がる恐れがないため、より好ましい。 In addition to the configuration of the first embodiment and the second embodiment, a groove may be formed in the separation portion between the first and second electrodes of the submount. Rather, this is more preferable because there is no fear of spreading to the first electrode portion even when the solder on the second electrode of the submount protrudes.
半田はサブマウントの第2の電極上に形成されている場合を示したが、適当な方法により、半導体レーザ素子側のウイング部分の電極上に形成されていてもよい。
以上の実施の形態においては、AlGaInP系半導体を有するGaAs基板上のリッジ導波路型半導体レーザについて説明したが、この材料に限られるものではなく、GaAs基板上のAlGaAs系半導体や、InP基板上のInGaAsP系半導体、そしてGaN系半導体材料からなるリッジ導波路型半導体レーザ素子にも適用出来る。
Although the case where the solder is formed on the second electrode of the submount has been shown, it may be formed on the electrode of the wing portion on the semiconductor laser element side by an appropriate method.
In the above embodiment, the ridge waveguide type semiconductor laser on the GaAs substrate having the AlGaInP-based semiconductor has been described. However, the present invention is not limited to this material, and the AlGaAs-based semiconductor on the GaAs substrate or the InP substrate is used. The present invention can also be applied to a ridge waveguide type semiconductor laser element made of an InGaAsP semiconductor and a GaN semiconductor material.
また、本発明の実施の形態においては、半田材としてAuSn系半田を用いた例を示したが、AuSi系、PbSn系、AgSn系等の半田材を用いることも出来る。 In the embodiment of the present invention, an example in which AuSn solder is used as the solder material has been described. However, AuSi solder, PbSn solder, AgSn solder, or the like may be used.
本発明は、リッジ導波路に加わる歪を低減させると共に、リッジ導波路の放熱効率を維持して信頼性の高いリッジ導波路構造の半導体レーザ装置を提供することができ、リッジ導波路構造を有し、光情報処理や光通信に用いられる半導体レーザ素子を実装基板に搭載してなる半導体レーザ装置等に有用である。 The present invention can provide a highly reliable semiconductor laser device having a ridge waveguide structure while reducing the strain applied to the ridge waveguide and maintaining the heat dissipation efficiency of the ridge waveguide, thereby providing a highly reliable ridge waveguide structure. It is useful for a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element used for optical information processing and optical communication is mounted on a mounting substrate.
1 半導体レーザ素子
2 サブマウント
3 リッジ部分
4 第1の電極
5 第2の電極
6 半田
7 ウイング
8 電極
9 Auメッキ
10 接続点
101 半導体レーザ素子
102 サブマウント
103 ベース
104 裏面電極
105 表面電極
106 表面電極
107 半田層
108 裏面電極
109 半田層
110 電極層
111 リッジ導波路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記リッジ導波路の両側に前記リッジ導波路と所定の間隔を空けて前記半導体レーザ素子の共振器長方向に対して平行に形成される第1の素子電極と、
前記リッジ導波路の上に形成される第2の素子電極と、
前記サブマウント上に形成されて実装時に前記第1の素子電極と第1の導電性材料を介して接合される第1の電極と、
前記サブマウント上に形成されて実装時に前記第2の素子電極と第2の導電性材料を介して接続される第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とを接続する1または複数の接続点と
を有し、前記第1の電極と前記第2の電極とが前記接続点を除いて分離されており、前記第1の導電性材料が前記リッジ導波路と所定の距離を空けて供給されることを特徴とする半導体レーザ装置。 A semiconductor laser device in which a semiconductor laser element having a ridge waveguide structure is mounted on a submount,
A first element electrode formed in parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser element at a predetermined interval on both sides of the ridge waveguide;
A second element electrode formed on the ridge waveguide;
A first electrode formed on the submount and bonded to the first element electrode via a first conductive material during mounting;
A second electrode formed on the submount and connected to the second element electrode via a second conductive material during mounting;
One or more connection points connecting the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode are separated except for the connection point; The semiconductor laser device, wherein the first conductive material is supplied at a predetermined distance from the ridge waveguide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006232884A JP2008060180A (en) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008060180A true JP2008060180A (en) | 2008-03-13 |
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ID=39242600
Family Applications (1)
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JP (1) | JP2008060180A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017139319A (en) * | 2016-02-03 | 2017-08-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Semiconductor laser element |
-
2006
- 2006-08-30 JP JP2006232884A patent/JP2008060180A/en active Pending
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