JP2009004760A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、基台に固定される半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device including a semiconductor laser element fixed to a base.
近年、窒化物系半導体レーザは、次世代光ディスク用光源として再生用の低出力レーザが実用化される一方、高速記録用の高出力レーザについても実用化されつつある。また、窒化物系半導体レーザの組立工程としては、窒化物系半導体レーザ素子を金属ステムの台座にサブマウントを介して金(Au)、スズ(Sn)などの導電性接着層を用いてダイボンドを行い、その後、金ワイヤボンドを行う。その後、レーザ光が透過するキャップによりシールが行われる。また、ダイボンド面は、多くの場合、窒化物系半導体レーザ素子の窒化ガリウム基板側である。 In recent years, low-power lasers for reproduction have been put into practical use as nitride-based semiconductor lasers as light sources for next-generation optical disks, and high-power lasers for high-speed recording are also being put into practical use. In addition, in the nitride semiconductor laser assembly process, a nitride semiconductor laser element is die-bonded to a pedestal of a metal stem using a conductive adhesive layer such as gold (Au) or tin (Sn) via a submount. Followed by gold wire bonding. Thereafter, sealing is performed with a cap through which laser light passes. In many cases, the die bond surface is on the gallium nitride substrate side of the nitride semiconductor laser element.
また、従来の窒化物系半導体レーザでは、サファイア、シリコンおよびシリコンカーバイトなどの基板に、窒化物系半導体層のエピタキシャル成長による窒化物系半導体層が形成されているため、基板と、窒化物系半導体層との熱膨張係数差および格子定数差に起因して半導体レーザ素子に反りが生じる。 In addition, in a conventional nitride semiconductor laser, a nitride semiconductor layer is formed by epitaxial growth of a nitride semiconductor layer on a substrate such as sapphire, silicon, and silicon carbide. The semiconductor laser element is warped due to a difference in thermal expansion coefficient and a lattice constant difference from the layer.
そこで、従来では、半導体レーザ素子の反りを考慮した半導体レーザ装置の製造方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。上記特許文献1には、半導体発光素子チップがダイボンドされるマウント部材のマウント面と、ダイボンド時に半導体発光素子チップを上方から押圧するコレットの押圧面とが、予め所定の曲率を有する曲面により形成されたものを使用して、半導体発光素子チップのダイボンドを行う製造方法が提案されている。これにより、半導体発光素子チップは、所定の方向に矯正された反りが生じた状態でマウント部材に固定される。 Therefore, conventionally, a method for manufacturing a semiconductor laser device in consideration of warpage of the semiconductor laser element is known (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a mounting surface of a mounting member to which a semiconductor light emitting element chip is die-bonded and a pressing surface of a collet that presses the semiconductor light emitting element chip from above at the time of die bonding are formed by a curved surface having a predetermined curvature in advance. A manufacturing method has been proposed in which a semiconductor light-emitting element chip is die-bonded using a die. Thereby, the semiconductor light emitting element chip is fixed to the mount member in a state where the warp corrected in a predetermined direction has occurred.
しかしながら、上記特許文献1に開示された半導体レーザ装置およびその製造方法では、所定の曲率を有する曲面形状に加工されたマウント部材およびコレットにより、半導体発光素子チップ(半導体レーザ素子)を所定の方向に反らせた状態でマウント部材(基台)にダイボンドするので、個々の半導体発光素子チップの反りのばらつきに対応することが困難である。すなわち、半導体発光素子チップの反りのばらつきに起因して、マウント部材側の曲面形状と異なる反りに半導体発光素子チップが形成されている場合には、半導体発光素子チップのマウント部材への装着時に、半導体発光素子チップの反りをマウント部材の曲面形状に合うように矯正すると、半導体発光素子チップに応力が発生するという不都合がある。その結果、レーザ特性の劣化や、半導体発光素子チップの破損が発生するという問題点がある。特に、窒化物系半導体レーザの高出力化においては、共振器長(素子チップの長さ)を長く形成するために、反り量および反り量のばらつきもより大きくなるので、上記問題点が発生しやすい。 However, in the semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1 and the manufacturing method thereof, the semiconductor light emitting element chip (semiconductor laser element) is placed in a predetermined direction by a mount member and a collet processed into a curved surface shape having a predetermined curvature. Since it is die-bonded to the mount member (base) in a warped state, it is difficult to cope with the warp variation of individual semiconductor light emitting element chips. That is, due to the variation in warpage of the semiconductor light emitting element chip, when the semiconductor light emitting element chip is formed with a warp different from the curved shape on the mount member side, when mounting the semiconductor light emitting element chip to the mount member, If the warpage of the semiconductor light emitting element chip is corrected to match the curved shape of the mount member, there is a disadvantage that stress is generated in the semiconductor light emitting element chip. As a result, there are problems that the laser characteristics are deteriorated and the semiconductor light emitting element chip is damaged. In particular, in increasing the output power of a nitride semiconductor laser, since the resonator length (element chip length) is formed longer, the amount of warpage and the variation in the amount of warpage become larger. Cheap.
また、上記特許文献1に開示された半導体レーザ装置の製造方法では、窒化物系半導体レーザの高出力化に伴い、共振器長を長く形成する必要があるために、半導体発光素子チップ(半導体レーザ素子)の反り量および反り量のばらつきもより大きくなるので、半導体発光素子チップとマウント部材(基台)との間の距離もばらつきがより顕著となる。このため、レーザ光の発振時に、半導体発光素子チップとマウント部材との間の距離が小さい領域では、半導体発光素子チップからマウント部材への放熱性能が良好である一方、半導体発光素子チップとマウント部材との間の距離が大きい領域では放熱性能が低下するので、半導体発光素子チップ内に発熱温度分布が生じるという問題点がある。特に、半導体発光素子チップに発熱温度分布が発生すると、導波路近傍における半導体層の屈折率に分布が生じるために、導波路によるレーザ光の閉じ込め作用が局所的に低下することにより、キンク(半導体レーザに与える電流と光出力との間には線形の関係があるが、その関係が不安定になること)が発生する。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1, a semiconductor light emitting device chip (semiconductor laser) has to be formed because the resonator length needs to be increased with the increase in output of the nitride semiconductor laser. Since the amount of warping and the amount of warping of the element are larger, the distance between the semiconductor light emitting element chip and the mount member (base) becomes more noticeable. Therefore, in the region where the distance between the semiconductor light emitting element chip and the mount member is small during laser light oscillation, the heat radiation performance from the semiconductor light emitting element chip to the mount member is good, while the semiconductor light emitting element chip and the mount member Since the heat dissipation performance decreases in a region where the distance between the two is large, there is a problem that a heat generation temperature distribution is generated in the semiconductor light emitting device chip. In particular, when an exothermic temperature distribution occurs in a semiconductor light emitting device chip, a distribution occurs in the refractive index of the semiconductor layer in the vicinity of the waveguide. There is a linear relationship between the current applied to the laser and the optical output, but the relationship becomes unstable.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、反りの矯正に起因するレーザ特性の劣化および半導体レーザ素子の破損が発生するのを抑制することが可能で、かつ、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を均一化させることが可能な半導体レーザ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress the deterioration of the laser characteristics and the damage of the semiconductor laser element due to the correction of the warp. Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can be made uniform and that can generate a uniform heat generation temperature distribution in the semiconductor laser element.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による半導体レーザ装置は、共振器の延びる第1方向に沿って反りを有する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の反りの凹側の表面上に形成されるとともに、ワイヤボンド部が設けられた電極層と、半導体レーザ素子の反りの凸側が固定される基台とを備え、半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子の反りの凸側と、基台との間の距離が、第1方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように基台に固定されるとともに、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離のうち、最も大きい距離を有する領域近傍に対応する電極層の部分の近傍に、ワイヤボンド部が設けられるように構成されている。なお、上記一の局面において、「最も大きい距離」とは、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離が完全に最も大きい距離のみならず、上記の距離が実質的に最も大きい距離であればよい。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor laser element having a warp along a first direction in which the resonator extends, and a surface on the concave side of the warp of the semiconductor laser element. And an electrode layer provided with a wire bond portion and a base on which a convex side of the warp of the semiconductor laser element is fixed. The semiconductor laser element includes a convex side of the warp of the semiconductor laser element and a base Is fixed to the base so as to change according to the warp of the semiconductor laser element along the first direction, and the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base Of these, the wire bond portion is provided in the vicinity of the portion of the electrode layer corresponding to the vicinity of the region having the largest distance. In the above aspect, the “maximum distance” means not only the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base is completely the largest, but also the distance is substantially the largest. It only needs to be a large distance.
この発明の一の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離が、第1方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように基台に固定するように構成することによって、半導体レーザ素子の反りにばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子自体の反りを矯正することなく基台に対して固定することができる。これにより、半導体レーザ素子に反りの矯正に起因する過度な応力が発生するのを抑制することができる。この結果、レーザ特性に劣化および半導体レーザ素子の破損が発生するのを抑制することができる。また、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離のうち、最も大きい距離を有する領域近傍に対応する電極層の部分の近傍にワイヤボンド部を設けるように構成することによって、レーザ光の発振時に、半導体レーザ素子と基台との間の距離が大きい領域において、電極層側のワイヤボンド部を介してレーザ光発光に伴う発熱を空気中に放熱することができるので、半導体レーザ素子と基台との間の距離が小さい領域における半導体レーザ素子から基台への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができる。この結果、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を均一化させることができる。 In the semiconductor laser device according to one aspect of the present invention, as described above, the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base is set along the first direction. Even if there is a variation in the warp of the semiconductor laser element, the semiconductor laser element can be mounted on the base without correcting the warp of the semiconductor laser element itself by being configured to be fixed to the base so as to change according to the warp. Can be fixed to the base. Thereby, it is possible to suppress the generation of excessive stress due to the correction of the warp in the semiconductor laser element. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the laser characteristics and the damage of the semiconductor laser element. Further, the semiconductor laser element may be provided with a wire bond portion in the vicinity of the portion of the electrode layer corresponding to the vicinity of the region having the largest distance among the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base. By configuring, when the laser beam oscillates, heat generated by the laser beam emission is radiated into the air through the wire bond part on the electrode layer side in a region where the distance between the semiconductor laser element and the base is large. Therefore, a heat dissipation performance equivalent to the heat dissipation performance from the semiconductor laser element to the base in a region where the distance between the semiconductor laser element and the base is small can be obtained. As a result, the heat generation temperature distribution in the semiconductor laser element can be made uniform.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、基板と、基板の表面上に形成される半導体レーザ素子部とを含み、半導体レーザ素子は、基板側が基台に向くように、融着層を介して基台に固定され、融着層の厚みは、基板と基台とに挟まれた領域において、第1方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように形成されている。このように構成すれば、厚みを変化させた融着層によって、半導体レーザ素子の基板と、基板を固定する基台との間に形成される隙間を半導体レーザ素子の反りに応じて効率よく埋めることができるので、容易に、半導体レーザ素子を、反りの矯正を行うことなく基台に固定することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the semiconductor laser element preferably includes a substrate and a semiconductor laser element portion formed on the surface of the substrate, and the semiconductor laser element is arranged such that the substrate side faces the base. The fixing layer is fixed to the base via the fusion layer, and the thickness of the fusion layer is changed in accordance with the warp of the semiconductor laser element along the first direction in the region sandwiched between the substrate and the base. Is formed. According to this configuration, the gap formed between the substrate of the semiconductor laser element and the base for fixing the substrate is efficiently filled according to the warp of the semiconductor laser element by the fusion layer having a changed thickness. Therefore, the semiconductor laser element can be easily fixed to the base without correcting the warp.
この場合、好ましくは、融着層は、半田からなる導電性接着層である。このように構成すれば、半田溶融時の特性により、容易に、厚みを変化させた融着層を形成することができる。 In this case, the fusion layer is preferably a conductive adhesive layer made of solder. If comprised in this way, the fusion | melting layer from which thickness was changed can be easily formed with the characteristic at the time of solder melting.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部を含む。このように、エピタキシャル成長時に反りが発生しやすい窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部を基台に固定する場合でも、上記一の局面による構成を用いれば、容易に、反りの矯正に起因するレーザ特性の劣化および半導体レーザ素子部の破損を抑制することができるとともに、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を均一化させることができる。 In the semiconductor laser device according to the aforementioned aspect, the semiconductor laser element preferably includes a semiconductor laser element portion having a nitride-based semiconductor layer. As described above, even when the semiconductor laser element portion having the nitride-based semiconductor layer that is likely to be warped during epitaxial growth is fixed to the base, if the configuration according to the above aspect is used, it is easily caused by the correction of the warp. The deterioration of the laser characteristics and the damage of the semiconductor laser element portion can be suppressed, and the heat generation temperature distribution in the semiconductor laser element can be made uniform.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、ワイヤボンド部は、共振器の光出射端近傍または光反射端近傍のいずれか一方端近傍に設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部が光出射端近傍に設けられている場合には、共振器内のレーザ光が光出射端面から出射する際に、レーザ光の一部が光出射端面の表面形状(凹凸形状)によって散乱することに起因する発熱を、半導体レーザ素子と基台との間の距離が略最も大きい領域(ワイヤボンド領域)に設けられたワイヤボンド部を介して効率よく空気中に拡散(放熱)させることができる。また、ワイヤボンド部が光反射端近傍に設けられている場合には、共振器内のレーザ光が光反射端面において反射する際に、レーザ光の一部が光反射端面によって吸収されることに起因する発熱を、半導体レーザ素子と基台との間の距離が略最も大きい領域(ワイヤボンド領域)に設けられたワイヤボンド部を介して効率よく空気中に拡散(放熱)させることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the wire bond portion is preferably provided in the vicinity of one end of the resonator in the vicinity of the light emitting end or in the vicinity of the light reflecting end. With this configuration, when the wire bond portion is provided in the vicinity of the light emitting end, when the laser light in the resonator is emitted from the light emitting end surface, a part of the laser light is on the light emitting end surface. Heat generated due to scattering by the surface shape (uneven shape) is efficiently aired through the wire bond portion provided in the region (wire bond region) where the distance between the semiconductor laser element and the base is substantially the largest. Can diffuse (heat dissipation) inside. In addition, when the wire bond portion is provided in the vicinity of the light reflection end, when the laser light in the resonator is reflected by the light reflection end surface, a part of the laser light is absorbed by the light reflection end surface. The resulting heat generation can be efficiently diffused (radiated) into the air via a wire bond portion provided in a region (wire bond region) where the distance between the semiconductor laser element and the base is substantially the largest.
なお、本発明において、共振器の光出射端および光反射端は、それぞれの共振器端面から出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が光出射端であり、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が光反射端である。 In the present invention, the light emitting end and the light reflecting end of the resonator are distinguished from each other by the magnitude relationship of the intensity of the laser light emitted from each resonator end face. That is, the side where the laser beam emission intensity is relatively high is the light emission end, and the side where the laser beam emission intensity is relatively low is the light reflection end.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、第1方向と交差する第2方向に沿って反りを有し、半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離が、第2方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように前記基台に固定される。このように構成すれば、第2方向における半導体レーザ素子の反りにばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子自体の反りを矯正することなく基台に対して固定することができるので、半導体レーザ素子の第2方向にも過度な応力が発生するのを抑制することができる。この結果、レーザ特性に劣化が生じたり、半導体レーザ素子の破損が発生したりするのを抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the semiconductor laser element preferably has a warp along a second direction intersecting the first direction, and the semiconductor laser element has a base and a convex side of the warp of the semiconductor laser element. The distance between the base and the base is fixed to the base so as to change according to the warp of the semiconductor laser element along the second direction. If comprised in this way, even if the curvature of the semiconductor laser element in a 2nd direction has dispersion | variation, a semiconductor laser element can be fixed with respect to a base, without correcting the curvature of semiconductor laser element itself. Therefore, it is possible to suppress an excessive stress from being generated in the second direction of the semiconductor laser element. As a result, it is possible to prevent the laser characteristics from being deteriorated or the semiconductor laser element from being damaged.
上記半導体レーザ素子が第2方向に沿って反りを有する構成において、好ましくは、ワイヤボンド部は、第2方向の中央部近傍に対応する電極層の部分の近傍に設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部が半導体レーザ素子の第2方向の端部近傍に対応する電極層の部分に設けられる場合と比べて、配線部材(Auワイヤなど)をワイヤボンドする際の第2方向の取付寸法誤差をより大きく許容することができる。これにより、半導体レーザ装置の組立歩留りを向上させることができる。なお、上記構成において、「第2方向の中央部近傍」とは、第2方向の完全な中央部近傍のみならず、第2方向の実質的に中央部近傍であればよい。 In the configuration in which the semiconductor laser element has a warp along the second direction, the wire bond portion is preferably provided in the vicinity of the portion of the electrode layer corresponding to the vicinity of the center portion in the second direction. With this configuration, the wire bonding portion (such as Au wire) is wire-bonded as compared with the case where the wire bond portion is provided in the electrode layer portion corresponding to the vicinity of the end portion in the second direction of the semiconductor laser element. A larger mounting dimension error in the second direction can be allowed. Thereby, the assembly yield of the semiconductor laser device can be improved. In the above configuration, the “near the central part in the second direction” is not limited to the perfect central part in the second direction, but may be substantially near the central part in the second direction.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、電極層は、第1方向に沿って設けられ、ワイヤボンド部は、電極層の延びる方向に沿って延びるように設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部を含む電極層の表面積を第1方向に沿って増加させることができるので、電極層を利用して半導体レーザ素子の放熱性能をより一層向上させることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the electrode layer is preferably provided along the first direction, and the wire bond portion is provided so as to extend along the direction in which the electrode layer extends. If comprised in this way, since the surface area of the electrode layer containing a wire bond part can be increased along a 1st direction, the thermal radiation performance of a semiconductor laser element can be improved further using an electrode layer. .
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子の上面には、電極層に接続されるリッジ部が形成され、ワイヤボンド部は、リッジ部が形成されている領域以外の領域に設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部の直下にはリッジ部が配置されていないので、配線部材(Auワイヤなど)のワイヤボンド時に、ワイヤボンド部に上方から加えられる衝撃荷重がリッジ部に対して直接的に加わらない。これにより、リッジ部をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the ridge portion connected to the electrode layer is preferably formed on the upper surface of the semiconductor laser element, and the wire bond portion is formed in a region other than the region where the ridge portion is formed. Is provided. With this configuration, since the ridge portion is not disposed immediately below the wire bond portion, an impact load applied to the wire bond portion from above is applied to the ridge portion when wire bonding is performed on a wiring member (such as an Au wire). Does not participate directly. Thereby, a ridge part can be protected from the impact load at the time of wire bonding.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の半導体レーザ装置の概略的な構造を説明するための断面図である。図1を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明の半導体レーザ装置1の概略的な構造について説明する。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a schematic structure of a semiconductor laser device of the present invention. Before describing a specific embodiment of the present invention with reference to FIG. 1, a schematic structure of a semiconductor laser device 1 of the present invention will be described.
本発明の半導体レーザ装置1では、図1に示すように、半導体レーザ素子10が、金属層などからなる導電性接着層20を介して基台30に固定されている。なお、導電性接着層20は、本発明の「融着層」の一例である。
In the semiconductor laser device 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, the
半導体レーザ素子10は、共振器の延びる方向(A方向)に沿って反りを有する。また、半導体レーザ素子10は、共振器の延びる方向(A方向)の両端部に、それぞれ、光出射面10aおよび光反射面10bを有している。なお、光出射面10aは、本発明の「光出射端」の一例であり、光反射面10bは、本発明の「光反射端」の一例である。
The
ここで、本発明の半導体レーザ装置1では、半導体レーザ素子10は、反りの凸側が基台30の上面30aに固定されている。また、半導体レーザ装置1は、半導体レーザ素子10の光出射面10a近傍における半導体レーザ素子10と基台30との間の距離(導電性接着層20の厚み)H1が、半導体レーザ素子10の光反射面10b近傍における半導体レーザ素子10と基台30との間の距離(導電性接着層20の厚み)H2よりも大きくなるように構成されている。
Here, in the semiconductor laser device 1 according to the present invention, the convex side of the warp of the
また、半導体レーザ素子10は、窒化ガリウム基板、サファイア基板、シリコン基板およびシリコンカーバイト基板などの基板上に半導体層(半導体レーザ素子部)を形成することにより構成することが可能とされている。
The
また、半導体レーザ素子10の光出射面10aおよび光反射面10bに誘電体多層膜が形成されてもよい。
A dielectric multilayer film may be formed on the
(第1実施形態)
図2は、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの構造を示した斜視図である。図3は、図2に示した第1実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図4は、図2に示した第1実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図5〜図7は、図3に示した第1実施形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図および断面図である。まず、図2〜図7を参照して、第1実施形態による半導体レーザ装置40およびそれを備えた半導体レーザの構造について説明する。
(First embodiment)
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser including the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. 5 to 7 are a perspective view and a sectional view for explaining the structure of the semiconductor laser element of the semiconductor laser device according to the first embodiment shown in FIG. First, the structure of the
第1実施形態による半導体レーザ装置40を備えた半導体レーザでは、図2および図3に示すように、半導体レーザ素子50が、AuSnなどの導電性接着層60を介して、基台70に固定されている。なお、導電性接着層60は、本発明の「融着層」の一例である。また、基台70は、図2に示すように、AuSnなどの導電性接着層61を介して、金属製のステム80の本体部81に設けられた台座部82に固定されている。このステム80には、2つのリード端子83および84が設けられている。
In the semiconductor laser including the
また、半導体レーザ素子50の上面は、図2に示すように、Auワイヤ90を用いて、ステム80のリード端子83にワイヤボンディングされている。また、基台70の上面70aは、Auワイヤ91を用いて、ステム80の台座部82にワイヤボンディングされている。また、ステム80の本体部81には、レーザ光が透過する窓付きの図示しないキャップが取り付けられている。
Further, the upper surface of the
また、半導体レーザ素子50は、図4および図5に示すように、約200μmの幅(W1)と、共振器の延びる方向(B方向)に約1000μmの長さ(L1)と、約100μmの厚み(t1)(図5参照)とを有している。なお、B方向は、本発明の「第1方向」の一例である。
4 and 5, the
ここで、第1実施形態では、図3に示すように、半導体レーザ素子50は、基台70側に配置された基板100と、基台70とは反対側に配置された半導体レーザ素子部110とから構成されている。なお、基板100は、本発明の「基板」の一例である。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
具体的には、図5および図6に示すように、窒化ガリウム、シリコンおよびシリコンカーバイトなどからなる基板100の上面上に、n型AlGaNクラッド層111、GaInNからなる活性層112およびp型AlGaNクラッド層113がエピタキシャル成長により形成されている。そして、これらn型AlGaNクラッド層111、活性層112およびp型AlGaNクラッド層113などの窒化物系半導体層によって、半導体レーザ素子部110が形成されている。なお、n型AlGaNクラッド層111、活性層112およびp型AlGaNクラッド層113は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。また、p型AlGaNクラッド層113には、B方向(図5参照)に延びるリッジ部113aを形成することによって、導波路構造が形成されている。なお、リッジ部113aは、約2μmの幅を有するように形成されている。また、半導体レーザ素子部110のB方向の端部には、図3に示すように、光出射面(共振器面)110aおよび光反射面(共振器面)110bが形成されている。なお、光出射面110aは、本発明の「光出射端」の一例であり、光反射面110bは、本発明の「光反射端」の一例である。また、光出射面110a、光反射面110bおよび導波路構造によって、B方向に延びる共振器が構成されている。なお、光出射面110aおよび光反射面110b上には、図示しない誘電体多層膜が形成されている。また、図5および図6に示すように、p型AlGaNクラッド層113のリッジ部113a以外の上面上には、SiO2からなる絶縁膜114が形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, an n-type
また、図5および図6に示すように、基板100の下面上には、Au膜からなるn側電極101が形成されている。なお、第1実施形態では、n側電極101の下面側が、ダイボンド面とされている。また、p型AlGaNクラッド層113のリッジ部113aおよび絶縁膜114の上面上には、リッジ部113aの延びる方向(B方向)(図5参照)に沿ってAu膜からなるp側電極115が形成されている。また、図5および図6に示すように、リッジ部113aの上部には、リッジ部113a(クラッド層)とp側電極115との電気的接触を確実に行うために、約1nmの厚みを有するPt層と、約30nmの厚みを有するPd層と、約1nmの厚みを有するTi層からなるオーミック層116が形成されている。また、p側電極115は、約9nmの厚みを有するPt層と、約150nmの厚みを有するPd層とを積層するとともに、最表面が約5μmの厚みを有するAu膜により覆われている。
As shown in FIGS. 5 and 6, an n-
また、図4に示すように、p側電極115は、約20μmの幅(W2)を有するとともに、約5.2μmの厚み(t2)(図6参照)を有している。また、p側電極115の長さは、共振器(半導体レーザ素子50)の長さL1より若干短くなるように構成されている。
As shown in FIG. 4, the p-
また、第1実施形態では、図3および図5に示すように、半導体レーザ素子50は、ヘテロ接合の添加元素の種類や量によって異なるが、共振器の延びる方向(B方向)に沿って約0.5μm〜約3μmの反りを有している。すなわち、半導体レーザ素子50は、上面(第1主面)側が凹状であり、下面(第2主面)側が凸状になるような反りを有している。また、半導体レーザ素子部110は、基板100とは反対側の表面が凹状に形成されており、半導体レーザ素子50は、反りの凸側(基板100側)が基台70(図3参照)に固定されている。この半導体レーザ素子50の反りは、基板100と半導体レーザ素子部110との熱膨張係数差および格子定数差に起因して発生する。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 5, the
具体的には、以下の表1に示すように、窒化ガリウムは、約5.59×10−6/Kのa軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約0.3189nmのa軸方向の格子定数を有する。また、シリコンは、約2.6×10−6/Kのa軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約0.543nmのa軸方向の格子定数を有する。また、シリコンカーバイトは、約4.2×10−6/Kのa軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約0.3081nmのa軸方向の格子定数を有する。また、本案の半導体レーザ素子部110の主材料であるAlGaNは、約4.15×10−6/K〜約5.59×10−6/Kのa軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約0.3112nm〜約0.3189nmのa軸方向の格子定数を有する。また、本案の半導体レーザ素子部110の活性層であるGaInNは、約3.8×10−6/K〜約5.59×10−6/Kのa軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約0.3189nm〜約0.3533nmのa軸方向の格子定数を有している。
Specifically, as shown in Table 1 below, gallium nitride has a coefficient of thermal expansion in the a-axis direction of about 5.59 × 10 −6 / K and a lattice in the a-axis direction of about 0.3189 nm. Have a constant. Silicon has a coefficient of thermal expansion in the a-axis direction of about 2.6 × 10 −6 / K and a lattice constant in the a-axis direction of about 0.543 nm. Silicon carbide has a coefficient of thermal expansion in the a-axis direction of about 4.2 × 10 −6 / K and a lattice constant in the a-axis direction of about 0.3081 nm. In addition, AlGaN, which is the main material of the semiconductor
ここで、第1実施形態では、図3に示すように、半導体レーザ素子50は、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)と、基台70との間の距離が、共振器の延びる方向(B方向)に沿って半導体レーザ素子50の反りに応じて変化するように、導電性接着層60を介して基台70に固定されている。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
具体的には、図3に示すように、半導体レーザ素子50は、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H3(導電性接着層60の厚み:約3μm)が、半導体レーザ素子50の共振器の光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H4(導電性接着層60の厚み:約1μm)よりも大きくなるようにAuSnなどの導電性接着層60を形成することにより、基板100側が基台70に対して導電性接着層60を介して固定されている。なお、第1実施形態では、導電性接着層60の材料として、半田を用いている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
また、図6に示すように、導電性接着層60は、半導体レーザ素子50と同じ幅(W1=約200μm)および長さ(L1=約1000μm)(図5参照)を有するとともに、上述のように、約1μm〜約5μm(最大値)の厚みを有している。
As shown in FIG. 6, the conductive
また、図3に示すように、半導体レーザ素子50の光反射面110b側は、基台70の上面70aと略平行に配置されている。すなわち、半導体レーザ素子50は、光反射面110bにおいて共振器内部に向かって反射されるレーザ光の透過方向が、基台70の上面70aの延びる方向と略平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 3, the
また、第1実施形態では、図4および図5に示すように、半導体レーザ素子50のp側電極115に設けられたワイヤボンド部115aは、光出射面110a近傍の絶縁膜114の上面上に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍(導電性接着層60の厚みが実質的にH3(図3参照)である領域)に対応するp側電極115の部分に設けられている。なお、ワイヤボンド部115aは、図4に示すように、約80μm〜約90μmの幅(W3)と、B方向に約50μm〜約60μmの長さ(L2)と、p側電極115と同じ厚みである約5.2μmの厚み(t2)(図7参照)とを有している。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the
また、第1実施形態では、図4、図5および図7に示すように、半導体レーザ素子50のリッジ部113aおよびp側電極115は、半導体レーザ素子50の共振器の幅方向(C方向)の中心線500(1点鎖線)(図4参照)から所定距離(約20μm)を隔てて中心線500と略平行に延びるように形成されている。また、ワイヤボンド部115aは、リッジ部113aの直上にオーミック層116を介して形成されたp側電極115から半導体レーザ素子50の幅方向(C方向)に突出するとともに、中心線500(図4参照)を横断してリッジ部113bが形成されていない領域の絶縁膜114の上面上に設けられている。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 4, 5, and 7, the
また、基台70は、図4に示すように、約900μmの幅(W4)と、約1200μmの長さ(L3)と、約250μmの厚み(t3)(図3参照)とを有している。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、基台70は、図3および図6に示すように、SiCまたはAlNからなる基板70bを含んでいる。この基板70bの上面上および下面上の全面には、約100nmの厚みを有するTi層と、約20nmの厚みを有するPt層と、約30nmの厚みを有するAu層からなる下地金属層70cが形成されている。この下地金属層70cは、導電性接着層60を基台70に接着するために設けられている。
The
図8は、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図2、図3、図5および図8を参照して、第1実施形態による半導体レーザ装置40を備えた半導体レーザの製造プロセスについて説明する。
FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser including the semiconductor laser device according to the first embodiment of the invention. Next, with reference to FIG. 2, FIG. 3, FIG. 5 and FIG. 8, a manufacturing process of the semiconductor laser including the
まず、図5に示すように、基板100の上面上に、n型AlGaNクラッド層111、GaInNからなる活性層112およびp型AlGaNクラッド層113をエピタキシャル成長させることにより、半導体レーザ素子部110を形成する。そして、p型AlGaNクラッド層113に、B方向に延びるリッジ部113aを形成した後、p型AlGaNクラッド層113のリッジ部113a以外の上面上に、SiO2からなる絶縁膜114を形成する。その後、基板100の下面上に、Au膜からなるn側電極101を形成するとともに、p型AlGaNクラッド層113のリッジ部113aの上面上に、Pt層、Pd層およびTi層からなるオーミック層116を形成する。そして、オーミック層116および絶縁膜114の上面上に、最表面がAu膜からなるp側電極115を形成する。そして、半導体レーザ素子部110の共振器の光出射面110aおよび光反射面110b上に、図示しない誘電体多層膜を形成することによって、半導体レーザ素子50を形成する。このとき、第1実施形態では、図5に示すように、基板100と半導体レーザ素子部110との熱膨張係数差および格子定数差に起因して、基板100側が凸状になる(半導体レーザ素子部110側が凹状になる)ように、半導体レーザ素子50に反りが発生する。
First, as shown in FIG. 5, an n-type
次に、第1実施形態では、図3に示すように、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H3(導電性接着層60の厚み:約3μm)が、半導体レーザ素子50の共振器の光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H4(導電性接着層60の厚み:約1μm)よりも大きくなるように、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)を基台70に対してダイボンドする。このとき、同時に、基台70をステム80の台座部82(図2参照)に固定する。
Next, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, a distance H <b> 3 (conductive adhesive layer 60) between the
具体的には、図8に示すように、窒素雰囲気中において、金属製のステム80(図2参照)の台座部82(図2参照)上に、導電性接着層61(図2参照)と、導電性接着層60が所定の領域に配置された基台70と、半導体レーザ素子50とを順に配置する。
Specifically, as shown in FIG. 8, in a nitrogen atmosphere, a conductive adhesive layer 61 (see FIG. 2) and a pedestal 82 (see FIG. 2) of a metal stem 80 (see FIG. 2) The
ここで、第1実施形態では、図8に示すように、導電性接着層60の厚みが、共振器の長さ方向(B方向)に3通り(3段階)に変化させるようにして基台70の上面70aに配置する。すなわち、半田からなる導電性接着層60を、光反射面110b近傍(厚み:約1μm)から光出射面110aに向かって段階的に厚みを増す(光出射面110a近傍では厚み約3μm)ように、基台70の上面70aに配置する。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 8, the thickness of the conductive
そして、第1実施形態では、図8に示すように、ステム80(図2参照)を高温にするとともに、半導体レーザ素子50の光反射面110b近傍を、セラミック製のコレット120により導電性接着層60を介して基台70に対してP方向に押圧する。このとき、半導体レーザ素子50の光反射面110b近傍をコレット120により押圧した状態では、コレット120により押圧された領域(半導体レーザ素子50の光反射面110b側)の導電性接着層60は、溶融しながらコレット120により押圧されていない領域(半導体レーザ素子50の光出射面110a側)に移動するとともに、光出射面110a側の半導体レーザ素子50と基台70との間の導電性接着層60も熱伝導により溶融する。この結果、図3に示すように、導電性接着層60が半導体レーザ素子50の反り形状に対応して厚みをH4からH3に変化させる。すなわち、第1実施形態では、半導体レーザ素子50の反りを矯正することなく半導体レーザ素子50の反りに応じて導電性接着層60の厚みが変化する。なお、コレット120には、穴部120aが設けられており、穴部120aの内部を真空にすることにより半導体レーザ素子50を吸着することが可能である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 8, the temperature of the stem 80 (see FIG. 2) is raised, and the vicinity of the
また、ステム80(図2参照)とともに高温となった台座部82(図2参照)と、基台70(図2参照)とに挟まれた導電性接着層61(図2参照)も熱伝導により溶融する。 In addition, the conductive adhesive layer 61 (see FIG. 2) sandwiched between the pedestal 82 (see FIG. 2) and the base 70 (see FIG. 2), which are heated together with the stem 80 (see FIG. 2), also conducts heat. To melt.
その後、図2に示すように、ステム80を冷却して導電性接着層60および61を固化することによって、半導体レーザ素子50が導電性接着層60を介して基台70に固定されるとともに、基台70が導電性接着層61を介してステム80の台座部82に固定される。
Thereafter, as shown in FIG. 2, the
そして、半導体レーザ素子50のワイヤボンド部115aとステム80のリード端子83とを、Auワイヤ90を用いてワイヤボンドすることにより接続するとともに、基台70の上面70aとステム80の台座部82とを、Auワイヤ91を用いてワイヤボンドすることにより接続する。最後に、ステム80の本体部81に、レーザ光が透過する窓付きの図示しないキャップを取り付ける。
The
このようにして、第1実施形態による半導体レーザ装置40を備えた半導体レーザが製造される。
In this manner, a semiconductor laser including the
第1実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子50を、半導体レーザ素子50の反りの凸側と基台70との間の距離が、共振器の延びる方向(B方向)に沿って半導体レーザ素子50の反りに応じて変化するように基台70に固定するように構成することによって、半導体レーザ素子50の反りにばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子50を、半導体レーザ素子50自体の反りを矯正することなく基台70に対して固定することができる。これにより、半導体レーザ素子50に反りの矯正に起因する過度な応力が発生するのを抑制することができる。この結果、レーザ特性に劣化および半導体レーザ素子50(半導体レーザ素子部110)の破損が発生するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、半導体レーザ素子50を、半導体レーザ素子50の反りの凸側と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域(導電性接着層60の厚みが実質的にH3(図3参照)である領域)近傍に対応するp側電極115の部分にワイヤボンド部115aを設けるように構成することによって、レーザ光の発振時に、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が大きい領域(光出射面110a近傍)において、レーザ光発光に伴うリッジ部113aの発熱を、p側電極115側のワイヤボンド部115aを介して空気中に放熱することができるので、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が小さい領域(導電性接着層60の厚みが実質的にH4(図3参照)である領域)における半導体レーザ素子部110から基台70への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができる。この結果、半導体レーザ素子50内の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、半導体レーザ素子50を、基板100側が基台70に向くように、導電性接着層60を介して基台70に固定するとともに、導電性接着層60の厚みを、基板100と基台70とに挟まれた領域において、共振器の延びる方向(B方向)に沿って半導体レーザ素子50の反りに応じてH4(約1μm)からH3(約3μm)(図3参照)に変化するように形成することによって、厚みを変化させた導電性接着層60によって、半導体レーザ素子50の基板100と、基板100を固定する基台70との間に形成される隙間を半導体レーザ素子50の反りに応じて効率よく埋めることができるので、容易に、半導体レーザ素子50を、反りの矯正を行うことなく基台70に固定することができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、半導体レーザ素子50を基台70に固定する際の導電性接着層60を、半田からなる融着層により構成することによって、半田溶融時の特性により、容易に、厚みを変化させた融着層を形成することができる。
In the first embodiment, the conductive
また、第1実施形態では、半導体レーザ素子50を、n型AlGaNクラッド層111、GaInNからなる活性層112およびp型AlGaNクラッド層113などの窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部110を含む。このように、エピタキシャル成長時に反りが発生しやすい窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部110を基台70に固定する場合でも、上記第1実施形態による構成を用いれば、容易に、反りの矯正に起因するレーザ特性の劣化および半導体レーザ素子部110の破損を抑制することができるとともに、半導体レーザ素子部110内部の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍に設けるように構成することによって、共振器内のレーザ光が光出射面110aから出射する際に、レーザ光の一部が光出射面110aの表面形状(凹凸形状)によって散乱することに起因する発熱を、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が実質的に最も大きい領域(導電性接着層60の厚みが実質的にH3(図3参照)である領域)近傍に設けられたワイヤボンド部115aを介して効率よく空気中に拡散(放熱)させることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、半導体レーザ素子50を、共振器の光反射面110bの下面側(n側電極101側)が基台70の上面70aと略平行に配置することによって、半導体レーザ素子50を基台70に接合した後の導電性接着層60の厚みなどを測定して、半導体レーザ素子50のレーザ光の出射方向(光出射面110aの位置)を容易に識別することができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ワイヤボンド部115aを、平面的に見て、p側電極115から共振器の幅方向(C方向)に突出するように設けることによって、容易に、リッジ部113aおよびオーミック層116をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、半導体レーザ素子50の上面に、共振器の延びる方向(B方向)に沿う共振器の幅方向(図4の矢印C方向)の中心線500(図4の1点鎖線)に対し、所定距離(約20μm)を隔てて中心線500と略平行に延びるとともに、オーミック層116を介してp側電極115に接続されるリッジ部113aを形成し、かつ、ワイヤボンド部115aを、リッジ部113aが形成されていない領域の絶縁膜114(図5参照)の上面上に設けるように構成することによって、ワイヤボンド部115aの直下にはリッジ部113aおよびオーミック層116が配置されていないので、Auワイヤ90のワイヤボンド時に、ワイヤボンド部115aに上方から加えられる衝撃荷重がリッジ部113aおよびオーミック層116に対して直接的に加わらない。これにより、リッジ部113aおよびオーミック層116をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。
In the first embodiment, the center line 500 (one point in FIG. 4) in the width direction of the resonator (the direction of arrow C in FIG. 4) along the direction in which the resonator extends (direction B) is formed on the upper surface of the
また、第1実施形態では、リッジ部113aとワイヤボンド部115aとを、共振器の幅方向(図4のC方向)における半導体レーザ素子50の略中央部(中心線500の近傍領域)を挟んで互いに反対の方向に形成することによって、リッジ部113aが中心線500からC方向の一方側にずらされた分だけワイヤボンド部115aを中心線500により近づけて配置することができる。これにより、ワイヤボンド時に、ワイヤボンド部115aに上方から加えられる衝撃荷重が、半導体レーザ素子50の共振器の幅方向(図4のC方向)に偏って加えられるのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the
図9は、図4に示した第1実施形態の効果を確認するためのシミュレーションにおける半導体レーザ素子上のワイヤボンド部の位置を示した図である。図10は、図4に示した第1実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。次に、図3、図4、図9および図10を参照して、上記第1実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。 FIG. 9 is a diagram showing the position of the wire bond portion on the semiconductor laser device in the simulation for confirming the effect of the first embodiment shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing the result of a simulation performed to confirm the effect of the first embodiment shown in FIG. Next, a simulation performed to confirm the effect of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, 9 and 10.
このシミュレーションでは、まず、図9に示すように、上記した第1実施形態に対応する実施例1による半導体レーザ素子50(図3および図4参照)のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。また、比較例1〜3として、それぞれ図9に示すような位置にワイヤボンド部115aを設けた半導体レーザ素子50のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。具体的には、比較例1では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向の実質的に中央部近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例2では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向の光出射面110aに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例3では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向に沿って全面に配置した熱放散モデルを作成した。なお、本シミュレーションでは、半導体レーザ素子部110(図3参照)から基台70(図3参照)への熱放散と、半導体レーザ素子部110(図3参照)からp側電極115およびワイヤボンド部115aを介して空気中への熱放散とを考慮した熱放散モデルにより、半導体レーザ素子部110の発熱温度分布を計算した。
In this simulation, first, as shown in FIG. 9, a heat dissipation model during laser operation of the semiconductor laser device 50 (see FIGS. 3 and 4) according to Example 1 corresponding to the first embodiment described above was created. Further, as Comparative Examples 1 to 3, a heat dissipation model at the time of laser operation of the
そして、上記実施例1、比較例1、比較例2および比較例3による半導体レーザ素子50の、レーザ動作時における半導体素子部の発熱温度分布を計算した。これらのシミュレーション結果を図10に示す。
The heat generation temperature distribution of the semiconductor element portion during the laser operation of the
図10に示すように、比較例1および2では、半導体レーザ素子部110に、共振器の延びる方向に発熱温度分布が生じる結果が得られた。これは、半導体レーザ素子部110と基台70との間の導電性接着層60の厚みが大きい領域(光出射面110a近傍(図3参照))では、導電性接着層60の厚みが小さい領域(光反射面110b近傍(図3参照))と比べて相対的に放熱性能が劣るために、この領域の発熱温度がより高くなると考えられる。また、比較例3においても、ワイヤボンド部115aが共振器の延びる方向に一様に形成されているために、上記比較例1および2のような発熱温度分布を改善することはできず、上記比較例1および2とほぼ同様の発熱温度分布が得られた。これに対し、上記実施例1では、共振器の延びる方向の発熱温度分布が実質的に均一となる予測結果が得られた。これは、相対的に放熱性能の劣る導電性接着層60の厚みが大きい領域(光出射面110a近傍)にワイヤボンド部115aを設けることによって、p側電極115が空気と触れる面積が他の領域(導電性接着層60の厚みが相対的に小さい共振器中央部近傍および光反射面110b近傍)と比べて増加するために、放熱性能が改善されたためと考えられる。この結果から、上記実施例1では、半導体レーザ素子110内の発熱温度分布を均一化させることができるのが確認された。
As shown in FIG. 10, in Comparative Examples 1 and 2, the heat generation temperature distribution was generated in the semiconductor
(第2実施形態)
図11は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図12は、図11に示した第2実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図13は、図11に示した第2実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した斜視図である。図11〜図13を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、半導体レーザ素子50が、共振器の光反射面110b近傍における基台70との間の距離が、光出射面110a近傍における距離よりも大きくなるように基台70に固定されている場合について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG. FIG. 13 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment shown in FIG. 11 to 13, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the distance between the
第2実施形態による半導体レーザ装置130では、図11および図13に示すように、上記第1実施形態と同様に、半導体レーザ素子50が、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)と、基台70との間の距離が、共振器の延びる方向(B方向)に沿って変化するように、AuSnなどの導電性接着層140(図11参照)を介して、基台70に固定されている。
In the
また、第2実施形態では、図11に示すように、半導体レーザ素子50は、半導体レーザ素子50の共振器の光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H5(導電性接着層140の厚み:約3μm)が、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H6(導電性接着層140の厚み:約1μm)よりも大きくなるように導電性接着層140を形成することにより、基板100側が基台70に対して導電性接着層140を介して固定されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 11, the
また、図11に示すように、半導体レーザ素子50の光出射面110a側は、基台70の上面70aと略平行に配置されている。すなわち、半導体レーザ素子50は、光出射面110aにおいて出射されるレーザ光の方向が、基台70の上面70aの延びる方向と略平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 11, the
また、第2実施形態では、図12および図13に示すように、半導体レーザ素子50のp側電極115に設けられたワイヤボンド部115aは、光反射面110b近傍に対応するように設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍(導電性接着層140の厚みが実質的にH5(図11参照)である領域)に対応するp側電極115の部分に設けられている。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the
また、第2実施形態では、図12および図13に示すように、半導体レーザ素子50のリッジ部113aおよびp側電極115は、半導体レーザ素子50の共振器の幅方向(C方向)の中心線500(1点鎖線)(図12参照)から所定距離(約20μm)を隔てて中心線500と略平行に延びるように半導体レーザ素子部110の上面側に形成されている。また、ワイヤボンド部115aは、リッジ部113aの直上にオーミック層116を介して形成されたp側電極115から半導体レーザ素子50の矢印C方向に突出するとともに、中心線500(図12参照)を横断してリッジ部113bが形成されていない領域の絶縁膜114の上面上に設けられている。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the
なお、第2実施形態による半導体レーザ装置130のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。
The remaining structure of the
図14は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図2および図11〜図14を参照して、第2実施形態による半導体レーザ装置130の製造プロセスについて説明する。
FIG. 14 is a view for explaining the manufacturing process of the semiconductor laser provided with the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. A manufacturing process for the
まず、上記第1実施形態と同様の製造プロセスにより、半導体レーザ素子50を形成する。
First, the
次に、第2実施形態では、図11に示すように、半導体レーザ素子50の共振器の光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H5(導電性接着層140の厚み:約3μm)が、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H6(導電性接着層140の厚み:約1μm)よりも大きくなるように、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)を基台70に対してダイボンドする。このとき、同時に、基台70をステム80の台座部82(図2参照)に固定する。
Next, in the second embodiment, as shown in FIG. 11, a distance H5 between the
また、第2実施形態では、図14に示すように、導電性接着層140の厚みが、共振器の長さ方向(B方向)に3通り(3段階)に変化させるようにして基台70の上面70aに配置する。すなわち、半田からなる導電性接着層140を、光出射面110a近傍(厚み:約1μm)から光反射面110bに向かって段階的に厚みを増す(光反射面110b近傍では厚み約3μm)ように、基台70の上面70aに配置する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 14, the thickness of the conductive
そして、図14に示すように、上記第1実施形態と同様のプロセスを用いて、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)を基台70にダイボンドする。このとき、半導体レーザ素子50の光出射面110a近傍をコレット120によりP方向に押圧した状態では、コレット120により押圧された領域(半導体レーザ素子50の光出射面110a側)の導電性接着層140は、溶融しながらコレット120により押圧されていない領域(半導体レーザ素子50の光反射面110b側)に移動するとともに、光反射面110b側の半導体レーザ素子50と基台70との間の導電性接着層140も熱伝導により溶融する。この結果、図11に示すように、導電性接着層140が半導体レーザ素子50の反り形状に対応して厚みをH6からH5(図9参照)に変化させる。すなわち、第2実施形態においても、半導体レーザ素子50の反りを矯正することなく半導体レーザ素子50の反りに応じて導電性接着層140の厚みが変化することにより、基台70に固定される。
Then, as shown in FIG. 14, the warped convex side (
なお、第2実施形態のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態の製造プロセスと同様である。このようにして、第2実施形態による半導体レーザ装置130を備えた半導体レーザが製造される。
The other manufacturing processes of the second embodiment are the same as the manufacturing processes of the first embodiment. In this manner, a semiconductor laser including the
第2実施形態では、上記のように、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子50の共振器の光反射面110b近傍に設けるように構成することによって、レーザ光の発振時に、共振器内のレーザ光が光反射面110bにおいて反射する際、レーザ光の一部が光反射面110bによって吸収されることに起因するリッジ部113aの発熱を、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が実質的に最も大きい領域(導電性接着層140の厚みが実質的にH5(約3μm)(図11参照)である領域)近傍に設けられたワイヤボンド部115aを介して効率よく空気中に拡散(放熱)させることができる。これにより、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が小さい領域(導電性接着層140の厚みが実質的にH6(約1μm)(図11参照)である領域)における半導体レーザ素子部110から基台70への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができるので、半導体レーザ素子50内の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the second embodiment, as described above, the
また、第2実施形態では、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子50の共振器の光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H5が、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H6よりも大きい領域近傍に対応するp側電極115の部分の近傍に設けることによって、形成後の半導体レーザ素子50を平面的に観察することによって、ワイヤボンド部115aの形成されている位置が共振器の光反射面110b側であることが認識できる。これにより、半導体レーザ素子50のレーザ光の出射方向(光出射面110aの位置)を容易に識別することができる。
Further, in the second embodiment, the
また、第2実施形態では、半導体レーザ素子50を、共振器の光出射面110aの下面側(n側電極101側)が基台70の上面70aと略平行に配置することによって、光出射面110aから出射されるレーザ光の出射方向が基台70の表面70aに対して上側に傾斜した状態で配置されるのを抑制することができる。この結果、半導体レーザ素子50から出射されるレーザ光の出射方向がばらつくのを抑制することができるので、半導体レーザ装置40の組立歩留りを向上させることができる。
In the second embodiment, the
また、第2実施形態においても、p側電極115およびリッジ部113aを、半導体レーザ素子50の共振器の延びる方向(図12の矢印B方向)に沿う共振器の幅方向(図12の矢印C方向)の中心線500(図12の1点鎖線)に対し、所定距離(約20μm)を隔てて中心線500と略平行に延びるように半導体レーザ素子部の上面に形成するとともに、ワイヤボンド部115aを、リッジ部113が形成されていない領域の絶縁膜114(図13参照)の上面上に設けるように構成することによって、ワイヤボンド部115aの直下にはリッジ部113aおよびオーミック層116が配置されていないので、Auワイヤ90のワイヤボンド時に、ワイヤボンド部115aに上方から加えられる衝撃荷重がリッジ部113aおよびオーミック層116に対して直接的に加わらない。これにより、リッジ部113aおよびオーミック層116をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。
Also in the second embodiment, the p-
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
図15は、図12に示した第2実施形態の効果を確認するためのシミュレーションにおける半導体レーザ素子上のワイヤボンド部の位置を示した図である。図16は、図12に示した第2実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。次に、図11、図12、図15および図16を参照して、上記第2実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。 FIG. 15 is a diagram showing the position of the wire bond portion on the semiconductor laser device in the simulation for confirming the effect of the second embodiment shown in FIG. FIG. 16 is a diagram showing the results of a simulation performed to confirm the effect of the second embodiment shown in FIG. Next, with reference to FIG. 11, FIG. 12, FIG. 15, and FIG. 16, a simulation performed for confirming the effect of the second embodiment will be described.
このシミュレーションでは、まず、図15に示すように、上記した第2実施形態に対応する実施例2による半導体レーザ素子50(図11および図12参照)のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。また、比較例4および5として、それぞれ図15に示すような位置にワイヤボンド部115aを設けた半導体レーザ素子50のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。具体的には、比較例4では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向の実質的に中央部近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例5では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向の光出射面110aに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。なお、本シミュレーションでは、半導体レーザ素子部110(図11参照)から基台70(図11参照)への熱放散と、半導体レーザ素子部110(図11参照)からp側電極115およびワイヤボンド部115aを介して空気中への熱放散とを考慮した熱放散モデルにより、半導体レーザ素子部110の発熱温度分布を計算した。
In this simulation, first, as shown in FIG. 15, a heat dissipation model at the time of laser operation of the semiconductor laser device 50 (see FIGS. 11 and 12) according to Example 2 corresponding to the second embodiment described above was created. Further, as Comparative Examples 4 and 5, a heat dissipation model during laser operation of the
そして、上記実施例2、比較例4および比較例5による半導体レーザ素子50の、レーザ動作時における半導体素子部の発熱温度分布を計算した。これらのシミュレーション結果を図16に示す。
And the heat generation temperature distribution of the semiconductor element part at the time of laser operation of the
図16に示すように、比較例4および5では、半導体レーザ素子部110に、共振器の延びる方向に発熱温度分布が生じる結果が得られた。これは、半導体レーザ素子部110と基台70との間の導電性接着層140の厚みが大きい領域(光反射面110b近傍(図11参照))では、導電性接着層140の厚みが小さい領域(光出射面110a近傍(図11参照))と比べて相対的に放熱性能が劣るために、この領域の発熱温度がより高くなると考えられる。これに対し、上記実施例2では、共振器の延びる方向の発熱温度分布が実質的に均一となる予測結果が得られた。これは、相対的に放熱性能の劣る導電性接着層140の厚みが大きい領域(光反射面110b近傍)にワイヤボンド部115aを設けることによって、p側電極115が空気と触れる面積が他の領域(導電性接着層140の厚みが相対的に小さい共振器中央部近傍および光出射面110a近傍)と比べて増加するために、放熱性能が改善されたためと考えられる。この結果から、上記実施例2においても、半導体レーザ素子110内の発熱温度分布を均一化させることができるのが確認された。
As shown in FIG. 16, in Comparative Examples 4 and 5, the semiconductor
(第3実施形態)
図17は、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図18は、図17に示した第3実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図19は、図17に示した第3実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した斜視図である。図17〜図19を参照して、この第3実施形態では、上記第1実施形態と異なり、半導体レーザ素子50が、共振器の光出射面110a近傍および光反射面110b近傍における基台70との間の距離が、共振器中央部近傍における基台70との間の距離よりも大きくなるように基台70に固定されている場合について説明する。
(Third embodiment)
FIG. 17 is a sectional view showing the structure of the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG. FIG. 19 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG. 17 to 19, in the third embodiment, unlike the first embodiment, the
第3実施形態による半導体レーザ装置150では、図17および図19に示すように、上記第1および第2実施形態と同様に、半導体レーザ素子50が、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)と、基台70との間の距離が、共振器の延びる方向(B方向)に沿って変化するように、AuSnなどの導電性接着層160(図17参照)を介して、基台70に固定されている。
In the
また、第3実施形態では、図17に示すように、半導体レーザ素子50は、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍および光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H7(導電性接着層160の厚み:約3μm)が、共振器中央部近傍における基台70との間の距離H8(導電性接着層160の厚み:約1μm)よりも大きくなるように導電性接着層160を形成することにより、基板100側が基台70に対して導電性接着層160を介して固定されている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 17, the
また、図17に示すように、半導体レーザ素子50の共振器中央部近傍は、基台70の上面70aと略平行に配置されている。すなわち、半導体レーザ素子50は、共振器中央部近傍において透過するレーザ光の方向が、基台70の上面70aの延びる方向と略平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 17, the vicinity of the resonator central portion of the
また、第3実施形態では、図18および図19に示すように、半導体レーザ素子50のp側電極115に設けられたワイヤボンド部115aは、共振器の光出射面110a近傍および光反射面110b近傍に対応するようにそれぞれ設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域(導電性接着層160の厚みが実質的にH7(図17参照)である領域)近傍に対応するp側電極115の部分(2箇所)に設けられている。なお、図18および図19では、Auワイヤ90をB方向の光出射面110a近傍にワイヤボンドした例を示している。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 18 and 19, the
また、第3実施形態では、図18および図19に示すように、半導体レーザ素子50のリッジ部113aおよびp側電極115は、半導体レーザ素子50の共振器の幅方向(C方向)の中心線500(1点鎖線)(図18参照)から所定距離(約20μm)を隔てて中心線500と略平行に延びるように半導体レーザ素子部110の上面側に形成されている。また、ワイヤボンド部115aは、リッジ部113aの直上にオーミック層116を介して形成されたp側電極115から半導体レーザ素子50の矢印C方向に突出するとともに、中心線500(図18参照)を横断してリッジ部113bが形成されていない領域の絶縁膜114の上面上に設けられている。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 18 and 19, the
なお、第3実施形態による半導体レーザ装置150のその他の構造は、上記第1および第2実施形態と同様である。
The remaining structure of the
図20は、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図2および図17〜図20を参照して、第3実施形態による半導体レーザ装置150の製造プロセスについて説明する。
FIG. 20 is a diagram for explaining the manufacturing process of the semiconductor laser provided with the semiconductor laser device according to the third embodiment of the invention. A manufacturing process for the
まず、上記第1および第2実施形態と同様の製造プロセスにより、半導体レーザ素子50を形成する。
First, the
次に、第3実施形態では、図17に示すように、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍および光反射面110b近傍における半導体レーザ素子50と基台70との間の距離H7(導電性接着層160の厚み:約3μm)が、共振器中央部近傍における基台70との間の距離H8(導電性接着層160の厚み:約1μm)がよりも大きくなるように半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)を基台70に対してダイボンドする。このとき、同時に、基台70をステム80の台座部82(図2参照)に固定する。
Next, in the third embodiment, as shown in FIG. 17, a distance H7 between the
また、第3実施形態では、図20に示すように、導電性接着層160の厚みが、共振器の長さ方向(B方向)に2通り(2段階)に変化させるようにして基台70の上面70aに配置する。すなわち、半田からなる導電性接着層160を、共振器中央部近傍(厚み:約1μm)から光出射面110aおよび光反射面110bに向かって段階的に厚みを増す(共振器端部では厚み約3μm)ように、基台70の上面70aに配置する。
In the third embodiment, as shown in FIG. 20, the thickness of the conductive
そして、図20に示すように、上記第1および第2実施形態と同様のプロセスを用いて、半導体レーザ素子50の反りの凸側(基板100側)を基台70にダイボンドする。このとき、半導体レーザ素子50の共振器中央部近傍をコレット120によりP方向に押圧した状態では、コレット120により押圧された領域(半導体レーザ素子50の共振器中央部近傍)の導電性接着層160は、溶融しながらコレット120により押圧されていない領域(光出射面110a側および光反射面110b側)に移動するとともに、光出射面110a側および光反射面110b側の半導体レーザ素子50と基台70との間の導電性接着層160も熱伝導により溶融する。この結果、図17に示すように、導電性接着層160が半導体レーザ素子50の反り形状に対応して厚みをH8からH7(図17参照)に変化させる。すなわち、第3実施形態においても、半導体レーザ素子50の反りを矯正することなく半導体レーザ素子50の反りに応じて導電性接着層160の厚みが変化することにより、基台70に固定される。
As shown in FIG. 20, the warped convex side (
なお、第3実施形態のその他の製造プロセスは、上記第1および第2実施形態の製造プロセスと同様である。このようにして、第3実施形態による半導体レーザ装置150を備えた半導体レーザが製造される。
The other manufacturing processes of the third embodiment are the same as the manufacturing processes of the first and second embodiments. In this manner, a semiconductor laser including the
第3実施形態では、上記のように、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子50の共振器の光出射面110a近傍および光反射面110b近傍に複数(2箇所)設けることによって、レーザ光の発振時に、レーザ光発光に伴う発熱(光出射面110aにおけるレーザ光の散乱による発熱および光反射面110bにおけるレーザ光の吸収によるリッジ部113aの発熱)を、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が最も大きい領域(導電性接着層160の厚みが実質的にH7(約3μm)(図17参照)である領域)近傍に設けられた2箇所のワイヤボンド部115aを介して、効率よく空気中に拡散(放熱)することができる。これにより、半導体レーザ素子50と基台70との間の距離が小さい共振器中央部近傍(導電性接着層160の厚みが実質的にH8(約1μm)(図17参照)である領域)における半導体レーザ素子部110から基台70への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができるので、半導体レーザ素子50内の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the third embodiment, as described above, a plurality of (two)
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first and second embodiments.
図21は、図18に示した第3実施形態の効果を確認するためのシミュレーションにおける半導体レーザ素子上のワイヤボンド部の位置を示した図である。図22は、図18に示した第3実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。次に、図17、図18、図21および図22を参照して、上記第3実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。 FIG. 21 is a diagram showing the position of the wire bond portion on the semiconductor laser device in the simulation for confirming the effect of the third embodiment shown in FIG. FIG. 22 is a diagram showing the results of a simulation performed to confirm the effect of the third embodiment shown in FIG. Next, with reference to FIG. 17, FIG. 18, FIG. 21, and FIG. 22, a simulation performed for confirming the effect of the third embodiment will be described.
このシミュレーションでは、まず、図21に示すように、上記した第3実施形態に対応する実施例3による半導体レーザ素子50(図17および図18参照)のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。また、比較例6および7として、それぞれ図21に示すような位置にワイヤボンド部115aを設けた半導体レーザ素子50のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。具体的には、比較例6では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向の光出射面110aに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例7では、ワイヤボンド部115aを、共振器の延びる方向の光反射面110bに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。なお、本シミュレーションでは、半導体レーザ素子部110(図17参照)から基台70(図17参照)への熱放散と、半導体レーザ素子部110(図17参照)からp側電極115およびワイヤボンド部115aを介して空気中への熱放散とを考慮した熱放散モデルにより、半導体レーザ素子部110の発熱温度分布を計算した。
In this simulation, first, as shown in FIG. 21, a heat dissipation model during laser operation of the semiconductor laser device 50 (see FIGS. 17 and 18) according to Example 3 corresponding to the above-described third embodiment was created. Further, as Comparative Examples 6 and 7, a heat dissipation model during the laser operation of the
そして、上記実施例3、比較例6および比較例7による半導体レーザ素子50の、レーザ動作時における半導体素子部の発熱温度分布を計算した。これらのシミュレーション結果を図22に示す。
And the heat generation temperature distribution of the semiconductor element part at the time of laser operation of the
図22に示すように、比較例6および7では、半導体レーザ素子部110に、共振器の延びる方向に発熱温度分布が生じる結果が得られた。これは、半導体レーザ素子部110と基台70との間の導電性接着層160の厚みが大きい領域(光出射面110a近傍および光反射面110b近傍(図17参照))では、導電性接着層160の厚みが小さい領域(共振器中央部近傍(図17参照))と比べて相対的に放熱性能が劣るために、この領域の発熱温度がより高くなると考えられる。これに対し、上記実施例3では、共振器の延びる方向の発熱温度分布が実質的に均一となる予測結果が得られた。これは、相対的に放熱性能の劣る導電性接着層160の厚みが大きい領域(光出射面110a近傍および光反射面110b近傍)にワイヤボンド部115aを設けることによって、p側電極115が空気と触れる面積が他の領域(導電性接着層160の厚みが相対的に小さい共振器中央部近傍)と比べて増加するために、空気中への放熱性能が改善されたためと考えられる。この結果から、上記実施例3においても、半導体レーザ素子110内の発熱温度分布を均一化させることができるのが確認された。
As shown in FIG. 22, in Comparative Examples 6 and 7, the semiconductor
(第4実施形態)
図23および図24は、それぞれ、本発明の第4実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図および断面図である。図3、図23および図24を参照して、この第4実施形態では、上記第1実施形態と異なり、共振器の延びる方向(B方向)に加えてレーザ素子の幅方向(共振器の延びる方向と直交する方向(C方向))にも反りを有する半導体レーザ素子95を、基台70に固定する場合について説明する。なお、C方向は、本発明の「第2方向」の一例である。また、図24は、図23に示した半導体レーザ装置170の300−300線に沿った断面図である。
(Fourth embodiment)
23 and 24 are a plan view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 3, 23, and 24, in the fourth embodiment, unlike the first embodiment, in addition to the direction in which the resonator extends (direction B), the width direction of the laser element (the extension of the resonator). A case where the
第4実施形態による半導体レーザ装置170を備えた半導体レーザでは、図23および図24に示すように、半導体レーザ素子95が、AuSnなどの導電性接着層60(図24参照)を介して、基台70に固定されている。また、半導体レーザ素子95は、約800μmの幅(W5)と、約900μmの長さ(L4)と、約100μmの厚み(t1)とを有する。また、基台70は、約900μmの幅(W4)と、約1000μmの長さ(L5)と、約250μmの厚み(t3)とを有する。なお、半導体レーザ素子95の共振器の延びる方向(B方向)に沿った断面形状は、図3に示した半導体レーザ素子50の断面形状と同様の断面形状を有している。
In the semiconductor laser including the
ここで、第4実施形態では、図24に示すように、半導体レーザ素子95は、共振器の延びる方向(B方向)に加えて、共振器の幅方向(C方向)に沿っても約0.5μm〜約3μmの反りを有する。したがって、半導体レーザ素子95は、上面(第1主面)側が凹状であり、下面(第2主面)側が凸状になるような反りを有するので、半導体レーザ素子部110は、基板100とは反対側の表面が共振器の幅方向(C方向)にも凹状に形成されている。これにより、半導体レーザ素子95は、B方向およびC方向における反りの凸側(基板100側)が基台70に固定されている。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 24, the
また、図24に示すように、半導体レーザ素子95の共振器端面(光出射面110aまたは光反射面110b)に沿った方向(C方向)の中央部近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(導電性接着層60の厚み)H9は、半導体レーザ素子95の共振器端面に沿った方向(C方向)の端部95aおよび95b近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(導電性接着層60の厚み)H10よりも小さい。
Further, as shown in FIG. 24, the
ここで、第4実施形態では、図23に示すように、半導体レーザ素子95のp側電極115に設けられたワイヤボンド部115aは、光出射面110a近傍の絶縁膜114の上面上に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子95と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍(導電性接着層60の厚みが実質的にH3(図3参照)である領域)に対応するp側電極115の部分に設けられている。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 23, the
また、ワイヤボンド部115aは、図24に示すように、C方向に沿った半導体レーザ素子95と基台70との間の距離のうち、実質的に最も小さい距離を有する領域近傍(導電性接着層60の厚みが実質的にH9である領域)に対応するp側電極115の部分に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部近傍に対応するp側電極115の部分の近傍に設けられている。
In addition, as shown in FIG. 24, the
また、第4実施形態では、図23に示すように、半導体レーザ素子95のリッジ部113aおよびp側電極115は、半導体レーザ素子95の共振器の幅方向(C方向)の中心線500(1点鎖線)から所定距離(約20μm)を隔てて中心線500と略平行に延びるように形成されている。また、ワイヤボンド部115aは、リッジ部113aの直上にオーミック層116を介して形成されたp側電極115から半導体レーザ素子95の幅方向(C方向)に突出するとともに、中心線500を横断してリッジ部113bが形成されていない領域の絶縁膜114の上面上に設けられている。
Further, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 23, the
なお、第4実施形態による半導体レーザ装置170のその他の構造および製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。
The remaining structure and manufacturing process of the
第4実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子95を、半導体レーザ素子95の反りの凸側と基台70との間の距離が、共振器の延びる方向(B方向)および共振器の幅方向(C方向)に沿って半導体レーザ素子95の反りに応じて変化するように基台70に固定することによって、半導体レーザ素子95の反りにB方向のみならずC方向にもばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子95を、半導体レーザ素子95自体の反りを矯正することなく基台70に対して固定することができる。これにより、半導体レーザ素子95に反りの矯正に起因する過度な応力が発生するのを抑制することができる。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子95(半導体レーザ素子部110)の破損が発生するのを抑制することができる。
In the fourth embodiment, as described above, the distance between the warped convex side of the
また、第4実施形態では、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部(中心線500の近傍領域)に対応するp側電極115の部分の近傍に設けることによって、上記第1実施形態の効果である半導体レーザ素子95内の発熱温度分布を均一化させる効果に加えて、半導体レーザ素子95の基台70の上面70aに対するC方向の傾きが最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部115aにAuワイヤ90のワイヤボンドを行うことができるので、半導体レーザ素子95のC方向の傾きが大きい領域に対応したp側電極115の部分にワイヤボンドを行う場合と異なり、半導体レーザ素子95に対してワイヤボンド時に過度な応力が加わるのが抑制される。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子95(半導体レーザ素子部110)の破損が発生するのをより抑制することができる。
In the fourth embodiment, the
また、第4実施形態では、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部近傍に対応するp側電極115の部分の近傍に設けることによって、ワイヤボンド部115aが半導体レーザ素子95のC方向の端部95aまたは95bの近傍に対応するp側電極115の部分に設けられている場合と比べて、Auワイヤ90をワイヤボンドする際のC方向の取付寸法誤差をより大きく許容することができる。これにより、半導体レーザ装置40の組立歩留りを向上させることができる。
In the fourth embodiment, the
また、第4実施形態では、リッジ部113aとワイヤボンド部115aとを、共振器の幅方向(C方向)における半導体レーザ素子95の略中央部(中心線500の近傍領域)を挟んで互いに反対の方向に形成することによって、リッジ部113aが中心線500からC方向の一方側にずらされた分だけワイヤボンド部115aを中心線500により近づけて配置することができる。これにより、半導体レーザ素子95の基台70の上面70aに対する傾きがC方向にも最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部115aにワイヤボンドを行うことができる。また、ワイヤボンド時に、ワイヤボンド部115aに上方から加えられる衝撃荷重が、半導体レーザ素子95の幅方向(C方向)に偏って加えられるのを抑制することができる。なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
Further, in the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
図25は、本発明の第5実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図11、図24および図25を参照して、この第5実施形態における半導体レーザ装置180では、上記第4実施形態と異なり、半導体レーザ素子95が、共振器の光反射面110b近傍における基台70との間の距離が、光出射面110a近傍における距離よりも大きくなるように基台70に固定されている場合について説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 25 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the fifth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 11, 24 and 25, in the
ここで、第5実施形態による半導体レーザ装置180では、図11に示した半導体レーザ素子50のB方向の断面形状と同様に、半導体レーザ素子95は、共振器の光反射面110b近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図11の距離H5に相当する)が、共振器の光出射面110a近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図11の距離H6に相当する)よりも大きくなるように形成された導電性接着層60を介して基台70に固定されている。
Here, in the
また、図24に示した半導体レーザ素子95のC方向の断面形状と同様に、共振器端面(光出射面110aまたは光反射面110b)に沿った方向(C方向)の中央部近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図24の距離H9に相当する)は、共振器端面に沿った方向(C方向)の端部95aおよび95b近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図24の距離H10に相当する)よりも小さい。
Similarly to the cross-sectional shape in the C direction of the
ここで、第5実施形態では、図25に示すように、半導体レーザ素子95のp側電極115に設けられたワイヤボンド部115aは、光反射面110b近傍の絶縁膜114の上面上に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子95と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍(導電性接着層60の厚みが実質的にH5(図11参照)である領域)に対応するp側電極115の部分に設けられている。
Here, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 25, the
また、ワイヤボンド部115aは、図24に示した断面形状と同様に、半導体レーザ素子95と基台70との間のC方向に沿った距離のうち、実質的に最も小さい距離を有する領域近傍(導電性接着層60の厚みが実質的にH9である領域)に対応するp側電極115の部分に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部近傍に対応するp側電極115の部分の近傍に設けられている。
Also, the
なお、第5実施形態による半導体レーザ装置180のその他の構造および製造プロセスは、上記第4実施形態と同様である。
The remaining structure and manufacturing process of the
第5実施形態では、上記のように、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部(中心線500の近傍領域)に対応するp側電極115の部分の近傍に設けることによって、上記第2実施形態の効果である半導体レーザ素子95内の発熱温度分布を均一化させる効果に加えて、半導体レーザ素子95の基台70の上面70aに対するC方向の傾きが最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部115aにAuワイヤ90のワイヤボンドを行うことができるので、半導体レーザ素子95のC方向の傾きが大きい領域に対応したp側電極115の部分にワイヤボンドを行う場合と異なり、半導体レーザ素子95に対してワイヤボンド時に過度な応力が加わるのが抑制される。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子95(半導体レーザ素子部110)の破損が発生するのをより抑制することができる。なお、第5実施形態のその他の効果は、上記第2および第4実施形態と同様である。
In the fifth embodiment, as described above, the
(第6実施形態)
図26は、本発明の第6実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図17、図24および図26を参照して、この第6実施形態における半導体レーザ装置190では、上記第4実施形態と異なり、半導体レーザ素子95が、共振器の中央部近傍における基台70との間の距離が、共振器の光反射面110b近傍および光出射面110a近傍における基台70との間の距離よりも小さくなるように基台70に固定されている場合について説明する。
(Sixth embodiment)
FIG. 26 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the sixth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 17, 24 and 26, in the
ここで、第6実施形態による半導体レーザ装置190では、図17に示した半導体レーザ素子50のB方向の断面形状と同様に、半導体レーザ素子95は、共振器の中央部近傍における基台70との間の距離(図17の距離H7に相当する)が、共振器の光反射面110b近傍および光出射面110a近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図17の距離H8に相当する)よりも小さくなるように形成された導電性接着層60を介して基台70に固定されている。
Here, in the
また、図24に示した半導体レーザ素子95のC方向の断面形状と同様に、共振器端面(光出射面110aまたは光反射面110b)に沿った方向(C方向)の中央部近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図18の距離H9に相当する)は、共振器端面に沿った方向(C方向)の端部95a近傍における半導体レーザ素子95と基台70との間の距離(図24の距離H10に相当する)よりも小さい。
Similarly to the cross-sectional shape in the C direction of the
ここで、第6実施形態では、図26に示すように、半導体レーザ素子95のp側電極115に設けられたワイヤボンド部115aは、共振器の光出射面110a近傍および光反射面110b近傍に対応するようにそれぞれ設けられている。すなわち、ワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子95と基台70との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域(導電性接着層60の厚みが実質的にH7(図17参照)である領域)近傍に対応するp側電極115の部分(2箇所)に設けられている。なお、図26では、Auワイヤ90をB方向の光出射面110a近傍にワイヤボンドした例を示している。
Here, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 26, the
なお、2箇所のワイヤボンド部115aは、図24に示した断面形状と同様に、半導体レーザ素子95と基台70との間のC方向に沿った距離のうち、実質的に最も小さい距離を有する領域近傍(導電性接着層60の厚みが実質的にH9である領域)に対応するp側電極115の部分にそれぞれ設けられている。すなわち、2箇所のワイヤボンド部115aは、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部近傍に対応するp側電極115の部分の近傍に設けられている。
The two
なお、第6実施形態による半導体レーザ装置190のその他の構造および製造プロセスは、上記第4実施形態と同様である。
The remaining structure and manufacturing process of the
第6実施形態では、上記のように、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子95のC方向の略中央部(中心線500の近傍領域)に対応するp側電極115の部分の近傍に設けることによって、上記第3実施形態の効果である半導体レーザ素子95内の発熱温度分布を均一化させる効果に加えて、半導体レーザ素子95の基台70の上面70aに対するC方向の傾きが最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部115aにワイヤボンドを行うことができるので、半導体レーザ素子95のC方向の傾きが大きい領域に対応したp側電極115の部分にAuワイヤ90のワイヤボンドを行う場合と異なり、半導体レーザ素子95に対してワイヤボンド時に過度な応力が加わるのが抑制される。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子95(半導体レーザ素子部110)の破損が発生するのをより抑制することができる。なお、第6実施形態のその他の効果は、上記第3および第4実施形態と同様である。
In the sixth embodiment, as described above, the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、半導体レーザ素子部を、窒化物系半導体層により構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子部を、窒化物系半導体層以外の半導体層により構成してもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the semiconductor laser element portion is configured by a nitride-based semiconductor layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element portion may be a semiconductor layer other than the nitride-based semiconductor layer. You may comprise by.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子を基台に固定する融着層を、半田からなる導電性接着層とした例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子を基台に固定する融着層を、半田以外の材料からなる導電性接着層を使用してもよい。 In the above embodiment, the example in which the fusion bonding layer for fixing the semiconductor laser element to the base is a conductive adhesive layer made of solder has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor laser element is based on the base. A conductive adhesive layer made of a material other than solder may be used as the fusion layer fixed to the substrate.
また、上記第1および第4実施形態では、半導体レーザ素子の光反射面側を、基台の上面と略平行に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の光反射面側を、基台の上面と略平行に配置しなくてもよい。 In the first and fourth embodiments, the example in which the light reflecting surface side of the semiconductor laser element is arranged substantially parallel to the upper surface of the base is shown. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element The light reflecting surface side may not be disposed substantially parallel to the upper surface of the base.
また、上記第2および第5実施形態では、半導体レーザ素子の光出射面側を、基台の上面と略平行に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の光出射面側を、基台の上面と略平行に配置しなくてもよい。 In the second and fifth embodiments, the example in which the light emitting surface side of the semiconductor laser element is arranged substantially parallel to the upper surface of the base is shown. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element The light emitting surface side need not be arranged substantially parallel to the upper surface of the base.
また、上記第3および第6実施形態では、半導体レーザ素子の共振器中央部近傍を、基台の上面と略平行に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の共振器中央部近傍を、基台の上面と略平行に配置しなくてもよい。 In the third and sixth embodiments, the example in which the vicinity of the resonator central portion of the semiconductor laser element is disposed substantially parallel to the upper surface of the base has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element is not limited thereto. The vicinity of the center of the resonator may not be arranged substantially parallel to the upper surface of the base.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子を基台に固定する際に、コレットを用いて半導体レーザ素子を基台に押圧した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子を基台に固定する際に、コレット以外の部材を用いて半導体レーザ素子を基台に押圧してもよい。 In the above embodiment, an example in which the semiconductor laser element is pressed against the base using a collet when the semiconductor laser element is fixed to the base has been described, but the present invention is not limited thereto, and the semiconductor laser element is not limited to this. When fixing to the base, the semiconductor laser element may be pressed against the base using a member other than the collet.
また、上記実施形態では、製造プロセスにおいて、導電性接着層の厚みを、共振器の長さ方向に3通り(3段階)および2通り(2段階)に変化させるようにして基台の上面に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、導電性接着層の厚みを、共振器の長さ方向に3通り(3段階)および2通り(2段階)以外に変化させるようにして基台の上面に配置してもよい。 In the above embodiment, in the manufacturing process, the thickness of the conductive adhesive layer is changed in three ways (three steps) and two ways (two steps) in the length direction of the resonator on the upper surface of the base. However, the present invention is not limited to this, and the thickness of the conductive adhesive layer may be changed to other than three ways (three steps) and two ways (two steps) in the length direction of the resonator. It may be arranged on the upper surface of the base.
また、上記実施形態では、p側電極115およびワイヤボンド部115aの厚みを同じ厚み(約5.2μm)であるように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ワイヤボンド部115aの厚みをp側電極115と異なる厚みに形成するようにしてもよい。この変形例のように構成すれば、ワイヤボンド部115aにおける空気との接触面積を最適化することにより、ワイヤボンド部115aから空気中への放熱性能(熱伝達率)をより向上させることができるので、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を、より一層均一化させることができる。
In the above-described embodiment, an example in which the p-
また、上記実施形態では、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子の幅方向(C方向)の略中央部近傍に設けられたリッジ部113aに対応するp側電極115の部分の近傍に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の幅方向(C方向)に反りを有する半導体レーザ素子のリッジ部113aが、半導体レーザ素子のC方向の端部と基台との距離が実質的に最も大きい距離を有するように基台に固定される場合には、ワイヤボンド部を、リッジ部が形成される半導体レーザ素子のC方向の端部近傍に対応するp側電極の部分の近傍に設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子と基台70とのB方向に沿った距離が実質的に最も大きい距離を有する領域近傍に対応する位置に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、ワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子と基台70との距離が実質的に最も大きい距離を有する領域近傍に対応するp側電極115の位置の近傍(所定の範囲内の位置)に設けるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the example which provided the
また、上記第1実施形態では、半導体レーザ素子のp側電極115のワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子と基台70との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する位置であり、かつ、p側電極115から半導体レーザ素子の幅方向(C方向)に突出するようにp側電極115に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、図27に示した第1実施形態の変形例のように、半導体レーザ装置210のワイヤボンド部115aを、半導体レーザ素子50のp側電極115の延びる方向(B方向)の全ての領域にわたって延びるように形成してもよい。なお、図27において、ワイヤボンド部115aを含めたp側電極115は、C方向に約110μmの幅W8を有する。さらに、半導体レーザ素子50の光出射面110a側の近傍領域であり、かつ、ワイヤボンド部115aのうちの半導体レーザ素子50と基台70との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分の近傍に、Auワイヤを実際にワイヤボンドするためのワイヤボンド部115b(破線枠内)を設けるように構成してもよい。この変形例のように構成すれば、上記第1実施形態の効果に加えて、ワイヤボンド部115aを含むp側電極115の表面積をB方向に沿って増加させることができるので、p側電極115を利用して半導体レーザ素子の放熱性をより向上させることができる。
In the first embodiment, the
また、上記第1実施形態の変形例では、ワイヤボンド部115bを、半導体レーザ素子50の光出射面110a側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子のp側電極115の半導体レーザ素子と基台70との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部115aの近傍領域に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、図28に示した第2実施形態の変形例のように、半導体レーザ装置220のワイヤボンド部115b(破線枠内)を、半導体レーザ素子50の光反射面110b側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子50と基台70との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部115aの近傍領域に設けるように構成してもよい。この変形例のように構成すれば、上記第2実施形態の効果に加えて、ワイヤボンド部115aを含むp側電極115の表面積をB方向に沿って増加させることができるので、半導体レーザ素子の放熱性をより向上させることができる。
In the modification of the first embodiment, the
また、上記第2実施形態の変形例では、ワイヤボンド部115bを、半導体レーザ素子50の光反射面110b側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子50と基台70との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部115aの近傍領域に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、図29に示した第3実施形態の変形例のように、半導体レーザ装置230のワイヤボンド部115b(破線枠内)を、半導体レーザ素子50の光出射面110aおよび光反射面110b側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子50と基台70との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部115aの近傍領域にそれぞれ設けるように構成してもよい。この変形例のように構成すれば、上記第3実施形態の効果に加えて、p側電極115の表面積を増加させることができるので、半導体レーザ素子の放熱性をより向上させることができる。
In the modification of the second embodiment, the
また、上記実施形態では、図2に示すように、1本のAuワイヤ90を用いて半導体レーザ素子50のp側電極115(ワイヤボンド部115a)とステム80側のリード端子83とを接続した例について示したが、本発明はこれに限らず、複数本(たとえば3本など)のAuワイヤを用いてp側電極115とリード端子83とを接続してもよい。この第2変形例のように構成すれば、p側電極115に接続されるAuワイヤの本数が増加するので、上記実施形態および上記実施形態の変形例の効果に加えて、半導体レーザ素子の発熱を、複数のAuワイヤおよびリード端子を介して半導体レーザ装置の外部に効果的に放熱させることができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the p-side electrode 115 (
1、40、130、150、170、180、190、210、220、230 半導体レーザ装置
10、50、95 半導体レーザ素子
10a、110a 光出射面(光出射端)
10b、110b 光反射面(光反射端)
20、60、140、160 導電性接着層(融着層)
30、70 基台
100 基板
110 半導体レーザ素子部
111 n型AlGaNクラッド層(窒化物系半導体層)
112 活性層(窒化物系半導体層)
113 p型AlGaNクラッド層(窒化物系半導体層)
113a リッジ部
115 p側電極(電極層)
115a、115b ワイヤボンド部
1, 40, 130, 150, 170, 180, 190, 210, 220, 230
10b, 110b Light reflecting surface (light reflecting end)
20, 60, 140, 160 Conductive adhesive layer (fusion layer)
30, 70
112 Active layer (nitride semiconductor layer)
113 p-type AlGaN cladding layer (nitride-based semiconductor layer)
113a Ridge part 115 p-side electrode (electrode layer)
115a, 115b Wire bond part
Claims (9)
前記半導体レーザ素子の反りの凹側の表面上に形成されるとともに、ワイヤボンド部が設けられた電極層と、
前記半導体レーザ素子の反りの凸側が固定される基台とを備え、
前記半導体レーザ素子は、前記半導体レーザ素子の反りの凸側と前記基台との間の距離が、前記第1方向に沿って前記半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように前記基台に固定されるとともに、前記半導体レーザ素子の反りの凸側と前記基台との間の距離のうち、最も大きい距離を有する領域近傍に対応する前記電極層の部分の近傍に、前記ワイヤボンド部が設けられている、半導体レーザ装置。 A semiconductor laser element having a warp along a first direction in which the resonator extends;
An electrode layer formed on the concave surface of the warp of the semiconductor laser element and provided with a wire bond portion;
A base on which the convex side of the warp of the semiconductor laser element is fixed;
The semiconductor laser element is arranged on the base so that a distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base changes according to the warp of the semiconductor laser element along the first direction. The wire bond portion is fixed in the vicinity of the portion of the electrode layer corresponding to the vicinity of the region having the largest distance among the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base. A semiconductor laser device provided.
前記半導体レーザ素子は、前記基板側が前記基台に向くように、融着層を介して前記基台に固定され、
前記融着層の厚みは、前記基板と前記基台とに挟まれた領域において、前記第1方向に沿って前記半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように形成されている、請求項1に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element includes a substrate and a semiconductor laser element portion formed on the surface of the substrate,
The semiconductor laser element is fixed to the base via a fusion layer so that the substrate side faces the base,
The thickness of the fusion layer is formed so as to change in accordance with the warp of the semiconductor laser element along the first direction in a region sandwiched between the substrate and the base. The semiconductor laser device described in 1.
前記ワイヤボンド部は、前記リッジ部が形成されている領域以外の領域に設けられている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 On the upper surface of the semiconductor laser element, a ridge portion connected to the electrode layer is formed,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the wire bond portion is provided in a region other than a region where the ridge portion is formed.
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