JP2010010509A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチビーム半導体レーザ装置において、支持基板に実装された半導体チップの各発光部に加わる剪断歪みのビーム間差を抑制し、偏光角のビーム間差を低減する。
【解決手段】レーザチップ１は半田１０を介してサブマウント１３に実装されている。半田１０は、その一部がバリアメタル層１１と接しており、他の一部がメタル層１２と接している。バリアメタル層１１は半田１０に対して濡れ性を有しないので、バリアメタル層１１と半田１０は、互いに接触しているが接合はしていない。一方、メタル層１２と半田１０が接している領域では、メタル層１２が半田１０に対して濡れ性を有しているので、メタル層１２と半田１０は、互いに接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、マルチビーム半導体レーザ装置に適用して有効な技術に関するものである。

レーザプリンタなどの情報処理機器の光源として利用されているマルチビーム半導体レーザ装置は、一次元または二次元に配列された複数の発光部を有している。そのため、走査ビーム数を増やすことができ、高速印字が可能となるという利点があることから、その需要が急速に高まっている。

マルチビーム半導体レーザ装置は、ＧａＡｓなどからなる半導体基板（以下、単に基板という）の主面上に複数の発光部を有する半導体層が積層されたレーザチップを備えている。このレーザチップの主面にはｐ型電極が形成され、裏面にはｎ型電極が形成されている。また、ｐ型電極の上部には放熱用のＡｕメッキ層が形成されている。レーザチップの主面は、Ａｕ−Ｓｎ合金などからなる半田を介してサブマウント（支持基板）の一面に接続されている。また、サブマウントの他の面には、Ｃｕなどからなるヒートシンクが半田によって接続されている。サブマウントは、ヒートシンクとレーザチップとの線膨張係数差による熱応力を緩和し、かつ放熱性を向上させる役割がある。そのため、サブマウントの材料としては、熱伝導性がよく、熱膨張係数が基板のそれに近い材料、例えばＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｕＷ、ＡｌＮなどが用いられる。

レーザチップの主面をサブマウント側に向けて実装する上記の方式は、ジャンクションダウン方式と呼ばれ、発光部で発生した熱を効率よくサブマウントに逃がすことができる利点がある。しかし、このジャンクションダウン方式は、レーザチップとサブマウントの接合部に応力が加わり易いので、実装時の熱応力によって発光部に歪みが加わり、光学特性にばらつきが生じることが知られている。特に、マルチビーム半導体レーザ装置の場合は、偏光角のビーム間差を抑え、均一な光特性を持ったレーザ素子を実現ことが要求されるため、実装時の熱応力を低減し、発光部に加わる歪みのビーム間差を低減することが重要な課題となる。

ところが、例えば一次元的に配列されたマルチビーム半導体レーザ装置を作製すると、各ビームの偏光方向にばらつきが生じ、偏光角（半導体層内の活性層に平行な方向に対するレーザ光の偏光方向のずれ）のビーム間差が生じるという問題がある。そして、半導体層に剪断歪みが加わると、この剪断歪みに比例してビームの偏光方向が回転することが知られており(M.A.Fritz, IEEE Trans.Comp.Package.Technol., 27(2004) p147)、上記の偏光角のビーム間差は、各発光部での剪断歪みのビーム間差が原因になっていると考えられる。

上記した剪断歪みの相対差について、図１３および図１４を参照しながら説明する。なお、ここでは、基板の線膨張係数がサブマウントのそれよりも大きい場合について考察する。

レーザチップ１は、２００℃〜３００℃の温度下でＡｕ−Ｓｎなどの半田によってサブマウントに接合される。半田接合後（実装後）に温度が室温まで下がると、サブマウントが基板３よりも収縮し難い（線膨張係数が小さい）ため、サブマウントに近い側（ｐ型電極８およびＡｕメッキ層９が形成された主面側）では半導体層５が水平方向の外向きに引っ張られるが、ｎ型電極２が形成された裏面側では半導体層５が水平方向の内向きに圧縮される（図１３参照）。ここで、水平方向とは、半導体層５と基板３との接合面に平行な方向であり、垂直方向とは、半導体層５と基板３との接合面に垂直な方向、すなわちレーザチップ１の共振器方向に垂直な方向と定義する。

図１３の斜線で示した平行四辺形は、各発光部６での剪断変形の様子を表しており、この各発光部６での剪断歪みをプロットすると図１４のようになる。なお、図１３および図１４では、左端の発光部６から順にＬＤ１、ＬＤ２…と番号を付けた。図１３から分かるように、実装後の垂直・水平剪断歪みは、発光部６ごとに方向と大きさが異なり、剪断歪みのビーム間差が生じることが分かる。なお、基板３の線膨張係数がサブマウントのそれより小さい場合には、図１４の発光部６における剪断歪みの符号が逆になる。このように、実装後には各発光部６に対して異なる剪断歪みが加わることから、マルチビーム半導体レーザ装置では、ビーム毎の偏光角が異なり、偏光角のビーム間差が生じる。

上記した偏光角の回転を抑える方法および、実装後の発光部に加わる歪みを低減する方法として、例えば特開２００２−２４６６９６号公報（特許文献１）には、レーザチップの活性層に平行な方向に対するレーザ光の偏光方向のずれを改善する手段が提案されている。この提案は、光射出点をチップの幅方向の中央位置から意図的に変位させた位置に配置することによって、偏光方向のずれを改善するものである。

また、特開平０７−２０２３２３号公報（特許文献２）には、複数の半導体レーザ素子が形成された領域の外側に、使用時に発光しない疑似レーザ素子を形成し、この疑似レーザ素子に熱応力を吸収させることによって、均一な光特性を有するマルチビーム半導体レーザ装置を得る手段が提案されている。
特開２００２−２４６６９６号公報 特開平０７−２０２３２３号公報

本発明者の検討によれば、特許文献１に記載された提案は、一つの半導体基板上に等間隔に配置される複数の発光点を有し、かつビーム毎の偏光角が異なるマルチビーム半導体レーザ装置には適用することができない。また、特許文献２に記載されたような疑似レーザ素子を形成する方法は、本発明者らの研究によると、直歪みのビーム間差を低減することはできるが、図１３および図１４で示したような剪断歪みのビーム間差に関しては、十分な低減効果が得られない。

また、本発明者の検討によれば、半田を介してレーザチップをサブマウントに実装した場合、ビーム毎の偏光角のばらつきは、レーザチップのＡｕメッキ層と半田との界面における半田の濡れ量の不均一によっても生じることが見出された。

本発明の目的は、実装後の発光部に加わる剪断歪みのビーム間差を抑制し、偏光角ビーム間差の小さいマルチビーム半導体レーザ装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本願の一発明による半導体レーザ装置は、半導体基板と、前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部を有する半導体層と、前記複数の発光部のそれぞれの上方に形成された第２導電型のアノード電極と、前記アノード電極のそれぞれの表面に形成された放熱用のメッキ層とを有するマルチビーム構造の半導体チップを備え、
前記メッキ層のそれぞれが半田を介して支持基板の第１の面に接合されることによって、前記半導体チップが前記支持基板に実装され、
前記メッキ層と前記半田との界面の一部には、前記半田に対して濡れ性を有する材料で構成されたメタル層が介在し、前記界面の他部には、前記半田に対して濡れ性を有しない材料で構成されたバリアメタル層が介在しているものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

［メタル層と半田の接触面積：バリアメタル層と半田の接触面積の比］を発光部ごとに制御することにより、偏光角のビーム位置依存性が相殺されるので、偏光角ビーム間差の小さいマルチビーム半導体レーザ装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、凸状のリッジ部を有するマルチビーム半導体レーザ装置に本発明を適用した例について説明する。

図１は、本実施の形態のマルチビーム半導体レーザ装置の要部断面図である。図１に示すように、半導体レーザ装置のレーザチップ１は、ＧａＡｓ（線膨張係数＝６．４×１０^−６／Ｋ）からなる基板３の主面上に、複数個（本実施の形態では２個）の凸状のリッジ部４を備えた半導体層５を積層したものであり、２個のリッジ部４のそれぞれの下方の半導体層５内には発光部６が形成されている。２個のリッジ部４は、レーザチップ１の共振器方向に延在し、電流が狭窄されて供給される給電部となっている。

上記リッジ部４の両側面とその近傍の半導体層５上には絶縁層７が形成されており、絶縁層７の上部には、独立電極であるｐ型電極（アノード電極）８がリッジ部４の上面と接するように形成されている。また、ｐ型電極８の表面には、放熱用のＡｕメッキ層９が形成されている。一方、基板３の裏面には、共通電極であるｎ型電極（カソード電極）２が形成されている。ｎ型電極２は、例えばＴｉ層と、このＴｉ層の上にＰｔ層およびＡｕ層を順次積層した金属膜からなる。

上記レーザチップ１は、ＳｉＣ（線膨張係数＝４．０×１０^−６／Ｋ）、またはＡｌＮ（線膨張係数＝４．８×１０^−６／Ｋ）からなるサブマウント（支持基板）１３の下面に半田１０によって実装されている。半田１０は、例えばＡｕ−Ｓｎ合金からなる。なお、図示は省略するが、サブマウント１３の上面には、Ｃｕからなるヒートシンクが半田によって接続されている。

本実施の形態の半導体レーザ装置は、レーザチップ１とサブマウント１３の接続部が、以下のような構造になっている。すなわち、レーザチップ１のＡｕメッキ層９の表面には、上記半田１０に対して濡れ性を有しない材料で構成されたバリアメタル層１１が形成されており、このバリアメタル層１１の表面の一部には、半田１０に対して濡れ性を有する材料で構成されたメタル層１２が積層されている。半田１０に対して濡れ性を有しないバリアメタル層１１は、例えばＴｉ層と、このＴｉ層の上に積層されたＰｔ層とで構成されている。また、半田１０に対して濡れ性を有するメタル層１２は、Ａｕからなる。

従って、レーザチップ１とサブマウント１３の間に介在する半田１０は、その一部がバリアメタル層１１と接しており、他の一部がメタル層１２と接している。ここで、バリアメタル層１１は半田１０に対して濡れ性を有しないので、バリアメタル層１１と半田１０は、互いに接触しているが接合はしていない。これに対し、メタル層１２と半田１０が接している領域では、メタル層１２（＝Ａｕ）が半田１０（＝Ａｕ−Ｓｎ）に対して濡れ性を有しているので、メタル層１２と半田１０は、Ａｕ−Ｓｎ合金結合によって互いに接合されている。なお、図１では、メタル層１２と半田１０が互いに分離しているように示されているが、実際は、メタル層１２が半田１０中に溶融した状態になっているので、両者の境界は不明瞭である。

一方、サブマウント１３の下面には、レーザチップ１の２個のリッジ部４と対向するように２個のサブマウント電極１４が形成されており、これらのサブマウント電極１４と半田１０が互いに接触している。サブマウント電極１４は、例えばＴｉ層と、このＴｉ層の上に積層されたＰｔ層と、このＰｔ層の上に積層されたＡｕ層とで構成されている。すなわち、サブマウント電極１４の表面は、半田１０（＝Ａｕ−Ｓｎ）に対して濡れ性を有する材料（＝Ａｕ）で構成されているので、サブマウント電極１４と半田１０は、Ａｕ−Ｓｎ合金結合によって互いに接合されている。

このように、レーザチップ１と半田１０が互いに接触している領域では、メタル層１２と半田１０の接触面のみが互いに接合されており、バリアメタル層１１と半田１０の接触面は、熱や電気を伝えるが、互いに接合されていない。

前述したように、半田１０を介してレーザチップ１をサブマウント１３に実装した場合、ビームの偏光角が発光部６ごとにばらつく一因は、各発光部６に形成されたＡｕメッキ層９と半田１０との界面における半田１０の濡れ量の不均一である。

そこで、本実施の形態では、前記図１３に示した各発光部６における剪断歪みの方向と大きさとを考慮し、［メタル層１２と半田１０の接触面積：バリアメタル層１１と半田１０の接触面積］の比を発光部６ごとに制御する。これにより、偏光角のビーム位置依存性が相殺されるので、偏光角ビーム間差の小さいマルチビーム半導体レーザ装置を実現することができる。

次に、図２を用いて、レーザチップ１の半導体層５の詳細な構造を説明する。図２は、レーザチップ１の素子一個分の領域を示す拡大断面図である。

レーザチップ１は、例えばｎ型のＧａＡｓからなる基板３を有しており、その主面には、半導体層５が形成されている。半導体層５は、主面に垂直な方向に沿って順次積層されたｎ型クラッド層１５、多重量子井戸構造(multi-quantum well)を備えた活性層１６、ｐ型第１クラッド層１７、ｐ型エッチングストップ層１８によって構成されている。また、半導体層５の上部のリッジ部４は、ｐ型第２クラッド層１９およびｐ型コンタクト層２０によって構成されている。

ここで、上記半導体層５の材料および厚さの一例を示す。ｎ型クラッド層１５は、厚さ２．０μｍのＡｌＧａＩｎＰで形成されている。活性層１６は、障壁層の厚さが５ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ層からなり、井戸層は、厚さ６ｎｍのＧａＩｎＰ層からなり、３層となる多重量子井戸構造となっている。ｐ型第１クラッド層１７、ｐ型エッチングストップ層１８およびｐ型第２クラッド層１９は、いずれもＡｌＧａＩｎＰで形成されている。ｐ型第１クラッド層１７は、厚さ０．３μｍ、ｐ型エッチングストップ層１８は、厚さ２０ｎｍ、ｐ型第２クラッド層１９は、厚さ１．２μｍである。また、ｐ型コンタクト層２０は、厚さ０．４μｍのＧａＡｓで形成されている。

基板３の主面側には、リッジ部４の表面（上面）を除いて絶縁層７が形成されている。絶縁層７は、例えば酸化シリコン膜と、この酸化シリコン膜上に形成されたＰＳＧ膜とで構成されている。絶縁層７は、リッジ部４の各側面（両側面）を含み、かつ基板３の上面の一部を覆う構造になっているが、リッジ部４の表面（上面）を除き、基板３の上面全体を覆っていてもよい。

リッジ部４の上部および絶縁層７の上部には、ｐ型電極８が形成されている。ｐ型電極８の一部は、リッジ部４のｐ型コンタクト層２０に接続されている。また、ｐ型電極８の端部は、基板３の両側縁にまで至らないように、絶縁層７の上で終端している。すなわち、ｐ型電極８は、絶縁層７の上で分離された独立電極となっており、各半導体レーザ素子のリッジ部４に個別に電圧を印加することができるようになっている。ｐ型電極８は、例えばＴｉ層と、このＴｉ層の上にＰｔ層およびＡｕ層を順次積層した金属膜からなり、全体の厚さは、０．５μｍである。

ｐ型電極８の上部には、基板３よりも熱伝導率が高いＡｕメッキ層９が形成されている。Ａｕメッキ層９は、３μｍ〜７μｍと厚く形成されている。一方、基板３の裏面には、ｎ型電極２が形成されている。ｎ型電極２は、例えばＴｉ、ＰｔおよびＡｕを順次積層した金属多層膜からなり、全体の厚さは、０．５μｍである。

次に、上記レーザチップ１をサブマウント１３に実装する方法について、図３〜図８を用いて説明する。ここで、図３〜図８は、ウエハ状態にある基板３のレーザ素子１個分の領域を示す断面図である。

まず、図３に示すように、周知のウエハプロセスに従って、基板３の主面に凸状のリッジ部４を有する半導体層５を形成した後、リッジ部４の上面を除く半導体層５の上部に絶縁層７を形成し、続いて絶縁層７の上部にｐ型電極８を形成する。

次に、図４に示すように、Ａｕメッキ層９が形成される領域を開口したフォトレジスト膜２２をｐ型電極８の上部に形成した後、図５に示すように、電解メッキ法を用いてｐ型電極８の上部にＡｕメッキ層９を形成する。このとき、Ａｕメッキ層９は、フォトレジスト膜２２で覆われていない領域のｐ型電極８上に形成される。

次に、図６に示すように、Ａｕメッキ層９の上部にＴｉ層とＰｔ層とからなるバリアメタル層１１を蒸着形成し、続いてこのバリアメタル層１１の上部にＡｕ層からなるメタル層１２を蒸着形成する。

次に、フォトレジスト膜２２を除去した後、図７に示すように、メタル層１２の一部が露出するフォトレジスト膜２３を基板３上に形成し、フォトレジスト膜２３の底部に露出したメタル層１２をウェットエッチングで除去する。

次に、フォトレジスト膜２３を除去した後、図８に示すように、ｐ型電極８をパターニングして素子ごとに分離し、さらに基板３の裏面にｎ型電極２を形成する。その後、ウエハ状態にある基板３を劈開することによってレーザチップ１に個片化し、このレーザチップ１を半田１０によってサブマウント１３の下面に実装することにより、図１に示す半導体レーザ装置が得られる。

図９は、本実施の形態のマルチビーム半導体レーザ装置の全体構成を示す要部破断斜視図、図１０は、図９の一部を拡大して示す斜視図である。

マルチビーム半導体レーザ装置は、円盤状のステム３０と、このステム３０の上面を覆うキャップ３１とを備えたパッケージ（封止容器）を有しており、キャップ３１の内部にはレーザチップ１が封止されている。ステム３０は、直径が５．６ｍｍ程度、厚さが１．２ｍｍ程度のＦｅ合金からなる。キャップ３１の底部の外周に設けられたフランジ部３２は、ステム３０の上面に固定されている。また、キャップ３１の上面の中央部分には、透明なガラス板３３が接合された丸穴３４が設けられている。

ステム３０の上面の中央近傍には、例えばＣｕのような熱伝導性が良好な金属からなるヒートシンク３５が搭載されている。このヒートシンク３５は、ロウ材（図示せず）を介してステム３０の上面に接合されている。ヒートシンク３５の一側面には、半田（図示せず）を介してサブマウント１３が固定されており、このサブマウント１３の一面にレーザチップ１が実装されている。

レーザチップ１の一面には、図９および図１０には示さないｎ型電極２が形成されており、このｎ型電極２とヒートシンク３５とがＡｕワイヤ３６によって電気的に接続されている。すなわち、レーザチップは、発光部６が形成された主面側をサブマウント１３と対向させるジャンクションダウン方式によって、サブマウント１３の表面に実装されている。

レーザチップ１は、その両端部（図１では上端部および下端部）からレーザ光を出射する。そのため、レーザチップ１を支持するサブマウント１３は、チップ実装面がステム３０の上面に対して垂直な方向を向くようにヒートシンク３５に固定されている。レーザチップ１の上端部から放射されたレーザ光は、キャップ３１の丸穴３４を通じて外部に放射される。

ステム３０の下面には、６本のリード３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆが取り付けられている。ステム３０の上面側に突出したリード３７ａ、３７ｂ、３７ｅ、３７ｆのそれぞれの上端部とヒートシンク３５は、Ａｕワイヤ３８によって電気的に接続されている。また、リード３７ｃは、ステム３０の下面に固定されており、ステム３０と電気的に等電位状態になっている。

（実施の形態２）
図１１は、本実施の形態のマルチビーム半導体レーザ装置の要部断面図である。本実施の形態のマルチビーム半導体レーザ装置は、前記実施の形態１と同様、レーザチップ１とサブマウント１３の間に介在する半田１０の一部がバリアメタル層１１と接しており、他の一部がメタル層１２と接している。すなわち、メタル層１２は半田１０に対して濡れ性を有する材料で構成されているので、メタル層１２と半田１０の接触面は互いに接合されている。一方、バリアメタル層１１は半田１０に対して濡れ性を有しない材料で構成されているので、バリアメタル層１１と半田１０の接触面は、熱や電気を伝えるが、互いに接合されていない。

また、本実施の形態のマルチビーム半導体レーザ装置は、上記の構成に加え、各リッジ部４におけるＡｕメッキ層９の中心位置が、その下方の発光部６の中心位置に対して意図的に変位されている。すなわち、各リッジ部４において、Ａｕメッキ層９は、リッジ部４の中心位置に対して非対称に形成されている。

このようにすると、レーザチップ１をサブマウント１３に実装する前の段階において、実装後に加わる剪断歪みとは逆方向の剪断歪みを発光部６に加えることができるので、レーザチップ１をサブマウント１３に実装した後に発光部６に加わる剪断歪みを低減することができる。これにより、偏光角ビーム間差がさらに小さいマルチビーム半導体レーザ装置を実現することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

前記実施の形態では、凸状のリッジ部４を備えたレーザチップ１を有するマルチビーム半導体レーザ装置に適用した例を説明したが、例えば図１２に示すように、リッジ部４から外れた領域のｐ型エッチングストップ層１８上にｐ型第２クラッド層１９およびｐ型コンタクト層２０が存在するようなレーザチップ１を有するマルチビーム半導体レーザ装置に適用することもできる。

また、前記実施の形態では、レーザチップ１のｐ型電極８の表面にＡｕメッキ層９を形成し、Ａｕメッキ層９の表面には、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田１０に対して濡れ性を有しないＴｉ層／Ｐｔ層からなるバリアメタル層１１を形成し、このバリアメタル層１１の表面の一部には、半田１０に対して濡れ性を有するＡｕで構成されたメタル層１２を形成したが、メッキ層、半田、メタル層およびバリアメタル層は、上記の材料に限定されるものではない。

また、前記実施の形態では、２個の発光部を備えた２ビーム半導体レーザ装置に本発明を適用した例を例を説明したが、本発明は、３個以上の発光部を備えたマルチビーム半導体レーザ装置に適用できることはもちろんである。

また、前記実施の形態では、基板３の線膨張係数がサブマウント１３のそれよりも小さいマルチビーム半導体レーザ装置に適用した例を説明したが、基板３の線膨張係数がサブマウント１３のそれよりも大きいマルチビーム半導体レーザ装置に適用できることはもちろんである。このようなマルチビーム半導体レーザ装置として、ＣｕＷ（線膨張係数＝６．５×１０^−６／Ｋ〜８．３×１０^−６／Ｋ）からなるサブマウントにＧａＡｓからなるレーザチップを実装したマルチビーム半導体レーザ装置を例示することができる。

また、前記実施の形態では、複数個の発光部を備えたマルチビーム半導体レーザ装置に適用した例を例を説明したが、本発明は、単一の発光部を備えたシングルビーム半導体レーザ装置に適用することもできる。すなわち、シングルビーム半導体レーザ装置においては、偏光角のビーム間差という問題は生じないが、偏光角の製造ばらつきの中心値が０（ゼロ）からずれた場合の補正手段として、［メタル層と半田の接触面積：バリアメタル層と半田の接触面積の比］を制御するという本発明の構成を適用することが可能である。

本発明は、マルチビーム半導体レーザ装置に適用して有効なものである。

本発明の一実施の形態であるマルチビーム半導体レーザ装置を示す要部断面図である。 図１に示すマルチビーム半導体レーザ装置に実装された半導体チップの部分拡大断面図である。 図１に示すマルチビーム半導体レーザ装置の実装方法を示す半導体基板（ウエハ）の要部断面図である。 図３に続くマルチビーム半導体レーザ装置の実装方法を示す半導体基板の要部断面図である。 図４に続くマルチビーム半導体レーザ装置の実装方法を示す半導体基板の要部断面図である。 図５に続くマルチビーム半導体レーザ装置の実装方法を示す半導体基板の要部断面図である。 図６に続くマルチビーム半導体レーザ装置の実装方法を示す半導体基板の要部断面図である。 図７に続くマルチビーム半導体レーザ装置の実装方法を示す半導体基板の要部断面図である。 本発明の一実施の形態であるマルチビーム半導体レーザ装置の全体構成を示す要部破断斜視図である。 図９の一部を拡大して示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態であるマルチビーム半導体レーザ装置を示す要部断面図である。 本発明のマルチビーム半導体レーザ装置に実装される半導体チップの別例を示す要部断面図である。 支持基板に実装された後のレーザチップにおける発光部の剪断変形を示す模式図である。 図１３に示した発光部の剪断歪みをプロットしたグラフである。

符号の説明

１ レーザチップ
２ ｎ型電極（カソード電極）
３ 半導体基板
４ リッジ部
５ 半導体層
６ 発光部
７ 絶縁層
８ ｐ型電極（アノード電極）
９ Ａｕメッキ層
１０ 半田
１１ バリアメタル層
１２ メタル層
１３ サブマウント（支持基板）
１４ サブマウント電極
１５ ｎ型クラッド層
１６ 活性層
１７ ｐ型第１クラッド層
１８ ｐ型エッチングストップ層
１９ ｐ型第２クラッド層
２０ ｐ型コンタクト層
２２、２３ フォトレジスト膜
３０ ステム
３１ キャップ
３２ フランジ部
３３ ガラス板
３４ 丸穴
３５ ヒートシンク
３６ Ａｕワイヤ
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆ リード
３８ Ａｕワイヤ

Claims (7)

1. 半導体基板と、前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部を有する半導体層と、前記複数の発光部のそれぞれの上方に形成された第２導電型のアノード電極と、前記アノード電極のそれぞれの表面に形成された放熱用のメッキ層とを有するマルチビーム構造の半導体チップを備え、
   前記メッキ層のそれぞれが半田を介して支持基板の第１の面に接合されることによって、前記半導体チップが前記支持基板に実装された半導体レーザ装置であって、
   前記メッキ層と前記半田との界面の一部には、前記半田に対して濡れ性を有する材料で構成されたメタル層が介在し、前記界面の他部には、前記半田に対して濡れ性を有しない材料で構成されたバリアメタル層が介在していることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記メッキ層はＡｕからなり、前記半田はＡｕ−Ｓｎ合金からなり、前記半田に対して濡れ性を有する材料はＡｕであることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記半田に対して濡れ性を有しない材料はＰｔであることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
4. 前記半導体基板はＧａＡｓからなり、前記支持基板はＳｉＣまたはＡｌＮからなることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
5. 前記支持基板の第２の面には、ヒートシンクが接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
6. 前記半導体チップを前記支持基板に実装する前の段階において、前記半導体基板の中心位置に対して一方の側に位置する前記発光部にはプラスの剪断歪みが加わり、他方の側に位置する前記発光部にはマイナスの剪断歪みが加わるように、前記メッキ層のそれぞれの中心位置が前記発光部の中心位置に対して意図的に変位されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
7. 半導体基板と、前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に単一の発光部を有する半導体層と、前記発光部の上方に形成された第２導電型のアノード電極と、前記アノード電極の表面に形成された放熱用のメッキ層とを有するシングルビーム構造の半導体チップを備え、
   前記メッキ層が半田を介して支持基板の第１の面に接合されることによって、前記半導体チップが前記支持基板に実装された半導体レーザ装置であって、
   前記メッキ層と前記半田との界面の一部には、前記半田に対して濡れ性を有する材料で構成されたメタル層が介在し、前記界面の他部には、前記半田に対して濡れ性を有しない材料で構成されたバリアメタル層が介在していることを特徴とする半導体レーザ装置。

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